CN117013099A - 卷针组件、卷绕装置和卷绕方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种卷针组件、卷绕装置和卷绕方法,卷针组件包括第一卷针和第二卷针,第一卷针包括两个能沿第一方向相对移动的第一子卷针,每个第一子卷针内的容纳腔贯穿第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口,第一卷针沿第二方向的两侧分别设有第二卷针。在第一状态,第二卷针的外周壁与第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在第二状态,第二卷针位于预设柱面内侧且第二卷针的至少部分通过对应配合口伸入容纳腔内,以使第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度。卷针组件可以在卷材自卷针组件上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,降低卷材出现垮塌的概率。
Description
技术领域
本发明涉及卷绕技术领域,尤其是涉及一种卷针组件、卷绕装置和卷绕方法。
背景技术
相关技术中,对于卷绕式电极组件而言,通常需要使用卷绕装置将极片和隔膜卷绕以形成电极组件。其中,卷绕装置利用卷针组件对极片和隔膜进行卷绕,卷针组件卷绕完成后,将极片和隔膜自卷针组件上取下,由于缺少支撑,电极组件会因自身重力的影响难以维持原有的形状,电极组件的上部容易出现垮塌,导致极片容易打皱,影响电极组件的可靠性和安全性。
发明内容
本发明提出一种卷针组件、卷绕装置和卷绕方法,可以在卷材自卷针组件上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,降低卷材出现垮塌的概率,卷材为电极组件时,可以降低极片发生打皱的概率。
第一方面,本发明实施例提供一种卷针组件,包括:第一卷针,第一卷针包括沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的两个第一子卷针,每个第一子卷针内形成有容纳腔,容纳腔贯穿第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口;第二卷针,第一卷针沿第二方向的两侧分别设有第二卷针,每个第二卷针能相对第一子卷针运动,卷针组件被配置为能在第一状态和第二状态之间切换,在第一状态,第二卷针的外周壁与第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在第二状态,第二卷针位于预设柱面内侧且第二卷针的至少部分通过对应配合口伸入容纳腔内,以使第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度,第一方向、第二方向与卷针组件的轴向两两垂直。
上述技术方案中,通过设置第一卷针包括两个沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的第一子卷针,且卷针组件能在第一状态和第二状态之间切换,第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度,以使第二状态下第二卷针可以并未支撑卷材的对应部分,同时能为第一卷针对卷材进行拉伸时对卷材进行避让,使得卷材在自卷针组件上取下之前、卷针组件可以对卷材进行至少一次拉伸,使得卷材趋于扁平,从而使得卷材自卷针组件上取下后,提升卷材维持自身形状的能力和形状稳定性,降低卷材因重力等出现垮塌的概率,提升卷材的可靠性;而且,第一子卷针可以为第二卷针提供运动避让空间,便于实现卷针组件在第一状态和第二状态之间的顺利切换,同时有利于节省卷针组件在其轴向上的占用空间。如果卷材为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
在一些实施例中,在第一状态,第二卷针位于第一子卷针外。
上述技术方案中,通过设置在第一状态下第二卷针位于第一子卷针外,便于在满足第二卷针对卷材支撑作用的前提下,在一定程度上可以减小第二卷针的体积和占用空间,有利于减小第一状态下第二卷针对第一卷针内部空间的占用,在卷针组件切换至第二状态时,有利于第二卷针充分利用第一卷针内部空间;尤其对于第二状态为多个且多个第二状态分别为第一档至第N档时,上述设置有利于适当增加第二状态的数量。
在一些实施例中,至少一个第二卷针包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针,在第一状态,第二子卷针的外周壁与第一子卷针的外周壁均处于预设柱面;在第二状态,第二子卷针的至少部分伸入对应容纳腔内以使第二子卷针位于预设柱面内侧。
上述技术方案中,通过设置至少一个第二卷针包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针,便于使得两个第二子卷针之间的间隔空间可以为卷材提供穿设空间,以便实现卷材的固定。
在一些实施例中,至少一个第一子卷针的朝向另一个第一子卷针的一侧壁形成有避让口,避让口与容纳腔和对应两个配合口分别连通,以适于避让对应第二子卷针。
上述技术方案中,通过设置避让口,可以为卷针组件在第一状态和第二状态之间切换时第二子卷针的切换运动提供避让,有利于进一步扩大卷针组件在第一状态和第二状态之间切换时为第二卷针提供的运动空间,则在一定程度上可以适当减小两个第二子卷针在第一方向上的间距,以适应提升第二子卷针的外周壁在卷针组件周向上占预设柱面的占比,从而提升第一状态下第二卷针的外周壁对卷材在周向上的支撑范围。
在一些实施例中,容纳腔内设有分隔件,分隔件与容纳腔的相对两侧壁分别相连,以将容纳腔分隔为两个沿第二方向依次设置的腔室,两个腔室分别与两个第二卷针对应。
上述技术方案中,通过在容纳腔内设置分隔件,以将容纳腔分隔为两个腔室,从而在满足第二状态下第二卷针的容纳需求的前提下,提升容纳腔的结构稳定性,提升卷针组件的结构可靠性。
在一些实施例中,卷针组件具有沿第二方向延伸的中心线,两个第一子卷针分别设于中心线在第一方向上的两侧;和/或,至少一个第二卷针的两个第二子卷针分别设于中心线在第一方向上的两侧。
上述技术方案中,通过设置两个第一子卷针分别设于中心线在第一方向上的两侧、和/或、第二卷针的两个第二子卷针分别设于中心线在第一方向上的两侧,可以使得两个第一子卷针之间的间隔区域与第二卷针的两个第二子卷针之间的间隔区域相对或错位设置,以便将卷材通过两个第二子卷针之间的间隔区域穿设至两个第一子卷针之间的间隔区域,便于进行后续夹持、或后续继续穿设。
在一些实施例中,卷针组件还包括:两个相对设置的夹持件,两个夹持件能相对运动以夹持卷材,两个夹持件分别对应设于两个第一子卷针。
上述技术方案中,通过设置夹持件,以便通过夹持件夹持卷材,实现卷材的固定,从而实现卷材在卷针组件外周壁上的卷绕;此外,由于夹持件的设置,可以在对卷材进行夹持固定时,第一子卷针的位置可以无需改变,即使得第一子卷针的位置相对固定,便于使得第一状态下、预设柱面相对固定,从而有利于降低在第一状态和第二状态下对第二卷针的位置要求,且在卷绕过程中,可以无需调节第一子卷针的位置,有利于简化卷针组件的卷绕步骤。
在一些实施例中,两个第一子卷针的外周壁相背设置,每个第一子卷针的外周壁分别形成有凹槽,两个第一子卷针的凹槽沿卷针组件的径向相背设置。
上述技术方案中,通过在每个第一子卷针的外周壁分别设置凹槽,以便与下料组件提供插配空间,以便实现卷材与卷针组件的分离,进行下一步工序;同时由于两个凹槽沿卷针组件的径向相背设置,可以使得两个下料组件沿径向相对设置,便于在取下卷材后直接对卷材进行拉伸以进一步趋于扁平,且卷材受力较为均衡,降低卷材变形风险。
在一些实施例中,第二卷针在卷针组件的横截面内运动,以使卷针组件在第一状态和第二状态之间切换。
上述技术方案中,通过设置第二卷针在卷针组件的横截面内运动,以使卷针组件在第一状态和第二状态之间切换,可以减小第二卷针在上述状态切换时所需的运动空间,节省卷针组件工作所需的占用空间。
在一些实施例中,至少一个第二卷针沿第二方向可相对第一卷针移动。
上述技术方案中,通过设置至少一个第二卷针沿第二方向可相对第一卷针移动,有利于简化上述至少一个第二卷针的运动方式,同时可以进一步减小卷针组件在第一状态和第二状态之间切换的过程中上述至少一个第二卷针所需的运动空间。
在一些实施例中,第二状态为多个且分别为第一档至第N档,自第一档至第N档,卷针组件在第二方向上的宽度减小。
上述技术方案中,通过设置多个第二状态分别为第一档至第N档,且自第一档至第N档,卷针组件在第二方向上的宽度减小,以在提升卷材自卷针组件取下后其形状稳定性的同时,可以适应不同卷材的对拉伸次数、扁平程度等的不同需求。
第二方面,本发明实施例提供一种卷绕装置,包括上述的卷针组件、第一驱动机构和第二驱动机构,第一驱动机构用于驱动卷针组件绕其中心轴线转动,第二驱动机构用于驱动至少一个第一子卷针沿第一方向移动。
上述技术方案中,由于卷绕装置采用上述的卷针组件,且卷针组件可以在卷材自卷针组件上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,从而卷绕装置可以降低卷材出现垮塌的概率,提升卷材的使用可靠性;如果卷材为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
在一些实施例中,在第一状态,第二卷针位于第一子卷针外;卷绕装置还包括:第三驱动机构,第三驱动机构用于驱动第二卷针沿第二方向相对第一卷针移动,以使卷针组件在第一状态和第二状态之间切换。
上述技术方案中,第二卷针的运动方式简单,可以进一步减小卷针组件在第一状态和第二状态之间切换的过程中第二卷针所需的运动空间。
第三方面,本发明实施例提供一种卷绕方法,卷针组件包括第一卷针和第二卷针,第一卷针包括两个沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的第一子卷针,每个第一子卷针内形成有容纳腔,容纳腔贯穿第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口,第一卷针沿第二方向的两侧分别设有第二卷针,每个第二卷针能相对第一子卷针运动,卷针组件被配置为能在第一状态和第二状态之间切换,在第一状态,第二卷针的外周壁与第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在第二状态,第二卷针位于预设柱面内侧且第二卷针的至少部分通过对应配合口伸入容纳腔内,以使第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度,第一方向、第二方向与卷针组件的轴向两两垂直,卷绕方法包括:卷针组件以第一状态卷绕卷材至满足预设条件,卷针组件对卷材进行至少一次拉伸,在拉伸过程中,卷针组件切换至第二状态,且增大两个第一子卷针在第一方向的距离。
上述技术方案中,在将卷材自卷针组件上取下之前、卷针组件对卷材进行至少一次拉伸,可以在卷材自卷针组件上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,从而卷绕方法可以降低卷材出现垮塌的概率,提升卷材的使用可靠性;如果卷材为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本申请一些实施例提供的卷针组件的示意图;
图2为图1中所示的第一卷针和夹持件的示意图;
图3为图1中所示的卷针组件的另一个示意图;
图4为图2中所示的第一卷针和夹持件的另一个示意图;
图5为图4中所示的第一卷针的再一个示意图;
图6为图1中所示的卷针组件卷绕卷材的示意图;
图7为本申请一些实施例提供的下料组件对卷材的拉伸示意图;
图8为本申请一些实施例提供的卷绕方法的流程示意图。
附图标记:
卷针组件10、中心轴线L1、中心线L2、下料组件20、卷材30、
第一卷针1、第一子卷针11、容纳腔11a、配合口11b、避让口11c、安装槽11d、凹槽11e、腔室11f、
第二卷针2、第二子卷针21、
分隔件3、夹持件4、内夹针6、外夹针7。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等术语,不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以为电池模组或电池包等。电池模组一般包括多个电池单体。电池一般包括用于封装多个电池单体或或多个电池模组的箱体,箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电;当然,电池还可以不包括箱体。
示例性地,电池包括多个电池单体,多个电池单体之间可串联、并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。示例性地,电池单体通常可以包括壳体、电极组件和电解液,壳体用于容纳电极组件和电解液,壳体上设有至少一个正极极柱和至少一个负极极柱。电极组件包括一个或者多个电极组件,电极组件由正极极片、负极极片和隔膜叠片或卷绕形成。
其中,正极极片一般可以包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层直接或间接涂覆于正极集流体上,未涂覆正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂覆正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳片,多个正极极耳片层叠在一起并与正极极柱形成电连接。示例性地,层叠在一起的多个正极极耳片可以直接焊接至正极极柱以形成电连接;或者,电芯组件还可以包括正极转接片,层叠在一起的多个正极极耳片与正极转接片的一端焊接,正极转接片的另一端焊接至正极极柱,以使正极极耳片与正极极柱形成电连接。
负极极片一般可以包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层直接或间接涂覆于负极集流体上,未涂覆负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂覆负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳片,多个负极极耳片层叠在一起并与负极极柱形成电连接。示例性地,层叠在一起的多个负极极耳片可以直接焊接至负极极柱以形成电连接;或者,电芯组件还可以包括负极转接片,层叠在一起的多个负极极耳片与负极转接片的一端焊接,负极转接片的另一端焊接至负极极柱,以使负极极耳片与负极极柱形成电连接。隔膜的材质不限,例如可以为聚丙烯或聚乙烯等。
相关技术中,对于卷绕式电极组件而言,通常需要使用卷绕装置将极片和隔膜卷绕以形成电极组件。通常,卷绕装置利用卷针组件对极片和隔膜进行卷绕,卷针组件卷绕完成后,将极片和隔膜自卷针组件上取下,并利用下料组件对极片和隔膜进行拉伸,以调整其形状,例如大致呈圆筒形的电极组件经过拉伸后趋于扁平形,以便进行后续整形工序。
然而,极片和隔膜自卷针组件上取下后,由于缺少支撑,对于卷绕宽度尺寸较小的电极组件,在取下后能基本维持其形状不变,例如对于直径较小的电极组件在自卷针组件上取下后能基本位置圆筒形。而对于卷绕宽度尺寸较大的电极组件,在取下后由于电极组件大部分悬空,仅通过下料组件夹持,在下料组件对电极组件进行拉伸之前,电极组件会因自身重力的影响难以维持原有的形状,电极组件的上部容易出现垮塌,影响后续整形工序,同时电极组件垮塌容易发生隔膜翻折、极片打皱等问题,影响电极组件的可靠性;例如对于直径较大(例如直径大于400mm)的电极组件在自卷针组件上取下后、悬空部分容易在重力作用下向下塌陷,难以维持原来的圆筒形。
基于上述考虑,为了使得电极组件在自卷针组件上取下后便于维持其原有形状,提出了一种卷针组件,卷针组件包括第一卷针和第二卷针,第一卷针包括沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的两个第一子卷针,每个第一子卷针内形成有容纳腔,容纳腔贯穿第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口,第一卷针沿第二方向的两侧分别设有第二卷针,每个第二卷针能相对第一子卷针运动,卷针组件被配置为能在第一状态和第二状态之间切换。在第一状态,第二卷针的外周壁与第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在第二状态,第二卷针位于预设柱面内侧且第二卷针的至少部分通过对应配合口伸入容纳腔内,以使第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度,第一方向、第二方向与卷针组件的轴向两两垂直。
上述技术方案中,通过设置第一卷针包括两个沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的第一子卷针,且卷针组件能在第一状态和第二状态之间切换,第二状态下卷针组件在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件在第二方向上的宽度,以使第二状态下第二卷针可以并未支撑卷材的对应部分,同时能为第一卷针对卷材进行拉伸时对卷材进行避让,使得卷材在自卷针组件上取下之前、卷针组件可以对卷材进行至少一次拉伸,使得卷材趋于扁平,从而使得卷材自卷针组件上取下后,提升卷材维持自身形状的能力和形状稳定性,降低卷材因重力等出现垮塌的概率,提升卷材的可靠性;而且,第一子卷针可以为第二卷针提供运动避让空间,便于实现卷针组件在第一状态和第二状态之间的顺利切换,同时有利于节省卷针组件在其轴向上的占用空间。如果卷材为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
本申请实施例提供一种使用本公开的电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以用电装置为车辆为例,车辆可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆设置有电池,电池可以设置在车辆的底部或头部或尾部。电池可以用于车辆的供电,例如,电池可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器和马达,控制器用来控制电池为马达供电,例如,用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本申请一些实施例中,电池不仅可以作为车辆的操作电源,还可以作为车辆的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆提供驱动动力。
请参照图1-图3,图1为本申请一些实施例的卷针组件的示意图,图2为图1中所示的第一卷针和夹持件的示意图,图3为图1中所示的卷针组件的另一个示意图。在本申请的实施例中,卷针组件10包括第一卷针1,第一卷针1包括沿第一方向相对设置的两个第一子卷针11,两个第一子卷针11能沿第一方向相对移动,则至少一个第一子卷针11可以沿第一方向靠近另一个第一子卷针11移动、沿第一方向远离另一个第一子卷针11移动,以增大、减小两个第一子卷针11在第一方向上的距离。
卷针组件10还包括第二卷针2,第一卷针1沿第二方向的两侧分别设有第二卷针2,卷针组件10被配置为能在第一状态和第二状态之间切换;第一方向、第二方向与卷针组件10的轴向两两垂直,卷针组件10的径向可以为在径向平面内通过卷针组件10的中心轴线L1的方向,径向平面与卷针组件10的中心轴线L1垂直,则卷针组件10具有多个径向,第一方向和第二方向可以理解为卷针组件10的多个径向中的其中两个径向。
在第一状态,第二卷针2的外周壁与第一子卷针11的外周壁处于同一预设柱面,第二卷针2的外周壁可以理解为第二卷针2的背向第一卷针1的一侧,则两个第二卷针2的外周壁相背设置,第一子卷针11的外周壁可以理解为第一子卷针11的背向另一个第一子卷针11的一侧壁面,则两个第一子卷针11的外周壁相背设置;在第二状态,第二卷针2位于预设柱面内侧,则在卷针组件10的横截面上,第二卷针2的正投影位于预设柱面的正投影的内侧,以使第二卷针2处于第二状态时卷针组件10在第二方向上的宽度小于第二卷针2处于第一状态时卷针组件10在第二方向上的宽度,卷针组件10的横截面垂直于卷针组件10的中心轴线L1。
可见,本申请实施例的卷针组件10可以用于卷绕电极组件,卷绕时,卷针组件10可以绕其中心轴线L1转动,以将阳极极片、阴极极片和隔膜一同卷绕并形成卷绕式的电极组件;当然,卷针组件10的应用场景不限于此。
卷针组件10应用于卷绕电极组件,卷针组件10处于第一状态,卷针组件10开始对卷材30进行卷绕,此时第一子卷针11的外周壁和第二卷针2的外周壁可以共同对卷材30起到支撑作用,卷针组件10可以沿预设柱面以在预设柱面外侧进行卷材30的卷绕,卷材30卷绕成型的形状与预设柱面基本相同;待卷材30卷绕一定长度或者卷材30卷绕一定厚度,卷针组件10停止转动,卷针组件10可以切换至第二状态,由于第二卷针2位于预设柱面的内侧,则卷针组件10在第二方向上的宽度减小,并控制两个第一子卷针11沿第一方向彼此远离,即使得至少一个第一子卷针11沿第一方向朝向远离另一个第一子卷针11移动,使得两个第一子卷针11可以对卷材30进行至少一次拉伸。在上述拉伸过程中、由于第二卷针2为卷材30形状的改变提供的避让空间,可以使得卷材30在第二方向上的宽度减小、卷材30在第一方向上的宽度增大,则拉伸过程可以改变卷材30对应的筒形结构的横截面形状;待卷材30卷绕到一定程度(例如第一卷针1对卷材30进行预设次数的拉伸)后,将卷材30自卷针组件10上取下。
显然,上述对卷材30的操作,可以减少卷材30自卷针组件10上取下时卷材30在第二方向上的悬空高度,即减少卷针组件10自卷材30中抽针时、卷材30在第二方向上的两侧的部分的悬空高度,以有效降低因卷材30重力影响导致卷材30难以维持原有形状的风险,尤其在抽针时第二方向为上下方向的情况,从而降低卷材30自卷针组件10上取下后出现垮塌的概率,提升了卷材30的形状稳定性,便于后续卷材30的整形工序处理,同时可以在一定程度上改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升卷材30的可靠性和安全性。
尤其是对于宽度较大的电极组件(比如电极组件卷绕过程中在第二方向上的宽度大于400mm等)或预设柱面为圆柱面时预设柱面的直径较大(比如预设柱面的直径大于400mm等)的情况,卷绕结构后将卷材30自卷针组件10取下时,卷材30仅通过下料组件20夹持,卷材30的至少部分处于悬空状态,在下料组件20拉伸卷材30之前,卷材30受重力影响易出现垮塌,影响后续工序。本申请实施例的卷针组件10,可以在卷材30自卷针组件10上取下之前,将卷针组件10切换至第二状态、并使得两个第一子卷针11彼此远离以实现对卷材30的拉伸,从而将卷材30取下时,由于拉伸过程降低了卷材30的悬空高度,提升卷材30维持原有状态的稳定性,以便后续工序处理。
示例性地,卷针组件10在卷绕卷材30的过程中,第一方向和第二方向随之变化,当卷绕完成时,卷针组件10停止转动,第一方向可以为左右方向,第二方向可以为上下方向,则在抽针后卷材30的上部容易垮塌;本申请实施例中的卷针组件10可以对抽针前对卷材30进行拉伸,以减小卷材30上部悬空高度,从而提升卷材30形状稳定性。
可以理解的是,本申请实施例中,预设柱面可以为圆柱面、椭圆柱面或菱形柱面等,也就是说,卷针组件10的横截面形状可以大致为圆形、椭圆形或菱形等。示例性地,如图所示,预设柱面为圆柱面,第一子卷针11的外周壁为圆弧面,第二卷针2的外周壁也为圆弧面。
其中,请参考图1、图2和图4,图4为图2中所示的第一卷针1和夹持件4的另一个示意图,每个第一子卷针11内形成有容纳腔11a,容纳腔11a贯穿第一子卷针11在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口11b,则每个第一子卷针11的朝向其中一个第二卷针2的一侧壁形成有配合口11b,且每个第一子卷针11的朝向另一个第二卷针2的一侧壁也形成有配合口11b;每个第二卷针2能相对第一子卷针11运动,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换。
那么,在第二状态,第二卷针2位于预设柱面内侧且第二卷针2的至少部分通过对应配合口11b伸入容纳腔11a内。则在第二状态,第二卷针2的一部分伸入对应第一子卷针11内、另一部分位于第一子卷针11外,或者整个第二卷针2伸入对应第一子卷针11内,容纳腔11a可以为第二卷针2的运动提供避让空间,以便扩大卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换时为第二卷针2提供的运动空间,使得第二卷针2实现顺利切换,同时有利于减小卷针组件10在其轴向上的长度,节省卷针组件10在其轴向上的占用空间。
可以理解的是,卷针组件10处于第二状态时,第二卷针2的上述至少部分可以通过位于第一子卷针11在第二方向上同侧的至少一个配合口11b伸入对应第一子卷针11内。
上述技术方案中,通过设置第一卷针1包括两个沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的第一子卷针11,且卷针组件10能在第一状态和第二状态之间切换,第二状态下卷针组件10在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件10在第二方向上的宽度,以使第二状态下第二卷针2可以并未支撑卷材30的对应部分,同时能为第一卷针1对卷材30进行拉伸时对卷材30进行避让,使得卷材30在自卷针组件10上取下之前、卷针组件10可以对卷材30进行至少一次拉伸,使得卷材30趋于扁平,从而使得卷材30自卷针组件10上取下后,提升卷材30维持自身形状的能力和形状稳定性,降低卷材30因重力等出现垮塌的概率,提升卷材30的可靠性;而且,第一子卷针11可以为第二卷针2提供运动避让空间,便于实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的顺利切换,同时有利于节省卷针组件10在其轴向上的占用空间。如果卷材30为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,降低极片发生打皱的概率,从而提升电极组件的安全性。
值得说明的是,卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换的方式,本申请实施例不做具体限制;例如第二卷针2通过相对于第一卷针1运动实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换,比如第二卷针2能相对第一卷针1移动、或者第二卷针2能相对第一卷针1移动且转动等,又例如第二卷针2自身可变形,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换,只需使得卷针组件10处于第二状态时第二卷针2位于预设柱面内侧且第二卷针2的至少部分通过对应配合口11b伸入容纳腔11a内、以使第二状态下卷针组件10在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件10在第二方向上的宽度即可,就能使得卷针组件10处于第二状态时第二卷针2未对卷材30的相应部分起到有效支撑,以为第一卷针1对卷材30进行拉伸时卷材30形状的改变做好避让。
请参考图1和图3,在一些实施例中,在第一状态,第二卷针2位于第一子卷针11外。
上述技术方案中,通过设置在第一状态下第二卷针2位于第一子卷针11外,便于在满足第二卷针2对卷材30支撑作用的前提下,在一定程度上可以减小第二卷针2的体积和占用空间,有利于减小第一状态下第二卷针2对第一卷针1内部空间的占用,在卷针组件10切换至第二状态时,有利于第二卷针2充分利用第一卷针1内部空间;尤其对于第二状态为多个且多个第二状态分别为第一档至第N档时,上述设置有利于适当增加第二状态的数量。
请参考图1-图4,在一些实施例中,至少一个第二卷针2包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21,则两个第二子卷针21之间的间隔空间可以在卷绕开始前为卷材30提供穿设空间,以便实现卷材30的固定(例如实现卷材30的夹持)等。例如,卷材30可以通过两个第二子卷针21之间的间隔空间自卷针组件10的外侧穿设于卷针组件10的内侧,此时可以通过两个第一子卷针11实现对卷材30的直接夹持或间接夹持,或者通过两个第二子卷针21实现对卷材30的直接夹持或间接夹持;当然,还有一些示例中,每个第二卷针2分别包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21,卷材30可以通过其中一个第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔空间自卷针组件10的外侧穿设于卷针组件10的内侧、并通过另一个第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔空间自卷针组件10的内侧穿设至卷针组件10的外侧,此时可以通过设于卷针组件10外的其他夹持组件对卷材30进行夹持;等。
其中,在第一状态,第二子卷针21的外周壁与第一子卷针11的外周壁均处于预设柱面;在第二状态,第二子卷针21的至少部分伸入对应容纳腔11a以使第二子卷针21位于预设柱面内侧,则第二子卷针21的上述至少部分伸入对应一个第一子卷针11、或者第二子卷针21的上述至少部分伸入两个第一子卷针11。
那么,对于单个第二卷针2而言,可以构造成:在第二状态,其中一个第二子卷针21的至少部分伸入其中一个第一子卷针11内,另一个第二子卷针21的至少部分伸入另一个第一子卷针11内;或者,在第二状态,其中一个第二子卷针21的至少部分伸入其中一个第一子卷针11内,另一个第二子卷针21的至少部分伸入上述其中一个第一子卷针11和另一个第一子卷针11内(例如每个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有下文所述的避让口11c)。
上述技术方案中,通过设置至少一个第二卷针2包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21,便于使得两个第二子卷针21之间的间隔空间可以为卷材30提供穿设空间,以便实现卷材30的固定。
示例性地,如图1-图4所示,第一方向为左右方向,第二方向为上下方向,第一卷针1包括两个沿左右方向设置的第一子卷针11,两个第一子卷针11可以沿左右方向相向移动、或相背移动,第一卷针1的上下两侧分别设有第二卷针2,每个第二卷针2分别包括两个沿左右方向间隔设置的第二子卷针21,使得每个第一子卷针11的上下两侧分别设有一个第二子卷针21;第一子卷针11内形成有容纳腔11a,容纳腔11a贯穿第一子卷针11的上侧壁以形成配合口11b,且容纳腔11a贯穿第一子卷针11的下侧壁以形成配合口11b;对于单个第二子卷针21而言,上侧的第二子卷针21适于通过第一子卷针11上侧的配合口11b伸入一个第一子卷针11内、或、上侧的第二子卷针21适于通过第一子卷针11上侧的配合口11b伸入两个第一子卷针11内,同样,下侧的第二子卷针21适于通过第一子卷针11下侧的配合口11b伸入一个第一子卷针11内、或、下侧的第二子卷针21适于通过第一子卷针11下侧的配合口11b伸入两个第一子卷针11内。
可选地,第二卷针2包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21,当第二卷针2构造成沿第二方向可相对于第一卷针1移动,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换时,每个第二子卷针21能沿第二方向相对于第一子卷针11移动,以改变第二子卷针21和对应第一子卷针11在第二方向上的距离,同时使得第二子卷针21可以通过对应配合口11b进出对应第一子卷针11。
示例性地,以第一方向为左右方向,其中一个第二子卷针21对应于其中一个第一子卷针11、另一个第二子卷针21对应于另一个第一子卷针11为例:在第一状态,所有第二子卷针21均位于第一卷针1外,且每个第二子卷针21的外周壁和每个第一子卷针11的外周壁均位于预设柱面上;在第二状态,左侧第二子卷针21可以通过对应配合口11b伸入左侧第一子卷针11内,右侧第二子卷针21可以通过对应配合口11b伸入右侧第一子卷针11内。例如,配合口11b在第一方向上的长度大于对应第二子卷针21在第一方向上的宽度,配合口11b在卷针组件10轴向上的宽度大于对应第二子卷针21在卷针组件10轴向上的厚度,以使配合口11b允许对应第二子卷针21通过。
可选地,对于单个第二卷针2,两个第二子卷针21可以构造成同步运动,以使每个第二子卷针21与对应第一子卷针11在第二方向上的距离同步变化;但不限于此。
当然,第二卷针2的结构不限于此;在本申请其他实施例中,第二卷针2还可以构造成一个卷针块,第二卷针2与第一卷针1之间可以形成有穿设通道,以便实现卷材30的穿设,方便卷材30的固定。
请参考图2和图4,在一些实施例中,至少一个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有避让口11c,避让口11c与容纳腔11a和对应两个配合口11b分别连通,以适于避让对应第二子卷针21,则对于形成有避让口11c的单个第一子卷针11而言,其避让口11c与其容纳腔11a和其上的两个配合口11b分别连通。
可见,避让口11c也可以为卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换运动提供避让,有利于进一步扩大卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换时为第二卷针2提供的运动空间。
此外,由于避让口11c的设置,便于使得第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的侧壁不易干涉第二子卷针21的运动,能在一定程度上适当减小两个第二子卷针21在第一方向上的间距,以适应提升第二子卷针21的外周壁在卷针组件10周向上占预设柱面的占比,从而提升第一状态下第二卷针2的外周壁对卷材30在周向上的支撑范围,提升卷针组件10对卷材30的卷绕可靠性。例如,当第二卷针2构造成沿第二方向可相对于第一卷针1移动,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换时,避让口11c不会阻挡对应第二子卷针21的移动,在第一状态下,两个第二子卷针21之间的间距可以适当减小,比如适当增大至少一个第二子卷针21在第一方向上的宽度,以在提升第二卷针2对卷材30周向支撑范围的同时,有利于提升第二子卷针21的结构强度。
上述技术方案中,通过设置避让口11c,可以为卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换运动提供避让,有利于进一步扩大卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换时为第二卷针2提供的运动空间,则在一定程度上可以适当减小两个第二子卷针21在第一方向上的间距,以适应提升第二子卷针21的外周壁在卷针组件10周向上占预设柱面的占比,从而提升第一状态下第二卷针2的外周壁对卷材30在周向上的支撑范围。
可以理解的是,上述技术方案中,由于避让口11c的设置,能在一定程度上适当减小两个第二子卷针21在第一方向上的间距,对于以下两种构造型式均适用:型式一、在第二状态,其中一个第二子卷针21的至少部分伸入其中一个第一子卷针11内,另一个第二子卷针21的至少部分伸入另一个第一子卷针11内;型式二、在第二状态,其中一个第二子卷针21的至少部分伸入其中一个第一子卷针11内,另一个第二子卷针21的至少部分伸入上述其中一个第一子卷针11和另一个第一子卷针11内。换言之,避让口11c的设置,使得两个第二子卷针21在第一方向上的间距不会受到两个第一子卷针11在第一方向上的间距的限制。
示例性地,第一方向为左右方向、第二方向为上下方向,每个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有避让口11c,在第一状态,左侧第二子卷针21的右端与对应第一子卷针11的右端齐平设置,且右侧第二子卷针21的左端与对应第一子卷针11的左端齐平设置,在第二状态,左侧第二子卷针21的至少部分适于通过对应配合口11b和对应避让口11c伸入左侧容纳腔11a内,右侧第二子卷针21的至少部分适于通过对应配合口11b和对应避让口11c伸入右侧容纳腔11a内。
请参考图4,在一些实施例中,容纳腔11a内设有分隔件3,分隔件3与容纳腔11a的相对两侧壁分别相连,以将容纳腔11a分隔为两个沿第二方向依次设置的腔室11f,两个腔室11f分别与两个第二卷针2对应,则其中一个腔室11f用于容纳其中一个第二卷针2的部分,另一个腔室11f用于容纳另一个第二卷针2的部分;同时,分隔件3可以对容纳腔11a的相对两侧壁起到一定支撑作用,可以提升容纳腔11a的结构稳定性,提升卷针组件10的结构可靠性。
上述技术方案中,通过在容纳腔11a内设置分隔件3,以将容纳腔11a分隔为两个腔室11f,从而在满足第二状态下第二卷针2的容纳需求的前提下,提升容纳腔11a的结构稳定性,提升卷针组件10的结构可靠性。
可以理解的是,腔室11f在第二方向上的深度h1与第二卷针2在第二方向上的宽度h2的关系可以根据实际需求设置;例如,h1≥h2,以便使得第二卷针2在第二方向上完全伸入第一卷针1内;当然,h1还可以小于h2。
可选地,分隔件3与第一子卷针11为一体件;或者,分隔件3与第一子卷针11为分体件,此时分隔件3可以通过装配固定手段固设于第一子卷针11。
可选地,至少一个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有避让口11c,避让口11c与容纳腔11a和对应两个配合口11b分别连通,以适于避让第二子卷针21,而且形成有避让口11c的第一子卷针11内设有分隔件3,分隔件3与将该第一子卷针11的容纳腔11a分隔为两个沿第二方向依次设置的腔室11f。其中,分隔件3可以延伸至避让口11c以将避让口11c分隔成两个子开口、或者分隔件3延伸至与避让口11c间隔设置。
当然,本申请实施例不限于此;在其他实施例中,容纳腔11a内可以未设置分隔件3,此时第一子卷针11可以大致呈中空结构。
请参考图3,在一些实施例中,卷针组件10具有沿第二方向延伸的中心线L2。
其中,两个第一子卷针11分别设于中心线L2在第一方向上的两侧;和/或,至少一个第二卷针2的两个第二子卷针21分别设于中心线L2在第一方向上的两侧。
上述技术方案中,通过设置两个第一子卷针11分别设于中心线L2在第一方向上的两侧、和/或、第二卷针2的两个第二子卷针21分别设于中心线L2在第一方向上的两侧,可以使得两个第一子卷针11之间的间隔区域与第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔区域相对或错位设置,以便将卷材30通过两个第二子卷针21之间的间隔区域穿设至两个第一子卷针11之间的间隔区域,便于进行后续夹持、或后续继续穿设。
此外,上述技术方案中,两个第一子卷针11可相对移动,如果两个第一子卷针11构造成用于夹持卷材30,则卷材30可以通过两个第二子卷针21之间的间隔区域穿设至两个第一子卷针11之间的间隔区域,以便通过两个第一子卷针11实现对卷材30的夹持、释放。
示例性地,以第一方向为左右方向、第二方向为上下方向为例,上述技术方案包括以下示例:
示例一、两个第一子卷针11分别设于中心线L2的左右两侧,即其中一个第一子卷针11设于中心线L2的左侧,另一个第一子卷针11设于中心线L2的右侧,至少一个第二卷针2的两个第二子卷针21分别设于中心线L2的左右两侧,即同一第二卷针2中、其中一个第二子卷针21设于中心线L2的左侧,另一个第二子卷针21设于中心线L2的右侧;此时,两个第一子卷针11之间的间隔区域可以与第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔区域上下相对设置。
进一步地,在示例一中,两个第一子卷针11关于中心线L2对称设置、和/或、至少一个第二卷针2的两个第二子卷针21关于中心线L2对称设置。
示例二、两个第一子卷针11分别设于中心线L2的左右两侧,即其中一个第一子卷针11设于中心线L2的左侧,另一个第一子卷针11设于中心线L2的右侧,第二卷针2的两个第二子卷针21中的其中一个设于中心线L2的左侧或右侧,另一个的一部分设于中心线L2的左侧、另一个的另一部分设于中心线L2的右侧;此时,两个第一子卷针11之间的间隔区域可以与第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔区域沿左右错位设置,错位距离可以根据实际需求具体设置。
其中,在示例二中,两个第二卷针2的设置形式可以相同或不同;例如,上侧第二卷针2中的其中一个第二子卷针21设于中心线L2的左侧,另一个第二子卷针21的一部分设于中心线L2的左侧、另一部分设于中心线L2的右侧,而下侧第二卷针2中的其中一个第二子卷针21设于中心线L2的左侧,另一个第二子卷针21的一部分设于中心线L2的左侧、另一部分设于中心线L2的右侧,或者下侧第二卷针2中的其中一个第二子卷针21设于中心线L2的右侧,另一个第二子卷针21的一部分设于中心线L2的左侧、另一部分设于中心线L2的右侧。
进一步地,在示例二中,两个第一子卷针11关于中心线L2对称设置。
示例三、至少一个第二卷针2的两个第二子卷针21分别设于中心线L2的左右两侧,即同一第二卷针2中、其中一个第二子卷针21设于中心线L2的左侧,另一个第二子卷针21设于中心线L2的右侧,其中一个第一子卷针11设于中心线L2的左侧或右侧,另一个第一子卷针11的一部分设于中心线L2的左侧、另一部分设于中心线L2的右侧;此时,两个第一子卷针11之间的间隔区域可以与第二卷针2的两个第二子卷针21之间的间隔区域沿左右错位设置,错位距离可以根据实际需求具体设置。
进一步地,在示例三中,至少一个第二卷针2的两个第二子卷针21关于中心线L2对称设置。
请参考图1-图4,在一些实施例中,卷针组件10还包括两个相对设置的夹持件4,两个夹持件4能相对运动以夹持卷材30,以便实现卷材30的固定,从而实现卷针组件10转动以使卷材30绕设于卷针组件10的外周壁上。可见,在卷针组件10卷绕卷材30之间,卷材30的一部分可以穿设于两个夹持件4之间,并在夹持件4夹持住卷材30后,卷针组件10开始转动以卷绕卷材30,以降低卷材30在卷绕过程中发生松动、打皱的风险,提升卷材30成型后的结构的安全性。
其中,如图1-图4所示,两个夹持件4分别对应设于两个第一子卷针11,则每个夹持件4分别设于对应一个第一子卷针11,两个夹持件4能彼此靠近、彼此远离,以实现对卷材30的夹持、释放。例如,其中一个夹持件4固设于其中一个第一子卷针11,另一个夹持件4可移动地设于另一个第一子卷针11,以实现两个夹持件4的靠近或远离;或者,每个夹持件4分别可移动地设于对应第一子卷针11。
上述技术方案中,通过设置夹持件4,以便通过夹持件4夹持卷材30,实现卷材30的固定,从而实现卷材30在卷针组件10外周壁上的卷绕;此外,由于夹持件4的设置,可以在对卷材30进行夹持固定时,第一子卷针11的位置可以无需改变,即使得第一子卷针11的位置相对固定,便于使得第一状态下、预设柱面相对固定,从而有利于降低在第一状态和第二状态下对第二卷针2的位置要求,且在卷绕过程中,可以无需调节第一子卷针11的位置,有利于简化卷针组件10的卷绕步骤。
请参考图3和图4,在一些实施例中,两个第一子卷针11的外周壁相背设置,每个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有安装槽11d,每个夹持件4的至少部分容纳于对应第一子卷针11的安装槽11d内;可见,安装槽11d可以为夹持件4提供安装空间,以减小夹持件4对两个第一子卷针11之间间距的影响,改善卷绕效果,同时有利于适当减小卷针组件10的外轮廓尺寸、减小卷针组件10的占用空间。
还有一些实施例中,第二卷针2包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21,每个夹持件4分别设于两个第二子卷针21;例如,其中一个夹持件4固设于其中一个第二子卷针21,另一个夹持件4可移动地设于另一个第二子卷针21,以实现两个夹持件4的靠近或远离;或者,每个夹持件4分别可移动地设于对应第二子卷针21。
当然,在本申请其他实施例中,卷针组件10还可以不设置夹持件4,此时两个第一子卷针11可以实现对卷材30的夹持、固定;或者,第二卷针2包括两个沿第一方向间隔设置的第二子卷针21时,两个第二子卷针21在第一方向上的间距可调,以便使得两个第二子卷针21能实现对卷材30的夹持、固定;或者,还可以另外单独设有独立于卷针组件10设置的夹持组件。
请参考图2-图4,在一些实施例中,两个第一子卷针11的外周壁相背设置,每个第一子卷针11的外周壁分别形成有凹槽11e,两个第一子卷针11的凹槽11e沿卷针组件10的径向相背设置,即两个凹槽11e的槽口背向设置。
可见,凹槽11e可以为下料组件20提供夹持空间,以便于下料组件20夹持卷绕完成的卷材30,实现卷材30与卷针组件10的分离,完成抽针操作。示例性地,下料组件20包括内夹针6和外夹针7,内夹针6用于插配于凹槽11e,以使内夹针6的一部分配合于卷绕的径向内侧,外夹针7适于移动至卷材30的径向外侧,且外夹针7与内夹针6相对运动以夹紧卷材30;在需要将卷材30自卷针组件10上取下时,其中一个下料组件20的内夹针6插入凹槽11e、外夹针7移动到卷材30的外侧,另一个下料组件20的内夹针6插入另一个凹槽11e、外夹针7也移动到卷材30的外侧,对应的外夹针7和内夹针6彼此靠近以从内外两侧夹紧卷材30,此时外夹针7和内夹针6可以拉动卷材30,以将卷材30自卷针组件10上取下,两个下料组件20均对卷材30施力,且两个下料组件20沿卷材30的径向相对设置,便于使得两个下料组件20对卷材30施力较为均衡,可以降低卷材30变形的风险。
在下料组件20取下卷材30后,两个下料组件20可以彼此远离以拉伸卷材30,使得卷材30进一步趋于扁平。
上述技术方案中,通过在每个第一子卷针11的外周壁分别设置凹槽11e,以便与下料组件20提供插配空间,以便实现卷材30与卷针组件10的分离,进行下一步工序;同时由于两个凹槽11e沿卷针组件10的径向相背设置,可以使得两个下料组件20沿径向相对设置,便于在取下卷材30后直接对卷材30进行拉伸以进一步趋于扁平,且卷材30受力较为均衡,降低卷材30变形风险。
可选地,第一卷针1和第二卷针2的材质可以为铝合金或合金钢等。
请参考图1-图4,在一些实施例中,第二卷针2在卷针组件10的横截面内运动,以使卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换,则卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换的过程中,第二卷针2在卷针组件10轴向上的位置可以保持不变。
示例性地,第二卷针2可以在卷针组件10的横截面内移动和/或转动。
上述技术方案中,通过设置第二卷针2在卷针组件10的横截面内运动,以使卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换,可以减小第二卷针2在上述状态切换时所需的运动空间,节省卷针组件10工作所需的占用空间。
请参考图1-图4,在一些实施例中,至少一个第二卷针2沿第二方向可相对第一卷针1移动。
上述技术方案中,通过设置至少一个第二卷针2沿第二方向可相对第一卷针1移动,有利于简化上述至少一个第二卷针2的运动方式,同时可以进一步减小卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换的过程中上述至少一个第二卷针2所需的运动空间。
示例性地,如图1-图4所示,每个第二卷针2沿第二方向可相对第一卷针1移动,以改变第二卷针2在第二方向上相对于第一卷针1的位置,从而改变卷针组件10在第二方向上的宽度,实现卷针组件10不同状态的切换。可选地,两个第二卷针2可构造成同步沿第二方向移动,以实现两个第二卷针2的同步切换,有利于提升卷绕效率。
示例性地,如果卷针组件10构造成:在第一状态第二卷针2位于第一子卷针11外、且在第二状态第二卷针2的至少部分伸入对应第一子卷针11内,那么当至少一个第二卷针2沿第二方向可相对第一卷针1移动时,则上述至少一个第二卷针2在第二方向上伸入第一卷针1的长度可调,从而调节卷针组件10在第二方向上的宽度。
请参考图1-图4,在一些实施例中,第二状态为多个,且多个第二状态分别为第一档至第N档,自第一档至第N档,卷针组件10在第二方向上的宽度减小;记在第1档,卷针组件10在第二方向上的宽度为W1,在第M档,卷针组件10在第二方向上的宽度为WM,1≤M≤N,在第N档,卷针组件10在第二方向上的宽度为WN,N≥2,则W1>WM>WN,也就是说,档位越高,卷针组件10在第二方向上的宽度越小。其中,第一状态下,卷针组件10在第二方向上的宽度为W,W>W1。
可见,通过上述设置,便于卷针组件10在卷材30取下之前,对卷材30进行至少一次拉伸;例如,如果在取下卷材30之前,卷针组件10对卷材30进行一次拉伸,则卷针组件10可以利用任一档位对卷材30进行拉伸,比如卷针组件10可以利用第N档对卷材30进行拉伸;又例如,如果在取下卷材30之前,卷针组件10对卷材30进行多次拉伸,则卷针组件10可以利用任意两个档位对卷材30进行拉伸,且前一次拉伸对应的档位低于后一次拉伸对应的档位,高档位拉伸后的卷材30形状相对于低档位拉伸后的卷材30形状更趋于扁平,相邻两次拉伸对应的档位差可以大于等于1。
上述技术方案中,通过设置多个第二状态分别为第一档至第N档,且自第一档至第N档,卷针组件10在第二方向上的宽度减小,以在提升卷材30自卷针组件10取下后其形状稳定性的同时,可以适应不同卷材30的对拉伸次数、扁平程度等的不同需求。
可选地,在第N档,第二卷针2在第二方向上并未凸出于第一卷针1的对应侧壁;例如,以第二方向为上下方向,对于上侧第二卷针2而言,在第N档,上侧第二卷针2的上端面位于第一卷针1上侧壁的下方、或者上侧第二卷针2的上端面与第一卷针1上侧壁齐平;对于下侧第二卷针2而言,在第N档,下侧第二卷针2的下端面位于第一卷针1下侧壁的上方、或者下侧第二卷针2的下端面与第一卷针1下侧壁齐平。当然,在其他示例中,第二状态为一个,在第二状态,第二卷针2在第二方向上并未凸出于第一卷针1的对应侧壁。
第二方面,本申请实施例提供一种卷绕装置,包括上述的卷针组件10、第一驱动机构和第二驱动机构,第一驱动机构用于驱动卷针组件10绕卷针组件10的中心轴线L1转动,以实现卷材30的卷绕,第二驱动机构用于驱动至少一个第一子卷针11沿第一方向移动,以实现两个第一子卷针11在第一方向上的相对移动。
上述技术方案中,由于卷绕装置采用上述的卷针组件10,且卷针组件10可以在卷材30自卷针组件10上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,从而卷绕装置可以降低卷材出现垮塌的概率,提升卷材的使用可靠性;如果卷材30为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
请参考图1和图3,每个第二卷针2能相对第一子卷针11沿第二方向移动,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换。
在第一状态,第二卷针2位于第一子卷针11外;卷绕装置还包括第三驱动机构,第三驱动机构可以用于驱动第二卷针2沿第二方向相对第一卷针1移动,以使卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换。
示例性地,第二卷针2包括两个第二子卷针21,第三驱动机构用于驱动对应第二卷针2的两个第二子卷针21沿第二方向相对第一卷针1移动。
上述技术方案中,第二卷针2的运动方式简单,可以进一步减小卷针组件10在第一状态和第二状态之间切换的过程中第二卷针2所需的运动空间。
在一些实施例中,卷针组件10包括两个相对设置且能相对运动的夹持件4,卷绕装置可以包括第四驱动机构,第四驱动机构用于驱动至少一个夹持件4运动以实现两个夹持件4对卷材30的夹持、释放。
第三方面,本申请实施例提供一种卷绕方法,采用卷针组件10卷绕电极组件,卷针组件10包括第一卷针1和第二卷针,第一卷针1包括两个沿第一方向相对设置且能沿第一方向相对移动的第一子卷针11,第一卷针1沿第二方向的两侧分别设有第二卷针2,卷针组件10被配置为能在第一状态和第二状态之间切换。在第一状态,第二卷针2的外周壁与第一子卷针11的外周壁处于同一预设柱面;在第二状态,第二卷针2位于预设柱面内侧,以使第二状态下卷针组件10在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件10在第二方向上的宽度,第一方向、第二方向与卷针组件10的轴向两两垂直。
其中,每个第一子卷针11内形成有容纳腔11a,容纳腔11a贯穿第一子卷针11在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口11b,则每个第一子卷针11的朝向其中一个第二卷针2的一侧壁形成有配合口11b,且每个第一子卷针11的朝向另一个第二卷针2的一侧壁也形成有配合口11b;每个第二卷针2能相对第一子卷针11运动,以实现卷针组件10在第一状态和第二状态之间的切换。在第二状态,第二卷针2位于预设柱面内侧且第二卷针2的至少部分通过对应配合口11b伸入容纳腔11a内。则在第二状态,第二卷针2的一部分伸入对应第一子卷针11内、另一部分位于第一子卷针11外,或者整个第二卷针2伸入对应第一子卷针11内。
请参考图6-图8,图6为图1中所示的卷针组件10卷绕卷材的示意图,图7为本申请一些实施例提供的下料组件20对卷材的拉伸示意图,图8为本申请一些实施例提供的卷绕方法的流程示意图;卷绕方法包括:卷针组件10以第一状态卷绕卷材30至满足预设条件,卷针组件10对卷材30进行至少一次拉伸,在拉伸过程中,卷针组件10切换至第二状态,且增大两个第一子卷针11在第一方向的距离。
其中,增大两个第一子卷针11在第一方向的距离,例如可以通过两个第一子卷针11背向移动实现,或者可以通过其中一个第一子卷针11沿第一方向朝向远离另一个第一子卷针11的方向移动。
可以理解的是,在拉伸过程中,“卷针组件10切换至第二状态”与“增大两个第一子卷针11在第一方向的距离”的先后顺序可以适应配合;例如,可以先将卷针组件10切换至第二状态、再增大两个第一子卷针11在第一方向的距离,或者两者同步进行,即在卷针组件10切换至第二状态的过程中,增大两个第一子卷针11在第一方向的距离。进一步地,当上述两者同步进行时,两个第一子卷针11在第一方向距离的增大速率可以与卷针组件10切换至第二状态的程度匹配,以使在拉伸过程中,第二卷针2的外周壁仍能始终支撑卷材30的相应部分,以便进一步降低卷材30垮塌的概率。
可见,在将卷材30自卷针组件10上取下之前,卷针组件10可以对卷材30进行至少一次拉伸,使得卷材30的形状趋于扁平,从而有效减小卷材30自卷针组件10上取下时卷材30未被支撑的部分的悬空高度,尤其可以减小卷材30自卷针组件10上取下时卷材30上部分的悬空高度,降低卷材30上述部分出现垮塌的风险,提升卷材30保持取下时的形状的稳定性,方便后续整形工序,同时还有利于降低卷材30因塌跨引起的隔膜翻折、极片打皱等问题,提升卷材30的使用可靠性和安全性。
例如,以卷针组件10对卷材30进行一次拉伸为例:卷针组件10处于第一状态、并转动以卷绕卷材30,直至满足预设条件,卷针组件10停止转动,卷针组件10切换至第二状态,使得第二状态下卷针组件10在第二方向上的宽度小于第一状态下卷针组件10在第二方向上的宽度,增大两个第一子卷针11在第一方向上的距离,使得卷材30在第二方向上的宽度逐渐减小、卷材30在第一方向上的宽度逐渐增大,卷材30趋于扁平。
又例如,以卷针组件10对卷材30进行两次拉伸为例:多个第二状态可以分别为第一档和第二档,自第一档至第二档,卷针组件10在第二方向上的宽度减小,卷针组件10处于第一状态,并转动以卷绕卷材30,直至满足预设条件,卷针组件10停止转动,卷针组件10切换至第一档,增大两个第一子卷针11在第一方向上的距离,使得卷材30趋于扁平;第一次拉伸完成后,可以进行第二次拉伸,将卷针组件10切换至第二档,继续增大两个第一子卷针11在第一方向上的距离,使得卷材30进一步趋于扁平。当然,卷针组件10还可以对卷材30进行三次或三次以上拉伸。
上述技术方案中,在将卷材自卷针组件10上取下之前、卷针组件10对卷材30进行至少一次拉伸,可以在卷材30自卷针组件10上取下后提高其维持自身形状的能力和形状稳定性,从而卷绕方法可以降低卷材30出现垮塌的概率,提升卷材30的使用可靠性;如果卷材30为电极组件,则可以改善隔膜翻折、极片打皱等可靠性问题,提升电极组件的安全性。
本申请实施例中,对预设条件不做具体限制,例如预设条件可以为卷绕的卷材30的长度满足预设长度、或卷绕的卷材30的厚度满足预设厚度等。
请参考图6和图7,在一些实施例中,卷绕装置还包括下料组件20,下料组件20用于将卷材30自卷针组件10上取下。
卷绕方法还包括:下料组件20取下卷材30之后,下料组件20对卷材30进行拉伸,该拉伸过程对卷材30形状的改变不会受到第一卷针1在第二方向上尺寸的限制,以便使得卷材30进一步趋于扁平,有利于减小电极组件的厚度,减小电池单体的厚度。
例如,下料组件20包括内夹针6和外夹针7,内夹针6设于卷材30内,外夹针7运动至卷材30外,内夹针6和外夹针7夹紧卷材30并将卷针组件10抽出实现抽针;而后两个下料组件20彼此远离,以对卷材30进行拉伸。
请再次参照图1-图8,描述本申请具体实施例的卷针组件10。
在本申请的实施例中,卷针组件10包括第一卷针1、第二卷针2和夹持件4。卷针组件10具有中心轴线L1和中心线L2,中心轴线L1沿卷针组件10的轴向延伸,中心线L2沿上下方向延伸。
第一卷针1包括两个沿左右方向相对设置的第一子卷针11,两个第一子卷针11分别设于中心线L2的左右两侧,且两个第一子卷针11能沿第一方向相对移动,以改变两个第一子卷针11在第一方向的距离。其中,每个第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁形成有安装槽11d,且每个第一子卷针11的背向另一个第一子卷针11的外周壁形成有凹槽11e,两个第一子卷针11的凹槽11e沿卷针组件10的径向背对设置,以为下料组件20的内夹针6提供插配空间,便于下料组件20将卷材自卷针组件10上取下。
其中,每个第一子卷针11内形成有容纳腔11a,容纳腔11a贯穿第一子卷针11的上下两侧壁以分别形成配合口11b,且容纳腔11a贯穿对应第一子卷针11的朝向另一个第一子卷针11的一侧壁以形成避让口11c,避让口11c与配合口11b连通。
第一卷针1在上下方向上的两侧分别设有第二卷针2,每个第二卷针2包括两个沿左右方向间隔设置的第二子卷针21,两个第二子卷针21分别设于中心线L2的左右两侧,使得两个第二子卷针21之间的间隔区域与两个第一子卷针11之间的间隔区域上下正对;每个第二子卷针21能相对第一子卷针11在卷针组件10的横截面内、沿上下方向移动,使得卷针组件10具有可相互切换的第一状态和第二状态。在第一状态,每个第二子卷针21的外周壁与每个第一子卷针11的外周壁处于同一预设柱面,且每个第二子卷针21位于第一子卷针11外;在第二状态,每个第二子卷针21的至少部分通过对应配合口11b和避让口11c伸入对应第一子卷针11的容纳腔11a内,每个第二子卷针21位于预设柱面内侧,使得第二状态下卷针组件10在上下方向上的宽度小于第一状态下卷针组件10在上下方向上的宽度。
其中,预设柱面为圆柱面,每个第二子卷针21的外周壁和每个第一子卷针11的外周壁分别为圆弧面。
夹持件4为两个且两个夹持件4沿左右方向依次设置,每个夹持件4设于对应安装槽11d,两个夹持件4能相对运动以夹持卷材30,则卷材30可以通过两个第二子卷针21之间的间隔空间穿设至两个第一子卷针11之间的间隔空间,并被夹持件4夹持。
卷针组件10卷绕电极组件,卷材30通过两个第二子卷针21之间的间隔区域穿设于两个第一子卷针11之间、并被两个夹持件4夹持,卷针组件10切换至第一状态(如果卷针组件10处于第一状态则无需切换,如果卷针组件10未处于第一状态则进行切换),卷针组件10绕其中心轴线L1转动实现对卷材30的卷绕;例如,隔膜通过两个第二子卷针21之间的间隔区域穿设于两个第一子卷针11之间、并被两个夹持件4夹持,而后极片入料,卷针组件10转动以使隔膜和极片在预设柱面上卷绕。
卷材30卷绕一定长度后,卷针组件10停止转动,每个第二卷针2沿上下方向朝向靠近第一卷针1的方向移动以使卷针组件10切换至第二状态,减小卷针组件10在上下方向上的宽度,此时每个第二子卷针21分别通过对应配合口11b和对应避让口11c容纳于对应第一子卷针11的容纳腔11a内,同时两个第一子卷针11沿左右方向分离以对卷材30进行拉伸,以实现卷材30的“第一次拉平”,使得卷材30的上部基本与第一卷针1的上侧壁止抵、卷材30的下部基本与第一卷针1的下侧壁止抵。
而后,两个下料组件20的内夹针6分别配合于两个第一子卷针11的凹槽11e,外夹针7分别运动至卷材30的外侧,外夹针7和对应内夹针6夹紧卷材30,并将卷针组件10抽出,实现卷针组件10与卷材30的分离;然后,两个下料组件20彼此远离,以实现卷材30的“第二次拉平”,同时在上述过程中,卷针组件10可以恢复至初始卷绕状态以等待下一次卷绕。
上述技术方案中,卷材30自卷针组件10上取下之前,卷针组件10可以对卷材30进行一次拉伸,以减少卷针组件10自卷材30中抽出时卷材30上部的悬空高度,降低卷材30上部下塌风险,同时降低因卷材30下塌而引起的极片打皱、断裂等可靠性问题的风险,方便卷材30后续整形,且提升卷材30的使用可靠性和安全性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种卷针组件,其特征在于,包括:
第一卷针,所述第一卷针包括两个沿第一方向相对设置且能沿所述第一方向相对移动的第一子卷针,每个所述第一子卷针内形成有容纳腔,所述容纳腔贯穿所述第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口;
第二卷针,所述第一卷针沿所述第二方向的两侧分别设有所述第二卷针,每个所述第二卷针能相对所述第一子卷针运动,所述卷针组件被配置为能在第一状态和第二状态之间切换,
在所述第一状态,所述第二卷针的外周壁与所述第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在所述第二状态,所述第二卷针位于所述预设柱面内侧且所述第二卷针的至少部分通过对应所述配合口伸入所述容纳腔内,以使所述第二状态下所述卷针组件在所述第二方向上的宽度小于所述第一状态下所述卷针组件在所述第二方向上的宽度,所述第一方向、所述第二方向与所述卷针组件的轴向两两垂直。
2.根据权利要求1所述的卷针组件,其特征在于,在所述第一状态,所述第二卷针位于所述第一子卷针外。
3.根据权利要求1所述的卷针组件,其特征在于,至少一个所述第二卷针包括两个沿所述第一方向间隔设置的第二子卷针,
在所述第一状态,所述第二子卷针的外周壁与所述第一子卷针的外周壁均处于所述预设柱面;在所述第二状态,所述第二子卷针的至少部分伸入对应所述容纳腔内以使所述第二子卷针位于所述预设柱面内侧。
4.根据权利要求3所述的卷针组件,其特征在于,至少一个所述第一子卷针的朝向另一个所述第一子卷针的一侧壁形成有避让口,所述避让口与所述容纳腔和对应两个所述配合口分别连通,以适于避让对应所述第二子卷针。
5.根据权利要求3所述的卷针组件,其特征在于,所述容纳腔内设有分隔件,所述分隔件与所述容纳腔的相对两侧壁分别相连,以将所述容纳腔分隔为两个沿所述第二方向依次设置的腔室,两个所述腔室分别与两个所述第二卷针对应。
6.根据权利要求3所述的卷针组件,其特征在于,所述卷针组件具有沿所述第二方向延伸的中心线,
两个所述第一子卷针分别设于所述中心线在所述第一方向上的两侧;和/或,
至少一个所述第二卷针的两个所述第二子卷针分别设于所述中心线在所述第一方向上的两侧。
7.根据权利要求1所述的卷针组件,其特征在于,所述卷针组件还包括:
两个相对设置的夹持件,两个所述夹持件能相对运动以夹持卷材,两个所述夹持件分别对应设于两个所述第一子卷针。
8.根据权利要求1所述的卷针组件,其特征在于,两个所述第一子卷针的外周壁相背设置,每个所述第一子卷针的外周壁分别形成有凹槽,两个所述第一子卷针的凹槽沿所述卷针组件的径向相背设置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的卷针组件,其特征在于,所述第二卷针在所述卷针组件的横截面内运动,以使所述卷针组件在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
10.根据权利要求9所述的卷针组件,其特征在于,至少一个所述第二卷针沿所述第二方向可相对所述第一卷针移动。
11.根据权利要求10所述的卷针组件,其特征在于,所述第二状态为多个且分别为第一档至第N档,自所述第一档至所述第N档,所述卷针组件在所述第二方向上的宽度减小。
12.一种卷绕装置,其特征在于,包括:
卷针组件,所述卷针组件为根据权利要求1-11中任一项所述的卷针组件;
第一驱动机构,所述第一驱动机构用于驱动所述卷针组件绕其中心轴线转动;
第二驱动机构,所述第二驱动机构用于驱动至少一个所述第一子卷针沿所述第一方向移动。
13.根据权利要求12所述的卷绕装置,其特征在于,在所述第一状态,所述第二卷针位于所述第一子卷针外;
所述卷绕装置还包括:
第三驱动机构,所述第三驱动机构用于驱动所述第二卷针沿所述第二方向相对所述第一卷针移动,以使所述卷针组件在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
14.一种卷绕方法,其特征在于,卷针组件包括第一卷针和第二卷针,所述第一卷针包括两个沿第一方向相对设置且能沿所述第一方向相对移动的第一子卷针,每个所述第一子卷针内形成有容纳腔,所述容纳腔贯穿所述第一子卷针在第二方向上的两侧壁以分别形成配合口,所述第一卷针沿所述第二方向的两侧分别设有所述第二卷针,每个所述第二卷针能相对所述第一子卷针运动,所述卷针组件被配置为能在第一状态和第二状态之间切换,
在所述第一状态,所述第二卷针的外周壁与所述第一子卷针的外周壁处于同一预设柱面;在所述第二状态,所述第二卷针位于所述预设柱面内侧且所述第二卷针的至少部分通过对应所述配合口伸入所述容纳腔内,以使所述第二状态下所述卷针组件在所述第二方向上的宽度小于所述第一状态下所述卷针组件在所述第二方向上的宽度,所述第一方向、所述第二方向与所述卷针组件的轴向两两垂直,
所述卷绕方法包括:
所述卷针组件以所述第一状态卷绕卷材至满足预设条件,所述卷针组件对卷材进行至少一次拉伸,在拉伸过程中,所述卷针组件切换至所述第二状态,且增大两个所述第一子卷针在所述第一方向的距离。
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