CN117219878A - 一种动力电池自动化压片装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池制造技术领域，具体涉及一种动力电池自动化压片装置，动力电池自动化压片装置用于压紧电极片和隔膜，动力电池自动化压片装置包括机座和压片，机座上设置有工作台，工作台在使用时用以放置电极片，压片能够沿机座的高度方向上下滑动且能够沿机座的长度方向滑动，压片的数量为两组且分别设置在工作台沿机座长度方向上的两侧，两组压片抵接时用以压紧电极片和隔膜；进而在电极片和隔膜层叠的过程中，通过两组压片的抵接使得需要弯折的隔膜侧面被全部压紧，从而能够防止隔膜在折叠时发生变形，避免影响电池的质量。

Description

一种动力电池自动化压片装置

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种动力电池自动化压片装置。

背景技术

锂电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一；在制造锂电池的工艺中，需要对锂电池的电芯正极片和电芯负极片作叠片处理。

锂电池的电芯一般为层叠式，即由正极片、隔膜、负极片层叠设置，在进行叠片时，通常采用Z型一体化电芯叠片机，如公告号为CN103441298B的中国发明专利就公开了一种叠片式动力电池的叠片机及其压片机构，该叠片式动力电池的叠片机及其压片机构记载了在叠片工艺过程中，正极片、负极片与隔膜交替往上叠，四个压片用于将电极片放置在隔膜上时压住电极片及隔膜，将其固定不让移位的作用；在每叠一片正极片或负极片，四个压片或其中的一对压片都将进行一次抽出、上抬、前进、下压四个动作，用于将最上层刚叠上来的极片及隔膜压紧固定。

现有的Z型一体化电芯叠片机虽然在一定程度上提高了电芯叠片的效率，但是其不能够对隔膜的待弯折部分进行全部压紧，在对电极片进行层叠时隔膜容易出现褶皱、凹痕等缺陷，易引起电池质量问题。

发明内容

基于此，有必要针对目前的叠片机所存在的不能够对隔膜的待弯折部分进行全部压紧，在对电极片进行层叠时隔膜容易出现褶皱、凹痕等缺陷，易引起电池质量的问题，提供一种动力电池自动化压片装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种动力电池自动化压片装置，所述动力电池自动化压片装置包括：

机座，所述机座上设置有工作台，所述工作台在使用时用以放置电极片；

压片，所述压片能够沿所述机座的高度方向滑动且能够沿所述机座的长度方向滑动，所述压片的数量为两组且分别设置在所述工作台沿所述机座的长度方向上的两侧，两组所述压片抵接时用以压紧所述电极片和隔膜。

进一步地，所述动力电池自动化压片装置还包括排气机构，所述排气机构用于将气体喷射在所述压片和所述电极片之间以减小所述压片和所述电极片之间的摩擦力。

进一步地，所述排气机构包括活塞杆，所述活塞杆能够沿所述机座的长度方向相对滑动地插装在所述压片的内部，所述活塞杆和所述压片之间形成有第一腔室；所述压片上设置有多个与所述第一腔室连通的通气孔，多个所述通气孔均朝向所述电极片设置。

进一步地，所述动力电池自动化压片装置还包括补气机构，所述补气机构用以向所述第一腔室内补充气体。

进一步地，所述补气机构包括第二腔室和导气孔，所述第二腔室设置在所述活塞杆和所述压片之间且通过所述导气孔与所述第一腔室连通。

进一步地，两组所述压片抵接时所述活塞杆靠近所述电极片的一端位于所述电极片的边缘；所述动力电池自动化压片装置还包括弹性件，所述弹性件一端设置在所述机座上，另一端设置在所述活塞杆上，在所述弹性件作用下所述活塞杆具有向靠近所述电极片的方向移动的趋势。

进一步地，其中一组所述压片靠近所述电极片的一端设置有凸起，另外一组所述压片靠近所述电极片的一端设置有与所述凸起卡接的凹槽。

进一步地，所述动力电池自动化压片装置还包括第一驱动件，所述第一驱动件用以提供所述压片沿所述机座的高度方向滑动的驱动力。

进一步地，所述动力电池自动化压片装置还包括第二驱动件，所述第二驱动件用以提供所述压片沿所述机座的长度方向滑动的驱动力。

进一步地，每组所述压片的数量为两个，两个所述压片依次交替使用。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种动力电池自动化压片装置在电极片和隔膜层叠的过程中，通过两组压片的抵接使得隔膜待弯折的侧面被全部压紧，进而在隔膜折叠时，避免隔膜待弯折的侧面发生变形，从而有助于提高电池的质量。

进一步的，通过设置排气机构，在压片退出电极片和隔膜之间的过程中，在排气机构的作用下气体能够连续喷射在压片和电极片之间，从而减小压片和电极片之间的摩擦力，减小对电极片的磨损。

进一步的，通过设置补气机构，在压片退出电极片和隔膜之间的过程中，补气机构能够连续向第一腔室内充入气体，使得气体全程都能以较大的流速从通气孔排出，使得压片和电极片之间快速形成一层空气薄膜，一方面使得压片和电极片之间的接触时间缩短，另一方面使得压片和电极片之间的摩擦系数减小，进而使得压片和电极片之间的摩擦力减小，从而减小对电极片的磨损，保证电池的质量。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的动力电池自动化压片装置的立体结构示意图；

图2为图1所示的动力电池自动化压片装置的A处局部放大结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的动力电池自动化压片装置的侧视结构示意图；

图4为图3所示的动力电池自动化压片装置的B-B向剖面视图；

图5为图4所示的动力电池自动化压片装置的C处局部放大结构示意图。

其中：

100、机座；101、工作台；102、滑轨；103、移动台；104、固定杆；105、伸缩杆；1051、安装座；110、活塞杆；111、压簧；112、导气孔；

200、压片；201、通气孔；210、第一腔室；220、第二腔室；

300、第二驱动缸。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图5所示，本发明一实施例提供的动力电池自动化压片装置用以对电极片和隔膜进行压紧，隔膜具有第一面和与第一面相对设置的第二面；在本实施例中，动力电池自动化压片装置设置为包括机座100和压片200，机座100具有长度方向和高度方向，且沿图1所示的前后方向为机座100的长度方向、沿图1所示的上下方向为机座100的高度方向，机座100上设置有工作台101，工作台101用以放置电极片，电极片设置为包括正极片和负极片；压片200能够沿机座100的高度方向滑动且能够沿机座100的长度方向滑动，压片200的数量为两组且分别设置在工作台101沿机座100的长度方向上的两侧，两组压片200抵接时用以压紧电极片和隔膜。

工作时，隔膜收卷在隔膜轴上，隔膜轴位于机座100的上方且能够转动；以每组压片200均包含一个压片200为例，首先将隔膜一端连接在工作台101上且第一面朝上，然后将正极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第一面上，然后将两个压片200同步向相互靠近的方向移动至抵接后向下移动至压紧正极片靠左的一侧和隔膜的第一面，然后机座100整体水平从右往左运动、从隔膜轴的正下方移动到隔膜轴的左侧，在机座100移动的过程中，隔膜轴同步转动并释放隔膜，使得隔膜能够以两个压片200的抵接处沿图1所示的左右方向发生弯折，当机座100移动至极限位置时，两个压片200同步向互相远离的方向移动至超出隔膜的宽度范围、然后再沿上下方向向上移动、然后再向右移动至正极片靠右一侧的正上方，然后将负极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第二面上，负极片同时将隔膜的第一面压覆在正极片的上表面上，然后将两个压片200同步向相互靠近的方向移动至抵接后向下移动至压紧负极片靠右的一侧和隔膜的第二面，然后机座100整体水平从左往右运动、从隔膜轴左侧的极限位置移动到隔膜轴右侧的极限位置，在机座100移动的过程中，隔膜轴同步转动并释放隔膜，使得隔膜能够以两个压片200的抵接处沿图1所示的左右方向发生弯折，当机座100移动至极限位置时，两个压片200同步向互相远离的方向移动至超出隔膜的宽度范围、然后再沿上下方向向上移动、然后再向左移动至负极片靠左一侧的正上方，然后将正极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第一面上，正极片同时将隔膜的第二面压覆在负极片的上表面上，如此循环，直到隔膜两侧分别叠有预设层数的正极片和负极片，完成叠片工作；通过设置两组压片200的抵接使得隔膜待弯折的侧面被全部压紧，进而在隔膜折叠时，避免隔膜待弯折的侧面发生变形，从而有助于提高电池的质量。

具体的，如图1所示，为便于压片200能够沿前后方向的移动，在机座100上设置有沿机座100的长度方向延伸的滑轨102，在滑轨102上设置有能够沿滑轨102滑动的移动台103，压片200设置在移动台103上。

具体的，如图1所示，为便于压片200能够沿上下方向的移动，压片200设置为能够沿上下方向滑动地设置在移动台103上。

在一些实施例中，动力电池自动化压片装置设置为还包括第一驱动件，第一驱动件用以提供压片200沿机座100的高度方向滑动的驱动力，在本实施例中，第一驱动件设置为第一驱动缸，第一驱动缸设置在移动台103上且第一驱动缸的输出轴朝上设置且固定连接在压片200上；使用时，当第一驱动缸的输出轴伸出时，同步带动压片200向上移动，当第一驱动缸的输出轴缩回时，同步带动压片200向下移动。

可以理解的，第一驱动缸可以设置为气动缸、液压缸或电动缸中的任意一种。

在一些实施例中，动力电池自动化压片装置设置为还包括第二驱动件，第二驱动件用以提供压片200沿机座100的长度方向滑动的驱动力，在本实施例中，如图1所示，第二驱动件设置为第二驱动缸300，第二驱动缸300设置在机座100上且第二驱动缸300的输出轴沿前后方向设置并固定连接在移动台103上；以第二驱动缸300的输出轴朝后为例，使用时，当第二驱动缸300的输出轴伸出时，移动台103同步带动压片200向后移动，当第二驱动缸300的输出轴缩回时，移动台103同步带动压片200向前移动。

可以理解的，第二驱动缸300可以设置为气动缸、液压缸或电动缸中的任意一种。

在一些实施例中，动力电池自动化压片装置设置为还包括排气机构，排气机构用于将气体喷射在压片200和电极片之间以减小压片200和电极片之间的摩擦力，进而在压片200退出电极片和隔膜之间的过程中，在排气机构的作用下气体能够连续喷射在压片200和电极片之间，从而减小压片200和电极片之间的摩擦力，减小对电极片的磨损。

在进一步的实施例中，如图5所示，排气机构设置为包括活塞杆110，活塞杆110的形状设置为L形，活塞杆110一端能够沿机座100的长度方向相对滑动地插装在压片200的内部，另一端能够沿上下方向滑动地设置在机座100上，活塞杆110和压片200之间形成有第一腔室210；压片200上设置有多个均与第一腔室210连通的通气孔201，多个通气孔201均朝向电极片设置；在压片200退出电极片和隔膜之间的过程中，活塞杆110保持不动，压片200沿机座100的长度方向向远离电极片的方向移动使得第一腔室210的容积减小、压强增大，在第一腔室210的内外压差作用下第一腔室210内的空气从通气孔201排出至压片200和电极片之间，使得压片200和电极片之间形成一层空气薄膜，使得压片200和电极片之间的摩擦系数减小，进而使得压片200和电极片之间的摩擦力减小，从而减小对电极片的磨损，保证电池的质量。

具体的，多个通气孔201设置为沿机座100的长度方向均布在压片200上。

具体的，如图2和图5所示，为便于活塞杆110能够随压片200沿上下方向的移动，在机座100上设置有固定杆104，固定杆104上设置有沿上下方向设置的伸缩杆105，伸缩杆105能够沿自身长度方向伸缩，伸缩杆105远离固定杆104的一端设置有安装座1051，活塞杆110没有插装在压片200内的一端能够沿机座100的长度方向滑动地插装在安装座1051内。

在一些实施例中，动力电池自动化压片装置设置为还包括补气机构，补气机构用以向第一腔室210内补充气体，进而在压片200退出电极片和隔膜之间的过程中，补气机构能够连续向第一腔室210内充入气体，使得气体全程都能以较大的流速从通气孔201排出，使得压片200和电极片之间快速形成一层空气薄膜，减小对电极片的磨损。

在进一步的实施例中，如图5所示，补气机构设置为包括第二腔室220和导气孔112，第二腔室220设置在活塞杆110和压片200之间且通过导气孔112与第一腔室210连通，第二腔室220由压片200、安装座1051和活塞杆110包围形成；在压片200退出电极片和隔膜之间的过程中，活塞杆110保持不动，压片200沿机座100的长度方向向远离电极片的方向移动使得第二腔室220的容积减小、压强增大，在第二腔室220的内外压差作用下第二腔室220内的空气通过导气孔112进入到第一腔室210内，使得第一腔室210内部的压强进一步增大，在第一腔室210的内外压差作用下第一腔室210内的空气能够以更大的流速从通气孔201排出至压片200和电极片之间，使得压片200和电极片之间快速形成一层空气薄膜，一方面使得压片200和电极片之间的接触时间缩短，另一方面使得压片200和电极片之间的摩擦系数减小，进而使得压片200和电极片之间的摩擦力减小，从而减小对电极片的磨损，保证电池的质量。

具体的，如图5所示，导气孔112的形状设置为L形，且一端与第一腔室210连通，另一端与第二腔室220连通。

在一些实施例中，可通过设置合理的尺寸使得两组压片200抵接时活塞杆110靠近电极片的一端位于电极片的边缘，使得活塞杆110能够挡住部分未在使用的通气孔201，避免第一腔室210内的气体从这些通气孔201内流出，导致影响压片200和电极片之间的空气薄膜的形成；动力电池自动化压片装置设置为还包括弹性件，弹性件一端设置在机座100上，另一端设置在活塞杆110上，在弹性件作用下活塞杆110具有向靠近电极片的方向移动的趋势；在压片200退出电极片和隔膜之间的过程中，当压片200移动至第一腔室210的容积为零时压片200同步带动活塞杆110向远离电极片的方向移动；当压片200向靠近电极片的方向移动时，在弹性件作用下活塞杆110能够自动复位，不影响下一次使用。

具体的，如图5所示，弹性件设置为压簧111，压簧111一端固定连接在安装座1051上，另一端固定连接在活塞杆110上，在压簧111作用下活塞杆110具有向靠近电极片的方向移动的趋势。

在一些实施例中，设置为其中一组压片200靠近电极片的一端设置有凸起，另外一组压片200靠近电极片的一端设置有与凸起卡接的凹槽，进而在两组压片200抵接时通过凸起和凹槽的卡接使得两组压片200能够平行设置，避免在隔膜折弯时由于两组压片200不平行导致的褶皱、凹痕等缺陷。

具体的，凸起的形状可以设置为四棱锥，凹槽的形状可以设置为四棱锥槽，进而在两组压片200抵接时四棱锥和四棱锥槽的配合能够自动矫正两组压片200之间的歪斜。

可以理解的是，凸起和凹槽的形状也可以设置为其他的能够卡接的形状，如弧面或三棱锥等。

在一些实施例中，如图1所示，每组压片200均设置为包含两个压片200，两个压片200依次交替使用；为便于描述，将靠右一侧的两个压片200命名为第一压紧部，第一压紧部位于电极片靠近右侧的一侧，将靠左一侧的两个压片200命名为第二压紧部，第二压紧部位于电极片靠近左侧的一侧。

工作时，隔膜收卷在隔膜轴上，隔膜轴位于机座100的上方且能够转动；首先将隔膜一端连接在工作台101上且第一面朝上，然后将正极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第一面上，然后将第二压紧部中的两个压片200同步向相互靠近的方向移动至抵接后向下移动至压紧正极片靠左的一侧和隔膜的第一面，然后机座100整体水平从右往左运动、从隔膜轴的正下方移动到隔膜轴的左侧，在机座100移动的过程中，隔膜轴同步转动并释放隔膜，使得隔膜能够以第二压紧部中的两个压片200的抵接处沿图1所示的左右方向发生弯折，当机座100移动至极限位置时，将负极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第二面上，负极片同时将隔膜的第一面压覆在正极片的上表面上，然后将第一压紧部中的两个压片200同步向相互靠近的方向移动至抵接后向下移动至压紧负极片靠右的一侧和隔膜的第二面，然后机座100整体水平从左往右运动、从隔膜轴左侧的极限位置移动到隔膜轴右侧的极限位置，在机座100移动的过程中，隔膜轴同步转动并释放隔膜，使得隔膜能够以第一压紧部中的两个压片200的抵接处沿图1所示的左右方向发生弯折，第二压紧部中的两个压片200同步向互相远离的方向移动至超出隔膜的宽度范围、然后再沿机座100的高度方向向上移动，然后将正极片移动到工作台101上方并放置在隔膜的第一面上，正极片同时将隔膜的第二面压覆在负极片的上表面上，然后将第二压紧部中的两个压片200同步向相互靠近的方向移动至抵接后向下移动至压紧正极片靠左的一侧和隔膜的第一面，如此循环，直到隔膜两侧分别叠有预设层数的正极片和负极片，完成叠片工作；通过设置同一组的两个压片200依次交替使用，减小压片200切换压紧点的时间，从而有助于提高叠片的效率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述动力电池自动化压片装置包括：

机座，所述机座上设置有工作台，所述工作台在使用时用以放置电极片；

压片，所述压片能够沿所述机座的高度方向滑动且能够沿所述机座的长度方向滑动，所述压片的数量为两组且分别设置在所述工作台沿所述机座的长度方向上的两侧，两组所述压片抵接时用以压紧所述电极片和隔膜。

2.根据权利要求1所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述动力电池自动化压片装置还包括排气机构，所述排气机构用于将气体喷射在所述压片和所述电极片之间以减小所述压片和所述电极片之间的摩擦力。

3.根据权利要求2所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述排气机构包括活塞杆，所述活塞杆能够沿所述机座的长度方向相对滑动地插装在所述压片的内部，所述活塞杆和所述压片之间形成有第一腔室；所述压片上设置有多个与所述第一腔室连通的通气孔，多个所述通气孔均朝向所述电极片设置。

4.根据权利要求3所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述动力电池自动化压片装置还包括补气机构，所述补气机构用以向所述第一腔室内补充气体。

5.根据权利要求4所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述补气机构包括第二腔室和导气孔，所述第二腔室设置在所述活塞杆和所述压片之间且通过所述导气孔与所述第一腔室连通。

6.根据权利要求3所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，两组所述压片抵接时所述活塞杆靠近所述电极片的一端位于所述电极片的边缘；所述动力电池自动化压片装置还包括弹性件，所述弹性件一端设置在所述机座上，另一端设置在所述活塞杆上，在所述弹性件作用下所述活塞杆具有向靠近所述电极片的方向移动的趋势。

7.根据权利要求1所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，其中一组所述压片靠近所述电极片的一端设置有凸起，另外一组所述压片靠近所述电极片的一端设置有与所述凸起卡接的凹槽。

8.根据权利要求1所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述动力电池自动化压片装置还包括第一驱动件，所述第一驱动件用以提供所述压片沿所述机座的高度方向滑动的驱动力。

9.根据权利要求1所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，所述动力电池自动化压片装置还包括第二驱动件，所述第二驱动件用以提供所述压片沿所述机座的长度方向滑动的驱动力。

10.根据权利要求1所述的动力电池自动化压片装置，其特征在于，每组所述压片均包含两个压片，两个所述压片依次交替使用。