CN1200474C - 用于锂二次电池自动生产系统的包装设备 - Google Patents

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Abstract

这里公开了一种用于锂二次电池自动生产系统的包装设备。该包装设备包括：机架；基座部件，安装在该机架上并设有用于接收一批其两个表面都以预定的图案与正电极板和负电极板层叠在一起的隔膜的接收架；止动部件，它可线性运动地安装在机架上以便能够选择地接近基座部件的一端以防止提供给基座部件的隔膜与接收架分开；折叠部件，可相对于接收架线性移动地安装在机架上，从而该折叠部件可以挤压被提供给由接收架和止动部件形成的接收空间的隔膜预定时间，并使隔膜折叠，从而折叠的隔膜的两侧截面可以成为“Z”形，并且正电极板和负电极板可以相互交替；以及切割/绝缘带缠绕部件，用于使折叠成“Z”形的隔膜移动至预定区域，在没有附着任何电极板的非电极板区域处切割隔膜，并用绝缘带缠绕折叠和切割的隔膜件。

Description

用于锂二次电池自动生产系统的包装设备
技术领域
本发明涉及用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，尤其涉及用于锂二次电池自动生产系统的能够包装粗电池的包装设备，其中在由以薄膜形式隔片卷提供的并设置成沿着水平通道移动的预定长度隔膜的两个表面与一批正电极板和负电极板层叠并且将该层叠的隔膜折叠成为折叠/折叠形式之后，可以在连续的生产线中通过切割来自隔膜卷的层叠隔膜件并用绝缘带缠绕该隔膜件生产出粗电池。
背景技术
一般来说，随着便携式电子产品例如摄影机、便携式电话和便携式PC机重量变得更轻或者高度功能化，各种研制和研究都集中在作为这种便携式电子产品的电源的电池上。这种电池可以通过将电池充电而连续使用。
在各种电池中，通常使用镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等作为电子产品的电源，特别是考虑到其使用寿命和容量而一般使用锂二次电池。
根据电解质的类型，锂二次电池可以分成采用液体电解质的锂金属电池和锂离子电池以及采用固体聚合物电解质的锂聚合物电池。根据固体聚合物电解质的类型，锂聚合物电池可以分成其中完全不含有机电解液的全固体型锂聚合物电池以及采用含有有机电解液的凝胶型聚合物电解质的锂离子聚合物电池。
锂二次电池是通过将多个具有隔膜-电极结构的单元电池叠置以便满足所需容量、将各单元电池彼此串联并且将单元电池包装在圆筒状或多面体状的筒中来生产的。
但是在其中根据传统方法设置有电极板的电池中，存在的问题在于：当电池被过充电时，电池的电压急剧升高，并且电池的能量可能瞬时放出，从而电解质可能蒸发或燃烧，因此电池的性能及其安全性降低。另外还存在另一个问题：连接电极分接头以使单元电池相互电连接的过程非常复杂。
发明概述
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，它具有改善的结构，在连续生产线中能够自动进行如下操作：使其两侧表面与正电极板和负电极板层叠在一起的隔膜折叠，从而该隔膜的两侧截面可以成为“Z”形(折叠/折叠形式)；切割隔膜；用绝缘带缠绕该折叠的隔膜；卸载包装好的隔膜等。
因此，为了实现上述目的，提供一种用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，包括：机架；基座部件，安装在该机架上并设有用于接收一批其两个表面都以预定的图案与正电极板和负电极板层叠在一起的隔膜的接收架；止动部件，它可线性运动地安装在机架上以便能够选择地接近基座部件的一端以防止提供给基座部件的隔膜与接收架分开；折叠部件，可相对于接收架线性移动地安装在机架上，从而该折叠部件可以挤压被提供给由接收架和止动部件形成的接收空间的隔膜预定时间，并使隔膜折叠，从而折叠的隔膜的两侧截面可以成为“Z”形，并且正电极板和负电极板可以相互交替；以及切割/绝缘带缠绕部件，用于使折叠成“Z”形的隔膜移动至预定区域，在没有附着任何电极板的非电极板区域处切割隔膜，并用绝缘带缠绕折叠和切割的隔膜件。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，基座部件包括：引导爪，从基座板伸出以引导被提供至此处的隔膜；以及一对凹进接收架两侧的凹陷部分。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，该基座部件还包括：偏置部件，安装在机架处用于使隔膜向止动部件偏置，从而可以很容易将提供给接收架的隔膜折叠成“Z”形。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，止动部件优选具有用于阻挡基座部件的两侧的止动叉，并在止动件移动部件的作用下线性移动。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，折叠部件包括由折叠板移动部件移动的折叠板。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，切割/绝缘带缠绕部件包括：一对夹紧部件，用于使得基座部件两侧接近，夹住折叠成“Z”形的隔膜件的两侧，并使隔膜件水平移动至绝缘带缠绕位置；切割部件，可移动地安装在机架上，用于在已经由夹紧部件移动隔膜之后在基座部件的前端切割隔膜；绝缘带提供部件，安装在机架上用于在卷绕着绝缘带的绝缘带辊沿着绝缘带行进通道移动之后将绝缘带的一端附着在隔膜件上；夹紧件旋转部件，它安装在机架上用于使夹紧部件旋转预定次数，从而可以在已经连有绝缘带一个端部的隔膜件在其两端旋转的同时用绝缘带缠绕该隔膜件；以及绝缘带切割部件，它可移动地安装在绝缘带提供部件上，用于切割从已经被夹具旋转部件旋转并已经用绝缘带包装的包装好的隔膜件中伸出的绝缘带的松弛端部。
在用于锂二次电池自动生产系统的包装设备中，切割/绝缘带缠绕部件还包括：夹持部件，可上升和下降地安装在机架上，从而该夹持部件能够接近绝缘带提供部件，并与隔膜的一个表面相接触以防止隔膜在该隔膜被切割部件切割之前摆动。
附图的简要说明
通过参考附图对其优选实施方案进行详细说明从而可以更加了解本发明的上述目的和优点。
图1为阐述根据本发明优选实施方案用于锂二次电池自动生产系统的包装设备的示意性透视图；
图2为表示隔膜带通过图1所示层叠装置折叠成“Z”形的实施例的前视图；
图3A和3B为图1所示包装设备的前视图和平面视图；
图4A和4B为图3所示基座部件部分的放大前视图和平面视图；
图5A和5B分别为图3所示止动部件部分和折叠部件的前视图和右侧视图；
图6A和6B为图3所示夹具部件部分的前视图和右侧视图；
图7A和7B为图3所示切割部件部分的前视图和右侧视图；
图8A和8B为图3所示绝缘带提供部件部分的前视图和右侧视图；
图9A、9B和9C表示图3所示支架部件部分的视图。
优选实施方案的详细说明
以下参考附图详细描述本发明优选实施方案的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备。
参照图1，根据本发明的包装设备350用来在隔膜311通过层叠装置(未示出)与正负电极板102和104层叠在一起之后使穿过输送装置(未示出)的前端供应的隔膜311折叠，从而隔膜311的断面可以具有如图2所示的“Z”形并且用绝缘带缠绕该折叠的隔膜311。
图3A和3B为在图1中所示的包装设备部分的前视图和平面图。
参照图1以及图3A和3B，包装设备350包括：机架301；基座部件210，它被提供有一批其两个表面以预定的图案层叠有多个正电极板102和负电极板104的隔膜311，并且将这批隔膜311接收在其中；止动部件220，可上升和下降地安装在机架上，从而可以防止接收在给基座部件210内的隔膜311与接收架212分开；折叠部件230，连续往复运动以折叠被提供至由接收架212和止动部件220形成的接收空间214的隔膜311，从而隔膜311的截面可以具有“Z”形的形状；以及切割/绝缘带缠绕部件240，用于使折叠成“Z”形的隔膜311移动至预定的绝缘带缠绕区域，在没有附着任何电极板的非电极板区域处切割隔膜311，并用绝缘带缠绕所切下的隔膜311。
机架301可以分成其上安装有多个用来支撑该系统300离开地面的支柱309的下机架和其上安置有系统300的部件的上机架。各种驱动马达、真空系统、喷气系统、电子系统、粘合剂供应系统设在下机架上。优选的是，上机架的上机架设置成处于精确水平的状态。
图4A和4B为包装设备的部分基座部件的放大的前视图和平面图。
参考图4A和4B，基座部件210包括：接收架212，它具有平面形状并安装在机架301上安装的基板216上；引导爪218，它从基座板216伸出用于朝着接收架212引导所提供的隔膜311；以及一对凹陷部分211，它们凹入进接收架212两侧。引导爪218的上表面优选设置成与行进通道313平行并经过专门的表面处理。凹陷部分211是用来将切割/绝缘带缠绕部件240的指状部件245(图6A和6B)插进的空间。
另外，该基座部件210还包括：偏置部件213，用于使隔膜311朝着与隔膜提供方向相反的方向即朝着止动部件220偏置，从而可以很容易将提供给接收架212的隔膜311折叠成大致“Z”形。偏置部件213优选包括喷气嘴215，它能够由于气流吹力而推动隔膜311朝着止动部件220摆动。
图5A和5B为图1中所示的止动部件和折叠部件的前视图和右侧视图。
参考图5A和5B，止动部件220安装成能够在止动件移动部件222的作用下相对于机架301前后线性移动，所述止动件移动部件222安装在机架301上并由控制单元控制，从而止动部件220能够选择性地阻挡基座部件210的一侧以形成接收空间并防止提供给接收架212的隔膜311与接收架212分离。止动部件220优选在其一端具有两个止动叉224，在两个止动叉224之间形成闲置空间。
折叠部件230用来连续地挤压并折叠被提供给接收空间并向止动部件220偏置的隔膜311，从而隔膜311在正电极板102和负电极板104的两侧部件的截面具有“Z”形的形状，并使得正电极板102和负电极板104相互交替。折叠部件230包括被设置成在与接收空间对应的位置处上升或下降的折叠板232以及安装在止动部件220上并由控制装置控制的折叠汽缸234。因此在一批隔膜311的包装过程中，在止动部件220前后移动一次的期间，折叠板232前后移动与二次电池所需电极板数量即彼此交替的正电极板和负电极板的数量一致的次数。
参考图6A和6B，切割/绝缘带缠绕部件240包括：一对夹紧部件242，它们接近基座部件210的两侧，夹住折叠成“Z”形的隔膜件的两侧，并水平移动至绝缘带缠绕位置；切割部件250(图7A和7B)，可移动地安装在机架301上用于在隔膜311已经由夹紧部件242移动之后从基座部件210上方切割隔膜311；绝缘带提供部件270(图1和图3)，安装在机架301上，从而在卷绕着绝缘带262的绝缘带辊264沿着绝缘带行进通道移动至绝缘带缠绕位置之后将绝缘带262的一端连在隔膜件311上；夹紧件旋转部件280(图6A和6B)，安装在机架301上用于使夹紧部件242旋转预定次数，从而可以在已经连有绝缘带262一个端部的隔膜件311在其两端旋转的同时用绝缘带缠绕隔膜件；绝缘带切割部件290(图3A)，可移动地安装在机架301上用于切割从已经被夹具旋转部件280旋转并已经用绝缘带262包装的包装好的隔膜件311伸出的绝缘带262的松弛端部；以及夹持部件244，可上升和下降地安装在机架301上，从而该夹持部件244能够接近绝缘带提供部件270，并接触隔膜311的下表面以防止隔膜311在该隔膜311被切割部件250切割之前摆动。
参考图6A和6B，一对夹紧部件242安装成相对于隔膜311的行进通道对称并且与机架301平行。每个夹紧部件242包括：可移动块241，它在基座部件210和绝缘带缠绕位置之间沿着与隔膜311行进通道平行的LM导向件246和导轨248前后移动；以及一对指状部件245，它们安装在该可移动块241上以便能够在隔膜件311定位在凹陷部分211处并且由汽缸243操作的同时夹住隔膜件311。
如图7A和8B所示，切割部件250用来切割由夹紧部件242移动到绝缘带缠绕位置的隔膜件311的未附着区域的前端，并包括设有加热线圈252的热切割装置258。该热切割装置258安装在汽缸254的一个端部上以设置在行进通道313上面，从而热切割装置258能够在汽缸254的作用下选择地朝向基座部件210移动以接触隔膜311，并且被加热至预定温度的加热线圈252能够切割隔膜311。汽缸254由安装在机架301上的托架252支撑。
参考图1和图8A、8B，绝缘带提供部件270包括安装在机架301上的绝缘带提供辊264和多个绝缘带引导辊266，以及一对绝缘带附着辊272，它们安装在装在机架301上的汽缸268一端上从而能够在汽缸268的作用下上升或下降，并且它们设置在绝缘带262的行进通道上，从而绝缘带262的一端能够选择地接触隔膜311的上表面。
如图9A和9B所示，夹持部件244设置成与绝缘带附着辊272相对应。夹持部件242用来防止隔膜311的未附着区域在用绝缘带缠绕隔膜件311并因此发生摆动之前切割隔膜311时摆动。为此，夹持部件244包括安装在机架301上的托架274以及夹持辊278，该夹持辊安装成能够在安装在托架274上的气缸276的作用下选择地上升或下降直到夹持辊278接触隔膜311的下表面。
如图6A和6B所示，每个夹紧件旋转部件280包括安装在可移动块241的步进马达282，从而步进马达282的转动轴能够与指状部件245的轴共轴，并且夹具旋转部件280因此能够利用其旋转力转动指状部件245。
如图9A和9C所示，绝缘带切割部件290安装在机架301上以接近夹持部件244，从而该绝缘带切割部件290能够由夹紧件旋转部件280(图6A和6B)旋转，并切割从包装好的隔膜件311伸出的绝缘带262的松弛端部(图3A)。绝缘带切割部件290包括安装在机架301上的托架292，以及具有用于加热和切割绝缘带262的切割线圈295的切割体296，该切割体可在安装在托架292上的气缸294的作用下上升和下降并且由控制装置在行进通道下方进行操作。
以下根据本发明的优选实施方案描述如上构成的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备的操作。
首先，打开包装设备350的电源，设定控制单元所需数据。然后制成其两侧表面已经按照预定的图案附着有正和负电极板的隔膜311，从而通过行进通道313提供。另外使止动部件220下降以阻挡基座部件210的两侧，以在接收架212上方形成接收空间。
然后，当按下控制单元的起始按钮时，由输送装置提供的隔膜311开始被提供给由引导爪218引导的基座部件210的接收架212。在这个步骤中，隔膜311被偏置部件213的气流喷嘴215产生的气流吹力向止动部件230偏置。
在该状态中，折叠部件230的折叠板232连续地挤压被提供给接收空间并且偏置预定次数的隔膜311，并且折叠隔膜311，从而隔膜的两个侧面的断面可以具有“Z”形，并且正电极板102和负电极板104可以相互交替。然后，止动部件220在折叠板232将一片隔膜311压在接收架212的状态中上升。随后，使切割/绝缘带缠绕部件241的夹紧部件242接近基座部件210的两个侧面，并且夹住折叠成“Z”形的隔膜件311的两个侧面。与夹紧操作一起，折叠板232上升。
之后，操纵夹紧部件242以使隔膜件311水平地向绝缘带缠绕位置移动。随后，操纵缠绕带提供部件270以使得绝缘带262的前端附着到设在绝缘带缠绕位置处的隔膜件311的上表面上。同时，夹持部件244上升以使得夹持辊278接触隔膜311的下表面。因此，由于绝缘带附着辊272和夹持辊278夹住该隔膜311，所以隔膜311不会摆动。
随后，切割部件250下降以切割隔膜件311的非附着区域的前端。然后，被加热到预定温度的加热切割装置258切割该隔膜311。
之后，在其上附着有绝缘带262的前端的隔膜件311在其两个端部处转动期间，操纵夹紧件转动部件280以用绝缘带缠绕该隔膜件311。然后，指状部件245在步进马达282的作用下转动，同时从绝缘带提供部件270中提供的绝缘带262自然地卷绕在隔膜件311上以用绝缘带缠绕该隔膜件311。
随后，操纵绝缘带切割部件290以切割从用绝缘带缠绕的隔膜件311中延伸出的绝缘带262的松弛端。然后，切割线圈295移动以通过利用热量来切割该绝缘带262，并且最后完成包装操作。
如上所述，本发明用于锂二次电池自动生产系统的包装设备具有如下优点。
首先，由于采用了自动生产系统，所以能够提高其生产的整体效率，并且可以降低二次电池的次品率。
第二，由于其两侧分别连有正电极板和负电极板的隔膜能够通过接收架、止动部件以及施压板的连续操作而折叠，从而折叠的隔膜两侧截面可以为“Z”形，因此极大地提高了二次电池的生产率。
第三，由于折叠的隔膜件可以连续地移动，并且通过自动机器人设备用绝缘带缠绕，所以可以提高二次电池的生产率和生产过程的效率。
虽然已经参照其优选实施方案对本发明进行了具体展示和说明，但是对于那些本领域普通技术人员要理解的是，在不脱离如由附属的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况可以在形式和细节上对本发明作出各种改变。

Claims (7)

1.一种用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，包括：
机架；
基座部件，安装在该机架上并设有用于接收一批其两个表面都以预定的图案与正电极板和负电极板层叠在一起的隔膜的接收架；
止动部件，它可线性运动地安装在机架上以便能够选择地接近基座部件的一端以防止提供给基座部件的隔膜与接收架分开；
折叠部件，可相对于接收架线性移动地安装在机架上，从而该折叠部件可以挤压被提供给由接收架和止动部件形成的接收空间的隔膜预定时间，并使隔膜折叠，从而折叠的隔膜的两侧截面可以成为“Z”形，并且正电极板和负电极板可以相互交替；
以及切割/绝缘带缠绕部件，用于使折叠成“Z”形的隔膜移动至预定区域，在没有附着任何电极板的非电极板区域处切割隔膜，并用绝缘带缠绕折叠和切割的隔膜件。
2.如权利要求1所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述基座部件包括：
引导爪，从基座板伸出以引导被提供至此处的隔膜；
以及一对凹进接收架两侧的凹陷部分。
3.如权利要求1所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述基座部件还包括：偏置部件，安装在机架处用于使隔膜向止动部件偏置，从而可以很容易将提供给接收架的隔膜折叠成“Z”形。
4.如权利要求1所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述止动部件具有用于阻挡基座部件的两侧的止动叉，并在止动件移动部件的作用下线性移动。
5.如权利要求1所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述折叠部件包括由折叠板移动部件移动的折叠板。
6.如权利要求1所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述切割/绝缘带缠绕部件包括：
一对夹紧部件，用于使得基座部件两侧接近，夹住折叠成“Z”形的隔膜件的两侧，并使隔膜件水平移动至绝缘带缠绕位置；
切割部件，可移动地安装在机架上，用于在已经由夹紧部件移动隔膜之后在基座部件的前端切割隔膜；
绝缘带提供部件，安装在机架上用于在卷绕着绝缘带的绝缘带辊沿着绝缘带行进通道移动之后将绝缘带的一端附着在隔膜件上；
夹紧件旋转部件，它安装在机架上用于使夹紧部件旋转预定次数，从而可以在已经连有绝缘带一个端部的隔膜件在其两端旋转的同时用绝缘带缠绕该隔膜件；
以及绝缘带切割部件，它可移动地安装在绝缘带提供部件上，用于切割从已经被夹具旋转部件旋转并已经用绝缘带包装的包装好的隔膜件中伸出的绝缘带的松弛端部。
7.如权利要求6所述的用于锂二次电池自动生产系统的包装设备，其中所述切割/绝缘带缠绕部件还包括：夹持部件，可上升和下降地安装在机架上，从而该夹持部件能够接近绝缘带提供部件，并与隔膜的一个表面相接触以防止隔膜在该隔膜被切割部件切割之前摆动。
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