CN201528015U - 一种方形电池卷绕装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方形电池卷绕装置，包括基座、转轴、针座、第一卷针和第二卷针，所述转轴安装在基座上，所述第一卷针和第二卷针上下叠放，所述第一卷针和第二卷针之间形成用于放置两层隔膜的间隙，且所述第一卷针和第二卷针都通过所述针座安装在所述转轴的端部，还包括第一隔膜压板、第二隔膜压板以及驱动机构，所述第一隔膜压板和第二隔膜压板分别位于所述间隙的上下两侧，且都与所述驱动机构相连。本实用新型的方型电池卷绕装置通过第一隔膜压板和第二隔膜压板将两层膈膜压紧后进行卷绕，有效避免了隔膜分子结构的破坏，降低了正、负电极在隔膜连接处相互接触而发生电池短路的可能性，因此提高了电池稳定性以及使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种方形电池卷绕装置。
背景技术
方形锂电池制造过程中，一般需要通过电池卷绕装置将正、负极片夹在具有绝缘作用的两层多孔性高分子隔膜之间，并经过卷绕后形成电芯。如图1和图2所示，现有的方形电池卷绕装置通常包括上下重叠设置的两片卷针1，二者通过针架2固定在转轴3的端部，卷绕过程时，首先将第一隔膜4穿过两片卷针1之间，第二膈膜5放在两片卷针1的底部并与第一隔膜4形成夹角，接着通过热融合隔膜连接技术使第一隔膜4和第二膈膜5的端部融合连接。启动电机使转轴3逆时针旋转后，正、负极片夹在第一隔膜4和第二膈膜5之间，且随其一同卷绕形成方形电池的电芯。如图3所示，现有技术中有些电池卷绕装置的卷针1还可实现左、右错位重叠设置。然而，现有的热融合膈膜连接技术破坏了两层膈膜连接处的分子结构，因此通过现有的电池卷绕装置卷绕而成的电芯可能因正、负极片在膈膜连接处的接触而导致电池短路，进而影响了方形电池的工作效率和使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单、提高电池稳定性的方形电池卷绕装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种方形电池卷绕装置，包括基座、转轴、针座、第一卷针和第二卷针，所述转轴安装在基座上，所述第一卷针和第二卷针上下叠放，第一卷针和第二卷针之间形成用于放置两层隔膜的间隙，且所述第一卷针和第二卷针都通过所述针座安装在所述转轴的端部，还包括第一隔膜压板、第二隔膜压板以及驱动机构，所述第一隔膜压板和第二隔膜压板分别位于所述间隙的上下两侧，且都与所述驱动机构相连。
还包括固定在基座上的切膜机构，所述切膜机构包括切刀，所述切刀与所述第一卷针和第二卷针相平行。
所述针座包括第一针座和第二针座，所述第一卷针和第二卷针分别固定在第一针座和第二针座上；所述第一针座和第二针座可活动地安装在转轴的端部，所述第一针座和第二针座都与驱动机构相连，且在所述驱动机构的控制下相互靠近或远离。
所述转轴的端部具有平行设置的第一导向槽和第二导向槽，所述第一针座和第二针座上分别设有第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和第二固定块分别与所述第一导向槽和第二导向槽分别形成移动副。
所述转轴包括一个空腔，所述驱动机构穿过所述空腔与所述第一针座和第二针座相连。
所述第一隔膜压板固定在所述第二针座上，且所述第一隔膜压板和所述第一卷针都位于所述间隙的上侧；所述第二隔膜压板固定在所述第一针座上，且所述第二膈膜压板和所述第二卷针都位于所述间隙的下侧。
所述第一卷针和第二卷针的相对侧分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一隔膜压板和第二隔膜压板分别嵌设在所述第一凹槽和第二凹槽内。
所述第一卷针或第二卷针的顶面为圆弧面。
所述第一卷针或第二卷针的顶面包括两个圆弧过渡的斜面。
所述方形电池卷绕装置还包括定位架，所述第一卷针和第二卷针的端部都设有用于提高卷针刚度的定位块，所述定位块与所述定位架相配合。
本实用新型的有益效果是，本实用新型的方型电池卷绕装置通过第一隔膜压板和第二隔膜压板将两层膈膜压紧后进行卷绕，其端部不需要采用加热方式实现隔膜连接，有效避免了隔膜分子结构的破坏，降低了正、负电极在隔膜连接处相互接触而发生电池短路的可能性，因此提高了电池稳定性以及使用寿命。
电池卷绕之前，本实用新型方形电池卷绕装置还通过驱动机构控制第一卷针和第二卷针向外张开，便于隔膜穿过卷针完成下料，以及电池卷绕完成时控制第一卷针和第二卷针向内靠近，使卷针脱离电池的内周而容易脱模。
本实用新型方形电池卷绕装置的第一卷针和第二卷针的顶面设置为圆弧面，便于正、负极片和隔膜在电池卷绕过程中平整地贴合在第一卷针或第二卷针的外周，以保证卷绕形成的电芯具有规则的形状。
附图说明
图1为现有的方形电池卷绕装置立体图；
图2为现有的方形电池卷绕装置的卷针结构示意图；
图3为现有的方形电池卷绕装置的卷针错位设置的结构示意图；
图4为本实用新型的方形电池卷绕装置立体图；
图5为两层隔膜穿过第一卷针和第二卷针的示意图；
图6为第一隔膜压板和第二膈膜压板压紧两层隔膜的示意图；
图7为第一卷针和第二卷针的第一种具体实施方式左视图；
图8为第一卷针和第二卷针的第二种具体实施方式立体图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，然而并不限于以下具体实施方式：
如图4和图5所示，本实用新型方形电池卷绕装置由基座13、转轴12、第一卷针6、第二卷针7、针座、第一隔膜压板8、第二隔膜压板9以及驱动机构14等组成。
安装在基座13上的转轴12可在电机的驱动下进行旋转，针座安装在转轴12的端部，第一卷针6和第二卷针7上下叠放，二者之间具有一定的间隙用于放置第一隔膜4和第二隔膜5。针座包括第一针座10和第二针座11，第一卷针6通过螺钉等紧固件固定在第一针座10上，第二卷针7也通过螺钉等紧固件固定在第二针座11上。第一隔膜压板8和第二隔膜压板9分别位于所述间隙的上下两侧，二者可设置在第一卷针6和第二卷针7之间，也可设置在第一卷针6和第二卷针7外侧。第一隔膜压板8和第二隔膜压板9都与驱动机构14相连，当第一隔膜4和第二膈膜5穿过第一卷针6和第二卷针7之间即完成下料时，第一隔膜压板8和第二隔膜压板9在驱动机构14的控制下相互靠近，将第一隔膜4和第二隔膜5压紧。本实用新型电池卷绕装置还包括固定在基座13上的切膜机构16，用于切断第一隔膜4和第二膈膜5以实现正、负极片的正常入片和卷绕，该切膜机构16包括一切刀，切刀的延伸方向与第一卷针6和第二卷针7相平行便于切断隔膜。
电池极片包括正极片和负极片，进行电池卷绕时，首先将一张极片夹在第一隔膜4和第二膈膜5之间。当转轴12带动第一卷针6和第二卷针7逆时针旋转至一定角度时，第一卷针6与第一隔膜4之间形成一夹角，此时再将另一张极片伸入该夹角使之被卷入第一隔膜4和第二膈膜5之间。本实用新型的方型电池卷绕装置通过第一隔膜压板8和第二隔膜压板9将第一隔膜4和第二膈膜5压紧，结构简单，其端部不需要采用加热方式实现隔膜连接，有效避免了隔膜分子结构的破坏，降低了正、负电极在隔膜连接处相互接触而发生电池短路的可能性，因此提高了电池稳定性以及使用寿命。
为了方便下料，以及在完成电池卷绕以后实现顺利脱模，本实用新型方形电池卷绕装置的第一卷针6和第二卷针7可在宽度方向相对运动以调整两者之间的距离。其具体实施方式为：第一针座10以及第二针座11都可活动地安装在转轴12的端部，且都与驱动机构14相连，可在驱动机构14的控制下相互靠近或远离，从而使第一卷针6和第二卷针7之间的距离缩小或增大，卷针的总宽度也相应地减小或增加。将第一针座10和第二针座11安装在转轴12端部的一种具体实施方式为：转轴12的端部具有平行设置的第一导向槽和第二导向槽，第一针座10和第二针座11与转轴12相连的一端分别设有第一固定块和第二固定块，第一固定块和第二固定块分别伸入第一导向槽和第二导向槽而形成移动副。
本实用新型可采用同一个驱动机构14对第一隔膜压板8、第二膈膜压板9以及第一针座10和第二针座11的运动进行控制，也可采用不同的驱动机构对其分别进行控制。一种优选的实施方式中，转轴12还包括一个空腔，驱动机构14穿过空腔与第一针座10和第二针座11相连，并对其运动过程进行控制。一种具体实施方式中，驱动机构14包括连杆和汽缸15，连杆的一端与汽缸15相连，另一端与两根互成夹角的支杆连接，两根支杆分别与第一针座10和第二针座11上的第一固定块和第二固定块铰接，当汽缸15控制连杆在一定的行程范围内沿轴向进行伸、缩运动时，两根支杆之间夹角的大小相应地发生变化，使第一针座10和第二针座11分别在两根支杆的带动下相互靠近或远离，从而驱动第一卷针6和第二卷针7夹紧或张开。
本实用新型一种优选的实施方式中，第一隔膜压板8也通过螺接等方式固定在第二针座11上且与第一卷针6同位于所述间隙的上侧，第二隔膜压板9也固定在第一针座10上且与第二卷针7同位于所述间隙的下侧。由于第一卷针6和第二隔膜压板9都固定在第一针座10上形成一个整体，第二卷针7和第一隔膜压板8都固定在第二针座11上形成一个整体，当第一针座10和第二针座11在驱动机构14的控制下相互靠近或远离时，第一隔膜压板8和第二隔膜压板9相互远离或靠近，将穿过第一卷针6和第二卷针7之间的两层隔膜松开或压紧。如图5和图6所示，一种具体实施方式中，第一隔膜压板8和第二隔膜压板9的形状都设置为长条状，第一卷针6和第二卷针7的相对面分别设有第一凹槽和第二凹槽，第一隔膜压板8和第二隔膜压板9分别嵌设在第一凹槽和第二凹槽内，该结构更加容易压紧隔膜使其不易发生脱离。
图5为两层隔膜穿过第一卷针6和第二卷针7的示意图，第一卷针6和第二卷针7在驱动机构14的控制下相互靠近，同时第一隔膜压板8和第二隔膜压板9相互远离，使两者之间具有足够的放料间隙，该状态下，可使第一隔膜4和第二膈膜5穿过第一卷针6和第二卷针7而完成下料。图6为第一隔膜压板8和第二膈膜压板9压紧两层隔膜的示意图，第一卷针6和第二卷针7在驱动机构14的控制下相对远离，同时第一隔膜压板8和第二隔膜压板9相互靠近，最终将第一隔膜4和第二膈膜5压紧，该状态下，切断隔膜后，可启动电机进行电池卷绕。卷绕完成之后，通过驱动机构14再次控制第一针座10和第二针座11相对靠近，带动第一卷针6和第二卷针7向内靠近，同时第一隔膜压板8和第二隔膜压板9相互远离而松开第一隔膜4和第二膈膜5，便于将卷绕后的电芯取出以完成卸料。
如图5所示，第一卷针6和第二卷针7的顶面可都设置为规则的圆弧面，电池卷绕过程中，正、负极片和两层隔膜能够平整地贴合在第一卷针6和第二卷针7的外周进行卷绕，以保证电芯卷绕形成规则的形状。本实用新型的第一卷针6和第二卷针7的顶面还可设置成其他规则的个性化形状，例如图7所示，第一卷针6和第二卷针7的顶面还可包括两个形成一夹角的斜面，两个斜面之间呈圆弧过渡。
本实用新型方形电池卷绕装置的第一卷针6、第二卷针7、第一隔膜压板8和第二隔膜压板9可都采用优质合金钢制成，刚度较高，并通过精细加工保证其规则的形状，还采用表面处理提高表面光洁度以提高电芯卷绕的整洁度。
如图8所示，如果第一卷针6和第二卷针7较长，本实用新型方形电池卷绕装置还可进一步包括定位架，第一卷针6和第二卷针7的端部还可设有用于提高卷针刚度的定位块17，该定位块17与定位架相配合，使第一卷针6和第二卷针7在旋转过程中保持稳定，以能够满足电池卷绕的刚度要求，因此显著提高了方形电池的卷绕质量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种方形电池卷绕装置，包括基座、转轴、针座、第一卷针和第二卷针，所述转轴安装在基座上，所述第一卷针和第二卷针上下叠放，所述第一卷针和第二卷针之间形成用于放置两层隔膜的间隙，且所述第一卷针和第二卷针都通过所述针座安装在所述转轴的端部，其特征在于：还包括第一隔膜压板、第二隔膜压板以及驱动机构，所述第一隔膜压板和第二隔膜压板分别位于所述间隙的上下两侧，且都与所述驱动机构相连。
2.根据权利要求1所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：还包括固定在基座上的切膜机构，所述切膜机构包括切刀，所述切刀与所述第一卷针和第二卷针相平行。
3.根据权利要求1所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述针座包括第一针座和第二针座，所述第一卷针和第二卷针分别固定在第一针座和第二针座上；所述第一针座和第二针座可活动地安装在转轴的端部，所述第一针座和第二针座都与所述驱动机构相连，且在所述驱动机构的控制下相互靠近或远离。
4.根据权利要求3所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述转轴的端部具有平行设置的第一导向槽和第二导向槽，所述第一针座和第二针座上分别设有第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和第二固定块分别与所述第一导向槽和第二导向槽分别形成移动副。
5.根据权利要求4所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述转轴包括一个空腔，所述驱动机构穿过所述空腔与所述第一针座和第二针座相连。
6.根据权利要求5所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述第一隔膜压板固定在所述第二针座上，且所述第一隔膜压板和所述第一卷针都位于所述间隙的上侧；所述第二隔膜压板固定在所述第一针座上，且所述第二膈膜压板和所述第二卷针都位于所述间隙的下侧。
7.根据权利要求6所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针和第二卷针的相对侧分别设有第一凹槽和第二凹槽，所述第一隔膜压板和第二隔膜压板分别嵌设在所述第一凹槽和第二凹槽内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针或第二卷针的顶面为圆弧面。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针或第二卷针的顶面包括两个圆弧过渡的斜面。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方形电池卷绕装置，其特征在于：所述方形电池卷绕装置还包括定位架，所述第一卷针和第二卷针的端部都设有用于提高卷针刚度的定位块，所述定位块与所述定位架相配合。
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