CN205646031U - 一种单体电极组件排列粘结装置 - Google Patents

一种单体电极组件排列粘结装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种单体电极组件排列粘结装置，包括转盘吸附机构以及设置在转盘吸附机构下方且与转盘吸附机构相配合的滚压机构；所述转盘吸附机构包括转盘以及设置在转盘内腔中的抽气系统；所述转盘上设有沿其圆周方向分布且与抽气系统相连的若干个触手；所述滚压机构包括支撑架和设置在支撑架上的滚轮。本实用新型的目的在于提供一种单体电极组件排列粘结装置，通过本实用新型可将制作卷绕式叠片电极组件所需的若干个单体电极组件有规律的排列粘结。当连续的在单侧涂胶粘性隔膜上粘结单体电极组件时，通过单体电极组件排列粘结装置的排列粘结，大幅度提高了生产效率。

Description

一种单体电极组件排列粘结装置
技术领域
本实用新型涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种单体电极组件排列粘结装置。
背景技术
随着石油危机和环境污染的加剧，人们逐渐将目光投向清洁能源领域，具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、环保无污染的锂二次电池倍受关注，已被广泛运用在电脑、手机、电动汽车等不同领域，在生活中逐渐占据主导地位。
二次电池主要是由具有正极极片、隔膜、负极极片结构的电极组件构成，电极组件可分为卷绕式组件和叠片式组件以及卷绕式叠片电极组件。卷绕式叠片电极组件在继承了卷绕式电极组件易于机械化操作和叠片电极组件内阻小、利于大倍率充放电、尺寸灵活的优点基础上，也极大的弥补了二者的缺陷。然而，从缠绕点开始，单体电极组件之间的间隔沿着卷绕方向逐渐增大，如果单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上的粘结不牢靠的话，卷绕时就会出现相对滑动，从而造成单体电极组件间的间隔紊乱；而且每个单体电极组件需要按着预定的方向排布以保证极片正确的层叠顺序，如果单体电极组件的间隔或方向设置错误时，都会导致最终的电池性能变差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单体电极组件排列粘结装置及排列粘结方法。通过本实用新型可将制作卷绕式叠片电极组件所需的若干个单体电极组件有规律的排列粘结。通过单体电极组件排列粘结装置可以将单体电机组件以制作卷绕式叠片电极组件所需的间隔距离有规律的排列粘结在单侧涂胶粘性隔膜上，并且按照正极和负极交替排列并粘结牢固。当连续的在单侧涂胶粘性隔膜上粘结单体电极组件时，通过单体电极组件排列粘结装置的排列粘结，大幅度提高了生产效率。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种单体电极组件排列粘结装置，包括转盘吸附机构以及设置在转盘吸附机构下方且与转盘吸附机构相配合的滚压机构；所述转盘吸附机构包括转盘以及设置在转盘内腔中的抽气系统；所述转盘上设有沿其圆周方向分布且与抽气系统相连的若干个触手；所述滚压机构包括支撑架和设置在支撑架上的滚轮。
所述转盘外壁沿其圆周方向开设有转盘滑槽，所述转盘滑槽的边缘且沿转盘轴向开设有若干个滑块进退槽；所述触手安装在所述转盘滑槽上。
所述转盘滑槽上设有若干个转盘滑块，若干个转盘滑块上均设有滑块压板和压板螺母；所述转盘滑块通过滑块压板和压板螺母固定在转盘滑槽上；所述转盘滑块和与其对应的触手螺纹连接。
所述若干个触手均为中空的Y形结构，且每个触手上端放置有吸盘，下端通过抽气软管与抽气系统连接；所述吸盘的内腔与触手的内腔相连通。
所述滚轮包括与支撑架一端转动连接的大滚轮以及与支撑架另一端转动连接的两个小滚轮；两个小滚轮轴心之间的距离大于触手的最大宽度小于单体电极组件的长度。
一种单体电极组件排列粘结装置，还包括设置在转盘吸附机构上方的单体电极组件供料箱，所述单体电极组件供料箱包括侧部开口的长方形箱体以及与箱体侧部开口处滑动配合的挡板，箱体底部开有孔槽。
所述箱体的内侧壁上设有凸形导轨，所述挡板上设有与凸形导轨相配合的凹形滑槽；所述凹形滑槽上滑动连接有锁定滑块；所述锁定滑块上设有锁定挡板和用于将锁定挡板连接在锁定滑块上的锁定螺母。
由以上技术方案可知，本实用新型可通过设置各触手在转盘上的安装弧度来准确保证单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上的排列间隔，可根据不同单体电极组件的厚度来方便的调节单体电极组件供料箱的挡板和箱体底部的间隙，同时还使得单体电极组件易于吸附、便于脱离。本实用新型通过滚压机构的小滚轮和大滚轮使单体电极组件脱离触手上的吸盘，并且滚压在单侧涂胶粘性隔膜上，增加了单体电极组件粘结的牢固性。当连续的在单侧涂胶粘性隔膜上粘结单体电极组件时，本实用新型使得单体电极组件在排列粘结时具有正确的间隔尺寸和放置方向，同时也能增加单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上粘结的牢固性，即使在长期使用后仍具有良好的性能表现，从而大幅提高了生产效率，降低了制造成本。
附图说明
图1是本实用新型中单体电极组件结构示意图；
图2是本实用新型中单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜上排列粘结的结构示意图；
图3是本实用新型装置使用状态示意图；
图4是本实用新型单体电极组件供料箱结构示意图；
图5是本实用新型单体电极组件供料箱结构示意图；
图6是本实用新型单体电极组件供料箱的锁定装置结构示意图；
图7是本实用新型单体电极组件供料箱使用状态示意图；
图8本本实用新型转盘吸附机构结构示意图；
图9是本实用新型转盘的结构示意图；
图10是实用新型转盘和触手安装结构示意图；
图11是本实用新型触手、转盘滑块以及滑块压板的结构示意图；
图12是本实用新型转盘滑块结构示意图；
图13是本实用新型吸盘结构示意图；
图14是本实用新型滚压机构结构示意图；
图15是本实用新型中单体电极组件供料箱、转盘吸附机构、滚压机构空间排布示意图。
图16是本实用新型触手和滚压机构使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1和图2所示，本实用新型中单体电极组件104是由若干层正极极片100、双侧涂胶粘性隔膜101、负极极片102经热压工艺得到的，图1示出了适用于本实用新型装置的单体电极组件对应的三种典型单元结构，分别是正极极片/粘性隔膜/负极极片、正极极片/粘性隔膜/负极极片/粘性隔膜/正极极片、负极极片/粘性隔膜/正极极片/粘性隔膜/负极极片。本实用新型不限制各典型单元结构的层数。
图2示出了单体电极组件104在单侧涂胶粘性隔膜103上的卷绕过程，在一个卷绕周期内，从卷绕点开始，单体电极组件104的间隔L沿着卷绕方向逐渐增大；由于单体电极组件104在单侧涂胶粘性隔膜103上的排列具有方向性，以图2所示单体电极组件为例进行说明，正极极片在上的定义为A型单体电极组件（单体电极组件100），负极极片在上的定义为B型单体电极组件（单体电极组件102），A、B型单体电极组件需要交错分布。
如图3所示，本实用新型装置的单体电极组件供料箱105只能放置上述具有相同型号的单体电极组件，因此，要完成卷绕式叠片电池的电极组件的全部单体电极组件的排列粘结，就至少需要两台相同的装置；针对相同型号的单体电极组件排列粘结而言，也可以通过多台相同的上述装置共同完成一个周期的操作，多台装置的总触手数等于一个周期内该型号单体电极组件的数量。
本实用新型装置是由单体电极组件供料箱105、转盘吸附机构106、滚压机构107组成；单体电极组件供料箱105设置在转盘吸附机构106的上方且用于单体电极组件的单个、连续供料；滚压机构107设置在转盘吸附机构106的下方，且用于将单体电极组件与单侧涂胶粘性隔膜103的粘结在一起。单体电极组件供料箱105主要由箱体109、挡板108组成；转盘吸附机构106主要由转盘112、触手111和抽气系统113构成；滚压机构是由支撑架116、小滚轮115和大滚轮117构成。
如图4-7所示，单体电极组件供料箱105由侧部开口的长方形箱体109以及与箱体109侧部开口处滑动配合的挡板108组成；即箱体109为无盖箱体，且具有三个固定的侧壁和一个与箱体109滑动配合的第四个侧壁，第四个侧壁为与两个相对的侧壁滑动配合的挡板108。箱体109的底部开有孔槽112，两侧壁上设有的凸形导轨110与挡板108两边的凹形滑槽113相配合。凹形滑槽113上还设有位置锁定装置130，位置锁定装置130是由锁定滑块114、锁定挡板115、锁定螺母116构成，锁定螺母116将锁定挡板115固定在锁定滑块114上。锁定滑块114可沿凹形滑槽113上下移动。锁定滑块114上下移动调整位置后，通过锁定挡板115和锁定螺母116固定，锁定挡板115可将锁定滑块固定并卡住箱体109的侧壁，使挡板108与箱体109底部形成间隙。由于单体电极组件对应不同的厚度，因此通过锁定挡板115和锁定螺母116可实现挡板108的位置可调，使得挡板108与箱体109底部所成间隙一次性只能通过一个单体电极组件，即只有最下层单体电极组件被抽出。底部孔槽112的尺寸不宜过小及过大，过小的底部孔槽尺寸会使吸盘无法顺利接触到单体电极组件，另一方面也会造成最下层单体电极组件与单体电极组件供料箱底部之间的摩擦力较大，致使最下层单体电极组件难以被抽出；较大的底部孔槽尺寸会使最下层单体电极组件由于失去下部支撑而出现明显的变形，造成吸盘110的吸附困难。
如图8所示的转盘吸附机构106，若干个触手111安装在转盘112上且沿转盘112圆周的方向分布，每个触手111的上端都装有吸盘110，抽气系统113通过抽气软管114与触手111下端相连，吸盘110的内腔与触手111的内腔相连通，使得吸盘110通过触手111和抽气系统113处于吸气状态。
如图9-13所示，转盘112的外壁沿转盘112圆周方向开有转盘滑槽121，转盘滑槽121的边缘且沿转盘112的转轴方向开有若干个滑块进退槽120。触手111与转盘滑块122螺纹连接，转盘滑块122通过滑块进退槽120可实现沿转盘滑槽121的移动，转盘滑块122再通过滑块压板123和压板螺母124固定在转盘112上。通过滑块进退槽120和转盘滑槽121可实现触手111任意数量的添加、缩减和相对位置的移动。吸盘110安装在触手111的上端，吸盘110一方面能增大吸附面积，使吸附力的分布更加均匀，另一方面，避免触手111接触到单体电极组件时造成电极活性物质脱落，从而影响电池性能；抽气系统113固定在转盘112的内腔中心，通过抽气软管114连接各个触手111，吸盘110的内腔与触手111的内腔相连通使每个吸盘110都处于吸气状态。为了保证吸盘110在吸附单体电极组件时施力均匀、吸附作用点均匀分布在单体电极组件的表面，本实用新型的触手111结构为具有一定的对称性的Y形结构，可根据单体电极组件的具体尺寸进行设计。
如图14所示，滚压机构107由两只小滚轮115、一只大滚轮117、支撑架116构成。支撑架116的一端与大滚轮117转动连接，另一端与两个小滚轮115转动连接，两个小滚轮115轴心之间的距离大于触手的最大宽度小于电池单体电极组件的长度。当单体电极组件接触到单侧涂胶粘性隔膜103时，两个小滚轮首先压住单体电极组件的极耳部和与极耳相对的极片边缘，从而实现单体电极组件与吸盘110分离，然后大滚轮117滚压整个单体电极组件，使单体电极组件与单侧涂胶粘性隔膜103粘结在一起。两个小滚轮115使单体电极组件与吸盘110分离同时进行滚压单体电极组件，大滚轮117进一步滚压单体电极组件的整个表面，使单体电极组件与单侧涂胶粘性隔膜103粘结的更加牢固。
如图15-16所示的本实用新型单体电极组件供料箱105、转盘吸附机构106、滚压机构107空间排布示意图，触手111通过吸盘110将单体电极组件供料箱105中最下层的单体电极组件104抽出，借助于转盘吸附机构106的旋转运动，将单体电极组件104转移到单侧涂胶粘性隔膜103上，此时触手111从两只小滚轮115的间隙中通过，两只小滚轮115将单体电极组件104与吸盘110分离，随后大滚轮117滚压单体电极组件104的整个粘结表面，使其与单侧涂胶粘性隔膜103的粘结更加牢固。
该单体电极组件排列粘结装置的工作原理如下，包括以下步骤：
（1）设置至少两台转盘吸附机构106，并在每台转盘吸附机构上方分别对应设置一个单体电极组件供料箱105，在每台转盘吸附机构106的下方分别对应设置一个滚压机构107；
在相邻的两个电极组件供料箱105中分别放入正极向上的单体电极组件和负极向上的单体电极组件；放入正极向上的单体电极组件的单体电极组件供料箱与放入负极向上的单体电极组件的单体电极组件供料箱间隔设置；由于单体电极组件在单侧涂胶粘性隔膜103上的排列具有方向性，正极向上或负极向上的单体电极组件需交错分布，上述每个单体电极组件供料箱中需放置具有正极向上或负极向上的的单体电极组件，因此，要完成卷绕式叠片电池的电极组件的单体电极组件的排列粘结，至少需要两台单体电极组件排列粘结装置，即要完成一个周期的单体电极组件的排列粘结，至少需要两台单体电极组件排列粘结装置。
相邻的两台转盘吸附机构之间的距离H满足：
H=2K*π*R ；其中K为大于等于1的正整数；R为吸盘旋转运动时形成的圆周所对应的半径；
（2）在每台转盘上安装触手；
每台放入正极向上的单体电极组件的单体电极组件供料箱105下方的转盘吸附机构106上的触手111的数量与该单体电极组件供料箱105中的单体电极组件数量相等，相邻触手的安装间隔所对应的转盘的弧度θi的计算公式为：
θi*R = Mi
其中，i≥1，Mi为一个周期内相邻的正极向上的两个单体电极组件之间的间隔距离；R为吸盘旋转运动时形成的圆周所对应的半径；
每台放入负极向上的单体电极组件的单体电极组件供料箱105下方的转盘吸附机构106上的触手111的数量与该单体电极组件供料箱105中的单体电极组件数量相等，相邻触手安装间隔所对应的转盘的弧度θi的计算公式为：
θi*R = Ni
其中，i≥1，Ni为一个周期内相邻的正极向上单体电极组件和负极向上单体电极组件之间的间隔距离；R为吸盘旋转运动所形成的圆周所对应的半径。
正极向上和负极向上的单体电极组件的间隔距离沿着单侧涂胶粘性隔膜103上逐渐增大，根据单体电极组件的厚度与数量，计算出Mi和 Ni，然后根据上述公式计算出θi，根据θi将若干个触手111分别安装在转盘112上。
如设置两台以上的单体电机组件排列粘结装置，所有单体电极组件供料箱中的正极向上的单体电极组件的数量之和等于制作一个周期的卷绕式叠片电池电极组件所需正极向上单体电极组件的数量，所有单体电极组件供料箱中的负极向上的单体电极组件的数量之和等于等于制作一个周期的卷绕式叠片电池电极组件所需负极向上单体电极组件的数量；即所有用于排列粘结正极向上的单体电极组件的触手的数量之和等于一个周期内所需正极向上的单体电极组件的数量，所有用于排列粘结负极向上的单体电极组件的触手的数量之和等于一个周期内所需负极向上的单体电极组件的数量。
（3）所述若干个转盘吸附机构106沿单侧涂胶粘性隔膜103运动的方向排列，各转盘吸附机构106可位于单侧涂胶粘性隔膜103的同侧，也可以位于异侧。转盘吸附机构106旋转；每个触手111的吸盘110处于吸气状态；当触手111上的吸盘110接触到单体电极组件时，就会吸附该单体电极组件的表面并将该单体电极组件从单体电极组件供料箱105中抽出，使该单体电极组件随触手111一同作旋转运动，作旋转运动的触手111将该单体电极组件带到位于转盘吸附机构106下方的单侧涂胶粘性隔膜103上；
（4）当单体电极组件接触到单侧涂胶粘性隔膜103时，滚压机构107的两个小滚轮115首先压住单体电极组件的极耳部和极片边缘，使单体电极组件与吸盘110分离，然后大滚轮117滚压整个单体电极组件，使单体电极组件与单侧涂胶粘性隔膜103的粘结在一起。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：包括转盘吸附机构以及设置在转盘吸附机构下方且与转盘吸附机构相配合的滚压机构；所述转盘吸附机构包括转盘以及设置在转盘内腔中的抽气系统；所述转盘上设有沿其圆周方向分布且与抽气系统相连的若干个触手；所述滚压机构包括支撑架和设置在支撑架上的滚轮。
2.如权利要求1所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：所述转盘外壁沿其圆周方向开设有转盘滑槽，所述转盘滑槽的边缘且沿转盘轴向开设有若干个滑块进退槽；所述触手安装在所述转盘滑槽上。
3.如权利要求2所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：所述转盘滑槽上设有若干个转盘滑块，若干个转盘滑块上均设有滑块压板和压板螺母；所述转盘滑块通过滑块压板和压板螺母固定在转盘滑槽上；所述转盘滑块和与其对应的触手螺纹连接。
4.如权利要求1-3任一所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：所述若干个触手均为中空的Y形结构，且每个触手上端放置有吸盘，下端通过抽气软管与抽气系统连接；所述吸盘的内腔与触手的内腔相连通。
5.如权利要求1所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：所述滚轮包括与支撑架一端转动连接的大滚轮以及与支撑架另一端转动连接的两个小滚轮；两个小滚轮轴心之间的距离大于触手的最大宽度小于单体电极组件的长度。
6.如权利要求1所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：还包括设置在转盘吸附机构上方的单体电极组件供料箱，所述单体电极组件供料箱包括侧部开口的长方形箱体以及与箱体侧部开口处滑动配合的挡板，箱体底部开有孔槽。
7.如权利要求6所述的一种单体电极组件排列粘结装置，其特征在于：所述箱体的内侧壁上设有凸形导轨，所述挡板上设有与凸形导轨相配合的凹形滑槽；所述凹形滑槽上滑动连接有锁定滑块；所述锁定滑块上设有锁定挡板和用于将锁定挡板连接在锁定滑块上的锁定螺母。
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