CN207896200U - 二次电池集流体的加工设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及二次电池集流体的加工设备。该加工设备包括：箔材放卷辊；复合集流体放卷辊；箔材对折装置；焊接装置；和收卷辊，其中，所述箔材放卷辊和所述复合集流体放卷辊均设置于所述箔材对折装置的入料侧，所述箔材对折装置设置于所述焊接装置的入料侧，所述箔材对折装置设置成在箔材输送过程中将平面箔材对折为双层箔材，所述焊接装置设置成将双层箔材焊接于复合集流体的局部，所述收卷辊设置成收卷焊接后的箔材与复合集流体。该方案中，焊接装置可以将箔材焊接于复合集流体的局部，使得箔材可以作为复合集流体的极耳使用，通过箔材的转接，使得电芯中的电流得以被输送出来。

Description

二次电池集流体的加工设备

技术领域

本申请涉及储能器件加工技术领域，尤其涉及一种二次电池集流体的加工设备。

背景技术

锂电池中，通常采用铝箔作为阴极集流体，采用铜箔作为阳极集流体，随着电池行业的不断发展，可以采用具有更佳性能的集流体。

实用新型内容

随着电池行业的不断发展，出现了具有更佳性能的集流体，即，高分子与金属复合而成的复合集流体。复合集流体可以减小电池温升，降低热失控的发生风险，提高电池的安全性。但是，由于复合集流体包括由高分子材料形成的绝缘层，因此，复合集流体的极耳无法将电芯中的电流输出至电极端子，这就需要利用箔材(铝箔或铜箔)与复合集流体的极耳转接，以便将电芯中的电流输送出来。

本申请提供了一种二次电池集流体的加工设备，能够实现箔材与复合集流体的极耳的连接，以将电芯中的电流输送出来。

本申请提供了一种二次电池集流体的加工设备，包括：

箔材放卷辊；

复合集流体放卷辊；

箔材对折装置；

焊接装置；和

收卷辊，

其中，所述箔材放卷辊和所述复合集流体放卷辊均设置于所述箔材对折装置的入料侧，所述箔材对折装置设置于所述焊接装置的入料侧，

所述箔材对折装置设置成在箔材输送过程中将平面箔材对折为双层箔材，所述焊接装置设置成将双层箔材焊接于复合集流体的局部，

所述收卷辊设置成收卷焊接后的箔材与复合集流体。

可选地，所述箔材对折装置包括预成型机构和定型机构，所述预成型机构设置于所述定型机构的入料侧，

所述预成型机构设置成在输送过程中向箔材的局部施加作用力以使平面箔材预弯折，所述定型机构设置成向预弯折的箔材施加作用力以使其对折为两层。

可选地，所述预成型机构沿输送方向依次设置有多个，各所述预成型机构设置成在输送方向上使箔材的弯折程度逐渐增大。

可选地，所述预成型机构包括成对设置的第一成型辊和第二成型辊，所述第一成型辊与所述第二成型辊之间供箔材通过，

所述第一成型辊与所述第二成型辊中的一者具有凸部，另一者具有凹部，所述凸部向箔材的局部施加作用力以使所述箔材向所述凹部弯折。

可选地，所述定型机构具有供预弯折后的箔材通过的型腔，在箔材输送方向上，所述型腔渐缩以使箔材对折。

可选地，所述加工设备还包括成对设置的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和所述第二压辊设置于所述箔材对折装置的出料侧和所述焊接装置的入料侧。

可选地，所述焊接装置设置成将所述箔材连续焊接于所述复合集流体的局部。

可选地，所述焊接装置设置成超声波滚动焊接装置，

所述超声波滚动焊接装置包括超声波焊头和砧座，所述超声波焊头和所述砧座在焊接过程中滚动接触。

可选地，所述加工设备还包括驱动装置，所述超声波焊头与所述砧座中的一者与所述驱动装置传动连接，以调节焊接时两者接触力。

可选地，所述加工设备还包括用于纠正所述箔材与所述复合集流体位置偏移的纠偏装置，所述纠偏装置设置于所述箔材对折装置的入料侧，

和/或

所述加工设备还包括张力调节装置，所述张力调节装置活动设置以调节所述箔材与所述复合集流体的张力。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种二次电流集流体的加工设备，其中，焊接装置的入料侧设置有箔材对折装置，箔材对折装置设置成将平面箔材对折为双层箔材，焊接装置设置成将双层箔材焊接于复合集流体的局部，使得箔材可以作为复合集流体的极耳使用，通过箔材的转接，使得电芯中的电流得以被输送出来。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的二次电池集流体的加工设备的示意图；

图2为本申请实施例提供的箔材对折装置的俯视图；

图3为本申请实施例提供的箔材对折装置的主视图；

图4为本申请实施例提供的预成型机构的剖视图；

图5为本申请实施例提供的定型机构的示意图。

附图标记：

10-箔材放卷辊；

20-复合集流体放卷辊；

30-箔材对折装置；

302-预成型机构；

3020-第一成型辊；

3020a-第一顶部段；

3020b-第一根部段；

3022-第二成型辊；

3022a-第二顶部段；

3022b-第二根部段；

304-定型机构；

304a-型腔；

40-焊接装置；

402-超声波焊头；

404-砧座；

50-收卷辊；

60-第一压辊；

70-第二压辊；

80-驱动装置；

90-过辊。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下。

本申请提供了一种二次电池集流体的加工设备，该加工设备用于加工二次电池集流体，二次电池集流体可以作为极片基材使用。

具体地，如图1所示，该加工设备包括箔材放卷辊10、复合集流体放卷辊20、箔材对折装置30、焊接装置40以及收卷辊50。其中，箔材放卷辊10用于放卷箔材，复合集流体放卷辊20用于放卷复合集流体，箔材放卷辊10和复合集流体放卷辊20均设置于箔材对折装置30的入料侧，箔材对折装置30设置于焊接装置40的入料侧。

箔材对折装置30设置成在箔材的输送过程中将平面箔材对折成双层箔材，焊接装置40设置成将双层箔材焊接于复合集流体的局部。其中，双层箔材的各层可以焊接于复合集流体的同一侧，也可以焊接于复合集流体的不同侧。

收卷辊50设置于该加工设备的加工流水线的末端，用于收卷焊接后的箔材和复合集流体，焊接后的箔材和复合集流体可以作为极片基材，其中，箔材可以用作极耳。

根据以上的描述，焊接装置40可以将经由箔材对折装置30对折后的双层箔材焊接于复合集流体的局部，使得箔材可以作为复合集流体的极耳使用，并通过箔材的转接，使得电芯中的电流得以被输送出来。

根据一个示例性的实施例，如图2所示，箔材对折装置30包括预成型机构302和定型机构304，预成型机构302设置于定型机构304的入料侧。

其中，预成型机构302设置成在输送过程中向箔材的边缘施加作用力以使平面箔材实现预弯折，也就是说，预成型机构302只是将平面箔材弯折到一定的程度，弯折后的箔材还达不到对折的状态，而使箔材达到对折的状态则是通过定型机构304来实现的，即，定型机构304设置成进一步向箔材施加作用力，在该作用力下，预弯折后的箔材最终被对折成型。

根据上述方案可知，箔材在对折时并不是一次对折成型的，而是分步成型，这是由于，箔材为薄材，其强度低，很容易在外力下断带，因此，将箔材分步进行对折可以减小箔材在每一步弯折时所受到的作用力，从而可以降低箔材在对折过程中断带的风险。

进一步，在图2所示的实施例中，预成型机构302还可以设置有多个，其沿箔材的输送方向依次排布，这样一来，箔材每经过一个预成型机构302，其弯折的程度就会有所增大。示例性的，各预成型机构302可以依次将箔材弯折至30°、80°、120°、150°，并且最终达到事先设定的预弯折状态，多个预成型机构302的设置使得箔材一次可以弯折较小的角度，进而在每一步弯折时所受到的作用力进一步减小，其断带的风险进一步降低。

根据一个示例性的实施例，如图3所示，预成型机构302可以包括成对设置的第一成型辊3020和第二成型辊3022，其中，第一成型辊3020和第二成型辊3022均可以转动设置，第一成型辊3020与第二成型辊3022之间供箔材通过。

如图4所示，第一成型辊3020包括直径不等的第一顶部段3020a和第一根部段3020b，其中，第一顶部段3020a为圆柱体，第一根部段3020b为圆锥台，圆锥台的小端与第一顶部段3020a的一端连接，第一根部段3020b形成为第一成型辊3020的凸部，其沿第一顶部段3020a的径向逐渐凸出。

相应的，第二成型辊3022包括直径不等的第二顶部段3022a和第二根部段3022b，第二顶部段3022a为圆锥台，第二根部段3022b为圆柱体，圆锥台的大端与第二根部段3022b的一端连接，第二顶部段3022a形成为第二成型辊3022的凹部，其沿第二根部段3022b的径向逐渐收缩。第一根部段3020b与第二顶部段3022a相配合。

当平面箔材被输送至第一成型辊3020和第二成型辊3022时，第一根部段3020b的圆锥面下压箔材的边缘处，该边缘处相对其它部分朝向第二顶部段3022a弯折，其弯折角度与第二顶部段3022a的母线的倾斜角度一致，此时，箔材被预成型。

容易理解的，改变第一根部段3020b与第二顶部段3022a的锥度，即可相应的改变箔材的预成型角度，对于设置多个预成型机构302的实施例而言，沿箔材的输送方向，依次排布的各预成型机构302的第一根部段3020b与第二顶部段3022a的锥度可以依次增加。

当然，预成型机构302不仅限于图4中所示出的方案，根据具体的使用环境的不同，预成型机构302的实施方式可以不同。

根据一个示例性的实施例，如图5所示，定型机构304具有供预弯折后的箔材通过的型腔304a，且在箔材的输送方向上，型腔304a渐缩，在定型机构304靠近预成型机构302的一侧，型腔304a的形状与预弯折后箔材的形状一致，以便箔材进入型腔304a内，在定型机构304远离预成型机构302的一侧，型腔304a的形状为条形腔。箔材随着型腔304a的渐缩相应的增大弯折角度，直至对折，经由定型机构304输出的箔材被对折成双层箔材。

该定型机构304的内壁设置为渐变轮廓，使得箔材在输入至定型机构304后逐渐地被对折为双层，缓解了箔材在定型过程中受到的抚平力，并且降低了箔材在该抚平力下断裂的风险。

需要说明的是，对折后的箔材可以包裹住复合集流体的边缘，也就是说，复合集流体被夹在双层箔材的上下层之间。

请再次参考图1，为了保证焊接质量，该加工设备还包括成对设置的第一压辊60和第二压辊70，其中，第一压辊60和第二压辊70均设置于箔材对折装置30的出料侧以及焊接装置40的入料侧。第一压辊60和第二压辊70之间供复合集流体与箔材通过。

这样一来，在焊接之前，在一段长度内，箔材与复合集流体可以沿着同一方向输送，并且以叠置的状态共同被输送至焊接装置40，以此减小两者的速度差，使得两者的输送速度趋于一致，从而保证两者位置的相对固定，提高箔材与复合集流体的焊接质量。

第一压辊60和第二压辊70中的至少一者可以转动设置，这样可以减小箔材和复合集流体在输送过程中的阻力，保证输送的顺畅性。本实施例中，第一压辊60和第二压辊70均转动设置，转向应与箔材和复合集流体的输送方向相匹配，即，第一压辊60和第二压辊70的线速度方向应与箔材和复合集流体的输送方向一致。

并且，第一压辊60和第二压辊70中的至少一者还可以与气缸传动连接，以实现第一压辊60和第二压辊70相对靠近或相对远离，以调整两者之间的间隙。

箔材与复合集流体可以采用激光焊接，即，焊接装置40为激光焊接装置，但不仅限于此。本实施例中，箔材与复合集流体采用超声波焊接。当箔材与复合集流体到达超声波焊接工位后，焊接装置可以通过振动向箔材与复合集流体施加作用力，箔材与复合集流体相互摩擦并熔合在一起。

超声波焊接可以有效穿透复合集流体中间的塑料层，将箔材分别与塑料层两侧的金属层熔合，以增加金属厚度，使得电芯中的电流能够可靠的从熔合部分输送出来。

另外，在焊接过程中，为了提高焊接效率，还可以将箔材连续地焊接于复合集流体。也就是说，箔材与复合集流体在输送的过程中即被焊接，并在两者上形成连续的焊印，输送过程无需停顿。

根据一种示例性的实施例，本申请设置焊接装置40为超声波滚动焊接装置。具体的，超声波滚动焊接装置包括超声波焊头402和砧座404，两者分别设置成圆柱体，以便两者可以相对转动，实现滚动接触。这样，在焊接过程中，箔材和复合集流体就可以连续不断地被输送至超声波焊头402和砧座404之间，并可以对箔材与复合集流体进行连续的超声波焊接。

应当理解的是，实现连续焊接的方式不仅限于上述所描述的，还有其它实施例可供选择，此处不作详细描述。

进一步，超声波焊头402的圆周面上还可以布设多个挤压焊齿(图中未示出)，挤压焊齿可以设置为锥齿结构，类似齿轮结构。砧座404可以做表面光滑处理，以减少焊接时对箔材和复合集流体的损伤。此时，超声波焊头402作为焊齿部分，砧座404作为无焊齿部分。

在焊接的过程中，挤压焊齿挤压箔材与复合集流体，并穿透复合集流体的塑料层，箔材在挤压焊齿的挤压力的作用下延展，分别与塑料层上下两侧的金属层熔合，从而可以将箔材与复合集流体更加充分的焊接在一起。

当然，挤压焊齿不仅限于设置在超声波焊头402的圆周面上，可选择的，挤压焊齿也可以设置在砧座404的圆周面上，相应的，超声波焊头402可以做表面光滑处理。在此情况下，砧座404作为焊齿部分，超声波焊头402作为无焊齿部分。

示例性的，超声波焊头402的挤压焊齿的整体宽度可以设置为2mm～6mm，优选3mm～5mm。超声波焊头402的振动频率优选20KHz或者40KHz，超声波焊头402直径优选200mm～300mm。

箔材(铝箔)厚度可以设置为5μm～15μm，优选8μm～12μm；箔材(铜箔)的厚度设置为4μm～12μm，优选6μm～10μm；超声波焊头402的线速度优选30m/min～50m/min。

如图1所示，该加工设备还可以包括驱动装置80，超声波焊头402和砧座404中的一者可以与驱动装置80传动连接，以此可以调节超声波焊头402与砧座404接触时的接触力，保证焊接时箔材与复合集流体的熔合度，提高焊接质量。本实施例中，驱动装置80选用气缸，但不仅限于此。气缸的压力可以设置为0.2MPa～0.5MPa。

容易理解的，箔材与复合集流体均为薄材，其强度不高且无法承受较大的撕扯力，因此，要求箔材与复合集流体在焊接时要保持相对位置固定，减小两者之间的速度差，否则焊接后将会出现裂纹，严重时产生断带无法连续生产。

本申请中，为了保证焊接质量，该加工设备还包括过辊90，过辊90设置在箔材对折装置30的入料侧，过辊90可以改变箔材与复合集流体的输送方向，以节省加工设备的占用空间。其中，过辊90转动设置。

较佳的，该加工设备还可以包括纠偏装置(图中未示出)，例如，纠偏装置设置在箔材对折装置30的入料侧，纠偏装置用于纠正箔材相对于复合集流体的位置，避免两者重叠时产生较大的位置偏移。

根据一个示例性的实施例，纠偏装置可以设置成纠偏辊，箔材与复合集流体在输送的过程中包绕于纠偏辊，纠偏辊可以通过程序控制带动箔材和复合集流体在不同于输送方向的方向上做微量移动，以纠正箔材和复合集流体在输送过程中的偏移。

此外，还可以在收卷辊50的入料侧设置纠偏装置，以纠正绕卷于收卷辊50的极片基材的偏移量。

放料过程中，还需对箔材和复合集流体的张力进行控制，因此，该加工设备还可以包括张力调节装置(图中未示出)，张力调节装置可以设置为张力调节辊，张力调节辊活动设置于箔材和复合集流体的输送路径中，张力调节辊可以通过程序控制动作，从而可以达到调节张力的目的。

以上所述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 (10)

1.一种二次电池集流体的加工设备，其特征在于，包括：

箔材放卷辊；

复合集流体放卷辊；

箔材对折装置；

焊接装置；和

收卷辊，

其中，所述箔材放卷辊和所述复合集流体放卷辊均设置于所述箔材对折装置的入料侧，所述箔材对折装置设置于所述焊接装置的入料侧，

所述箔材对折装置设置成在箔材输送过程中将平面箔材对折为双层箔材，所述焊接装置设置成将双层箔材焊接于复合集流体的局部，

所述收卷辊设置成收卷焊接后的箔材与复合集流体。

2.根据权利要求1所述的加工设备，其特征在于，所述箔材对折装置包括预成型机构和定型机构，所述预成型机构设置于所述定型机构的入料侧，

所述预成型机构设置成在输送过程中向箔材的局部施加作用力以使平面箔材预弯折，所述定型机构设置成向预弯折的箔材施加作用力以使其对折为两层。

3.根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于，所述预成型机构沿输送方向依次设置有多个，各所述预成型机构设置成在输送方向上使箔材的弯折程度逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于，所述预成型机构包括成对设置的第一成型辊和第二成型辊，所述第一成型辊与所述第二成型辊之间供箔材通过，

所述第一成型辊与所述第二成型辊中的一者具有凸部，另一者具有凹部，所述凸部向箔材的局部施加作用力以使所述箔材向所述凹部弯折。

5.根据权利要求2所述的加工设备，其特征在于，所述定型机构具有供预弯折后的箔材通过的型腔，在箔材输送方向上，所述型腔渐缩以使箔材对折。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括成对设置的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊和所述第二压辊设置于所述箔材对折装置的出料侧和所述焊接装置的入料侧。

7.根据权利要求1-5任一项所述的加工设备，其特征在于，所述焊接装置设置成将所述箔材连续焊接于所述复合集流体的局部。

8.根据权利要求7所述的加工设备，其特征在于，所述焊接装置设置成超声波滚动焊接装置，

所述超声波滚动焊接装置包括超声波焊头和砧座，所述超声波焊头和所述砧座在焊接过程中滚动接触。

9.根据权利要求8所述的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括驱动装置，所述超声波焊头与所述砧座中的一者与所述驱动装置传动连接，以调节焊接时两者的接触力。

10.根据权利要求1-5任一项所述的加工设备，其特征在于，所述加工设备还包括用于纠正所述箔材与所述复合集流体位置偏移的纠偏装置，所述纠偏装置设置于所述箔材对折装置的入料侧，

和/或

所述加工设备还包括张力调节装置，所述张力调节装置活动设置以调节所述箔材与所述复合集流体的张力。