CN209312946U - 一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，包括：极片刷粉机构，所述极片刷粉机构对极卷进行张力处理并刷粉；输送机构，所述输送机构为所述极卷前进提供驱动力；极片冲片机构，所述极片冲片机构对所述极卷裁成预设尺寸的极片；检测分拣机构，所述检测分拣机构对极片进行检测并完成不良极片和合格极片的分拣；叠片机构，所述叠片机构将所述合格极片进行电芯叠片。

Description

一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机。

背景技术

锂离子电池以其零污染、零排放、能量密度高、体积小和循环使用寿命长等优点，广泛应用于便携式电子产品、电动交通工具、大型动力电源和二次充电及储能等领域，已成为国内外电池发展和应用的主体，因此锂离子电池的品质问题尤为重要。

锂离子电池的极片是由基材和涂层两部分组成。基材为8微米左右的铜箔或15微米左右的铝箔，涂层为活性物质。生产流程为，先将活性物质涂覆在基材上，再经干燥、压实和分切，制成极片。在将活性物质涂覆在基材上和压实过程中，任何一个环节都可能导致极片产生缺陷，如极片表面涂覆区漏箔、颗粒、气泡、极片弯曲、折痕褶皱、压痕、干裂等缺陷。缺陷极片会造成电池容量一致性差，自放电高，容量衰减等现象，严重影响电池的质量，甚至还会造成电池鼓胀、冒烟和爆炸。另外，在分切过程中，涂布在金属箔上的涂层会有不同程度的脱落，而脱落的这些小颗粒如果被带到下一道工序包到电池里面，就会对电池在以后的使用安全和寿命造成影响，因此，在分切工序后，要求电池的极片的表面和四边不得留有粉尘或毛刺，所以需要对极片表面和四边的粉尘进行刷粉。

目前，国内外对锂离子电池极片表面缺陷检测进行了研究，其方法可以分为两类：传统检测法和自动检测法。传统检测法主要依靠人工肉眼完成，此法检测精度低、效率低、成本高、对人体伤害大。自动检测法主要基于机器视觉的CCD图像检测技术。在极片压实工序时，安装视觉CCD检测装置和贴标签机，当检测出极片不良时，贴标签机将在极片边沿贴上标签，在极片分切工序时，设备将贴标签不良极片和合格极片分拣出来，此检测系统工序复杂且成本高。另外也有专门设一个工位来检测极片，如：中国专利申请号为201410039352.8公开了一种名称为″锂电池极片表面缺陷在线检测分拣系统及其分拣方法″的锂电池极片检测分拣系统及方法，此系统通过极片输送装置、极片识别检测部分、极片主控单元、极片分拣装置及人机界面部分实现了极片在线检测。此系统结构需要为缺陷检测单独设计一套系统结构，浪费设备投入和降低了生产效率。

现有技术中，叠片设备一般是使用冲切好的极片进行上料叠片，这样需要搬运极片尤其是极片长度较长时，极片搬运过程中容易造成磕碰弯折等损伤。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锂离子电池刷粉、冲片、表面缺陷检测和叠片为一体的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，以解决现有技术的不足，将极片从分条后到叠片集成到同一个设备上，降低了极片搬运过程中磕碰弯折等损伤风险，同时降低了设备投入成本，提高了生产效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，包括：极片刷粉机构，所述极片刷粉机构对极卷进行张力处理并刷粉；输送机构，所述输送机构为所述极卷前进提供驱动力；极片冲片机构，所述极片冲片机构对所述极卷裁成预设尺寸的极片；检测分拣机构，所述检测分拣机构对极片进行检测并完成不良极片和合格极片的分拣；叠片机构，所述叠片机构将所述合格极片进行电芯叠片。

进一步地，所述极片刷粉机构包括极卷上料机构、张力处理机构、表面刷粉机构，所述极卷上料机构用于放置正极极卷和负极极卷，所述张力处理机构用于调整所述正极极卷和所述负极极卷的张力，确保冲片的极片尺寸；所述表面刷粉机构用于对极片的上表面和下表面进行刷粉除尘。

进一步地，所述检测分拣机构包括输送带、表面CCD检测装置、不良极片收料机构、合格极片收料机构、料盒转运平台，当所述表面CCD检测装置检测出不良极片时，将不良极片移动到所述不良极片收料机构，当所述表面CCD检测装置检测出合格极片时，将合格极片移动到所述合格极片收料装置，所述所述合格极片收料装置收集极片到预设数量时，所述料盒转运平台将所述合格极片收料装置转运到叠片上料处。

进一步地，所述叠片机构包括叠片机械手、极片定位平台、叠片平台机构、隔膜引进机构，所述叠片机械手抓取合格极片放置到所述极片定位平台并确定合格极片位置，所述隔膜引进机构将隔膜引进至所述叠片平台机构上，通过所述叠片机械手与所述叠片平台机构的配合实现极片和隔膜的叠片。

进一步地，所述表面刷粉机构包括正极表面刷粉机构和负极表面刷粉机构，所述正极表面刷粉机构包括正极上表面刷粉机构和正极下表面刷粉机构，所述负极表面刷粉机构包括负极上表面刷粉机构和负极下表面刷粉机构；所述极卷上料机构包括正极极卷上料机构和负极极卷上料机构；所述张力处理机构包括正极张力处理机构和负极张力处理机构。

进一步地，所述输送机构包括正极输送机构和负极输送机构。

进一步地，所述极片冲片机构包括正极极片冲片机构和负极极片冲片机构。

进一步地，所述输送带包括正极输送带和负极输送带；所述表面CCD检测装置包括正极极片上表面CCD检测装置、正极极片下表面CCD检测装置、负极极片上表面CCD检测装置、负极极片下表面CCD检测装置；所述不良极片收料机构包括不良负极极片收料机构和正极极片收料机构，所述合格极片收料机构包括合格负极极片收料机构和合格正极极片收料机构；所述料盒运转平台包括正极料盒运转平台和负极料盒运转平台。

进一步地，所述极片定位平台包括正极片定位平台和负极片定位平台；所述隔膜引进机构包括放卷和隔膜张力处理机构。

本实用新型的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，极卷通过张力处理机构和刷粉机构，完成极片的刷粉。之后通过极片冲片机构，将极卷裁切成相应尺寸的极片。然后CCD视觉检测装置对极片正反面拍照并将处理结果传输给设备，进而控制极片收料机构，完成极片不良品和合格品分拣。合格极片通过叠片机械手依次转运到极片定位平台和叠片平台，完成电芯叠片，最后通过终止胶带将裸电芯捆绑。与现有的刷粉、冲片、缺陷检测和叠片技术相比，具有如下优点：(1)系统机械结构简单，将极片刷粉、冲片、缺陷检测和叠片集成到一台设备上，降低了设备投入成本并提高了生产效率。(2)极片刷粉和检测速度快，生产效率高，相对于传统人工刷粉和人工检测，是一项重大突破。(3)检测精度高，本系统采用的视觉检测技术可达到漏检率为0，误检率小于2％的高精度。(4)极片裁切后，直接进行叠片工序，尤其是长度较长极片，避免搬运过程中造成极片磕碰弯折等损伤。(5)可移植性好，可对不同尺寸的极片经简单调整后进行刷粉、冲片、缺陷检测和叠片，并根据不同的实际生产要求实现不同的缺陷检测精度。

附图说明

图1示出了本实用新型锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机的结构示意图；

图2示出了本实用新型隔膜引进机构的结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其将极片刷粉、冲片、缺陷检测和叠片集成到一台设备上。其主要包括极片刷粉机构，极片刷粉机构对极卷进行张力处理并刷粉；输送机构，输送机构为极卷前进提供驱动力；极片冲片机构，极片冲片机构对极卷裁成预设尺寸的极片；检测分拣机构，检测分拣机构对极片进行检测并完成不良极片和合格极片的分拣；叠片机构，叠片机构将所述合格极片进行电芯叠片。

具体地，极片刷粉机构包括极卷上料机构、张力处理机构和表面刷粉机构。更具体地极卷上料机构包括正极极卷上料机构1和负极极卷上料机构1′，在上料过程中，人工通过转运小车将极卷安装在正极极卷上料机构1和负极极卷上料机构1′上，正极极卷上料机构1和负极极卷上料机构1′根据实际需要实时调节转速，确保极卷张力和裁切的极片尺寸。张力处理机构包括正极张力处理机构2和负极张力处理机构2′，正极张力处理机构2和负极张力处理机构2′均包括若干个转滚，在张力处理过程，极卷通过缠绕在若干道转滚上实时控制及调整极卷的张力，确保冲片机构裁切出合格的极片尺寸。极片刷粉机构包括正极表面刷粉机构和负极表面刷粉机构，正极表面刷粉机构包括正极上表面刷粉机构4和正极下表面刷粉机构3，负极表面刷粉机构包括负极上表面刷粉机构4′和负极下表面刷粉机构3′。以上正负极上下表面刷粉机构均包括吹气管道和毛刷吸尘装置，当极卷运动到吹气除尘装置处，毛刷和吹气管道将极片表面残留的粉尘刷掉或吹起并通过吸尘装置吸走。输送机构包括正极输送机构5和负极输送机构5′，其分别将正极极片和负极极片输送至极片冲片机构处。极片冲片机构包括正极冲片机构6和负极冲片机构6′，均由上刀和下刀组成，感应器通过控制裁刀的动作时间，确保所裁极片的尺寸。

进一步地，检测分拣机构包括输送带、表面CCD检测装置、不良极片收料机构、合格极片收料机构、料盒转运平台。输送带包括正极输送带7和负极输送带7′，正极输送带7和负极输送带7′分别将正极极片和负极极片输送至表面CCD检测装置。表面CCD检测装置包括正极极片上表面CCD检测装置8、正极极片下表面CCD检测装置9、负极极片上表面CCD检测装置8′、负极极片下表面CCD检测装置9′。以上的表面CCD检测装置均包括相机CCD、LED灯、显示屏和控制器，其中相机CCD、LED灯和极片需要满足一定的相对安装尺寸。当皮带上的极片运动到CCD视觉检测装置处，LED灯将极片照亮，相机CCD对极片进行拍照，将图像传输给视觉控制器，视觉控制器分析和处理图像，将处理结果传输给设备PLC并将处理图像显示在显示屏上。CCD视觉检测装置的检测原理为将检测区域分割成任意尺寸、大小的段之后测量平均浓度，并向指定方向移动，根据浓度变化检测缺陷。这样可不受背景、照明变化的影响，稳定的检测出缺陷。瑕疵模式不是只显示缺陷部分的波形，而是将检测对象整体的缺陷强度和范围可视化，以组为单位检测瑕疵，可以根据捕抓到的个数、每个的大小、面积等各种结果进行判定，是一种能在实际现场中优先实现稳定检测和运用的算法。

进一步地，不良极片收料机构包括不良负极极片收料机构11′和不良正极极片收料机构11，合格极片收料机构包括合格负极极片收料机构13′和合格正极极片收料机构13，当CCD视觉检测装置检测出不良品后，将结果传输给设备PLC，设备通过控制收料机构，启动不良品推动气缸10和10′，将极片拍打到不良负极极片收料机构11′和不良正极极片收料机构11内。当CCD视觉检测装置检测出合格品后，将结果传输给设备PLC，设备通过控制收料机构，不启动不良品推动气缸10和10′，启动合格品推动气缸12和12′，将合格极片拍打到合格负极极片收料机构13′和合格正极极片收料机构13内。

进一步地，料盒运转平台包括正极料盒运转平台15和负极料盒运转平台15′。当合格极片收料机构收集极片满足一定数量要求后，设备PLC控制停止当前推动气缸动作，启动另一个合格品的推动气缸，将极片拍打到另一个合格极片收料机构内。料盒运转平台将已收集好的极片收料机构转运出来，将空的极片收料机构固定到合格极片收料处，将已收集好的合格极片收料机构转运到叠片上料处并进行料盒固定，叠片机械手可从固定好的料盒16和17内抓取极片进行之后的定位和叠片。

进一步地，叠片机构包括叠片机械手、极片定位平台、叠片平台机构20、隔膜引进机构，叠片机械手抓取合格极片放置到极片定位平台并确定合格极片位置，隔膜引进机构将隔膜引进至叠片平台机构上，通过叠片机械手与所述叠片平台机构的配合实现极片和隔膜的叠片。具体地，极品定位平台包括正极片定位平台18和负极片定位平台19，当叠片机械手将极片放到极片定位平台33和34上，四个面中有一组相邻面固定，另一组相邻面分别通过定位气缸对极片定位，从而确保正极片、负极片和隔膜的相对位置。具体地，隔膜引进机构包括放卷21和隔膜张力处理机构22，隔膜通过放卷21和隔膜张力处理机构22引入到叠片平台机构20上，先将一层隔膜铺到叠片平台机构20上，负极侧两个压爪压住隔膜，机械手将完成定位的负极片放到隔膜上，叠片平台机构20移动到正极侧，同时隔膜覆盖了负极片，正极侧两个压爪压住隔膜，负极侧两个压爪松开，机械手将完成定位的正极片放到隔膜上，叠片平台机构移动到负极侧，同时隔膜覆盖正极片，这样叠片平台在正极侧和负极侧来回移动，实现负极片、正极片和隔膜的叠片，完成叠片后通过终止胶带将裸电芯捆绑。

上文中提供了对本实用新型的具体描述以用于进行阐述和说明。但并非要穷举或者将本实用新型限于所公开的精确形式。根据以上教导，可实现很多修改和变型。上述实施例被选取用于最佳地解释本实用新型的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够以不同的实施例并利用适于特定预期用途的不同变型来最佳地利用本实用新型。本实用新型的范围要由所附权利要求来定义。

Claims (9)

1.一种锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，包括：

极片刷粉机构，所述极片刷粉机构对极卷进行张力处理并刷粉；

输送机构，所述输送机构为所述极卷前进提供驱动力；

极片冲片机构，所述极片冲片机构对所述极卷裁成预设尺寸的极片；

检测分拣机构，所述检测分拣机构对极片进行检测并完成不良极片和合格极片的分拣；

叠片机构，所述叠片机构将所述合格极片进行电芯叠片。

2.如权利要求1所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述极片刷粉机构包括极卷上料机构、张力处理机构、表面刷粉机构，所述极卷上料机构用于放置正极极卷和负极极卷，所述张力处理机构用于调整所述正极极卷和所述负极极卷的张力，确保冲片的极片尺寸；所述表面刷粉机构用于对极片的上表面和下表面进行刷粉除尘。

3.如权利要求2所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述检测分拣机构包括输送带、表面CCD检测装置、不良极片收料机构、合格极片收料机构、料盒转运平台，当所述表面CCD检测装置检测出不良极片时，将不良极片移动到所述不良极片收料机构，当所述表面CCD检测装置检测出合格极片时，将合格极片移动到所述合格极片收料装置，所述合格极片收料装置收集极片到预设数量时，所述料盒转运平台将所述合格极片收料装置转运到叠片上料处。

4.如权利要求3所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述叠片机构包括叠片机械手、极片定位平台、叠片平台机构、隔膜引进机构，所述叠片机械手抓取合格极片放置到所述极片定位平台并确定合格极片位置，所述隔膜引进机构将隔膜引进至所述叠片平台机构上，通过所述叠片机械手与所述叠片平台机构的配合实现极片和隔膜的叠片。

5.如权利要求4所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述表面刷粉机构包括正极表面刷粉机构和负极表面刷粉机构，所述正极表面刷粉机构包括正极上表面刷粉机构和正极下表面刷粉机构，所述负极表面刷粉机构包括负极上表面刷粉机构和负极下表面刷粉机构；所述极卷上料机构包括正极极卷上料机构和负极极卷上料机构；所述张力处理机构包括正极张力处理机构和负极张力处理机构。

6.如权利要求5所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述输送机构包括正极输送机构和负极输送机构。

7.如权利要求6所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述极片冲片机构包括正极极片冲片机构和负极极片冲片机构。

8.如权利要求7所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述输送带包括正极输送带和负极输送带；所述表面CCD检测装置包括正极极片上表面CCD检测装置、正极极片下表面CCD检测装置、负极极片上表面CCD检测装置、负极极片下表面CCD检测装置；所述不良极片收料机构包括不良负极极片收料机构和不良正极极片收料机构，所述合格极片收料机构包括合格负极极片收料机构和合格正极极片收料机构；所述料盒运转平台包括正极料盒运转平台和负极料盒运转平台。

9.如权利要求8所述的锂离子电池刷粉冲片检片和叠片一体机，其特征在于，所述极片定位平台包括正极片定位平台和负极片定位平台；所述隔膜引进机构包括放卷和隔膜张力处理机构。