CN210040414U - 膜电极生产设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种生产设备，所述生产设备用于生产膜电极，所述生产设备包括两个边框膜放卷机构、CCM膜放卷机构以及热对辊机构。两个边框膜放卷机构用于提供边框膜且输出的边框膜在预设工位平行间隔设置。CCM膜放卷机构用于提供CCM膜并将CCM膜牵引至两组所述边框膜之间。热对辊机构包括相对设置的两组热辊，用于对两组边框膜以及位于两组边框膜之间的CCM膜进行热辊压以形成第一膜电极。通过上述方式，本申请能够加快膜电极生产速率。

Description

膜电极生产设备

技术领域

本发明涉及电池生产领域，特别涉及到一种膜电极生产设备。

背景技术

膜电极组件，即MEA，是燃料电池涂布后的质子交换膜(CCM， catalyst coatedmembrane)、边框、气体扩散层(GDL，Gas diffusion layer) 的组合，CCM膜夹在两层边框膜之间，形成五层膜电极，五层膜电极夹在两层GDL之间，最终形成七层膜电极，现有MEA成型方法包括卷料裁切成片、机械手抓料对位叠料、平板热压机压合、单片裁切成型等工序，各工序之间相对独立，如裁切成片的物料需机械手转运至热压机构处，出现物料重复多次抓取，从而导致工作效率低。

发明内容

本发明主要提供一种膜电极生产设备，以解决现有技术中膜电极生产效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种生产设备，所述生产设备用于生产膜电极，所述生产设备包括：两个边框膜放卷机构，所述边框膜放卷机构包括裁割机构，所述裁割机构对所述边框膜进行裁切后输出，以使得分别从两个边框膜放卷机构输出的边框膜在预设工位平行间隔设置；CCM膜放卷机构，包括插片机构，所述插片机构用于将所述CCM膜牵引至两组所述边框膜之间；热对辊机构，热对辊机构包括相对设置的两组热辊，用于对两组所述边框膜以及位于两组所述边框膜之间的CCM膜进行热辊压以形成第一膜电极。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述生产设备还包括除尘机构，两组所述除尘机构分别位于所述边框膜放卷机构与所述插片机构的上游，以分别用于对所述边框膜及所述CCM膜进行除尘，所述除尘机构包括：壳体；除尘组件，设置于所述壳体内，所述除尘组件用于对所述 CCM膜进行除尘；抽尘组件，设置于所述壳体上，用于对所述壳体的容置空间进行灰尘抽取。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述插片机构包括：固定板；插片组件，与所述固定板滑动设置，可沿所述固定板的长度方向在所述固定板上滑动，以将CCM膜牵引至两组所述边框膜之间，所述插片组件包括：压板组件，所述压板组件用于压紧所述CCM膜，包括相对设置的第一压板与第二压板以及压板驱动组件，所述压板驱动组件用于驱动第一压板或/和第二压板对所述CCM进行压紧；切刀组件，包括切刀与切刀驱动组件，所述切刀驱动组件与所述切刀连接以驱动所述切刀对所述CCM膜进行切割。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述裁割机构包括：底板；固定架，滑动设置于所述底板上，包括平行间隔设置的第一支撑板与第二支撑板以及顶抵于所述第一支撑板与所述第二支撑板之间的第一侧板；裁切组件，包括固定件与裁切件，所述裁切件通过固定件设置于所述第一支撑板上，并可在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间进行来回移动。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述裁割机构还包括：动力件，所述动力件固定于所述第一支撑板上，所述固定件的输出端与所述裁切件连接，用于驱动所述裁切件在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间进行来回移动。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述裁割机构进一步包括检测组件，以用于检测所述裁割机构的裁切次数。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述检测组件包括光电挡片与光电传感器，所述光电挡片位于所述动力件的输出端的端部，且所述光电挡片设置有缺口，当所述动力件带动所述光电挡片旋转一次，所述光电传感器则检测到一次缺口，进而检测所述动力件的旋转次数。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述生产设备还包括张力调节机构，两组所述张力调节机构分别用于对所述边框膜与所述CCM膜进行张力调节。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述生产设备还包括第一纠偏机构与第二纠偏机构；所述第一纠偏机构设置于所述裁割机构上游，以用于对待进入所述裁割机构的所述边框膜进行位置纠偏，以使得边框膜精准进入所述裁割机构中；所述第二纠偏机构设置于所述插片机构的上游，以用于对待进入所述插片机构的所述CCM膜进行位置纠偏，以使得CCM膜精准进入所述插片机构中。

根据本实用新型提供的一实施方式，所述生产设备进一步包括两个 GDL膜放卷机构与热压辊机构；所述两个GDL膜放卷机构用于输出 GDL膜，且从两个GDL膜放卷机构输出的GDL膜分别位于所述第一膜电极的外侧；所述热压辊机构用于将两组所述GDL膜以及位于两组所述GDL膜之间的第一膜电极进行热辊压以形成第二膜电极。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过将多种的机构组合在一起，通过自动放卷、在线裁切等实现生产的自动化连续化，减少了对CMM膜与边框膜等的抓取次数。从而实现膜电极连续化成型，减少了对物料的抓取损坏并极大的提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本发明提供的生产设备的一实施方式的结构示意图；

图2是图1中第二吸尘机构的一实施方式的结构示意图；

图3是图1中插片机构的一实施方式的结构示意图；

图4是图1中裁割机构的一实施方式的侧视结构示意图；

图5是图1中裁割机构的一实施方式的正视结构示意图；

图6是本发明提供的生产设备的另一实施方式的结构示意图；

图7是三层膜电极的一实施方式的结构示意图；

图8是五层膜电极的一实施方式的结构示意图；

图9是七层膜电极的一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1-图6，本发明提供一种生产设备10，该生产设备10用于生产膜电极。该生产设备10包括有CCM膜放卷机构100，边框膜放卷机构200以及热对辊机构。

膜电极一般包括三层膜电极，五层膜电极与七层膜电极，如图7所示，三层膜电极一般包括有位于中间的质子交换膜以及涂覆于质子交换膜表面的两层催化剂层。如图8所示，五层膜电极通过在三层膜电极的两侧分别设置边框膜。如图9所示，七层膜电极是通过在五层膜电极的两侧再分别设置气体扩散层。

其中，边框膜放卷机构200具体为两个，边框膜放卷机构200包括裁割机构220，通过裁割机构220对边框膜进行裁切后输出，以使得分别从两个边框膜放卷机构200输出的边框膜在预设工位平行间隔设置。

CCM膜放卷机构100则用于提供CCM膜，插片机构120，插片机构120将CCM膜，具体是可以涂覆有催化剂层的质子交换膜牵引至两组边框膜之间，以使得CCM膜及两侧的边框膜形成五层膜结构。

热对辊机构用于进行热压辊，具体包括相对设置的两组热辊，用于对两组边框膜以及位于两组边框膜之间的CCM膜进行热辊压以形成第一膜电极。具体地，两组热辊相对设置并形成辊压空间，两组边框膜及 CCM膜形成的五层膜结构则位于辊压空间内，并通过两组热辊进行热辊压从而形成第一膜电极。

在具体实施例中，生产设备10还包括除尘机构，该除尘机构具体为两组，并分别用于对边框膜和所述CCM膜进行除尘。

为了表述方便，位于CCM膜放卷机构100中的除尘机构为第二除尘机构110，该第二除尘机构110具体位于插片机构120上游，以将CCM 膜进行除尘后输入插片机构，位于边框膜放卷机构200机构中为第一除尘机构210，该第一除尘机构210具体位于裁割机构220的上游，以将边框膜进行除尘后输入裁割机构220。

如图2所示，这里以其中一个进行说明，例如第二除尘机构110进行叙述：

第二除尘机构110包括壳体111，除尘组件112以及抽尘组件113，其中，壳体111内部形成有容置空间，除尘组件112设置于壳体111的容置空间内，除尘组件112用于对CCM膜进行除尘，具体地该除尘组件112包括有两组相对设置的毛刷辊114，两组毛刷辊114之间形成除尘空间，从而用于对经由两组毛刷辊114之间的物料进行除尘，如第二除尘机构110用于对物料CCM膜进行清除灰尘，而第一除尘机构210 则对边框膜进行清除灰尘。抽尘组件113则设置于壳体111上，一端与壳体111的容置空间连接，另一端可以与吸尘装置连接，从而用于对壳体111的内部空间进行灰尘抽取。实时抽取毛刷辊114上及壳体内部空间内存在的灰尘，以防止对CCM膜进行二次污染或飘散到外部对整个工作空间进行污染。

在其他实施例中，除尘组件112也可以采用其他的结构对CCM膜进行除尘，这里不做限定。

在具体实施例中，第二除尘机构110还可以包括导向组件，该导向组件可以设置于壳体111上，用于对物料进行导向，以使得物料能够准确进入到两组毛刷辊114形成的除尘空间内。

具体地，该导向组件包括导向板与导向辊。导向辊优选为从动辊，以减少对物料的磨损。

如图3所示，插片机构120用于对CCM膜进行牵引与切割，包括有固定板121及插片组件122。该插片组件122与固定板121滑动设置，且可以沿着固定板121的长度方向在固定板121上进行滑动，从而将 CCM膜牵引至两组边框膜之间。具体地，可以通过滑块与滑轨以及电机配合，以实现插片组件122的自动化滑动。

插片组件122包括有压板组件123以及切刀组件124，该压板组件 123用于压紧CCM膜，该压板组件123包括有第一压板125，第二压板 126以及压板驱动组件。第一压板125与第二压板126相对设置，从而形成压紧空间以容纳CCM膜，随后压板驱动组件驱动第一压板125和/ 或第二压板126相互并拢以对CCM膜进行压紧。压板驱动组件具体可以是气缸，并与第一压板125和/或第二压板126连接。切刀组件124则包括切刀128与切刀驱动组件129，切刀驱动组件129与切刀128连接以驱动切刀128对CCM膜进行切割。具体地，压板组件123压紧CCM 膜后，将CCM膜牵引至两组边框膜之间后，切刀组件124则将该CCM 膜进行一次切割，以切下预设尺寸的CCM膜，此时由于被切割后的CCM 膜的端部夹在两组边框膜之间，因此能够在两组从动辊的带动下逐步进入两组边框膜之间。

在具体实施例中，插片机构120还可以包括导向板，以用于引导 CCM膜进入第一压板125与第二压板126形成的压紧空间内。具体地，导向板可以为两块，且两块导向板相对设置，两块导向板的一端相对的一侧设置有引导斜面，从而具有较大的进入空间以便于CCM膜进行两块导向板之间，并进而引导进入第一压板125与第二压板126形成的压紧空间内。

如图4和图5所示，裁割机构220包括有底板230，固定架240以及裁切组件250。固定架240滑动设置于底板230上。

其中，固定架240包括有平行间隔设置的第一支撑板241与第二支撑板242以及顶抵于第一支撑板241与第二支撑板242之间的第一侧板 243。其中，第一侧板243具体可以是两块或者四块，分别与第一支撑板241与第二支撑板242垂直设置。

在具体实施例中，底板230上可以设置有第一滑动件，第二支撑板 242的底面可以设置有与第一滑动件配合的第二滑动件，从而使得固定架240能够滑动设置于底板230上，具体地，第一滑动件与第二滑动件可以分别是滑块与滑轨。

裁切组件250则包括固定件251与裁切件252，裁切件252通过固定件251设置于第一支撑板241上，并可在第一支撑板241与第二支撑板242之间进行来回移动，从而配合第二支撑板242对边框膜进行裁切。

如图4所示，固定件251包括第三支撑板253及垂直设置于第三支撑板253底部的第二侧板254，第二侧板254具体可以为两个并垂直固定于第一支撑板241上。

裁割机构200还进一步包括有动力件255。该动力件255与裁切件 252连接，从而用于驱动裁切件252在第一支撑板241与第二支撑板242 之间进行来回移动。

具体地，裁切件252包括有连杆256，固定块257以及连接组件258。动力件255固定于固定件251上，具体可以固定于第二侧板254上，连杆256的一端与动力件255的输出端连接，另一端与固定块257连接。连接组件25与固定块257连接，具体可以是通过连接柱259进行连接。具体地，连接柱259上可以套设有弹簧，以对连接组件258进行缓冲保护。

具体地，动力件255设置于第一支撑板241上方，连接组件258则设置于第一支撑板241与第二支撑板242之间，第一支撑板241设置有贯穿孔以用于放置连杆256与固定块257。

动力件255的输出端具体可以为偏心轴，该连杆256具体可以套设于该偏向轴的偏心位置，在偏心轴进行旋转运动时，则偏向位置带动连杆256作上下运动，从而将转动位移变为直线位移，从而可以带动连接组件258在第一支撑板241与第二支撑板242之间进行移动。

在具体实施例中，动力件255也可以为气缸，并固定于第二支撑板 253上，从而可以驱动连接组件258进行上下移动。

如图5所示，连接组件258包括间隔设置的第一连接板2581与第二连接板2582以及连接第一连接板2581与第二连接板2582的拉钉2583。第二连接板2582上可以设置有切刀，从而对边框膜进行切割。

具体地，第一支撑板241上设置有贯穿孔，第二连接板2582的尺寸要小于该贯穿孔，以便于第二连接板2582能够从贯穿孔穿过。从而对边框膜进行切割。

如图4所示，裁割机构220还进一步包括检测组件260，该检测组件260用于检测裁割机构220的裁切次数。

在具体实施例中，该检测组件260具体可以包括光电挡片261与光电传感器262，该光电挡片261设置于动力件255的输出端的端部，且该光电挡片261上设置有一缺口，当输出端转动时，带动光电挡片261 进行转动，从而光电挡片261上的缺口会被光电传感器262所检测到，输出端每转动一次，则光电传感器262检测到一次，从而可以获取到动力件255输出端的旋转次数，进而检测到裁割机构220的裁切次数。

如图1所示，生产设备10进一步包括张力调节机构，该张力调节机构具体可以为两组，并分别对框膜和CCM膜进行张力调节。

具体地，其中一组可以设置于第一除尘机构210与裁割机构220之间，另一组则设置于第二除尘机构110与插片机构120之间。

如图1所示，生产设备10还包括第一纠偏机构280与第二纠偏机构140。第一纠偏机构280裁割机构220的上游，具体可以设置于张力调节机构与裁割机构220之间，以用于对边框膜进行位置纠偏，以使得边框膜精准进入裁割机构220中。

第二纠偏机构140则设置于插片机构120的上游，具体可以设置于张力调节机构与插片机构120之间，以用于对CCM膜进行位置纠偏，以使得CCM膜本能够精准进入插片机构120中。

如图6所示，生产设备10还进一步包括GDL膜放卷机构400与热压辊机构500。

其中，GDL膜放卷机构400用于输出GDL膜，GDL膜放卷机构400 具体可以为两个，从两个GDL膜放卷机构400输出的GDL膜分别位于第一膜电极的外侧。

具体地，GDL膜放卷机构400的结构具体可以与CCM膜放卷机构 100相似，包括有除尘机构，张力调节机构，纠偏机构以及插片机构。且这些机构与上述CCM膜放卷机构100的相应机构结构相同，这里不再进行赘述。

热压辊机构500则用于将两组GDL膜以及位于两组GDL膜之间的第一膜电极进行热辊压以形成第二膜电极。

现在就上述结构进行流程说明：

两个边框膜放卷机构200提供两组边框膜，具体包括通过第一除尘机构210对边框膜进行除尘后，依次通过张力调节机构进行张力调节与第一纠偏机构280进行位置纠偏后输入到裁割机构220进行裁切，随后输出两组边框膜，且两组边框膜在预设工位上相对设置。

随后CCM膜放卷机构100提供CCM膜，具体包括通过第二除尘机构110对CCM膜进行除尘，依次通过张力调节机构进行张力调节与第二纠偏机构140进行位置纠偏后输入到插片机构120中，插片机构120 牵引该CCM膜进入到两组边框膜之间，随后切刀组件124对该CCM膜进行切割，以使得预设尺寸的CCM膜位于两组边框膜之间，插片机构 120返回原始工位，热对辊机构则对两组边框膜及CCM膜进行热辊压，以形成第一膜电极。

两个GDL膜放卷机构400提供两组GDL膜位于第一膜电极的两侧，并进一步通过热压辊机构500对两组GDL膜与第一膜电极进行热辊压，以形成第二膜电极。

综上所述，本申请提供一种生产设备，包括CCM膜放卷机构与两个独立的边框膜放卷机构。从而能够在预设工位形成边框膜-CCM膜- 边框膜结构，通过对框膜与CCM膜的自动放卷、在线裁切、实时进行张力调节与纠偏，并实现在线复合，从而实现连续化生产，无需进行多次的机械手转运等，减少了对物料的搬运损伤。并进一步提供两个独立的GDL膜放卷机构，从而提供GDL膜并输出到第一膜电极两侧，从而可以实现连续化的膜电极生产，极大的提高了生产效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生产设备，其特征在于，所述生产设备用于生产膜电极，所述生产设备包括：

两个边框膜放卷机构，所述边框膜放卷机构包括裁割机构，所述裁割机构对所述边框膜进行裁切后输出，以使得分别从两个边框膜放卷机构输出的边框膜在预设工位平行间隔设置；

CCM膜放卷机构，包括插片机构，所述插片机构用于将所述CCM膜牵引至两组所述边框膜之间；

热对辊机构，热对辊机构包括相对设置的两组热辊，用于对两组所述边框膜以及位于两组所述边框膜之间的CCM膜进行热辊压以形成第一膜电极。

2.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述生产设备还包括除尘机构，两组所述除尘机构分别位于所述边框膜放卷机构与所述插片机构的上游，以分别用于对所述边框膜及所述CCM膜进行除尘，所述除尘机构包括：

壳体；

除尘组件，设置于所述壳体内，用于对所述CCM膜进行除尘；

抽尘组件，设置于所述壳体上，用于对所述壳体的容置空间进行灰尘抽取。

3.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述插片机构包括：

固定板；

插片组件，与所述固定板滑动设置，可沿所述固定板的长度方向在所述固定板上滑动，以将CCM膜牵引至两组所述边框膜之间，所述插片组件包括：

压板组件，所述压板组件用于压紧所述CCM膜，包括相对设置的第一压板与第二压板以及压板驱动组件，所述压板驱动组件用于驱动第一压板或/和第二压板对所述CCM进行压紧；

切刀组件，包括切刀与切刀驱动组件，所述切刀驱动组件与所述切刀连接以驱动所述切刀对所述CCM膜进行切割。

4.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述裁割机构包括：

底板；

固定架，滑动设置于所述底板上，包括平行间隔设置的第一支撑板与第二支撑板以及顶抵于所述第一支撑板与所述第二支撑板之间的第一侧板；

裁切组件，包括固定件与裁切件，所述裁切件通过固定件设置于所述第一支撑板上，并可在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间进行来回移动。

5.根据权利要求4所述的生产设备，其特征在于，所述裁割机构还包括：

动力件，所述动力件固定于所述第一支撑板上，所述固定件的输出端与所述裁切件连接，用于驱动所述裁切件在所述第一支撑板与所述第二支撑板之间进行来回移动。

6.根据权利要求5所述的生产设备，其特征在于，所述裁割机构进一步包括检测组件，以用于检测所述裁割机构的裁切次数。

7.根据权利要求6所述的生产设备，其特征在于，所述检测组件包括光电挡片与光电传感器，所述光电挡片位于所述动力件的输出端的端部，且所述光电挡片设置有缺口，当所述动力件带动所述光电挡片旋转一次，所述光电传感器则检测到一次缺口，进而检测所述动力件的旋转次数。

8.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，所述生产设备还包括张力调节机构，两组所述张力调节机构分别用于对所述边框膜与所述CCM膜进行张力调节。

9.根据权利要求8所述的生产设备，其特征在于，所述生产设备还包括第一纠偏机构与第二纠偏机构；

所述第一纠偏机构设置于所述裁割机构上游，以用于对待进入所述裁割机构的所述边框膜进行位置纠偏，以使得边框膜精准进入所述裁割机构中；

所述第二纠偏机构设置于所述插片机构的上游，以用于对待进入所述插片机构的所述CCM膜进行位置纠偏，以使得CCM膜精准进入所述插片机构中。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的生产设备，其特征在于，所述生产设备进一步包括两个GDL膜放卷机构与热压辊机构；

所述两个GDL膜放卷机构用于输出GDL膜，且从两个GDL膜放卷机构输出的GDL膜分别位于所述第一膜电极的外侧；

所述热压辊机构用于将两组所述GDL膜以及位于两组所述GDL膜之间的第一膜电极进行热辊压以形成第二膜电极。

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