CN211605337U - 一种锂离子电芯的卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电芯的卷绕设备，用于将锂离子电芯复合片的卷绕成电芯；包括底座、设置在底座上以储存锂离子电芯复合片的储料机构、可移动设置在底座上以从储料机构取出锂离子电芯复合片的取料机构、设置在底座上以给取出的锂离子电芯复合片导向的导向机构、设置在底座上且位于导向机构的导向方向上以对锂离子电芯复合片进行卷绕的卷绕机构；导向机构包括供锂离子电芯复合片放置以对锂离子电芯复合片进行定位导向且朝卷绕机构延伸设置的导向槽。该锂离子电芯的卷绕设备可提高卷绕效率，避免卷绕过程中极片发生偏移，隔膜变形、从而可提高产品合格率以及产品质量。

Description

一种锂离子电芯的卷绕设备

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，更具体地说，涉及一种锂离子电芯的卷绕设备。

背景技术

自20世纪90年代锂离子电池商品化以来，锂离子电池以其高比能量、高电压、能量密度高等优点已成为移动通讯、笔记本电脑等便携式电子产品的主要电源之一。随着各种电子设备的发展，锂电池的应用也越来越广，锂电池的需求越来越大，对锂电池的生产机械提出了更高的要求，特别是智能穿戴设备电池，如TWS蓝牙耳机电池、运动手环电池等，对产品的续航能力、安全性及稳定可靠性要求更为严格。现有蓝牙耳机类电池卷芯主要由相应的两层隔膜和正负极片经过卷针卷绕而成，卷绕时需要件隔膜卷套设于供料辊上，再将隔膜和正负极片拉至卷针处进行卷绕，对TWS类蓝牙耳机电池，电池体积较小，电池高度一般在15mm以下，极片宽度仅3～10mm，卷绕操作难度大，生产效率低(5-6ppm)，且过程不稳定，卷绕过程中极片容易发生偏移，隔膜受力形变等，产品合格率低且产品质量难以保障。此外，由于存在极片对齐度差，极片容易偏移和螺旋等问题，大大影响电池的充放电容量及安全性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的锂离子电芯的卷绕设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种锂离子电芯的卷绕设备，用于将锂离子电芯复合片的卷绕成电芯；包括底座、设置在所述底座上以储存所述锂离子电芯复合片的储料机构、可移动设置在所述底座上以从所述储料机构取出所述锂离子电芯复合片的取料机构、设置在所述底座上以给取出的所述锂离子电芯复合片导向的导向机构、设置在所述底座上且位于所述导向机构的导向方向上以对所述锂离子电芯复合片进行卷绕的卷绕机构；

所述导向机构包括供所述锂离子电芯复合片放置以对所述锂离子电芯复合片进行定位导向且朝所述卷绕机构延伸设置的导向槽。

优选地，所述导向槽呈长条状，且所述导向槽的两端贯通设置，其中一端的开口朝向所述卷绕机构设置。

优选地，所述导向槽的宽度大于或者等于所述锂离子电芯复合片的宽度；

所述导向机构包括条形板，所述导向槽设置于所述条形板上。

优选地，所述卷绕机构包括靠近所述导向槽设置的卷针、可拆卸设置于所述卷针一端以驱动所述卷针转动的驱动组件；

所述卷针垂直于所述导向槽的导向方向设置。

优选地，所述驱动组件包括与所述卷针连接由手动驱动的驱动电机、以设置在所述驱动电机上以通过手动带动所述驱动电机转动的驱动把手；

所述卷针包括开合设置的第一夹持部和与所述第一夹持部相互配合以夹持所述锂离子电芯复合片的头部的第二夹持部、以及将所述第一夹持部和所述第二夹持部闭合且可拆卸设置的夹头。

优选地，所述卷绕机构还包括设置在所述底座上供所述卷针和所述驱动组件安装的安装架；

所述安装架包括设置在所述底座上的底板、以及设置在所述底板上供所述驱动组件和所述卷针可拆卸安装的侧板；

所述侧板上设有供所述卷针可拆卸安装的第一接头组件；

所述底板上可移动设置有与所述卷针可拆卸连接的第二接头组件。

优选地，所述安装架上还设有给所述第二接头组件导向的导向组件；

所述导向组件包括沿垂直于所述导向槽的导向方向设置在所述底板上的导轨、以及可移动套设于所述导轨上且与所述第二接头组件连接的滑块。

优选地，所述储料机构包括供所述锂离子电芯复合片储存的储料槽。

优选地，所述取料机构包括可沿竖直和水平方向移动设置在所述储料槽上支架、设置在所述支架上以吸取所述储料槽中的锂离子电芯复合片的若干吸盘、与所述支架连接以带动所述支架升降的升降组件、以及设置在所述底座上且与所述支架连接以带动所述支架朝所述导向槽方向往复运动的伸缩组件。

优选地，所述锂离子电芯的卷绕设备还包括设置在所述卷绕机构的一侧且位于所述导向槽导向方向上以接收卷绕形成的电芯的接料斗。

实施本实用新型的锂离子电芯的卷绕设备，具有以下有益效果：该锂离子电芯的卷绕设备通过取料机构从该储料机构取出锂离子电芯复合片并将其置于导向机构的导向槽中再送入卷绕机构进行卷绕，由该导向槽的导向定位从而可便于卷绕的进行，提高卷绕效率，避免卷绕过程中极片发生偏移，隔膜变形、从而可提高产品合格率以及产品质量，避免对电池的充放电容量及安全性能产生不良影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型锂离子电芯的卷绕设备一些实施例的立体结构示意图；

图2是图1所示锂离子电芯的卷绕设备的卷绕机构的结构示意图；

图3是图1所示锂离子电芯的卷绕设备的卷针的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了本实用新型锂离子电芯的卷绕设备的一些优选实施例。该锂离子电芯的卷绕设备，适用于将锂离子电芯复合片100卷绕成电芯，其可避免卷绕过程中极片发生偏移，隔膜变形、从而可提高产品合格率以及产品质量，避免对电池的充放电容量及安全性能产生不良影响。在实用新型中，该锂离子电芯复合片100可以由第一隔膜、正极片、第二隔膜、负极片依次层叠设置并置于敷合制片设备上进行热敷合形成。该电芯通过采用该复合片100进行卷绕，可提高卷绕效率，避免第一隔膜、正极片、第二隔膜、负极片出现错位，同时可减少人手接触进而避免粉尘和水汽的影响，实现最大限度的提高锂电池的品质。

如图1所示，进一步地，在一些实施例中，该锂离子电芯的卷绕设备可包括底座10、储料机构20、取料机构30、导向机构40、以及卷绕机构50。该底座10可用于供该储料机构20、取料机构30、导向机构40、以及卷绕机构50等安装。该储料机构20可设置于该底座10上，其可用于储存锂离子电芯复合片100。该取料机构30可移动地设置于该底座10上，其可用于将从该储料机构20取出的锂离子电芯复合片100并送至该导向机构40。该导向机构40可设置在该底座10上，其可给取出的锂离子电芯复合片进行导向。该卷绕机构50可设置在该底座10上且位于该导向机构40的导向方向上，其可用于对该锂离子电芯复合片100进行卷绕。

进一步地，在一些实施例中，底座10可包括安装板，该安装板可以为钢板或者其他金属板材，当然，可以理解地，在其他一些实施例中，该底座10可不限于包括安装板。该底座10可搁置在一些平台上，比如桌面，以便于工人操作。在一些实施例中，该底座10底面还可设置与取料机构30连接的电控箱或者电池箱。

进一步地，在一些实施例中，该储料机构20可包括设置于该底座10上的料盒21、以及设置于该料盒21上的储料槽22。该料盒21可通过螺钉或者焊接连接固定于该底座10上。该料盒21可以为长方体状，该料盒21的顶面开设有长方形开口，以便于复合片100放入和取出。该料盒21的两相对侧均可开设有窗口，以便于观察该料盒21中复合片100的余量。该储料槽22可以为长方体状，其横截面的形状以及尺寸可与该复合片100的横截面的形状以及尺寸相适配，以便于该复合片100放入。

进一步地，在一些实施例中，该取料机构30可包括支架31、若干吸盘32、升降组件、以及伸缩组件。该支架31可位于该储料槽22上方，且其可移动设置，其可沿竖直方向和水平方向移动。该若干吸盘32可设置在该支架31上，其可由该支架31带动移动。该升降组件可与该支架31连接，其可用于带动该支架31升降，以实现从该储料槽22中吸取复合片100，并将复合片100放置于该导向机构40上。该伸缩组件可设置在该底座10上，且其可与该支架31连接，其可带动该支架31朝该导向机构40方向往复运动，以将复合片100搬运至该导向机构40上。

该支架31沿竖直方向并排设置的若干条板、以及穿设于该若干条板之间以连接该若干条板且间隔设置的两组立柱。可以理解地，在其他一些该支架31可不限于包括若干条板以及两组立柱。

在一些实施例中，该若干吸盘32可设置在该支架31最底部的条板上，其可并排且间隔设置，其可为常规吸盘。在一些实施例中，其可为真空吸盘，其可与真空装置连接，其可在真空状态下产生负压，进而形成吸力可吸取复合片100。

在一些实施例中，该升降组件与该支架31连接，其可包括安装在支架31上以带动所述支架31升降。进一步地，在一些实施例中，该升降组件可包括连接架、以及安装在该连接架上与支架31连接以带动支架31升降的升降气缸。其中，该连接架和该升降气缸均为常规的部件。该升降气缸可通过升降带动该支架31升降，进而带动该吸盘32从该储料槽22中取出复合片100，并带动该吸盘32将该复合片100放置该导向机构40上。可以理解地，在其他一些实施例中，该升降组件可不限于包括升降气缸。

在一些实施例中，该伸缩组件可设置在该底座10上，其可设置在该储料机构20和该导向机构40之间的安装支架、以及安装在该安装支架上的伸缩气杆，该伸缩气缸与该升降组件的连接架连接，进而可通过伸缩带动该升降组件和该支架31一并朝导向机构40方向做伸缩往复运动，进而可将该复合片100输送至该导向机构40的导向槽42中。可以理解地，在其他一些实施例中，该伸缩组件可不限于包括伸缩气缸，其也可以包括螺杆以及可滑动套设于该螺杆上与该升降组件的连接架连接的滑块。

进一步地，在一些实施例中，该导向机构40可通过设置支撑结构安装在该底座10上，该导向机构40可包括条形板41、以及设置该条形板41上的导向槽42。该条形板41可朝该卷绕机构50延伸设置，其可安装在该支撑结构上，其安装高度可等于或者略小于该卷绕机构50中卷针53的安装高度。该导向槽42可呈长条状，其两端贯通设置，其一端的开口朝向卷绕机构50设置，其宽度可大于或者等于该锂离子电芯复合片100的宽度，以便于该复合片100放置，从而可给对该锂离子电芯复合片100进行定位和导向，以便于卷绕的进行，可以保证正负极插片角度一致，完全保证了极片居中卷绕，进而可避免卷绕过程中极片发生偏移，隔膜变形、从而可提高产品合格率以及产品质量，避免对电池的充放电容量及安全性能产生不良影响。通过设置导向槽42给锂离子电芯复合片100进行导向可省去浮辊，无需将隔膜挂在浮辊上，从而可完全消除设备带来的张力和浮辊的重力，可以保证该正负极片和隔膜收缩膨胀率保持一致，因此卷绕出来的电芯在充放电循环后不会形变

如图1至图3所示，进一步地，在一些实施例中，该卷绕机构50可包括安装架51、设置在该安装架51上的驱动组件52、以及设置在该安装架51上且与该驱动组件52连接的卷针53。该安装架51可通过螺钉或者焊接连接固定于该底座10上，其可供该卷针53和该驱动组件52安装。该驱动组件52可于该卷针53连接，其可用于驱动该卷针53转动。该卷针53可通过转动对该导向槽42中的复合片100进行卷绕，从而可制得电芯。

进一步地，在一些实施例中，该安装架51可包括底板511以及侧板512。该底板511可设置在该底座10上，其可通过螺钉与该底座10连接固定。该侧板512可设置在该底板511上，其可供该驱动组件52和该卷针53可拆卸安装。在侧板512可垂直于该底板511设置，其可位于该底板511的一端，该侧板512上可与该卷针53可拆卸连接的第一接头组件54。

该第一接头组件54可与该驱动组件52连接，其可由该驱动组件52带动转动，进而带动该卷针53转动。将其与该卷针53可拆卸连接，以便于该卷针53的拆装，进而便于电芯的取出和卷针53的更换。在一些实施例中，该第一接头组件54可包括可转动设置在该侧板上的转轮以及设置在该转轮上与卷针53插接的插接部。该插接部上设有供卷针53一端插入的插孔。

进一步地，在一些实施例中，该驱动组件52可拆卸设置于该卷针53的一端，且其可设置在该侧板512相背于该卷针53的一侧，其可通过螺钉固定于该侧板512上，其可包括驱动电机521以及驱动把手522。该驱动电机521可以为手段驱动的电机，其可与该卷针53连接，具体地，该驱动电机521的输出轴可与该第一接头组件54连接，其可通过带动该第一接头组件54转动进而带动该卷针53转动。该驱动把手522可设置在该驱动电机521上，其可通过手动带动该驱动电机521转动。可以理解地，在其他一些实施例中，该驱动组件52不限于为人工手动驱动，在其他一些实施例，该驱动组件52可以伺服电机，其可在通电状态下自动转动。

进一步地，在一些实施例中，该卷针53可靠近该导向槽42设置，其可垂直于该导向槽42的导向方向设置，其可包括第一夹持部531、第二夹持部532以及夹头533，该第一夹持部531和该第二夹持部532可拆卸设置，且可形成开合结构，其可相互配合夹持该锂离子电芯复合片100的头部，进而便于实现卷绕。具体地，在一些实施例中，该第一夹持部531可呈长条形，该第一夹持部531可通过在柱状体上设置一切面形成。该第二夹持部532可呈片状，其可与该第一夹持部531形成分体结构，其可盖设在该第一夹持部531的切面上，进而可夹持该锂离子电芯复合片100。该夹头533可与该第一夹持部531和该第二夹持部532可拆卸连接，其可在该第二夹持部532覆盖在该第一夹持部531的切面上时，套设于该第一夹持部531和第二夹持部532的一端，将该第一夹持部531和第二夹持部532闭合，进而可将该锂离子电芯复合片100的头部夹持在该第一夹持部531和该第二夹持部532之间。

进一步地，在一些实施例中，该底板511上还可设置第二接头组件55。该第二接头组件55可移动设置在该底板511上，其可与该卷针53可拆卸连接，具体地，其可该夹头533连接，其可供该夹头533插入设置并可供该夹头533置于其中进行转动，从而可与该第一接头组件54相互配合安装该卷针53。在一些实施例中，该第二接头组件55可包括可移动设置于该底板511上的挡板、设置在该挡板一端的以与该夹头533连接的接头。

进一步地，在一些实施例中，该安装架51上还可包括导向组件56。该导向组件56可用于给该第二接头组件55移动导向。该导向组件可包括导轨561以及滑块562。该导轨561可沿垂直于该导向槽42的导向方向设置，具体地，其可与该卷针53平行设置。该滑块562可套设在该导轨561上，且其可与该第二接头组件55连接，具体地，其可与该第二接头组件55的挡板连接，其可在该导轨561上移动，进而可给该第二接头组件55导向。

该卷绕机构50工作时，可先将移动该第二接头组件55，将该卷针53一端的夹头从该第二接头组件55上拔出，将该第一夹持部531和该第二夹持部532分离，将锂离子电芯复合片100的头部放置于该第一夹持部531上，将第二夹持部532与该第一夹持部531闭合，再将该夹头533套设在该第一夹持部531和该第二夹持部532一端，使得该第一夹持部531和该第二夹持部533夹持固定该锂离子电芯复合片100的头部，将该第二接头组件55朝该卷针53方向移动，将卷针53的夹头533插入该第二接头组件55的接头处，手动转动该驱动电机，带动该卷针53转动，使得锂离子电芯复合片100卷绕形成电芯，移动该第二接头组件55，将该卷针53一端的夹头从该第二接头组件55上拔出，将该第一夹持部531和该第二夹持部532分离，取出电芯。该卷绕机构50各个步骤都可通过人工手动进行操作。当然，可以理解地，在其他一些实施例中，其可实现自动化操作。在一些实施例中，该第二接头组件56可连接伸缩气缸，带动其伸缩，以实现拔针或者安装卷针的操作，该夹头533处可连接气动拔针装置，以安装或者拔出夹头533，该锂离子复合片100可通过机械手放置于该第一夹持部531和第二夹持部532之间，其中，伸缩气缸、气动拔针装置以及机械手均可采用常规的结构。

进一步地，在一些实施例中，该卷绕设备还可包括接料斗60，该接料斗60可设置在该卷绕机构50的一侧，其可位于该导向槽42的导向方向上，其可用于接收卷绕形成的电芯。在一些实施例中，该接料斗60可以省去。

使用申请的锂离子电芯的卷绕设备进行锂离子电芯的卷绕，该卷绕方法可包括以下步骤：

将锂离子电芯复合片100取出并置于所述卷绕设备的导向槽42中，并将所述锂离子电芯复合片100的一端放入所述卷绕设备的卷针53的第一夹持部531和第二夹持部532之间；具体地，启动取料机构30，先由取料机构30的升降组件带动该支架下降，通过支架31上的吸盘32从该储料机构20的储料槽22中取出锂离子电芯复合片100，再通过伸缩组件带动该支架31朝导向机构40的导向槽42移动，将取出的锂离子电芯复合片100放置于该导向槽42上。通过人工操作，将移动该第二接头组件55，将该卷针53一端的夹头从该第二接头组件55上拔出，将该第一夹持部531和该第二夹持部532分离，将锂离子电芯复合片100的头部放置于该第一夹持部531上，将第二夹持部532与该第一夹持部531闭合，再将该夹头533套设在该第一夹持部531和该第二夹持部532一端，使得该第一夹持部531和该第二夹持部533夹持固定该锂离子电芯复合片100的头部，将该第二接头组件55朝该卷针53方向移动，将卷针53的夹头533插入该第二接头组件55的接头处。

启动所述卷绕设备的驱动组件带动所述卷针转动，将所述锂离子电芯复合片卷绕形成电芯；具体地，手动转动该驱动电机，带动该卷针53转动，使得锂离子电芯复合片100卷绕形成电芯。

拔出卷针，打开所述第一夹持部和所述第二夹持部，取出电芯。具体地，移动该第二接头组件55，将该卷针53一端的夹头从该第二接头组件55上拔出，将该第一夹持部531和该第二夹持部532分离，取出电芯，进行贴胶固定。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本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，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电芯的卷绕设备，用于将锂离子电芯复合片(100)的卷绕成电芯；其特征在于，包括底座(10)、设置在所述底座(10)上以储存所述锂离子电芯复合片(100)的储料机构(20)、可移动设置在所述底座(10)上以从所述储料机构(20)取出所述锂离子电芯复合片(100)的取料机构(30)、设置在所述底座(10)上以给取出的所述锂离子电芯复合片(100)导向的导向机构(40)、设置在所述底座(10)上且位于所述导向机构(40)的导向方向上以对所述锂离子电芯复合片(100)进行卷绕的卷绕机构(50)；

所述导向机构(40)包括供所述锂离子电芯复合片(100)放置以对所述锂离子电芯复合片(100)进行定位导向且朝所述卷绕机构(50)延伸设置的导向槽(42)。

2.根据权利要求1所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述导向槽(42)呈长条状，且所述导向槽(42)的两端贯通设置，其中一端的开口朝向所述卷绕机构(50)设置。

3.根据权利要求1所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述导向槽(42)的宽度大于或者等于所述锂离子电芯复合片(100)的宽度；

所述导向机构(40)包括条形板(41)，所述导向槽(42)设置于所述条形板(41)上。

4.根据权利要求1所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述卷绕机构(50)包括靠近所述导向槽(42)设置的卷针(53)、可拆卸设置于所述卷针(53)一端以驱动所述卷针(53)转动的驱动组件(52)；

所述卷针(53)垂直于所述导向槽(42)的导向方向设置。

5.根据权利要求4所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述驱动组件(52)包括与所述卷针(53)连接由手动驱动的驱动电机(521)、以设置在所述驱动电机(521)上以通过手动带动所述驱动电机(521)转动的驱动把手(522)；

所述卷针(53)包括开合设置的第一夹持部(531)和与所述第一夹持部(531)相互配合以夹持所述锂离子电芯复合片(100)的头部的第二夹持部(532)、以及将所述第一夹持部(531)和所述第二夹持部(532)闭合且可拆卸设置的夹头(533)。

6.根据权利要求4所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述卷绕机构(50)还包括设置在所述底座(10)上供所述卷针(53)和所述驱动组件(52)安装的安装架(51)；

所述安装架(51)包括设置在所述底座(10)上的底板(511)、以及设置在所述底板(511)上供所述驱动组件(52)和所述卷针(53)可拆卸安装的侧板(512)；

所述侧板(512)上设有供所述卷针(53)可拆卸安装的第一接头组件(54)；

所述底板(511)上可移动设置有与所述卷针(53)可拆卸连接的第二接头组件(55)。

7.根据权利要求6所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述安装架(51)上还设有给所述第二接头组件(55)导向的导向组件(56)；

所述导向组件(56)包括沿垂直于所述导向槽(42)的导向方向设置在所述底板(511)上的导轨(561)、以及可移动套设于所述导轨(561)上且与所述第二接头组件(55)连接的滑块(562)。

8.根据权利要求1所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述储料机构(20)包括供所述锂离子电芯复合片(100)储存的储料槽(22)。

9.根据权利要求8所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述取料机构(30)包括可沿竖直和水平方向移动设置在所述储料槽(22)上支架(31)、设置在所述支架(31)上以吸取所述储料槽(22)中的锂离子电芯复合片(100)的若干吸盘(32)、与所述支架(31)连接以带动所述支架(31)升降的升降组件、以及设置在所述底座(10)上且与所述支架(31)连接以带动所述支架(31)朝所述导向槽(42)方向往复运动的伸缩组件。

10.根据权利要求1所述的锂离子电芯的卷绕设备，其特征在于，所述锂离子电芯的卷绕设备还包括设置在所述卷绕机构(50)的一侧且位于所述导向槽(42)导向方向上以接收卷绕形成的电芯的接料斗(60)。

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