CN212542526U - 叠片装置及电池制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种叠片装置及电池制造设备，包括：极片供应机构，包括用于容纳极片的多个料盒和用于传送极片的叠片机械手；其中，极片的表面具有固态电解质；叠片台，用于供叠片机械手传送的极片叠放对齐，以形成由多个极片组成的层叠体；传送机构，用于传送层叠体；贴胶机构，用于将传送机构传送的层叠体贴胶固定，以形成电芯，贴胶机构设于传送机构传送层叠体的路径上。本实用新型中的叠片装置及电池制造设备通过采用极片供应机构向叠片台供应极片，将表面具有固态电解的极片叠置在叠片台上，形成由极片组成的层叠体，然后经贴胶形成电芯；在电芯中相邻极片之间不存在隔膜，避免了隔膜折叠处产生锂枝晶，从而提高了电芯的安全性能。

Description

叠片装置及电池制造设备

技术领域

本实用新型属于电池加工技术领域，更具体地说，是涉及一种叠片装置及电池制造设备。

背景技术

在锂电池的电芯生产过程中，极片与隔膜叠片后经过贴胶等步骤形成电芯，现有叠片方式主要是采用Z字形叠片。由于隔膜的存在，在叠片的过程中很容易造成隔膜的褶皱，导致电芯在充放电过程中会析锂，产生锂枝晶引发安全事故。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种叠片装置，以解决现有技术中存在的电芯叠片过程中很容易造成隔膜的褶皱，导致电芯在充放电过程中会析锂，产生锂枝晶引发安全事故的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种叠片装置，包括：

极片供应机构，包括用于容纳极片的多个料盒和用于传送极片的叠片机械手；其中，所述极片的表面具有固态电解质；

叠片台，用于供叠片机械手传送的极片叠放对齐，以形成由多个极片组成的层叠体；

传送机构，用于传送层叠体；

贴胶机构，用于将传送机构传送的层叠体贴胶固定，以形成电芯，贴胶机构设于传送机构传送层叠体的路径上。

通过采用极片供应机构向叠片台供应极片，将极片叠置在叠片台上，形成由极片组成的层叠体，然后经贴胶形成电芯；极片的表面具有固态电解质，在电芯中相邻极片之间就不存在隔膜，避免了隔膜折叠处产生锂枝晶，从而提高了电芯的安全性能。

在一个实施例中，极片供应机构的数量为多个，且各极片供应机构中料盒的数量为偶数个。

通过采用多个极片供应机构，能够使用不同极片供应机构分别供应正极极片和负极极片，有利于提高叠片效率；各极片供应机构中料盒设置偶数个，可以实现偶数种极片的上料，以匹配电芯中极片种类。

可选地，各极片供应机构中料盒的数量为两个。

通过采用两个料盒，有利于控制各料盒中极片传送的距离，保障传输效率。

在一个实施例中，极片供应机构的数量为三个，三个极片供应机构和传送机构沿叠片台的周向设置。

通过采用三个极片供应机构，可以实现六种极片的上料，能够满足多种电芯生产时的需求，便于根据电芯中各种极片使用频次安排各种极片放入相应极片供应机构的料盒中；三个极片供应机构沿叠片台周向设置，便于在不移动叠片台的情况下进行叠片，有利于简化设备结构。

在一个实施例中，极片供应机构的数量为三个，三个极片供应机构并列设于叠片台的一侧；叠片装置还包括用于驱使叠片台移动以分别与各极片供应机构位置相对应的平台驱动组件，叠片台安装于平台驱动组件上。

通过采用三个极片供应机构，可以实现六种极片的上料，能够满足多种电芯生产时的需求，便于根据电芯中各种极片使用频次安排各种极片放入相应极片供应机构的料盒中；三个极片供应机构并列设在叠片台的一侧，可以通过平台驱动组件将叠片台移动至与极片供应机构对应位置，这样有利于减小叠片装置占用空间。

在一个实施例中，叠片台上设有用于在极片于叠片台上层叠过程中将层叠的极片压紧的压刀组件。

通过采用压刀组件能够保障叠片时极片相互贴紧，同时避免叠片台上极片在叠片过程中移动，保持极片层叠对齐。

在一个实施例中，极片供应机构还包括设于料盒与叠片台之间的定位组件，定位组件用于在叠片机械手将极片放置于定位组件上时对极片的位置进行调节，以调节叠片机械手将极片移送至叠片台时吸取极片的位置。

通过采用定位组件能够对移送至叠片台的极片的位置进行调节，从而在极片放置于叠片台之前调整叠片机械手吸取极片的位置，提高极片放在叠片台上的位置精度，使得极片层叠整齐。

在一个实施例中，极片供应机构包括两个叠片机械手，一个叠片机械手用于将极片由料盒传送至定位组件上，另一个叠片机械手用于将极片由定位组件传送至叠片台上。

通过采用两个叠片机械手，能够提高叠片效率。

在一个实施例中，传送机构包括第一传送机械手和第二传送机械手，第一传送机械手和第二传送机械手于叠片台与贴胶机构之间形成直角折转的传送路径。

通过采用第一传送机械手和第二传送机械手，能够将层叠体由叠片台传送至贴胶机构，采用直角折转的传送路径，便于贴胶机构安装位置的设置。

在一个实施例中，贴胶机构包括第一贴胶单元和第二贴胶单元，第一贴胶单元和第二贴胶单元沿第二传送机械手传送层叠体的路径设置。

通过采用第一贴胶单元和第二贴胶单元，有利于提高层叠体的贴胶效率。

在一个实施例中，叠片装置还包括用于输出电芯的下料机构，下料机构、叠片台和第一传送机械手沿传第一送机械手周向设置，第一传送机械手还用于将第二传送机械手传送的贴胶后的电芯传送至下料机构。

通过将下料机构、叠片台和第二传送机械手沿第一传送机械手周向设置，可以通过第一传送机械手和第二传送机械手实现电芯的转移，有利于减小叠片装置占用面积，简化叠片装置，降低成本。

本实用新型实施例还提供一种电池制造设备，包括上述任一实施例所述的叠片装置。

通过采用该叠片装置，极片供应机构向叠片台供应极片，将极片叠置在叠片台上，形成由极片组成的层叠体，然后经贴胶形成电芯；极片的表面具有固态电解质，在电芯中相邻极片之间就不存在隔膜，避免了隔膜折叠处产生锂枝晶，从而提高了电池的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的叠片装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的叠片装置的结构示意图；

图3为图2中的叠片台的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的极片供应机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的叠片单元的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的串联电芯的层叠体的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-极片供应机构；11-料盒；12-叠片机械手；13-定位组件；

2-叠片台；21-压刀组件；211-压刀片；212-升降气缸；213-平移气缸；22-平台驱动组件；

3-传送机构；31-第一传送机械手；311-直线驱动单元；312-转向单元；313-夹持单元；32-第二传送机械手；

4-贴胶机构；41-第一贴胶单元；42-第二贴胶单元；

5-下料机构；5a-放料平台；5b-传送皮带；

6-串联电芯的层叠体；60-叠片单元；61-正极单面极片；62-负极单面极片；63-正极双面极片；64-负极双面极片；65-极耳。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型实施例提供的叠片装置进行说明。叠片装置包括极片供应机构1、叠片台2、传送机构3和贴胶机构4；极片供应机构1包括多个料盒11和叠片机械手12，料盒11用于容纳极片；叠片机械手12用于将极片由料盒11传送至叠片台2；叠片台2用于供叠片机械手12传送的极片叠放对齐，以形成由多个极片组成的层叠体；传送机构3用于将层叠体由叠片台2传送至贴胶机构4；贴胶机构4用于将层叠体贴胶固定，形成电芯，贴胶机构4设在传送机构3传送层叠体的路径上。其中，极片的表面具有固态电解质，在制成电芯后通过固态电解质形成导电回路，从而不需要隔膜和液体电解质。

本实用新型实施例通过采用极片供应机构1向叠片台2传送极片，将极片叠置在叠片台2上，形成由极片组成的层叠体，然后对层叠体进行贴胶，形成无隔膜的电芯。通过多个料盒11能够实现多种极片的叠片，形成由多种极片组成的层叠体。由于电芯中相邻极片之间不存在隔膜，这样就避免了隔膜折叠处产生锂枝晶，消除了锂枝晶引发安全事故的隐患，从而提高了电芯的安全性能。现有的锂电池电芯中的层叠体主要是由单个叠片单元或者多个叠片单元并联制成，单个电芯电压3.6V或者3.2V，没有单个电芯电压是3.6*N V或者3.2*N V；由于液态电解液的存在，单个电芯电压高于5V时，电解液会分解产气，更严重会导致电芯起火爆炸，发生安全事故。请参阅图5及图6，本实用新型实施例中极片采用固态电解质，能够避免液态电解质产气，防止电芯起火爆炸，提高电芯的安全性能。同时，可将单个电芯中的多个叠片单元60进行串联，形成串联电芯的层叠体6，提高单个电芯输出电压，获得单个电芯电压是3.6*N V或者3.2*N V的串联电芯。其中，N为大于1的整数。

进一步地，本实用新型中叠片装置取消了隔膜上料机构和纠偏机构等，有利于简化叠片装置的结构，优化叠片装置的布局，使得叠片装置操作更加简单，叠片效率更高。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1及图2，极片供应机构1的数量为多个，各极片供应机构1中料盒11的数量为偶数个。这样可以通过不同极片供应机构1供应不同种类的极片，也可通过同一极片供应机构1中的偶数个料盒11供应不同的极片，以保障料盒11数量与电芯中极片种类数量相匹配。进一步地，各极片供应机构1中料盒11的数量为两个。这样有利于控制料盒11到叠片台之间的间距，保障极片的传送效率和位置精度。譬如，在同一个极片供应机构1的两个料盒11中，可以分别装入两种正极极片，在另一个极片供应机构1的两个料盒11中，可以分别装入两种负极极片，或者在各极片供应机构1的两个料盒11中分别装入对应的正极极片与负极极片，这样可以根据不同电芯的结构，选择相应的正极极片和负极极片进行叠片。可以在各个料盒11上进行标记，以区分料盒11中极片种类，避免电芯中存在多种正极极片和多种负极极片时，极片放置料盒11混淆而导致电芯中极片叠放错误。当然地，对于电芯中极片种类数量少于料盒11数量时，也可将多余的料盒11作为备用料盒11，以减少装入极片的次数。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图2，极片供应机构1的数量为三个，三个极片供应机构1和传送机构3沿叠片台2的周向设置。这样可以在叠片台2位置固定的情况下，通过三个极片供应机构1的叠片机械手12将极片叠置在叠片台2上，避免叠片台2的移动。其中，可以在一个极片供应机构1的两个料盒11中分别装入含极耳65的正极单面极片61和含极耳65的负极单面极片62，在一个极片供应机构1的两个料盒11中分别装入不含极耳65的负极单面极片62和含极耳65的负极双面极片64，在一个极片供应机构1的两个料盒11中分别装入不含极耳65的正极单面极片61和含极耳65的正极双面极片63；单面极片是指集流体层的单面具有活性物质层和固态电解质层，双面极片是指集流体层的双面都具有活性物质层和固态电解质层。这样可生产由这六种极片中相匹配的两种、四种或六种层叠组成的层叠体，使得层叠体中不存在隔膜；层叠体的外层分别为含极耳65的正极单面极片61和含极耳65的负极单面极片62，层叠体的内层还可交替叠置的不含极耳65的负极单面极片62和不含极耳65的正极单面极片61，或，含极耳65的负极双面极片64和含极耳65的正极双面极片63等；从而制造由这六种极片所能制成的电芯。可选地，各极片供应机构1的料盒11结构可以相同，不同极片装入料盒11的位置可以是按照极片使用频次，将使用最频繁的极片装入靠近叠片台2的料盒11，以减少极片传送的时间，提高极片叠片效率。

在一个实施例中，请参阅图5及图6，叠片单元60包括一个含极耳65的正极单面极片61、一个含极耳65的负极单面极片62、至少一个含极耳65的正极双面极片63和至少一个含极耳65的负极双面极片64，含极耳65的负极双面极片64和含极耳65的正极双面极片63交替叠置于含极耳65的正极单面极片61和含极耳65的负极单面极片62之间。串联电芯的层叠体6中可以包括叠置的多个叠片单元60，相邻叠片单元60通过贴合在一起含极耳65的正极单面极片61和含极耳65的负极单面极片62的实现串联，通过串联电芯的层叠体6可制得单个电芯电压3.6*N V或者3.2*N V的串联电芯。

进一步地，请参阅图2，三个极片供应机构1和传送机构3可以是呈T形排布，这样可以在三个极片供应机构1的侧边预留足够的空间，可以在该空间内设置料盒11暂存区S1或电芯下料区(下料机构5所在位置)，以便料盒11的更换和电芯下料。

在本实用新型的另一实施例中，请参阅图1，极片供应机构1的数量为三个，三个极片供应机构1并列设在叠片台2的一侧。叠片装置还包括平台驱动组件22，平台驱动组件22用于驱使叠片台2移动，以分别与各极片供应机构1的位置相对应，叠片台2安装在平台驱动组件22上。将三个极片供应机构1设置在叠片台2的同一侧，这样可以在同一个位置完成对三个极片供应机构1中料盒11的上料，同时，也有利于减小叠片装置占用空间。平台驱动组件22可以是驱动叠片台2呈直线移动，三个极片供应机构1分别设在控制叠片台2的移动路径上。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图3，叠片台2上设有压刀组件21，极片在叠片台2上层叠过程中，压刀组件21将层叠的极片压紧。通过压刀组件21能够使得层叠体中的极片相互紧贴，同时保障叠片过程中极片的位置稳定，避免由于叠片台2移动或气流等其它因素导致叠片台2上极片移动错位，使得叠片台2上极片层叠对齐。

可选地，请参阅图2及图3，压刀组件21包括压刀片211、升降气缸212和平移气缸213，压刀片211安装在升降气缸212上，升降气缸212驱使压刀片211升降，升降气缸212与平移气缸213相连，平移气缸213驱使升降气缸212靠近或远离层叠体。可选地，压刀组件21的数量为四套，四套压刀组件21分别将层叠体的四角相对应，通过升降气缸212和平移气缸213可控制压刀片211松开或压紧极片，这样可以在叠片时驱使压刀片211交替移动，使得压刀片211能够始终压紧最上层的极片。可选地，叠片台2上还可设置限位板和限位驱动组件，限位板用于限制极片在叠片台2上移动，限位驱动组件用于驱使限位板打开或定位极片，限位板打开时可将层叠体取出，限位板定位极片时限位板位于层叠体两侧，使得极片能够准确叠置在限位板之间。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1、图2及图4，极片供应机构1还包括定位组件13，定位组件13设在料盒11与叠片台2之间，在叠片机械手12将极片放置于定位组件13上时，定位组件13可对极片的位置进行调节，使得在叠片机械手12将该极片由定位组件13输送至叠片台2时，叠片机械手12在定位组件13上吸取极片的位置得以调节，保障叠片机械手12将极片放在叠片台2上的位置精度。料盒11和定位组件13沿叠片机械手12传送极片的路径设置。通过定位组件13能够实现对极片位置的调整，保障极片在叠片台2上放置位置的精度。

可选地，叠片机械手12可以是通过吸嘴吸取极片，通过叠片气缸驱动吸嘴升降，通过直线驱动器驱动叠片气缸和吸嘴沿导轨移动，控制吸嘴移动位置，以实现极片的转移。定位组件13可以是通过支撑板支撑极片，通过传感器检测极片边缘位置，并控制第一电机和第二电机对支撑板的位置进行调节。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1及图2，极片供应机构1包括两个叠片机械手12，一个叠片机械手12用于将极片由料盒11传送至定位组件13上，另一个叠片机械手12用于将极片由定位组件13传送至叠片台2上。通过采用两个叠片机械手12，可以在一个叠片机械手12将极片放在定位组件13上调节位置时控制该叠片机械手12返回料盒11上方继续吸取极片，在定位组件13调节好该极片位置后，通过另一个叠片机械手12将该极片传送至叠片台2上，有利于提高极片的传送速度，提高叠片效率。同时，也有利于减小各叠片机械手12的移动距离，提高叠片机械手12移动位置的精度。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1及图2，传送机构3包括第一传送机械手31和第二传送机械手32，第一传送机械手31和第二传送机械手32设置于叠片台2与贴胶机构4之间，第一传送机械手31和第二传送机械手32形成直角折转的传送路径，即：第一传送机械手31的传送路径与第二传送机械手32的传送路径相互垂直。通过第一传送机械手31可将叠片台2上的层叠体传送至第二传送机械手32，第二传送机械手32可将层叠体传送至贴胶机构4进行贴胶，采用直角折转的传送路径，便于贴胶机构4安装位置的设置，且有利于控制层叠体的贴胶位置。进一步地，第一传送机械手包31括直线驱动单元311、转向单元312和夹持单元313，夹持单元313用于夹持层叠体，夹持单元313安装在转向单元312上，转向单元312安装在直线驱动单元311上，转向单元312驱使夹持单元313旋转，直线驱动单元311驱使转向单元312带动夹持单元313呈直线移动。第二传送机械手32可以是与第一传送机械手31相同的结构。这样可以保障层叠体传送过程中始终被夹紧，而且可以通过第一传送机械手31和第二传送机械手32之间传递层叠体时，实现对层叠体夹持位置的调整，以便控制贴胶位置。优选地，贴胶机构4和第二传送机械手32位于第一传送机械手31与邻近的极片供应机构1之间，这样有助于减小叠片装置占用空间。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1及图2，贴胶机构4包括第一贴胶单元41和第二贴胶单元42，第一贴胶单元41和第二贴胶单元42沿第二传送机械手32传送层叠体的路径设置。通过第一贴胶单元41和第二贴胶单元42，可以提高层叠体的贴胶效率。进一步地，采用第二传送机械手32将层叠体传送至第一贴胶单元41和第二贴胶单元42，有利于减小贴胶机构4占用空间。这里可以是通过第一贴胶单元41和第二贴胶单元42分别完成两个层叠体的贴胶，也可以是通过第一贴胶单元41和第二贴胶单元42完成一个层叠体贴胶的两个步骤。

在本实用新型的一个实施例中，请参阅图1及图2，叠片装置还包括下料机构5，下料机构5用于输出电芯，下料机构5、叠片台2和第二传送机械手32沿第一传送机械手31周向设置，在第二传送机械手32将电芯传送至第一传送机械手31时，第一传送机械手31将电芯传送至下料机构5。通过采用第一传送机械手31可以实现层叠体和电芯的传送，有利于简化叠片装置的结构，减小叠片装置占用空间，降低叠片装置成本。在一个实施例中，下料机构5为放料平台5a，放料平台5a用于供电芯暂时存放。在另一个实施例中，下料机构5为传送皮带5b，通过传送皮带5b将电芯传送至下一工序。

本实用新型实施例还提供一种电池制造设备，电池制造设备包括上述任一实施例中的叠片装置。通过采用该叠片装置，极片供应机构向叠片台供应极片，将极片叠置在叠片台上，形成由极片组成的层叠体，然后经贴胶形成电芯；极片的表面具有固态电解质，在电芯中相邻极片之间就不存在隔膜，避免了隔膜折叠处产生锂枝晶，从而提高了电池的安全性能。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.叠片装置，其特征在于：包括：

极片供应机构，包括用于容纳极片的多个料盒和用于传送所述极片的叠片机械手；其中，所述极片的表面具有固态电解质；

叠片台，用于供所述叠片机械手传送的极片叠放对齐，以形成由多个所述极片组成的层叠体；

传送机构，用于传送所述层叠体；

贴胶机构，用于将所述传送机构传送的层叠体贴胶固定，以形成电芯，所述贴胶机构设于所述传送机构传送所述层叠体的路径上。

2.如权利要求1所述的叠片装置，其特征在于：所述极片供应机构的数量为多个，且各所述极片供应机构中所述料盒的数量为偶数个。

3.如权利要求2所述的叠片装置，其特征在于：所述极片供应机构的数量为三个，三个极片供应机构和所述传送机构沿所述叠片台的周向设置。

4.如权利要求2所述的叠片装置，其特征在于：所述极片供应机构的数量为三个，三个所述极片供应机构并列设于所述叠片台的一侧；所述叠片装置还包括用于驱使所述叠片台移动以分别与各所述极片供应机构位置相对应的平台驱动组件，所述叠片台安装于所述平台驱动组件上。

5.如权利要求1所述的叠片装置，其特征在于：所述叠片台上设有用于在所述极片于所述叠片台上层叠过程中将层叠的所述极片压紧的压刀组件。

6.如权利要求1所述的叠片装置，其特征在于：所述极片供应机构还包括设于所述料盒与所述叠片台之间的定位组件，所述定位组件用于在所述叠片机械手将所述极片放置于所述定位组件上时对所述极片的位置进行调节，以调节所述叠片机械手将所述极片移送至所述叠片台时吸取所述极片的位置。

7.如权利要求6所述的叠片装置，其特征在于：所述极片供应机构包括两个所述叠片机械手，一个所述叠片机械手用于将所述极片由所述料盒传送至所述定位组件上，另一个所述叠片机械手用于将所述极片由所述定位组件传送至所述叠片台上。

8.如权利要求1至7任一项所述的叠片装置，其特征在于：所述传送机构包括第一传送机械手和第二传送机械手，所述第一传送机械手和所述第二传送机械手于所述叠片台与所述贴胶机构之间形成直角折转的传送路径。

9.如权利要求8所述的叠片装置，其特征在于：所述叠片装置还包括用于输出所述电芯的下料机构，所述下料机构、所述叠片台和所述第二传送机械手沿所述第一传送机械手周向设置，所述第一传送机械手还用于将所述第二传送机械手传送的贴胶后的所述电芯传送至所述下料机构。

10.电池制造设备，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的叠片装置。

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