CN212874547U - 一种补锂卷绕一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种补锂卷绕一体机，包括用于对极片进行覆膜补锂的补锂机构和用于将补锂后的所述极片卷绕成电芯的卷绕机构，所述补锂机构和所述卷绕机构之间还设置有储料机构，补锂后的所述极片经过所述储料机构后，再传输至所述卷绕机构卷绕。本实用新型通过增加一个储料机构将原本独立的补锂机构和卷绕机构有机的结合在一起，形成一套完成的集补锂和卷绕于一身的补锂卷绕一体机设备，使锂电池的生产线变短，不仅节约了设备的使用维护成本，还节约了空间的使用成本，同时也降低了因补锂后的极片运输路线过长造成的危险性。

Description

一种补锂卷绕一体机

技术领域

本实用新型涉及锂电池生产加工设备技术领域，具体的说，是涉及一种补锂卷绕一体机。

背景技术

目前，国内外锂电行业具有良好的发展前景，锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力，锂电池在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。

在锂电池生产制造工艺流程中，极片补锂后将进入下一道工序--卷绕。由于锂的金属活动性非常高，所以补锂后的工序都必须在特定的干燥环境下进行。这就要求下来的生产线越短越好，不仅节约了设备的使用维护成本，还节约了空间的使用成本，同时也降低了因补锂后的极片运输路线过长造成的危险性，因此就必须把两者有机的结合在一起，形成一种完整的设备用于生产中。

由于极片补锂之后，锂和极片当中的硅碳材料会起化学反应而产生热量。因此在覆膜补锂工艺段到卷绕工艺段，需要有一定的时间差，这个时间不能太短，但又不能太长。时间太短了卷绕后还处于强烈反应期，温度过高容易烧坏隔膜，而时间太长了待完全反应后极片会变脆，会影响卷绕后的质量。为了解决上述问题，本实用新型整合了补锂一体机和极片卷绕机的特点，提出了一种补锂卷绕一体机。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种补锂卷绕一体机。

本实用新型技术方案如下所述：

一种补锂卷绕一体机，包括用于对极片进行覆膜补锂的补锂机构和用于将补锂后的所述极片卷绕成电芯的卷绕机构，所述补锂机构和所述卷绕机构之间还设置有储料机构，补锂后的所述极片经过所述储料机构后，再传输至所述卷绕机构卷绕。

根据上述方案的本实用新型，所述储料机构包括两排相对设置的定辊组件和动辊组件，所述动辊组件可在水平方向上左右移动，补锂后的所述极片经过所述定辊组件和所述动辊组件后，再传输至所述卷绕机构卷绕。

进一步的，所述储料机构更包括动辊移动模组，所述动辊移动模组的活动端与所述动辊组件连接，所述动辊移动模组带动所述动辊组件在水平方向上左右移动。

进一步的，所述储料机构更包括第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器设置在所述动辊组件的移动路径的最左端，所述第二位置传感器设置在所述动辊组件的移动路径的最右端。

根据上述方案的本实用新型，所述补锂机构与所述储料机构的对接处设置有极片收卷机构和夹带机械手，所述夹带机械手设置在所述极片收卷机构与所述储料机构之间，所述夹带机械手将补锂后的所述极片送入所述储料机构或者所述极片收卷机构。

进一步的，所述极片收卷机构与储料机构之间还设置有第一接料平台和第二接料平台，所述第一接料平台靠近所述极片收卷机构，所述第二接料平台靠近所述储料机构，所述夹带机械手将补锂后的所述极片送入所述第一接料平台或所述第二接料平台与原有的极片对接。

根据上述方案的本实用新型，所述补锂机构和所述卷绕机构之间还设置有CCD检测机构和贴标机构。

根据上述方案的本实用新型，所述补锂机构包括极片放卷装置、锂膜输送装置及覆膜装置，所述极片放卷装置将所述极片送入所述覆膜装置，所述锂膜输送装置将附着锂膜的牵引膜送入所述覆膜装置，所述锂膜在所述覆膜装置的挤压下附着在所述极片上。

根据上述方案的本实用新型，所述卷绕机构包括隔膜放卷装置和卷绕装置，所述隔膜放卷装置将隔离膜送入所述卷绕装置卷绕。

根据上述方案的本实用新型，更包括电控箱，所述电控箱分别与所述补锂机构、所述卷绕机构及所述储料机构电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过增加一个储料机构将原本独立的补锂机构和卷绕机构有机的结合在一起，形成一套完成的集补锂和卷绕于一身的补锂卷绕一体机设备，使锂电池的生产线变短，不仅节约了设备的使用维护成本，还节约了空间的使用成本，同时也降低了因补锂后的极片运输路线过长造成的危险性；

2、本实用新型通过在覆膜补锂工艺段和卷绕工艺段之间增加一个储料机构，将补锂后的极片存储起来，控制补锂后的极片到卷绕工艺段的时间，从而满足极片补锂后的需求；

3、本实用新型在动辊组件的移动路径的最左端设置第一位置传感器，在动辊组件的移动路径的最右端设置第二位置传感器，并通过第一位置传感器和第二位置传感器控制补锂机构和卷绕机构的线速度，整个过程在张力的控制下，速度变化稳定平顺，从而保证电芯能够平稳安全的生产。

4、本实用新型在补锂机构与储料机构的对接处设置有极片收卷机构、夹带机械手和接料平台，通过夹带机械手和接料平台可将补锂后的极片进入储料机构的路径改为进入极片收卷机构，从而保证在储料机构或卷绕机构发生故障的前提下，补锂机构还能把极片放卷机构上的整卷极片生产完；

5、本实用新型结构紧凑，性能优良，可以实现产业化应用。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例的结构示意图。

在图中，

1、补锂机构；101、覆膜装置；102、阳极片放卷装置；103、阴极片放卷装置；

2、卷绕机构；201、卷绕装置；202、第一隔膜放卷装置；203、第二隔膜放卷装置；2011、第一卷针2011；2012、第二卷针2012；

3、储料机构；301、定辊组件；302、动辊组件；303、第一位置传感器；304、第二位置传感器；3011、固定辊；3021、活动辊；

4、极片收卷机构；

5、夹带机械手；

6、第一接料平台；

7、第二接料平台；

8、CCD检测机构；801、A面CCD检测装置；802、B面CCD检测装置；

9、贴标机构；

10、定滑轮。

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。

需要说明的是，当部件被称为“设置在”或者“固定在”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种补锂卷绕一体机，包括用于对极片进行覆膜补锂的补锂机构1和用于将补锂后的极片卷绕成电芯的卷绕机构2，补锂机构1和卷绕机构 2之间还设置有储料机构3，补锂后的极片经过储料机构3后，再传输至卷绕机构2卷绕。由于极片补锂之后，锂和极片当中的硅碳材料会起化学反应而产生热量，因此在覆膜补锂工艺段到卷绕工艺段，需要有一定的时间差。这个时间不能太短，但又不能太长。时间太短了卷绕后还处于强烈反应期，温度过高烧坏隔膜，而时间太长了待完全反应后极片会变脆，影响卷绕后的电芯的质量。居于上述问题，本实用新型通过在覆膜补锂工艺段和卷绕工艺段之间增加一个储料机构3，将补锂后的极片存储起来，控制补锂后的极片到卷绕工艺段的时间，从而满足极片补锂后的需求。

本实用新型通过增加一个储料机构3将原本独立的补锂机构1和卷绕机构2有机的结合在一起，形成一套完成的集补锂和卷绕于一身的补锂卷绕一体机设备，使锂电池的生产线变短，不仅节约了设备的使用维护成本，还节约了空间的使用成本，同时也降低了因补锂后的极片运输路线过长造成的危险性；本实用新型结构紧凑，性能优良，可以实现产业化应用。

请参阅图1，储料机构3包括两排相对设置的定辊组件301和动辊组件302，定辊组件 301包括多数个在竖直方向上均匀分布的固定辊3011，动辊组件302包括多数个在竖直方向上均匀分布的活动辊3021，动辊组件302可在水平方向上左右移动，补锂后的极片依次交错的经过定辊组件301的固定辊3011和动辊组件302的活动辊3021后，再传输至卷绕机构2卷绕。储料机构3更包括动辊移动模组(图未示出，下同)，动辊移动模组的活动端与动辊组件302连接，动辊移动模组带动动辊组件302在水平方向上左右移动。

由于卷绕机构2在卷绕过程中需要不停的更换卷针(卷绕机构2包括两个相对设置可轮流更替的第一卷针2011和第二卷针2012，第一卷针2011卷绕满一个电芯后，转盘旋转180°到达退卷位置退卷，空的第二卷针2012则到达卷绕工位继续下一个电芯卷绕)，在这个过程中，由于补锂机构1过来的补锂后的极片在卷绕机构2处于停顿状态，而补锂机构1的生产是持续不停在进行中，补锂机构1如果中途有停顿的话，会让同一条极片的锂膜厚度不同而报废，因此，动辊移动模组需要带动动辊组件302右移，拉长了定辊组件301与动辊组件302之间的距离，把从补锂机构1过来的补锂后的极片储存起来。同时，为了让储料机构3能一直有效的工作，当卷绕机构2重新开始卷绕工作时，其所产生的线速度要大于补锂机构1的线速度，这样就能让在单位时间内进出储料机构3的补锂后的极片达到平衡且总长度也在一定的范围内，从而保证补锂后的极片到卷绕机构2在一定的时间内。

请参阅图1，在一实施例中，为了安全起见，储料机构3更包括第一位置传感器303和第二位置传感器304，第一位置传感器303设置在动辊组件302的移动路径的最左端，第二位置传感器304设置在动辊组件302的移动路径的最右端。当动辊组件302移动到其移动路径的最左端时，说明储料机构3所储存补锂后的极片已经低于工艺需求的最低点了，此时第一位置传感器303发出信号，卷绕机构2将其卷绕的线速度降低；当动辊组件302移动到其移动路径的最右端时，说明储料机构3所储存的补锂后的极片已经大于工艺需求的最高点了，此时第二位置传感器304发出信号，补锂机构1将其线速度降低，整个过程在张力的控制下，速度变化稳定平顺，从而保证电芯能够平稳安全的生产。

请参阅图2，在一实施例中，为了保证在储料机构3或卷绕机构2发生故障的前提下，补锂机构1还能把极片放卷机构上的整卷极片生产完(如果中途停止补锂的话，会导致极片报废)，在补锂机构1与储料机构3的对接处设置有极片收卷机构4和夹带机械手，夹带机械手将补锂后的极片送入储料机构3或者极片收卷机构4。同时，极片收卷机构与储料机构之间还设置有第一接料平台和第二接料平台，第一接料平台靠近极片收卷机构，第二接料平台靠近储料机构，夹带机械手将补锂后的极片送入第一接料平台或第二接料平台与原有的极片对接。

当储料机构3或卷绕机构2发生机械或控制故障时，系统发出报警，补锂机构1的线速度降低，夹带机械手会在储料机构的进料端夹住并剪断补锂后的极片，然后夹持住补锂后的极片转移到极片收卷机构上来，这时会有两种情况：

(1)极片收卷机构4还是空的：夹带机械手5直接将补锂后的极片从储料机构3的进料端A转移到极片收卷机构的进料端B，把补锂后的极片贴到极片收卷机构4的卷筒上，卷筒上预设的双面胶贴粘住补锂后的极片后进入收卷状态(补锂后的极片上卷后，补锂机构1的线速度恢复正常)，直至整卷极片补锂生产完成，交由其它卷绕机卷绕电芯。

(2)极片收卷机构4已经有料了：极片收卷机构4的卷筒到第一接料平台6有一段原有的极片，该原有的极片在第一接料平台6的压料机构和极片收卷机构4的共同作用下处于张紧状态。这时夹带机械手5将补锂后的极片从储料机构3的进料端A转移到贴到第一接料平台6的接料端B，第一接料平台6将压住原来的极片和夹带机械手5送过来的补锂后的极片一起旋转，然后在剪切刀和胶带的作用下完成接带动作，补锂后的极片进入收卷状态 (补锂后的极片上卷后，补锂机构1的线速度恢复正常)，直至整卷极片补锂生产完成，交由其它卷绕机卷绕电芯。

不论是上述哪一种情况，当在完成接带的过程中，补锂机构的走带速度都在张力的控制下，配备夹带机械手的动作速度下进行。

当储料机构3或卷绕机构2的故障排除后，如果补锂机构1的极片还有很多的话，可通过夹带机械手5和第二接料平台7，与剪断的补锂后的极片接带，重新进入储料机构3。

请参阅图3，在一实施例中，补锂机构1和卷绕机构2之间还设置有CCD检测机构8和贴标机构9，通过CCD检测机构8对补锂后的极片进行质量检测，如出现不合格产品，CCD 检测机构8发出信号，系统指令贴标机构9动作，对贴标机构9对补锂后的极片上不合格产品段落进行标识。因补锂机构1的生产是持续不停在进行中，带有标识的补锂后的极片正常进入卷绕机构2进行卷绕工作，卷绕成电芯后，因该电芯带有不合格产品段落的标识，该电芯当做废料处理，不进入下一个工序。其中，CCD检测机构8包括A面CCD检测装置 801和B面CCD检测装置802，通过A面CCD检测装置801检测补锂后的极片的A面，通过 B面CCD检测装置802检测补锂后的极片的B面。

在一实施例中，补锂机构1包括极片放卷装置、锂膜输送装置及覆膜装置101，极片放卷装置将极片送入覆膜装置101，锂膜输送装置将附着锂膜的牵引膜送入覆膜装置101，锂膜在覆膜装置101的挤压下附着在极片上。膜料输送机构包括A面膜料放卷装置(图未示出，下同)、A面膜料收卷装置(图未示出，下同)、B面膜料放卷装置(图未示出，下同)、 B面膜料收卷装置(图未示出，下同)，A面膜料放卷装置和A面膜料收卷装置将附着A面锂膜的A面牵引膜送入覆膜装置101，B面膜料放卷装置和B面膜料收卷装置将附着B面锂膜的B面牵引膜送入覆膜装置101，A面锂膜和B面锂膜在送入覆膜装置101的挤压下分别同时地附着在极片上形成补锂后的极片；A面牵引膜从覆膜装置101出来后剥离并由A面膜料收卷装置；B面牵引膜从覆膜装置101出来后剥离并由B面膜料收卷装置。

在一实施例中，极片放卷装置包括开卷轴(图未示出，下同)及开卷电机(图未示出，下同)，开卷电机与开卷轴转动连接并驱动开卷轴旋转。同时，开卷轴上设置有纠偏机构，极片放卷装置与覆膜装置101之间设置有纠偏传感器，纠偏传感器与纠偏机构电连接。因极片在开卷过程中由于机械结构的振动或者其他因素导致极片位置产生偏差，因此设置纠偏传感器和纠偏机构能够很好的解决这一问题，当纠偏传感器感应到极片位置产生偏差时，纠偏机构就能调整开卷轴位置进行纠偏。

在一实施例中，卷绕机构2包括隔膜放卷装置和卷绕装置201，隔膜放卷装置将隔离膜送入卷绕装置201卷绕。具体的，隔膜放卷装置包括第一隔膜放卷装置202和第二隔膜放卷装置203，极片放卷装置包括阳极片放卷装置102和阴极片放卷装置103，阳极片放卷装置102和阴极片放卷装置103将补锂后的阳极片和补锂后的阴极片送入卷绕装置201卷绕，第一隔膜放卷装置202和第二隔膜放卷装置203将第一隔离膜和第二隔离膜送入卷绕装置201卷绕；卷绕装置201包括两个相对设置可轮流更替的第一卷针2011和第二卷针2012。

在一实施例中，更包括电控箱(图未示出，下同)，电控箱分别与补锂机构1、卷绕机构2及储料机构3电连接，电控箱用于对于补锂机构1、卷绕机构2及储料机构3的操作进行综合管控，从而实现自动化生产。优选的，电控箱上设置有触摸屏，可通过触摸屏实现对卷补锂绕一体机的操控。

在一实施例中，由于卷补锂绕一体机的组成部件较多，并且交汇点较多，为此，通过调整隔离膜和极片的走向可以使得各个组成部件的布局更加紧凑，尽可能地减小卷补锂绕一体机的总体体积，为此，卷补锂绕一体机设置有多数个用于调整隔离膜和极片走向的定滑轮10，通过定滑轮10调整隔离膜和极片的走向，节约设备安装空间，优化设备结构。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过增加一个储料机构3将原本独立的补锂机构1和卷绕机构2有机的结合在一起，形成一套完成的集补锂和卷绕于一身的补锂卷绕一体机设备，使锂电池的生产线变短，不仅节约了设备的使用维护成本，还节约了空间的使用成本，同时也降低了因补锂后的极片运输路线过长造成的危险性；

2、本实用新型通过在覆膜补锂工艺段和卷绕工艺段之间增加一个储料机构3，将补锂后的极片存储起来，控制补锂后的极片到卷绕工艺段的时间，从而满足极片补锂后的需求；

3、本实用新型在动辊组件302的移动路径的最左端设置第一位置传感器303，在动辊组件302的移动路径的最右端设置第二位置传感器304，并通过第一位置传感器303和第二位置传感器304控制补锂机构1和卷绕机构2的线速度，整个过程在张力的控制下，速度变化稳定平顺，从而保证电芯能够平稳安全的生产。

4、本实用新型在补锂机构1与储料机构3的对接处设置有极片收卷机构4、夹带机械手和接料平台，通过夹带机械手和接料平台可将补锂后的极片进入储料机构3的路径改为进入极片收卷机构4，从而保证在储料机构3或卷绕机构2发生故障的前提下，补锂机构1还能把极片放卷机构上的整卷极片生产完；

5、本实用新型结构紧凑，性能优良，可以实现产业化应用。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种补锂卷绕一体机，包括用于对极片进行覆膜补锂的补锂机构和用于将补锂后的所述极片卷绕成电芯的卷绕机构，其特征在于，所述补锂机构和所述卷绕机构之间还设置有储料机构，补锂后的所述极片经过所述储料机构后，再传输至所述卷绕机构卷绕。

2.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述储料机构包括两排相对设置的定辊组件和动辊组件，所述动辊组件可在水平方向上左右移动，补锂后的所述极片经过所述定辊组件和所述动辊组件后，再传输至所述卷绕机构卷绕。

3.根据权利要求2所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述储料机构更包括动辊移动模组，所述动辊移动模组的活动端与所述动辊组件连接，所述动辊移动模组带动所述动辊组件在水平方向上左右移动。

4.根据权利要求2所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述储料机构更包括第一位置传感器和第二位置传感器，所述第一位置传感器设置在所述动辊组件的移动路径的最左端，所述第二位置传感器设置在所述动辊组件的移动路径的最右端。

5.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述补锂机构与所述储料机构的对接处设置有极片收卷机构和夹带机械手，所述夹带机械手设置在所述极片收卷机构与所述储料机构之间，所述夹带机械手将补锂后的所述极片送入所述储料机构或者所述极片收卷机构。

6.根据权利要求5所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述极片收卷机构与储料机构之间还设置有第一接料平台和第二接料平台，所述第一接料平台靠近所述极片收卷机构，所述第二接料平台靠近所述储料机构，所述夹带机械手将补锂后的所述极片送入所述第一接料平台或所述第二接料平台与原有的极片对接。

7.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述补锂机构和所述卷绕机构之间还设置有CCD检测机构和贴标机构。

8.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述补锂机构包括极片放卷装置、锂膜输送装置及覆膜装置，所述极片放卷装置将所述极片送入所述覆膜装置，所述锂膜输送装置将附着锂膜的牵引膜送入所述覆膜装置，所述锂膜在所述覆膜装置的挤压下附着在所述极片上。

9.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，所述卷绕机构包括隔膜放卷装置和卷绕装置，所述隔膜放卷装置将隔离膜送入所述卷绕装置卷绕。

10.根据权利要求1所述的补锂卷绕一体机，其特征在于，更包括电控箱，所述电控箱分别与所述补锂机构、所述卷绕机构及所述储料机构电连接。

Images