CN213366642U - 叠片电芯加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠片电芯加工装置，包括叠片工作台、极片上料组件、叠片组件、隔膜放卷机构、压片组件；极片上料组件将正、负极片转移至叠片工作台上，叠片组件和隔膜放卷机构配合完成电芯叠片过程，所述压片组件对完成叠片的电芯进行压制整型；所述极片上料组件包括正极片上料组件、负极片上料组件，所述正极片上料组件和负极片上料组件设于所述叠片工作台相对的两侧，所述叠片组件包括对称设置的第一叠片组件和第二叠片组件，两叠片组件分设于所述叠片工作台另外相对的两侧；所述隔膜放卷机构设于所述叠片组件上端。本实用新型中的电芯加工装置不仅提升了电芯叠片工艺的加工效率，而且提升了叠片电芯产品的尺寸及结构的稳定性。

Description

叠片电芯加工装置

技术领域

本实用新型属于锂离子电池制造领域，具体涉及一种锂离子电池的叠片电芯加工装置。

背景技术

随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的新能源得以开发和利用，例如，使用电能作为动力的电动汽车、存储电能的储能电站等，一般都需要使用具有大容量的动力电池作为电源。动力电池多为二次电池，二次电池一般包括电芯和用于容纳电芯的壳体。其中，生产电芯可以使用卷绕方式和叠片方式。大尺寸、大容量锂离子电池中的电芯结构多采用叠片电芯结构，即采用叠片机将锂离子电池正极极片、负极极片和隔膜层叠入料构成所需“Z”型叠片电芯。

现有技术中的叠片机往往采用带有吸盘的机械手与隔膜放卷装置配合叠片的模式进行循环动作，从而实现叠片过程，直至叠片数量达到设定值。上述叠片机结构复杂，叠片过程中依次动作只能完成一个极片的堆叠，效率较低。由于叠片工艺堆叠次数往往较多，叠片完成后的电芯还需经过整型、压制等后处理过程才能够形成最终电芯成品。现有技术中的后处理装置往往与叠片机构平行放置，需使用转运机构将叠片后的电芯送至后处理工位，不仅增加了电芯制备过程的时间，而且还影响整体制备过程的连贯性和电芯结构的一致性。

实用新型内容

为了解决所述现有技术的不足，本实用新型提供了一种新的叠片电芯的加工装置，不仅提升了电芯叠片工艺的加工效率，而且提升了叠片电芯产品的尺寸及结构的稳定性。

本实用新型所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本实用新型中提供的叠片电芯加工装置，包括叠片工作台，还包括极片上料组件、叠片组件、隔膜放卷机构、压片组件；所述极片上料组件将正、负极片转移至叠片工作台上，所述叠片组件和隔膜放卷机构配合完成电芯叠片过程，所述压片组件对完成叠片的电芯进行压制整型；

所述极片上料组件包括正极片上料组件、负极片上料组件，所述正极片上料组件和负极片上料组件设于所述叠片工作台相对的两侧，所述叠片组件包括对称设置的第一叠片组件和第二叠片组件，两叠片组件分设于所述叠片工作台另外相对的两侧；所述隔膜放卷机构设于所述叠片组件上端。

进一步地，所述正极片上料组件包括底座、连接于底座上的固定轴以及设于所述叠片工作台上端的正极片转移机械臂；所述固定轴前端设有机械臂转轴中心，所述转轴中心上设有沿该转轴中心转动的转动机械臂，所述转动机械臂前端设有吸盘结构；所述正极片转移机械臂端部设有与所述转动机械臂相适配的转移吸盘，所述转移吸盘通过万向连接部与正极片转移机械臂端部相连。

进一步地，所述负极片上料组件结构与所述正极片上料组件相同，且与之对称设于所述叠片工作台相对的两侧；所述负极片上料组件中的负极片转移机械臂与所述正极片转移机械臂的固定端共同固定于叠片工作台上端的中部位置。

进一步地，所述转动机械臂为具有可伸缩结构的机械臂。

进一步地，所述极片上料组件还包括设于正极片上料组件处的正极片储料盒以及设于负极片上料组件处的负极片储料盒。

进一步地，所述第一叠片组件包括固定杆及设于固定杆上的叠片机构；所述叠片机构包括依次连接的固定块、伸缩杆、连接块和顶杆，所述固定块固定连接于所述固定杆内的固定槽中，所述伸缩杆与连接块、连接块与顶杆均为固定相连；所述伸缩杆与所述叠片工作台平行设置，带动顶杆往复运动；所述叠片组件的数量为2个及2个以上。

进一步地，所述压片组件包括依次相连的卡接滑块、伸缩杆、连接块和压块，所述卡接滑块设于所述固定杆内的固定槽中；所述压片组件平行设于所述叠片机构上端，所述压块在伸缩杆的带动下做往复运动。

进一步地，所述叠片组件上的固定块及所述压片组件上的卡接滑块均与所述固定杆固定活动连接，在驱动装置的带动下完成电芯叠片过程和压制整型过程。

进一步地，所述加工装置中可活动的组件均连接有驱动装置，在驱动装置的带动下运动。

进一步地，还包括设于所述叠片工作台上方的切刀组件。

本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型中的叠片电芯加工装置采用全自动化设计，能够有效提升加工生产的效率。

(2)本实用新型中叠片电芯加工装置将上料、叠片、压片、切断设于同一工位，整个加工过程中无需对叠片电芯进行转移，能够有效保障叠片电芯产品的尺寸及结构的稳定性。

(3)本实用新型中的叠片电芯加工装置整体空间利用率高，能节省装置占用厂房的面积。

(4)本实用新型中的叠片电芯加工装置结构简单，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型中叠片电芯加工装置的俯视视角示意图；

图2为本实用新型中叠片电芯加工装置的极片上料组件的结构示意图；

图3为图2中单侧极片上料组件侧视结构示意图；

图4为图2中极片上料组件顶部结构示意图；

图5为本实用新型中叠片电芯加工装置的叠片组件的结构示意图；

图6为图5中单个叠片组件的结构示意图；

图7为图5中单个压片组件的结构示意图；

附图标记说明如下：

工作台：

1、叠片工作台；11、叠片工作区；12、叠片电芯；

极片上料组件：

2a、正极片上料组件；2b、负极片上料组件；

201、208、底座；202、209、机械臂转轴中心；203、210、转动机械臂；204、211、取料吸盘；205、212、转移吸盘；206、213、接合部；207、214、万向连接部；215、正极片转移机械臂；216、负极片转移机械臂；

叠片组件：

3a、第一叠片组件；3b、第二叠片组件；

301、固定杆；302、固定块；303、伸缩杆；304、连接块；305、顶杆；

4、负极片储料盒；5、正极片储料盒；

6、隔膜放卷机构；61、隔膜；

7、切刀；

压片组件：

8、压片组件；801、卡接滑块；802、压片伸缩杆；803、压片连接块；804、压块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型实施例中提供的叠片电芯加工装置整体结构布置示意图如附图1所示，包括叠片工作台1，还包括极片上料组件、叠片组件、隔膜放卷机构6(隔膜放卷机构上设有隔膜61)、压片组件，极片上料组件将正、负极片转移至叠片工作台的叠片工作区11中，叠片组件和隔膜放卷机构配合完成电芯叠片过程，压片组件对完成叠片的电芯进行压制整型。该叠片电芯加工装置将上料、叠片、压片、切断设于同一工位，整个加工过程中无需对叠片电芯进行转移，能够有效保障叠片电芯产品的尺寸及结构的稳定性。

如附图1所示，极片上料组件包括正极片上料组件2a、负极片上料组件2b，正极片上料组件2a和负极片上料组件2b设于叠片工作台1相对的两侧。叠片组件包括对称设置的第一叠片组件3a和第二叠片组件3b，两叠片组件分设于叠片工作台另外相对的两侧。

如附图5所示隔膜放卷机构设于叠片组件上端。

为便于对本实施例中的电芯加工装置进行详细阐述，本实施例中将不同的组件分为多个附图进行说明，结合多个附图能够完全理解本实用新型中电芯加工装置的整体布局及结构特点，对此不应有任何疑义。

极片上料组件结构如附图2-4所述，具体如下：

正极片上料组件与负极片上料组件在结构上相同，对称设于叠片工作台相对的两侧，极片上料组件还包括设于正极片上料组件处的正极片储料盒5以及设于负极片上料组件处的负极片储料盒4。

首先以正极片上料组件为例详细说明给极片上料组件的结构：

正极片上料组件包括底座201、连接于底座上的固定轴(附图中未标示标号，但应能清楚看出为201与202之间的轴结构)以及设于叠片工作台上端的正极片转移机械臂215。固定轴前端设有机械臂转轴中心202，转轴中心上设有沿该转轴中心转动的转动机械臂203，转动机械臂203前端设有取料吸盘204。正极片转移机械臂215端部设有与转动机械臂203相适配的转移吸盘205，转移吸盘205通过万向连接部207与正极片转移机械臂215端部相连。

万向连接部207与转移吸盘205之间还可加设接合部206。接合部可作为缓冲部件，使极片在转移过程中更加稳定，保证极片以平行于工作台的状态转移至工作台中。

负极片上料组件的结构同样如上述：

包括底座208、连接于底座上的固定轴(附图中未标示标号，但应能清楚为208与209之间的轴结构)以及设于叠片工作台上端的正极片转移机械臂216。固定轴前端设有机械臂转轴中心209，转轴中心上设有沿该转轴中心转动的转动机械臂210，转动机械臂210前端设有取料吸盘211。正极片转移机械臂216端部设有与转动机械臂210相适配的转移吸盘212，转移吸盘212通过万向连接部214与正极片转移机械臂215端部相连。

万向连接部214与转移吸盘212之间还可加设接合部213。接合部可作为缓冲部件，使极片在转移过程中更加稳定，保证极片以平行于工作台的状态转移至工作台中。

从上述结构可以看出，如附图3所示的单侧极片上料组件和如附图4所示的上料组件顶部结构为分体结构。负极片上料组件中的负极片转移机械臂与正极片转移机械臂的固定端共同固定于叠片工作台上端的中部位置，从而实现正负极片的对称均匀叠片。上述组件中可活动的组件均连接有驱动装置，在驱动装置的带动下运动，例如，转动机械臂应连接有驱动装置(如电机)，同样，转移机械臂也连接有驱动装置。

进一步地，可活动的组件的驱动装置还可能连接有控制装置、设有控制面板(该控制装置和控制面板可能为一个，也可能为多个)，以利于对可活动组件运动状态的精密控制。在本实用新型中，因实现技术目的的技术方案创造性关键点在于装置的整体布局和结构，故上述具体实现可活动组件按要求运动的技术并不属于本实用新型技术方案的必要技术特征，只要采用现有技术实现本技术方案中所想要达到的效果即可。

进一步进行优选，转动机械臂采用具有可伸缩结构的机械臂，用以实现精准化取料(正、负极片原材料)。

进一步地，在正极片上料组件或者负极片上料组件中转动机械臂203、210及其配套组件为多个。本实施例中所提供的叠片机构中的转动机械臂为“一”型，每次取用极片转动180°，还可根据实际情况采用“十”型四转机械臂，即每次取用极片转动90°，再进一步优选，还可采用更多机械臂，或者每一机械臂进行单独控制而非联动控制，通过更复杂的控制系统获得相应的技术目的，在此不加赘述。

叠片组件的结构如附图5-7所示，以第一叠片组件为例详细介绍，具体如下：

第一叠片组件包括固定杆301及设于固定杆301上的叠片机构。叠片机构包括依次连接的固定块302、伸缩杆303、连接块304和顶杆305，固定块固定连接于固定杆内的固定槽中，伸缩杆与连接块、连接块与顶杆均为固定相连。伸缩杆与叠片工作台平行设置，带动顶杆往复运动。

进一步优选，叠片机构的数量为2个及2个以上，根据实际需求进行设置。如本实施例中提供的叠片组件数量为相对设置的2个，两侧的叠片组件中的高度略形成高度差，以形成流畅的推、叠隔膜为宜。

同时，为了避免在推叠隔膜材料过程中对隔膜造成损伤，放卷机构的放卷力需进行控制，且优选将顶杆头部设为圆滑的弧面结构，且优选使用软质材料，如软质钢材或者表面能低的塑胶材料(防止推叠过程中与隔膜粘连)，制成顶杆头部。

伸缩杆长度、伸缩结构的设置以实际需要为准，可根据实际需要采用现有的伸缩杆结构进行适配，再次不加赘述。

压片组件8包括依次相连的卡接滑块801、压片伸缩杆802、压片连接块803和压块804，卡接滑块设于固定杆内的固定槽中。

压片组件平行设于叠片机构上端，压块在伸缩杆的带动下做往复运动。

叠片组件上的固定块302及压片组件上的卡接滑块801均与固定杆301固定活动连接，在驱动装置的带动下完成电芯叠片过程和压制整型过程。

进一步地，固定块302、卡接滑块801均可采用滑块结构卡设于固定杆301的滑槽内，例如可在滑槽内设置卡接部或卡接点，使固定块和卡接滑块的位置为可调节状态，便于叠片组件高度及位置的调整，淡然，也可采用能够实现上述功能的其他已知机械结构。

本实施例中的叠片电芯加工装置，还包括设于所述叠片工作台上方的切刀组件7、隔膜放卷机构6，隔膜放卷机构按照设定放卷隔膜61。

本实施例中的叠片电芯加工装置的使用方法详细如下：

首先，将负极片储料盒4和正极片储料盒5中上料，填装叠片所用的正极片和负极片，隔膜放卷机构6放卷隔膜61，将隔膜61端部临时固定于叠片工作区内(具体为叠片电芯的一侧)，叠片机构上最接近隔膜的底部顶杆伸出，将隔膜推至另一侧，以承接后续上料的极片。

正极片转动机械臂203伸至正极片储料盒上端，取料吸盘204感应到正极片并吸取正极片，转轴中心202带动转动机械臂转动180°，则正极片转动机械臂203带动取料吸盘204将正极片转移至顶部相对的转移吸盘205上，正极片转移机械臂215向下转动，使转移吸盘205落至叠片工作区上方，然后落料，使正极片叠放至被推平的隔膜上，完成正极片的叠放，然后正极片转移机械臂回归原位(与工作台相平行的位置)。

接下来，与第一步中推放隔膜顶杆相对另一侧的底部顶杆活动，伸出将隔膜再次推向叠片电芯另一侧(放卷时的原始一侧)，然后负极上料组件与上述正极上料组件工作过程相同，完成负极片的叠加，同时叠片装置配合完成隔膜的“Z”型叠加。重复上述加工过程，从而按照设定要求完成叠片电芯的制作，电芯堆叠完成后，设于叠片电芯12上方的切刀7向下运行，切断多余的隔膜。压片组件中的压块804在伸缩杆801的带动下伸出，且在卡接滑块的带动下向下运动给叠片电芯一向下的压力，对叠片电芯进行压制整型。最后，利用机械手取走叠片电芯成品即可。

在本实用新型的技术方案中，所有机械运动的实现方式均可利用现有技术中的机械控制方式，如气动装置、液压装置、电动装置等，只要能够实现本实用新型中所要达到的运动方式和技术效果即可，本实用新型中并不做限定。

由上述实施例可以看出，本实用新型中的叠片电芯加工装置采用全自动化设计，能够有效提升加工生产的效率。本实用新型中叠片电芯加工装置将上料、叠片、压片、切断设于同一工位，整个加工过程中无需对叠片电芯进行转移，能够有效保障叠片电芯产品的尺寸及结构的稳定性。本实用新型中的叠片电芯加工装置整体空间利用率高，能节省装置占用厂房的面积。本实用新型中的叠片电芯加工装置结构简单，易于推广使用。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本实用新型实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种叠片电芯加工装置，包括叠片工作台，其特征在于，还包括极片上料组件、叠片组件、隔膜放卷机构、压片组件；所述极片上料组件将正、负极片转移至叠片工作台上，所述叠片组件和隔膜放卷机构配合完成电芯叠片过程，所述压片组件对完成叠片的电芯进行压制整型；

所述极片上料组件包括正极片上料组件、负极片上料组件，所述正极片上料组件和负极片上料组件设于所述叠片工作台相对的两侧，所述叠片组件包括对称设置的第一叠片组件和第二叠片组件，两叠片组件分设于所述叠片工作台另外相对的两侧；所述隔膜放卷机构设于所述叠片组件上端。

2.如权利要求1所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述正极片上料组件包括底座、连接于底座上的固定轴以及设于所述叠片工作台上端的正极片转移机械臂；所述固定轴前端设有机械臂转轴中心，所述转轴中心上设有沿该转轴中心转动的转动机械臂，所述转动机械臂前端设有吸盘结构；所述正极片转移机械臂端部设有与所述转动机械臂相适配的转移吸盘，所述转移吸盘通过万向连接部与正极片转移机械臂端部相连。

3.如权利要求2所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述负极片上料组件结构与所述正极片上料组件相同，且与之对称设于所述叠片工作台相对的两侧；所述负极片上料组件中的负极片转移机械臂与所述正极片转移机械臂的固定端共同固定于叠片工作台上端的中部位置。

4.如权利要求2所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述转动机械臂为具有可伸缩结构的机械臂。

5.如权利要求1所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述极片上料组件还包括设于正极片上料组件处的正极片储料盒以及设于负极片上料组件处的负极片储料盒。

6.如权利要求1所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述第一叠片组件包括固定杆及设于固定杆上的叠片机构；所述叠片机构包括依次连接的固定块、伸缩杆、连接块和顶杆，所述固定块固定连接于所述固定杆内的固定槽中，所述伸缩杆与连接块、连接块与顶杆均为固定相连；所述伸缩杆与所述叠片工作台平行设置，带动顶杆往复运动；所述叠片组件的数量为2个及2个以上。

7.如权利要求6所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述压片组件包括依次相连的卡接滑块、伸缩杆、连接块和压块，所述卡接滑块设于所述固定杆内的固定槽中；所述压片组件平行设于所述叠片机构上端，所述压块在伸缩杆的带动下做往复运动。

8.如权利要求7所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述叠片组件上的固定块及所述压片组件上的卡接滑块均与所述固定杆固定活动连接，在驱动装置的带动下完成电芯叠片过程和压制整型过程。

9.如权利要求1-8任一所述叠片电芯加工装置，其特征在于，所述加工装置中可活动的组件均连接有驱动装置，在驱动装置的带动下运动。

10.如权利要求1所述叠片电芯加工装置，其特征在于，还包括设于所述叠片工作台上方的切刀组件。

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