CN215184113U - 叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电池技术领域，公开一种叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机。叠片电芯隔膜尾卷装置包括：尾卷工位，为用于进行叠片电芯隔膜尾卷操作的工位；机械抓手，用于夹取叠片电芯并将叠片电芯移至尾卷工位；隔膜尾卷卷针，用于夹持尾卷工位处的叠片电芯，并进行叠片电芯隔膜尾卷操作；吹气装置，设置在尾卷工位处，位于尾卷工位处叠片电芯的下方，被配置为向叠片电芯的极耳进行吹气，以使得极耳保持水平。该叠片电芯隔膜尾卷装置，在隔膜尾卷卷针从叠片电芯具有极耳的一侧插入并夹持叠片电芯边缘的过程中，可以避免出现极耳褶皱、翻折或者撕裂等问题，有效减少叠片电芯的损伤，提高叠片电芯的良率，并且，还可以提高叠片电芯隔膜尾卷操作的效率。

Description

叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机

技术领域

本申请涉及电池加工技术领域，特别涉及一种叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机。

背景技术

目前，为了提高电池的能量密度，一般常用的方式是采用厚度更薄的箔材以减少箔材在电池中的比重，例如，负极极耳的箔材厚度由6μm降低到4.5μm，但是箔材厚度的降低使得其机械强度大大降低，进而在叠片结束隔膜尾卷的过程中极耳很容易出现褶皱、翻折甚至撕裂的情况，导致叠片电芯的良率降低甚至报废。

实用新型内容

本申请公开了一种叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机，目的是解决电池在叠片结束隔膜尾卷的过程中极耳容易出现褶皱、翻折甚至撕裂的问题，提高叠片电芯的良率。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种叠片电芯隔膜尾卷装置，该叠片电芯隔膜尾卷装置包括：

尾卷工位，为用于进行叠片电芯隔膜尾卷操作的工位；

机械抓手，被配置为夹取叠片电芯并将所述叠片电芯移至所述尾卷工位；

隔膜尾卷卷针，被配置为夹持所述尾卷工位处的叠片电芯，并进行所述叠片电芯隔膜尾卷操作；

吹气装置，设置在所述尾卷工位处，位于所述尾卷工位处叠片电芯的下方，被配置为向所述叠片电芯的极耳进行吹气，以使得所述极耳保持水平。

本申请实施例提供的叠片电芯隔膜尾卷装置的大致工作流程可以为：在叠片电芯到达设定层数后，机械抓手将位于叠片工作台上的叠片电芯夹紧并取下，然后转移至隔膜尾卷卷针插入位置(尾卷工位)上，隔膜尾卷卷针插入机械抓手中并将叠片电芯的边缘夹持，机械抓手撤出尾卷工位，然后隔膜尾卷卷针带动叠片电芯整体翻转以实现隔膜尾卷操作。在此过程中，当隔膜尾卷卷针进行插入和夹取操作时，尾卷工位处的吹气装置从叠片电芯的下方朝向叠片电芯的极耳进行吹气，抚平有下垂现象的极耳，保持叠片电芯极耳平整，使得极耳与隔膜尾卷卷针实现有效避空，进而，在隔膜尾卷卷针从叠片电芯具有极耳的一侧插入并夹持叠片电芯边缘的过程中，可以避免出现极耳褶皱、翻折或者撕裂等问题，有效减少叠片电芯的损伤，提高叠片电芯的良率，并且，还可以提高叠片电芯隔膜尾卷操作的效率。

第二方面，本申请实施例提供一种叠片机，该叠片机包括叠片工作台以及如上述的叠片电芯隔膜尾卷装置，所述叠片电芯隔膜尾卷装置中的机械抓手用于将所述叠片工作台上的叠片转移至所述尾卷工位。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置在机械抓手夹取叠片电芯状态时的俯视结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置在机械抓手将叠片电芯转移至尾卷工位后的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置在隔膜尾卷卷针夹持叠片电芯边缘状态时的俯视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置中吹气装置与叠片电芯的位置关系示意图；

图5为本申请实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置中吹气装置的结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的一种叠片电芯隔膜尾卷装置中吹气装置的结构示意图。

附图标记：

1-叠片电芯 11-负极极耳 12-正极极耳 101-负极极片 102-正极极片

2-尾卷工位

3-机械抓手

4-隔膜尾卷卷针 41-第一部分 42-第二部分

5-吹气装置 51-第一喷气头 52-第二喷气头 510-第一出气口 520-第二出气口501-进气口 502-出气口

6-叠片工作台

7-隔膜尾卷夹板

具体实施方式

具体的，本申请发明人发现，极耳厚度的降低使得其机械强度大大降低，此现象在全极耳体系中尤为严重，例如，按500pcs极片组成的叠片电芯估算，其活性物质涂覆区与极耳区的厚度差在5mm～12.5mm，该厚度差异导致极耳区很容易相对于活性物质涂覆区下垂。在叠片结束隔膜尾卷的过程中，极耳下垂容易导致极耳无法与尾卷卷针有效避空，进而在尾卷卷针抓取极片时，轻者会导致极耳褶皱、翻折，重者将导致极耳撕裂，甚至会在后续隔膜尾卷过程中将极翻折部分的极耳包裹进电芯，产生出不良产品。

鉴于上述研究发现，本申请实施例提供一种叠片电芯隔膜尾卷装置及叠片机，用以解决电池在叠片结束隔膜尾卷的过程中极耳容易出现褶皱、翻折甚至撕裂的问题，提高叠片电芯的良率。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1、图2和图3所示，本申请实施例提供一种叠片电芯隔膜尾卷装置，该叠片电芯隔膜尾卷装置包括尾卷工位2、机械抓手3、隔膜尾卷卷针4以及吹气装置5；其中，尾卷工位2是用于进行叠片电芯1隔膜尾卷操作的工位；机械抓手3被配置为夹取叠片电芯1并将叠片电芯1移至尾卷工位2；隔膜尾卷卷针4被配置为夹持尾卷工位2处的叠片电芯1，并进行叠片电芯1隔膜尾卷操作；吹气装置5设置在尾卷工位2处，位于尾卷工位2处叠片电芯1的下方，被配置为向叠片电芯1的极耳进行吹气，以使得极耳保持水平。

相关技术中，如图4所示，叠片电芯1采用正极极片102和负极极片101交替层叠构成，所有正极极片102的极耳位于一侧形成叠片电芯1的正极极耳12，所有负极极片101的极耳位于另一侧形成叠片电芯1的负极极耳11；相邻的正极极片102与负极极片101之间具有隔膜(图中未示出)，在叠片过程中整个叠片电芯1中各层隔膜为连续一体式的结构，叠片完成后需要进行隔膜尾部切割和尾卷操作。

如图1、图2和图3所示，机械抓手3夹取叠片电芯1至尾卷工位2处，叠片电芯1在尾卷工位2处为水平设置，隔膜尾卷卷针4用于从机械抓手3中接过水平设置的叠片电芯1然后翻转以实现尾卷操作。具体的，叠片电芯1包括相对的两侧极耳(负极极耳11和正极极耳12)，机械抓手3是从叠片电芯1未设有极耳的一侧边缘夹持叠片电芯1的，叠片电芯1的两侧极耳位于机械抓手3的两侧，未被机械抓手3所夹持，因此容易出现下垂的情况。隔膜尾卷卷针4从机械抓手3中接过叠片电芯1的具体过程为：隔膜尾卷卷针4从叠片电芯1具有极耳的一侧(例如图2和图3所示是从负极极耳11一侧)插入机械抓手3中并将叠片电芯1的边缘夹持、以便于后续带动叠片电芯1整体翻转；隔膜尾卷卷针4包括两部分，第一部分41形状与机械抓手3类似，用于插入机械抓手3中并夹持叠片电芯1的三侧边缘(包括负极极耳11一侧的边缘和两侧未设有极耳的边缘)，第二部分42与第一部分41连接配合以将叠片电芯1的正极极耳12一侧的边缘夹持。

具体的，本申请实施例提供的叠片电芯隔膜尾卷装置的大致工作流程可以是：参考图1、图2和图3所示，在叠片电芯1到达设定层数后，机械抓手3将位于叠片工作台6上的叠片电芯1夹紧并取下，然后转移至隔膜尾卷卷针4插入位置(尾卷工位2)上，隔膜尾卷卷针4插入机械抓手3中并将叠片电芯1的边缘夹持，机械抓手3撤出尾卷工位2，然后隔膜尾卷卷针4带动叠片电芯1整体翻转以实现隔膜尾卷操作。在此过程中，当隔膜尾卷卷针4进行插入和夹取操作时，尾卷工位2处的吹气装置5从叠片电芯1的下方朝向叠片电芯1的极耳进行吹气，抚平有下垂现象的极耳，保持叠片电芯1平整，使得极耳与隔膜尾卷卷针4实现有效避空，进而，在隔膜尾卷卷针4从叠片电芯1具有极耳的一侧插入并夹持叠片电芯1边缘的过程中，可以避免出现极耳褶皱、翻折或者撕裂等问题，有效减少叠片电芯1的损伤，提高叠片电芯1的良率，并且，还可以提高叠片电芯1隔膜尾卷操作的效率。

具体的，本申请实施例提供的叠片电芯隔膜尾卷装置还可以包括隔膜尾卷夹板7和隔膜切刀(图中未示出)，隔膜尾卷夹板7用于将叠片电芯1尾端的隔膜夹住，隔膜切刀用于将叠片电芯1尾端的隔膜裁断。在机械抓手3将叠片工作台6上的叠片电芯1夹紧并取下后，可以首先移至预定位置处，通过隔膜尾卷夹板7以及隔膜切刀将隔膜裁断，然后机械抓手3再将叠片电芯1继续移送至尾卷工位2上进行隔膜尾卷操作。

一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，叠片电芯1的极耳包括正极极耳12和负极极耳11；正极极耳12和负极极耳11位于叠片电芯1相对的两侧。吹气装置5包括第一喷气头51和第二喷气头52，第一喷气头51靠近负极极耳11，被配置为向负极极耳11进行吹气，第二喷气头52靠近正极极耳12，被配置为向正极极耳12进行吹气。

具体的，第一喷气头51和第二喷气头52均位于叠片电芯1的下方，即第一喷气头51和第二喷气头52均位于叠片电芯1在竖直方向上的投影的范围内，相对而言，第一喷气头51靠近叠片电芯1的负极极耳11，第二喷气头52靠近叠片电芯1的正极极耳12；第一喷气头51用于从负极极耳11下方朝向负极极耳11吹气，使得负极极耳11保持水平以与隔膜尾卷卷针4实现有效避空，从而避免负极极耳11在隔膜尾卷卷针4插入的时候出现褶皱、翻折或者撕裂等问题；第二喷气头52用于从正极极耳12下方朝向正极极耳12吹气，使得正极极耳12保持水平以与隔膜尾卷卷针4实现有效避空，从而避免正极极耳12在隔膜尾卷卷针4插入的时候出现褶皱、翻折或者撕裂等问题。

一些实施例中，如图4所示，第一喷气头51设有第一出气口510，第一出气口510面向负极极耳11，且出气的气流方向与水平方向的夹角为45度～90度；第二喷气头52设有第二出气口520，第二出气口520面向正极极耳12，且出气的气流方向与水平方向的夹角为45度～90度。

具体的，本申请中涉及的‘水平’，不是绝对意义上的水平，一般在一定角度范围内倾斜都可称为水平，例如倾斜±10度范围内均可算作水平。另外，一般情况下认为，叠片工作台6为水平放置，机械抓手3从叠片工作台6上夹取叠片电芯1并转移至尾卷工位2处的整个过程，叠片电芯1也是处于水平状态(不考虑极耳下垂的部分)。

示例性的，第一喷气头51与第二喷气头52的形状相同，且第一喷气头51与第二喷气头52对称设置。

示例性的，第一喷气头51和第二喷气头52与水平方向的夹角均为90度，即第一喷气头51和第二喷气头52沿竖直方向吹气。或者，第一喷气头51和第二喷气头52与水平方向的夹角均为60度；由于极耳下垂后会与水平方向呈一定夹角，因此将第一喷气头51和第二喷气头52的出气气流倾斜一定角度(例如60度)可以更好地对准极耳的下表面。

一些实施例中，如图5所示，第一喷气头51和第二喷气头52可以为筒状结构，筒状结构的一端被配置为进气口501，筒状结构的侧壁开设有至少两个出气口502，至少两个出气口502沿筒状结构的延伸方向排列；具体的，第一喷气头51的延伸方向与叠片电芯1设有负极极耳11的一侧边缘的延伸方向一致；第二喷气头52的延伸方向与叠片电芯1设有正极极耳12的一侧边缘的延伸方向一致；换句话说，第一喷气头51上设有的至少两个出气口502是沿着极片设有负极极耳11的一侧边缘排列的，第二喷气头52上设有的至少两个出气口502是沿着极片设有正极极耳12的一侧边缘排列的，这样，可以使得负极极耳11和正极极耳12都能够在延伸长度方向上均匀受力，整体向上气浮以保证叠片电芯1的平整。

例如，实际设计时，筒状结构的侧壁可以均匀分布多个出气口502，出气口502可以为圆形孔，出气口502的直径(孔径

)小于极片极耳的宽度(极耳的宽度，是指极耳沿着垂直于极耳所在一侧边缘的方向上的尺寸，一般为20mm左右)，具体的，出气口502的孔径

可以为1mm～8mm，孔间距为5mm～15mm。优选地，每个孔径为1mm，孔间距为10mm。

例如，实际设计时，筒状结构的长度可以设计为大概60mm，筒状结构的截面呈矩形，筒状结构上还可以设有安装孔50，以便于安装固定。

另一些实施例中，如图6所示，第一喷气头51和第二喷气头52也可以是长方体块状结构，长方体块状结构设有贯穿其宽度方向上的通孔，通孔的两端分别配置为喷气头的出气口502和进气口501，此时喷气头仅具有一个出气口502，该出气口502的孔径大概可以为5mm，该长方体块状结构上也可以设有安装孔50，以便于安装固定。

需要说明的是，本实施例中所给出的吹气装置的喷气头形状以及各部分尺寸等，仅是对于本申请中的吹气装置的一种具体情况的举例，在实际应用中，吹气装置、出气口等也可以设置呈其它形状，各部分尺寸也可以随需求进行改变。

示例性的，第一喷气头51和第二喷气头52分别相对于尾卷工位2的位置固定，具体可以通过喷气头上设有的安装孔50以及螺栓配合以实现固定。

示例性的，沿竖直方向上，第一喷气头51与叠片电芯1之间的间距为200mm-400mm，第二喷气头52与叠片电芯1之间的间距为200mm-400mm。例如，第一喷气头51和第二喷气头52与叠片电芯1之间的间距可以均设置为300mm。

具体的，与‘水平’的概念同理，本申请中涉及的‘竖直’也不是绝对意义上的竖直，而是与‘水平’相对的概念，具体的，本申请中，‘竖直方向’是指与‘水平方向’垂直的方向。

示例性的，第一喷气头51和第二喷气头52的气压可以综合考虑叠片电芯的各极耳重量、以及吹气装置与叠片电芯之间的间距等各方面因素，最终可以根据多次实验测试结果进行确定，具体以能够使得叠片电芯的极耳水平气浮并保持叠片电芯整体平整为优选。

示例性的，第一喷气头51和第二喷气头52的进气口501分别设有流量调节阀，该流量调节阀用于调节喷气头的喷气速度及喷气量。

另外，吹气装置5也可以包括角度调节机构，以调节喷气方向及位置。

具体的，通过喷气速度、喷气方向及位置等方面的微调，可以保证对叠片电芯1的极耳上浮状态进行调节，便于隔膜尾卷卷针4的插入，减小叠片电芯1褶皱、折叠及撕裂等情况的发生，提高电芯的良率。

一些实施例中，吹气装置5还可以包括用于控制吹气操作开启和关闭的电磁控制阀。具体的，该电磁控制阀可以设置在每个喷气头的进气口501处，也可以设置在供气气源处，只要能够控制吹气操作的开启和关闭即可。

进一步的，叠片电芯隔膜尾卷装置还包括控制器，该控制器与电磁控制阀连接，被配置为：在隔膜尾卷卷针4夹持叠片电芯1之前，控制电磁控制阀开启；在隔膜尾卷卷针4夹持叠片电芯1之后，控制电磁控制阀关闭。换句话说，可以通过控制器和电磁控制阀实现对吹气操作的自动控制。

具体的，每当叠片工作台6上的叠片电芯1到达设定层数后，机械抓手3即将该叠片电芯1转移至尾卷工位2上，此时，控制器即控制电磁控制阀开启，吹气装置5开始从叠片电芯1的下方朝向叠片电芯1的极耳进行吹气，抚平有下垂现象的极耳，然后，隔膜尾卷卷针4插入并夹持叠片电芯1，之后控制器即控制电磁控制阀关闭，吹气装置5停止吹气，直至下一个叠片电芯1被转移至尾卷工位2上时再重复上述控制操作。

示例性的，实际生产操作中，吹气装置5从开启至关闭的时间可以设置为5s，即吹气时间大约为5s。

需要说明的是，本申请中，在尾卷工位2设置吹气装置5的目的是抚平叠片电芯1的极耳以使得整个叠片电芯1平整，只要能够达到该目的，吹气装置5的具体设置，吹气装置5与叠片电芯1之间的间距以及吹气的时机等并不限于上述情况。例如，对于吹气的时机，在实际应用过程中，考虑到两次转移叠片电芯1的时间间隔较短，吹气装置5也可以在叠片机的整个工作过程中一直保持开启。

另外，本申请实施例还提供一种叠片机，参考图1和图2所示，该叠片机包括叠片工作台6以及如上述任一项的叠片电芯隔膜尾卷装置，叠片电芯隔膜尾卷装置中的机械抓手3用于将叠片工作台6上的叠片转移至尾卷工位2。

具体的，本申请实施例提供的叠片机的大致工作流程可以是：在叠片工作台6上进行叠片操作，当叠片电芯1到达设定层数后，机械抓手3将位于叠片工作台6上的叠片电芯1夹紧并取下，然后转移至隔膜尾卷卷针4插入位置(尾卷工位2)上，隔膜尾卷卷针4插入机械抓手3中并将叠片电芯1的边缘夹持，机械抓手3撤出尾卷工位2，然后隔膜尾卷卷针4带动叠片电芯1整体翻转以实现隔膜尾卷操作。在此过程中，当隔膜尾卷卷针4进行插入和夹取操作时，尾卷工位2处的吹气装置5从叠片电芯1的下方朝向叠片电芯1的极耳进行吹气，抚平有下垂现象的极耳，保持叠片电芯1平整，使得极耳与隔膜尾卷卷针4实现有效避空，进而，在隔膜尾卷卷针4从叠片电芯1具有极耳的一侧插入并夹持叠片电芯1边缘的过程中，可以避免出现极耳褶皱、翻折或者撕裂等问题，有效减少叠片电芯1的损伤，提高叠片电芯1的良率，并且，还可以提高叠片电芯1隔膜尾卷操作的效率。

需要说明的是，本公开的一些实施例中，叠片电芯隔膜尾卷装置和叠片机还可以包括其他的结构，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。另外，本公开各实施例仅是对于具体实施方案的举例，本申请的发明方案并不限于上述实施例，并且，本申请的结构附图仅是示意性附图，并不代表实际产品各部分结构的比例和尺寸。

显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，包括：

尾卷工位，为用于进行叠片电芯隔膜尾卷操作的工位；

机械抓手，被配置为夹取叠片电芯并将所述叠片电芯移至所述尾卷工位；

隔膜尾卷卷针，被配置为夹持所述尾卷工位处的叠片电芯，并进行所述叠片电芯隔膜尾卷操作；

吹气装置，设置在所述尾卷工位处，位于所述尾卷工位处叠片电芯的下方，被配置为向所述叠片电芯的极耳进行吹气，以使得所述极耳保持水平。

2.如权利要求1所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，

所述叠片电芯的极耳包括正极极耳和负极极耳；所述正极极耳和所述负极极耳位于所述叠片电芯相对的两侧；

所述吹气装置包括第一喷气头和第二喷气头，所述第一喷气头靠近所述负极极耳，被配置为向所述负极极耳进行吹气，所述第二喷气头靠近所述正极极耳，被配置为向所述正极极耳进行吹气。

3.如权利要求2所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述第一喷气头设有第一出气口，所述第一出气口面向所述负极极耳，且出气的气流方向与水平方向的夹角为45度～90度；所述第二喷气头设有第二出气口，所述第二出气口面向所述正极极耳，且出气的气流方向与所述水平方向的夹角为45度～90度。

4.如权利要求2所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述第一喷气头与所述第二喷气头的形状相同，且所述第一喷气头与所述第二喷气头对称设置。

5.如权利要求4所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述第一喷气头和所述第二喷气头为筒状结构，所述筒状结构的一端被配置为进气口，所述筒状结构的侧壁开设有至少两个出气口，所述至少两个出气口沿筒状结构的延伸方向排列；

所述第一喷气头的延伸方向与所述叠片电芯设有负极极耳的一侧边缘的延伸方向一致；所述第二喷气头的延伸方向与所述叠片电芯设有正极极耳叠层的一侧边缘的延伸方向一致。

6.如权利要求5所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述第一喷气头和所述第二喷气头的进气口分别设有流量调节阀。

7.如权利要求2所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述第一喷气头和所述第二喷气头分别相对于所述尾卷工位的位置固定。

8.如权利要求7所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，

沿竖直方向上，所述第一喷气头与所述叠片电芯之间的间距为200mm-400mm，所述第二喷气头与所述叠片电芯之间的间距为200mm-400mm。

9.如权利要求1-8任一项所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，其特征在于，所述吹气装置包括用于控制吹气操作开启和关闭的电磁控制阀；

所述叠片电芯隔膜尾卷装置还包括控制器，所述控制器与所述电磁控制阀连接，被配置为：在所述隔膜尾卷卷针夹持所述叠片电芯之前，控制所述电磁控制阀开启；在所述隔膜尾卷卷针夹持所述叠片电芯之后，控制所述电磁控制阀关闭。

10.一种叠片机，其特征在于，包括叠片工作台以及如权利要求1-9任一项所述的叠片电芯隔膜尾卷装置，所述叠片电芯隔膜尾卷装置中的机械抓手用于将所述叠片工作台上的叠片转移至所述尾卷工位。

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