CN216054862U - 一种多极片叠片切隔膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多极片叠片切隔膜装置，包括叠片切断机构、平台及压膜机构，其中，上述平台水平设置，压膜机构包括至少两组，压膜机构两两一组分别对应设置在平台的两侧，带状的隔膜从隔膜卷水平拉出放置在平台上，经压膜机构从两侧压紧；上述叠片切断机构设置在平台上方，叠片切断机构将吸附的至少两片极片间隔放置在隔膜上，并将隔膜从隔膜卷上切离。本实用新型适用于单片隔膜叠片工艺，采用压隔膜同步多极片叠片，并联动切隔膜，通过压隔膜替代单次检测，保证叠片精度，同时联动叠片与切隔膜有效提升叠片效率。

Description

一种多极片叠片切隔膜装置

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，特别指锂离子动力电池领域中的一种多极片叠片切隔膜装置。

背景技术

随着国家大力推动新能源发展，各行各业对锂离子动力电池的需求日益增长，锂离子动力电池的组成结构中电芯是其核心部件，电芯一般由正负极片相互交错叠合而成。电芯组成结构包括上下交错叠合的多片正负极片，正负极片之间通过隔膜进行隔离绝缘。

目前电芯的制成工艺根据隔膜插入工艺不同包括带状叠片和单片叠两种方式，即叠片时采用连续的隔膜和单片隔膜叠片。对于带状叠片工艺，叠片时正负极片轮换地放置在平台上，带状的隔膜在平台上方来回循环拉动，在正极片或负极片叠好后覆盖在正极片或负极片的表面，叠片完成后再将隔膜裁断；该种叠片方式，叠片过程中带状隔膜张紧并被来回拉动，内部存在应力，在裁断后隔膜表面会出现起皱等情况，影响电芯质量。对于单片叠工艺，叠片前先将隔膜裁断为单片结构，正负极片叠放后将单片的隔膜叠放在正极片或负极片表面实现叠片，该种叠片工艺需要多次取隔膜叠隔膜，导致叠片效率低下，为保证每次叠片位置精度，叠合前还需对隔膜进行对位，叠片位置精度难以有效保证。

目前国内技术比较先进的锂电池设备主要掌握在国外设备供应商手中，国内高端锂电叠片设备目前主要依靠进口，属于卡脖子技术。相比于带状叠工艺和单片叠工艺，目前较为先进的是韩国LG公司的叠片设备，该设备采用的制成工艺将负极片和正极片同步向前直线传动，形成两条上下平行间隔的直线传送路径，同时对应地将两卷带状隔膜在负极片传送路径下方及正负极传送路径之间，并将带状隔膜水平拉出，并连同正负极片穿过上下间隔设置的热压滚轮之间，进行热复合后，沿水平方向相邻两极片之间的间隙将带状隔膜进行裁断，形成了由上至下依次为隔膜、负极片、隔膜、正极片的单元体，再将单元体通过CCD对位后逐次叠片形成电芯；该种制成工艺通过增加中间单元体的制成，将隔膜裁断前先热复合粘合在正负极片的表面，在一定程度上解决了带状隔膜直接叠片存在的内部应力问题，同时，通过单元体叠片时CCD对位部分提升了对位精度。但是，该制成工艺在单元体制成工艺中，单元体的制成采用盲叠方式，即正负极片同步直线传送并进行叠片，上下设置的正负极片之间缺少对位，无法保证单元体内正负极片精度，同时，目前的现状是如果对每片上下设置的正负极片增加对位工序，则与现有的单片叠工艺耗时相同，同样需要消耗大量时间，无法保证叠片效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种适用于单片隔膜叠片工艺，采用压隔膜同步多极片叠片，并联动切隔膜，通过压隔膜替代单次检测，保证叠片精度，同时联动叠片与切隔膜有效提升叠片效率的多极片叠片切隔膜装置。

本实用新型采取的技术方案如下：一种多极片叠片切隔膜装置，包括叠片切断机构、平台及压膜机构，其中，上述平台水平设置，压膜机构包括至少两组，压膜机构两两一组分别对应设置在平台的两侧，带状的隔膜从隔膜卷水平拉出放置在平台上，经压膜机构从两侧压紧；上述叠片切断机构设置在平台上方，叠片切断机构将吸附的至少两片极片间隔放置在隔膜上，并将隔膜从隔膜卷上切离。

优选的，所述的压膜机构包括压膜支座、压膜支板、压膜气缸及压膜爪，其中，上述压膜支座包括两个，分别设置沿平台的侧边方向设置在平台外侧；上述压膜支板包括至少两块，压膜支板平行间隔地连接在压膜支座上，并沿垂直于压膜支座方向向平台方向延伸；上述压膜气缸包括至少两个，压膜气缸竖直设置在压膜支板上，且输出端朝上延伸；上述压膜爪包括至少两个，压膜爪连接在压膜气缸的输出端上，并朝平台方向延伸。

优选的，所述的叠片切断机构包括叠片组件及切断组件，其中，上述叠片组件包括叠片支座、叠片气缸及叠片吸板，其中，上述叠片支座水平设置；上述叠片气缸两两一组包括至少两组，分别间隔设置于叠片支座的两侧，且输出端朝下延伸；上述叠片吸板包括至少两块，叠片吸板水平设置在叠片支座下方，并上下对应各组叠片气缸水平设置，叠片吸板连接在叠片气缸的输出端上，经叠片气缸驱动而升降运动。

优选的，所述的切断组件包括切断支板、固定部件及切丝，其中，上切断支板连接在叠片支座的一端侧壁上；上述固定部件设置在切断支板的两侧；上述切丝设置在切断支板下方，且两端分别连接在固定部件上。

优选的，所述的固定部件包括第一固定块、第二固定块、固定座及张紧气缸，其中，上述第一固定块及第二固定块包括两组，分别设置在切断支板的两侧，其中，切断支板一侧的第一固定块固定连接在切断支板上，第二固定块可拆卸连接在该第一固定块上，并将切丝一端夹紧固定。

优选的，所述的固定座设置在切断支板的另一侧，固定座的外侧设有第一固定块，该第一固定块可滑动地连接在切断支板上，该第一固定块的下部可拆卸地连接有第二固定块，且两者将切丝的另一端夹紧固定，该第一固定块侧部连接固定有张紧气缸，张紧气缸的输出端连接在固定座上，张紧气缸输出动力至固定座，固定座的反作用力推动张紧气缸带动第一固定块及第二固定块向外侧直线移动张紧切丝。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型针对现有技术存在的缺陷和不足自主研发设计了一种适用于单片隔膜叠片工艺，采用压隔膜同步多极片叠片，并联动切隔膜，通过压隔膜替代单次检测，保证叠片精度，同时联动叠片与切隔膜有效提升叠片效率的多极片叠片切隔膜装置。

本实用新型属于针对单片隔膜叠片工艺领域，相比于传统的生产线模式将带状隔膜和多片极片同步直线传输过程中制成单元体后，再将单元体叠合制成极片组的模式，本实用新型自主研发了一种可同步实现多片极片叠片及联动隔膜切断的多极片叠片切隔膜装置，在本实用新型技术方案中，优选采用四片极片同步叠片方式。首先将带状隔膜从隔膜卷拉出至平台上，水平张紧铺开后，通过平台两侧对称设置的四组压膜机构将隔膜压紧，通过叠片切断机构同步将四片极片同步吸附并放置在压紧后的隔膜上，叠片切断机构在放极片下降过程中，其侧部的切丝联动下降，联动地将带状隔膜切断成单片隔膜，完成一次多片叠片及隔膜切断后，重复将隔膜拉出，并使其水平张紧铺开，覆盖在叠好后的极片表面后，压膜机构向外缩回松开下层隔膜，并从侧上方对应四片极片位置重新压住新拉出的隔膜，叠片切断机构重复上述叠片切隔膜动作，如此循环，根据极片组所需极片层数要求，完成多层极片及隔膜交错叠片。本实用新型可单次完成多片隔膜叠片，相比于带状叠片工艺和单片叠片工艺，单次叠片效率提高四倍。传统的带状叠片工艺，利用带状隔膜沿Z型路径来回覆盖在极片表面进行叠片，最后再将隔膜整体裁断的制成工艺，由于带状隔膜反复来回沿Z型路径覆盖极片的工艺限制，使得带状叠片工艺因带状隔膜来回覆盖极片时无法保证多片极片位置准确度，只能单极片叠片，且带状隔膜内部应力易导致隔膜表面平整度低的缺陷；本实用新型采用类似的叠片工艺，为解决带状隔膜内部应力问题，采用叠片的同时完成隔膜切断，切断后的单片状隔膜水平铺开在平台上，同时又解决了带状叠片无法进行多片叠的技术问题，在减少隔膜内部应力的同时，又实现了多片叠片功能，极大地提升了叠片效率；同时，隔膜切断前通过四组压膜机构对应四片极片叠片位置压住隔膜，从而保证了隔膜位置精度，相比于传统的单叠片工艺，无需每层隔膜叠完检测一次叠片位置，减少了检测次数，提高了整体叠片效率；且由于采用叠片与切隔膜联动方式，无需消耗额外的切隔膜时间，减少了切隔膜耗时。

本实用新型多片叠片工艺在隔膜覆盖极片表面后需要将带状隔膜从隔膜卷上切断，为保证隔膜切断时隔膜和极片的位置精度，因此需要压紧隔膜，由于单层隔膜下方或上方放置四片极片，因此需要针对四片极片设置四组压膜机构，并对应地从极片组两侧压住隔膜及其下方的极片，压膜机构的压膜动作同步拉隔膜进行，即隔膜从隔膜卷拉出并张开在平台上时，压膜机构同步将张开后的隔膜压紧，无需消耗额外时间，保证叠片效率，且通过对应四片极片位置压紧隔膜有效地保证了隔膜和极片位置精度。

本实用新型的叠片切断机构整体包括叠片组件和切断组件，压片切断机构包括支撑调整组件、压片组件和切断组件，其中，叠片切断机构和压片切断机构均包括切断组件，两者的切断组件均集成有切断支板、固定部件和切丝。不同之处在于切丝的张紧力传递方式存在差异。

本实用新型的叠片切断机构用于将四片极片同步吸附后放置于被张开铺平在平台上的隔膜上，在放置极片的同时，同步地将带状隔膜从隔膜卷上切断；叠片切断机构整体包括叠片组件和切断组件，整体以叠片组件的叠片支座作为承载载体，叠片支座连接在上部的动力机构上，实现整体升降及水平移动，以便吸附转移和叠放极片，叠片支座的底部沿水平面平行间隔地设置有四片叠片吸板，叠片吸板与设置于叠片支座侧部的叠片气缸向下延伸的输出端连接，四片叠片吸板经叠片气缸驱动而同步升降运动。在叠片支座靠近隔膜卷的一端端壁上设置切断组件，切断组件通过切断支板与叠片支座连接，切断支板的底部两侧分别设有固定部件，固定部件之间水平设有切丝，通过固定部件将切丝两端固定并水平张紧，切丝随叠片同步下降时将靠近隔膜卷一侧的隔膜沿平台外沿切断。两套固定部件一套采用固定式安装，另一套采用沿直线方向可滑动式安装方式，固定部件通过第一固定块及第二固定块的可拆卸式安装将设置于两者之间的切丝夹紧固定，同时通过可滑动式安装的第一固定块带动第二固定块整体直线移动从而从一侧向外直线拉伸切丝，使切丝张紧。在可滑动式安装的第一固定块侧部设有固定座，第一固定座设置在固定座的外侧，并与切断支板的侧壁可滑动地连接，该第一固定座的侧壁上设置有张紧气缸，张紧气缸的输出端连接在固定块上，当张紧气缸输出动力至固定块时，固定块给张紧气缸的反作用力推动张紧气缸带动第一固定块直线运动，第一固定块带动第二固定块及切丝向外直线移动，从而使得切丝张紧。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图之一。

图2为本实用新型的立体结构示意图之二。

图3为本实用新型的立体结构示意图之三。

图4为本实用新型叠片切断机构的立体结构示意图之一。

图5为本实用新型叠片切断机构的立体结构示意图之二。

图6为本实用新型叠片切断机构的立体结构示意图之三。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图6所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种多极片叠片切隔膜装置，包括叠片切断机构、平台1及压膜机构2，其中，上述平台1水平设置，压膜机构2包括至少两组，压膜机构2两两一组分别对应设置在平台的两侧，带状的隔膜从隔膜卷水平拉出放置在平台1上，经压膜机构2从两侧压紧；上述叠片切断机构设置在平台1上方，叠片切断机构将吸附的至少两片极片间隔放置在隔膜上，并将隔膜从隔膜卷上切离。

压膜机构2包括压膜支座21、压膜支板22、压膜气缸23及压膜爪24，其中，上述压膜支座21包括两个，分别设置沿平台1的侧边方向设置在平台1外侧；上述压膜支板22包括至少两块，压膜支板22平行间隔地连接在压膜支座21上，并沿垂直于压膜支座21方向向平台1方向延伸；上述压膜气缸23包括至少两个，压膜气缸23竖直设置在压膜支板22上，且输出端朝上延伸；上述压膜爪24包括至少两个，压膜爪24连接在压膜气缸23的输出端上，并朝平台1方向延伸。

叠片切断机构包括叠片组件3及切断组件4，其中，上述叠片组件3包括叠片支座31、叠片气缸32及叠片吸板33，其中，上述叠片支座31水平设置；上述叠片气缸32两两一组包括至少两组，分别间隔设置于叠片支座31的两侧，且输出端朝下延伸；上述叠片吸板33包括至少两块，叠片吸板33水平设置在叠片支座31下方，并上下对应各组叠片气缸32水平设置，叠片吸板33连接在叠片气缸32的输出端上，经叠片气缸32驱动而升降运动。

切断组件4包括切断支板41、固定部件及切丝46，其中，上切断支板41连接在叠片支座31的一端侧壁上；上述固定部件设置在切断支板41的两侧；上述切丝46设置在切断支板41下方，且两端分别连接在固定部件上。

固定部件包括第一固定块42、第二固定块43、固定座44及张紧气缸45，其中，上述第一固定块42及第二固定块43包括两组，分别设置在切断支板41的两侧，其中，切断支板41一侧的第一固定块42固定连接在切断支板41上，第二固定块43可拆卸连接在该第一固定块42上，并将切丝46一端夹紧固定。

固定座44设置在切断支板41的另一侧，固定座44的外侧设有第一固定块42，该第一固定块42可滑动地连接在切断支板41上，该第一固定块42的下部可拆卸地连接有第二固定块43，且两者将切丝46的另一端夹紧固定，该第一固定块42侧部连接固定有张紧气缸45，张紧气缸45的输出端连接在固定座44上，张紧气缸45输出动力至固定座44，固定座44的反作用力推动张紧气缸45带动第一固定块42及第二固定块43向外侧直线移动张紧切丝46。

如图1、图2所示，本实用新型还包括吹气座47，吹气座47设置在切断支板41的侧壁上，并位于切丝46的上方，吹气座47的底面设置有多个气孔，气缸与外部气路连通，将高压气体吹出，以便辅助切丝46切断隔膜时将切割过程中产生的粉尘等物质清洁，避免残留在隔膜表面。

进一步，本实用新型设计了一种适用于单片隔膜叠片工艺，采用压隔膜同步多极片叠片，并联动切隔膜，通过压隔膜替代单次检测，保证叠片精度，同时联动叠片与切隔膜有效提升叠片效率的多极片叠片切隔膜装置。

本实用新型属于针对单片隔膜叠片工艺领域，相比于传统的生产线模式将带状隔膜和多片极片同步直线传输过程中制成单元体后，再将单元体叠合制成极片组的模式，本实用新型自主研发了一种可同步实现多片极片叠片及联动隔膜切断的多极片叠片切隔膜装置，在本实用新型技术方案中，优选采用四片极片同步叠片方式。首先将带状隔膜从隔膜卷拉出至平台上，水平张紧铺开后，通过平台两侧对称设置的四组压膜机构将隔膜压紧，通过叠片切断机构同步将四片极片同步吸附并放置在压紧后的隔膜上，叠片切断机构在放极片下降过程中，其侧部的切丝联动下降，联动地将带状隔膜切断成单片隔膜，完成一次多片叠片及隔膜切断后，重复将隔膜拉出，并使其水平张紧铺开，覆盖在叠好后的极片表面后，压膜机构向外缩回松开下层隔膜，并从侧上方对应四片极片位置重新压住新拉出的隔膜，叠片切断机构重复上述叠片切隔膜动作，如此循环，根据极片组所需极片层数要求，完成多层极片及隔膜交错叠片。本实用新型可单次完成多片隔膜叠片，相比于带状叠片工艺和单片叠片工艺，单次叠片效率提高四倍。传统的带状叠片工艺，利用带状隔膜沿Z型路径来回覆盖在极片表面进行叠片，最后再将隔膜整体裁断的制成工艺，由于带状隔膜反复来回沿Z型路径覆盖极片的工艺限制，使得带状叠片工艺因带状隔膜来回覆盖极片时无法保证多片极片位置准确度，只能单极片叠片，且带状隔膜内部应力易导致隔膜表面平整度低的缺陷；本实用新型采用类似的叠片工艺，为解决带状隔膜内部应力问题，采用叠片的同时完成隔膜切断，切断后的单片状隔膜水平铺开在平台上，同时又解决了带状叠片无法进行多片叠的技术问题，在减少隔膜内部应力的同时，又实现了多片叠片功能，极大地提升了叠片效率；同时，隔膜切断前通过四组压膜机构对应四片极片叠片位置压住隔膜，从而保证了隔膜位置精度，相比于传统的单叠片工艺，无需每层隔膜叠完检测一次叠片位置，减少了检测次数，提高了整体叠片效率；且由于采用叠片与切隔膜联动方式，无需消耗额外的切隔膜时间，减少了切隔膜耗时。

本实用新型多片叠片工艺在隔膜覆盖极片表面后需要将带状隔膜从隔膜卷上切断，为保证隔膜切断时隔膜和极片的位置精度，因此需要压紧隔膜，由于单层隔膜下方或上方放置四片极片，因此需要针对四片极片设置四组压膜机构，并对应地从极片组两侧压住隔膜及其下方的极片，压膜机构的压膜动作同步拉隔膜进行，即隔膜从隔膜卷拉出并张开在平台上时，压膜机构同步将张开后的隔膜压紧，无需消耗额外时间，保证叠片效率，且通过对应四片极片位置压紧隔膜有效地保证了隔膜和极片位置精度。

本实用新型的叠片切断机构整体包括叠片组件和切断组件，压片切断机构包括支撑调整组件、压片组件和切断组件，其中，叠片切断机构和压片切断机构均包括切断组件，两者的切断组件均集成有切断支板、固定部件和切丝。不同之处在于切丝的张紧力传递方式存在差异。

本实用新型的叠片切断机构用于将四片极片同步吸附后放置于被张开铺平在平台上的隔膜上，在放置极片的同时，同步地将带状隔膜从隔膜卷上切断；叠片切断机构整体包括叠片组件和切断组件，整体以叠片组件的叠片支座作为承载载体，叠片支座连接在上部的动力机构上，实现整体升降及水平移动，以便吸附转移和叠放极片，叠片支座的底部沿水平面平行间隔地设置有四片叠片吸板，叠片吸板与设置于叠片支座侧部的叠片气缸向下延伸的输出端连接，四片叠片吸板经叠片气缸驱动而同步升降运动。在叠片支座靠近隔膜卷的一端端壁上设置切断组件，切断组件通过切断支板与叠片支座连接，切断支板的底部两侧分别设有固定部件，固定部件之间水平设有切丝，通过固定部件将切丝两端固定并水平张紧，切丝随叠片同步下降时将靠近隔膜卷一侧的隔膜沿平台外沿切断。两套固定部件一套采用固定式安装，另一套采用沿直线方向可滑动式安装方式，固定部件通过第一固定块及第二固定块的可拆卸式安装将设置于两者之间的切丝夹紧固定，同时通过可滑动式安装的第一固定块带动第二固定块整体直线移动从而从一侧向外直线拉伸切丝，使切丝张紧。在可滑动式安装的第一固定块侧部设有固定座，第一固定座设置在固定座的外侧，并与切断支板的侧壁可滑动地连接，该第一固定座的侧壁上设置有张紧气缸，张紧气缸的输出端连接在固定块上，当张紧气缸输出动力至固定块时，固定块给张紧气缸的反作用力推动张紧气缸带动第一固定块直线运动，第一固定块带动第二固定块及切丝向外直线移动，从而使得切丝张紧。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：包括叠片切断机构、平台（1）及压膜机构（2），其中，上述平台（1）水平设置，压膜机构（2）包括至少两组，压膜机构（2）两两一组分别对应设置在平台的两侧，带状的隔膜从隔膜卷水平拉出放置在平台（1）上，经压膜机构（2）从两侧压紧；上述叠片切断机构设置在平台（1）上方，叠片切断机构将吸附的至少两片极片间隔放置在隔膜上，并将隔膜从隔膜卷上切离。

2.根据权利要求1所述的一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：所述的压膜机构（2）包括压膜支座（21）、压膜支板（22）、压膜气缸（23）及压膜爪（24），其中，上述压膜支座（21）包括两个，分别设置沿平台（1）的侧边方向设置在平台（1）外侧；上述压膜支板（22）包括至少两块，压膜支板（22）平行间隔地连接在压膜支座（21）上，并沿垂直于压膜支座（21）方向向平台（1）方向延伸；上述压膜气缸（23）包括至少两个，压膜气缸（23）竖直设置在压膜支板（22）上，且输出端朝上延伸；上述压膜爪（24）包括至少两个，压膜爪（24）连接在压膜气缸（23）的输出端上，并朝平台（1）方向延伸。

3.根据权利要求1所述的一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：所述的叠片切断机构包括叠片组件（3）及切断组件（4），其中，上述叠片组件（3）包括叠片支座（31）、叠片气缸（32）及叠片吸板（33），其中，上述叠片支座（31）水平设置；上述叠片气缸（32）两两一组包括至少两组，分别间隔设置于叠片支座（31）的两侧，且输出端朝下延伸；上述叠片吸板（33）包括至少两块，叠片吸板（33）水平设置在叠片支座（31）下方，并上下对应各组叠片气缸（32）水平设置，叠片吸板（33）连接在叠片气缸（32）的输出端上，经叠片气缸（32）驱动而升降运动。

4.根据权利要求3所述的一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：所述的切断组件（4）包括切断支板（41）、固定部件及切丝（46），其中，上切断支板（41）连接在叠片支座（31）的一端侧壁上；上述固定部件设置在切断支板（41）的两侧；上述切丝（46）设置在切断支板（41）下方，且两端分别连接在固定部件上。

5.根据权利要求4所述的一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：所述的固定部件包括第一固定块（42）、第二固定块（43）、固定座（44）及张紧气缸（45），其中，上述第一固定块（42）及第二固定块（43）包括两组，分别设置在切断支板（41）的两侧，其中，切断支板（41）一侧的第一固定块（42）固定连接在切断支板（41）上，第二固定块（43）可拆卸连接在该第一固定块（42）上，并将切丝（46）一端夹紧固定。

6.根据权利要求5所述的一种多极片叠片切隔膜装置，其特征在于：所述的固定座（44）设置在切断支板（41）的另一侧，固定座（44）的外侧设有第一固定块（42），该第一固定块（42）可滑动地连接在切断支板（41）上，该第一固定块（42）的下部可拆卸地连接有第二固定块（43），且两者将切丝（46）的另一端夹紧固定，该第一固定块（42）侧部连接固定有张紧气缸(45），张紧气缸（45）的输出端连接在固定座（44）上，张紧气缸（45）输出动力至固定座（44），固定座（44）的反作用力推动张紧气缸（45）带动第一固定块（42）及第二固定块（43）向外侧直线移动张紧切丝（46）。

Images