CN216872078U - 一种锂电池卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种锂电池卷绕装置，包括第一旋转组件及第二旋转组件，第一旋转组件包括第一固定支架、第一卷针组及第一卷针弹性机构；第二旋转组件包括第二固定支架、第二卷针组及第二卷针弹性机构，且第二旋转组件与第一旋转组件活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在旋转塔中，第一卷针与所述第二卷针等经交叉分布。本实用新型采用纺锤交叉式卷针且结合卷针弹性机构，可有效将隔膜和极片的应力进行释放，解决卷芯变形、扭曲问题，且可提高卷绕效率，提高电池安全性。

Description

一种锂电池卷绕装置

技术领域

本实用新型属于锂电池加工技术领域，涉及一种锂电池卷绕装置。

背景技术

随着手机、数码产品、笔记本电脑、无人机、航模、电动工具、新能源汽车、便携式储能、医疗设备等领域大量采用锂电池作为电源，锂电池产业获得了迅猛发展。卷芯尺寸也越来越多样化。

卷绕是锂离子电池生产制造过程中必不可少也是尤为重要的一道工序，具体方式是把激光切好后的极片，固定在卷针上，并随着卷针旋转而将正极片、负极片和隔膜卷成一个层层包裹的卷芯状，一般包裹方式为隔膜、正极片、隔膜、负极片。其中，卷针大多为棱形或椭圆形等。

现有宽度较大的方型锂卷芯的卷绕，大多使用椭圆形卷针，由于卷芯尺寸较大，卷芯卷绕完成后，则采用圆变扁工艺，以将卷绕的卷芯加工成方型，该工艺流程较为复杂，从而会导致卷绕工位等待时间较长，影响卷绕效率；且卷针越圆，卷芯贴合也越紧，卷绕速度越快，卷针运动惯性会导致极片与隔膜内应力无法释放，易造成卷芯内部变形和扭曲。

因此，亟需提供一种锂电池卷绕装置，以解决现有锂电池卷绕的上述问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种锂电池卷绕装置，用于解决现有技术中锂电池卷绕效率低、卷芯内部易变形和扭曲的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种锂电池卷绕装置，一种锂电池卷绕装置，其特征在于，所述锂电池卷绕装置包括：

第一旋转组件，所述第一旋转组件包括第一固定支架、第一卷针组及第一卷针弹性机构，所述第一卷针组包括多根呈环形分布的第一卷针，所述第一卷针弹性机构与所述第一卷针组相连接，且所述第一卷针组结合所述第一卷针弹性机构在所述第一固定支架上移动；

第二旋转组件，所述第二旋转组件包括第二固定支架、第二卷针组及第二卷针弹性机构，所述第二卷针组包括多根呈环形分布的第二卷针，所述第二卷针弹性机构与所述第二卷针组相连接，且所述第二卷针组结合所述第二卷针弹性机构在所述第二固定支架上移动，其中，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在所述旋转塔中，所述第一卷针与所述第二卷针等经交叉分布。

可选地，所述第一旋转组件及所述第二旋转组件中至少一个为沿水平方向进行位移的活动式旋转组件。

可选地，所述活动式旋转组件为L个，以对应构成L个所述旋转塔，其中，L的取值为L≥2。

可选地，所述第一卷针的数量为M个，M的取值为M≥2，且多个所述第一卷针等间距分布。

可选地，所述第二卷针的数量为N个，N的取值为N≥2，且多个所述第二卷针等间距分布。

可选地，所述第一卷针的移动方式包括内聚及外扩中的一种或组合；所述第二卷针的移动方式包括内聚及外扩中的一种或组合。

可选地，所述第一卷针弹性机构为自动调节式弹性机构；所述第二卷针弹性机构为自动调节式弹性机构。

可选地，所述第一固定支架为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第一卷针的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第一卷针及所述第一卷针弹性机构的第一滑行槽；所述第二固定支架为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第二卷针的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第二卷针及所述第二卷针弹性机构的第二滑行槽。

可选地，在所述旋转塔中，所述第一卷针及所述第二卷针等间距环形分布。

可选地，在所述旋转塔中，由所述第一卷针及所述第二卷针所围成的图形的宽度范围为500mm-2000mm。

如上所述，本实用新型的锂电池卷绕装置，包括第一旋转组件及第二旋转组件，所述第一旋转组件包括第一固定支架、第一卷针组及第一卷针弹性机构，所述第一卷针组包括多根呈环形分布的第一卷针，所述第一卷针弹性机构与所述第一卷针组相连接，且所述第一卷针组结合所述第一卷针弹性机构在所述第一固定支架上移动；所述第二旋转组件包括第二固定支架、第二卷针组及第二卷针弹性机构，所述第二卷针组包括多根呈环形分布的第二卷针，所述第二卷针弹性机构与所述第二卷针组相连接，且所述第二卷针组结合所述第二卷针弹性机构在所述第二固定支架上移动，其中，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在所述旋转塔中，所述第一卷针与所述第二卷针等经交叉分布。

本实用新型的锂电池卷绕装置，采用纺锤交叉式卷针，且结合卷针弹性机构，可以有效将隔膜和极片的应力进行释放，解决卷芯变形、扭曲问题，且可以有效保证卷针卷动时隔膜和极片无松动及对齐度，提高卷绕效率，提高电池安全性；通过设置多个旋转塔，可进一步的提高卷绕效率。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例中锂电池卷绕装置的结构示意图。

图2显示为图1中第一旋转组件的结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例中锂电池卷绕装置卷绕完成后的结构示意图。

图4显示为本实用新型实施例中第一卷针组内聚及第二卷针组外扩后的结构示意图。

图5显示为本实用新型实施例中锂电池卷绕装置下料时的结构示意图。

元件标号说明

100 第一旋转组件

101 第一固定支架

102 第一卷针

103 第一滑行槽

200 第二旋转组件

201 第二固定支架

202 第二卷针

203 第二滑行槽

300 卷芯

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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。

如图1及图2，本实施例提供一种锂电池卷绕装置，所述锂电池卷绕装置包括第一旋转组件100及第二旋转组件200，其中，所述第一旋转组件100包括第一固定支架101、第一卷针组及第一卷针弹性机构，所述第一卷针组包括多根呈环形分布的第一卷针102，所述第一卷针弹性机构与所述第一卷针组相连接，且所述第一卷针组结合所述第一卷针弹性机构在所述第一固定支架101上移动；所述第二旋转组件200包括第二固定支架201、第二卷针组及第二卷针弹性机构，所述第二卷针组包括多根呈环形分布的第二卷针202，所述第二卷针弹性机构与所述第二卷针组相连接，且所述第二卷针组结合所述第二卷针弹性机构在所述第二固定支架上移动，其中，所述第二旋转组件200与所述第一旋转组件100活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在所述旋转塔中，所述第一卷针102与所述第二卷针202交叉分布。

本实施例中，所述锂电池卷绕装置采用纺锤交叉式卷针，且结合卷针弹性机构，可以有效将隔膜和极片的应力进行释放，解决卷芯变形、扭曲问题，且可以有效保证卷针卷动时隔膜和极片无松动及对齐度，提高卷绕效率，提高电池安全性；通过设置多个旋转塔，可进一步的提高卷绕效率。

作为示例，所述第一旋转组件100及所述第二旋转组件200中至少一个为沿水平方向进行位移的活动式旋转组件。

具体的，本实施例中，所述第一旋转组件100采用固定式旋转组件，所述第二旋转组件200采用活动式旋转组件，从而构成单侧活动式设计，以通过所述活动式旋转组件，改变所述第一旋转组件100与所述第二旋转组件200之间的间距，从而便于后续的下料操作，但并非局限于此，所述第一旋转组件100及所述第二旋转组件200也可设置成均为活动式旋转组件，从而构成双侧活动式旋转组件设计，以便于灵活操控。其中，所述第一旋转组件100及所述第二旋转组件200的驱动件可采用伺服电机，关于所述驱动件的种类此处不作过分限制。

进一步的，所述活动式旋转组件可为L个，以对应构成L个所述旋转塔，其中，L的取值可为L≥2。

具体的，由1个所述第一旋转组件100及1个所述第二旋转组件200构成的所述旋转塔可称之为单旋转塔，当所述活动式旋转组件，如所述第二旋转组件200设置成多个时，即为由1个所述第一旋转组件100及多个所述第二旋转组件200构成的所述旋转塔可称之为多旋转塔，如L为2个、3个等，关于L的取值具体可根据需要进行选择。本实施例中，优选包括2个所述第二旋转组件200，从而构成双旋转塔结构，即在1个所述第二旋转组件200远离所述第一旋转组件100以进行下料操作时，另一个所述第二旋转组件200可运动至与所述第一旋转组件100相对应的卷绕位，并按照设定角度与所述第一旋转组件100进行组合，从而卷芯的下料与卷绕操作可以同步进行，以缩小卷绕等待时间，提高卷绕效率。

作为示例，所述第一卷针102的数量为M个，M的取值为M≥2，且多个所述第一卷针102等间距分布。

具体的，所述第一卷针102的数量可根据需要进行选择，如可选择M为2、3、4、5、6、8等，且优选多个所述第一卷针102等间距环形分布，从而便于卷绕工艺的控制，关于所述M的取值及相邻的所述第一卷针102的间距均可根据需要进行选择，此处不作过分限制，本实施例中，所述第一卷针102采用6个且等间距圆周分布。

作为示例，所述第二卷针202的数量为N个，N的取值为N≥2，且多个所述第二卷针202等间距分布。

具体的，所述第二卷针202的数量可根据需要进行选择，如可选择N为2、3、4、5、6、8等，且优选多个所述第二卷针202等间距环形分布，从而便于卷绕工艺的控制，关于所述N的取值及相邻的所述第二卷针202的间距均可根据需要进行选择，此处不作过分限制，本实施例中，所述第二卷针202采用6个且等间距圆周分布。

作为示例，所述第一卷针102的移动方式可包括内聚及外扩中的一种或组合；所述第二卷针202的移动方式可包括内聚及外扩中的一种或组合。

具体的，在所述旋转塔中，由于所述第一卷针102与所述第二卷针202等经交叉分布，从而如图3，在进行卷绕操作时，可形成与所述第一卷针102及所述第二卷针202的数量和相同的多边形的卷芯300，而在卷绕完成后，如图4及图5，可通过所述第一卷针102的内聚，及所述第二卷针202沿与所述第一卷针102的反向移动，即所述第二卷针202的外扩，从而使得所述第一旋转组件100移出，所述第二旋转组件200运动至下料位进行下料。

进一步的，所述第一卷针弹性机构为自动调节式弹性机构；所述第二卷针弹性机构为自动调节式弹性机构。

具体的，通过所述第一卷针弹性机构对所述第一卷针102进行内聚及外扩中的一种或组合的调节，以及通过所述第二卷针弹性机构对所述第二卷针202进行内聚及外扩中的一种或组合的调节，使得所述锂电池卷绕装置在进行卷绕时，所述第一卷针102及所述第二卷针202进行张开到达预设定卷绕周长后进行卷绕，且在卷绕过程中，通过所述第一卷针弹性机构及所述第二卷针弹性机构，可根据卷芯卷绕的圈数变化，自动调整压力，避免极片与隔膜因内应力无法释放造成卷芯300内部变形和扭曲的现象，从而可提高电池安全性。

其中，所述第一卷针弹性机构及所述第二卷针弹性机构可包含驱动件及弹性块，该卷针弹性机构的分布范围可与所述第一固定支架101及所述第二固定支架角201的角度保持一致，具体数量可根据需求进行设计，且所述驱动件的驱动及传动方式可为液压、丝杆或齿轮等，此处不作过分限制。

作为示例，所述第一固定支架101为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第一卷针102的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第一卷针102及所述第一卷针弹性机构的第一滑行槽103；所述第二固定支架201为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第二卷针202的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第二卷针202及所述第二卷针弹性机构的第二滑行槽203。

具体的，所述第一固定支架101及所述第二固定支架201可采用铝合金固定支架，并可通过中心轴处的顶针套将所述第一旋转组件100及所述第二旋转组件200进行连接，且固定架上的翅片分布数量优选为偶数，以便安装偶数根的卷针，便于卷绕工艺的控制。本实施例中，所述第一固定支架101及所述第二固定支架201的翅片数量均为6个且均匀分布，但并非局限于此，关于翅片的数量及分布可根据需求进行设计。

作为示例，在所述旋转塔中，所述第一卷针102及所述第二卷针202等间距环形分布，从而便于卷绕工艺的操控，但并非局限于此，如所述第一卷针102及所述第二卷针202也可非等间距分布，此处不作过分限制。

作为示例，在所述旋转塔中，由所述第一卷针102及所述第二卷针202所围成的图形的宽度范围可为500mm-2000mm。

具体的，本实施例中的所述锂电池卷绕装置在卷绕较大宽度的卷芯时，优势尤为明显，其中，由所述第一卷针102及所述第二卷针202所围成的图形的宽度可为500mm、1000mm、1500mm、2000mm等，具体可根据需要进行灵活选择，此处不作过分限制。

综上所述，本实用新型的锂电池卷绕装置，包括第一旋转组件及第二旋转组件，所述第一旋转组件包括第一固定支架、第一卷针组及第一卷针弹性机构，所述第一卷针组包括多根呈环形分布的第一卷针，所述第一卷针弹性机构与所述第一卷针组相连接，且所述第一卷针组结合所述第一卷针弹性机构在所述第一固定支架上移动；所述第二旋转组件包括第二固定支架、第二卷针组及第二卷针弹性机构，所述第二卷针组包括多根呈环形分布的第二卷针，所述第二卷针弹性机构与所述第二卷针组相连接，且所述第二卷针组结合所述第二卷针弹性机构在所述第二固定支架上移动，其中，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在所述旋转塔中，所述第一卷针与所述第二卷针等经交叉分布。

本实用新型的锂电池卷绕装置，采用纺锤交叉式卷针，且结合卷针弹性机构，可以有效将隔膜和极片的应力进行释放，解决卷芯变形、扭曲问题，且可以有效保证卷针卷动时隔膜和极片无松动及对齐度，提高卷绕效率，提高电池安全性；通过设置多个旋转塔，可进一步的提高卷绕效率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种锂电池卷绕装置，其特征在于，所述锂电池卷绕装置包括：

第一旋转组件，所述第一旋转组件包括第一固定支架、第一卷针组及第一卷针弹性机构，所述第一卷针组包括多根呈环形分布的第一卷针，所述第一卷针弹性机构与所述第一卷针组相连接，且所述第一卷针组结合所述第一卷针弹性机构在所述第一固定支架上移动；

第二旋转组件，所述第二旋转组件包括第二固定支架、第二卷针组及第二卷针弹性机构，所述第二卷针组包括多根呈环形分布的第二卷针，所述第二卷针弹性机构与所述第二卷针组相连接，且所述第二卷针组结合所述第二卷针弹性机构在所述第二固定支架上移动，其中，所述第二旋转组件与所述第一旋转组件活动连接以构成可拆卸旋转塔，且在所述旋转塔中，所述第一卷针与所述第二卷针等经交叉分布。

2.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第一旋转组件及所述第二旋转组件中至少一个为沿水平方向进行位移的活动式旋转组件。

3.根据权利要求2所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述活动式旋转组件为L个，以对应构成L个所述旋转塔，其中，L的取值为L≥2。

4.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针的数量为M个，M的取值为M≥2，且多个所述第一卷针等间距分布。

5.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第二卷针的数量为N个，N的取值为N≥2，且多个所述第二卷针等间距分布。

6.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针的移动方式包括内聚及外扩中的一种或组合；所述第二卷针的移动方式包括内聚及外扩中的一种或组合。

7.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第一卷针弹性机构为自动调节式弹性机构；所述第二卷针弹性机构为自动调节式弹性机构。

8.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：所述第一固定支架为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第一卷针的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第一卷针及所述第一卷针弹性机构的第一滑行槽；所述第二固定支架为翅片式固定支架，翅片的数量与所述第二卷针的数量一致，且所述翅片中具有容置所述第二卷针及所述第二卷针弹性机构的第二滑行槽。

9.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：在所述旋转塔中，所述第一卷针及所述第二卷针等间距环形分布。

10.根据权利要求1所述的锂电池卷绕装置，其特征在于：在所述旋转塔中，由所述第一卷针及所述第二卷针所围成的图形的宽度范围为500mm-2000mm。

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