CN216989433U - 一种极片切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池极片加工的技术领域，公开了一种极片切割装置，包括安装平台、第一模具和第二模具，第一模具包括相连接的模板和模刀，模板设置于安装平台上，模刀与模板相背的一端设置有刀口，第二模具与模板相对设置，模刀设置在模板与第二模具之间，极片料带位于模刀和第二模具之间，第二模具与模板正对的表面上形成有与刀口相对应的刀槽，第一模具能相对于第二模具做靠近或远离的往复运动，刀口活动嵌设于刀槽内。上述极片切割装置极片切割毛刺较少，分切效率及精度更高。

Description

一种极片切割装置

技术领域

本实用新型涉及电池极片加工的技术领域，尤其涉及一种极片切割装置。

背景技术

锂离子动力电池的电芯是由微米级厚度的阳极极片、阴极极片和隔离膜经过卷绕工艺或叠片工艺制得，因叠片电芯相较于卷绕电芯具有能量密度高、安全性高等特点，故叠片成型工艺占据越来越重要的地位。

叠片工艺是将原料经过极片涂布→压实→收卷→料卷分切后，将形成的极片料带由牵引机构牵引至极片冲切设备内切割成具有极耳的一个个单体，再按照阳极极片、隔离膜、阴极极片的叠放次序，依次重复堆叠。

目前极片的切割大多还是利用五金模具冲切，是由刀片冲压极片料带至平板完成切割，在冲切应力的作用下，极片料带的涂层颗粒之间剥离，金属箔材发生塑性应变和表面撕裂，导致成型极片的棱边处易形成多余的毛刺，尤其是在后续经过电池封装等高压处理后，很容易造成戳穿集流体之间的隔膜形成微短路等现象，影响产品品质。

因此，亟待设计一种极片切割装置来改善上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种极片切割装置，能够减少极片的加工棱边多余毛刺的出现，保证极片加工的质量。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

包括第一模具，所述第一模具包括相连接的模板和模刀，所述模刀与所述模板相背的一端设置有刀口，所述极片切割装置还包括：

第二模具，与所述模板相对设置，所述模刀设置在所述模板与所述第二模具之间，极片料带位于所述模刀和所述第二模具之间，所述第二模具与所述模板正对的表面上形成有与所述刀口相对应的刀槽，所述第一模具能相对于所述第二模具做靠近或远离的往复运动，以使所述刀口活动嵌设于所述刀槽内。

所述模板上设置有位于所述模刀内侧和外侧且用于包覆所述模刀的弹性层，所述模刀处于远离所述第二模具的状态时，所述刀口的刀尖不伸出所述弹性层远离所述模板的表面。

作为优选，所述刀口包括：

第一刀刃面，由所述模刀的内侧面朝背离所述模板的方向延伸形成；以及

第二刀刃面，由所述模刀的外侧面朝背离所述模板的方向延伸形成，所述第一刀刃面和所述第二刀刃面沿背离所述模板的方向逐渐靠近且共同形成刀尖。

作为优选，所述第一刀刃面和所述第二刀刃面对称分布在所述模刀的纵截面的纵向中心线的两侧。

作为优选，所述刀口包括：

刀背面，由所述模刀的内侧面朝背离所述模板的方向延伸形成且与所述模刀的内侧面平行；以及

刀刃面，由所述模刀的外侧面朝背离所述模板的方向延伸形成，所述刀刃面沿背离所述模板的方向逐渐向所述刀背面靠近且与所述刀背面共同形成刀尖。

作为优选，所述刀尖的夹角为30°-45°。

作为优选，所述模刀设置有多个，多个所述模刀均匀且间隔排布。

作为优选，多个所述模刀呈矩阵排布。

作为优选，所述模刀呈闭环设置，所述模刀与待成型的极片相匹配。

作为优选，所述模刀的转角处呈圆角设置。

作为优选，所述极片切割装置还包括与第二模具相连接的吸附机构和/或收纳机构。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的极片切割装置，在第二模具上对应开设与模刀的刀口相对应的刀槽，在冲压切割时模刀沿刀槽镶嵌至第二模具内，使更多的切割材料被挤入切割时的变形区域内，以提高切割成型的剪切应力，降低极片塑性变形时被冲切的棱边出现披锋、毛刺等情况，以提升极片成品品质；同时，伴随模刀下压切割极片料带，弹性层将率先与极片料带接触并被挤压收缩以露出刀口，一方面可配合吸附机构对极片料带进行切割前的预定位，提高剪切精度，减少切割时极片自由度，进一步提高了成品质量，另一方面在模刀复位时，弹性层恢复原状，还可推动成型极片与模刀快速分离，以便进行后续的切割作业。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例提供的极片切割装置的剖视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型实施例提供的单个模刀的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的多个模刀的结构示意图；

图5是本实用新型的另一个实施例提供的极片切割装置的剖面图；

图6是图5中B处的局部放大图；

图7是本实用新型的极片切割装置的整体结构示意图。

图中：

10、安装平台；11、第一安装台；12、第二安装台；13、导向柱；

20、第一模具；21、模板；22、模刀；221、圆角；23、刀口；231、第一刀刃面；232、第二刀刃面；2301、刀背面；2302、刀刃面；24、弹性层；

30、第二模具；31、刀槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1至7所示，本实用新型提供了一种极片切割装置，该极片切割装置用于切割极片料带以形成正、负极极片。且极片切割装置直接与涂布后的烘干装置进行连接，实现一体化操作，提高生产效率。极片切割装置包括安装平台10、第一模具20、第二模具30以及牵引机构。牵引机构将极片料带牵引至第一模具20和第二模具30之间，由第一模具20向第二模具30冲压，以完成极片的切割。

如图1所示，安装平台10包括第一安装台11和第二安装台12，第一模具20固定设于第一安装台11上，第二模具30固定设于第二安装台12上，第一模具20和第二模具30位于第一安装台11和第二安装台12之间，收卷成卷的极片料带由水平的牵引机构传输至第一模具20和第二模具30之间，极片料带置于第二模具30的上表面。安装平台10还包括有与第一安装台11相连接并带动第一安装台11朝向于第二安装台12靠近或远离的驱动装置，通过第一模具20和第二模具30相互压紧极片料带，从而能够获得极片。具体而言，该驱动装置可采用气缸、液压油缸等伸缩驱动机构，能够为第一模具20提供较大的驱动力。

如图7所示，作为优选方案，极片切割装置还包括吸附机构，吸附机构将极片料带吸贴于第二模具30的表面上进行传输，保证对极片较好的切割精度。第二模具30上开设有多个气孔，吸附机构包括多个气源管和负压机构，多个气源管的一端与气孔远离第一模具20的一端对应连通，气源管的另一端连接在负压机构上，负压机构在第一模具20冲压前产生负压，将极片料带率先吸附在第二模具30的上表面，从而在切割过程时，能保证极片料带的稳定。

在其他实施例中，吸附机构包括极片过辊和负压装置，对待进入极片切割装置和传出极片切割装置的极片料带进行吸附，降低极片的抖动，保证极片切割时的精度。极片过辊呈圆柱状且中空设置，极片过辊的轴向与极片料带的传输方向相垂直，极片过辊的周侧与极片料带的表面相切，极片过辊固定在第二安装台12上，并位于极片切割装置的上游，下游或上、下游均设置，上游和下游分别指：沿极片料带传输方向，以极片切割装置为中心，传输至切割完成前的位置为上游，切割完成后的位置为下游。极片过辊的周侧上还开设有多个与其内部连通的真空孔，多个真空孔均朝向于极片料带，极片过辊的一端与负压装置相连接。启动负压装置产生负压通过真空孔将极片料带吸贴在极片过辊上，从而降低极片料带在传输过程中发生抖动或鼓起的风险，提高切割前的定位精准度，保证极片的成型质量。

如图7所示，在其他实施里中，第二模具上设置有收纳机构，本实施例的收纳机构为连接在第二模具上的极片料盒，用以将模切后的极片收纳到极片料盒内。极片料盒的底部均匀设置有气孔，气孔与负压装置连接，实现极片与极片料盒底部的吸附，在极片料盒下方设置传送带，第二模具与极片料盒实现可分离设置，在极片被吸入极片料盒后，极片料盒由机械手等装置放置在下部传送机构上，由下部传送机构送至收料口。其中，料盒内有标准线定位装置，待极片堆叠高度达到标准线时，驱动装置驱动机械手移走料盒，并放慢成卷极片的运行速度，实现自动换料盒。

作为优选方案，极片切割装置还包括清洁装置，清洁装置设置在极片料带传输方向的一侧，且用于对切割过程中产生的粉尘进行清洁，具体而言，清洁装置采用负压风机等，能够高效回吸混有粉尘颗粒的气体，改善极片的加工环境。

在其他实施例中，在第一模具上设置有吹气孔，并将第一模具与吹气机构相连接，实现对切割过程产生的粉尘进行清洁。

作为优选方案，第一模具和第二模具之间还设置定位装置，以实现第一模具和第二模具的精确对准。具体而言，如图1所示，安装平台10还包括四根导向柱13，第一安装台11与第二安装台12相互平行，四根导向柱13分布于第一安装台11和第二安装台12的四个角的位置处，导向柱13的一端均垂直设置于第二安装台12上，四根导向柱13的另一端同时贯穿第一安装台11，导向柱13导向第一安装台11在相对第二安装台12移动时的平行度和垂直度保持恒定，以使极片切割装置的冲压稳定性高。

如图2和图3所示，第一模具20包括相连接的模板21和模刀22，模板21固定于第一安装台11上，模板21朝向于第二模具30的侧面上设置有模刀22，该模刀22呈闭环设置，模刀22的形状与待成型的极片相匹配，故可以对“凸”字形、L形、十字形、圆形等异形极片进行切割，并能直接冲切出正、负极片的极耳部分，无需进行二次再加工；同样的，模刀22的转角处设置呈圆角221，采用模刀22切割时同步对成型极片的周围进行倒圆角操作，一刀成型的极片节省加工工序且误差较小、废品率低，降低了生产成本。

如图4所示，模刀22设置有多个，多个模刀22均匀且间隔排布，从而整体提高切割效率。具体而言，本实施例按照多排多列的形式呈矩阵排布，在其他实施例中根据需求按照最为节省极片料带的排布方式将模刀22粘贴在下模板21上，如环阵排布、交叉错位排布等。相较于单个模刀22逐个切割成型，大大提升了极片的切割效率。

现有的极片是由刀片冲压极片料带至平板完成切割，在冲切应力的作用下，极片料带的涂层颗粒之间剥离，金属箔材发生塑性应变和表面撕裂，导致成型极片的棱边处易形成多余的毛刺，尤其是在后续经过电池封装等高压处理后，很容易造成戳穿集流体之间的隔膜形成微短路等现象，影响产品品质。

为了解决上述问题，如图2和图6所示，第二模具30靠近第一模具20的表面上形成与刀口23相匹配的刀槽31，模刀22在切割极片料带时刀口23处将镶嵌入刀槽31内，以便更多材料被挤入变形区内，提高切割成型的剪切应力，降低极片塑性变形时被冲切的棱边出现披锋、毛刺等情况，以提升极片成品品质。

如图2所示，模板21上设置有位于模刀22内侧和外侧且用于包覆模刀22的弹性层24，当模刀22处于远离第二模具30的初始状态时，刀口23的刀尖不伸出弹性层24远离模板21的表面，弹性层24能够实现对刀口23的刀尖较好的防护效果，避免刀口23的刀尖发生折断。模板21在下压冲切时，弹性层24会率先接触到极片料带并将极片料带压覆于第二模具30上，以完成对切割前的极片料带的预定位，避免极片料带的位置出现偏差的情况发生而导致的极片质量差的问题，此外，弹性层24的设置能够对刀口23起到一定缓冲作用，避免刀口23对极片料带的冲力过大，防止刀口23发生折断问题。另外，在切割完成后，模刀22复位时，弹性层24也将随即恢复原状，并同步推动成型极片与模刀22快速分离，以便模刀22进行后续的切割作业。作为优选方案，弹性层24在本实施例可以为橡胶，橡胶的质地较柔软，能够避免对极片的刮伤。在其他实施例中，弹性层24还可为海绵、弹簧钢等弹性材料。

此外，如图4所示，当弹性层24未被挤压时，弹性层24与模刀22在模刀22的宽度方向上留有合适的间隙，这样，弹性层24在模板21与第二模具30挤压时恰好与模刀22的外侧面和内侧面相贴，以免弹性层24在挤压过程中造成模刀22形变。具体而言，弹性层24与模刀22在模刀22的宽度方向上具有0.2㎜-2㎜的间隙。

结合图1和图2对刀口23的结构进行说明，模刀22与模板21相背的一端设置有刀口23，刀口23包括第一刀刃面231和第二刀刃面232，第一刀刃面231由模刀22的内侧面朝背离模板21的方向延伸形成，第二刀刃面232由模刀22的外侧面朝背离模板21的方向延伸形成，第一刀刃面231和第二刀刃面232沿背离模板21的方向逐渐靠近且共同形成刀尖，刀尖的夹角为30°-45°，该种结构的刀口23切割精度高且切割效果好。具体而言，第一刀刃面231和第二刀刃面232对称分布在模刀22的纵截面的纵向中心线的两侧，第一刀刃面231和第二刀刃面232以形成对称的刀口23，该种结构的刀口23的受力更均衡，切割面更加光滑平整。

如图5和图6所示，在其他实施例中，刀口23包括刀背面2301和刀刃面2302，刀背面2301由模刀22的内侧面朝背离模板21的方向延伸形成且与模刀22的内侧面平行，刀刃面2302由模刀22的外侧面朝背离模板21的方向延伸形成，刀刃面2302沿背离模板21的方向逐渐向刀背面2301靠近且与刀背面2301共同形成刀尖，刀尖的夹角为30°-45°，以形成单面的刀口23，该种的机构的刀口23强度高，不易发生断裂，使用寿命更长。

为了方便理解，现结合1和图2对极片切割装置的整体切割过程进行说明：

如图1所示，极片料带在牵引机构的牵引下传输至切割工位处，即第一模具20和第二模具30之间。接着，吸附机构在切割前开启吸附模式将极片料带吸附于第二模具30上进行固定。接着，如图2所示，驱动装置驱动第一安装台11朝向于第二安装台12靠近，弹性层24率先压覆在极片料带上进行预定位，在弹性层24的挤压变形下刀口23露出并深入刀槽31完成切割。接着，负压风机对切割后极片料带表面附着的粉尘进行吸附。最后，如图1所示，驱动装置再次带动第一安装台11朝向于第二安装台12远离，裁切完成的物料自切割工位传出，取料机械手移动至极片上方将成型极片取走并送至收料处，以备后续叠片作业。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极片切割装置，包括第一模具(20)，所述第一模具(20)包括相连接的模板(21)和模刀(22)，所述模刀(22)与所述模板(21)相背的一端设置有刀口(23)，其特征在于，所述极片切割装置还包括：

第二模具(30)，与所述模板(21)相对设置，所述模刀(22)设置在所述模板(21)与所述第二模具(30)之间，极片料带位于所述模刀(22)和所述第二模具(30)之间，所述第二模具(30)与所述模板(21)正对的表面上形成有与所述刀口(23)相对应的刀槽(31)，所述第一模具(20)能相对于所述第二模具(30)做靠近或远离的往复运动，以使所述刀口(23)活动嵌设于所述刀槽(31)内；

所述模板(21)上设置有位于所述模刀(22)内侧和外侧且用于包覆所述模刀(22)的弹性层(24)，所述模刀(22)处于远离所述第二模具(30)的状态时，所述刀口(23)的刀尖不伸出所述弹性层(24)远离所述模板(21)的表面。

2.根据权利要求1所述的极片切割装置，其特征在于，所述刀口(23)包括：

第一刀刃面(231)，由所述模刀(22)的内侧面朝背离所述模板(21)的方向延伸形成；以及

第二刀刃面(232)，由所述模刀(22)的外侧面朝背离所述模板(21)的方向延伸形成，所述第一刀刃面(231)和所述第二刀刃面(232)沿背离所述模板(21)的方向逐渐靠近且共同形成刀尖。

3.根据权利要求2所述的极片切割装置，其特征在于，所述第一刀刃面(231)和所述第二刀刃面(232)对称分布在所述模刀(22)的纵截面的纵向中心线的两侧。

4.根据权利要求3所述的极片切割装置，其特征在于，所述刀口(23)包括：

刀背面(2301)，由所述模刀(22)的内侧面朝背离所述模板(21)的方向延伸形成且与所述模刀(22)的内侧面平行；以及

刀刃面(2302)，由所述模刀(22)的外侧面朝背离所述模板(21)的方向延伸形成，所述刀刃面(2302)沿背离所述模板(21)的方向逐渐向所述刀背面(2301)靠近且与所述刀背面(2301)共同形成刀尖。

5.根据权利要求2或4所述的极片切割装置，其特征在于，所述刀尖的夹角为30°-45°。

6.根据权利要求1-4任一项所述的极片切割装置，其特征在于，所述模刀(22)设置有多个，多个所述模刀(22)均匀且间隔排布。

7.根据权利要求6所述的极片切割装置，其特征在于，多个所述模刀(22)呈矩阵排布。

8.根据权利要求1-4任一项所述的极片切割装置，其特征在于，所述模刀(22)呈闭环设置，所述模刀(22)与待成型的极片相匹配。

9.根据权利要求8所述的极片切割装置，其特征在于，所述模刀(22)的转角处呈圆角(221)设置。

10.根据权利要求1所述的极片切割装置，其特征在于，所述极片切割装置还包括与第二模具相连接的吸附机构和/或收纳机构。

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