CN217426843U - 复合集流体的电芯成型装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于复合集流体的电芯成型装置，包括往复叠片机构、卷料铜箔上料机构、卷料铝箔上料机构和极组处理装置，往复叠片机构被构造为在往复运动过程中接收正极片、负极片以及隔膜；卷料铜箔上料机构可对铜箔放料和输送；卷料铝箔上料可对卷装的铝箔放料和输送，以在正极片和负极片的交替叠放过程中，将铝箔嵌入到正极片的极耳位置处；极组处理装置用以裁切隔膜及贴胶后，焊接并裁切极耳。本实用新型所述的复合集流体的电芯成型装置，通过卷料铜箔上料机构、卷料铝箔上料机构、与往复叠片机构共同作用，负极极耳间嵌入铜箔，正极极耳间嵌入铝箔，以铜箔和铝箔与外接连片进行焊接，避免出现虚焊现象，提高焊接的良品率。

Description

复合集流体的电芯成型装置

技术领域

本实用新型涉及电芯成型装置技术领域，特别涉及一种复合集流体的电芯成型装置。

背景技术

锂电池由于其能量密度高、循环性能长、放电倍率高等诸多优点已被广泛使用，但近年来，由于热失控等原因引发的电池安全问题频发，使得越来越多的人开始关注锂电池的安全问题。

现实生产中，为了提高锂电池的安全性，开始采用不导电的聚合物薄膜做基底，在基底两侧通过真空蒸镀、电镀等方式镀一层金属的复合集流体。例如在PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)薄膜两侧镀金属铝作为正极集流体，在PP(聚丙烯酯)薄膜两侧镀金属铜作为负极集流体。这些复合集流体在一定程度上改善了电池的安全性能，同时提高电池的重量能量密度。

然而，将复合集用叠片工序组装的裸电芯时，后续极耳焊接会出现大量的焊接不良现象，主要因为由于该集流体中间层为高分子聚合物，属于绝缘层，加工制作时由于中间层的高分子聚合物由于对焊接能量的吸收而不能直接与外接极耳焊接，需采用多次焊接方式，即便如此，现场仍出现焊接虚焊的现象，同时也导致电芯交流内阻较多，电芯倍率要求较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种复合集流体的电芯成型装置，以提高焊接良品率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于复合集流体的电芯成型装置，包括：

往复叠片机构，被构造为在往复运动过程中接收正极片、负极片以及隔膜，以使所述隔膜被夹置在交替叠放的所述正极片和所述负极片之间；

卷料铜箔上料机构，被构造为对卷装的铜箔的放料和输送，以在所述正极片和所述负极片的交替叠放过程中，将所述铜箔嵌入到所述负极片的极耳位置处；

卷料铝箔上料机构，被构造为对卷装的铝箔的放料和输送，以在所述正极片和所述负极片的交替叠放过程中，将所述铝箔嵌入到所述正极片的极耳位置处；

极组处理装置，设置在所述往复叠片机构的下游，用于接收所述往复叠片机构输出的极组，以裁切所述隔膜及贴胶后，焊接并裁切极耳。

进一步的，所述卷料铜箔上料机构包括承载卷装的所述铜箔的铜箔放料卷轴，牵引所述铜箔至往复叠片机构的一对铜箔牵引辊，以及设置在所述铜箔放料卷轴和所述铜箔牵引辊之间的铜箔张力过辊。

进一步的，所述卷料铜箔上料机构包括位于所述铜箔牵引辊下游的、切断所述铜箔的铜箔切刀。

进一步的，所述卷料铝箔上料机构包括承载卷装的所述铝箔的铝箔放料卷轴，牵引所述铝箔至往复叠片机构的一对铝箔牵引辊，以及设置在所述铝箔放料卷轴和所述铝箔牵引辊之间的铝箔张力过辊。

进一步的，所述卷料铝箔上料机构包括位于所述铝箔牵引辊下游的、切断所述铝箔的铝箔切刀。

进一步的，隔膜裁切机构，在所述往复叠片机构完成叠片后，切断对所述往复叠片机构的隔膜供给；贴胶机构，设置在所述隔膜裁切机构的下游，对切断所述隔膜后输送过来的所述极组进行贴胶；预焊机构，设置在所述贴胶机构的下游，以超声波焊接的方式焊接叠放状态的所述铜箔和所述铝箔；裁切机构，设置在所述预焊机构的下游，以裁切所述铜箔和所述铝箔，以形成极耳。

进一步的，极组称重热压绝缘测试机构，设置在所述贴胶机构和所述预焊机构之间，以构成对所述极组的称重和绝缘测试。

进一步的，正极片上料机构，被构造为将所述正极片输送至所述往复叠片机构；负极片上料机构，被构造为将所述负极片输送至所述往复叠片机构；隔膜上料机构，被构造为对卷装的所述隔膜的放料，并将所述隔膜输送至所述往复叠片机构上；所述往复叠片机构在所述正极片上料机构和所述负极片上料机构之间往复移动。

进一步的，所述隔膜上料机构包括承载卷装的所述隔膜的隔膜放卷轴，牵引所述隔膜至所述往复叠片机构的一对隔膜牵引辊，以及设置在所述隔膜放卷轴和所述隔膜牵引辊之间的隔膜张力过辊。

进一步的，在所述隔膜张力过辊和所述隔膜牵引辊之间的所述隔膜行经路径上，设有构成所述隔膜纠偏定位的纠偏机构。

相对于现有技术，本实用新型具有以下游势：

(1)本实用新型所述的用于复合集流体的电芯成型装置，通过设置卷料铜箔上料机构和卷料铝箔上料机构，可便于在正极片的极耳间嵌入铝箔，在负极片的极耳间嵌入铜箔，在叠片处理完成后，极组的极耳处的铜箔和铝箔可直接用于焊接外接极耳，避免出现虚焊现象，提高焊接的良品率。

(2)设置料铜箔上料机构包括铜箔放料卷轴、铜箔牵引辊和铜箔张力过辊，铜箔放料卷轴的设置可便于卷料铜箔的放置，铜箔牵引辊可便于铜箔的移动，铜箔张力过辊的设置可对铜箔本身的张力进行调节，共同作用以便于铜箔的上料。

(3)通过设置铜箔切刀，可便于在叠片完成后对铜箔进行切断。

(4)设置料铝箔上料机构包括铝箔放料卷轴、铝箔牵引辊和铝箔张力过辊，铝箔放料卷轴的设置可便于卷料铝箔的放置，铝箔牵引辊可便于铝箔的移动，铝箔张力过辊的设置可对铝箔本身的张力进行调节，共同作用以便于铝箔的上料。

(5)通过设置铝箔切刀，可便于在叠片完成后对铝箔进行切断。

(6)设置极组处理装置包括隔膜裁切机构、贴胶机构、预焊机构以及裁切机构，可对极组进行进一步的处理，以便于获得最终的电芯成品。

(7)通过在贴胶机构和预焊机构之间设置极组称重热压绝缘测试机构，可便于对极组进行称重和绝缘测试。

(8)设置用于复合集流体的电芯成型装置还包括正极片上料机构、负极片上料机构以及隔膜上料机构，可便于对极片和隔膜的上料。

(9)设置隔膜放卷轴可便于隔膜的放置，设置隔膜牵引辊可便于对隔膜的牵引，通过设置隔膜张力过辊，可便于对隔膜张力的调节，共同作用以便于铝箔的上料。

(10)通过设置纠偏机构，可便于对隔膜进行定位和纠偏，以便于提高叠片质量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的用于复合集流体的电芯成型装置的结构框图；

附图标记说明：

1、往复叠片机构；2、卷料铜箔上料机构；3、卷料铝箔上料机构；4、极组处理装置；5、正极片上料机构；6、负极片上料机构；7、隔膜上料机构；

201、铜箔放料卷轴；202、铜箔张力过辊；203、铜箔牵引辊；204、铜箔切刀；

301、铝箔放料卷轴；302、铝箔张力过辊；303、铝箔牵引辊；304、铝箔切刀；

401、隔膜裁切装置；402、贴胶装置；403、极组称重热压绝缘测试装置；404、预焊装置；405、裁切装置；

701、隔膜放卷轴；702、隔膜张力过辊；703、纠偏装置；704、隔膜牵引辊。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”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。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实施例涉及一种用于复合集流体的电芯成型装置，包括往复叠片机构1、卷料铜箔上料机构2、卷料铝箔上料机构3和极组处理装置4，其中，往复叠片机构1在往复运动过程中可接收正极片、负极片以及隔膜，以使隔膜被夹置在交替叠放的正极片和负极片之间。

卷料铜箔上料机构2可对卷装的铜箔的放料和输送，以在正极片和负极片的交替叠放过程中，将铜箔嵌入到负极片的极耳位置处；卷料铝箔上料机构3可对卷装的铝箔的放料和输送，以在正极片和负极片的交替叠放过程中，将铝箔嵌入到正极片的极耳位置处。

极组处理装置4设置在往复叠片机构1的下游，用于接收往复叠片机构1输出的极组，以裁切隔膜及贴胶后，焊接并裁切极耳。

在正极片的极耳间嵌入铝箔，在负极片的极耳间嵌入铜箔，在叠片处理完成后，极组的极耳处的铜箔和铝箔可直接用于焊接外接极耳，避免出现虚焊现象，提高焊接的良品率。

基于以上设计思想，本实施例的用于复合集流体的电芯成型装置的一种示例性结构如图1所示，卷料铜箔上料机构2和卷料铝箔上料机构3设置在往复叠片机构1的同一侧，且该侧为叠片完成后的极耳所在侧。

具体而言，卷料铜箔上料机构2包括铜箔放料卷轴201、铜箔牵引辊203、铜箔张力过辊202，其中铜箔放料卷轴201用于承载卷装的铜箔，铜箔牵引辊203共两个，用于牵引铜箔至往复叠片机构1，张力过辊设置在铜箔放料卷轴201和铜箔牵引辊203之间，包括张力控制器和其控制的悬浮辊，用来调节铜箔的放卷张力。

此外，卷料铜箔上料机构2还包括位于铜箔牵引辊203下游的铜箔切刀204，在叠片完成后，用以将铜箔切断。在这里，铜箔放料卷轴201、铜箔牵引辊203、铜箔张力过辊202和铜箔切刀204均采用现有结构，就不再赘述他们的具体结构和设置方式。

卷料铝箔上料机构3包括铝箔放料卷轴301、铝箔牵引辊303、铝箔张力过辊302，其中铝箔放料卷轴301用于承载卷装的铝箔，铝箔牵引辊303共两个，用于牵引铝箔至往复叠片机构1，张力过辊设置在铝箔放料卷轴301和铝箔牵引辊303之间，包括张力控制器和其控制的悬浮辊，用来调节铝箔的放卷张力。

此外，卷料铝箔上料机构3还包括位于铝箔牵引辊303下游的铝箔切刀304，叠片完成后，用以将铝箔切断。具体包括铝箔放料卷轴301、铝箔牵引辊303、铝箔张力过辊302和铝箔切刀304，均采用现有结构，就不再赘述他们的具体构造和设置方式。

为了保证叠片正常进行，本实施例的用于复合集流体的电芯成型装置还包括正极片上料机构5、负极片上料机构6和隔膜上料机构7。其中，正极片上料机构5可采用现有的结构，包括正极极片上料装置501、正极极片定位装置502和正极单片送料装置503。

其中正极极片上料位装置501包括装料盒、托板、高精度丝杠和伺服电机，装料盒根据极片尺寸规格加工而成，装料盒所装极片的层数根据设备的需求而定，托板可上下滑动的滑动设置在装料盒内部，托板的底面与高精度丝杠的顶端连接，高精度丝杠的底端与伺服电机的动力输出端连接，这样使得伺服电机可驱动高精度丝杠拖着托板在装料料盒内部沿着料盒内部上下移动。当需要取装料料盒底部的极片时，伺服电机通过丝杠带动顶部装料料盒托板将极片顶上来，便于机械手取料。

正极极片定位装置502可采用现有装置，其具体结构、设置方式和使用方式不再赘述。

正极单片送料装置503包括定位机构，该定位机构的定位方式由机械四角定位或是有CCD定位方式来实现，当极片被机械手移动到送料位机构后，通过光学CCD对极片进行平面方向的定位，保证该极片在进入叠片位置时的位置准确。

而负极片上料机构6包括负极极片上料装置601、负极极片定位装置602和负极单片送料装置603，负极极片上料装置601与前述的正极极片上料位装置501结构相同，负极极片定位装置602与前述的正极极片定位装置502，负极单片送料装置603与前述的正极单片送料装置503结构和使用方式均相同，这里不再赘述。

隔膜上料机构7包括隔膜放卷轴701、隔膜牵引辊704、隔膜张力过辊702和纠偏装置703，其中隔膜放卷轴701用于承载卷装的隔膜。隔膜牵引辊704共两个，用于牵引隔膜至往复叠片机构1，隔膜张力过辊702设置在隔膜放卷轴701和隔膜牵引辊704之间的，用来调节隔膜的放卷张力。此外，纠偏装置703设置在隔膜张力过辊702和隔膜牵引辊704之间的隔膜行经路径上，用于对隔膜纠偏，使隔膜铺设的位置更为精准。

在本实施例中，往复叠片机构1包括隔膜机械夹爪、卷料铜箔机械夹爪、卷料铝箔机械夹爪、左右移动的叠片平台、正极极片机械手、负极极片机械手、卷料铜箔整形机构和卷料铝箔整形机构，均可采用现有结构，其具体结构和设置方式不再赘述。

当隔膜机械夹爪抓取并带动隔膜上料机构输送来的隔膜随着左右移动的叠片平台移动到正、负极极片的上料位置时，正、负极极片机械手将正负极极片放置在叠片平台上，同时卷料铜箔也随着左右移动的叠片平台实现铜箔嵌入到每层的负极铜极耳内部，卷料铝箔也随着左右移动的叠片平台实现铝箔嵌入到每层的正极铝极耳内部。

值得注意的是，当铝箔于正极极耳处的嵌入完成后，铝箔的局部露出到正极极耳的两侧。同样的，当铜箔于正极极耳处的嵌入完成后，铜箔的局部露出到负极极耳的两侧，可便于和外接的连片进行焊接，提高焊接良品率。

极组中集流体的层数、铝箔的嵌入层数、铜箔的嵌入层数根据极组预先的设计厚度而定。负极极片的层数多余正极极片的层数，且进入叠片的第一片极片为负极极片。当极组的层数达到预设后，机械夹爪固定切片的主体位置，同时卷料铜箔在尾部被切刀切断，卷料铝箔在尾部被切刀切断。

极组处理装置4包括隔膜裁切装置401、贴胶装置402、预焊装置404、裁切装置和极组称重热压绝缘测试装置403。其中，隔膜裁切装置401采用现有结构，在往复叠片机构1完成叠片后，先对极组进行卷绕，然后再切断对叠片机构的隔膜供给。

贴胶装置402也可采用现有结构，设置在隔膜裁切装置401的下游，对切断隔膜后输送过来的极组进行贴胶，用以防止隔膜脱落或者散落。

预焊装置404设置在贴胶装置402的下游，包括超声波焊机和放置平台，超声波焊机设置在极组运行路线的上方，当极组移动至放置平台并定位后，超声波焊机下行，将极组的正极极耳和负极极耳均完成预焊，以便于极组制成电芯后在使用时的离子交换。

极耳裁切装置405设置在预焊装置404的下游，包括气缸、裁切刀和收料盒。当预焊完成后的极组移动至预设的裁切位置，气缸驱动裁切刀下行，对预焊区域进行裁切，以将极耳定型，裁切物料由于重力掉入收料盒内。

最后，极组称重热压绝缘测试装置403包括电子秤、热压装置、绝缘测试装置和机械手，均可采用现有装置，设置在贴胶装置402和预焊装置404之间，以便于对极组进行热压、称重和绝缘测试。

本实用新型的复合集流体的电芯成型装置，通过卷料铜箔上料机构2、卷料铝箔上料机构3、与往复叠片机构1共同作用，可在正极片的极耳间嵌入铝箔，在负极片的极耳间嵌入铜箔。在极组处理完成后，叠片的极耳处可直接用于焊接外接极耳，避免出现虚焊现象，提高焊接的良品率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于，包括：

往复叠片机构(1)，被构造为在往复运动过程中接收正极片、负极片以及隔膜，以使所述隔膜被夹置在交替叠放的所述正极片和所述负极片之间；

卷料铜箔上料机构(2)，被构造为对卷装的铜箔的放料和输送，以在所述正极片和所述负极片的交替叠放过程中，将所述铜箔嵌入到所述负极片的极耳位置处；

卷料铝箔上料机构(3)，被构造为对卷装的铝箔的放料和输送，以在所述正极片和所述负极片的交替叠放过程中，将所述铝箔嵌入到所述正极片的极耳位置处；

极组处理装置(4)，设置在所述往复叠片机构(1)的下游，用于接收所述往复叠片机构(1)输出的极组，以裁切所述隔膜及贴胶后，焊接并裁切极耳。

2.根据权利要求1所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

所述卷料铜箔上料机构(2)包括承载卷装的所述铜箔的铜箔放料卷轴(201)，牵引所述铜箔至往复叠片机构(1)的一对铜箔牵引辊(203)，以及设置在所述铜箔放料卷轴(201)和所述铜箔牵引辊(203)之间的铜箔张力过辊(202)。

3.根据权利要求2所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

所述卷料铜箔上料机构(2)包括位于所述铜箔牵引辊(203)下游的、切断所述铜箔的铜箔切刀(204)。

4.根据权利要求1所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

所述卷料铝箔上料机构(3)包括承载卷装的所述铝箔的铝箔放料卷轴(301)，牵引所述铝箔至往复叠片机构(1)的一对铝箔牵引辊(303)，以及设置在所述铝箔放料卷轴(301)和所述铝箔牵引辊(303)之间的铝箔张力过辊(302)。

5.根据权利要求4所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

所述卷料铝箔上料机构(3)包括位于所述铝箔牵引辊(303)下游的、切断所述铝箔的铝箔切刀(304)。

6.根据权利要求1所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于，所述极组处理装置(4)包括：

隔膜裁切机构，在所述往复叠片机构(1)完成叠片后，切断对所述往复叠片机构的隔膜供给；

贴胶机构，设置在所述隔膜裁切机构的下游，对切断所述隔膜后输送过来的所述极组进行贴胶；

预焊机构，设置在所述贴胶机构的下游，以超声波焊接的方式焊接叠放状态的所述铜箔和所述铝箔；

裁切机构，设置在所述预焊机构的下游，以裁切所述铜箔和所述铝箔，以形成极耳。

7.根据权利要求6所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于，所述极组处理装置(4)包括：

极组称重热压绝缘测试机构，设置在所述贴胶机构和所述预焊机构之间，以构成对所述极组的称重和绝缘测试。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于，包括：

正极片上料机构(5)，被构造为将所述正极片输送至所述往复叠片机构(1)；

负极片上料机构(6)，被构造为将所述负极片输送至所述往复叠片机构(1)；

隔膜上料机构(7)，被构造为对卷装的所述隔膜的放料，并将所述隔膜输送至所述往复叠片机构(1)上；

所述往复叠片机构(1)在所述正极片上料机构(5)和所述负极片上料机构(6)之间往复移动。

9.根据权利要求8所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

所述隔膜上料机构(7)包括承载卷装的所述隔膜的隔膜放卷轴(701)，牵引所述隔膜至所述往复叠片机构(1)的一对隔膜牵引辊(704)，以及设置在所述隔膜放卷轴(701)和所述隔膜牵引辊(704)之间的隔膜张力过辊(702)。

10.根据权利要求9所述的用于复合集流体的电芯成型装置，其特征在于：

在所述隔膜张力过辊(702)和所述隔膜牵引辊(704)之间的所述隔膜行经路径上，设有构成所述隔膜纠偏定位的纠偏机构。

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