CN217468519U - 卷绕机构及其卷绕辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷绕机构及其卷绕辅助装置，卷绕机构的卷针组件适于旋转以将料带卷绕成所述电池的卷芯，所述卷绕辅助装置包括：至少一个本体，至少一个所述本体适于设在所述卷芯内，所述本体用于支撑所述卷芯。根据本实用新型实施例的卷绕辅助装置，通过设置本体，本体可以支撑卷芯，以防止转运时卷芯向下塌陷、卷芯产生褶皱或者多层料带之间产生空隙的情况发生，可以提高卷芯的容量，保证卷芯的使用寿命和安全性能。

Description

卷绕机构及其卷绕辅助装置

技术领域

本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其是涉及一种卷绕机构及其卷绕辅助装置。

背景技术

现有技术中，电池的卷芯的制作方法一般为：将卷针组件旋转以将料带卷绕成卷芯，在卷绕完成之后，会将卷针组件取出并将进行卷芯进行转运。然而，再通过机械手转运时容易出现卷芯向下塌陷的情况。转运后的多层料带之间易产生孔隙，导致卷芯在注液和化成激活后，卷芯界面较差和产生较多不规则的“褐斑”，从而带来卷芯容量损失和易析锂等风险。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种卷绕机构的卷绕辅助装置，卷绕辅助装置使用寿命和安全性能好。

本实用新型的另一个目的在于提出一种卷绕机构，包括上述卷绕辅助装置。

根据本实用新型实施例的卷绕机构的卷绕辅助装置，卷绕机构的卷针组件适于旋转以将料带卷绕成所述电池的卷芯，所述卷绕辅助装置包括：至少一个本体，至少一个所述本体适于设在所述卷芯内，所述本体用于支撑所述卷芯。

根据本实用新型实施例的卷绕辅助装置，通过设置本体，本体可以支撑卷芯，以防止转运时卷芯向下塌陷、卷芯产生褶皱或者多层料带之间产生空隙的情况发生，可以提高卷芯的容量，保证卷芯的使用寿命和安全性能。

在一些示例中，所述本体将所述卷针组件与所述卷芯的至少一部分间隔开。

在一些示例中，所述本体为绝缘件。

在一些示例中，所述本体为聚四氟乙烯件。

在一些示例中，所述本体为平板状。

在一些示例中，所述本体的厚度为H,所述H满足关系式：5mm≤H≤10mm。

根据本实用新型实施例的卷绕机构，包括根据上述示例中任一项所述的卷绕辅助装置。

在一些示例中，卷绕机构还包括：卷芯组件，所述卷芯组件与所述卷绕辅助装置可拆卸地相连。

在一些示例中，在所述卷芯的径向方向上，所述卷针组件与所述卷绕辅助装置层叠设置。

在一些实施例中，所述本体包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述卷针组件相止抵，所述第二表面适于与所述卷芯相止抵。

在一些实施例中，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个为平面。

在一些实施例中，所述本体包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第一表面、所述第三表面、所述第二表面、所述第四表面顺次相连，所述第三表面适于与所述卷芯的一端相止抵，所述第四表面适于与所述卷芯的另一端相止抵。

在一些实施例中，所述本体的长度方向的尺寸小于所述卷针组件的长度方向的尺寸。

在一些实施例中，所述本体为多个，多个本体包括第一本体和第二本体，所述第一本体设于所述卷针组件的其中一侧，所述第二本体设于所述卷针组件的另一侧。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的卷芯、卷绕辅助装置以及卷针组件的结构示意图。

图2是根据现有技术中的卷芯转运时的示意图。

图3是根据现有技术中的转运时的卷芯的受力分析图。

图4是根据现有技术中的卷芯内部弯折曲线示意图。

图5是根据本实用新型实施例的卷芯转运时的示意图。

图6是根据本实用新型实施例的的转运时的卷芯的受力分析图。

图7是根据本实用新型实施例的卷芯内部弯折曲线示意图。

图8是根据现有技术中拔除卷针组件后的卷芯的左视图。

图9是根据现有技术中的拔除卷针组件卷芯的俯视图。

附图标记：

现有技术：

卷芯300′；

本申请：

卷绕辅助装置100；

本体10；第一表面11；第二表面12；第三表面13；第四表面14；

卷针组件200；卷芯300；第一搬运夹手400；第二搬运夹手500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面参考图1-图9描述根据本实用新型实施例的卷绕机构的卷绕辅助装置100，包括至少一个本体10。其中，卷绕机构可以包括卷绕辅助装置100和卷针组件200。

具体而言，如图1所示，至少一个本体10适于设在卷芯300内，本体10用于支撑卷芯300。需要说明的是，卷绕机构的卷针组件200适于旋转以将料带卷绕成电池的卷芯300。料带指的是层叠设置的正极极片、隔膜、负极极片。

其中，现有技术中的卷芯300′的制作过程可以为：1、卷针组件旋转以将料带卷绕成电池的卷芯300′；2、卷绕完成后，取出卷针组件；3、对卷芯300′进行冷压；4、将卷芯转运至热压装置处，以对卷芯300′进行热压；5、将卷芯300′转运至贴胶装置处，以对卷芯300′进行贴胶。

因卷绕完成后将卷针组件取出，卷绕后的卷芯300′的大面区域的尺寸较大而缺少支撑，转运时容易出现卷芯300′向下塌陷的情况，转运后，隔膜和极片之间容易产生空隙，导致卷芯300′在注液和化成激活后，产生电容损失和容易析锂等风险。

因此，本申请通过设置卷绕辅助装置100，在卷绕时，卷绕辅助装置100的本体10和卷针组件200共同相对于料带旋转，卷绕完成后，卷绕辅助装置100的本体10和卷针组件200位于卷芯300内部，因此，本体10可以对卷芯300起到支撑的作用。取出卷针组件200后，在转运卷芯300时，本体10可以继续对卷芯300起到支撑的作用，直到贴膜前，再将的本体10从卷芯300的内部取出，以防止转运时，卷芯300出现向下塌陷的情况，保证卷芯300的大容量设计、良好的使用寿命以及安全性能。

根据本实用新型实施例的卷绕辅助装置100，通过设置本体10，本体10可以支撑卷芯300，以防止转运时卷芯300向下塌陷、卷芯300产生褶皱或者多层料带之间产生空隙的情况发生，可以提高卷芯300的容量，保证卷芯300的使用寿命和安全性能。

在一些实施例中，本体10将卷针组件200与卷芯300的至少一部分间隔开。例如，如图1所示，本体10可以将卷芯300和卷针组件200沿如图1所示的上下方向间隔开，当卷针组件200拔除后，本体10可以在上下方向上对卷针组件200起到支撑的作用，以保证转运时，卷芯300不会向下塌陷。

在一些示例中，本体10为绝缘件。现有技术中，卷绕完成后，拔除卷针组件200 时，在静电吸附的作用力下，容易造成与卷针组件200接触的隔膜或极片被卷针组件200 带出的情况，这样会导致卷芯300的Overhang(指负极极片长度和宽度方向多出正负极极片之外的部分)不一致，甚至可能出现梯形状的卷芯300，导致卷芯300卷绕段的良率过低。因此，将本体10设置为绝缘件，可以避免本体10与卷芯300之间产生静电吸附，这样，在取出本体10时，不会因静电力使卷芯300移动，提高了卷芯300的稳定性和良率。

同时，本体10将卷针组件200与卷芯300的至少一部分间隔开。在卷针组件200 取出时，可以防止至少一部分卷针组件200与卷芯300直接接触，以防止卷芯300与卷针组件200之间产生静电力，进一步提高了卷芯300的良率。

例如，本体10可以为聚四氟乙烯件。聚四氟乙烯材质硬度较大，可以具有良好的支撑作用，同时，聚四氟乙烯的绝缘性好，可以有效防止本体10与卷芯300之间产生静电力，防止卷芯300跟随本体10移动，以保证卷芯300的良率。

在一些实施例中，本体10包括相对设置的第一表面11和第二表面12，在卷绕时，第一表面11适于与卷针组件200相止抵，第二表面12适于与卷芯300相止抵。由此，可以保证卷绕时的稳定性，同时，可以保证本体10对卷芯300的支撑效果。

根据本实用新型的一些具体实施例，第一表面11和第二表面12中的至少一个为平面。例如，第一表面11和第二表面12均为平面，这样，第一表面11和第二表面12光滑，可以进一步降低卷芯300与本体10之间、本体10与卷针组件200之间的摩擦力，以防止卷针组件200、本体10拔除时带动卷芯300移动，以提高卷芯300的良率。

在一些实施例中，本体10的长度方向(例如如图1所示的左右方向)的尺寸小于卷针组件200的长度方向(例如如图1所示的左右方向)的尺寸，进而可以防止卷绕时卷芯300的长度方向发生变形，以进一步保证卷芯300的良率。

在一些实施例中，本体10包括相对设置的第三表面13和第四表面14，第一表面11、第三表面13、第二表面12、第四表面14顺次相连，第三表面13适于与卷芯300的一端相止抵，第四表面14适于与卷芯300的另一端相止抵，由此，可以进一步保证本体 10对卷芯300的支撑效果，以防止卷芯300出现褶皱或塌陷的情况。

在一些实施例中，本体10可以为多个，多个本体10包括第一本体10和第二本体10，第一本体10设于卷针组件200的其中一侧，第二本体10设于卷针组件200的另一侧。例如，第一本体10和第二本体10分别设置在卷针组件200的沿上下方向的两侧。由此，可以进一步提高本体10的支撑效果，同时，可以更加利于卷针组件200的拔除，防止上下方向两侧的卷芯300与卷针组件200直接接触，进一步提高卷芯300的良率。

在一些实施例中，本体10可以为平板状。一方面，可以便于加工；另一方面，可以便于与卷芯300的内侧表面、卷针组件200相适配，以提高卷芯300的良率，保证电池的安全性能和使用寿命。

根据本实用新型的一些具体实施例，本体10的厚度为H,H满足关系式：5mm≤H≤10mm。例如,H＝8mm。这里，“厚度”指的是如图1所示的上下方向的尺寸，如此设置的本体10的厚度设置合理，可以保证对卷芯300的支撑作用，同时，可以控制较低的成本、不会对卷芯300的卷绕产生影响，以提高卷芯300的良率。

本申请的本体10为聚四氟乙烯件，本体10构造为板状结构，本体10的第一表面11、第二表面12、第三表面13和第四表面14可以均为平面且可以进行光滑处理。因此，可以防止卷芯300塌陷的情况发生，同时，可以防止卷针组件200拔针不良的情况发生。

增加本体10后，卷芯300转运后的内部隔膜褶皱，气泡等不良情况可以完全消除，转运后可实现无返工情况，卷芯300内部界面有明显改善。单工序优率提升50％以上；卷芯300后段整体总优率提升4.3％，从87.8％提升至92.1％；卷绕工序一次优率提升了约3％，从94.7％提升至97.3％，因此，通过增加本体10，卷芯300制造整体优率提升了 0.85％，从84.52％提升至85.37％；每月整体制造成本节约300万元，计算逻辑： 12.5k/d*0.85％*940*30(单日产能*优率提升额*单颗卷芯300成本*每月30天)。

根据本实用新型实施例的卷绕机构，包括上述任一项实施例所述的卷绕辅助装置。根据本实用新型实施例的卷绕机构，通过设置本体10，本体10可以支撑卷芯300，以防止转运时卷芯300向下塌陷、卷芯300产生褶皱或者多层料带之间产生空隙的情况发生，可以提高卷芯300的容量，保证卷芯300的使用寿命和安全性能。

进一步地，卷绕机构还包括卷芯组件200，卷芯组件200与卷绕辅助装置100可拆卸地相连，以便于在卷绕完成后将卷芯组件200与卷绕辅助装置100分离。例如，卷芯组件200与卷绕辅助装置100可以通过卡接、插接的方式配合，在此不做限定。

例如，如图1所示，在卷芯300的径向方向上，卷针组件200与卷绕辅助装置100 层叠设置。以便于卷针组件200与卷绕辅助装置100共同卷绕卷芯300，当卷绕完成后，卷针组件200脱离后，卷绕辅助装置可以对卷芯300起到支撑的作用。

下面参照图2-图9对现有技术中的卷芯300′和本申请的卷芯300进行具体描述。

其中，图2-图4为现有技术中的卷芯300′转运时的示意图、转运时的受力分析图以及卷芯300′内部弯折曲线示意图。

如图2为转运时卷芯300′的两端分别设置在第一搬运夹手400和第二搬运夹手500时的示意图。如图3所示，通过对卷芯300′进行受力分析，可以得出卷芯300′共受5 个力，分别为：F1′为卷芯第一搬运夹手400对卷芯300′的支持力、F2′为第二搬运夹手500对卷芯300的支持力、F3′为第一搬运夹手400对卷芯300向内部的挤压力、 F4′为卷芯300第二搬运夹手500对卷芯300′向内部的挤压力、F5′为卷芯300′自身所受到的重力；

同时满足以下关系式：F3′＝F4′，F5′＝F1′+F2′；(即卷芯300受力平衡)

参照图4，根据卷芯300′受力分析图，如图4中虚线所示可知，结合卷芯300′搬运后极片和隔膜存在褶皱现象，卷芯300′内部产生了弯折卷曲，影响了卷芯300′的容量、良率和安全性能。

图5-图7为本申请中的卷芯300转运时的示意图、转运时的受力分析图以及卷芯300 内部弯折曲线示意图。如图5为转运时卷芯300的两端分别设置在第一搬运夹手400和第二搬运夹手500时的示意图。如图6所示，通过对内部设有本体10的卷芯300进行受力分析，可以得出卷芯300共受8个力，分别为：F1为第一搬运夹手400对卷芯300 的支持力、F2为第二搬运夹手500对卷芯300的支持力、F3为第一搬运夹手400对卷芯300向内部的挤压力、F4为第二搬运夹手500对卷芯300向内部的挤压力、F5为卷芯300自身所受到的重力、F6为本体10对卷芯300的支持力、F7为本体10对卷芯300 第一搬运夹手400的挤压力F3的反作用力、F8为本体10对卷芯300第二搬运夹手500 的挤压力F4的反作用力；

同时满足以下关系式：F5≥F6，F3≥F7，F4≥F8；F3+F8＝F4+F7,F1+F2+F6＝F5；

因此，如图7所示，通过本体10对卷芯300各个力进行分散和中和，所以卷芯300 内部受力居于平衡状态，卷芯300内部极片弯折和隔膜褶皱情况得到明显改善。

图8为现有技术中的卷芯300′的拔除卷针组件后的左视图；其中，图8中的横线为卷绕卷芯每一层的极片，前侧为卷绕完成拔针不良卷芯300′内层被拔出后的示意图，后侧为卷绕完成拔针不良卷芯300′内层被拔出后另一边的示意图，图9为现有技术中的卷芯300′的拔除卷针组件的俯视图。其中，图9中的横线为卷绕卷芯每一层的两端极片位置，右侧为卷绕完成拔针不良卷芯300′内层被拔出后的示意图；左侧为卷绕完成拔针不良卷芯300′内层被拔出后另一边的示意图。

拔针不良分析：卷针组件可以包括上卷针和下卷针，卷芯300′卷绕完成后，上卷针和下卷针从卷芯300′内部拔除，拔针过程中由于重力作用上层极片紧紧压住上卷针，所以上层靠近卷针的极片极易随着卷针组件的向外拔除一起移动，从而形成拔针不良。同时，上卷针接触的为隔膜，隔膜对应面带有涂层，因此摩擦系数较大，拔针的同时隔膜因受摩擦力、静电吸附等作用力，随着卷针一同向外拔出，从而形成拔针不良。

因此，通过在卷针组件200的上侧设置本体10，本体10可以隔断上部分极片与上卷针的作用力，随着卷针组件200拔除，本体10却不随着卷针移动而移动，从而可有效改善拔针不良。同时，本体10为绝缘件可以防止静电且表面光滑，可以有效改善拔针不良的情况。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以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。在本实用新型的描述中，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。在本实用新型的描述中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种卷绕机构的卷绕辅助装置，其特征在于，所述卷绕机构的卷针组件适于旋转以将料带卷绕成电池的卷芯，所述卷绕辅助装置包括：

至少一个本体，至少一个所述本体适于设在所述卷芯内，所述本体用于支撑所述卷芯。

2.根据权利要求1所述的卷绕机构的卷绕辅助装置，所述本体将所述卷针组件与所述卷芯的至少一部分间隔开。

3.根据权利要求1所述的卷绕机构的卷绕辅助装置，其特征在于，所述本体为绝缘件。

4.根据权利要求1所述的卷绕机构的卷绕辅助装置，其特征在于，所述本体为聚四氟乙烯件。

5.根据权利要求1所述的卷绕机构的卷绕辅助装置，其特征在于，所述本体为平板状。

6.根据权利要求1所述的卷绕机构的卷绕辅助装置，其特征在于，所述本体的厚度为H,所述H满足关系式：5mm≤H≤10mm。

7.一种卷绕机构，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的卷绕机构的卷绕辅助装置。

8.根据权利要求7所述的卷绕机构，其特征在于，还包括：卷芯组件，所述卷芯组件与所述卷绕辅助装置可拆卸地相连。

9.根据权利要求7所述的卷绕机构，其特征在于，在所述卷芯的径向方向上，所述卷针组件与所述卷绕辅助装置层叠设置。

10.根据权利要求7所述的卷绕机构，其特征在于，所述本体包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述卷针组件相止抵，所述第二表面适于与所述卷芯相止抵。

11.根据权利要求10所述的卷绕机构，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个为平面。

12.根据权利要求10所述的卷绕机构，所述本体包括相对设置的第三表面和第四表面，所述第一表面、所述第三表面、所述第二表面、所述第四表面顺次相连，所述第三表面适于与所述卷芯的一端相止抵，所述第四表面适于与所述卷芯的另一端相止抵。

13.根据权利要求7所述的卷绕机构，其特征在于，所述本体的长度方向的尺寸小于所述卷针组件的长度方向的尺寸。

14.根据权利要求7所述的卷绕机构，其特征在于，所述本体为多个，多个本体包括第一本体和第二本体，所述第一本体设于所述卷针组件的其中一侧，所述第二本体设于所述卷针组件的另一侧。

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