CN217768480U - 圆柱电芯卷绕机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱电芯卷绕机构，包括支架、正极片放卷轴、负极片放卷轴、第一隔膜放卷轴、第二隔膜放卷轴、电芯卷绕轴和压紧装置。第一隔膜放卷轴、第二隔膜放卷轴、电芯卷绕轴均可转动连接支架。电芯卷绕轴可操作地将正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜依次层叠且缠绕至电芯卷绕轴上。压紧装置设置于电芯卷绕轴上游，可操作地将正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜沿其层叠方向进行热压。本实用新型对圆柱电芯卷绕机构进行优化，添加了加压装置，在电芯卷绕之前对正极片、第一隔膜、负极片以及第二隔膜进行热压，并使其正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜在卷绕之前实现紧密贴合，减小卷绕成型圆柱电芯的体积，提高圆柱电池的能量密度。

Description

圆柱电芯卷绕机构

技术领域

本实用新型涉及锂电池制造领域，具体涉及一种圆柱电芯卷绕机构。

背景技术

作为新能源汽车的最核心部件之一，锂离子具有能量密度高、循环寿命长、安全环保等优势，所以锂电池逐渐成为电动化时代的主流方向。

锂离子电池从形态上分为硬壳电池、软包电池和圆柱电池，其中圆柱电池具有体积能量密度高、结构简单、易于成组、便于标准化等优势。随着技术的发展，大圆柱电池逐渐成为市场的主流方向。

圆柱电池包括壳体和圆柱电芯，壳体为圆柱形，且具有密封的容纳空间，圆柱电芯位于壳体内。而圆柱电芯由正极片、负极片和两层隔膜按照正极片、隔膜、负极片、隔膜的层叠方式绕轴线卷绕形成，其中一个极片设置于正极片和负极片之间以隔离正极片和负极片，另一个设置于外层，圆柱电芯成型后，另一个隔膜的一部分包裹圆柱电芯的外周，以隔离圆柱电芯和壳体。

圆柱电芯制造过程中，依靠卷绕的切向力使得正极片、负极片以及两层隔膜粘合挤压，但是依靠切向力并不能使得正极片、负极片以及两层隔膜之间更紧密地贴合，因为切向力过大会造成正极片、负极片以及隔膜断裂，切向力不足就会造成圆柱电芯成型后的松散现象，使得圆柱电芯占据较大的空间，进而降低圆柱电池的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种圆柱电芯卷绕机构，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种圆柱电芯卷绕机构，包括：

支架；

正极片放卷轴，所述正极片放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷正极片；

负极片放卷轴，所述负极片放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷负极片；

第一隔膜放卷轴，所述第一隔膜放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷第一隔膜；

第二隔膜放卷轴，所述第二隔膜放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷第二隔膜；

电芯卷绕轴，所述电芯卷绕轴可转动连接至所述支架，并设置于所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴和所述第二隔膜放卷轴的共同放卷路径上，且可操作地将所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜依次层叠且缠绕至所述电芯卷绕轴上；

压紧装置，所述压紧装置设置于所述电芯卷绕轴上游，可操作地将所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜沿其层叠方向进行紧密压实。

在一个实施例中，所述压紧装置包括两个辊压辊，两个所述辊压辊相对设置且位于电芯卷绕轴的上游，至少一个所述辊压辊可转动地连接至所述支架。

在一个实施例中，所述压紧装置还包括加热部件，所述加热部件设置于两个所述辊压辊的上游，所述加热部件用于对所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜加热。

在一个实施例中，所述压紧装置还包括热烘箱，两个所述辊压辊位于所述热烘箱内。

在一个实施例中，所述热烘箱内设置多个红外灯，多个红外灯分布于所述辊压辊上游。

在一个实施例中，所述压紧装置包括两个热压辊，所述热压辊连接所述支架，两个所述热压辊相对设置且位于电芯卷绕轴的上游，至少一个所述热压辊可绕其轴线转动，至少一个所述热压辊内设有加热装置，所述加热装置可操作地对所述热压辊的外周加热。

在一个实施例中，所述加热装置包括加热丝，所述加热丝设置于所述热压辊内部且沿所述热压辊周向延伸。

在一个实施例中，所述热压辊的外周还设有弹性的防护层。

在一个实施例中，所述圆柱电芯卷绕机构还包括多个导辊，多个所述导辊连接至所述支架且分别设置于所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴和所述第二隔膜放卷轴的放卷路径上。

在一个实施例中，所述支架包括工作台，所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴、所述第二隔膜放卷轴以及所述电芯卷绕轴连接至所述工作台，且分别绕其轴线可转动。

本实用新型对圆柱电芯卷绕机构进行改动，添加了加压装置，在电芯卷绕之前对正极片、第一隔膜、负极片以及第二隔膜进行热压，并使其正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜在卷绕之前紧密贴合，从而减小卷绕成型的圆柱电芯的体积，提高圆柱电池的能量密度。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的圆柱电芯卷绕机构示意图。

图2是图1所示实施例中的加压装置示意图。

图3是本实用新型的另一个实施例的热压辊示意图。

附图标记：100、圆柱电芯卷绕机构；1、正极片放卷轴；11、正极片；2、第一隔膜放卷轴；21、第一隔膜；3、负极片放卷轴；31、负极片；4、第二隔膜放卷轴；41、第二隔膜；5、电芯卷绕轴；6、加压装置；61、热烘箱；62、辊压辊；63、热压辊；7、导辊。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

本实用新型涉及一种圆柱电芯卷绕机构100，如图1所示，该圆柱电芯卷绕机构100包括支架、正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4、电芯卷绕轴5和加压装置6。正极片放卷轴1连接至支架并可绕其轴线转动，正极片放卷轴1用于放卷正极片11。负极片放卷轴3可转动连接至支架，用于放卷负极片31。第一隔膜放卷轴2连接至支架且可绕其轴线转动，第一隔膜放卷轴2用于放卷第一隔膜21。第二隔膜放卷轴4连接至支架也可绕其轴线转动，第二隔膜放卷轴4用于放卷第二隔膜41。电芯卷绕轴5可转动连接至支架，并设置于正极片放卷轴、负极片放卷轴、第一隔膜放卷轴2和第二隔膜放卷轴4的共同放卷路径上，且可操作地将正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41依次层叠且缠绕至电芯卷绕轴5上。压紧装置设置于电芯卷绕轴5上游，可操作地将正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41沿其层叠方向进行热压。本实用新型对圆柱电芯卷绕机构100进行改动，添加了加压装置6，在电芯卷绕之前对正极片11、第一隔膜21、负极片31以及第二隔膜41进行热压，并使其正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41在卷绕之前紧密贴合，从而减小卷绕成型的圆柱电芯的体积，提高圆柱电池的能量密度。

在一个实施例中，压紧装置包括两个辊压辊62，两个辊压辊62相对设置且位于电芯卷绕轴5的上游，两个辊压辊62可转动地连接至支架。正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41层叠后可穿过两个辊压辊62之间的间隙，并被两个辊压辊62挤压，从而彼此贴近。应理解，也可以设置一个辊压辊62可转动连接至支架，另一个固定于支架上，两个辊压辊62也相对挤压正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41。另外，辊压辊62的转速应匹配正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2以及第二隔膜放卷轴4的转速。

可选地，压紧装置还包括加热部件，加热部件设置于两个辊压辊62的上游，加热部件用于对正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41加热。在环境温度不足的情况下，使用加热部件可以加速第一隔膜21、第二隔膜41上的贴胶，从而使得正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41彼此贴紧并粘合。另外需要控制加热部件和辊压辊62的距离，避免由于间距太大从而使得第一隔膜21或第二隔膜41上的贴胶凝固。

可选地，压紧装置还包括热烘箱61，两个辊压辊62位于热烘箱61内。正极片11、第一隔膜21、负极片31、第二隔膜41可从热烘箱61穿过，并经过热烘箱61加热和两个辊压辊62挤压。应理解，本领域技术人员也可以选择其他的加热部件对正极片11、第一隔膜21、负极片31、第二隔膜41加热，在此不限制加热部件的实施方式。

可选地，热烘箱61内设置多个红外灯，多个红外灯分布于辊压辊62上游。红外灯加热使目前比较常用的加热方式之一，本领域技术人员也可以选择其他的实施方式。

在另一个实施例中，压紧装置可以选择两个热压辊63，热压辊63连接支架且，两个热压辊63相对设置且位于电芯卷绕轴5的上游，至少一个所述热压辊63可绕其轴线转动，至少一个热压辊63内设有加热装置，加热装置可操作地对所热压辊63的外周加热。压紧装置设置于热压辊63内，可以在对正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41挤压过程中对其加热。

进一步地，加热装置包括加热丝，且加热丝设置于热压辊63内部且沿热压辊63周向延伸。加热丝可对热压辊63的外周加热，通过热压辊63的外周将热量传输至正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41。加热丝可以设置多根，并且均匀分布于热压辊63的周向。优选地，两个热压辊63内均设置加热丝，可以对正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41沿层叠方向的两侧对其加热。

进一步地，热压辊63的外周还设有弹性的防护层，防护层可以放置热压辊63在滚动过程中对正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41造成损伤。可选地，防护层可选用硅胶材质。

可选地，圆柱电芯卷绕机构100还包括多个导辊7，多个导辊7连接至支架且分别设置于正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2和第二隔膜放卷轴4的放卷路径上，导辊7用于辅助正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2和第二隔膜放卷轴4。

可选地，支架包括工作台，正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4以及电芯卷绕轴5连接至所述工作台，且分别绕其轴线可转动。如图1所示，正极片极放卷轴1、负极片卷绕轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4在一各平面内转动放卷。在实际生产中，电芯卷绕轴5、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4的布置方式也可以根据需要改变，不限制于图1的实施方式。

另外，圆柱电芯卷绕机构100还包括多个驱动机构，多个驱动机构分别连接正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4以及电芯卷绕轴5，并可驱动正极片放卷轴1、负极片放卷轴3、第一隔膜放卷轴2、第二隔膜放卷轴4以及电芯卷绕轴5转动。而且在实践中，为了提高电芯卷绕装置的自动化层度，还可以设置控制模块，并使得控制模块信号连接驱动机构，控制模块可以控制驱动机构的运行。

本实用新型对圆柱电芯卷绕机构100进行改动，添加了加压装置6，在电芯卷绕之前对正极片11、第一隔膜21、负极片31以及第二隔膜41进行热压，并使其正极片11、第一隔膜21、负极片31和第二隔膜41在卷绕之前紧密贴合，从而减小卷绕成型的圆柱电芯的体积，提高圆柱电池的能量密度。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，包括：

支架；

正极片放卷轴，所述正极片放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷正极片；

负极片放卷轴，所述负极片放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷负极片；

第一隔膜放卷轴，所述第一隔膜放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷第一隔膜；

第二隔膜放卷轴，所述第二隔膜放卷轴可转动连接至所述支架，用于放卷第二隔膜；

电芯卷绕轴，所述电芯卷绕轴可转动连接至所述支架，并设置于所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴和所述第二隔膜放卷轴的共同放卷路径上，且可操作地将所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜依次层叠且缠绕至所述电芯卷绕轴上；

压紧装置，所述压紧装置设置于所述电芯卷绕轴上游，可操作地将所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜沿其层叠方向进行紧密压实。

2.根据权利要求1所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述压紧装置包括两个辊压辊，两个所述辊压辊相对设置且位于电芯卷绕轴的上游，至少一个所述辊压辊可转动地连接至所述支架。

3.根据权利要求2所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述压紧装置还包括加热部件，所述加热部件设置于两个所述辊压辊的上游，所述加热部件用于对所述正极片、所述第一隔膜、所述负极片和所述第二隔膜加热。

4.根据权利要求3所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述压紧装置还包括加热烘箱，两个所述辊压辊位于所述热烘箱内。

5.根据权利要求4所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述热烘箱内设置多个红外灯，多个红外灯分布于所述辊压辊上游。

6.根据权利要求1所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述压紧装置包括两个热压辊，所述热压辊连接所述支架，两个所述热压辊相对设置且位于电芯卷绕轴的上游，至少一个所述热压辊可绕其轴线转动，至少一个所述热压辊内设有加热装置，所述加热装置可操作地对所述热压辊的外周加热。

7.根据权利要求6所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述加热装置包括加热丝，所述加热丝设置于所述热压辊内部且沿所述热压辊周向延伸。

8.根据权利要求6所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述热压辊的外周还设有弹性的防护层。

9.根据权利要求1所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述圆柱电芯卷绕机构还包括多个导辊，多个所述导辊连接至所述支架且分别设置于所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴和所述第二隔膜放卷轴的放卷路径上。

10.根据权利要求1所述的圆柱电芯卷绕机构，其特征在于，所述支架包括工作台，所述正极片放卷轴、所述负极片放卷轴、所述第一隔膜放卷轴、所述第二隔膜放卷轴以及所述电芯卷绕轴连接至所述工作台，且分别绕其轴线可转动。

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