CN218160513U - 一种极耳抚平装置及卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极耳抚平装置，包括：自由悬空件，包括导向段和弧面段，弧面段具有内凹的抚平弧面，导向段的表面与抚平弧面平滑过渡；弧面段可向远离抚平弧面中心的一侧弹性形变；抚平弧面用于推抵卷针外的卷芯极耳；定位件，与导向段远离弧面段的一侧连接。该极耳抚平装置结构简单合理，卷芯位于自由悬空件抚平弧面的中心侧，极耳与自由悬空件抚平弧面相互作用，自由悬空件抚平弧面逐层对极耳外表面施加朝向抚平弧面中心侧的反作用力或形变恢复力，将极耳扶正抚平直至导入卷芯包覆层的内侧，有效减少极耳的翻折与破损。本实用新型还公开了一种包含极耳抚平装置的卷绕设备。

Description

一种极耳抚平装置及卷绕设备

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种极耳抚平装置及卷绕设备。

背景技术

为了提高圆柱型电池卷芯生产效率，常用方法之一为提高卷绕机的卷绕速度。多极耳圆柱电池卷绕过程中极耳外折严重，报废量大并影响品质。现有技术中改善极耳外折主要采用机械抚平和极耳设置加强筋两种方式。

机械抚平多采用驱动机构驱动抚平结构相对卷绕机的卷针移动，结构复杂，抚平结构的移动需要较高的控制精度；加强筋适用于宽度较大的极耳，一般运用于方形电池中，不适用于圆柱形电池宽度较小的多极耳。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种极耳抚平装置，利用自由悬空件的弹性形变抚平卷芯内圈至外圈的多个极耳，有效改善圆柱形电池的极耳外折现象。

为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案为：一种极耳抚平装置，包括：

自由悬空件，包括导向段和弧面段，所述弧面段具有内凹的抚平弧面，所述导向段的表面与所述抚平弧面平滑过渡；所述弧面段可向远离所述抚平弧面中心的一侧弹性形变；所述抚平弧面用于推抵卷针外的卷芯极耳；

定位件，与所述导向段远离弧面段的一侧连接。

优选的技术方案为，所述自由悬空件和/或所述定位件沿卷芯轴向的位置可调。

优选的技术方案为，所述弧面段远离所述导向段的一端连接有延长段，所述延长段的表面与所述抚平弧面平滑过渡。

优选的技术方案为，所述导向段设置有长孔，所述长孔的长边延伸方向与卷芯轴向一致，紧固件穿设于所述长孔中并与所述定位件可拆卸式连接。

优选的技术方案为，所述导向段可向远离所述抚平弧面中心的一侧弹性形变。

优选的技术方案为，所述导向段和所述弧面段一体连接。

优选的技术方案为，所述自由悬空件为预定型高分子片材。

优选的技术方案为，卷芯极耳的外表面与卷针相背，所述抚平弧面的半径等于或者略小于卷芯内圈极耳的外表面半径。

本实用新型的目的之二在于提供一种卷绕设备，包括上述的极耳抚平装置。

优选的技术方案为，还包括卷针，所述卷针设置于所述抚平弧面的中心侧。

本实用新型的优点和有益效果在于：

该极耳抚平装置结构简单合理，卷针和卷芯极耳位于自由悬空件抚平弧面的中心侧，极耳与弧面段相互作用，极耳外表面与卷针相背，抚平弧面逐层对极耳外表面施加朝向抚平弧面中心侧的反作用力或形变恢复力，将极耳抚平直至导入外层卷芯包覆层的内侧，有效减少极耳的翻折与破损；

自由悬空件的抚平弧面成型形状可根据圆柱卷芯极耳的位置和宽度进行调整，适用于不同卷绕层数、不同直径、不同极耳数量的卷芯卷绕生产；

极耳抚平装置以及相应的卷绕设备制造和维护成本低廉。

附图说明

图1是实施例极耳抚平装置及卷芯的结构示意图；

图2是图1中所示实施例极耳抚平装置及卷芯的主视图；

图3是实施例中极耳抚平装置及卷芯的另一使用状态结构示意图；

图4是图3中所示实施例极耳抚平装置及卷芯的主视图；

图5是另一实施例极耳抚平装置的结构示意图；

图中：1、自由悬空件；11、导向段；12、弧面段；12a、抚平弧面；2、定位件；3、延长段；4、卷芯；41、极耳；5、卷针。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-4所示，实施例极耳抚平装置包括自由悬空件1和定位件2，自由悬空件1包括导向段11和弧面段12，导向段11与弧面段12连接，弧面段12具有内凹的抚平弧面12a，导向段11的表面与抚平弧面12a平滑过渡，导向段11的作用在于将极耳31导向至抚平弧面12a侧方并与抚平弧面12a相推抵；弧面段12可向远离抚平弧面12a中心的一侧弹性形变；抚平弧面12a用于推抵卷针5外的卷芯4极耳41，将极耳41抚平至与抚平弧面12a相一致的弧形，增强极耳41的抗变形性能，利于极耳41保持该形状直至极耳41所在的内层正极片、负极片和隔膜层叠结构被外层层叠结构包覆；定位件2与导向段11远离弧面段12的一侧连接。具体的，松弛的自由悬空件中导向段11的表面与抚平弧面12a相切。

自由悬空件1仅一侧固定，此结构和自由悬空件1的材质共同决定了自由悬空件1的弹性形变程度。在弧面段12可向远离抚平弧面12a中心的一侧弹性形变的基础上，导向段11可选以下材质：与极耳41相抵不发生弹性形变或者弹性形变几乎不可测得；也可以为与极耳41相抵发生弹性形变的材质。前一方案主要依靠弧面段12的弹性实现抚平。

抚平弧面12a进一步优选为横截面弧线沿一直线方向延伸形成的向内凹陷弧面。抚平弧面12a的延伸方向与卷芯4的轴向、卷芯4端面极耳41的伸出方向一致，利于抚平极耳41，克服外翻缺陷。卷绕设备中定位件2为转塔。

卷针5位于抚平弧面12a中心侧，旋转机构驱动卷针5旋转，正极片、负极片和隔膜沿预定的层叠结构逐层卷绕。实施例极耳抚平装置的工作过程依次包括：

S1、卷芯4内层极耳41的一侧边首先与导向段11或弧面段12线接触；然后卷芯4旋转至内层极耳41与抚平弧面12a弧面接触，该接触弧面的延伸方向与极耳41自卷芯4端面的伸出方向一致，具有外翻趋势的极耳41对抚平弧面12a施加背向抚平弧面12a中心侧的作用力，此时自由悬空件1不发生弹性形变或者发生较小的弹性形变（如图1中所示），相应的，抚平弧面12a对极耳41施加朝向抚平弧面12a中心侧的反作用力或者形变恢复力；然后卷芯4旋转至极耳41脱离自由悬空件1；

S2、卷芯4卷绕的持续进行，卷芯4较外层极耳41一侧边首先与自由悬空件1线接触，然后卷芯4旋转至外层极耳41与抚平弧面12a弧面接触；由于外层极耳41对应的卷芯4半径较S1内层极耳41对应的卷芯4半径大，因此极耳41对抚平弧面12a背向抚平弧面12a中心侧的作用力增加，自由悬空件1的弹性形变程度增加（如图3中所示），自由悬空件1以较S1更大的形变恢复力将极耳41向抚平弧面12a中心侧推抵，直至极耳41脱离自由悬空件1；

S3：随着卷芯4卷绕的持续，自由悬空件1推抵极耳41的形变恢复力逐层增加，直至卷芯4卷绕完成。

卷芯极耳41的外表面与卷针相背，内圈极耳41的外表面与抚平弧面12a接触时：抚平弧面12a的半径等于卷芯内圈极耳41的外表面半径，则弧面段12不发生弹性形变；抚平弧面12a的半径略小于卷芯内圈极耳41的外表面半径，则弧面段12发生微小的弹性形变。抚平弧面的圆心角根据极耳导入卷芯后至外层包覆前的旋转角度确定，可选45°、60°、90°、120°、180°、200°等点值以及上述点值的区间值。

针对同一中圆柱电芯卷绕生产的卷绕设备，其中的极耳抚平装置的位置可固定。

在另一实施例中，自由悬空件1和/或定位件2沿卷芯4轴向的位置可调。如图1、3中所示，自由悬空件1设置有长孔，长孔的长边延伸方向与卷芯4轴向一致，穿设于长孔中的紧固件与定位件2可拆卸式连接。实现自由悬空件1沿沿卷芯4轴向位移的替代结构包括但不限于：自由悬空件1与定位件2固定连接，定位件2沿卷芯4的轴向位置可调。根据极耳41伸出卷芯4端面的长度确定易出现外折的位置、需要抚平的极耳41位置，可抚平至极耳41根部，或者与极耳41根部相距一定的距离。

如图1、3所示，在另一实施例中，自由悬空件1与定位件2可拆卸式固定连接。针对极耳41伸出卷芯4端面的长度不同的卷芯4旋绕工序，可选择性地替换抚平弧面12a延伸方向长度相异的自由悬空件1，可拆卸式固定结构便于定位件2上自由悬空件1的更换。可拆卸式固定连接包括但不限于可移除粘接（压敏胶粘接）、对自由悬空件1成对表面的夹持固定。图中采用紧固螺栓，为对自由悬空件1成对表面夹持固定结构的一种。

如图5所示，在另一实施例中，弧面段12远离导向段11的一端连接有延长段3，延长段3的表面与抚平弧面12a平滑过渡。延长段3连接于弧面段12的端面。弧面段12两端的导向段11和延长段3表面均与抚平弧面12a平滑过渡，卷针5旋转、电芯卷绕时电极可先经过导向段11，后与抚平弧面12a相推抵；也可先经过延长段3，后与抚平弧面12a相推抵。

如图1、3所示，在另一实施例中，导向段11和弧面段12均可向远离抚平弧面12a中心的一侧弹性形变。导向段11可带动弧面段12整体弹性变形，增大弧面段12整体的弹性形变程度，使该极耳抚平装置适用于多型号的圆柱电芯卷绕工序，尤其是多极耳41电池的卷绕工序。

如图1、3所示，在另一实施例中，导向段11和弧面段12一体连接。一体连接利于实现平滑过渡，在导向段11和弧面段12均发生弹性形变时仍能保持平滑过渡，避免极耳41导入不畅、导向段11和弧面段12连接处与极耳41剐蹭等问题。

如图1、3所示，在另一实施例中，自由悬空件1为预定型高分子片材。高分子片材的材料可根据片材厚度、材质本身的强度和弹性以及卷芯4中极耳41的位置具体确定，包括但不限聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯。实施例中自由悬空件1的材质为聚乙烯（PE）。如上所示，导向段11和弧面段12为一体连接的预定型高分子片材。预定型是指以平整的片材为原料，经定型形成具有弧面段12和导向段11预定形状的自由悬空件1，预定型可选为热定型。高分子片材可为单组份片材或者复合片材。进一步的，为了降低极片与抚平弧面12a的静摩擦力，可选抚平弧面12a为低摩擦系数表面。

如图1、3所示，在另一实施例中，自由悬空件1与延长段3一体连接，图中为一体连接片材。与具有厚度差异的导向段11和弧面段12相比，一体连接片材各位置具有趋于相同的弹性变形能力，进一步优化延长段3和自由悬空件1连接处在松弛状态和受力状态保持平滑过渡，具体为延长段3与抚平弧面12a的平滑过渡。

实施例还包括一种卷绕设备，包括以上实施例的极耳抚平装置。

如图1、3所示，在另一实施例中，还包括卷针5，卷针5设置于抚平弧面12a的中心侧。

基于包含导向段11和弧面段12、不包含延长段3的极耳抚平装置，卷针5的旋转方向须满足以下条件：卷芯4极耳41依次经过导向段11和弧面段12侧方；基于包含导向段11、弧面段12和延长段3的极耳抚平装置，卷针5的旋转方向满足以下条件：卷芯4极耳41依次经过导向段11、弧面段12、延长段3的侧方；或者卷芯4极耳41依次经过延长段3、弧面段12、导向段11的侧方。

卷绕设备还包括驱动卷针绕中心轴旋转的驱动机构、正极片导入机构、负极片导入机构、隔膜导入机构等已知卷绕设备部件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种极耳抚平装置，其特征在于，包括：

自由悬空件，包括导向段和弧面段，所述弧面段具有内凹的抚平弧面，所述导向段的表面与所述抚平弧面平滑过渡；所述弧面段可向远离所述抚平弧面中心的一侧弹性形变；所述抚平弧面用于推抵卷针外的卷芯极耳；

定位件，与所述导向段远离弧面段的一侧连接。

2.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述自由悬空件和/或所述定位件沿卷芯轴向的位置可调。

3.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述弧面段远离所述导向段的一端连接有延长段，所述延长段的表面与所述抚平弧面平滑过渡。

4.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述导向段设置有长孔，所述长孔的长边延伸方向与卷芯轴向一致，紧固件穿设于所述长孔中并与所述定位件可拆卸式连接。

5.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述导向段可向远离所述抚平弧面中心的一侧弹性形变。

6.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述导向段和所述弧面段一体连接。

7.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，所述自由悬空件为预定型高分子片材。

8.根据权利要求1所述的极耳抚平装置，其特征在于，卷芯极耳的外表面与卷针相背，所述抚平弧面的半径等于或者略小于卷芯内圈极耳的外表面半径。

9.一种卷绕设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的极耳抚平装置。

10.根据权利要求9所述的卷绕设备，其特征在于，还包括卷针，所述卷针设置于所述抚平弧面的中心侧。

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