CN218632140U - 电池叠片设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池叠片设备，该设备用于生产电池中的极片单元，其包括机架、输送带，以及依次设于机架上的放卷机构、热压机构、切割机构和图像获取单元，其中，料带通过放卷机构和输送带被层叠输送至热压机构处，由热压机构内的热压辊将层叠的料带进行热复合，接下来复合的料带被切割机构裁切为极片单元，最后由图像获取单元获取极片单元的图像质量。本实用新型的电池叠片设备，通过使隔膜或卷料先层叠，再热压而后切割，如此制备极片单元，可提升叠片电池的生产效率，通过在输送带的尾部设置护板，并使热压机构、切割机构均与护板配合，可使热压和切割工序连续进行，方便整体布置。

Description

电池叠片设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产设备技术领域，特别涉及一种电池叠片设备。

背景技术

锂离子电池制作形式可分为卷绕式和叠片式，其中，叠片电池是将正极片、负极片、隔离膜通过叠片机一层层堆叠起来，多为方形。

叠片式的锂电池有较多的优点：第一，叠片式电池边角没有束缚，可以充分释放极片在电池充放电过程中极片膨胀产生的应力，防止极片断裂；第二，叠片式电池可以将极片的压实密度提高，可以总体提升电池容量；第三，叠片式形状为方形，可以充分利用电池壳体，提升单体电池的装配率。

目前叠片电池的生产，主要是通过以下方式：

(1)Z字型叠片：按照正极片、隔膜、负极片的顺序排布，隔膜往返程Z字型运动，目前这种叠片方式应用广泛，生产效率较低。

(2)45°角叠片：按照正极片、隔膜、负极片的顺序排布，叠片台45°角左右摆动，生产效率较低。

(3)热复合方式：将正负极和隔膜通过加热粘结在一起，然后将热复合好的正负极片在隔膜上通过卷绕的形式组合在一起，这种叠片方式，生产效率适中，但设备成本较高，设备比较复杂。

如上生产方式存在生产效率低或生产成本高的缺点和弊端，这会限制叠片电池的广泛使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池叠片设备，以有利于提升叠片效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电池叠片设备，包括机架、输送带，以及依次设于所述机架上的放卷机构、热压机构、切割机构和图像获取单元，其中：

所述输送带转动设于所述机架上，并于所述输送带的尾部设有护板；

所述放卷机构用于使隔膜卷料上放出的隔膜或极片卷料上放出的极片被连续输送至所述输送带上；

所述放卷机构为多个，且多个所述放卷机构被配置为使所述隔膜和所述极片交替且层叠排布于所述输送带上；

所述热压机构包括转动设于所述热压箱上的热压辊，以及用于驱动所述热压辊转动的辊轮驱动机构；所述热压辊用于使层叠排布的所述隔膜和极片自所述热压辊和所述护板之间穿过，而将层叠排布的所述隔膜和极片热压于一起；

所述切割机构包括设于所述机架上的切刀驱动机构，以及由所述切刀驱动机构驱动而靠近或远离所述护板的切刀，所述切刀可因靠近所述护板、而将热压于一起的所述隔膜和所述极片裁断以得到极片单元；

所述图像获取单元用于获取所述极片单元的图像。

进一步的，所述输送带为真空吸附式输送带。

进一步的，所述输送带为上下布置的两个；两个所述输送带相背对的一侧均依次排布有所述放卷机构、所述热压机构、所述切割机构和所述图像获取单元。

进一步的，所述放卷机构包括转动设于所述机架上的第一辊轮、第二辊轮和一对第三辊轮，以及用于驱动至少其一所述第三辊轮的驱动机构；所述第一辊轮用于安装所述隔膜卷料或所述极片卷料；所述第二辊轮用于对所述隔膜卷料上放出的隔膜或所述极片卷料上放出的极片进行导向；一对所述第三辊轮分置于放出的所述隔膜或所述极片的两侧，并用于对放出的所述隔膜或所述极片的输送施加驱动力。

进一步的，所述放卷机构还包括设于所述机架上的张紧单元；所述张紧单元用于调节放出的所述隔膜或所述极片的张力。

进一步的，所述放卷机构还包括设于所述机架上的纠偏单元；所述纠偏单元用于纠正放出的所述隔膜或所述极片输送过程中产生的位置偏差。

进一步的，所述热压机构包括依次排布的多个所述热压辊；所述辊轮驱动机构为与所述热压辊数量一一对应的多个。

进一步的，所述热压机构包括转动设于所述机架上的若干整平辊；各所述整平辊的外表面均包覆有橡胶保护层。

进一步的，所述图像获取单元包括设于所述机架上的CCD检测装置。

进一步的，所述机架上设有位于所述输送带尾部并用于收纳所述极片单元的极片收纳盒。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型的电池叠片设备，通过使隔膜或卷料先层叠，再热压而后切割，如此制备极片单元，可提升叠片电池的生产效率，通过在输送带的尾部设置护板，并使热压机构、切割机构均与护板配合，可使热压和切割工序连续进行，方便整体布置。

(2)两个输送带相背对的一侧均依次排布有放卷机构、热压机构、切割机构和图像获取单元，这种设置方式可减少整个设备所需的空间，对称的结构也更便于维修。

(3)放卷机构中，通过第一辊轮的放卷、第二辊轮的导向和第三辊轮的驱动，可将隔膜和极片叠放好，该放卷机构和输送带共同作用，可将隔膜和极片运往热压机构。

(4)在放卷机构中，还包括张紧单元与纠偏单元，张紧单元可以调整放卷的张力，以便进行下一步的热压。纠偏单元的设置，可以纠正放出的隔膜或输送过程中产生的位置偏差，而有利于提高产品质量。

(5)该设备还装有热压机构，其包括热压辊和整平辊，可将隔膜和极片压在一起，再通过最后的整平辊，将隔膜和极片压制完毕。

(6)设于热压机构后方的切割机构，可对热压于一起的极片和隔膜进行切割，有利于提高生产效率。

(7)在输送带的尾部设置极片收纳盒，便于收纳极片单元。

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电池叠片设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的放卷机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的热压机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的切割机构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例所述的收纳机构的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的极片单元应用状态下的结构示意图。

附图标记说明：

1、极片单元；2、输送带；3、放卷机构；4、热压机构；5、切割机构；6、收纳机构；7、机架；

11、负极单元；110、负极片；12、正极单元；120、正极片；13、隔膜；

21、负极输送带；22、正极输送带；

31、负极放卷机构；32、正极放卷机构；311、第一辊轮；312、第二辊轮；313、第三辊轮；314、张紧单元；315、纠偏单元；

41、热压辊；42、辊轮驱动装置；43、护板；44、热压箱；45、整平辊；

51、切刀；52、切刀驱动机构；

61、极片收纳盒；62、全自动机械手；63、CCD检测装置。

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”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”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，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。

实施例一

本实施例涉及一种电池叠片设备，如图1所示，该设备用于生产电池中的极片单元1，其包括机架7、输送带2，以及依次设于机架7上的放卷机构3、热压机构4、切割机构5和图像获取单元，其中料带通过放卷机构3和输送带2被层叠输送至热压机构4处，由热压机构4内的热压辊41将层叠的料带进行热复合，接下来复合的料带被切割机构5裁切为极片单元1，最后由图像获取单元获取极片单元的图像质量。

为了便于较好的理解本实施例，以下先参照图1对设备的整体结构进行说明，本实施例中，输送带2为两个，两个输送带2上下布置，且输送带2优选采用现有的真空式输送带，两个输送带2相背对的一侧均依次排布有放卷机构3、热压机构4、切割机构5和图像获取单元，且两个输送带两侧的零部件结构相同，因此以下将以一侧的结构为例来进行说明。

如图2所示的，上部的输送带21的上侧设有三组放卷机构3，左侧和右侧的放卷机构3均用于对隔膜卷料进行放卷，中部的放卷机构3用于对负极卷料进行放卷，三组放卷机构3的结构相同，以下将以一组放卷机构3为例来进行说明。

在此需要说明的是，为了便于理解，下文将上部的输送带21上侧的放卷机构3称之为负极放卷机构31，下侧的放卷机构3称之为正极放卷机构32。

在负极放卷机构31中，其包括转动设于机架7上的第一辊轮311、第二辊轮312和第三辊轮313，还包括张紧单元314和纠偏单元315。

该机构中，张紧单元314的结构可参照现有结构，其包括转动设于机架7上的张紧轮，与设于张紧轮右上方的过渡轮，还包括用于调节张紧轮或过渡轮位置的调节机构。通过调节张紧轮或过渡轮的位置，而可调节负极放卷机构31上放出的隔膜或极片的张力。除此以外，张紧轮或过渡轮还可采用现有的变径轮，以调节放出的隔膜或极片的张力。

为符合料带叠放过程中对料带本身张力的需求，如上结构中，张紧单元314可单独控制，张力精度应控制在±0.3％。

纠偏单元315的结构亦可参照现有结构，其包括纠偏传感器与位于纠偏传感器右下方的纠偏轮。其中，纠偏传感器可以检测放出的隔膜或极片的位置，检测的位置信息可反馈至现有的控制装置，由控制装置调整纠偏轮，而将纠偏精度控制在±0.2mm以内。

如上结构的设置，可使隔膜13与负极片110依次穿过第一辊轮311、张紧轮、过渡轮、第三辊轮313、纠偏传感器、纠偏轮、第二辊轮312，而输送至下述的热压机构4。

本实施例中，中部的负极放卷机构31放出的极片，以及右侧的负极放卷机构31放出的隔膜未与输送带2接触，缺少相对于输送带2的摩擦力，无法顺利向下一个机构输送，因此，在中部和右侧的负极放卷机构31中，在过渡轮与纠偏传感器之间设置有一对第三辊轮313，以提供动力。该结构中，第三辊轮313为驱动辊，机架7上设有用于驱动至少其一第三辊轮313转动的驱动机构。

本实施例中，下部的输送带2下侧亦设有三组正极放卷机构32，正极放卷机构32的结构与前述的负极放卷机构31的结构相同，在此不再赘述。但需要说明的是，三组正极放卷机构32中，左侧和右侧的正极放卷机构32用于对正极片120放卷，而中部的正极放卷机构32用于对隔膜13进行放卷。

如上结构的设置，上部的三组负极放卷机构31可得到表面为隔膜13中间为负极片110的负极单元11，下部的三组正极放卷机构32可以得到表面为正极片120中间为隔膜13的正极单元12。

在此需要说明的是，如上的放卷机构3的数量还可为其他数值，如其可为两个，此时，两组放卷机构3分别用于对隔膜卷料和极片卷料进行放卷即可。但为了提高生产效率，对应于每条输送带2优选采用三组放卷机构3。

图3为本实用新型实施例所述的热压机构4，该热压机构4固装于机架7上，其可选用一对自带加热能力的热压辊轮，由这对热压辊轮完成对隔膜13与极片的压制，或者可选用几个分工不同的辊轮，各辊轮提供不同的作用，与护板43配合共同完成对隔膜13与极片的压制。为了提升该设备的空间利用率，此次选用为后者。

具体到本实施例中，该热压机构4包括热压箱44、护板43、辊轮驱动机构42，其中热压箱44包括负极热压箱441、正极热压箱442；负极热压箱441内设有两个热压辊41、整平辊45和护板43；正极热压箱442内设有两个热压辊41、整平辊45和护板43。

如上结构中，热压箱44内的热压辊41数量可以根据生产速度而定，每一个压辊的压力，转速、可以设定；热压箱44内的所有辊轮的动力均由辊轮驱动机构42提供，且各辊轮驱动相互独立，可对单个辊轮进行调控。

本实施例中，热压辊41内部设有电阻丝，具有加热功能，加热的温度范围为室温±200℃，温度均匀性±3℃。正常使用时，热压箱44左侧的两个热压辊41温度为40-60℃，热压箱44中部的两个热压辊41的温度为70-100℃，热压辊41主要作用是为隔膜13与极片加热，次要作用为压平；热压箱44内最右侧的整平辊45主要作用是整平热压后的极片与隔膜13，整平辊45不需要加热功能。

为了防止整平辊45可能粘附极片或者隔膜13，本实施例中，在整平辊45外包覆有橡胶保护层，其优选采用三元乙丙橡胶材质制成。由于三元乙丙橡胶本身具有耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，与自粘性差和互粘性差的特点，因此该材料被优先选用。

护板43与热压辊41和整平辊45共同配合工作，起到保护输送带2和压制极片单元的作用，护板43的材质可选择为：不锈钢、铝合金、低碳钢板、塑料板等，出于强度和耐用性方面的考量，此处优选为不锈钢板。

图4为本实用新型实施例所述的切割机构5，其包括切刀51、驱动装置52和护板43，其中，切刀51在驱动机构52的驱动下垂直于输送带2做上下直线运动。

本实施例中，切刀51的切割速度根据输送带2的运输速度调整，被压好的隔膜13和极片，在护板43和切刀51的共同作用下，被裁切为极片单元1。负极单元11会在护板43的承托下，被后来的负极单元11顶下去，落到极片收纳盒61中。

正极单元12则会在切割完毕后，接着由输送带2传送至最右端，最终因为到达输送带2的末端，正极单元12接触的吸附孔减少，吸附力下降，落入极片收纳盒61内。在此需要说明的是，下部的输送带2的真空压力应设置为-90kpa(±5kpa)，真空压过大会导致极片单元提前掉落，真空压过小被输送带2吸附的时间会延长，掉落地点会不确定。

图5为本实用新型实施例所述的收纳机构6，其包括极片收纳盒61、全自动机械手62、CCD检测装置63。当极片单元由输送带2落入极片收纳盒61之后，CCD检测装置63会检测隔膜13和极片的包覆情况、极片单元1尺寸、外观情况，如有包覆、尺寸、外观不符合标准的极片单元1，由全自动机械手62将其从极片收纳盒61直接取出，放至不合格件收集工位。

图6为采用本实施例的电池叠片设备制备的极片单元制备的电池模组的结构示意图，极片单元分为负极单元11和正极单元12；堆叠方式为上下两个负极单元11和中间一个正极单元12，此堆叠方式对应此次选用的放卷机构所对应的放卷方式；堆叠方式可灵活选用，以便搭配不同的放卷方式，或满足不同的生产需要。

最后需要补充说明的是，隔膜13的宽度两侧均应比负极片110(不包括极耳)和正极片120(不包括极耳)大3mm，隔膜13表面涂有PVDF(聚偏二氟乙烯)或其他胶质。

本实施例的电池叠片设备，用于生产电池中的极片单元，该装置通过预先制备极片单元的方式，可提升叠片电池的生产效率，叠片自动收集，可减少人工收集极片带来的不便，例如对极片单元的污染，叠片出现误差等；并且该由设备制作的极片单元，便于运输，可解决以往锂电池生产过程中极片易损毁的问题。

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)

1.一种电池叠片设备，其特征在于，包括机架(7)、输送带(2)，以及依次设于所述机架(7)上的放卷机构(3)、热压机构(4)、切割机构(5)和图像获取单元，其中：

所述输送带(2)转动设于所述机架(7)上，并于所述输送带(2)的尾部设有护板；

所述放卷机构(3)用于使隔膜卷料上放出的隔膜或极片卷料上放出的极片被连续输送至所述输送带(2)上；

所述放卷机构(3)为多个，且多个所述放卷机构(3)被配置为使所述隔膜(13)和所述极片交替且层叠排布于所述输送带(2)上；

所述热压机构(4)包括转动设于热压箱(44)上的热压辊(41)，以及用于驱动所述热压辊(41)转动的辊轮驱动机构(42)；所述热压辊(41)用于使层叠排布的所述隔膜(13)和极片自所述热压辊(41)和所述护板(43)之间穿过，而将层叠排布的所述隔膜(13)和极片热压于一起；

所述切割机构(5)包括设于所述机架(7)上的切刀驱动机构(52)，以及由所述切刀驱动机构(52)驱动而靠近或远离所述护板(43)的切刀(51)，所述切刀(51)可因靠近所述护板(43)、而将热压于一起的所述隔膜(13)和所述极片裁断以得到极片单元(1)；

所述图像获取单元用于获取所述极片单元(1)的图像。

2.根据权利要求1所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述输送带(2)为真空吸附式输送带(2)。

3.根据权利要求2所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述输送带(2)为上下布置的两个；

两个所述输送带(2)相背对的一侧均依次排布有所述放卷机构(3)、所述热压机构(4)、所述切割机构(5)和所述图像获取单元。

4.根据权利要求3所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述放卷机构包括转动设于所述机架上的第一辊轮(311)、第二辊轮(312)和一对第三辊轮(313)，以及用于驱动至少其一所述第三辊轮(313)的驱动机构；

所述第一辊轮(311)用于安装所述隔膜卷料或所述极片卷料；

所述第二辊轮(312)用于对所述隔膜卷料上放出的隔膜或所述极片卷料上放出的极片进行导向；

一对所述第三辊轮(313)分置于放出的所述隔膜(13)或所述极片的两侧，并用于对放出的所述隔膜(13)或所述极片的输送施加驱动力。

5.根据权利要求4所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述放卷机构(3)还包括设于所述机架(7)上的张紧单元(314)；

所述张紧单元(314)用于调节放出的所述隔膜(13)或所述极片的张力。

6.根据权利要求4所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述放卷机构(3)还包括设于所述机架(7)上的纠偏单元(315)；

所述纠偏单元(315)用于纠正放出的所述隔膜(13)或所述极片输送过程中产生的位置偏差。

7.根据权利要求3所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述热压机构(4)包括依次排布的多个所述热压辊(41)；

所述辊轮驱动机构(42)为与所述热压辊(41)数量一一对应的多个。

8.根据权利要求7所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述热压机构(4)包括转动设于所述机架(7)上的若干整平辊(45)；

各所述整平辊(45)的外表面均包覆有橡胶保护层。

9.根据权利要求1所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述图像获取单元包括设于所述机架上的CCD检测装置(63)。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电池叠片设备，其特征在于：

所述机架(7)上设有位于所述输送带(2)尾部并用于收纳所述极片单元(1)的极片收纳盒(61)。

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