CN219873658U - 一种电池双卷芯卷绕机构、电芯结构及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电池双卷芯卷绕机构、电芯结构及电池，包括：卷绕装置；正极片放料装置，用于向卷绕装置同步提供第一正极片和第二正极片；负极片放料装置，用于向卷绕装置提供第一负极片和第二负极片；隔膜放料装置，用于向卷绕装置提供多片隔膜；卷绕装置用于将第一正极片、第一负极片及隔膜进行卷绕，第二正极片、第二负极片及隔膜进行卷绕，以同步形成第一卷芯和第二卷芯。本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构可以实现双卷芯同步制造，一方面减少双卷芯制作过程中的制程差异，能够很好的保证组装后的电芯性能一致性，另一方面，双卷芯同步制造，能够提高电池的生产效率。

Description

一种电池双卷芯卷绕机构、电芯结构及电池

技术领域

本实用新型涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种电池双卷芯卷绕机构、电芯结构及电池。

背景技术

目前，方形锂离子动力电池主要采用卷绕工艺进行制造。为了提高电池容量和电池性能，目前主要采用多个卷芯并联的方式进行生产，其中双卷芯并联为主要的并联方式之一，即双卷芯分别进行卷绕，然后再通过电池连接片对双卷芯之间的极耳进行焊接，以实现卷芯并联。

现阶段，单个卷芯分别生产，然后再将卷芯搭配进行并联，由于单个卷芯制造过程存在差异，导致组装后电池一致性不理想。再者，单个卷芯分别占用独立设备进行生产，严重影响了电池的生产效率。

现有技术中公开号为CN110247123A的中国专利公开了一种电芯结构、制造方法及电池，其电芯结构包括两个并联的卷芯，双卷芯可以一次性加工生产，在提高生产效率的同时，能够很好保证电芯性能的一致性。然而，上述专利公开的并联卷芯采用连体式结构，两个卷芯上的极耳为一体成型，然而上述工艺所形成的双卷芯，其负极片由两片极性相同的负极单极片构成，两片单极片之间通过第一极耳连接，同样，正极片由两片极性相同的正极单极片构成，两片正极单极片之间通过第二极耳连接，负极单极片和正极单极片以及与其连接的极耳均通过剪裁形成一整体结构，在卷绕过程中，两片正极单极片和两片负极单极片会收到卷绕拉伸，由于极耳之间相互镂空，与单极片连接强度有限，会存在极耳断裂的风险。

因此，现有技术中的双卷芯采用连体式进行一次性加工存在一定缺陷，而通过焊接工艺使生产完成的双卷芯并联在一起是现阶段较为可靠的生产工艺，而如何保证双卷芯生产工艺的一致性是现阶段需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种电池双卷芯卷绕机构、电芯结构及电池，来解决单个卷芯制造过程存在差异，导致组装后电芯性能一致性差的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

第一方面，本实用新型公开了一种电池双卷芯卷绕机构，包括：

卷绕装置；

正极片放料装置，用于向所述卷绕装置同步提供第一正极片和第二正极片；

负极片放料装置，用于向所述卷绕装置同步提供第一负极片和第二负极片；

隔膜放料装置，用于向所述卷绕装置提供多片隔膜；

其中，所述卷绕装置用于将第一正极片、第一负极片及隔膜进行卷绕，第二正极片、第二负极片及隔膜进行卷绕，以同步形成第一卷芯和第二卷芯。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述正极片放料装置包括正极片放卷单元和第一切割单元，所述正极片放卷单元用于对涂布完成的正极极卷进行放卷，所述第一切割单元设置在正极片放卷单元和卷绕装置之间，用于对正极极卷进行裁切，以形成第一正极片和第二正极片；

所述负极片放料装置包括负极片放卷单元和第二切割单元，所述负极片放卷单元用于对涂布完成的负极极卷进行放卷，所述第二切割单元设置在负极片放卷单元和卷绕装置之间，用于对负极极卷进行裁切，以形成第一负极片和第二负极片。

在上述技术方案的基础上，优选的，还包括多个第一导向单元和多个第二导向单元，多个所述第一导向单元设置在第一切割单元与卷绕装置之间，用于对切割后的第一正极片和第二正极片进行导向，多个所述第二导向单元设置在第二切割单元与卷绕装置之间，用于对切割后的第一负极片和第二负极片进行导向。

进一步，优选的，所述第一导向单元包括第一导向辊及设置在第一导向辊外周面的第一隔离件，所述第一隔离件用于将经过第一导向辊的第一正极片和第二正极片隔开；

所述第二导向单元包括第二导向辊及设置在第二导向辊外周面的第二隔离件，所述第二隔离件用于将经过第二导向辊的第一负极片和第二负极片隔开。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述卷绕装置包括卷针及设置在卷针外周面上的第三隔离件，所述卷针用于收卷第一卷芯和第二卷芯，所述第三隔离件用于将第一卷芯和第二卷芯隔开。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述隔膜放料装置包括第一隔膜放卷单元和第二隔膜放卷单元；其中，

所述第一隔膜放卷单元用于同步向卷绕装置提供两片第一隔膜，所述第二隔膜放卷单元用于同步向卷绕装置提供两片第二隔膜，第一隔膜、第二隔膜与第一正极片及第一负极片卷绕形成第一卷芯，第一隔膜、第二隔膜与第二正极片及第二负极片卷绕形成第二卷芯。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述卷绕装置与正极片放料装置、负极片放料装置及隔膜放料装置之间均设置有多个涨紧辊，所述涨紧辊用于调整极片及隔膜的涨紧力。

第二方面，本实用新型还公开了一种电芯结构，包括第一卷芯和第二卷芯，所述第一卷芯和第二卷芯由所述的电池双卷芯卷绕机构同步制成，第一卷芯和第二卷芯并联连接。

第三方面，本实用新型还公开了一种电池，包括壳体、盖板组件及所述的电芯结构，所述电芯结构设置于壳体内，所述盖板组件设置与壳体开口端并与所述电芯结构相连接。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构，通过设置正极片放料装置，可以向卷绕装置同步提供第一正极片和第二正极片，通过设置负极片放料装置，可以向卷绕装置同步提供第一负极片和第二负极片，卷绕装置可以将第一正极片、第一负极片及隔膜进行卷绕形成第一卷芯，同步能够将第二正极片、第二负极片及隔膜进行卷绕形成第二卷芯，本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构可以实现双卷芯同步制造，一方面减少双卷芯制作过程中的制程差异，能够很好的保证组装后的电芯性能一致性，另一方面，双卷芯同步制造，能够提高电池的生产效率；

(2)通过设置第一切割单元可以对正极片放卷单元放卷的正极极卷进行分切出两片正极片，同时对两片正极片同步进行极耳裁切，形成参数尺寸一致的第一正极片和第二正极片；通过设置第二切割单元可以对负极片放卷单元放卷的负极极卷进行分切出两片负极片，同时对两片负极片同步进行极耳裁切，形成参数尺寸一致的第一负极片和第二负极片，从而保证卷绕装置卷绕形成的第一卷芯和第二卷芯制程一致，进而更好的控制组装后的电芯性能一致性；

(3)通过在第一导向辊上设置第一隔离件，可以将分切后的第一正极片和第二正极片隔开，避免在传输过程中，第一正极片和第二正极片相互触碰造成边缘破损或产生毛刺；通过在第二导向辊上设置第二隔离件，可以将分切后的第一负极片和第二负极片隔开，避免在传输过程中，第一负极片和第二负极片相互触碰造成边缘破损或产生毛刺，从而保证卷绕形成的第一卷芯和第二卷芯质量稳定；

(4)通过在卷针上设置第三隔离件，可以在卷绕过程中将卷绕成型的第一卷芯和第二卷芯进行隔开，避免在卷绕过程中发生相互缠绕现象，提高双卷芯同步卷绕的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构的平面示意图；

图2为本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构的工作状态平面结构示意图；附图标记：

1、卷绕装置；2、正极片放料装置；3、负极片放料装置；4、隔膜放料装置；21、正极片放卷单元；22、第一切割单元；31、负极片放卷单元；32、第二切割单元；5、第一导向单元；6、第二导向单元；51、第一导向辊；52、第一隔离件；61、第二导向辊；62、第二隔离件；11、卷针；12、第三隔离件；41、第一隔膜放卷单元；42、第二隔膜放卷单元；7、涨紧辊。P1、第一正极片；S1、第一负极片；P2第一正极片；S2、第二负极片；L1、第一隔膜；L2、第二隔膜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，结合图2，本实用新型实施例公开了一种电池双卷芯卷绕机构，包括卷绕装置1、正极片放料装置2、负极片放料装置3及隔膜放料装置4。

其中，正极片放料装置2，用于向卷绕装置1同步提供第一正极片P1和第二正极片P2，在本实施例中，正极片放料装置2可以同步向卷绕装置1提供第一正极片P1和第二正极片P2，同时可以确保提供的第一正极片P1和第二正极片P2的尺寸参数、放料过程中的工艺参数一致。

负极片放料装置3，用于向卷绕装置1同步提供第一负极片S1和第二负极片S2。在本实施例中，负极片放料装置3可以同步向卷绕装置1提供第一负极片S1和第二负极片S2，同时可以确保提供的第一负极片S1和第二负极片S2的尺寸参数、放料过程中的工艺参数一致。

隔膜放料装置4，用于向卷绕装置提供多片隔膜。

卷绕装置1用于将第一正极片P1、第一负极片S1及隔膜进行卷绕，第二正极片P2、第二负极片S2及隔膜进行卷绕，以同步形成第一卷芯和第二卷芯。

采用上述技术方案，通过正极片放料装置2确保第一卷芯中的第一正极片P1和第二卷芯中的第二负极片S2尺寸参数及卷绕工艺参数一致，通过负极片放料装置3确保第一卷芯中的第一负极片S1和第二卷芯中的第二负极片S2尺寸参数及卷绕工艺参数一致，通过本实用新型公开的电池双卷芯卷绕机构可以实现第一卷芯和第二卷芯同步制造，一方面减少第一卷芯和第二卷芯制作过程中的制程差异，能够很好的保证组装后的电芯性能一致性，另一方面，第一卷芯和第二卷芯可以在同一台设备上同步制造，能够提高电池的生产效率。

作为一种实施方式，正极片放料装置2中存放两个正极极片极卷，两个正极极片极卷分别用于放卷第一正极片P1和第二正极片P2。同理，负极片放料装置3中存放两个完全一致的负极极片极卷，两个负极极片极卷分别用于放卷第一负极片S1和第二负极片S2。

在上述实施方式中，虽然可以在正极片放料装置2中存放正极极片极卷来实现同步提供第一正极片P1和第二正极片P2，并在负极片放料装置3中存放两个负极极片极卷来实现同步提供第一负极片S1和第二负极片S2。但两个正极极片极卷在制作过程中，可能存在不同批次尺寸偏差，制程工艺偏差，相应的两个负极极片极卷在制作过程中，可能存在不同批次尺寸偏差，制程工艺偏差。这就导致正极片放料装置2提供的第一正极片P1和第二正极片P2的参数、制程工艺不一致；相应的，负极片放料装置3提供的第一负极片S1和第二负极片S2的参数、制程工艺不一致。

为此，本实施例提出了一种较佳实施方式，具体的，正极片放料装置2包括正极片放卷单元21和第一切割单元22，正极片放卷单元21用于对涂布完成的正极极卷进行放卷，在本实施例中，正极片放卷单元21内部存放一个正极极卷，正极极卷的表面沿长度方向涂布有正极涂层，正极极卷的宽度方向两侧为箔材区，第一切割单元22设置在正极片放卷单元21和卷绕装置1之间，用于对正极极卷进行裁切，以形成第一正极片P1和第二正极片P2。

具体的，第一切割单元22优选为激光切割器，可以同步对正极极卷放卷传输的正极极片进行分切，即沿正极极卷长度方向中心进行分切得到两条正极极片，同时在两条正极极片的相向的一侧沿正极极片长度方向切割出正极极耳，正极极耳在两条正极极片长度方向切割出多个，采用上述工艺切割完成可以形成尺寸及各项工艺参数基本一致的第一正极片P1和第二负极片S2。

同理，负极片放料装置3包括负极片放卷单元31和第二切割单元32，负极片放卷单元31用于对涂布完成的负极极卷进行放卷，第二切割单元32设置在负极片放卷单元31和卷绕装置1之间，用于对负极极卷进行裁切，以形成第一负极片S1和第二负极片S2。

负极片放卷单元31内部存放一个负极极卷，负极极卷的表面沿长度方向涂布有负极涂层，负极极卷的宽度方向两侧为箔材区，第二切割单元32设置在负极片放卷单元31和卷绕装置1之间，用于对负极极卷进行裁切，以形成第一负极片S1和第二负极片S2。

具体的，第二切割单元32优选为激光切割器，可以同步对负极极卷放卷传输的负极极片进行分切，即沿负极极卷长度方向中心进行分切得到两条负极极片，同时在两条负极极片的相向的一侧沿负极极片长度方向切割出负极极耳，负极极耳在两条负极极片长度方向切割出多个，采用上述工艺切割完成可以形成尺寸及各项工艺参数基本一致的第一负极片S1和第二负极片S2。

通过设置第一切割单元22可以对正极片放卷单元21放卷的正极极卷进行分切出两片正极片，同时对两片正极片同步进行极耳裁切，形成参数尺寸一致的第一正极片P1和第二正极片P2；通过设置第二切割单元32可以对负极片放卷单元31放卷的负极极卷进行分切出两片负极片，同时对两片负极片同步进行极耳裁切，形成参数尺寸一致的第一负极片S1和第二负极片S2，从而保证卷绕装置1卷绕形成的第一卷芯和第二卷芯制程一致，进而更好的控制组装后的电芯性能一致性。

值得注意的是，上述实施例中公开的正极片放卷单元21和负极放卷单元可以采用现有技术中常规的极片放卷装置。

为了使分切后第一正极片P1和第二正极片P2相互之间独立传输，避免发生传输过程偏移而相互触碰，本实施例在第一切割单元22与卷绕装置1之间设置了多个第一导向单元5，用于对切割后的第一正极片P1和第二正极片P2进行导向。

作为一些较佳实施方式，第一导向单元5包括第一导向辊51及设置在第一导向辊51外周面的第一隔离件52，第一隔离件52用于将经过第一导向辊51的第一正极片P1和第二正极片P2隔开。在本实施例中第一隔离件52为固定套设在第一导向辊51外周的隔离环，隔离环的厚度小于等于第一正极片P1和第二正极片P2之间的间距，值得注意的是，在第一切割单元22切割过程中，第一正极片P1和第二正极片P2之间切割预留出一定的间隙，这样方便第一正极片P1和第二正极片P2沿传输方向在第一导向辊51上进行导向传输，同时由第一隔离件52进行隔离，本实施例中，第一隔离件52为绝缘塑胶件，可以避免对第一正极片P1和第二正极片P2造成划蹭。

同理，为了使分切后第一负极片S1和第二负极片S2相互之间独立传输，避免发生传输过程偏移而相互触碰，本实施例在第二切割单元32与卷绕装置1之间设置了多个第二导向单元6，用于对切割后的第一负极片S1和第二负极片S2进行导向。

作为一些较佳实施方式，第二导向单元6包括第二导向辊61及设置在第二导向辊61外周面的第二隔离件62，第二隔离件62用于将经过第二导向辊61的第一负极片S1和第二负极片S2隔开。在本实施例中第二隔离件62为固定套设在第二导向辊61外周的隔离环，隔离环的厚度小于等于第一负极片S1和第二负极片S2之间的间距，值得注意的是，在第二切割单元32切割过程中，第一负极片S1和第二负极片S2之间切割预留出一定的间隙，这样方便第一负极片S1和第二负极片S2沿传输方向在第二导向辊61上进行导向传输，同时由第二隔离件62进行隔离，本实施例中，第二隔离件62为绝缘塑胶件，可以避免对第一负极片S1和第二负极片S2造成划蹭。

为了使第一卷芯和第二卷芯能够在卷绕装置1上同步进行卷绕，本实施例示出了卷绕装置1一种较佳实施方式，具体的，卷绕装置1包括卷针11及设置在卷针11外周面上的第三隔离件12，卷针11用于收卷第一卷芯和第二卷芯，第一卷芯和第二卷芯在卷针11的轴向方向上间隔卷绕，第三隔离件12用于将第一卷芯和第二卷芯隔开。避免在卷绕过程中第一卷芯和第二卷芯发生相互缠绕现象，提高双卷芯同步卷绕的可靠性。在本实施例中，第三隔离件12为绝缘橡胶材质。

为了保证第一卷芯和第二卷芯在卷绕过程中更够卷绕的更加紧凑，本实施例在卷绕装置1与正极片放料装置2、负极片放料装置3及隔膜放料装置4之间均设置有多个涨紧辊7，涨紧辊7用于调整极片及隔膜的涨紧力。

在本实施例中，隔膜放料装置4包括第一隔膜放卷单元41和第二隔膜放卷单元42。

第一隔膜放卷单元41用于同步向卷绕装置1提供两片第一隔膜，第一隔膜的尺寸和第一正极片P1、第二正极片P2的尺寸相同，第二隔膜放卷单元42用于同步向卷绕装置1提供两片第二隔膜，第二隔膜的尺寸和第一负极片S1、第二负极片S2的尺寸相同。第一隔膜、第二隔膜与第一正极片P1及第一负极片S1卷绕形成第一卷芯，第一隔膜和第二隔膜分别位于第一正极片P1两侧，第一负极片S1位于第二隔膜远离第一正极片P1的一侧，第一隔膜、第二隔膜与第二正极片P2及第二负极片S2卷绕形成第二卷芯。第一隔膜和第二隔膜分别位于第二正极片P2两侧，第二负极片S2位于第二隔膜远离第二正极片P2的一侧。

通过第一隔膜放卷单元41同步向卷绕装置1提供两片第一隔膜，第二隔膜放卷单元42同步向卷绕装置1提供两片第二隔膜，可以保证第一隔膜和第二隔膜尺寸参数、传输参数一致，进而保证第一卷芯和第二卷芯制作后的各项参数趋近于一致。

本实施例还公开了一种电芯结构，包括第一卷芯和第二卷芯，第一卷芯和第二卷芯由上述实施例公开的电池双卷芯卷绕机构同步卷绕制成，第一卷芯和第二卷芯并联连接。在本实施例中，由于第一卷芯和第二卷芯由电池双卷芯卷绕机构同步制成，使得第一卷芯和第二卷芯的各项参数及制成工艺一致，进而能够很好的保证组装完成后的电芯性能一致性。

在本实施例中，第一卷芯和第二卷芯之间可以通过电池连接片进行并联连接。

本实用新型还公开了一种电池，包括壳体、盖板组件及所述的电芯结构，电芯结构设置于壳体内，盖板组件设置与壳体开口端并与电芯结构相连接。由此设置，通过第一卷芯和第二卷芯同步加工保证其制程及性能一致性，进而保证第一卷芯和第二卷芯组装完成的电芯结构性能一致性，从而保证制造出的电池性能一致。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，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 (9)

1.一种电池双卷芯卷绕机构，其特征在于，包括：

卷绕装置(1)；

正极片放料装置(2)，用于向所述卷绕装置(1)同步提供第一正极片(P1)和第二正极片(P2)；

负极片放料装置(3)，用于向所述卷绕装置(1)同步提供第一负极片(S1)和第二负极片(S2)；

隔膜放料装置(4)，用于向所述卷绕装置(1)提供多片隔膜；

其中，所述卷绕装置(1)用于将第一正极片(P1)、第一负极片(S1)及隔膜进行卷绕，第二正极片(P2)、第二负极片(S2)及隔膜进行卷绕，以同步形成第一卷芯和第二卷芯。

2.如权利要求1所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：所述正极片放料装置(2)包括正极片放卷单元(21)和第一切割单元(22)，所述正极片放卷单元(21)用于对涂布完成的正极极卷进行放卷，所述第一切割单元(22)设置在正极片放卷单元(21)和卷绕装置(1)之间，用于对正极极卷进行裁切，以形成第一正极片(P1)和第二正极片(P2)；

所述负极片放料装置(3)包括负极片放卷单元(31)和第二切割单元(32)，所述负极片放卷单元(31)用于对涂布完成的负极极卷进行放卷，所述第二切割单元(32)设置在负极片放卷单元(31)和卷绕装置(1)之间，用于对负极极卷进行裁切，以形成第一负极片(S1)和第二负极片(S2)。

3.如权利要求2所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：还包括多个第一导向单元(5)和多个第二导向单元(6)，多个所述第一导向单元(5)设置在第一切割单元(22)与卷绕装置(1)之间，用于对切割后的第一正极片(P1)和第二正极片(P2)进行导向，多个所述第二导向单元(6)设置在第二切割单元(32)与卷绕装置(1)之间，用于对切割后的第一负极片(S1)和第二负极片(S2)进行导向。

4.如权利要求3所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：所述第一导向单元(5)包括第一导向辊(51)及设置在第一导向辊(51)外周面的第一隔离件(52)，所述第一隔离件(52)用于将经过第一导向辊(51)的第一正极片(P1)和第二正极片(P2)隔开；

所述第二导向单元(6)包括第二导向辊(61)及设置在第二导向辊(61)外周面的第二隔离件(62)，所述第二隔离件(62)用于将经过第二导向辊(61)的第一负极片(S1)和第二负极片(S2)隔开。

5.如权利要求1或4所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：所述卷绕装置(1)包括卷针(11)及设置在卷针(11)外周面上的第三隔离件(12)，所述卷针(11)用于收卷第一卷芯和第二卷芯，所述第三隔离件(12)用于将第一卷芯和第二卷芯隔开。

6.如权利要求1或2所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：所述隔膜放料装置(4)包括第一隔膜放卷单元(41)和第二隔膜放卷单元(42)；其中，所述第一隔膜放卷单元(41)用于同步向卷绕装置(1)提供两片第一隔膜，所述第二隔膜放卷单元(42)用于同步向卷绕装置(1)提供两片第二隔膜，第一隔膜、第二隔膜与第一正极片(P1)及第一负极片(S1)卷绕形成第一卷芯，第一隔膜、第二隔膜与第二正极片(P2)及第二负极片(S2)卷绕形成第二卷芯。

7.如权利要求1所述的电池双卷芯卷绕机构，其特征在于：所述卷绕装置(1)与正极片放料装置(2)、负极片放料装置(3)及隔膜放料装置(4)之间均设置有多个涨紧辊(7)，所述涨紧辊(7)用于调整极片及隔膜的涨紧力。

8.一种电芯结构，包括第一卷芯和第二卷芯，其特征在于：所述第一卷芯和第二卷芯由权利要求1至7任一项所述的电池双卷芯卷绕机构同步制成，第一卷芯和第二卷芯并联连接。

9.一种电池，包括壳体、盖板组件及如权利要求8所述的电芯结构，其特征在于：所述电芯结构设置于壳体内，所述盖板组件设置与壳体开口端并与所述电芯结构相连接。