CN220349082U - 超声波焊接复合设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波焊接复合设备，包括：输送线，用于输送层叠料带，所述层叠料带包括沿着所述输送线的输送方向间隔排布的多片极片和分别层叠在所述极片上下侧的上隔膜和下隔膜；超声波焊接机构，设置在所述输送线的输送路径上，且适于将所述极片周侧的所述上隔膜和所述下隔膜进行超声波焊接，以形成封装所述极片的袋体；牵引机构，设置在所述超声波焊接机构的下游，且适于对焊接后的所述层叠料带进行牵引；裁切机构，设置在所述超声波焊接机构和所述牵引机构之间，且适于对受到牵引的所述层叠料带进行裁切。本实用新型能够避免隔膜打皱、错位和掉粉，且能耗低，对隔膜的性能影响较小。

Description

超声波焊接复合设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产设备技术领域，特别涉及一种超声波焊接复合设备。

背景技术

叠片型锂电池电芯是将正极极片和负极极片进行依次堆叠而成的，正极极片和负极极片之间通过隔膜相分隔。目前对锂电池叠片时，通常采用如下堆叠方式：一种是将放卷出的隔膜料带在机构作用下进行“Z”字形往复折叠，以形成多个隔膜夹层，正负极片依次放置于不同的夹层中，采用该种方式，对隔膜的张力控制要求高，隔膜易打皱，且对极片周侧的包裹性较差，存在极片错位、掉粉风险；另一种是热复合叠片，该种方式是通过对隔膜进行加热，以使隔膜和极片复合在一起，采用该种方式，能耗高，对隔膜材质有特定要求，且隔膜大面积加热加压会对隔膜的性能产生影响。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在叠片前对隔膜和极片进行复合的超声波焊接复合设备，能够避免隔膜打皱、错位和掉粉，且能耗低，对隔膜的性能影响较小。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：一种超声波焊接复合设备，包括：

输送线，用于输送层叠料带，所述层叠料带包括沿着所述输送线的输送方向间隔排布的多片极片和分别层叠在所述极片上下侧的上隔膜和下隔膜；

超声波焊接机构，设置在所述输送线的输送路径上，且适于将所述极片周侧的所述上隔膜和所述下隔膜进行超声波焊接，以形成封装所述极片的袋体；

牵引机构，设置在所述超声波焊接机构的下游，且适于对焊接后的所述层叠料带进行牵引；

裁切机构，设置在所述超声波焊接机构和所述牵引机构之间，且适于对受到牵引的所述层叠料带进行裁切。

进一步地，所述超声波焊接机构包括：

第一安装架，设置在所述输送线的机架上；

超声波焊头，位于所述输送线上方；

第一升降驱动件，设置在所述第一安装架上，且适于驱动所述超声波焊头沿着竖直方向升降；

焊接底板，固定在所述第一安装架的底部，且与所述超声波焊头相对设置；

其中，所述层叠料带适于在所述输送线的输送下流经所述焊接底板，所述超声波焊头适于对所述焊接底板上的所述层叠料带进行焊接。

进一步地，所述超声波焊头数量有多个，且沿着所述层叠料带的宽度方向间隔布置。

进一步地，每个所述超声波焊头均间隔设置有多个焊接部，当所述极片置于所述焊接底板上时，多个所述焊接部在竖直方向上的投影围设在所述极片的外周。

进一步地，所述输送线为环形导轨输送线，所述输送线包括：

环形导轨，固定在所述机架上；

支撑件，用于承载所述层叠料带，所述支撑件数量有多个，且可滑动地均匀分布在所述环形导轨上，多个所述支撑件配合形成输送部分和位于所述输送部分下方的回流部分；

驱动结构，适于驱动所述支撑件沿着所述环形导轨滑动；

其中，所述环形导轨对应所述焊接底板的区域向下凹陷，所述焊接底板设置在处于低位的所述支撑件上方，所述焊接底板的上端面的高度不高于处于高位的所述支撑件的支撑端面的高度。

进一步地，所述支撑件为真空吸附结构，所述支撑件的支撑端面上开设有用于吸附所述层叠料带的吸附孔。

进一步地，所述牵引机构包括：

第二安装架，活动设置在所述输送线的机架上；

第一横移组件，设置在所述机架上，且适于驱动所述第二安装架沿着所述输送线的输送方向移动；

夹持组件，适于夹持或松开所述层叠料带；

第二升降驱动件，设置在所述第二安装架上，且适于驱动所述夹持组件沿着竖直方向升降。

进一步地，所述裁切机构包括：

第三安装架，活动设置在所述输送线的机架上；

第二横移组件，设置在所述机架上，且适于驱动所述第三安装架沿着所述输送线的输送方向移动；

切刀组件，设置在所述第三安装架上，且适于对所述层叠料带进行裁切。

进一步地，所述裁切机构还包括设置在所述第三安装架上的压紧组件，所述压紧组件位于所述切刀组件上游，且用于紧压所述层叠料带。

进一步地，所述超声波焊接复合设备包括设置在所述超声波焊接机构上游的压辊机构，所述压辊机构适于紧压所述层叠料带。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型采用超声波焊接机构实现上隔膜和下隔膜的焊接，能耗低，对隔膜材质无特定要求，且不会对隔膜进行大面积加热加压，确保隔膜性能；此外，由于极片封装在袋体中，对极片周侧的包裹性佳，在后续叠片过程中，极片无错位、掉粉风险；通过设置牵引机构配合裁切机构，牵引机构适于对焊接后的层叠料带进行牵引，以可靠地张紧层叠料带，裁切机构适于对受到牵引的层叠料带进行裁切，以形成包含至少一片极片的极片单元，当在后续进行叠片操作时，只需将与该极片单元极性相反的另一极片与该极片单元进行层叠即可，因而叠片过程中隔膜无需“Z”字形往复折叠，对隔膜张力控制要求低，隔膜不易打皱。

附图说明

图1是本实用新型超声波焊接复合设备的结构示意图。

图2是本实用新型中层叠卷料的分解结构示意图。

图3是本实用新型中单片极片焊接后的俯视示意图。

图4是本实用新型中超声波焊接机构的结构示意图。

图5是本实用新型中牵引机构的结构示意图。

附图标记说明：

100、层叠料带；110、极片；120、上隔膜；130、下隔膜；200、输送线；210、机架；220、环形导轨；230、支撑件；231、支撑端面；232、吸附孔；300、超声波焊接机构；310、第一安装架；320、超声波焊头；321、焊接部；330、第一升降驱动件；340、焊接底板；400、压辊机构；500、牵引机构；510、第二安装架；520、第一横移组件；530、夹持组件；531、基座；532、上夹片；533、下夹片；534、夹持驱动件；540、第二升降驱动件；550、第一滑轨组件；560、第二滑轨组件；600、裁切机构；610、第三安装架；620、第二横移组件；630、切刀组件；640、第三滑轨组件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1至图3所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的超声波焊接复合设备，包括用于输送层叠料带100的输送线200和设置在输送线200的输送路径上的超声波焊接机构300，层叠料带100包括沿着输送线200的输送方向间隔排布的多片极片110和分别层叠在极片110上下侧的上隔膜120和下隔膜130，当层叠料带100流经超声波焊接机构300时，超声波焊接机构300适于将极片110周侧的上隔膜120和下隔膜130进行超声波焊接，以形成封装极片110的袋体。通过采用超声波焊接机构300实现上隔膜120和下隔膜130的焊接，能耗低，对隔膜材质无特定要求，且不会对隔膜进行大面积加热加压，确保隔膜性能；此外，由于极片110封装在袋体中，对极片110周侧的包裹性佳，在后续叠片过程中，极片无错位、掉粉风险。

优选地，超声波焊接机构300的上游设置有压辊机构400，压辊机构400位于输送线200上方，以对流经其的层叠料带100进行紧压，确保层叠料带100稳固地置于输送线200上，并可靠地流至超声波焊接机构300。

此外，超声波焊接复合设备还包括设置在超声波焊接机构300下游的牵引机构500以及位于超声波焊接机构300和牵引机构500之间的裁切机构600，其中，牵引机构500适于对焊接后的层叠料带100进行牵引，以可靠地张紧层叠料带100，裁切机构600适于对受到牵引的层叠料带100进行裁切，以形成包含至少一片极片110的极片单元，当在后续进行叠片操作时，只需将与该极片单元极性相反的另一极片110与该极片单元进行层叠即可，因而叠片过程中隔膜无需“Z”字形往复折叠，对隔膜张力控制要求低，隔膜不易打皱。

进一步地，输送线200为环形导轨输送线，输送线200包括机架210、环形导轨220、支撑件230以及驱动结构。环形导轨220固定在机架210上，支撑件230用于承载层叠料带100。支撑件230数量有多个，且可滑动地均匀分布在环形导轨220上，多个支撑件230配合形成输送部分和位于输送部分下方的回流部分。层叠料带100置于输送部分上，压辊机构400、超声波焊接机构300、牵引机构500以及裁切机构600均位于输送部分处。驱动结构适于驱动支撑件230沿着环形导轨220移动，驱动结构包括传动件和驱动传动件沿着环形导轨220移动的驱动电机，传动件为传动带或传动链，多个支撑件230均固定在传动件上，以在传动件的带动下同步移动。

优选地，支撑件230为真空吸附结构，支撑件230的支撑端面231上开设有用于吸附层叠料带100的吸附孔232，通过将支撑件230与外部真空发生结构进行连接，从而能够使吸附孔232产生吸附力，以提高层叠料带100的移动精度。吸附孔232数量优选为多个，以对层叠料带100的多个区域进行吸附。

进一步地，参照图1和图4所示，超声波焊接机构300包括第一安装架310、超声波焊头320、第一升降驱动件330以及焊接底板340。第一安装架310设置在输送线200的机架210上，第一升降驱动件330可以采用电缸或者气缸，第一升降驱动件330设置在第一安装架310上，且与超声波焊头320传动连接，第一升降驱动件330适于驱动超声波焊头320沿竖直方向升降。焊接底板340固定在第一安装架310的底部，且与超声波焊头320相对设置。层叠料带100适于在输送线200的输送下流经焊接底板340，超声波焊头320适于在第一升降驱动件330的驱动下移向焊接底板340，并对焊接底板340上的层叠料带100进行焊接。优选地，由于焊接区域较多，为了提高焊接的可靠性，在本实施例中，超声波焊头320数量有多个，且沿着层叠料带100的宽度方向间隔布置。每个超声波焊头320的底面均间隔凸设有多个焊接部321，焊接部321可对上隔膜120和下隔膜130进行点焊，当极片110置于焊接底板340上时，多个焊接部321在竖直方向上的投影围设在极片110的外周。

优选地，环形导轨220对应焊接底板340的区域向下凹陷，当支撑件230流至凹陷区域时向下移动，使得凹陷区域处的支撑件230的支撑端面231高度低于其余区域的支撑件230的支撑端面231高度，焊接底板340设置在处于低位的支撑件230上方，焊接底板340的上端面的高度不高于处于高位的支撑件230的支撑端面231高度，优选为齐平，以使支撑件230能够顺利移动的同时，输送线200上的层叠料带100能够顺利流经焊接底板340。

进一步地，参照图1和图5所示，牵引机构500包括第二安装架510、第一横移组件520、夹持组件530以及第二升降驱动件540。第二安装架510活动设置在输送线200的机架210上，第一横移组件520设置在机架210上，且适于驱动第二安装架510沿着输送线200的输送方向移动，夹持组件530适于夹持或松开经超声波焊接机构300流出的层叠料带100，第二升降驱动件540可以采用气缸或者电缸，第二升降驱动件540设置在第二安装架510上，且适于驱动夹持组件530沿着竖直方向升降。牵引机构500工作时，第二升降驱动件540驱动夹持组件530移至输送线200上，以便夹持组件530夹持层叠料带100，接着第一横移组件520和输送线200同步移动，以牵引和张紧层叠料带100，便于裁切机构600进行裁切。

具体地，第二安装架510和机架210之间通过第一滑轨组件550实现滑动连接。第一横移组件520具体为沿着输送线200的输送方向布置的丝杆组件，第二安装架510和丝杆组件的传动螺母固定连接。

夹持组件530包括基座531、设置在基座531上的上夹片532、下夹片533以及夹持驱动件534。基座531和第二安装架510之间设有第二滑轨组件560，以使基座531可沿着竖直方向相对第二安装架510移动。第二升降驱动件540可以是线性气缸，其输出端与基座531固定连接，以驱动基座531滑动。

上夹片532和下夹片533沿着竖直方向相对设置，夹持驱动件534固定在基座531上，夹持驱动件534可驱动上夹片532和/或下夹片533沿着竖直方向移动，以减小上夹片532和下夹片533之间的间隙，并夹紧层叠料带100，或者增大上夹片532和下夹片533之间的间隙，以松开层叠料带100。优选地，为了可靠地牵引层叠料带100，上夹片532和下夹片533在输送线200宽度方向上的长度不小于层叠料带100的宽度。

在本实施例中，下夹片533固定在基座531上，夹持驱动件534为线性气缸，其输出端与上夹片532固定连接，以驱动上夹片532靠近或远离下夹片533。优选地，夹持驱动件534数量为两个，且设置在上夹片532在输送线200宽度方向的两侧。

进一步地，参照图1所示，裁切机构600包括第三安装架610、第二横移组件620以及切刀组件630，第三安装架610活动设置在输送线200的机架210上，切刀组件630设置在第三安装架610上，且适于对层叠料带100进行裁切，第二横移组件620设置在机架210上，且适于驱动第三安装架610沿着输送线200的输送方向移动。

具体地，第三安装架610和机架210之间通过第三滑轨组件640实现滑动连接，第二横移组件620的结构与第一横移组件520的结构相同，第二横移组件620可驱动第三安装架610在超声波焊接机构300和牵引机构500之间滑动，以对所需长度的层叠料带100进行裁切。

切刀组件630可以采用激光方式或者模切刀片实现层叠料带100的裁切，本实用新型在此不作限定。当采用激光切割结构时，切刀组件630包括设置在第三安装架610上的驱动结构和与驱动结构传动连接的激光切割件，激光切割件位于输送线200上方，驱动结构适于驱动激光切割件沿着层叠料带100的宽度方向移动，以对层叠料带100进行切割。当采用模切刀片时，切刀组件630包括设置在第三安装架610上的驱动结构和与驱动结构传动连接的模切刀，模切刀位于输送线200上方，模切刀沿着层叠料带100的宽度方向延伸，驱动结构适于驱动模切刀沿着竖直方向移动，以对层叠料带100进行切割。

优选地，裁切机构600还包括设置在第三安装架610上的压紧组件(图未示)，压紧组件位于切刀组件630的上游，且用于压紧层叠料带100，从而方便裁切。压紧组件与压辊机构400类似，其也是通过辊体将层叠料带100抵紧在输送线200上，本实用新型在此不作赘述。

本实用新型超声波焊接复合设备工作过程如下：在输送线200的输送下，层叠料带100经压辊机构400压紧后流至超声波焊接机构300，超声波焊接机构300将位于极片110外周的上隔膜120和下隔膜130进行焊接，焊接后的层叠料带100经裁切机构600流至牵引机构500处，第二升降驱动件540驱动夹持组件530移向输送线200，以使夹持组件530接收并夹持层叠料带100的端部，第一横移组件520带动第二安装架510和位于第二安装架510上的夹持组件530随输送线200同步移动，以对层叠料带100进行牵引，待牵引出预设长度的层叠料带100时，第二横移组件620驱动切刀组件630移动至所需裁切位置，切刀组件630对层叠料带100进行裁切，以形成极片单元；裁切完毕后，夹持组件530松开极片单元，并继续在第一横移组件520的驱动下移至层叠料带100新的端部处，重复上述动作，从而实现连续裁切。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超声波焊接复合设备，其特征在于，包括：

输送线(200)，用于输送层叠料带(100)，所述层叠料带(100)包括沿着所述输送线(200)的输送方向间隔排布的多片极片(110)和分别层叠在所述极片(110)上下侧的上隔膜(120)和下隔膜(130)；

超声波焊接机构(300)，设置在所述输送线(200)的输送路径上，且适于将所述极片(110)周侧的所述上隔膜(120)和所述下隔膜(130)进行超声波焊接，以形成封装所述极片(110)的袋体；

牵引机构(500)，设置在所述超声波焊接机构(300)的下游，且适于对焊接后的所述层叠料带(100)进行牵引；

裁切机构(600)，设置在所述超声波焊接机构(300)和所述牵引机构(500)之间，且适于对受到牵引的所述层叠料带(100)进行裁切。

2.如权利要求1所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述超声波焊接机构(300)包括：

第一安装架(310)，设置在所述输送线(200)的机架(210)上；

超声波焊头(320)，位于所述输送线(200)上方；

第一升降驱动件(330)，设置在所述第一安装架(310)上，且适于驱动所述超声波焊头(320)沿着竖直方向升降；

焊接底板(340)，固定在所述第一安装架(310)的底部，且与所述超声波焊头(320)相对设置；

其中，所述层叠料带(100)适于在所述输送线(200)的输送下流经所述焊接底板(340)，所述超声波焊头(320)适于对所述焊接底板(340)上的所述层叠料带(100)进行焊接。

3.如权利要求2所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述超声波焊头(320)数量有多个，且沿着所述层叠料带(100)的宽度方向间隔布置。

4.如权利要求3所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，每个所述超声波焊头(320)均间隔设置有多个焊接部(321)，当所述极片(110)置于所述焊接底板(340)上时，多个所述焊接部(321)在竖直方向上的投影围设在所述极片(110)的外周。

5.如权利要求2所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述输送线(200)为环形导轨输送线，所述输送线(200)包括：

环形导轨(220)，固定在所述机架(210)上；

支撑件(230)，用于承载所述层叠料带(100)，所述支撑件(230)数量有多个，且可滑动地均匀分布在所述环形导轨(220)上，多个所述支撑件(230)配合形成输送部分和位于所述输送部分下方的回流部分；

驱动结构，适于驱动所述支撑件(230)沿着所述环形导轨(220)滑动；

其中，所述环形导轨(220)对应所述焊接底板(340)的区域向下凹陷，所述焊接底板(340)设置在处于低位的所述支撑件(230)上方，所述焊接底板(340)的上端面的高度不高于处于高位的所述支撑件(230)的支撑端面(231)的高度。

6.如权利要求5所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述支撑件(230)为真空吸附结构，所述支撑件(230)的支撑端面(231)上开设有用于吸附所述层叠料带(100)的吸附孔(232)。

7.如权利要求1所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述牵引机构(500)包括：

第二安装架(510)，活动设置在所述输送线(200)的机架(210)上；

第一横移组件(520)，设置在所述机架(210)上，且适于驱动所述第二安装架(510)沿着所述输送线(200)的输送方向移动；

夹持组件(530)，适于夹持或松开所述层叠料带(100)；

第二升降驱动件(540)，设置在所述第二安装架(510)上，且适于驱动所述夹持组件(530)沿着竖直方向升降。

8.如权利要求1所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述裁切机构(600)包括：

第三安装架(610)，活动设置在所述输送线(200)的机架(210)上；

第二横移组件(620)，设置在所述机架(210)上，且适于驱动所述第三安装架(610)沿着所述输送线(200)的输送方向移动；

切刀组件(630)，设置在所述第三安装架(610)上，且适于对所述层叠料带(100)进行裁切。

9.如权利要求8所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述裁切机构(600)还包括设置在所述第三安装架(610)上的压紧组件，所述压紧组件位于所述切刀组件(630)上游，且用于紧压所述层叠料带(100)。

10.如权利要求1所述的超声波焊接复合设备，其特征在于，所述超声波焊接复合设备包括设置在所述超声波焊接机构(300)上游的压辊机构(400)，所述压辊机构(400)适于紧压所述层叠料带(100)。