CN220400670U - 一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，包括正极极卷放料机构、负极极卷放料机构、隔膜放料机构、激光裁切机构、热压机构、卷绕机构和输送机构；正极极卷放料机构和隔膜放料机构均设置在主输送机构的输入端，卷绕机构设置在主输送机构的输出端，热压机构设置在主输送机构的输入端和输出端之间，正极极卷放料机构和负极极卷放料机构的输送方向的后端分别设有一个激光裁切机构，隔膜放料机构具有两组且分设于正极极卷放料机构的两侧，负极极卷放料机构设置在主输送机构的输出端一侧且负极极卷放料机构的输出端位于热压机构的输出端和卷绕机构的输入端之间。能有效避免正极片辊压时张力不均引起的断带，减少负极掉料，提高产品良率。

Description

一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备。

背景技术

近年来随着电动工具和家用智能清洁家电无绳化的日渐普及，对于高功率型锂离子电池的需求在不断增加。锂电池由正负极组成，常规单个电芯正负极各焊接一个极耳，串联成为一个回路，电芯的内阻大，倍率性能不佳。而叠片电芯内阻小，但叠片的生产效率远低于卷绕电芯。

现有卷绕电芯生产一般是先采用激光将空箔裁切出极耳位，然后将正极片、隔膜和负极片按照一定顺序卷绕，最后再进行热压整形。这种工艺存在的缺陷如下：热压板为上下面接触，卷绕电芯的厚度比较厚，容易导致卷芯内外的受热不均匀；另外，负极片相较于正极片更容易掉料，采用上述生产工艺，负极片因动作次数与正极片一样多，因此更容易掉料，导致影响产品的良率；此外，现有的卷绕电芯生产设备大都都是分开的，也即卷绕、辊压和分切是分开独立的，这就导致生产设备的占地面积大，生产周期也会相应增长。因此，本实用新型由此而来。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题至少之一，本实用新型目的是提供一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，将卷绕、辊压和分切一体化，采用先热压后卷绕的方式，解决现有技术容易掉料和产品良率低的问题。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型的目的在于提供一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，包括一体设计的正极极卷放料机构、负极极卷放料机构、隔膜放料机构、激光裁切机构、热压机构、卷绕机构和输送机构；

其中，所述输送机构包括主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构，所述正极极卷放料机构和隔膜放料机构均设置在主输送机构的输入端，所述卷绕机构设置在所述主输送机构的输出端，所述热压机构设置在所述主输送机构的输入端和输出端之间，所述正极极卷放料机构和所述负极极卷放料机构的输送方向的后端分别设有一个所述激光裁切机构，所述隔膜放料机构具有两组且分设于所述正极极卷放料机构的两侧并分别通过一个第一分支输送机构与所述主输送机构对接，所述负极极卷放料机构设置在所述主输送机构的输出端一侧且所述负极极卷放料机构的输出端位于所述热压机构的输出端和所述卷绕机构的输入端之间并通过所述第二分支输送机构与所述主输送机构对接。

优选地，任一所述激光裁切机构内设有纠偏器和/或吸尘装置。

优选地，所述热压机构沿输送方向依次设有加热器、辊压装置和除静电装置。

优选地，所述主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构均包括若干输送辊。

优选地，所述主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构均带有纠偏机构。

优选地，在两组隔膜放料机构的输出端和所述正极极卷放料机构的输出端与所述热压机构的输入端之间还设有一个将两侧隔膜和正极片层叠在一起并向所述热压机构方向输送的叠压输送辊，所述叠压输送辊与其中一侧的隔膜放料机构的输出端的输出辊处于同一水平线上且与另一侧的隔膜放料机构的输出端的输出辊及正极极卷放料机构的输出端的输出辊成不同夹角。

优选地，令所述主输送机构上与所述第二分支输送机构对接的输送辊为对接辊，所述负极极卷放料机构的输出端的输出辊与所述对接辊处于同一竖直线上。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，将裁切、热压和卷绕一体化，结构简单，设备占地面积小，正极片和隔膜先进行热压贴合后再与负极片层叠并通过卷绕机构进行卷绕。保证正极片和隔膜界面均一稳定，能有效避免正极片辊压时张力不均引起的断带，减少负极片动作的次数，减少负极掉料，提高产品良率。时间大幅度缩短，提高生产效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例的多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备的激光裁切机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备的热压机构的结构示意图。

其中：1、正极极卷放料机构；2、激光裁切机构；21、纠偏器；22、吸尘装置；3、热压机构；31、加热器；32、辊压装置；33、除静电装置；4、负极极卷放料机构；5、卷绕机构；6、隔膜放料机构；7、输送机构；71、主输送机构；72、第一分支输送机构；73、第二分支输送机构；8、叠压输送辊；9、对接辊。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

参见图1至图3，本实用新型实施例的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，包括正极极卷放料机构1、负极极卷放料机构4、隔膜放料机构6、激光裁切机构2、热压机构3、卷绕机构5和输送机构7。上述机构一体设计也即集成为一个设备，设备结构简单且占地面积小。

具体的，输送机构7包括主输送机构71、第一分支输送机构72和第二分支输送机构73。如图1所示，主输送机构71为中间的由左到右的输送机构7，第一分支输送机构72为左端上下两侧的输送机构7，第二分支输送机构73为右端上侧的输送机构7。根据本实用新型的一些优选实施例，主输送机构71、第一分支输送机构72和第二分支输送机构73均包括若干沿各自输送方向间隔设置的输送辊。对于输送辊的具体数量不做描述和限定，本领域技术人员可以根据实际需求进行选择设计。进一步优选地，主输送机构71、第一分支输送机构72和第二分支输送机构73均自带有纠偏机构，为现有常规的输送机的纠偏装置，具体结构和工作原理不做描述和限定，本领域技术人员容易知晓并实现。

正极极卷放料机构1和隔膜放料机构6均设置在主输送机构71的输入端，卷绕机构5设置在主输送机构71的输出端，热压机构3设置在主输送机构71的输入端和输出端之间。也就是说，主输送机构71其实是包括三段，具体为正极片输送段、热压输送段（正极片和隔膜）和卷绕输送段（正极片、隔膜和负极片）。正极极卷放料机构1和负极极卷放料机构4的输送方向的后端分别设有一个激光裁切机构2，通过激光裁切机构2分别对正极片和负极片激光裁切出极耳位。隔膜放料机构6具有两组且分设于正极极卷放料机构1的上下两侧并分别通过一个第一分支输送机构72与主输送机构71对接。也就是说，正极片在裁切出极耳位后被两层隔膜夹在中间后一起进入到热压机构3内加热辊压整形。如此设计，可以保证热传导均匀，且正极片和隔膜共同辊压可以降低正极箔材的延展，隔膜的高分子层起缓冲作用，能有效避免正极片辊压时张力不均引起的断带。负极极卷放料机构4设置在主输送机构71的输出端一侧也即如图1所示的右端上侧，负极极卷放料机构4的输出端位于热压机构3的输出端和卷绕机构5的输入端之间并通过第二分支输送机构73与主输送机构71对接。也就是说，正极极卷放料机构1、热压机构3和卷绕机构5沿主输送机构71的输送方向也即如图1所示的左到右依次设置，隔膜放料机构6设于正极极卷放料机构1的上下两侧，负极极卷放料机构4设于热压机构3的输出端后、卷绕机构5的输入端前。也即采用本实用新型实施例的制造设备，生产工艺是先裁切极耳位，再正极片与隔膜上的涂胶高分子层比如PVDF层粘接并进行热压整形，之后正极片和隔膜压合后与负极片卷绕。在卷绕前进行热压，保证正极片和隔膜界面的均一稳定，而且双侧隔膜和正极片热压，相比现有技术中先卷绕后热压时的厚度小得多，热压更加均匀，时间也大幅度缩短，提高了生产效率，而且隔膜受热收缩的影响较小，不会影响隔膜的安全性；另外，负极片只在卷绕时才发生动作，相比现有技术中先卷绕后热压工艺而言，负极片的动作次数减少，掉料的概率也减小了，提高了产品的良率。

根据本实用新型的一些实施例，对于激光裁切机构2而言，为现有常规的卷绕电芯加工用的激光裁切设备，具体结构和工作原理不做描述和限定。优选地，如图1和图2所示，在激光裁切机构2内可以设置用于对正极片进行纠偏的纠偏器21和/或用于对裁切过程中产生的碎屑进行清理的吸尘装置22。对于纠偏器21和吸尘装置22而言，也为现有常规的纠偏器21和吸尘装置22，具体结构和工作原理不做描述和限定，本领域技术人员容易知晓并实现。

根据本实用新型的一些实施例，热压机构3沿输送方向也即如图1和图3所示的左到右的方向依次包括加热器31、辊压装置32和除静电装置33。对于加热器31、辊压装置32和除静电装置33而言，为现有卷绕电芯生产中常规的加热器31、辊压装置32和除静电装置33，具体结构和工作原理在此不做描述和限定，本领域技术人员容易知晓并实现。

根据本实用新型的一些实施例，在两组隔膜放料机构6的输出端和正极极卷放料机构1的输出端与热压机构3的输入端之间还设有一个将两侧隔膜和正极片层叠在一起并向热压机构3方向输送的叠压输送辊8。叠压输送辊8跟其他输送辊结构一样，只是两侧的隔膜和中间的正极片经过该输送辊后层叠在一起，所以为了便于区分和描述，将该输送辊描述为叠压输送辊8。为了实现两侧的隔膜和中间的正极片能够层叠在一起，本实用新型是这样设计的，叠压输送辊8与其中一侧也即如图1所示的上侧的隔膜放料机构6的输出端的输出辊处于同一水平线上且该水平线与另一侧也即如图1所示的下侧的隔膜放料机构6的输出端的输出辊及正极极卷放料机构1的输出端的输出辊成不同夹角，具体的，正极极卷的输出端的输送辊与叠压输送辊8的夹角要大于下侧的隔膜的输出端的输出辊的夹角。需要说明的是输出辊和其他输送辊的结构也一样，这里只是为了便于描述和区分，将任一输送线路（包括两个第一分支输送机构72和第二分支输送机构73以及主输送机构71中的正极片输送段）的输出端的输送辊描述为输出辊。

根据本实用新型的一些实施例，令主输送机构71上与第二分支输送机构73对接的输送辊为对接辊9。对接辊9与其他输送辊的结构一样，这里只是为了便于描述和区分，将该输送辊描述为对接辊9。该对接辊9的设置是为了将第二分支输送机构73上的裁切有负极极耳位的负极片与和隔膜热压粘贴的裁切有正极极耳位的正极片一通层叠后进入到后续的卷绕机构5中进行卷绕。为了实现第二分支输送机构73上的负极片能够顺利与经过热压粘贴有隔膜的正极片层叠在一起，本实用新型是这样设计的，第二分支输送机构73的输出端的输出辊与对接辊9处于同一竖直线上也即第二输送机构7的输出端的输送辊的输送方向与对接辊9的输送方向成90°布置，且对接辊9与其输送方向前端也即如图1所示的对接辊9的左端的一个输送辊和该对接辊9与其输送方向后端也即如图1所示的右端的输送辊之间所成的夹角大于90°。也就是说，经热压后粘贴有隔膜的正极片经过对接辊9时在下，负极片经过对接辊9时在上，三者之间经过对接辊9后层叠在一起，以便于后续卷绕。

对于本实用新型实施例的卷绕机构5而言，不做详细描述和限定，为现有常规的卷绕电芯生产用的设有卷针的卷绕机构5。可选地，在主输送机构71的输出端比如在卷绕机构5的输入端处可设有切断电芯的切断机构（未图示），具体结构不做描述和限定，为现有常规的结构。同样，对于正极极卷放料机构1、隔膜放料机构6和负极极卷放料机构4均为现有常规的转盘式的放料机构，具体结构和工作原理不做描述和限定，为现有常规机构，本领域技术人员容易知晓并实现。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，包括一体设计的正极极卷放料机构、负极极卷放料机构、隔膜放料机构、激光裁切机构、热压机构、卷绕机构和输送机构；

其中，所述输送机构包括主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构，所述正极极卷放料机构和隔膜放料机构均设置在主输送机构的输入端，所述卷绕机构设置在所述主输送机构的输出端，所述热压机构设置在所述主输送机构的输入端和输出端之间，所述正极极卷放料机构和所述负极极卷放料机构的输送方向的后端分别设有一个所述激光裁切机构，所述隔膜放料机构具有两组且分设于所述正极极卷放料机构的两侧并分别通过一个第一分支输送机构与所述主输送机构对接，所述负极极卷放料机构设置在所述主输送机构的输出端一侧且所述负极极卷放料机构的输出端位于所述热压机构的输出端和所述卷绕机构的输入端之间并通过所述第二分支输送机构与所述主输送机构对接。

2.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，任一所述激光裁切机构内设有纠偏器和/或吸尘装置。

3.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，所述热压机构沿输送方向依次设有加热器、辊压装置和除静电装置。

4.根据权利要求1所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，所述主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构均包括若干输送辊。

5.根据权利要求1或4所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，所述主输送机构、第一分支输送机构和第二分支输送机构均带有纠偏机构。

6.根据权利要求1或4所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，在两组隔膜放料机构的输出端和所述正极极卷放料机构的输出端与所述热压机构的输入端之间还设有一个将两侧隔膜和正极片层叠在一起并向所述热压机构方向输送的叠压输送辊，所述叠压输送辊与其中一侧的隔膜放料机构的输出端的输出辊处于同一水平线上且该水平线与另一侧的隔膜放料机构的输出端的输出辊及正极极卷放料机构的输出端的输出辊成不同夹角。

7.根据权利要求1或4所述的一种多极耳卷绕聚合物电芯的制造设备，其特征在于，令所述主输送机构上与所述第二分支输送机构对接的输送辊为对接辊，所述第二分支输送机构的输出端的输出辊与所述对接辊处于同一竖直线上；

且所述对接辊与其输送方向前端的一个输送辊和所述对接辊与其输送方向后端的一个输送辊之间所成的夹角大于90°。