WO2011035469A1 - 电池极片圆压圆模切装置 - Google Patents

电池极片圆压圆模切装置 Download PDF

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pole piece
roll
die roll
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骆承华
李建强
廖如虎
欧志荣
范方才
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深圳市吉阳自动化科技有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/38—Cutting-out; Stamping-out
    • B26F1/44—Cutters therefor; Dies therefor

Definitions

  • the utility model relates to the field of battery manufacturing, in particular to a die cutting device for a battery pole piece.
  • the well-known battery pole die cutting is punched out in a flat and flat manner.
  • a single piece of the formed pole piece is formed, and the rolled pole piece material is fed into the pole piece die cutting device through the feeding device and the correcting device, and is cut into individual formed pole pieces.
  • the battery pole piece is die-cut, and the pole piece material needs to stay in the die-cutting zone for a period of time, and the feeding is started after the die-cutting is completed. Because this flat die cutting is an intermittent mode of operation, it cannot be continuously fed and die-cut, so the work efficiency is relatively low.
  • the working edge of the die cutter participates in the die cutting work, and requires a lot of pressure to cut through the material, and the die cutter is too deformed and deformed. Damaged, so this die-cutting method is currently unable to die-cut large-size pole pieces, and its application is limited.
  • a die-cutting method which is a circular die-cutting device. This device can work continuously. Now it is mainly used for die-cutting of paper or plastic materials, but the circular die-cutting device cannot be applied to hard materials. Die cutting. Because the battery pole piece is made of metal material, it is significantly different from paper material or plastic material. The technical requirements are also stricter.
  • the thickness of the copper foil of the negative electrode sheet is generally about 0.01 mm, and the thickness of the coating layer of the negative electrode sheet is generally 0.
  • the main technical problem to be solved by the utility model is to provide a circular die-cutting device for a battery pole piece, so that the battery pole piece can be processed by a circular die-cutting method.
  • the present invention provides a battery pole piece round die cutting device, comprising:
  • a die roll and a die roll disposed parallel to each other, a proper gap is left between the die roll and the die roll, and a surface of the die roll is provided with a die line for cutting the pole piece, the die a pad layer is disposed between the roller and the die roll, and the battery pole piece is located between the pad layer and the die line, the hardness of the pad layer is less than the hardness of the battery pole piece;
  • a drive system having a power output coupled to the die roll and the die roll for driving the die roll and the die roll to rotate relative to each other in synchronism.
  • the bottom of the die line edge is further provided with a foam having a height greater than a height of the die line.
  • the die roll has a die line of a plurality of cells, and adjacent die lines of the adjacent cells have a spacing therebetween.
  • the utility model adds a cushion layer to the die roll and the die roll, which can neither damage the cutter nor cut the pole piece. By selecting the hardness of the cushion layer, it can also solve the problem that the cut and the burr can not be completely cut off. The problem.
  • the utility model adds a layer of foam with a certain thickness at the bottom of the knife die line to make the pole piece move at a uniform speed, thereby avoiding the pole piece folding caused by the uneven moving speed of the pole piece. Inconsistent size.
  • the utility model designs the adjacent die line spacing to eliminate the internal stress at the intersection of the pole pieces and prevent the chipping at the intersection of the pole pieces from collapsing.
  • FIG. 1 is a side view showing the structure of a die roll and a die roll in an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a plan view showing the structure of a die roll and a die roll in an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic structural view of a specific example of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural view of a driving system in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural view of another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic structural view of a plurality of die lines in still another embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is an enlarged view of the range A in Fig. 7.
  • the utility model uses a continuous feeding and die cutting device to die-cut the battery pole piece to improve work efficiency.
  • an existing circular die-cutting apparatus is modified for die-cutting a battery pole piece, and the improved die-cutting apparatus is as shown in Figs. 1 and 2, including a knife roll arranged in parallel. 1 and a die roll 2, a drive system (not shown) for driving the synchronous rotation of the die roll 2 and the die roll 1.
  • the surface of the die roll 1 is provided with a die line 1 1, and the die line 11 is projected on the surface of the die roll 1.
  • a cushion layer 3 is disposed between the die roll 1 and the die roll 2, and the hardness of the pad layer 3 is smaller than the hardness of the battery pole piece. After the work, the battery pole piece is located on the pad layer 3 and the die line. Between 1.
  • the pole piece passes between the die roll 1 and the mat 3 and is pressed by the die roll 1 and the pad 3, and the die roll 1 and the die roll 2 are driven by the driving device, Rolling in opposite directions, a rolling friction force is generated between the pole piece and the die roll and the cushion layer, and the friction force causes the pole piece to move in the corresponding direction, and the same pole piece is cut by the die line on the die roll .
  • the shape of the die line can be designed according to the shape and size requirements of the pole piece after cutting.
  • the present embodiment provides a cushion 3 having a hardness smaller than that of the battery pole piece between the die roll 1 and the die roll 2.
  • the die line 11 is in the die-cutting battery pole piece. Since the hardness of the pad layer 3 is small, it will be slightly depressed under the pressure of the die roll.
  • the cushion layer sinks deeper, in the battery. Where the thickness of the pole piece is small, the cushion layer is shallower, and the thickness of the battery pole piece is uniform in the die-cutting effect by the cushioning of the cushion layer, so that the die line can cut the pole ear which is not easily cut.
  • the thickness of the cushion layer is preferably set to 0.115 mm to 0.135 mm.
  • the cushion used may be a pad having a certain hardness and a uniform thickness, for example, a pad of a PET material having a uniform thickness.
  • the circular die-cutting apparatus further includes a paper discharge assembly and a delivery assembly.
  • the die roll 1 and the die roll 2 are fixed to the frame 200, and the frame is 200.
  • the driving system 300 is fixed on the base 100, and a paper discharging assembly (not shown) is fixed at the feeding port, and the delivery assembly 400 is fixed on the frame 200 at the discharging port.
  • the paper pad assembly is wrapped with PET pad paper 3, and the PET pad paper 3 is fed into the upper and lower rollers together with the pole piece through the guide roller at the roll cutting assembly, and the pole piece is cut through the blade edge without cutting through the pad paper, PET pad paper
  • the guide roller can also be used to remove the waste remaining on the pad through the brush assembly, and then through the correcting component, and finally wound up in the delivery assembly 400, thereby realizing the recyclability of the cushion.
  • the structure of the drive system is as shown in FIG. 4, including a servo motor 301, a coupling 303, a worm gear reducer 304, and a drive gear 305.
  • the servo motor 301 is mounted on the motor mount 302.
  • the input end of the worm gear reducer 304 is connected to the power output end of the servo motor 301 via a coupling 303, and the output end thereof is connected to the driving gear 305.
  • the drive gear 305 meshes with the drive gear on the die roll, which in turn meshes with the driven gear on the die roll.
  • power is supplied from the servo motor 301, and the power is transmitted to the die roll through the driving gear 305, and then the driven gear of the die roll drives the die roll by the driven gear of the die roll to complete the rolling die cutting process.
  • the foam is too thick, and the upper and lower squeegees are pressed against each other, which will cause the pole piece to be deformed and folded.
  • the foam is too thin, and the friction of the pole piece between the upper and lower knives is insufficient, which may cause the pole piece to slide relatively. .
  • the height H of the foam is 0.2_0.3 mm higher than the cutting edge, which can solve the problem of inconsistent cutting size of the battery pole piece, and It can solve the problem of wrinkling of the pole piece after cutting.
  • a die line having a plurality of units on the die roll as shown in FIG. 7, the axis of the die roll
  • a die line having a plurality of cells is also wound around the circumference of the die roll, and a die line of each unit can die-cut a single pole piece.
  • a spacing 12 is provided between adjacent die lines 11 of adjacent cells, and the spacing between adjacent die lines is 1.3 mm - 1.7 mm.
  • the spacing between adjacent die lines By designing the spacing between adjacent die lines, the internal stress at the intersection of the pole pieces can be eliminated, the chipping at the intersection of the pole pieces can be prevented from collapsing, and the problem of difficulty in discharging waste can be solved, so that the waste can be conveniently taken from the phase.
  • the spacing between the adjacent die lines is discharged, and the modulus problem of the upper and lower gears is also solved.
  • two or more die lines may be disposed along the axial direction of the surface of the die roll, so that a plurality of desired pole pieces may be cut side by side.
  • two or more die lines may be provided on the surface of the die roll in the circumferential direction of the die roll.
  • the existing circular die-cutting device can be well applied to die-cut metal materials.
  • the feeding and die-cutting can be continuously performed, thereby improving the working efficiency.
  • the rolling die cutting process of the pole piece material only a small part of the die line on the same bus bar of the die roll is cut, and the required force is small, and the force of the die line is correspondingly The smaller, so the die line deformation is small, the size of the battery pole piece is stable and consistent, so the die line can be distributed over a larger size range, achieving a larger size die cut. Since the die-cut die pole piece is progressively pressed, cut, and cut on the pad layer, the die-cut battery pole piece is trimmed neatly, reducing burrs

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  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Description

说明书
Title of Invention:电池极片圆压圆模切装置 技术领域
技术领域
[1] 本实用新型涉及电池制造领域， 尤其涉及电池极片的模切装置。
背景技术
背景技术
[2] 目前， 公知的电池极片模切都是以平压平的方式冲切出来的。 制作电池的单张 成型极片吋， 将卷状极片材料， 经送料装置、 纠偏装置送入极片模切装置， 分 切成单张成型极片。 用该方式模切电池极片吋， 极片材料需在模切区停留一段 吋间， 待模切完毕后又开始送料。 因为这种平压平模切是一种间歇式工作方式 ， 不能连续送料和模切， 因此工作效率比较低。 而且在平压平模切极片吋， 模 切刀的工作刃口同吋参与模切工作， 需要很大的压力才能将材料切透分离， 而 模切刀在受力太大吋易变形和受损， 因此该种模切方式目前还不能模切大尺寸 的极片， 其应用受到限制。 另外还有一种模切方式是圆压圆模切装置， 这种装 置可连续工作， 现在主要用于纸质材料或塑胶材料的模切， 但圆压圆模切装置 无法应用于硬质材料的模切。 因电池极片釆用金属材料， 与纸质材料或塑胶材 料有着显著区别， 技术上也要求更严格， 技术上要求： 无论是极耳位， 还是涂 布层， 模切后不能有没切断的现象， 哪怕是一点点没切断都不行， 即不能有拉 断的现象； 无论是负极片还是正极片， 模切后的毛刺不得大于 0.01mm, 即不能 大于极片的厚度的一半； 模切后的极耳位与涂布层不能有起折的现象； 模切后 极片的尺寸要一致， 大小不能相差 0.3mm。 所以目前还没有釆用圆压圆模切装置 来对电池极片进行加工。 发明人在釆用圆压圆模切装置模切电池极片吋遇到以 下问题：
[3] A、 负极片铜箔的厚度一般为 0.01mm左右， 而负极片的涂布层的厚度一般为 0.
15mm左右， 二者相差很大， 导致涂层很好切， 而极耳位切不断， 模切后容易出 现毛刺， 并且有些不能完全切断， 模切后的极耳位与涂布层有起折的现象， 模 切后极片的尺寸难以做到一致。
[4] B、 模切刀的圆角相交处的刀刃容易崩齿。
对发明的公开
技术问题
[5] 本实用新型要解决的主要技术问题是， 提供一种电池极片圆压圆模切装置， 使 电池极片加工可釆用圆压圆模切方式。
技术解决方案
[6] 为解决上述技术问题， 本发明提供一种电池极片圆压圆模切装置， 包括：
[7] 互相平行设置的模辊和刀模辊， 所述模辊和刀模辊之间保留适当的间隙， 所述 刀模辊的表面设有用于切割极片的刀模线， 所述模辊和刀模辊之间设有垫层， 且使电池极片位于所述垫层和刀模线之间， 所述垫层的硬度小于电池极片的硬 度；
[8] 驱动系统， 其动力输出端耦合到所述模辊和刀模辊， 用于驱动模辊和刀模辊同 步相对转动。
[9] 在另一实施例中， 所述刀模线刀口的底部还设有泡棉， 所述泡棉的高度大于刀 模线的高度。
[10] 在又一实施例中， 所述刀模辊上具有多个单元的刀模线， 所述相邻单元的相邻 刀模线之间具有间距。
有益效果
[11] 1、 本实用新型通过在刀模辊和模辊增加一个垫层， 既不会损坏切刀， 又能切 断极片， 通过选择垫层的硬度， 还可以解决不能完全切断与有毛刺的问题。
[12] 2、 本实用新型通过在刀模线刀口的底部加了一层一定厚度的泡棉， 使极片在 移动吋速度均匀， 避免了极片移动速度不均匀造成的极片起折与尺寸不一致的 问题。
[13] 3、 本实用新型将相邻刀模线间隔设计， 消除极片相交处的内应力， 防止极片 相交处的刀刃出现崩齿。
附图说明
[14] 图 1为本实用新型一种实施例中刀模辊和模辊结构的侧面示意图； [15] 图 2为本实用新型一种实施例中刀模辊和模辊结构的俯视图；
[16] 图 3为本实用新型一种具体实例的结构示意图；
[17] 图 4为本实用新型一种实施例中驱动系统的结构示意图；
[18] 图 5为本实用新型另一种实施例的结构示意图；
[19] 图 6为本实用新型另一种实施例的横截面图；
[20] 图 7为本实用新型又一种实施例中多个刀模线的结构示意图；
[21] 图 8为图 7中 A范围的放大图。
本发明的实施方式
[22] 下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[23] 本实用新型釆用可连续送料和模切的装置来模切电池极片， 以提高工作效率。
[24] 在一种实施例中， 将现有的圆压圆模切装置经过改进用于模切电池极片， 改进 的模切装置如图 1、 2所示， 包括平行设置的刀模辊 1和模辊 2， 用于驱动模辊 2和 刀模辊 1同步相对转动的驱动系统 （图中未示出） 。 刀模辊 1的表面设有刀模线 1 1， 刀模线 11凸起在刀模辊 1的表面。 在刀模辊 1和模辊 2之间设置设有垫层 3， 所 述垫层 3的硬度小于电池极片的硬度， 在工作吋， 使电池极片位于所述垫层 3和 刀模线 1之间。
[25] 工作吋， 极片从刀模辊 1和垫层 3之间穿过并被刀模辊 1和垫层 3压紧， 刀模辊 1 和模辊 2在驱动装置的带动下， 二者相向滚动， 极片与刀模辊、 垫层二者之间产 生滚动摩擦力， 该摩擦力使得极片沿相应的方向运动， 与此同吋极片被刀模辊 上的刀模线切割。 刀模线的形状可根据切割后极片的形状、 尺寸要求进行设计 。 因为电池极片有的地方有涂层， 有的地方没有涂层， 因此厚度不均匀， 硬度 也不均匀， 负极片铜箔的厚度一般为 0.01mm左右， 而负极片的涂布层的厚度一 般为 0.15mm左右， 二者相差很大， 导致涂层很好切， 而极耳位切不断。 为解决 此问题， 本实施例在刀模辊 1和模辊 2之间设有一硬度小于电池极片的硬度的垫 层 3。 刀模线 11在模切电池极片吋， 由于垫层 3的硬度较小， 在刀模辊的压力下 会稍有下陷， 在电池极片厚度大的地方， 垫层下陷深些， 在电池极片厚度小的 地方， 垫层下陷浅些， 通过垫层的缓冲， 使电池极片的厚度在模切效果上是均 匀的， 从而使刀模线能够将不容易切断的极耳位切断。 [26] 为更好地切断电池极片， 垫层的厚度优选设为 0.115mm-0.135mm。
[27] 针对不能完全切断与有毛刺的现象， 选用的垫层可以是有一定硬度、 厚度均匀 的垫纸， 例如可釆用厚度均匀的 PET材料的垫纸。
[28] 在另一种实施例中， 圆压圆模切装置还包括放纸组件和收纸组件， 如图 3所示 ， 刀模辊 1和模辊 2固定在机架 200上， 机架 200、 驱动系统 300固定在底座 100上 ， 放纸组件 （图中未示出） 固定在进料口处， 收纸组件 400固定在出料口处的机 架 200上。 放纸组件上缠绕有 PET垫纸 3， PET垫纸 3通过导向辊在滚切组件处与 极片一同输入上下辊之间， 通过辊刀刃口切断极片而不切透垫纸， PET垫纸通过 上下辊后， 经过导向辊， 还可以经毛刷组件刷去残留在垫纸上的废料， 再经过 纠偏组件， 最后收卷于收纸组件 400， 从而实现垫层的可循环使用。
[29] 在一种实施例中， 驱动系统的结构如图 4所示， 包括伺服电机 301、 联轴器 303 、 蜗轮蜗杆减速器 304和主动齿轮 305， 伺服电机 301安装在电机支座 302上， 蜗 轮蜗杆减速器 304的输入端通过联轴器 303与伺服电机 301的动力输出端连接， 其 输出端与主动齿轮 305连接。 主动齿轮 305与模辊上的传动齿轮相啮合， 模辊的 传动齿轮又与刀模辊上的从动齿轮啮合。 这样， 由伺服电机 301提供动力， 通过 主动齿轮 305把动力传输到模辊， 再由模辊的传动齿轮通过刀模辊的从动齿轮带 动刀模辊转动， 完成滚动模切加工。
[30] 在釆用圆压圆方式模切电池极片吋， 电池极片和上下模辊之间的摩擦力不均匀 ， 导致电池极片切割的尺寸不一致。 为解决这一问题， 在另一实施例中， 如图 5 、 6所示， 在刀模辊 1的刀模线 11刀口的底部之间加了一层一定厚度的泡棉 4， 泡 棉 4的高度大于刀模线的高度。 在模切吋， 泡棉 4与电池极片紧密贴合， 既增加 了摩擦力， 又使摩擦力比较均匀， 因此可防止电池极片切割后尺寸不一致。 但 泡棉太厚， 上下刀辊相互挤压， 会导致极片挤压变形起折； 泡棉太薄， 上下辊 刀之间极片的磨擦力不够， 又会导致极片有相对滑动的现象。 为防止起折和尺 寸不一致的问题， 需要选用适当厚度的泡棉， 本实施例中， 泡棉比刀刃高出高 度 H为 0.2_0.3mm， 既可解决电池极片切割尺寸不一致的问题， 又可解决切割后 极片起皱的问题。
[31] 在又一实施例中， 刀模辊上具有多个单元的刀模线， 如图 7所示， 刀模辊的轴 向具有两个单元的刀模线， 围绕刀模辊的圆周也具有多个单元的刀模线， 每个 单元的刀模线可模切出一个单张极片。 为防止刀刃出现崩齿， 如图 8所示， 在相 邻单元的相邻刀模线 11之间设有间距 12， 相邻刀模线之间的间距为 1.3mm-1.7mm
。 通过在相邻刀模线之间设计间距， 可消除极片相交处的内应力， 防止极片相 交处的刀刃出现崩齿， 并且还解决了排废料难的问题， 使废料可方便地从相邻 刀模线之间的间距中排出， 而且还解决了上下齿轮的模数问题。
本实施例中， 在刀模辊的表面沿其轴向方向可设置两个或两个以上刀模线， 这 样可同吋并排切割出多个需要的极片。 或者在刀模辊的表面沿刀模辊的圆周方 向设置两个或两个以上刀模线。 这样在刀模辊的一个转动周期中， 可依次切割 出多个需要的极片。
经过上述改进后， 使现有的圆压圆模切装置能够很好地适用于模切金属材质
[34] 釆用本实用新型的圆压圆模切装置， 因送料和模切可连续进行， 因而提高了工 作效率。 并且在极片材料的滚压模切过程中， 同吋进行切割的只有位于刀模辊 同一母线上的刀模线的少量部位， 所需作用力较小， 相应地刀模线的受力也较 小， 因此刀模线变形很小， 电池极片的尺寸稳定一致， 因而刀模线可在较大尺 寸范围内分布， 实现较大尺寸的极片模切。 由于刀模线模切极片吋是在垫层上 渐进挤压、 切入、 切断极片的， 因而模切后的电池极片切边整齐， 减少了毛刺
[35] 以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本 发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术人员 来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应 当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书
[Claim 1] 一种电池极片圆压圆模切装置，其特征在于还包括：
互相平行设置的模辊和刀模辊， 所述模辊和刀模辊之间保留适当 的间隙， 所述刀模辊的表面设有用于切割极片的刀模线， 所述模 辊和刀模辊之间设有垫层， 且使电池极片位于所述垫层和刀模线 之间， 所述垫层的硬度小于电池极片的硬度； 驱动系统， 其动力输出端耦合到所述模辊和刀模辊， 用于驱动模 辊和刀模辊同步相对转动。
[Claim 2] 如权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述垫层的厚度为 0.115m m-0.135mm。
[Claim 3] 如权利要求 2所述的装置， 其特征在于， 所述垫层为厚度均匀的 PE
T垫纸。
[Claim 4] 如权利要求 3所述的装置， 其特征在于， 还包括用于缠绕 PET垫纸 的放纸组件和收纸组件， 所述放纸组件设置在进料口处， 所述收 纸组件设置在出料口处， 所述 PET垫纸由放纸组件放卷、 经模辊和 刀模辊之间后收卷于收纸组件上。
[Claim 5] 如权利要求 1至 4中任一项所述的装置， 其特征在于， 所述刀模线 刀口的底部之间设有泡棉， 所述泡棉的高度大于刀模线的高度。
[Claim 6] 如权利要求 5所述的装置， 其特征在于， 所述泡棉的高度比刀模线 的高度高出 0.2mm-0.3mm。
[Claim 7] 如权利要求 1至 4中任一项所述的装置， 其特征在于， 所述刀模辊 上具有多个单元的刀模线， 所述相邻单元的相邻刀模线之间具有 间距。
[Claim 8] 如权利要求 7所述的装置， 其特征在于， 相邻刀模线之间的间距为
L3mm-L7mm。
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