CN105428697B - 电池叠片装置及电池叠片方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电池叠片装置及电池叠片方法，该电池叠片装置包括正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件，该正极模具组件和负极模具组件置于隔膜放卷组件两侧，该正极模具组件包括正极冲切模具、正极吸板，该负极模具组件包括负极冲切模具、负极吸板，该隔膜放卷组件包括真空卷绕板以及与之配合夹紧的卷针，该真空卷绕板可向正极模具组件和负极模具组件两侧转动，该正极吸板和负极吸板均可面向真空卷绕板移动。本发明电池叠片方法在夹紧隔膜的同时冲切正极片，在叠加压紧正极片的同时冲切负极片，如此反复进行正极片和负极片的叠加，通过真空卷绕板的两边转动，多步骤同时进行，实现电池叠片。本发明电池叠片装置结构简单，大大提高了效率，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题。本发明电池叠片方法操作简捷，多步骤同时进行，效率十分高。

Description

电池叠片装置及电池叠片方法

【技术领域】

本发明涉及电子领域，特别是指一种电池叠片装置及电池叠片方法。

【背景技术】

随着燃油类不可再生能源的进一步使用而出现供应紧张以及对环境的污染，导致市场对大型锂电子动力电池需求猛增，目前锂电池制造过程中，通常采用叠片机将锂电池电芯的正、负极片与隔膜做Z形叠片装配，制作成电芯。现有技术通用的叠片方式是叠片台来回移动式叠片，锂电池叠片设备的左右两取片机械臂机构在正极、负极两料槽中拾取极片，经过二次定位工作台定位后在叠片台上交替放料，叠片台在两个机械臂之间左右运动配合两个机械臂动作，叠完一片负极后再移动到正极进行叠片，并使隔离膜形成Z形将正负极片隔开，设备如此循环动作实现极组的叠片组装，当叠片数量达到设定的数值后，由电芯转移机械手将极组转至卷绕隔膜工位，卷绕机械手将极组夹紧，在极组外包隔膜，待极组外所包的隔膜达到设定的圈数后，裁刀裁断隔膜进行收尾贴胶，设备进入下一个极组的组装，与此同时在已经外包隔膜的极组上贴终止防松胶纸，形成完整电芯。现有技术这种设备一次只能生产一个电芯，叠片速度根据极片大小只能在1.5--2.0s/pcs之间，很难有更大的效率突破，效率太低，并且叠片台来回正负极之间，结构复杂，运行不稳定，左右两取片机械臂机构在正极、负极两料槽中拾取极片，需要经过二次定位工作台定位后在叠片台上交替放料，效率低下，且容易吸多片，装置结构太过复杂。现有技术叠片机的生产效率实在难以满足市场需求。

因此，提供一种效率高、结构简单、运行稳定的电池叠片装置及电池叠片方法实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种效率高、结构简单的电池叠片装置。

本发明的另一目的在于提供一种效率高、运行稳定的电池叠片方法。

为实现本发明目的，提供以下技术方案：

提供一种电池叠片装置，其包括正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件，该正极模具组件和负极模具组件置于隔膜放卷组件两侧，该正极模具组件包括正极冲切模具、正极吸板，该负极模具组件包括负极冲切模具、负极吸板，该隔膜放卷组件包括真空卷绕板以及与之配合夹紧的卷针，该真空卷绕板可向正极模具组件和负极模具组件两侧转动，该正极吸板和负极吸板均可面向真空卷绕板移动。

使用该电池叠片装置时，会将正极卷料、隔膜卷料、负极卷料分别置于正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件，真空卷绕板通过真空把隔膜吸附住同时卷针把隔膜夹紧，此时真空卷绕板面向正极模具组件；在隔膜放卷组件夹紧隔膜的同时，正极模具组件用正极冲切模具冲切正极片，并以正极吸板吸住冲切好的正极片，通过正极吸板向真空卷绕板运动然后将正极片压紧在真空卷绕板上的隔膜上，真空卷绕板和卷针夹紧以上叠好的隔膜和正极片后向负极模具组件一侧旋转；与此同时，负极模具组件用负极冲切模具冲切负极片，并以负极吸板吸住冲切好的负极片，通过负极吸板向真空卷绕板运动然后将负极片压紧在真空卷绕板上叠好的隔膜和正极片，真空卷绕板和卷针夹紧以上叠好的隔膜、正极片、负极片后再旋转面向正极模具组件；与此同时，正极吸板吸附另一块冲切好的正极片，向真空卷绕板运动，之后再重复以上步骤，如此循环至设定的叠片层数，完成电池叠片工序。

本发明电池叠片装置结构简单，配置合理，正极片、负极片的冲切，以及隔膜、正极片、负极片的叠片，合理安排同时进行，大大提高了效率，运用真空卷绕板，以及真空卷绕板可以两侧转动，使得正极叠片与负极冲切可以同时进行，负极叠片与正极冲切可以同时进行，不浪费操作时间，效率极高，充分利用空间，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题。

优选的，该正极模具组件还包括正极纠偏驱动辊，该正极纠偏驱动辊可以对偏移的正极卷料进行纠正，同时正极纠偏驱动辊的旋转可以帮助把正极卷料送至正极模具。一般优选设置相对转动的两个正极纠偏驱动辊。

优选的，该正极模具组件还包括正极CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)。用以检测正极卷料的位置是否有偏移，当正极CCD发现正极卷料有偏移时，正极纠偏驱动辊就内外移动对正极卷料位置进行纠正。

优选的，该负极模具组件还包括负极纠偏驱动辊，该负极纠偏驱动辊可以对偏移的负极卷料进行纠正，同时负极纠偏驱动辊的旋转可以帮助把负极卷料送至负极模具。一般优选设置相对转动的两个负极纠偏驱动辊。

优选的，该负极模具组件还包括负极CCD。用以检测负极卷料的位置是否有偏移，当负极CCD发现负极卷料有偏移时，负极纠偏驱动辊就内外移动对负极卷料位置进行纠正。

较佳实施方式为在正极模具组件设有正极纠偏驱动辊和正极CCD，同时在负极模具组件设有负极纠偏驱动辊和负极CCD。

优选的，该隔膜放卷组件还包括隔膜纠偏驱动辊，隔膜纠偏驱动辊可以对偏移的隔膜卷料进行纠正，同时隔膜纠偏驱动辊的旋转可以帮助把隔膜卷料送至真空卷绕板所在的叠片位置。一般优选设置相对转动的两个隔膜纠偏驱动辊。

优选的，该隔膜放卷组件还包括隔膜纠偏传感器，用以检测隔膜的位置是否有偏移，隔膜卷绕过程中隔膜纠偏传感器发现隔膜边缘有偏移时，隔膜纠偏驱动辊就内外移动对隔膜位置进行纠正。

较佳实施方式为在正极模具组件设有正极纠偏驱动辊和正极CCD，在负极模具组件设有负极纠偏驱动辊和负极CCD，同时在隔膜放卷组件设有隔膜纠偏传感器和隔膜纠偏驱动辊。

优选的，该隔膜放卷组件还包括张力辊，以施加张力给隔膜卷料，使其张开并顺利运送到真空卷绕板。

优选的，该隔膜放卷组件还包括过渡辊。隔膜卷料通过张力辊、过渡辊送至真空卷绕板的叠片位置。

较佳实施方式为隔膜卷料通过张力辊、过渡辊、隔膜纠偏传感器、隔膜纠偏驱动辊到达真空卷绕板的叠片位置。

优选的，该隔膜放卷组件还包括下料夹和切刀，在叠片完成后，下料夹移至叠片位置夹住叠好的电芯，卷针张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针再夹紧隔膜卷料，切刀再把隔膜下部切断。之后又重复以上叠片动作连续进行下一个电芯的叠片。

优选的，其进一步包括下料至正极冲切模具的正极卷料、下料至负极冲切模具的负极卷料、下料至真空卷绕板的隔膜卷料。

优选的，该真空卷绕板可左右转动180度，该正极模具组件和负极模具组件分别置于该隔膜放卷组件两侧，该正极吸板和负极吸板相面向设置。该设置的空间利用更有效，效率高且运行稳定。

本发明运用如上所述电池叠片装置进行电池叠片的电池叠片方法，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料、隔膜卷料、负极卷料分别置于正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件；

(2)、真空卷绕板通过真空吸力把隔膜吸附住同时卷针把隔膜夹紧，此时真空卷绕板运动至面向正极模具组件；

(3)、与此同时，正极模具组件吸取正极卷料，并用正极冲切模具冲切正极片，并以正极吸板吸住冲切好的正极片；

(4)、正极吸板吸住冲切好的正极片向真空卷绕板运动，然后将正极片压紧在真空卷绕板上的隔膜上；

(5)、真空卷绕板和卷针夹紧以上叠好的隔膜和正极片后向负极模具组件一侧旋转；

(6)、在步骤(4)、(5)进行的同时，负极模具组件吸取负极卷料，并用负极冲切模具冲切负极片，并以负极吸板吸住冲切好的负极片；

(7)、负极吸板吸住冲切好的负极片向真空卷绕板运动然后将负极片压紧在真空卷绕板上叠好的隔膜和正极片上；

(8)、真空卷绕板和卷针夹紧以上叠好的隔膜、正极片、负极片后再旋转面向正极模具组件，进入下一步骤；

(9)、重复步骤(3)～(8)，至设定的叠片层数完成。

本发明电池叠片方法在夹紧隔膜的同时冲切正极片，在叠加压紧正极片的同时冲切负极片，如此反复进行正极片和负极片的叠加，通过真空卷绕板的两边转动，多步骤同时进行，实现电池叠片。本发明电池叠片方法操作简捷，多步骤同时进行，效率十分高。

优选的，该正极模具组件还包括信号连接的正极纠偏驱动辊和正极CCD，该正极纠偏驱动辊通过转动将正极卷料送至正极冲切模具，当正极CCD检测到正极卷料位置偏移时，该正极纠偏驱动辊移动调整正极卷料位置。

优选的，该负极模具组件还包括信号连接的负极纠偏驱动辊和负极CCD，该负极纠偏驱动辊通过转动将负极卷料送至负极冲切模具，当负极CCD检测到负极卷料位置偏移时，该负极纠偏驱动辊移动调整负极卷料位置。

优选的，该隔膜放卷组件还包括信号连接的隔膜纠偏驱动辊和隔膜纠偏传感器，该隔膜纠偏驱动辊通过转动将隔膜卷料送至真空卷绕板，当隔膜纠偏传感器检测到隔膜卷料位置偏移时，该隔膜纠偏驱动辊移动调整隔膜卷料位置。

优选的，该隔膜放卷组件还包括下料夹和切刀，该电池叠片方法还包括步骤：在设定的叠片层数完成后，下料夹移至叠片位置夹住叠好的电芯，卷针张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针再夹紧隔膜卷料，切刀再把隔膜下部切断。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

本发明电池叠片装置结构简单，配置合理，正极片、负极片的冲切，以及隔膜、正极片、负极片的叠片，合理安排同时进行，大大提高了效率，运用真空卷绕板，以及真空卷绕板可以两侧转动，使得正极叠片与负极冲切可以同时进行，负极叠片与正极冲切可以同时进行，不浪费操作时间，效率极高，实验证明据此发明形成的叠片机效率可以达到1s/pcs，比现有Z形叠片机1.5--2.0s/pcs的效率提高了0.5至1倍，本发明充分利用空间，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题，无需二次定位，极大提高产品良品率和效率。本发明电池叠片方法操作简捷，多步骤同时进行，效率十分高。

【附图说明】

图1为本发明电池叠片装置实施例的示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明电池叠片装置包括正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件，该正极模具组件和负极模具组件相向设置，并置于隔膜放卷组件两侧。

该正极模具组件包括正极CCD11、正极纠偏驱动辊10、正极吸板8、正极冲切模具7，正极卷料12从上放下正极卷料经过正极CCD11、正极纠偏驱动辊10至正极冲切模具7，正极冲切模具7冲切出正极片9并由正极吸板8吸住。

该负极模具组件包括负极CCD5、负极纠偏驱动辊4、负极吸板2、负极冲切模具1，负极卷料6从上放下负极卷料经过负极CCD5、负极纠偏驱动辊4至负极冲切模具1，负极冲切模具1冲切出负极片3并由负极吸板2吸住。

该隔膜放卷组件包括张力辊21、过渡辊20、隔膜纠偏传感器19、隔膜纠偏驱动辊18、真空卷绕板15以及与之配合夹紧的卷针17、切刀14、下料夹13，该真空卷绕板15可向正极模具组件和负极模具组件两侧作180度转动，该正极吸板8和负极吸板2均可面向真空卷绕板15移动。该真空卷绕板15以及卷针17进行叠片及压紧的区域为叠片位16。隔膜卷料22从上放下隔膜卷料，并经过张力辊21、过渡辊20、隔膜纠偏传感器19、隔膜纠偏驱动辊18，送至真空卷绕板15以及卷针17之间，由卷针17压紧，在叠片位16由真空卷绕板带动可作180度转动。

本发明运用如上所述实施例电池叠片装置进行电池叠片的电池叠片方法，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料12经过正极CCD11、正极纠偏驱动辊10，该正极纠偏驱动辊10通过转动将正极卷料12送至正极冲切模具7；将负极卷料6经过负极CCD5、负极纠偏驱动辊4，该负极纠偏驱动辊4通过转动将负极卷料6送至负极冲切模具1；将隔膜卷料22经过张力辊21、过渡辊20、隔膜纠偏传感器19、隔膜纠偏驱动辊18，该隔膜纠偏驱动辊18通过转动将隔膜卷料22送至真空卷绕板15以及卷针17之间叠片位16；

(2)、真空卷绕板15通过真空吸力把隔膜卷料22吸附住同时卷针17把隔膜夹紧，此时真空卷绕板15运动至面向正极模具组件；

(3)、与此同时，正极模具组件用正极冲切模具7冲切出正极片9，并以正极吸板8吸住冲切好的正极片9；

(4)、正极吸板8吸住冲切好的正极片9向真空卷绕板15运动，然后将正极片9压紧在真空卷绕板15上已压紧好的隔膜上；

(5)、真空卷绕板15和卷针17夹紧以上叠好的隔膜和正极片后逆时针向负极模具组件一侧旋转180度；

(6)、在步骤(4)、(5)进行的同时，负极模具组件用负极冲切模具1冲切负极片3，并以负极吸板2吸住冲切好的负极片3；

(7)、负极吸板2吸住冲切好的负极片3向真空卷绕板15运动然后将负极片3压紧在真空卷绕板15上叠好的隔膜和正极片上；

(8)、真空卷绕板15和卷针夹17紧以上叠好的隔膜、正极片、负极片后再顺时针旋转180度面向正极模具组件，进入下一步骤；

(9)、重复步骤(3)～(8)，至设定的叠片层数完成。

本发明电池叠片方法在夹紧隔膜的同时冲切正极片，在叠加压紧正极片的同时冲切负极片，如此反复进行正极片和负极片的叠加，通过真空卷绕板的两边转动，多步骤同时进行，实现电池叠片。本发明电池叠片方法操作简捷，多步骤同时进行，效率十分高。

当正极CCD11检测到正极卷料12位置偏移时，该正极纠偏驱动辊10移动调整正极卷料位置。

当负极CCD5检测到负极卷料6位置偏移时，该负极纠偏驱动辊4移动调整负极卷料位置。

当隔膜纠偏传感器19检测到隔膜卷料22位置偏移时，该隔膜纠偏驱动辊18移动调整隔膜卷料位置。

在完成上述步骤，达到设定的叠片层数后，该电池叠片方法还包括步骤：下料夹13移至叠片位16夹住叠好的电芯，卷针17张开后下料夹13向下拉一个电芯宽度距离，卷针17再夹紧隔膜卷料22，切刀14再把隔膜下部切断。然后又可以再进入下一个电芯叠片操作。

本发明电池叠片装置结构简单，配置合理，正极片、负极片的冲切，以及隔膜、正极片、负极片的叠片，合理安排同时进行，大大提高了效率，运用真空卷绕板，以及真空卷绕板可以两侧转动，使得正极叠片与负极冲切可以同时进行，负极叠片与正极冲切可以同时进行，不浪费操作时间，效率极高，充分利用空间，且本装置运行稳定，该叠片装置也不会产生多叠片问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池叠片装置，其特征在于，其包括正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件，该正极模具组件和负极模具组件置于隔膜放卷组件两侧，该正极模具组件包括正极冲切模具、正极吸板，该负极模具组件包括负极冲切模具、负极吸板，该隔膜放卷组件包括真空卷绕板以及与之配合夹紧的卷针，该真空卷绕板可向正极模具组件和负极模具组件两侧转动，该正极吸板和负极吸板均可面向真空卷绕板移动，该正极模具组件还包括正极纠偏驱动辊，该负极模具组件还包括负极纠偏驱动辊。

2.如权利要求1所述的电池叠片装置，其特征在于，该正极模具组件还包括与该正极纠偏驱动辊信号连接的正极CCD。

3.如权利要求1所述的电池叠片装置，其特征在于，该负极模具组件还包括与该负极纠偏驱动辊信号连接的负极CCD。

4.如权利要求1所述的电池叠片装置，其特征在于，该隔膜放卷组件还包括隔膜纠偏驱动辊，以及与隔膜纠偏驱动辊信号连接的隔膜纠偏传感器。

5.如权利要求1所述的电池叠片装置，其特征在于，该隔膜放卷组件还包括张力辊和过渡辊。

6.如权利要求1所述的电池叠片装置，其特征在于，该隔膜放卷组件还包括下料夹和切刀。

7.一种运用如权利要求1～6任一项所述电池叠片装置进行电池叠片的电池叠片方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)、将正极卷料、隔膜卷料、负极卷料分别置于正极模具组件、隔膜放卷组件、负极模具组件；

(2)、真空卷绕板通过真空吸力把隔膜吸附住同时卷针把隔膜夹紧，此时真空卷绕板运动至面向正极模具组件；

(3)、与此同时，正极模具组件吸取正极卷料，并用正极冲切模具冲切正极片，并以正极吸板吸住冲切好的正极片；

(4)、正极吸板吸住冲切好的正极片向真空卷绕板运动，然后将正极片压紧在真空卷绕板上的隔膜上；

(5)、真空卷绕板和卷针夹紧以上已压紧的隔膜和正极片后向负极模具组件一侧旋转；

(6)、在步骤(4)、(5)进行的同时，负极模具组件吸取负极卷料，并用负极冲切模具冲切负极片，并以负极吸板吸住冲切好的负极片；

(7)、负极吸板吸住冲切好的负极片向真空卷绕板运动然后将负极片压紧在真空卷绕板上叠好的隔膜和正极片上；

(8)、真空卷绕板和卷针夹紧以上叠好的隔膜、正极片、负极片后再旋转面向正极模具组件，进入下一步骤；

(9)、重复步骤(3)～(8)，至设定的叠片层数完成。

8.如权利要求7所述的电池叠片方法，其特征在于，该正极模具组件还包括信号连接的正极纠偏驱动辊和正极CCD，该正极纠偏驱动辊通过转动将正极卷料送至正极冲切模具，当正极CCD检测到正极卷料位置偏移时，该正极纠偏驱动辊移动调整正极卷料位置；和/或

该负极模具组件还包括信号连接的负极纠偏驱动辊和负极CCD，该负极纠偏驱动辊通过转动将负极卷料送至负极冲切模具，当负极CCD检测到负极卷料位置偏移时，该负极纠偏驱动辊移动调整负极卷料位置。

9.如权利要求7所述的电池叠片方法，其特征在于，该隔膜放卷组件还包括信号连接的隔膜纠偏驱动辊和隔膜纠偏传感器，该隔膜纠偏驱动辊通过转动将隔膜卷料送至真空卷绕板，当隔膜纠偏传感器检测到隔膜卷料位置偏移时，该隔膜纠偏驱动辊移动调整隔膜卷料位置。

10.如权利要求7所述的电池叠片方法，其特征在于，该隔膜放卷组件还包括下料夹和切刀，该电池叠片方法还包括步骤：在设定的叠片层数完成后，下料夹移至叠片位置夹住叠好的电芯，卷针张开后下料夹向下拉一个电芯宽度距离，卷针再夹紧隔膜卷料，切刀再把隔膜下部切断。