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      電芯卷繞裝置的制作方法

      文檔序號:6978450閱讀:153來源:國知局
      專利名稱:電芯卷繞裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實用新型涉及電池電芯制備技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種電芯卷繞裝置。
      背景技術(shù)
      現(xiàn)有電池或電容電芯的結(jié)構(gòu)主要有疊片式和卷繞式,其中卷繞式電芯通常由正極片、負(fù)極片和隔膜卷繞而成?,F(xiàn)有的卷繞式電芯的極片制作和電芯卷繞過程是分離的。首先用單獨(dú)的設(shè)備制作正極片和負(fù)極片,再將成型正極片和負(fù)極片人工轉(zhuǎn)移到卷繞裝置中?,F(xiàn)有的卷繞裝置通常包括正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)、負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和卷繞機(jī)構(gòu),此外,卷繞裝置可包括吸盤,用于從負(fù)極片放料機(jī)構(gòu)和正極放料機(jī)構(gòu)吸取成型鋰片和正極片并送到卷繞機(jī)構(gòu)。卷繞機(jī)構(gòu)將成型正極片、隔膜和成型負(fù)極片卷繞成型后,切斷隔膜并貼終止膠?,F(xiàn)有的卷繞裝置自動化程度低,生產(chǎn)效率低。目前尚未見有同時完成電芯卷繞過程和電芯極片制作的設(shè)備的相關(guān)報道。

      實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種可自動完成極片加工和電芯卷繞工作,生產(chǎn)效率高,成本低的電芯卷繞裝置。本實用新型的上述目的是通過如下方案予以實現(xiàn)的一種電芯卷繞裝置,包括正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)、負(fù)極放料機(jī)構(gòu)、卷繞機(jī)構(gòu)、 集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu),其中本實用新型在現(xiàn)有電芯卷繞裝置的基礎(chǔ)上添加集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu), 負(fù)極成型機(jī)構(gòu)用于分別從負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)獲取負(fù)極和集流網(wǎng),將所述負(fù)極和集流網(wǎng)合膜以形成復(fù)合負(fù)極帶。上述電芯卷繞裝置在工作時,正極材料、隔膜材料、負(fù)極材料和集流網(wǎng)材料分別從相應(yīng)的放料機(jī)構(gòu)放入;然后負(fù)極成型機(jī)構(gòu)分別從負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)獲取負(fù)極和集流網(wǎng),將負(fù)極和集流網(wǎng)合膜以形成復(fù)合負(fù)極帶;最后卷繞機(jī)構(gòu)分別從正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu)獲取正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶,將正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶裁切成型并卷繞成筒狀。上述電芯卷繞裝置中,負(fù)極放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有至少一個用于將負(fù)極導(dǎo)入負(fù)極成型機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥,集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有至少一個用于將集流網(wǎng)導(dǎo)入負(fù)極成型機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥。上述電芯卷繞裝置中,負(fù)極成型機(jī)構(gòu)為對輥成型機(jī)構(gòu),所述對輥成型機(jī)構(gòu)包括相對設(shè)置的主動輥和從動輥,主動輥與驅(qū)動裝置傳動連接,可帶動從動輥轉(zhuǎn)動,將負(fù)極和集流網(wǎng)合膜。上述電芯卷繞裝置中,從動輥還可以與可調(diào)彈力系統(tǒng)連接,通過可調(diào)彈力系統(tǒng)將從動輥壓向主動輥。上述電芯卷繞裝置中,在負(fù)極放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間還可以設(shè)置有對輥壓平機(jī)構(gòu),用于將負(fù)極輥壓平整。上述電芯卷繞裝置中,對輥壓平機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間還可以設(shè)置有糾偏感應(yīng)器,用于檢測負(fù)極的傳送位置,在負(fù)極偏離預(yù)定傳送軌道時控制負(fù)極放料機(jī)構(gòu)調(diào)整負(fù)極的傳送。本實用新型的電芯卷繞裝置中還可以包括負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu),負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)用于在所述負(fù)極與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間提供對輥隔膜,以防止負(fù)極放料機(jī)構(gòu)出來的負(fù)極粘結(jié)在負(fù)極成型機(jī)構(gòu)上。上述電芯卷繞裝置中,負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)包括隔膜放卷裝置和隔膜收卷裝置,隔膜收卷裝置可在驅(qū)動裝置驅(qū)動下旋轉(zhuǎn),以從隔膜放卷裝置獲得隔膜并卷繞在隔膜收卷裝置上。本實用新型的電芯卷繞裝置中,負(fù)極成型機(jī)構(gòu)與卷繞機(jī)構(gòu)之間還可以設(shè)置有張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),用于調(diào)節(jié)復(fù)合負(fù)極帶的張力。上述電芯卷繞裝置中,張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括配重滑輪、與所述配重滑輪相對的配重壓輥,以及直線滑軌;其中直線滑軌上設(shè)置供復(fù)合負(fù)極帶通過的通道;配重滑輪可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下運(yùn)動,以向配重壓輥施加不同壓力;配重壓輥可滑動設(shè)置于直線滑軌上,其在壓力作用下沿直線滑軌運(yùn)動,以向通過所述通道的復(fù)合負(fù)極帶施加壓力。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有如下有益效果本實用新型的電芯卷繞裝置可全自動加工正、負(fù)極片,并將成型正、負(fù)極和隔膜卷繞成筒狀,大大提高電芯的加工效率及合格率,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,可用于鋰電池、鋰離子電池和電容電芯的制造。此外,本實用新型的電芯卷繞裝置可生產(chǎn)多種外形的電芯,如柱式或方形等。

      圖1是實施例中電芯卷繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是圖1中負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50的放大結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是圖1中張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)100的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實施方式
      下面將結(jié)合具體實施例及附圖對本實用新型電芯卷繞裝置結(jié)構(gòu)原理作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示,本實施例的電芯卷繞裝置,可全自動完成電芯正、負(fù)極的成型和卷繞工作,其主要包括正極放料機(jī)構(gòu)10、隔膜放料機(jī)構(gòu)40、負(fù)極放料機(jī)構(gòu)20、集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu) 30、負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50 (用于完成負(fù)極的成型和送料工作)和卷繞機(jī)構(gòu)60。可以理解的,電芯卷繞裝置還包括必要的控制設(shè)備來控制其工作。正極放料機(jī)構(gòu)10包括可轉(zhuǎn)動連接于機(jī)座上的料盤,用于裝載卷繞成盤狀的正極帶,例如碳片。料盤與卷繞機(jī)構(gòu)60之間還設(shè)置有用于導(dǎo)向的多個導(dǎo)向輥,以及用于夾持并將正極帶拉向卷繞機(jī)構(gòu)60的對輥牽引機(jī)構(gòu)等。為保證送料精度,可用驅(qū)動裝置,例如電機(jī)驅(qū)動料盤轉(zhuǎn)動,以釋放正極帶。[0028]如圖2所示,負(fù)極放料機(jī)構(gòu)20和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)30各包括一個可轉(zhuǎn)動連接于機(jī)座上的料盤,分別用于裝載卷繞成盤狀的負(fù)極(例如鋰帶)和集流網(wǎng)。集流網(wǎng)為金屬材料制成,可以是不銹鋼、碳鋼、鎳等金屬或合金材料制成,用于增大電池反應(yīng)面積。本實施例中, 為確保負(fù)極送料精度,裝載負(fù)極的料盤由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn),以釋放負(fù)極。負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50用于從負(fù)極放料機(jī)構(gòu)20和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)30獲取負(fù)極和集流網(wǎng),將負(fù)極和集流網(wǎng)合膜,使負(fù)極與集流網(wǎng)相粘結(jié)形成復(fù)合負(fù)極帶,并將該復(fù)合負(fù)極帶傳送到卷繞機(jī)構(gòu)60。本實施例中,負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50為對輥成型機(jī)構(gòu),包括相對設(shè)置的主動輥51 和從動輥52。主動輥51與驅(qū)動裝置(圖未示),如電機(jī)傳動連接。從動輥52與可調(diào)彈力系統(tǒng)53連接。可調(diào)彈力系統(tǒng)53用于將從動輥52壓向主動輥51,使從動輥52抵靠主動輥 51,以控制負(fù)極合膜壓力??烧{(diào)彈力系統(tǒng)53可包括螺栓組件。當(dāng)螺栓旋轉(zhuǎn)向從動輥52移動時,從動輥52被壓向主動輥51,使主動輥51與從動輥52之間壓力增大。當(dāng)螺栓旋轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)離從動輥52的方向移動時,其對從動輥52施加的壓力減輕,從而使主動輥51與從動輥 52之間的壓力減小。負(fù)極放料機(jī)構(gòu)20與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50之間還依次設(shè)置有對輥壓平機(jī)構(gòu)70和糾偏感應(yīng)器80。對輥壓平機(jī)構(gòu)70用于將負(fù)極輥壓平整,完成負(fù)極的整形。糾偏感應(yīng)器80用于檢測負(fù)極的傳送位置,在負(fù)極偏離預(yù)定傳送軌道時向控制負(fù)極放料機(jī)構(gòu)前后移動,以調(diào)整負(fù)極的傳送位置,使得負(fù)極從對輥壓平機(jī)構(gòu)70的出料口到卷繞機(jī)構(gòu)60都是在一條直線上傳送。負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)40用于在負(fù)極負(fù)極與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50之間提供對輥隔膜,以防止在負(fù)極片壓輥成型過程中負(fù)極與主動輥51或從動輥52粘結(jié)。對輥隔膜為絕緣材料制成,可以是塑料薄膜或玻璃纖維。本實施例中,負(fù)極與主動輥51之間設(shè)置有集流網(wǎng),因此不需要再設(shè)置對輥隔膜。負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)40由隔膜放卷裝置41和隔膜收卷裝置42組成。對輥隔膜從從動輥51和負(fù)極之間穿過,一端連接隔膜放卷裝置41,另一端連接隔膜收卷裝置42。 隔膜放卷裝置41和隔膜收卷裝置42各包括一個可轉(zhuǎn)動裝配在機(jī)座上的料盤。隔膜收卷裝置42的料盤與驅(qū)動裝置,例如電機(jī)傳動相連。該驅(qū)動裝置驅(qū)動隔膜收卷裝置42旋轉(zhuǎn),以從隔膜放卷裝置41拉取對輥隔膜。負(fù)極放料機(jī)構(gòu)20、集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)30、負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)40 與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50之間還分別設(shè)置有至少一個用于將負(fù)極、集流網(wǎng)和對輥隔膜導(dǎo)入負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50的導(dǎo)向輥。負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50與卷繞機(jī)構(gòu)60之間還設(shè)置有張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)100。參見圖3,張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)100包括配重滑輪101、位于配重滑輪101下方的配重壓輥102,以及直線滑軌 103。復(fù)合負(fù)極帶從直線滑軌103前方通過。直線滑軌103沿復(fù)合負(fù)極帶運(yùn)動方向的兩側(cè)分別設(shè)置有至少一個支撐輥104,用于支撐負(fù)極片。配重滑輪101可在驅(qū)動裝置,例如汽缸的驅(qū)動下做上下運(yùn)動,以向配重壓輥102施加不同壓力。配重壓輥102可滑動設(shè)置于直線滑軌103上,其在壓力作用下沿直線滑軌103運(yùn)動。工作中,當(dāng)需要調(diào)節(jié)復(fù)合負(fù)極帶的張力時(例如通過張力檢測儀檢測得知),配重滑輪101在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下向下運(yùn)動,向配重壓輥102施加向下的壓力,配重壓輥102在壓力下沿直線滑軌103向下滑動,對通過直線滑軌103的復(fù)合負(fù)極帶施加壓力,達(dá)到調(diào)節(jié)復(fù)合負(fù)極帶張力的目的。張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)100 —側(cè)還設(shè)置有距離傳感器。該距離傳感器與卷繞控制系統(tǒng)電連接,用于測量所通過的復(fù)合負(fù)極帶的長度,以供卷繞控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)負(fù)極片的定長卷繞。[0034]隔膜放料機(jī)構(gòu)包括兩個隔膜放料部第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94,分別用于在正極放料機(jī)構(gòu)10和負(fù)極放料機(jī)構(gòu)之間,以及負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和卷繞機(jī)構(gòu)60之間提供隔膜,以隔離電池正極和復(fù)合負(fù)極帶中的負(fù)極以及復(fù)合負(fù)極帶中的集流網(wǎng)和正極。本實施例中,第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94各包括一個可轉(zhuǎn)動連接于機(jī)座上的料盤, 分別用于裝載卷繞成盤狀的隔膜。隔膜為絕緣材料制成,可以是玻璃纖維或聚四氟乙烯膜。 可以理解的,第一隔膜放料部92和第二隔膜放料部94與卷繞機(jī)構(gòu)60之間還設(shè)置有用于將隔膜拉向卷繞機(jī)構(gòu)60的送料機(jī)構(gòu),在此不再贅述。卷繞機(jī)構(gòu)60用于分別從正極放料機(jī)構(gòu)10、隔膜放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu)50獲取正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶,將所述正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶裁切成型并卷繞成筒狀??梢岳斫獾模瑸閷崿F(xiàn)上述功能,卷繞機(jī)構(gòu)60可包括至少兩個機(jī)械手以實現(xiàn)正、負(fù)極片在裁切前和裁切后的傳送,實現(xiàn)卷繞動作的單針或多針卷繞部,多個用于裁切正極帶、負(fù)極片和隔膜的沖刀或裁刀等。卷繞機(jī)構(gòu)60還應(yīng)包括終止膠送料機(jī)構(gòu)、用于切斷終止膠的沖刀或裁刀、以及用于將終止膠貼在卷繞成型的電芯上的傳送裝置。綜上所述,本實用新型電芯卷繞裝置可自動加工正、負(fù)極并將成型正負(fù)極卷繞成電芯,產(chǎn)品一致性高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠,原料浪費(fèi)現(xiàn)象可控??捎糜谥圃祀姵?,例如鋰電池、鋰離子電池,或電容的電芯。特別適用于圓柱型或方形卷繞式電池或電容的制造。
      權(quán)利要求1.電芯卷繞裝置,包括正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)、負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和卷繞機(jī)構(gòu),其特征在于還包括集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu),其中所述負(fù)極成型機(jī)構(gòu)用于分別從負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)獲取負(fù)極和集流網(wǎng),將負(fù)極和集流網(wǎng)合膜以形成復(fù)合負(fù)極帶;所述卷繞機(jī)構(gòu)用于分別從正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu)獲取正極帶、 隔膜和復(fù)合負(fù)極帶,將正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶裁切成型并卷繞成筒狀。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芯卷繞裝置,其特征在于,所述負(fù)極放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有至少一個用于將負(fù)極導(dǎo)入負(fù)極成型機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥,所述集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有至少一個用于將集流網(wǎng)導(dǎo)入負(fù)極成型機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向輥。
      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電芯卷繞裝置,其特征在于,所述負(fù)極成型機(jī)構(gòu)為對輥成型機(jī)構(gòu),所述對輥成型機(jī)構(gòu)包括相對設(shè)置的主動輥和從動輥,所述主動輥與驅(qū)動裝置傳動連接。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電芯卷繞裝置,其特征在于,所述從動輥與可調(diào)彈力系統(tǒng)連接。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電芯卷繞裝置,其特征在于所述負(fù)極放料機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有對輥壓平機(jī)構(gòu)。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電芯卷繞裝置,其特征在于,所述對輥壓平機(jī)構(gòu)與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間還設(shè)置有糾偏感應(yīng)器。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電芯卷繞裝置,其特征在于所述電信卷繞裝置還包括負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu),用于在所述負(fù)極與負(fù)極成型機(jī)構(gòu)之間提供對輥隔膜。
      8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電芯卷繞裝置,其特征在于所述負(fù)極隔膜機(jī)構(gòu)包括隔膜放卷裝置和隔膜收卷裝置。
      9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電芯卷繞裝置,其特征在于,所述負(fù)極成型機(jī)構(gòu)與卷繞機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
      10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電芯卷繞裝置,其特征在于所述張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括配重滑輪,與所述配重滑輪相對的配重壓輥,以及直線滑軌;所述直線滑軌上設(shè)置供復(fù)合負(fù)極帶通過的通道;所述配重滑輪可在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下運(yùn)動,以向配重壓輥施加不同壓力;所述配重壓輥可滑動設(shè)置于直線滑軌上,其在壓力作用下沿直線滑軌運(yùn)動,以向通過所述通道的復(fù)合負(fù)極帶施加壓力。
      專利摘要本實用新型提供一種電芯卷繞裝置,包括正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)、負(fù)極放料機(jī)構(gòu)、集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)、負(fù)極成型機(jī)構(gòu)和卷繞機(jī)構(gòu)。負(fù)極成型機(jī)構(gòu)用于分別從所述負(fù)極放料機(jī)構(gòu)和集流網(wǎng)放料機(jī)構(gòu)獲取負(fù)極和集流網(wǎng),將所述負(fù)極和集流網(wǎng)合膜以形成復(fù)合負(fù)極帶。卷繞機(jī)構(gòu)用于分別從所述正極放料機(jī)構(gòu)、隔膜放料機(jī)構(gòu)和負(fù)極成型機(jī)構(gòu)獲取正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶,將所述正極帶、隔膜和復(fù)合負(fù)極帶裁切成型并卷繞成筒狀。本實用新型的電芯卷繞裝置可全自動加工正、負(fù)極片,并將正、負(fù)極和隔膜卷繞成筒狀,大大提高電芯的加工效率及合格率,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,可用于生產(chǎn)各種類型的卷繞式電池和電容的電芯。
      文檔編號H01M10/04GK201994378SQ20102056399
      公開日2011年9月28日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
      發(fā)明者萬少平, 李斌, 王世鋒, 蘇智, 陳吒 申請人:惠州億緯鋰能股份有限公司, 深圳市高威仕科技有限公司
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