叠片装置及叠片方法与流程

1.本发明涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种叠片装置及叠片方法。


背景技术：

2.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。
3.现有技术中常用的叠片方式是叠片台来回移动式叠片，锂电池叠片设备的设置取片机械臂机构，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，在极组外包覆隔膜，待极组外所包覆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。
4.但是，现有的叠片方式存在叠片速度慢、效率低的问题，延长了生产周期，增加了生产成本。


技术实现要素：

5.本发明提供一种叠片装置及叠片方法，用以解决现有技术中叠片效率低的缺陷，实现隔膜和极片多片同时堆叠，提高叠片效率。
6.本发明提供一种叠片装置，包括：隔膜放卷机构，用于放出隔膜；正极片输送机构，用于输出正极片；负极片输送机构，用于输出负极片；辊压成型机构，所述辊压成型机构位于所述正极片输送机构和所述负极片输送机构的下游，且其辊压面上设置有多圈沿其轴向间隔分布的凸起，用于将两侧贴附有所述正极片和所述负极片的所述隔膜进行辊压成型，以形成带有锯齿折痕的半成品；压合机构，所述压合机构位于所述辊压成型机构的下游，用于对所述半成品进行宽度方向压合。
7.根据本发明提供的一种叠片装置，一种具体的方案中，还包括第一裁切机构，所述第一裁切机构位于所述辊压成型机构的下游，且位于所述压合机构的下游，所述第一裁切机构用于对压合后的半成品进行裁切。
8.另一种具体的方案中，还包括第一裁切机构，所述第一裁切机构位于所述辊压成型机构的下游，且位于所述压合机构的上游，所述第一裁切机构用于对压合前的半成品进行裁切。
9.本发明提供的一种叠片装置，包括：
隔膜放卷机构，用于放出隔膜；辊压成型机构，所述辊压成型机构的辊压面上设置有多圈沿其轴向间隔分布的凸起，用于对所述隔膜辊压成型，形成锯齿型隔膜；吸附牵引机构，所述吸附牵引机构位于所述辊压成型机构的下游，用于对所述锯齿型隔膜进行牵引；叠片成型治具，所述叠片成型治具位于所述吸附牵引机构的下游，用于对所述锯齿型隔膜进行成型吸附；正极片输送机构，用于向所述叠片成型治具输出正极片；负极片输送机构，用于向所述叠片成型治具输出负极片；第二裁切机构，所述第二裁切机构用于对贴附于所述隔膜两侧的所述正极片和所述负极片进行裁切；第三裁切机构，所述第三裁切机构用于对贴附有正极片和负极片的所述隔膜进行裁切；夹紧机构，所述夹紧机构用于对贴附有正极片和负极片的所述隔膜进行宽度方向夹紧。
10.根据本发明提供的一种叠片装置，还包括导向机构，所述导向机构用于将所述锯齿型隔膜由所述辊压成型机构处导向至所述叠片成型治具处。
11.根据本发明提供的一种叠片装置，所述叠片成型治具具有多个，且每个叠片成型治具包括至少两个成型单元，每个所述成型单元的顶部设置有多个锯齿部，且每个所述锯齿部的底部竖直开设有多个通孔；相邻所述锯齿部之间形成v型槽，所述v型槽和所述通孔的表面均开有真空吸附孔；所述v型槽和所述通孔其中一者供所述正极片输送机构输出正极片，另一者供所述负极片输送机构输出负极片。
12.根据本发明提供的一种叠片装置，每个所述锯齿部的顶部设置为水平面，且所述通孔的顶侧贯穿所述水平面。
13.本发明还提供一种叠片方法，利用上述叠片装置，包括：隔膜放卷机构放出隔膜；并且正极片输送机构输出正极片，负极片输送机构输出负极片；将所述正极片和所述负极片分别贴附于所述隔膜的两侧；辊压成型机构对贴附有正极片和负极片的隔膜进行辊压成型，形成带有锯齿折痕的半成品；压合机构对所述半成品进行宽度方向压合，完成折叠。
14.本发明还提供一种叠片方法，利用上述叠片装置，包括步骤：隔膜放卷机构放出隔膜；辊压成型机构对所述隔膜进行辊压成型，形成锯齿型隔膜；正极片输送机构输出正极片，负极片输送机构输出负极片，且所述正极片和所述负极片分别贴附于所述隔膜的两侧，第二裁切机构对贴附于所述隔膜两侧的所述正极片和所述负极片进行裁切；第三裁切机构对贴附有正极片和负极片的隔膜进行裁切；夹紧机构对贴附有正极片和负极片的所述隔膜进行宽度方向的夹紧，形成电芯单元成品。
15.根据本发明所述的一种叠片方法，所述辊压成型机构对所述隔膜进行辊压成型，
形成锯齿型隔膜包括：辊压成型机构对所述隔膜进行辊压成型后，通过吸附牵引机构在动力驱动下进行牵引，同时通过导向机构对隔膜进行导向，以保证隔膜的形状不变，到达叠片成型治具处，形成锯齿型隔膜。
16.根据本发明所述的一种叠片方法，步骤所述正极片输送机构输出正极片，负极片输送机构输出负极片，且所述正极片和所述负极片分别贴附于所述隔膜的两侧；第二裁切机构对贴附于所述隔膜两侧的所述正极片和所述负极片进行裁切；第三裁切机构对贴附有正极片和负极片的所述隔膜进行裁切；夹紧机构对贴附有正极片和负极片的所述隔膜进行夹紧，形成电芯单元成品中，包括第一工位、第二工位、第三工位和第四工位，且依次首尾连接形成循环，其中：第一工位：在隔膜输出的对向通道，所述负极片输送机构输出负极片，使负极片穿过叠片成型治具的通孔，所述叠片成型治具的真空吸附孔将隔膜和负极片吸附于叠片成型治具上；所述第二裁切机构对贴附在所述隔膜上的负极片进行裁切；第二工位：所述叠片成型治具吸附好负极片和隔膜后，所述正极片输送机构将正极片输出至隔膜上表面，所述夹紧机构将正极片、负极片和隔膜同时压合；所述第二裁切机构将贴附在所述隔膜上的正极片进行裁切，所述叠片成型治具将真空释放，其中一个成型单元退出；第三工位：所述叠片成型治具的另一个成型单元退出，所述夹紧机构继续夹紧，得到电芯单元成品；第四工位：对所述叠片成型治具进行清洗。
17.有益效果：本发明提供的叠片装置及叠片方法，通过设置辊压成型机构，能够将隔膜辊压成型后形成锯齿型隔膜，再在隔膜的两侧贴附正极片和负极片；或者先在隔膜两侧贴附好正极片和负极片，再通过隔膜辊压机构对贴附好正极片和负极片的的隔膜辊压成型，形成带锯齿折痕的半成品；然后对贴附有正极片和负极片的隔膜、或带有锯齿折痕的半成品进行裁切以及宽度方向压合，形成电芯单元成品，可以实现隔膜和极片的同时输出，实现多极片和隔膜快速折叠，提高了叠片效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明提供的实施例1的叠片装置的结构示意图；图2是本发明提供的实施例2的叠片装置的结构示意图；图3是本发明提供的实施例4的叠片方法的四个工位示意图；图4是本发明提供的实施例4中的第三工位的结构示意图；图5是本发明提供的叠片成型治具的结构示意图一；图6是本发明提供的叠片成型治具的结构示意图二；
附图标记：1
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隔膜；2
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正极片；3
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负极片；4
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辊压成型机构；5
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吸附牵引机构；6
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叠片成型治具；7
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第二裁切机构；8
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第三裁切机构；9
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夹紧机构；100
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半成品；200
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锯齿型隔膜；300
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电芯单元成品；601
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锯齿部；602
‑ꢀ
v型槽；603
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通孔；a
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第一工位；b
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第二工位；c
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第三工位；d
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第四工位。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.首先，针对本发明中的术语进行解释说明：隔膜长度方向：如图1所示，在隔膜1所在平面内，隔膜的传输方向为隔膜长度方向；隔膜宽度方向：在隔膜1所在平面内，垂直于隔膜传输方向的方向为隔膜宽度方向。
22.下面结合图1描述本发明的实施例1公开的叠片装置，包括：隔膜放卷机构，用于放出隔膜1；正极片输送机构，用于输出正极片2；负极片输送机构，用于输出负极片（图中未示出）；正极片输送机构输送来的正极片2贴附在隔膜1的一侧，负极片输送机构输送来的负极片贴附在隔膜1的另一侧；辊压成型机构4，位于正极片输送机构和负极片输送机构的下游，且其辊压面上设置有多圈沿其轴向间隔分布的凸起，用于对两侧贴附有正极片2和负极片的隔膜1进行辊压成型，形成带有锯齿折痕的半成品100；压合机构，压合机构位于辊压成型机构4的下游，用于对半成品100进行宽度方向压合。
23.具体地，还包括第一裁切机构，第一裁切机构位于辊压成型机构4的下游，且位于压合机构的上游，第一裁切机构用于对压合前的半成品100进行裁切，即先裁切后压合。
24.或者，第一裁切机构位于辊压成型机构4的下游，且位于压合机构的下游，第一裁切机构用于对压合后的半成品进行裁切，即先压合后裁切。
25.本实施例提供的叠片装置，通过辊压成型机构的设置，能形成带有锯齿折痕的半成品100，并通过压合机构对半成品100进行隔膜宽度方向压合，仅压合一次即可形成电芯单元成品；相对于现有技术中需要沿隔膜长度方向折叠多次后压合才可形成电芯单元成品来说，大大提高了叠片效率。
26.需要说明的是，辊压成型机构4的辊压方向可以为水平，也可以为竖直；可以具有单个辊压成型机构4，也可以具有多个辊压成型机构4同时作业，从而进一步提高叠片效率。
27.如图2所示，本发明的实施例2公开了一种叠片装置，包括：隔膜放卷机构，用于放出隔膜1；正极片输送机构，用于输出正极片2；负极片输送机构，用于输出负极片3；辊压成型机构4，辊压成型机构4的辊压面上设置有多圈沿其轴向间隔分布的凸起，用于对隔膜1辊压成型，形成锯齿型隔膜200。
28.具体的，辊压成型机构4包括上成型辊和下成型辊，以对隔膜更好地辊压成锯齿型。
29.辊压成型机构4的下游设置有吸附牵引机构5，对锯齿型隔膜200进行牵引，吸附牵引机构5的底部是依据隔膜的槽型设置的锯齿型，且锯齿型表面开设有真空吸附口，在动力的驱动下牵引隔膜向前移动，同时，隔膜下方安装有导向机构，导向机构用于将锯齿型隔膜200由辊压成型机构4处导向至叠片成型治具6处，以保证锯齿型隔膜200的形状不变。
30.吸附牵引机构5的下游设置有叠片成型治具6，叠片成型治具6用于对锯齿型隔膜200进行吸附；正极片输送机构和负极片输送机构均位于叠片成型治具6的下游，分别将正极片和负极片贴附在隔膜的两侧。
31.第二裁切机构7用于对贴附在隔膜两侧的正极片和负极片进行裁切；第三裁切机构8用于对贴附有正极片和负极片的隔膜进行裁切；夹紧机构9用于对贴附有正极片和负极片的隔膜进行宽度方向夹紧。
32.需要说明的是，本实施2中的夹紧机构9和实施例1中的压合机构作用等同，均是用于将贴附有正极片和负极片的隔膜进行压合，形成电芯单元成品。
33.其中，如图4所示，叠片成型治具6包括至少两个成型单元，每个成型单元的顶部设置有多个锯齿部601，如图5所示，每个锯齿部601的底部竖直开设有多个通孔603；相邻锯齿部601之间形成v型槽602，v型槽602和通孔603的表面均开有真空吸附孔；v型槽602的顶部和通孔603其中一者供正极片输送机构输出正极片，另一者供负极片输送机构输出负极片。
34.更进一步地，如图6所示，每个锯齿部601的顶部设置为水平面，且通孔603的顶侧贯穿水平面，以使位于通孔603内的正极片或负极片能够更好地贴合v型槽602顶部的隔膜；优化叠片效果。
35.如图3所示，隔膜在吸附牵引机构5的牵引下，在导向机构的导向下到达叠片成型治具6处，此处为第一工位a，同时，在对向通道，负极片输送机构将负极片输送至叠片成型治具6处，叠片成型治具6与隔膜和负极片交界面均开有真空吸附孔，将隔膜和负极片同时吸附在叠片成型治具6上，第二裁切机构7和第三裁切机构8分别对隔膜和负极片进行裁切，实现隔膜和负极片的定位和裁切。
36.叠片成型治具6吸附好负极片和隔膜后，到达第二工位b，正极片输送机构将正极片输送至隔膜的上表面；夹紧机构9设置于两个成型单元之间，夹紧机构9将正极片、隔膜和负极片同时压合；第二裁切机构7对正极片进行裁切，实现首次压合，叠片成型治具6将真空释放；其中一个成型单元退出。
37.产品在第二工位b处成型后，到达第三工位c，夹紧机构9夹持产品，两个成型单元同时回退，完成成品，脱离叠片成型治具6。
38.叠片成型治具6到达第四工位d，实现叠片成型治具6的清洗；完成清洗后，再进入第一工位a，以此实现循环。
39.实施例2提供的叠片装置，通过辊压成型机构的设置，能形成锯齿型隔膜，再通过夹紧机构进行宽度方向夹紧，仅压合夹紧一次即可形成电芯单元成品；相对于现有技术中需要沿隔膜长度方向折叠压合多次才可形成电芯单元成品来说，大大提高了叠片效率。
40.另一方面，如图1所示，本发明实施例3还提供一种叠片方法，利用实施例1的叠片装置来实现，包括步骤：隔膜放卷机构放出隔膜1；正极片输送机构输出正极片2，负极片输送机构输出负极片3，且正极片2和负极片
3分别贴附于隔膜1的两侧；辊压成型机构4对贴附有正极片2和负极片3的隔膜进行辊压成型，形成带有锯齿折痕的半成品100；压合机构对半成品100进行宽度方向压合，快速完成折叠；第一裁切机构对压合后的半成品100或压合前的半成品进行裁切，形成电芯单元成品300。
41.又一方面，本发明实施例4提供一种叠片方法，利用上述实施例2公开的叠片装置，包括步骤：隔膜放卷机构放出隔膜1；辊压成型机构4对隔膜1进行辊压成型后，通过吸附牵引机构5在动力驱动下进行牵引，同时通过导向机构对隔膜1进行导向，以保证隔膜1的形状不变，到达叠片成型治具6处，形成锯齿型隔膜200；正极片输送机构输出正极片2，负极片输送机构构输出负极片3，且正极片2和负极片3分别贴附于隔膜1的两侧；第二裁切机构7对贴附于隔膜两侧的正极片和负极片进行裁切；第三裁切机构8对贴附有正极片和负极片的隔膜进行裁切；夹紧机构9对贴附有正极片和负极片的隔膜进行宽度方向的夹紧，形成电芯单元成品300；其中包括第一工位a、第二工位b、第三工位c、第四工位d，且依次首尾连接形成循环；第一工位a：在隔膜输出的对向通道上，负极片输送机构输出负极片3，使负极片3穿过叠片成型治具6的通孔，叠片成型治具6的真空吸附孔，将隔膜1和负极片3吸附于叠片成型治具6上；第二裁切机构7对贴附有隔膜的负极片进行裁切；第三裁切机构8对贴附有负极片的隔膜进行裁切；第二工位b：叠片成型治具6吸附好负极片3和隔膜1后，正极片输送机构将正极片输出至隔膜上表面，夹紧机构9将正极片、负极片和隔膜同时压合；第二裁切机构7将贴附在隔膜上的正极片裁切；叠片成型治具6将真空释放，其中一个成型单元退出；第三工位c：叠片成型治具6的另一个成型单元退出，夹紧机构9继续夹紧，得到电芯单元成品；第四工位d：对叠片成型治具进行清洗，准备从新开始进入第一工位开始新的工序。
42.第一工位a、第二工位b、第三工位c和第四工位d依次循环，以实现连续生产，提高叠片效率。
43.其中，在隔膜1的横向截面布置有四个叠片成型治具6轮换工位，可以对隔膜1、正极片2和负极片3进行定位和裁切，压合成型。
44.进一步地，辊压成型机构4可以采用辊轮辊压或者导向杆辊压，对隔膜1导向成锯齿型；锯齿型隔膜200的槽深度 和数量能够根据产品的需要定制。
45.吸附牵引机构5可采用多截面真空吸附的方法，或者对隔膜的上下面同时夹住并进行牵引。
46.叠片成型治具6对隔膜、正极片和负极片进行定型与定位，不限于采用真空吸附或者机械定位。
47.在第二工位b中，也可以先将正极片输出至v型槽602，再将负极片输出并穿过通孔
603，即正极片和负极片之间通过隔膜隔开即可，避免正极片和负极片直接接触造成短路，不限于正极片和负极片的具体位置。
48.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。