一种叠片装置的制作方法

本发明涉及锂电池生产制造技术领域，尤其涉及一种叠片装置。

背景技术：

随着对环境污染问题越来越重视，电动汽车以其绿色环保的优势迅猛发展，其中决定电动汽车续航、动力的关键因素是锂电池的性能。目前，锂离子电池采用方形叠片方式制造而成，叠片速度直接决定产能与电芯制造成本，现有叠片方式具有以下两种：

第一种，采用z型叠片方式，目前已经量产的最快叠片速度为0.6s/片，但是使用该叠片方法每次只能叠片一片，速度较慢，造成设备台数需求量大、占地面积大、购置成本高、后期维护成本及能源消耗大的问题。

第二种，热复合叠片方式可以同时堆叠多片，在一定程度上生产效率较高，但是存在以下缺陷；第一，正极片或负极片的外部通过一层或两层隔膜进行包裹，形成一个单元，当进行视觉检测时，由于隔膜不透光，难以保证单元对齐精度的检测；第二，相邻两个单元之间的距离较大，使得热复合机构在辊压过程中，极片和隔膜之间存在较大的高度差，使热复合机构震动严重，噪音污染较大，可靠性差；第三，由于隔膜在起隔离正极片和负极片的作用的同时，隔膜还起到了输送作用，隔膜处于连续、不切断状态，如果正极片和负极片没有对齐，受到隔膜的限制，难以自由调整相对位置，使热复合对齐度较差；第四，热复合机构和叠片机构为两个相互独立的机构，为了方便对单元进行追溯，需要在每个单元上粘贴标签，但是在模切后标签容易掉落，不能准确将不合格品剔除，影响成品质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种叠片装置，保证成品质量，可靠性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种叠片装置，包括用于输送隔膜带料的隔膜供料机构、用于输送负极片带料的负极供料机构及用于输送正极片带料的正极供料机构，所述正极供料机构和所述负极供料机构分别设置于所述隔膜供料机构的两侧，还包括：

极片切断机构，所述极片切断机构被配置为将所述负极片带料切割成多个单体负极片，将所述正极片带料切割成多个单体正极片，使相邻两个所述单体负极片之间的距离和相邻两个所述单体正极片之间的距离均为L，1mm≤L≤10mm；

热复合机构，所述热复合机构被配置为将所述单体正极片和所述单体负极片分别压紧于所述隔膜带料的两侧；

对齐检测机构，所述对齐检测机构被配置为检测所述单体正极片和与其相对应的所述单体负极片之间的对齐度。

作为优选，还包括模切机构，所述模切机构位于所述负极供料机构和所述极片切断机构之间，所述模切机构被配置为在所述负极片带料上模切负极片和负极耳，以形成所述单体负极片，并在所述正极片带料上模切正极片和正极耳，以形成所述单体正极片。

作为优选，还包括第一检测机构，所述第一检测机构位于所述模切机构和所述极片切断机构之间，所述第一检测机构被配置为检测所述负极耳、所述正极耳、所述负极片带料及所述正极片带料。

作为优选，所述热复合机构包括：

负极保护组件，其用于输送所述负极保护膜带料，使所述负极保护膜带料覆盖于所述单体负极片上；

正极保护组件，其用于输送所述正极保护膜带料，使所述正极保护膜带料覆盖于所述单体正极片上；

热复合组件，所述热复合组件能够分别抵压于所述负极保护膜带料和所述正极保护膜带料。

作为优选，还包括隔膜切断机构，所述隔膜切断机构被配置为将所述隔膜带料切割成多个单体隔膜，使每个所述单体隔膜的两侧分别设置有所述单体正极片和所述单体负极片，以形成极片单元。

作为优选，还包括输送机构和叠片机构，所述输送机构位于所述隔膜切断机构和所述叠片机构之间，用于将所述极片单元输送至所述叠片机构内。

作为优选，所述叠片机构包括隔离膜输送组件，所述隔离膜输送组件用于输送隔离膜带料并将所述隔离膜带料呈Z字形分布，使每个Z字形隔离膜单体能够分别承载多个所述极片单元。

作为优选，所述Z字形隔离膜单体包括第一隔膜、第二隔膜及第三隔膜，所述第二隔膜的两端分别连接于所述第一隔膜和所述第三隔膜，形成Z字形结构，在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间、在所述第二隔膜和所述第三隔膜之间均设置有一个所述极片单元，在所述第一隔膜和第三隔膜彼此远离的一侧未设置有所述极片单元或均设置有所述极片单元。

作为优选，还包括剔除机构，所述剔除机构位于所述隔膜切断机构和所述输送机构之间，用于剔除不合格的所述极片单元。

作为优选，所述输送机构采用传送带或弹夹式输送所述极片单元。

本发明的有益效果：

本发明提供的叠片装置，利用极片切断机构将负极片带料切割成多个单体负极片，将正极片带料切割成多个单体正极片，之后利用热复合机构将单体正极片和单体负极片分别压紧于隔膜带料的两侧，使得在隔膜带料的两侧分别承载处于单体状态的单体正极片和单体负极片。

如果单体正极片和单体负极片之间出现偏差，利用对齐检测机构能够检测单体正极片和与其相对应的单体负极片之间的对齐度，以保证每个单体正极片和与其相对应的单体负极片都能够具有良好的对齐，相比于现有技术整体带料的方式，单体结构的正极片和负极片调整更加灵活，不用受到带料整体的限制，使得热复合对齐度好。

同时，单体正极片和单体负极片的外部没有包裹隔膜，单体正极片和单体负极片处于裸露状态，对齐检测机构直接对单体正极片和单体负极片进行检测，避免现有技术因隔膜不透光而影响检测效果，从而保证单体正极片和单体负极片对齐精度。

另外，相邻两个单体负极片之间的距离和相邻两个单体正极片之间的距离均为L，1mm≤L≤10mm，使得相邻两个单体负极片之间的距离较小，相邻两个单体正极片之间的距离较小，避免热复合机构辊压时端面掉料情况。当热复合机构在辊压过程中，极片和隔膜带料之间高度差较小，厚度比较均匀，保证辊压时不会上下跳动而引起震动，减小噪音污染，提高结构稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明叠片装置的结构示意图；

图2是本发明叠片装置中隔膜切断机构工作前后的示意图；

图3是本发明叠片装置一种叠片方式的结构示意图；

图4是本发明叠片装置另一种叠片方式的结构示意图。

图中：

100、极片单元；101、单体正极片；102、单体负极片；103、单体隔膜；

1、隔膜供料机构；2、负极供料机构；3、正极供料机构；4、极片切断机构；5、热复合机构；6、对齐检测机构；7、模切机构；8、第一检测机构；9、隔膜切断机构；10、输送机构；11、叠片机构；12、剔废弹夹；13、收料弹夹；

51、负极保护组件；52、正极保护组件；53、热复合组件；

111、第一隔膜；112、第二隔膜；113、第三隔膜。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种叠片装置，用于锂电池的生产制造技术领域。现有锂电池的电芯需要正极片和负极片交错堆叠，在正极片和负极片之间夹设隔膜，起到绝缘的作用。为了实现正极片、负极片及隔膜的上料，如图1所示，该叠片装置包括隔膜供料机构1、负极供料机构2及正极供料机构3，正极供料机构3和负极供料机构2分别设置于隔膜供料机构1的两侧，隔膜供料机构1用于输送隔膜带料，负极供料机构2用于输送负极片带料，正极供料机构3用于输送正极片带料，从而实现隔膜带料、负极片带料及正极片带料同时供料。采用带料的方式进行供料，占用空间小，且能够保证供料的连续性。

现有采用隔膜带料、负极片带料及正极片带料直接进行叠加，由于带料处于连续状态，难以对带料的某些位置进行调整，为了解决这个问题，如图1-图2所示，该叠片装置还包括极片切断机构4、热复合机构5及对齐检测机构6，极片切断机构4被配置为将负极片带料切割成多个单体负极片102，将正极片带料切割成多个单体正极片101，使相邻两个单体负极片102之间的距离和相邻两个单体正极片101之间的距离均为L，1mm≤L≤10mm。热复合机构5被配置为将单体正极片101和单体负极片102分别压紧于隔膜带料的两侧。对齐检测机构6被配置为检测单体正极片101和与其相对应的单体负极片102之间的对齐度。

本实施例提供的叠片装置，利用极片切断机构4将负极片带料切割成多个单体负极片102，将正极片带料切割成多个单体正极片101，之后利用热复合机构5将单体正极片101和单体负极片102分别压紧于隔膜带料的两侧，使得在隔膜带料的两侧分别承载处于单体状态的单体正极片101和单体负极片102，单体正极片101和单体负极片102优选为正对设置。

如果单体正极片101和单体负极片102之间出现偏差，利用对齐检测机构6能够检测单体正极片101和与其相对应的单体负极片102之间的对齐度，以保证每个单体正极片101和与其相对应的单体负极片102都能够具有良好的对齐，相比于现有技术整体带料的方式，单体结构的正极片和负极片调整更加灵活，不用受到带料整体的限制，使得热复合对齐度好。

同时，单体正极片101和单体负极片102的外部没有包裹隔膜，单体正极片101和单体负极片102处于裸露状态，对齐检测机构6直接对单体正极片101和单体负极片102进行检测，避免现有技术因隔膜不透光而影响检测效果，从而保证单体正极片101和单体负极片102对齐精度。

另外，相邻两个单体负极片102之间的距离和相邻两个单体正极片101之间的距离均为L，1mm≤L≤10mm，使得相邻两个单体负极片102之间的距离较小，相邻两个单体正极片101之间的距离较小，避免热复合机构5辊压时端面掉料情况。当热复合机构5在辊压过程中，极片和隔膜带料之间高度差较小，厚度比较均匀，保证辊压时不会上下跳动而引起震动，减小噪音污染，提高结构稳定性和可靠性。

进一步地，如图1所示，隔膜供料机构1包括隔膜放卷驱动源、隔膜放卷辊，隔膜放卷驱动源具体为隔膜放卷电机，隔膜放卷驱动源的输出端连接于隔膜放卷辊，在隔膜放卷辊上缠绕有隔膜带料，隔膜放卷驱动源驱动隔膜放卷辊转动，以实现隔膜带料的展开，从而实现隔膜带料的供料。

可以理解的是，负极供料机构2、正极供料机构3与隔膜供料机构1的放卷形式相同，区别仅在于设置位置不同及放卷的带料种类不同，故不再详细赘述。

在负极供料机构2、正极供料机构3与隔膜供料机构1完成各自带料的放卷之后，需要对带料进行裁断，可选地，该叠片装置还包括模切机构7，模切机构7位于负极供料机构2和极片切断机构4之间。可以理解的是，模切机构7包括正极模切机构和负极模切机构，模切机构7的负极模切机构被配置为在负极片带料上模切负极片和负极耳，以形成单体负极片102。负极片为片状的长方体结构，优选地，在负极片的四个顶角上模切成圆角结构，避免负极片对隔膜带料的划伤，起到了保护作用，采用负极模切机构实现负极耳和负极片的成型的功能。

模切机构7的正极模切机构被配置为在正极片带料上模切正极片和正极耳，以形成单体正极片101。正极片为片状的长方体结构，优选地，在正极片的四个顶角上模切成圆角结构，避免正极片对隔膜带料的划伤，起到了保护作用，采用正极模切机构实现正极耳和正极片的成型的功能。

进一步地，如图1所示，该叠片装置还包括第一检测机构8，第一检测机构8位于模切机构7和极片切断机构4之间，第一检测机构8被配置为检测负极耳、正极耳、负极片带料及正极片带料。第一检测机构8具体为线扫相机，以对完成模切的负极耳、正极耳及剩余部分的负极片带料和正极片带料进行检测，从而实现检测产品缺陷的功能，避免在模切阶段产生的瑕疵影响成品质量。

在第一检测机构8检测完成之后，在第一检测机构8的下游设置有极片切断机构4，极片切断机构4将负极片带料切割成多个单体负极片102，并将正极片带料切割成多个单体正极片101。可以理解的是，单体负极片102包括负极片和设置于负极片的负极耳，单体正极片101包括正极片和设置于正极片的正极耳。在极片切断机构4的切割作用下，以在负极片带料上切割出单体负极片102，在正极片带料上切割出单体正极片101。

在单体负极片102和单体正极片101制造完成之后，两者需要和隔膜带料进行复合，现有热复合机构直接抵压于负极片和正极片上，会对负极片和正极片造成挤压磨损，影响成品质量。为了解决这个问题，如图1所示，热复合机构5包括负极保护组件51、正极保护组件52及热复合组件53，负极保护组件51用于输送负极保护膜带料，使负极保护膜带料覆盖于单体负极片102上，负极保护组件51起到了对单体负极片102保护的作用。正极保护组件52用于输送正极保护膜带料，使正极保护膜带料覆盖于单体正极片101上，正极保护组件52起到了对单体正极片101保护的作用。热复合组件53能够分别抵压于负极保护膜带料和正极保护膜带料。

热复合组件53通过负极保护膜带料将单体负极片102抵压于隔膜带料的一侧，热复合组件53通过正极保护膜带料将单体正极片101抵压于隔膜带料的另一侧，在负极保护膜带料的隔离作用下，热复合组件53和单体负极片102之间没有直接接触，在正极保护膜带料的隔离作用下，热复合组件53和单体正极片101之间没有直接接触，从而避免单体负极片102和单体正极片101出现磨损的情况，从而保证了成品质量。

具体地，负极保护组件51包括负极放卷驱动源、负极放卷辊、负极收卷驱动源及负极收卷辊，负极放卷驱动源具体为负极放卷电机，负极放卷驱动源的输出端连接于负极放卷辊，负极收卷驱动源具体为负极收卷电机，负极收卷驱动源的输出端连接于负极收卷辊，负极保护膜带料具体采用PET材料制成，负极保护膜带料分别绕设于负极放卷辊和负极收卷辊上，负极放卷驱动源驱动负极放卷辊转动，以实现负极保护膜带料的展开，从而实现负极保护膜带料的供料。负极收卷驱动源驱动负极收卷辊转动，以实现负极保护膜带料的卷绕，从而实现负极保护膜带料的收料。

可选地，在负极放卷辊和负极收卷辊之间设置有多个负极张紧辊，负极保护膜带料分别绕设于多个负极张紧辊上，负极张紧辊用于负极保护膜带料的张紧。

可以理解的是，负极保护组件51和正极保护组件52的收放卷形式相同，区别仅在于设置位置不同及收放卷的带料种类不同，故不再详细赘述。

使用该热复合方式，中间层为隔膜带料，单体正极片101和单体负极片102对称分布于隔膜带料的两侧，以形成三层结构，单体正极片101的中心线和单体负极片102的中心线对齐。

在单体正极片101和单体负极片102通过热复合机构5复合后，单体正极片101和单体负极片102能够稳定固定在隔膜带料上，在热复合机构5的下游设置有对齐检测机构6，对齐检测机构6能够检测单体正极片101和与其相对应的单体负极片102之间的对齐度，对齐检测机构6包括两个相对于隔膜带料对称分布的面阵相机，对齐检测机构6检测单体正极片101和单体负极片102的尺寸和复合状态，实现热复合机构5的热复合检测。通过标定同一基准框可确定单体正极片101和单体负极片102相对位置，从而实现对齐度与尺寸的准确检测。如果单体正极片101和与其相对应的单体负极片102之间不能保证对齐，其认为该部分为不合格品。

由于此时单体正极片101和单体负极片102为单体状态，但是隔膜带料为带状结构，为了实现能够对不合格品和合格品进行有效区分，如图1-图2所示，该叠片装置还包括隔膜切断机构9，隔膜切断机构9被配置为将隔膜带料切割成多个单体隔膜103，使每个单体隔膜103的两侧分别设置有单体正极片101和单体负极片102，以形成极片单元100。通过设置隔膜切断机构9，使得带状结构隔膜带料被切割成单体隔膜103，从而单体隔膜103、单体正极片101和单体负极片102均为单体结构，三者共同形成的极片单元100，不受带料结构的约束和影响，可以自由调整对齐度或者对不合格品和合格品进行有效区分，个体灵活，使用方便。

进一步地，在隔膜切断机构9的下游设置有剔除机构(图中未示出)，剔除机构位于隔膜切断机构9和输送机构10之间，用于剔除不合格的极片单元100。剔除机构能够对第一检测机构8和对齐检测机构6两个检测机构所检测到的不合格品进行剔除，从而实现合格品和不合格品的分类。

具体地，在模切机构7模切后使用第一检测机构8进行缺陷检测，检测完毕发现其为缺陷单体极片后，第一检测机构8的线扫相机发出极片NG信号，隔膜切断机构9位置处接收信号，假设检测位置距离NG剔废位置为N张单体极片，则在接收到NG信号后第N-1张单体极片进行NG剔废。采用这种方式，可有效提升模切叠片整体良率，降低转运与多次收放卷带来的极卷损坏风险，减小占地面积，降低能耗与生产成本。

对于不合格品可以通过剔废弹夹12进行收集，可选地，在剔除机构的下游设置有第二检测机构，第二检测机构起到了对不合格品的纠偏的作用。

对于合格品可以通过输送机构10进行收集和运输。该叠片装置还包括输送机构10和叠片机构11，输送机构10位于隔膜切断机构9和叠片机构11之间，用于将极片单元100输送至叠片机构11内，从而实现将合格品从出口工位转送至叠片工位。

可选地，输送机构10采用传送带或弹夹式输送极片单元100。第一种，传送带式，输送机构10包括输送电机、输送主动轮、输送从动轮及输送带，输送电机的输出端连接于输送主动轮，输送带张紧绕设于输送主动轮和输送从动轮上，输送带能够承载极片单元100，电机驱动输送主动轮转动，并带动输送从动轮的转动和输送带的移动，从而实现极片单元100的输送；第二种，输送机构10包括收料弹夹13，收料弹夹13的容纳腔用于容纳多个叠加设置的极片单元100，收料弹夹13可以和相应的出料机构相适配，能够将多个叠加设置的极片单元100顺次输出。

进一步地，叠片机构11包括隔离膜输送组件，如图3-图4所示，隔离膜输送组件用于输送隔离膜带料并将隔离膜带料呈Z字形分布，使每个Z字形隔离膜单体能够分别承载多个极片单元100，使得多个极片单元100采用Z形叠片方式进行叠片。

由于每个极片单元100经过对齐检测机构6的检测，单体正极片101和单体负极片102已经能够保证对齐，使用极片单元100与单层隔离膜带料进行堆叠时，只需对单体负极片102或单体正极片101其中一个进行定位和对齐，控制方式简单，对齐度更好。本实施例优选采用单体负极片102对齐的方式，原因在于，在实际生产过程中，单体负极片102或单体正极片101的中心线正对设置，但是单体负极片102的尺寸会比单体正极片101的尺寸稍微大一点，利用尺寸较大的单体负极片102进行定位，定位过程方便可靠。

优选地，Z字形隔离膜单体包括从上到下依次设置的第一隔膜111、第二隔膜112及第三隔膜113，第二隔膜112的两端分别连接于第一隔膜111和第三隔膜113，形成Z字形结构。在第一隔膜111和第二隔膜112之间、在第二隔膜112和第三隔膜113之间均设置有一个极片单元100，在第一隔膜111和第三隔膜113彼此远离的一侧未设置有极片单元100或均设置有极片单元100。

如图3所示，在第一隔膜111和第三隔膜113彼此远离的一侧未设置有极片单元100，使得每个Z字形隔离膜单体能够同时堆叠两个极片单元100，与现有普通堆叠方式相比，堆叠效率提升2倍以上。如图4所示，在第一隔膜111和第三隔膜113彼此远离的一侧均设置有极片单元100，使得每个Z字形隔离膜单体能够同时堆叠四个极片单元100，与现有普通堆叠方式相比，堆叠效率提升3倍以上。多种叠片方式均可实现高速堆叠，包括但不限于以上两种形式。

可选地，本实施例提供的叠片装置为整体式结构，生产过程连续、无间断，由于热复合机构5和叠片机构11不是相对独立的机构，无需在热复合后粘贴标签就能实现在整个生产线上极片单元100的追溯，操作简单、可靠，能够将不合格品完全剔除，从而保证成品质量。

本实施例提供的叠片装置的生产过程如下：

1、隔膜供料机构1用于输送隔膜带料，负极供料机构2用于输送负极片带料，正极供料机构3用于输送正极片带料，从而同时实现隔膜带料、负极片带料及正极片带料的供料；

2、模切机构7的负极模切机构被配置为在负极片带料上模切负极片和负极耳，以形成单体负极片102，模切机构7的正极模切机构被配置为在正极片带料上模切正极片和正极耳，以形成单体正极片101；

3、第一检测机构8检测负极耳、正极耳、负极片带料及正极片带料；

4、负极保护组件51用于输送负极保护膜带料，使负极保护膜带料覆盖于单体负极片102上，正极保护组件52用于输送正极保护膜带料，使正极保护膜带料覆盖于单体正极片101上，热复合组件53能够分别抵压于负极保护膜带料和正极保护膜带料；

5、对齐检测机构6能够检测单体正极片101和与其相对应的单体负极片102之间的对齐度；

6、隔膜切断机构9被配置为将隔膜带料切割成多个单体隔膜103，使每个单体隔膜103的两侧分别设置有单体正极片101和单体负极片102，以形成极片单元100；

7、剔除机构剔除不合格的极片单元100，对于不合格品可以通过剔废弹夹12进行收集，对于合格品可以通过输送机构10进行收集和运输至叠片机构11内。

8、叠片机构11使每个Z字形隔离膜单体能够分别承载多个极片单元100，使得多个极片单元100采用Z形叠片方式进行叠片。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。