卷绕机和电芯的分容方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种卷绕机和电芯的分容方法。


背景技术：

2.锂离子二次电池具有比能量高、电压平台高、寿命长、无污染等优点，因此广泛应用于便携式电子产品、混动/纯电动汽车、储能电站等领域。锂离子电池的一致性对电池组的容量、性能、安全有重要的影响，对于不同的应用场景，通常需要对单体电芯进行配组，通过对其进行串联或者并联从而方便一起使用，在电池组充放电过程中，若将不同容量的单体电芯成组使用，可能会出现一部分的单体电芯过充，另一部分的单体电芯充电不足的情况，因此，提高单体电芯容量分级的准确度至关重要。
3.目前，传统的电芯分容方法如下：利用分容柜对电芯充放电进行容量采集，以确定容量。然而，这种分容方式通常需要较多的分容柜，分容的容量受温度的影响较大，并且柜点之间往往存在一定的差异，将会对分容数据的准确度产生一定的影响；并且，分容柜占据的空间较大，增加了厂房的投入；除此之外，分容流程耗时长，延长了生产周期，增加了人工成本，整体上提高了电池生产的成本。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卷绕机，缩短了工艺流程、减少了生产时间、降低了生产成本，并且提高了分容的准确率，还可以更好地适应生产、便于控制、易于实现自动化。
5.本发明还提出一种电芯的分容方法。
6.根据本发明第一方面实施例的卷绕机，包括：
7.正极片放卷轮和收卷轮，所述正极片放卷轮与所述收卷轮之间沿卷绕方向依次形成有正极片放卷端、传输段和收卷端；
8.测厚仪，安装于所述正极片放卷端，适于测量正极片的面密度；
9.第一标记装置，沿所述卷绕方向位于所述收卷轮的下游，所述第一标记装置与所述测厚仪连接，且适于在电芯上形成对应所述面密度的电容标记。
10.根据本发明实施例的卷绕机，通过测厚仪测量正极片的面密度的方法得到电芯的容量，可以省去相关技术中的利用分容柜对电芯分容的工艺流程，一方面，在卷绕过程中便可以实现对电芯的分容，使得卷绕工序和分容工序可以同时进行，从而缩短了工艺流程、减少了生产时间、降低了生产成本，另一方面，可以避免电芯在利用分容柜分容时产生的由于柜点、温度等外界因素而造成的测量不准确的问题，提高了分容的准确率；除此之外，测厚仪和第一标记装置还可以灵活且快速地安装于卷绕机，不会影响卷绕机的正常工作，从而可以适应不同的卷绕机规格，进而更好地适应生产、便于控制、易于实现自动化。
11.根据本发明的一个实施例，还包括：
12.电芯放置板，沿所述卷绕方向位于所述收卷轮的下游且适于放置电芯，所述第一
标记装置位于所述电芯放置板的上方。
13.根据本发明的一个实施例，还包括：
14.感应装置，与所述测厚仪连接，安装于所述正极片放卷端，且沿所述卷绕方向位于所述测厚仪的上游，适于控制所述测厚仪的开启与关闭。
15.根据本发明的一个实施例，还包括：
16.控制组件，分别与所述测厚仪和所述第一标记装置连接，适于接收所述测厚仪的面密度信号，基于所述面密度信号确定所述电芯的电容以形成电容信号，并将所述电容信号发送至所述第一标记装置。
17.根据本发明的一个实施例，所述控制组件包括：
18.控制器，与所述测厚仪连接，适于接收所述面密度信号；
19.计算装置，分别与所述控制器和所述第一标记装置连接，适于基于所述面密度信号确定所述电芯的电容以形成电容信号，并将所述电容信号发送至所述第一标记装置。
20.根据本发明的一个实施例，所述计算装置具有显示屏，所述显示屏适于显示所述电芯的电容。
21.根据本发明的一个实施例，还包括：
22.第二标记装置，与所述控制器连接且安装于所述传输段，适于接收所述面密度信号，并标记所述正极片以形成面密度标记；
23.信号扫描装置，与所述计算装置连接且安装于所述收卷端，适于扫描所述面密度标记，并将所述面密度信号传输给所述计算装置。
24.根据本发明第二方面实施例的电芯的分容方法，基于根据本发明第一方面实施例的卷绕机来实现，包括如下步骤：
25.通过所述测厚仪测量所述正极片的面密度；
26.所述控制组件接收所述测厚仪的面密度信号，并基于所述面密度信号确定所述电芯的电容；
27.所述第一标记装置接收电容信号，并基于所述电容信号在所述电芯上形成所述电容标记。
28.根据本发明实施例的电芯的分容方法，通过测厚仪测量正极片的面密度的方法得到电芯的容量，可以省去相关技术中的利用分容柜对电芯分容的工艺流程，一方面，在卷绕过程中便可以实现对电芯的分容，使得卷绕工序和分容工序可以同时进行，从而缩短了工艺流程、减少了生产时间、降低了生产成本，另一方面，可以避免电芯在利用分容柜分容时产生的由于柜点、温度等外界因素而造成的测量不准确的问题，提高了分容的准确率；除此之外，测厚仪和第一标记装置还可以灵活且快速地安装于卷绕机，不会影响卷绕机的正常工作，从而可以适应不同的卷绕机规格，进而更好地适应生产、便于控制、易于实现自动化。
29.根据本发明的一个实施例，在所述通过所述测厚仪测量所述正极片的面密度的步骤之前，还包括：
30.感应装置感应到所述正极片的导电区，控制所述测厚仪开启；
31.感应装置感应到所述正极片的非导电区，控制所述测厚仪关闭。
32.根据本发明的一个实施例，所述所述控制组件接收所述测厚仪的面密度信号，并基于所述面密度信号确定所述电芯的电容的步骤，包括：
33.第二标记装置接收所述面密度信号，并将所述面密度信号标记于所述正极片以形成面密度标记；
34.信号扫描装置扫描所述面密度标记，并将所述面密度信号传输给计算装置。
35.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
36.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一简单地介绍，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。
37.图1是本发明提供的卷绕机的结构示意图；
38.图2是本发明提供的电芯的分容方法的流程示意图。
39.附图标记：
40.1、正极片放卷轮；2、收卷轮；3、测厚仪；4、第一标记装置；
41.5、电芯放置板；6、感应装置；7、控制器；8、计算装置；9、第二标记装置；10、信号扫描装置；11、显示器；12、电芯。
具体实施方式
42.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。
43.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。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实施例中的具体含义。
45.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实施例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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
47.下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的卷绕机。
48.如图1所示，根据本发明实施例的卷绕机，包括：正极片放卷轮1、收卷轮2、测厚仪3和第一标记装置4。正极片放卷轮1与收卷轮2之间沿卷绕方向依次形成有正极片放卷端、传输段和收卷端；测厚仪3安装于正极片放卷端，适于测量正极片的面密度；第一标记装置4沿卷绕方向位于收卷轮2的下游，第一标记装置4与测厚仪3连接，适于在电芯12上形成对应面密度的电容标记。
49.根据本发明实施例的卷绕机，通过测厚仪3测量正极片的面密度的方法得到电芯12的容量，可以省去相关技术中的利用分容柜对电芯分容的工艺流程，一方面，在卷绕过程中便可以实现对电芯12的分容，使得卷绕工序和分容工序可以同时进行，从而缩短了工艺流程、减少了生产时间、降低了生产成本，另一方面，可以避免电芯在利用分容柜分容时产生的由于柜点、温度等外界因素而造成的测量不准确的问题，提高了分容的准确率；除此之外，测厚仪3和第一标记装置4还可以灵活且快速地安装于卷绕机，不会影响卷绕机的正常工作，从而可以适应不同的卷绕机规格，进而更好地适应生产、便于控制、易于实现自动化。
50.根据本发明的实施例，上述卷绕方向指的是：正极片从正极片放卷轮1上被放出并经由收卷轮2收卷为电芯12的方向。上述正极片放卷端、传输段和收卷端沿着卷绕方向依次按上游、中游和下游设置。
51.正极片放卷轮1上缠绕有正极片，正极片放卷轮1和收卷轮2之间设有多个用于支撑正极片的挂轴，正极片从正极片放卷轮1上被放出，依次经过正极片放卷端、传输段和收卷端，并经由收卷轮2收卷为电芯12。
52.根据本发明的实施例，上述“第一标记装置4与测厚仪3连接”中的连接包括直接连接和间接连接，也就是说，第一标记装置4可以直接与测厚仪3连接，或者，第一标记装置4可以通过控制组件间接与测厚仪3连接。
53.根据本发明的实施例，由于锂离子电池的容量是由正极片上的活性物质所提供的，电芯12的容量与正极片的尺寸、材料组成、主材料的含量以及主材料的克容量有关，并且电芯12的容量与正极片的面密度、尺寸、主材料的含量、主材料的克容量呈正比例关系，因此，在正极片的尺寸、主材料的含量、主材料的克容量等物理量均已经确定的情况下，可以通过测量正极片的面密度去进一步计算电芯12的容量，从而得到电芯12的电容值。
54.在本发明的一个实施例中，测厚仪3位于正极片放卷端，第一标记装置4位于收卷轮2的沿卷绕方向的下游，正极片在被正极片放卷轮1放出后，测厚仪3测量正极片的面密度，随后通过正极片的面密度以及其他已知的数据可以计算出电芯12的容量，在正极片经过收卷轮2的收卷形成电芯12后，第一标记装置4装置将电芯12的容量标记至电芯12的壳体上以形成电容标记，从而在卷绕过程中实现对电芯12的分容。
55.在本发明的一个实施例中，测厚仪3可以为射线测厚仪(射线包括α、β、γ等)，射线测厚仪通过支架固定于卷绕机的正极片放卷端。当然，测厚仪3还可以为其他类型的测厚仪，本发明在此不做特殊限定，只要测厚仪3可以测量正极片的面密度即可。
56.如图1所示，根据本发明的一个实施例，卷绕机还包括：
57.电芯放置板5，沿卷绕方向位于收卷轮2的下游且适于放置电芯12，第一标记装置4位于电芯放置板5的上方。这样，将第一标记装置4设于卷绕完成的电芯12的上方，方便第一标记装置4对卷绕完成的电芯12进行标记。例如，电芯放置板5位于收卷轮2的后侧，第一标记装置4可以为喷码机、刻字机等，当然，本发明在此不做特殊限定，只要第一标记装置4可以对电芯12标记即可。
58.如图1所示，根据本发明的一个实施例，卷绕机还包括：
59.感应装置6，与测厚仪3连接，安装于正极片放卷端，且沿卷绕方向位于测厚仪3的上游，适于控制测厚仪3的开启与关闭。这样，通过感应装置6控制测厚仪3的开关，可以更精确地测量正极片的面密度，从而提高了分容的准确率。例如，感应装置6位于测厚仪3的前侧，正极片首先经过感应装置6，随后再经过测厚仪3。
60.在本发明的一个实施例中，由于正极片上具有导电区和非导电区，而电芯12的容量与正极片的导电区的面密度有关，因此，在感应装置6感应到正极片的导电区的情况下，测厚仪3开启，测厚仪3测量正极片的导电区的面密度；在感应装置6感应到正极片的非导电区的情况下，测厚仪3关闭。
61.根据本发明的一个实施例，卷绕机还包括：
62.控制组件，分别与测厚仪3和第一标记装置4连接，适于接收测厚仪3的面密度信号，基于面密度信号确定电芯12的电容以形成电容信号，并将电容信号发送至第一标记装置4。这样，可以通过控制组件计算出电芯12的电容。
63.根据本发明的实施例，测厚仪3将测量出的正极片的面密度以面密度信号的形式传输给控制组件，控制组件再利用正极片的面密度以及其他数据计算出电芯12的电容，控制组件将电芯12的电容以电容信号的形式发送给第一标记装置4，第一标记装置4将电芯12的电容标记至电芯12的壳体上以形成电容标记。
64.如图1所示，根据本发明的一个实施例，控制组件包括：控制器7和计算装置8。控制器7与测厚仪3连接，适于接收面密度信号；计算装置8分别与控制器7和第一标记装置4连接，适于基于面密度信号确定电芯12的电容以形成电容信号，并将电容信号发送至第一标记装置4。这样，可以实现控制组件内部的模块化结构，方便控制组件的维修和更换。
65.在本发明的一个实施例中，在计算装置8接收到面密度信号的情况下，计算装置8存入正极片的尺寸、主材料的含量和主材料的克容量等数据，再经过进一步的计算，从而可以确定电芯12的电容。
66.如图1所示，根据本发明的一个实施例，计算装置8具有显示屏，显示屏适于显示电芯12的电容。这样，可以方便工作人员对电芯12的电容进行检验与记录。例如，计算装置8可以为计算机，当然，本发明在此不做特殊限定，只要计算装置8可以确定电芯12的电容即可。
67.如图1所示，根据本发明的一个实施例，卷绕机还包括：第二标记装置9和信号扫描装置10。第二标记装置9与控制器7连接，适于接收面密度信号，并标记正极片以形成面密度标记；信号扫描装置10与计算装置8连接，适于扫描面密度标记，并将面密度信号传输给计
算装置8。这样，方便记录电芯12在生产制作流程中的信息，从而可以实现对电芯12的整个卷绕过程的追溯。
68.如图1所示，根据本发明的一个实施例，第二标记装置9安装于传输段，信号扫描装置10安装于收卷端。这样，便于组装。
69.根据本发明的实施例，正极片依次经过感应装置6、测厚仪3、第二标记装置9、信号扫描装置10，最后经由收卷轮2收卷为电芯12，第一标记装置4再对电芯12进行电容标记。在正极片经过测厚仪3后，测厚仪3将面密度信号传递给控制器7，控制器7再将面密度信号传递给第二标记装置9，第二标记装置9将面密度标记于正极片以形成面密度标记，在正极片经过信号扫描装置10的情况下，信号扫描装置10扫描正极片上的面密度标记以得到面密度信号，信号扫描装置10将面密度信号传递给计算装置8，计算装置8基于面密度信号确定电芯12的电容，并将电芯12的电容以电容信号的形式传输给第一标记装置4，最后，正极片收卷完成得到电芯12，第一标记装置4对电芯12进行标记以形成电容标记。
70.在本发明的一个实施例中，控制器7可以与追溯系统连接，实现电芯12的追溯，可将电芯12整个生产制程信息聚集于控制器7，从而方便记录电芯12的生产制程信息并对其进行汇总。
71.如图1所示，根据本发明的一个实施例，测厚仪3与显示器11连接，显示器11适于显示正极片的面密度。这样，方便工作人员对正极片的数据进行检验和记录。例如，工作人员可以根据显示器11上的数据及时发现正极片的异常情况，并利用控制器7自动剔除异常的正极片数据信息。
72.根据本发明的一个实施例，第一标记装置4和第二标记装置9可以为喷码机。这样，结构简单、成本较低，并且方便对电芯12和正极片进行标记。
73.下面参考附图描述根据本发明的一个具体实施例的卷绕机的具体结构及其工作流程。
74.如图1所示，在正极片放卷轮1至收卷轮2之间依次设有感应装置6、测厚仪3、第二标记装置9和信号扫描装置10。感应装置6和测厚仪3位于正极片放卷端，且分别与显示器11连接，显示器11上设有操作键；第二标记装置9位于传输段，信号扫描装置10位于收卷端。收卷轮2的后方设有电芯放置板5，第一标记装置4通过支架固定于电芯放置板5的上方。
75.其中，测厚仪3为射线测厚仪，第二标记装置9为极片喷码机，第一标记装置4为喷码机，信号扫描装置10为扫码机。第一标记装置4和信号扫描装置10分别与计算装置8连接。
76.下面根据本发明的实施例描述卷绕机的具体工作流程。
77.如图1所示，首先将正极片安装到正极片放卷轮1，正极片在正常卷绕时穿过卷绕机的各个挂轴，在卷绕工序开始工作后，感应装置6感应到正极片的导电区，测厚仪3开启并测量正极片的面密度，测厚仪3将面密度信号分别发送到显示器11和控制器7，操作人员可以根据显示器11上的数据及时发现极片的异常情况，控制器7可以记录并收集正极片的面密度数据，并且能够自动剔除异常的面密度数据。随后，控制器7将面密度数据发送给第二标记装置9，第二标记装置9喷码到正极片上，正极片随传送带进入后续的工序，信号扫描装置10扫描正极片上的二维码，将二维码所包含的面密度数据通过控制器7传送给计算装置8，使得计算装置8可以计算出每片正极片的敷料量，通过配方及主材料的克容量的发挥，再进一步向计算装置8输入设计容量及公差，计算装置8便可以准确计算出每个电芯12的电
容，计算出的电容通过第一标记装置4可以直接喷至对应的电芯12上。
78.需要说明的是，有些内容在第一方面实施例提供的卷绕机当中有详细的说明，并且所有卷绕机的实施例当中的内容也都可适用于第二方面实施例提供的电芯的分容方法当中，进而为了避免重复赘述在第二方面实施例提供的电芯的分容方法当中没有详细展开说明。
79.下面参考附图描述根据本发明第二方面实施例的电芯的分容方法，电芯的分容方法通过根据本发明第一方面实施例的卷绕机实现。
80.如图2所示，根据本发明实施例的电芯的分容方法，包括如下步骤：
81.步骤100、通过测厚仪3测量正极片的面密度；
82.步骤200、控制组件接收测厚仪3的面密度信号，并基于面密度信号确定电芯12的电容；
83.步骤300、第一标记装置4接收电容信号，并基于电容信号在电芯12上形成电容标记。
84.根据本发明实施例的电芯的分容方法，通过测厚仪3测量正极片的面密度的方法得到电芯12的容量，可以省去相关技术中的利用分容柜对电芯分容的工艺流程，一方面，在卷绕过程中便可以实现对电芯12的分容，使得卷绕工序和分容工序可以同时进行，从而缩短了工艺流程、减少了生产时间、降低了生产成本，另一方面，可以避免电芯在利用分容柜分容时产生的由于柜点、温度等外界因素而造成的测量不准确的问题，提高了分容的准确率；除此之外，测厚仪3和第一标记装置4还可以灵活且快速地安装于卷绕机，不会影响卷绕机的正常工作，从而可以适应不同的卷绕机规格，进而更好地适应生产、便于控制、易于实现自动化。
85.根据本发明的一个实施例，在通过测厚仪3测量正极片的面密度的步骤100之前，还包括：
86.感应装置6感应到正极片的导电区，控制测厚仪3开启；
87.感应装置6感应到正极片的非导电区，控制测厚仪3关闭。
88.根据本发明的一个实施例，控制组件接收测厚仪3的面密度信号，并基于面密度信号确定电芯12的电容的步骤200，包括：
89.第二标记装置9接收面密度信号，并将面密度信号标记于正极片以形成面密度标记；
90.信号扫描装置10扫描面密度标记，并将面密度信号传输给计算装置8。
91.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。