一种电芯叠片及热压一体化装置的制作方法

1.本技术涉及储能器件技术领域，具体而言，涉及一种电芯叠片及热压一体化装置。


背景技术：

2.目前，主流应用的锂离子电芯叠片组装工艺主要是z型叠片，z型叠片是将锂离子电芯的正、负极片分别裁切成大小一致的单片，隔膜走带机构采用z字形方式往复运动，隔膜每次折叠，机械手抓取一片电芯极片放置在隔膜上方，形成“隔膜-正极-隔膜-负极”为单元的多层堆叠结构。热压是叠片之后的工序，裸电芯叠至设计层数后，隔膜被裁断，单个裸电芯被机器手送至热压工位，热压机对裸电芯进行热压整形，控制裸电芯的厚度并防止正、负极片相对位移。
3.现有技术中，以上两种锂离子电芯制备工序是相互衔接的，但是目前的叠片设备和热压设备都是单工位，每个节拍只能得到一个裸电芯；单工位z型叠片工艺由于涉及z型隔膜走带、极片抓取等动作，单工位效率低，需要向多工位发展，提升叠片的效率，但多工位叠片后的一体化裸电芯难以分离，叠片效率低下。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种电芯叠片及热压一体化装置，可以实现提高叠片效率的技术效果。
5.本技术实施例提供了一种电芯叠片及热压一体化装置，包括隔膜走带机构、移动叠片平台、极片传送机构和热压机构；
6.所述移动叠片平台沿预设路径在所述隔膜走带机构、所述热压机构之间移动，所述移动叠片平台包括多个叠片工位；
7.所述隔膜走带机构设置有隔膜，所述极片传送机构设置在所述隔膜走带机构的两侧，在所述移动叠片平台的多个叠片工位上依次层叠所述隔膜和极片之后、所述移动叠片平台沿所述预设路径移动至所述热压机构，所述热压机构包括多个热压工位，所述多个热压工位的工位数量与所述多个叠片工位的工位数量对应。
8.在上述实现过程中，该电芯叠片及热压一体化装置利用多个叠片工位的移动叠片平台和多个热压工位的热压机构，将单工位叠片/热压优化到多工位叠片/热压的方式，实现多工位叠片/热压一体化，有效提高电芯的制备效率和良品率，通过整合叠片和热压两道工序，生产得到的锂电池电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高；从而，该电芯叠片及热压一体化装置可以实现提高叠片效率的技术效果。
9.进一步地，所述极片传送机构包括正极片传送带和负极片传送带；
10.所述正极片传送带设置在所述隔膜走带机构的一侧，所述正极片传送带上传送正极片；
11.所述负极片传送带设置在所述隔膜走带机构的另一侧，所述负极片传送带上传送负极片。
12.在上述实现过程中，通过正极片传送带、负极片传送带分开传送正极片、负极片，在进行叠片工序时，通过机械手抓取正极片、负极片，依次放置正极片-隔膜-负极片-隔膜
……
在移动叠片平台的叠片工位上。
13.进一步地，所述装置还包括第一视觉检测机构，所述第一视觉检测机构安装在所述正极片传送带。
14.在上述实现过程中，通过第一视觉检测机构可以检测正极片传送带上正极片是否完好，保证叠片工序时正极片的质量，从而提高电芯的良品率。
15.进一步地，所述第一视觉检测机构为ccd视觉检测机构。
16.进一步地，所述装置还包括第二视觉检测机构，所述第二视觉检测机构安装在所述负极片传送带。
17.在上述实现过程中，通过第二视觉检测机构可以检测负极片传送带上负极片是否完好，保证叠片工序时负极片的质量，从而提高电芯的良品率。
18.进一步地，所述第二视觉检测机构为ccd视觉检测机构。
19.进一步地，所述热压机构包括多个热压件，所述多个热压件的数量与所述多个热压工位的工位数量对应，每个所述热压工位设置一个所述热压件。
20.在上述实现过程中，通过热压件对一体化裸电芯进行热压。
21.进一步地，所述热压机构还包括至少一个切刀件，相邻的两个所述热压工位之间设置一个所述切刀件。
22.在上述实现过程中，通过切刀件对一体化裸电芯进行裁切，可有效解决z型多工位叠片后得到的一体化裸电芯分切的技术难点，实现可同时热压多个裸电芯的工艺，通过上述方式生产得到的电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高。
23.进一步地，所述装置还包括伸缩机构，所述伸缩机构与所述切刀件连接。
24.在上述实现过程中，通过伸缩机构控制切刀件对一体化裸电芯隔膜进行裁切。
25.进一步地，所述隔膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、陶瓷涂覆隔膜、无纺布隔膜、有机固态电解质膜、有机/无机复合固态电解质膜中的一种。
26.本技术公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本技术公开的上述技术即可得知。
27.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
29.图1为本技术实施例提供的电芯叠片及热压一体化装置的结构示意图；
30.图2为本技术实施例提供的热压机构和移动叠片平台的结构示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
33.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
34.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
36.本技术实施例提供的电芯叠片及热压一体化装置，可以应用于电池的电芯叠片组装工艺中，该电芯叠片及热压一体化装置利用多个叠片工位的移动叠片平台和多个热压工位的热压机构，将单工位叠片/热压优化到多工位叠片/热压的方式，实现多工位叠片/热压一体化，有效提高电芯的制备效率和良品率，通过整合叠片和热压两道工序，生产得到的锂电池电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高；从而，该电芯叠片及热压一体化装置可以实现提高叠片效率的技术效果。
37.请参见图1和图2，图1为本技术实施例提供的电芯叠片及热压一体化装置的结构示意图，图2为本技术实施例提供的热压机构和移动叠片平台的结构示意图；该电芯叠片及热压一体化装置包括隔膜走带机构100、移动叠片平台200、极片传送机构300和热压机构400。
38.示例性地，移动叠片平台200沿预设路径在隔膜走带机构100、热压机构400之间移动，移动叠片平台200包括多个叠片工位。
39.示例性地，移动叠片平台200可在隔膜走带机构100、热压机构400之间来回移动；当移动叠片平台200移动至隔膜走带机构100时，移动叠片平台200完成叠片工序；当移动叠片平台200移动至热压机构400时，移动叠片平台200完成热压工序。
40.示例性地，移动叠片平台200上的每个叠片工位均可以进行叠片，制成一体化裸电芯。
41.示例性地，隔膜走带机构100设置有隔膜110，极片传送机构300设置在隔膜走带机
构100的两侧，在移动叠片平台200的多个叠片工位上依次层叠隔膜110和极片之后、移动叠片平台200沿预设路径移动至热压机构400，热压机构400包括多个热压工位，多个热压工位的工位数量与多个叠片工位的工位数量对应。
42.示例性地，热压机构400上的每个热压工位均对应移动叠片平台200上的一个叠片工位；移动叠片平台200上的每个叠片工位上制成一体化裸电芯之后，热压机构400下压，对一体化裸电芯进行热压工艺。
43.在一些实施方式中，该电芯叠片及热压一体化装置利用多个叠片工位的移动叠片平台200和多个热压工位的热压机构400，将单工位叠片/热压优化到多工位叠片/热压的方式，实现多工位叠片/热压一体化，有效提高电芯的制备效率和良品率，通过整合叠片和热压两道工序，生产得到的锂电池电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高；从而，该电芯叠片及热压一体化装置可以实现提高叠片效率的技术效果。
44.示例性地，极片传送机构300包括正极片传送带310和负极片传送带320；正极片传送带310设置在隔膜走带机构100的一侧，正极片传送带310上传送正极片；负极片传送带320设置在隔膜走带机构100的另一侧，负极片传送带320上传送负极片。
45.示例性地，通过正极片传送带310、负极片传送带320分开传送正极片、负极片，在进行叠片工序时，通过机械手抓取正极片、负极片，依次放置正极片-隔膜-负极片-隔膜
……
在移动叠片平台200的叠片工位上。
46.示例性地，该电芯叠片及热压一体化装置还包括第一视觉检测机构510，第一视觉检测机构510安装在正极片传送带310。
47.示例性地，通过第一视觉检测机构510可以检测正极片传送带310上正极片是否完好，保证叠片工序时正极片的质量，从而提高电芯的良品率。
48.示例性地，第一视觉检测机构510为ccd视觉检测机构。
49.示例性地，视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉检测是指通过机器视觉产品，如通过电荷耦合元件(ccd，charge-coupled device)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
50.示例性地，该电芯叠片及热压一体化装置还包括第二视觉检测机构520，第二视觉检测机构520安装在负极片传送带320。
51.示例性地，通过第二视觉检测机构520可以检测负极片传送带320上负极片是否完好，保证叠片工序时负极片的质量，从而提高电芯的良品率。
52.示例性地，第二视觉检测机构520为ccd视觉检测机构。
53.示例性地，热压机构400包括多个热压件410，多个热压件410的数量与多个热压工位的工位数量对应，每个热压工位设置一个热压件410。
54.示例性地，通过热压件410对一体化裸电芯进行热压。
55.示例性地，热压机构400还包括至少一个切刀件420，相邻的两个热压工位之间设置一个切刀件420。
56.示例性地，通过切刀件420对一体化裸电芯进行裁切，可有效解决z型多工位叠片后得到的一体化裸电芯分切的技术难点，实现可同时热压多个裸电芯的工艺，通过上述方
式生产得到的电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高。
57.示例性地，该电芯叠片及热压一体化装置还包括伸缩机构，伸缩机构与切刀件420连接。
58.示例性地，通过伸缩机构控制切刀件420对一体化裸电芯隔膜进行裁切。
59.示例性地，隔膜为聚乙烯膜、聚丙烯膜、陶瓷涂覆隔膜、无纺布隔膜、有机固态电解质膜、有机/无机复合固态电解质膜中的一种。
60.示例性地，结合图1至图2，本技术实施例提供的电芯叠片及热压一体化装置可实现多工位叠片和热压一体化，极片传送机构300主要用于运送已完成分切并通过ccd视觉检测的正极片、负极片，多工位机械手将多片正极片、负极片按工步抓取至移动叠片平台200，具体步骤示例如下：
61.(1.1)通过隔膜走带机构100，将隔膜110正向拉展至移动叠片平台200；
62.(1.2)分切完成的正极片通过ccd视觉检测后，通过多工位机械手抓取多片正极片至移动叠片平台200的隔膜110上；
63.(1.3)通过隔膜走带机构100，将隔膜110反向拉展至移动叠片平台200，使隔膜110覆盖正极极片；
64.(1.4)分切完成的负极片通过ccd视觉检测后，通过多工位机械手抓取多片负极片至移动叠片平台200的隔膜110上；
65.(1.5)重复步骤(1.1)-(1.4)，直至正、负极片的叠片层数达到预设值后停止，制成一体化裸电芯。
66.示例性地，移动叠片平台200的每个叠片工位上均载有一个已制成的一体化裸电芯，移动叠片平台200移动到热压工位，热压机构400下压并裁切一体化裸电芯，具体步骤示例如下：
67.(2.1)移动叠片平台200移动到热压工位；
68.(2.2)提前预热的热压机构400下压；
69.(2.3)压力感应器感应到压力达到预设值后，伸缩机构驱动切刀件420弹出，对一体化裸电芯的隔膜进行裁切；
70.(2.4)保压时间达到预设值后，热压机构400升起，同时完成一体化裸电芯的分切和热压。
71.示例性地，本技术实施例提供的多工位叠片热压一体化设备，通过多工位机械手同时抓取极片，提高叠片效率，例如可实现2-20工位同时抓取；电池极片长度范围为20mm～1400mm；一体化裸电芯的厚度范围为10mm～100mm；切刀件420的长度范围为100mm～2000mm；热压机构400的加热温度范围为25℃～150℃；热压机构400的行进速度为30mm/s～300mm/s；热压机构400的压力范围为500kg～40000kg。
72.在一些实施场景中，该电芯叠片及热压一体化装置通过多工位叠片热压一体化的工艺，可大幅提高z形叠片的效率，有效提高锂离子电芯的制备效率和良品率，可广泛应用于锂离子电芯的生产；由单工位叠片优化到多工位叠片，解决了z型单工位叠片效率低的问题，并且通过热压机构400的切刀件420对一体化裸电芯进行裁切，有效解决了z型多工位叠片后得到的一体化裸电芯分切的技术难点，并同时热压多个裸电芯，整合了叠片和热压两道工序，生产得到的锂电池电芯对齐精度高、同一批裸电芯厚度一致性高，该设备具备广泛
应用前景。
73.在本技术所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本技术实施例不再多加赘述。
74.应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
75.在本技术的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
76.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应与权利要求的保护范围为准。