一种连续送片卷绕机构及其卷绕工艺的制作方法

本发明涉及电池卷绕的，特别涉及一种连续送片卷绕机构及其卷绕工艺。

背景技术：

1、现有锂离子动力电池芯包的主要结构之一为卷芯结构，该结构的电池芯通常采用卷绕工艺生产制备，该工艺生产效率相较于叠芯结构的电池芯包更高、极片隔膜张力控制更好。在传统的卷绕工艺中，在极片送卷和极片、隔膜入卷绕机时，通常都需要降速或者停机入料，以实现极片和隔膜纠偏对齐，但这不利于卷绕工艺的效率提高。因此为了实现连续卷绕，现有技术中提出了将极片与隔膜先结合再卷绕，但由于卷芯的极片和隔膜的长度较长，因此极片和隔膜的结合难度大，成本高，而且不利于极片和隔膜的纠偏对齐，因此难以真正适用于生产。

技术实现思路

1、本技术的目的之一是提供一种送片和卷绕分离，且连续送片速度高、卷绕效率高的连续送片卷绕的卷绕工艺。

2、本技术的另一目的在于提供一种连续送片卷绕机构。

3、第一方面，本技术公开了一种连续送片卷绕工艺，包括第一结合工序、第二结合工序和卷绕切断工序；

4、所述第一结合工序包括同步进行的正极极片-隔膜结合工序、负极极片-隔膜工序；所述正极极片-隔膜结合工序包括：将正极极片的头部和第一隔膜结合形成正极复合层；所述负极极片-隔膜结合工序包括：将负极极片的头部与第二隔膜结合形成负极复合层；其中，所述正极极片通过切断正极片形成；所述负极极片通过切断负极片形成；

5、所述第二结合工序包括：将正极复合层和负极复合层结合形成组合复合层；

6、所述卷绕切断工序包括：将组合复合层送入卷绕机进行卷绕，切断，并起卷下一电芯。

7、进一步地，在本技术的一些实施例中，在所述卷绕切断工序中，组合复合层在不低于600mm/s的走速下送入卷绕机进行卷绕。

8、进一步地，在本技术的一些实施例中，每一正极极片与第一隔膜的结合长度不大于所形成的电芯的外周长的1.5倍。

9、进一步地，在本技术的一些实施例中，每一负极极片与第二隔膜的结合长度不大于所形成的电芯的外周长的1.5倍。

10、进一步地，在本技术的一些实施例中，正极复合层和负极复合层的结合长度不大于所形成的电芯的外周长。

11、进一步地，在本技术的一些实施例中，每一正极极片与第一隔膜结合的面积不超过所得到的电芯在宽度方向所在的平面上的垂直投影面积；

12、每一负极极片与第二隔膜结合的面积不超过所得到的电芯在宽度方向所在的平面上的垂直投影面积。

13、进一步地，在本技术的一些实施例中，组合复合层为依次设置的正极极片、第一隔膜、负极极片、第二隔膜层叠形成的复合结构；

14、相邻的正极极片之间具有第一间距；相邻的负极极片之间具有第二间距；且第一间距和第二间距在垂直第一隔膜/第二隔膜的方向上的投影存在重合区域；

15、所述正极复合层和负极复合层在所述重合区域部分结合，正极复合层和负极复合层的结合区域与负极极片的尾部存在间隙。

16、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述正极复合层和所述负极复合层的结合区域包括第一区域和第二区域，所述第一区域为所述重合区域的一部分；所述第二区域包括所述正极极片和第一隔膜结合部分所对应的区域；所述第一区域和所述第二区域连成一片。

17、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述正极极片的尾部和所述负极极片的尾部对应的所述正极复合层和所述负极复合层之间不结合。

18、进一步地，在本技术的一些实施例中，正极复合层和负极复合层通过静电结合；和/或

19、所述正极极片的头部与所述第一隔膜通过热压结合或者胶结，所述负极极片的头部与所述第二隔膜通过热压结合或者胶结。

20、第二方面，本技术还提供一种连续送片卷绕机构，包括：

21、放卷装置，所述放卷装置包括正极放卷切断装置、负极放卷切断装置、第一隔膜放卷装置和第二隔膜放卷装置；

22、结合装置，设置在放卷装置的下游，用于将正极极片的头部与第一隔膜结合形成正极复合层、将负极极片的头部与第二隔膜结合形成负极复合层，并将正极复合层与负极复合层结合形成组合复合层；其中，所述正极极片通过切断正极片形成；所述负极极片通过切断负极片形成；

23、卷绕装置，设置在所述结合装置的下游，用于裁断隔膜并卷绕形成电芯；

24、其中，头部为正极极片/负极极片与第一隔膜/第二隔膜结合时，靠近正极极片/负极极片的移动方向一侧的部分。

25、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述结合装置包括第一结合装置、第二结合装置和第三结合装置，所述第一结合装置用于将正极极片的头部与第一隔膜结合形成正极复合层；

26、所述第二结合装置用于将负极极片的头部与第二隔膜结合形成负极复合层；其中，所述正极极片通过切断正极片形成；所述负极极片通过切断负极片形成；

27、所述第三结合装置位于所述第一结合装置和所述第二结合装置的下游，用于将正极复合层与负极复合层结合形成组合复合层。

28、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一结合装置为热压结合装置或粘接结合装置；

29、所述第二结合装置为热压结合装置或粘接结合装置；

30、所述第三结合装置为热压结合装置或静电结合装置。

31、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一结合装置包括第一结合组件、第一驱动器和第一计量器；所述第一结合组件包括第二结合件和第一结合件，所述第一结合件和所述第二结合件之间设置有用于所述正极极片和所述第一隔膜通过的间距；所述第一驱动器与所述第一结合件连接且驱动第一结合件接触/远离所述第一隔膜，且使所述第一结合件和第二结合件之间的间距不大于所述正极极片和第一隔膜的厚度之和；所述第一计量器用于采集所述第一结合组件接触/远离所述第一隔膜的时间；

32、所述第二结合装置包括第二结合组件、第三驱动器和第二计量器；所述第二结合组件包括第四结合件和第三结合件，所述第四结合件和所述第三结合件之间设置有用于所述负极极片和所述第二隔膜通过的间距；所述第三驱动器与所述第三结合件连接且驱动第三结合件接触/远离所述第二隔膜，且使所述第三结合件和第四结合件之间的间距不大于所述负极极片和第二隔膜的厚度之和；所述第二计量器用于采集所述第二结合组件接触/远离所述第二隔膜的时间；

33、所述第三结合装置包括第五结合件、第六结合件、第五驱动器、第六驱动器和第三计量器，所述第五结合件和第六结合件之间设有正极复合层与负极复合层通过的间距；所述第五驱动器与所述第五结合件连接且驱动第五结合件接触/远离所述第一隔膜/所述阴极片和/或所述第六驱动器与所述第六结合件连接且驱动第六结合件接触/远离第二隔膜，并使所述第一隔膜/所述阴极片与所述第二隔膜接触，第三计量器用于采集所述第五结合件接触/远离所述第一隔膜/阴极片或者第六结合件接触/远离第二隔膜的时间。

34、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一结合装置包括第一加热组件，所述第一加热组件设置在所述第一结合组件上且用于第一结合组件加热；

35、所述第二结合装置包括第二加热组件，所述第二加热组件设置在所述第二结合组件上且用于第二结合组件加热；

36、所述第三结合装置包括第三加热组件和第四加热装置，所述第三加热组件和第四加热装置分别设置在所述第五结合件上和第六结合件上且用于第五结合件和第六结合件加热。

37、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一结合装置还包括第七驱动器，所述第七驱动器驱动所述第一结合组件朝向所述正极极片的运动方向移动，且所述第一结合组件的移动速度与所述正极极片的运动速度相等；

38、所述第二结合装置还包括第八驱动器，所述第八驱动器驱动所述第二结合组件朝向所述负极极片的运动方向移动，且所述第二结合组件的移动速度与所述负极极片的运动速度相等；

39、所述第三结合装置包括第九驱动器，所述第九驱动器驱动所述第五结合件和第六结合件向所述组合复合层的运动方向移动，且所述第五结合件和第六结合件的移动速度与所述组合复合层的运动速度相等。

40、进一步地，在本技术的一些实施例中，还包括控制器，所述控制器与所述第一结合装置、第二结合装置和第三结合装置通信连接。

41、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述正极放卷切断装置包括依序设置的正极放卷组件、第一缓冲组件、第一夹送片组件和第一切割组件；正极放卷组件将所述正极极片放卷至第一切割组件，第一切割组件将正极极片切断形成正极极片；第一缓冲组件位于正极放卷组件和第一切割组件之间，用于拉开相邻的两个正极极片之间的距离；所述第一夹送片组件位于所述第一缓冲组件和所述第一切割组件之间，用于向所述第一切割组件夹送正极极片；

42、所述负极放卷切断装置包括负极放卷组件、第二缓冲组件、第二夹送片组件和第二切割组件；负极放卷组件将所述负极极片放卷至第二切割组件，第二切割组件将负极极片切断形成负极极片；第二缓冲组件位于负极放卷组件和第二切割组件之间，用于拉开相邻的两个负极极片之间的距离；所述第二夹送片组件位于所述第二缓冲组件和所述第二切割组件之间，用于向所述第二切割组件夹送负极极片。

43、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述第一缓冲组件和所述第一切割组件之间还设置有第一纠偏组件；

44、所述第二缓冲组件和所述第二切割组件之间还设置有第二纠偏组件。

45、进一步地，在本技术的一些实施例中，第一隔膜放卷装置和第二隔膜放卷装置同步匀速连续放卷；

46、且第一隔膜放卷装置和第二隔膜放卷装置的放卷速度等于结合装置中的负极复合层、正极复合层的前进速度。

47、进一步地，在本技术的一些实施例中，所述正极极片的放卷速度、负极极片的放卷速度、第一隔膜的放卷速度和第二隔膜的放卷速度均不低于600mm/s。

48、本技术的有益效果：

49、本技术提供一种连续送片卷绕的卷绕工艺，其在放卷工序和卷绕工序之间增加了第一结合工序和第二结合工序，对正极极片和第一隔膜在正极极片的头部、负极极片和第二隔膜在负极极片的头部进行结合，然后再将分别结合形成的正极组合复合层和负极组合复合层中的第一隔膜和第二隔膜直接结合，以得到仅在正极极片的头部与第一隔膜结合、仅在负极极片的头部与第二隔膜结合、第一隔膜和第二隔膜在上一个负极极片和下一个负极极片之间可以直接结合的部分结合的组合复合层，使正极极片、负极极片的头部与第一隔膜、第二隔膜结合成一个整体，而在正极极片、负极极片的尾部依然保持自由度，使正极极片、第一隔膜、负极极片和第二隔膜可以同时匀速入卷，无需另外设置正极极片和负极极片的入卷装置，同时也可以对正极极片、第一隔膜、负极极片和第二隔膜的纠偏提供自由度，实现正极极片、负极极片纠偏以及在卷绕过程中调整张力，减少张力不均、褶皱的情况；而且由于其仅为于正极极片仅头部和第一隔膜结合、负极极片仅头部和第二隔膜结合，还可以减少正极极片与第一隔膜的结合所需的时间和成本、负极极片和第二隔膜的结合所需的时间和成本，降低极片与隔膜的结合难度，而且其还可以提高电芯的卷绕速度，使其可以在600mm/s以上甚至2000mm/s以上的入料速度下实现连续卷绕。此外，由于正极极片的头部和第一隔膜结合、负极极片的头部和第二隔膜结合，还可以避免正极极片、负极极片在入料、卷绕、切断过程中出现甩头、甩尾以及切断之后，正极极片和负极极片头部悬空的缺陷。

50、本技术还提供了一种连续送片卷绕机构，在放卷切断装置与卷绕装置之间设置结合装置，该结合装置用于正极极片与第一隔膜的结合、负极极片与第二隔膜的结合，再将正极复合层和负极结合层中第一隔膜和第二隔膜结合，使正极极片和负极极片可以随着第一隔膜和第二隔膜在卷绕工序中入料，实现了负极极片、正极极片、第一隔膜和第二隔膜的同时匀速入料，无需降速、启停、调整负极极片、正极极片、第一隔膜和第二隔膜的入料速度，实现连续、匀速、高速入料，而且其结合装置仅在特定区域内使正极极片与第一隔膜、负极极片与第二隔膜、第一隔膜和第二隔膜之间结合，其结合所需的时间较短，不影响正极极片、负极极片、第一隔膜和第二隔膜及其形成的组合复合层的连续行进，其结合难度小，易于推广使用。本技术提供的连续送片卷绕机构可以实现正极极片、负极极片、第一隔膜和第二隔膜600mm/s以上的连续送片卷绕，甚至可以实现在2000mm/s以上的连续送片卷绕。