电芯叠片方法及其设备
技术领域
本发明涉及锂电池的技术领域,尤其是涉及一种电芯叠片方法及其设备。
背景技术
随着科学技术的发展,锂电池因其自身具有高储存能量密度和自放电率低等优势,逐渐在日常生活中起到了重要的作用。在锂电池的制造工艺中,需要对锂电池的电芯正极片与电芯负极片作叠片处理,目前,常用的叠片方式包括有摆动式叠片方法和码垛式叠片方法;摆动式叠片方法在电芯叠片的过程中,对电芯的控制较弱,以至于无法有效约束电芯的运动轨迹和路径,容易出现无法控制的随机叠片路径,影响电芯成型的质量;码垛式叠片方法需要将电芯正极片和电芯负极片先切成小片,通过隔离膜叠合形成小电芯单体,再将小电芯单体叠放并联组成一个大电芯,该叠片处理的工序较多,使得电芯叠片效率较低。
发明内容
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,本发明提出一种电芯叠片方法,能够高效率的对电芯进行叠片,同时保证电芯成型后的质量。
本发明还提出一种电芯叠片设备。
第一方面,本发明的一个实施例提供了电芯叠片方法,包括以下步骤:
将未叠放电芯单元从高的一端输送至倾斜的集料板上;其中,集料板用于承托已叠放电芯单元;继续送出未叠放电芯单元,在送出的未叠放电芯单元推送下,使待叠放电芯单元中连接第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元的节点自动向上运动,且第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成有悬空的夹角;对节点施加第一次作用力,推动节点向集料板的下端靠近;对节点施加第二次作用力,推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,使待叠放电芯单元叠放于已叠放电芯单元上,成为新的已叠放电芯单元;与第二待叠放电芯单元相连的连续两个未叠放电芯单元成为新一组待叠放电芯单元;重复上述步骤直至叠放出一个完整的电芯。
本发明实施例的电芯叠片方法至少具有如下有益效果:本发明采用了一种电芯叠片方法,与现有技术相比,将未叠放电芯单元输送至倾斜的集料板上,集料板用于承托已叠放电芯单元;此时继续送出的未叠放电芯单元可以对第二待叠放电芯单元产生推力,使得连接第一待叠放电芯单元与第二待叠放电芯单元的节点向上运动,并使第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成有悬空的夹角;对节点施加第一次作用力,可以使得节点向已叠放电芯单元的下侧靠近,再对节点施加第二次作用力,可以推动节点靠近集料板的上表面,并随着第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间的夹角减小,第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元叠放至已叠放电芯单元上,从而完成叠片成为新的已叠放电芯单元。同时,与第二待叠放电芯单元相连的连续两个未叠放电芯单元成为新一组待叠放电芯单元,重复上述步骤直至叠放出一个完整的电芯。通过采用该电芯叠片方法,可以连续不断地输送未叠放电芯单元,并通过重复向第一节点施加第一作用力和第二作用力快速地完成电芯的叠放,提高电芯叠放的效率,且在对节点施加两次作用力的条件下,对复合单体极片的运动轨迹进行限制,使得复合单体极片的运动轨迹相对稳定,减少了随机运动轨迹的发生,保证了电芯成型后的质量。
根据本发明的一些实施例的电芯叠片方法,“将未叠放电芯单元输送至倾斜的集料板上”之前还包括以下步骤:集料板在初始状态下水平设置,复合单体极片的第一个电芯单元被水平输送至集料板末端,第一个电芯单元被吸附固定于叠片机构上,成为首个已叠放电芯单元;集料板绕旋转中心向下转动倾斜,带动已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元向下摆动;其中,第一待叠放电芯单元与已叠放电芯单元的上侧相连接。
根据本发明的一些实施例的电芯叠片方法,“对节点施加第一次作用力,推动节点向已叠放电芯单元的下侧靠近”还包括以下步骤:向第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成的夹角的开口一侧,喷出气体并作用于待叠放电芯单元上,使待叠放电芯单元保持舒展状态。
根据本发明的一些实施例的电芯叠片方法,“对节点施加第一次作用力,推动节点向集料板的下端靠近;对节点施加第二次作用力,推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,使待叠放电芯单元叠放于已叠放电芯单元上,成为新的已叠放电芯单元”还包括以下步骤:通过摆动的方式向节点施加第一次推力和第二次推力,驱动节点以已叠放电芯单元的上侧为旋转中心,向已叠放电芯单元的下侧转动并靠近。
第二方面,本发明的一个实施例提供了电芯叠片设备,包括:叠片机构,所述叠片机构包括有集料板,所述集料板倾斜设置;所述集料板用于承托已叠放电芯单元;送料机构,所述送料机构设置于靠近所述集料板旋转中心的一侧,且所述集料板靠近所述送料机构的一端高于所述集料板的另一端,所述送料机构用于向所述集料板水平送出未叠放电芯单元;导向机构,所述导向机构包括有第一导向机构和第二导向机构,所述第一导向机构可转动地设置于所述集料板上方,所述第二导向机构可转动地设置于所述叠片机构远离所述送料机构的一侧,所述第一导向机构用于推动待叠放电芯单元移向所述集料板下端,所述第二导向机构用于推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,并叠放至已叠放电芯单元上。
本发明实施例的电芯叠片设备至少具有如下有益效果:本发明采用了一种电芯叠片设备,与现有技术相比,通过将集料板倾斜设置,送料机构水平从靠近集料板旋转中心的一侧送出未叠放电芯单元,且未叠放电芯单元被输送至倾斜的集料板上,使待叠放电芯单元处于便于叠放的角度在叠片机构上方设置有第一导向机构,以及在叠片机构远离送料机构的一侧设置第二导向机构,分别对叠片过程中的待叠放电芯单元施加第一次和第二次作用力,从而使得连接两个待叠放电芯单元的节点向已叠放电芯单元的下侧靠近,并落入集料板上。通过采用该电芯叠片设备,可以便捷地、快速地对电芯进行叠片,从而提高电芯叠片的效率;同时,复合单体极片位于叠片机构上,且其叠放过程的运动路径在导向机构的作用下,产生的随机运动轨迹较少,保证了电芯成型的质量。
根据本发明的另一些实施例的电芯叠片设备,所述叠片机构还包括有第一驱动装置,所述第一驱动装置用于驱动所述集料板在水平状态与倾斜状态之间转动切换。
根据本发明的另一些实施例的电芯叠片设备,所述集料板处于水平状态时,所述送料机构输送未叠放电芯单元的位置与所述集料板的上表面平齐。
根据本发明的另一些实施例的电芯叠片设备,还包括有机架,所述第一驱动装置包括有气缸,所述气缸一端转动安装于所述机架上,所述气缸另一端与所述集料板的底部转动连接。
根据本发明的另一些实施例的电芯叠片设备,还包括有舒展机构,所述舒展机构斜向设置于所述机架上,且位于所述集料板的转动中心下方,所述舒展机构用于向所述集料板的方向喷出气体。
根据本发明的另一些实施例的电芯叠片设备,所述集料板远离所述送料机构的一侧设置有挡板,所述挡板用于将已叠放电芯单元限制于所述集料板上。
附图说明
图1是本发明实施例的电芯叠片设备初始叠片时的结构示意图;
图2是本发明实施例的电芯叠片设备叠片过程中的结构示意图。
附图标记:
复合单体极片100、叠片机构110、集料板111、第一驱动装置112、挡板113、送料机构120、第一导向机构131、第二导向机构132、机架140、舒展机构150、节点160。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中,如果涉及到方位描述,例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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的限制。
在本发明实施例的描述中,如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征,它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上,也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。在本发明实施例的描述中,如果涉及到“若干”,其含义是一个以上,如果涉及到“多个”,其含义是两个以上,如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”,均应理解为不包括本数,如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”,均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”,应当理解为用于区分技术特征,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的电芯叠片方法及其设备。
如图1和图2所示,根据本发明第一方面实施例的电芯叠片方法,包括以下步骤:将未叠放电芯单元从高的一端输送至倾斜的集料板111上;其中,集料板111靠近未叠放电芯单元的一端高于集料板111的另一端,集料板111用于承托已叠放电芯单元;继续送出未叠放电芯单元,在送出的未叠放电芯单元推送下,使待叠放电芯单元中连接第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元的节点160自动向上运动,且第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成有悬空的夹角;对节点160施加第一次作用力,推动节点160向集料板111的下端靠近;对节点160施加第二次作用力,推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,使待叠放电芯单元叠放于已叠放电芯单元上,成为新的已叠放电芯单元;与第二待叠放电芯单元相连的连续两个未叠放电芯单元成为新一组待叠放电芯单元;重复上述步骤直至叠放出一个完整的电芯。
具体地,复合单体极片100由若干个电芯单元组成,且每个电芯单元包括有一个正极片和一个负极片,复合单体极片100包括有两片隔离膜,负极片设置于两个隔离膜之间,正极片交替对贴于负极片的外侧,且负极片与正极片通过隔离膜进行分隔;正极片与负极片的材质较硬,而隔离膜的材质较软,每个电芯单元之间的正极片与负极片之间均具有一定的间隙,该间隙构成连接两个电芯单元的节点160。复合单体极片100在叠片过程中可以分为未叠放电芯单元、待叠放电芯单元和已叠放电芯单元,通过送料机构120将未叠放电芯单元沿水平方向送出,叠片机构110承托已叠放电芯单元,而待叠放电芯单元在导向机构的推动下下落并完成叠放。
将第一个电芯单元固定于叠片机构110上,并成为已叠放电芯单元,集料板111倾斜设置,且集料板111靠近未叠放电芯单元的一端高于集料板111的另一端,使得位于集料板111上的已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元向下倾斜,此时送料机构120持续送出未叠放电芯单元,未叠放电芯单元推动第二待叠放电芯单元向前移动,使得连接第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元的节点160在两个待叠放电芯单元的作用下向上运动,第一待叠放电芯单元与第二待叠放电芯单元之间形成有悬空的夹角;当节点160向上运动至一定高度后,做往复摆动运动的第一导向机构131作用于节点160上,向节点160施加斜向下的推理,使节点160向已叠放电芯单元的下侧靠近;做往复摆动运动的第二导向机构132再作用于节点160上,推动待叠放电芯单元靠近集料板111上表面,并叠放至已叠放电芯单元上完成叠放,成为新的已叠放电芯单元;与待叠放电芯单元相连接的两个未叠放电芯单元再成为新一组待叠放电芯单元,并重复上述步骤直至叠放出一个完整的电芯,该叠片过程可以连续对电芯单元进行叠片,且在导向机构的作用下,电芯单元能较快地完成叠片动作,提高了电芯叠片的效率。
在本发明的一些实施例中,“将未叠放电芯单元输送至倾斜的集料板111上”之前还包括以下步骤:集料板111在初始状态下水平设置,复合单体极片100的第一个电芯单元被水平输送至集料板111末端,第一个电芯单元被吸附固定于叠片机构110上,成为首个已叠放电芯单元;集料板111绕旋转中心向下转动倾斜,带动已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元向下摆动;其中,第一待叠放电芯单元与已叠放电芯单元的上侧相连接。例如,如图1和图2所示,集料板111在初始状态下处于水平状态,第一个电芯单元被输送至叠片机构110末端,并被吸附固定于叠片机构110上成为首个已叠放电芯单元;集料板111绕旋转中心向下转动后倾斜设置,使位于集料板111上的已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元也倾斜设置,第一待叠放电芯单元与已叠放电芯单元的上侧相连接。具体地,复合单体极片100上的第一个电芯单元在水平方向上被送出,且被送至集料板111的末端时,集料板111通过吸附固定第一个电芯单元,使第一个电芯单元成为首个已叠放电芯单元,使后续待叠放电芯单元最终都叠放至已叠放电芯单元的上方,成为新的已叠放电芯单元。可以理解的是,还可以通过夹持、压紧等方式将电芯单元固定在叠片机构110上,在本实施例中,通过吸附固定电芯单元的方式不是对本发明的具体限制。
在本发明的一些实施例中,“对节点160施加第一次作用力,推动节点160向已叠放电芯单元的下侧靠近”还包括以下步骤:向第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成的夹角的开口一侧,喷出气体并作用于待叠放电芯单元上,使待叠放电芯单元保持舒展状态。例如,如图2所示,在向节点160施加第一次作用力的位置处,从第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元之间形成的夹角的开口一侧,喷出气体并对待叠放电芯单元施加作用力。具体地,由于送料机构120持续送出未叠放电芯单元,未叠放电芯单元可以推动第二待叠放电芯单元向前移动,此时第一待叠放电芯单元已经在叠片机构110的作用下处于向下倾斜的状态,因此第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元可以在彼此的相互作用下,使连接两个待叠放电芯单元的节点160向上运动,而在此过程中,第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元可能在其重力作用下或者其它外力作用下引起弯折,因此在两个待叠放电芯单元的夹角开口一侧设置舒展机构150,且舒展机构150为气体喷出机构,舒展机构150喷出气体并作用于第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元上,使得第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元可以保持舒展的状态完成叠片。
在本发明的一些实施例中,“对节点160施加第一次作用力,推动节点160向集料板111的下端靠近;对节点160施加第二次作用力,推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,使待叠放电芯单元叠放于已叠放电芯单元上,成为新的已叠放电芯单元”还包括以下步骤:通过摆动的方式向节点160施加第一次推力和第二次推力,驱动节点160以已叠放电芯单元的上侧为旋转中心,向已叠放电芯单元的下侧转动并靠近。例如,如图1和图2所示,通过摆动的方式向节点160施加第一次推力和第二次推力,从而驱动节点160以已叠放电芯单元的上侧为旋转中心,向已叠放电芯单元的下侧转动并靠近。具体地,在集料板111的上方设置有第一导向机构131,以及在集料板111的一侧设置有第二导向机构132,第一导向机构131包括有第一摆杆和第一转轴,第二导向机构132包括有第二摆杆和第二转轴,通过驱动第一摆杆以第一转轴为转动中心往复摆动,使得第一导向机构131有规律地推动连接两个待叠放电芯单元的节点160,使节点160以已叠放电芯单元的上侧为旋转中心,向已叠放电芯单元的下侧转动并靠近;同时配合第二摆杆对该节点160的第二次推动作用,推动待叠放电芯单元下落并完成叠片动作,成为已叠放电芯单元,而与第二待叠放电芯单元相连接的两个未叠放电芯单元成为新一组待叠放电芯单元。可以理解的是,还可以通过采用其它可规律地推动节点160运动的装置,在本实施例中选用摆杆和转轴不是对本发明的具体限制。
如图1和图2所示,根据本发明第二方面实施例的电芯叠片设备,包括:叠片机构110、送料机构120和导向机构。
叠片机构110包括有集料板111,集料板111倾斜设置;集料板111用于承托已叠放电芯单元;送料机构120设置于靠近集料板111旋转中心的一侧,且集料板111靠近送料机构120的一端高于集料板111的另一端,送料机构120用于向集料板111送出未叠放电芯单元;导向机构包括有第一导向机构131和第二导向机构132,第一导向机构131可转动地设置于集料板111上方,第二导向机构132可转动地设置于叠片机构110远离送料机构120的一侧,第一导向机构131用于推动待叠放电芯单元移向集料板111下端,第二导向机构132用于推动待叠放电芯单元靠近已叠放电芯单元上表面,并叠放至已叠放电芯单元上。
具体地,叠片过程中的已叠放电芯单元可以承托在倾斜设置的集料板111上;送料机构120持续送出未叠放电芯单元,并将未叠放电芯单元输送至集料板111上,未叠放电芯单元可以推动第二待叠放电芯单元沿水平方向移动,使得连接第一待叠放电芯单元和第二待叠放电芯单元的节点160向上运动,第一待叠放电芯单元与第二待叠放电芯单元靠近集料板111的一侧形成有悬空的夹角。第一导向机构131作用于节点160上,可以使得节点160向靠近已叠放电芯单元的下侧移动;第二导向机构132再作用于节点160上,还可以使得待叠放电芯单元靠近集料板111上表面,并叠放至已叠放电芯单元上完成叠放动作,成为新的已叠放电芯单元,而与第二待叠放电芯单元相连的两个未叠放电芯单元成为新一组待叠放电芯单元。
在本发明的一些实施例中,叠片机构110还包括有第一驱动装置112,第一驱动装置112用于驱动集料板111在水平状态与倾斜状态之间转动切换。例如,如图1和图2所示,第一驱动装置112用于驱动集料板111在水平状态或倾斜状态之间转动切换。具体地,第一驱动装置112可以驱动集料板111绕旋转中心转动,当第一个电芯单元被固定于集料板111上之后,第一驱动装置112带动集料板111向下转动,使集料板111从水平状态切换至旋转状态,并带动集料板111上的已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元向下移动。在送料机构120送出的未叠放电芯单元的推动下,第二待叠放电芯单元与第一待叠放电芯单元之间可以形成悬空的夹角。
在本发明的一些实施例中,集料板111处于水平状态时,送料机构120输送未叠放电芯单元的位置与集料板111的上表面平齐。例如,如图1所示,集料板111处于水平状态时,送料机构120输送未叠放电芯单元的位置与集料板111的上表面平齐。具体地,在开始电芯叠片动作之前,集料板111处于水平位置,送料机构120设置于靠近集料板111旋转中心的一侧,且送料机构120送出未叠放电芯单元的位置与集料板111的上表面平齐,使得送料机构120送出的未叠放电芯单元可以平缓地输送至集料板111上,其中复合单体极片100上的第一个电芯单元被输送至集料板111的末端处时,通过吸附的方式固定第一个电芯单元,使其成为首个已叠放电芯单元。
在本发明的一些实施例中,还包括有机架140,第一驱动装置112包括有气缸,气缸一端转动安装于机架140上,气缸另一端与集料板111的底部转动连接。例如,如图1和图2所示,第一驱动装置112包括有气缸,气缸一端转动安装于机架140上,气缸另一端与集料板111的底部转动连接。具体地,第一气缸装置包括有气缸,且气缸一端可转动地设置于机架140上,气缸另一端与集料板111的底部转动连接;通过气缸伸缩以及气缸与集料板111之间的相对转动,驱动集料板111绕旋转中心向上或向下转动,使得集料板111在电芯叠片的初始状态和完成叠片后均处于水平状态,同时还可以使得集料板111在叠片过程中处于向下倾斜的状态,便于在集料板111上完成对电芯单元的堆叠。
在本发明的一些实施例中,还包括有舒展机构150,舒展机构150斜向设置于机架140上,且位于集料板111的转动中心下方,舒展机构150用于向集料板111喷出气体。例如,如图2所示,舒展机构150设置于机架140上,且位于集料板111的转动中心下方。具体地,由于当集料板111带动首个已叠放电芯单元和第一待叠放电芯单元向下摆动后,送料机构120继续沿水平方向送出未叠放电芯单元,使得连接两个待叠放电芯单元的节点160在两个待叠放电芯单元的相互作用下,向上运动,使得两个待叠放电芯单元靠近集料板111的一侧形成有悬空的夹角,便于后续第一导向机构131与第二导向机构132作用于节点160上,以推动节点160向已叠放电芯单元的下侧靠近。待叠放电芯单元在进行叠片的过程中,可能在其重力作用或者外力的作用下造成弯折,通过在夹角开口的一侧设置有舒展机构150,且舒展机构150为气体喷出机构,在向节点160施加第一次作用力的位置处喷出气体,使待叠放电芯单元保持舒展状态,减小因电芯单元折叠造成的叠片问题,提高电芯成型的质量。
在本发明的一些实施例中,集料板111远离送料机构120的一侧设置有挡板113,挡板113用于将已叠放电芯单元限制于集料板111上。例如,如图1和图2所示,集料板111远离送料机构120的一侧设置有挡板113。具体地,送料机构120持续地向叠片机构110中的集料板111水平送出未叠放电芯单元,在初始状态下,通过在集料板111远离送料机构120的一侧,即集料板111的末端处设置有挡板113,可以避免第一个电芯单元在被吸附固定之前从集料板111的末端掉落。在叠片的过程中,挡板113还可以将已叠放电芯单元限制在集料板111上,且由于集料板111在叠片时处于倾斜的状态,已叠放电芯单元还可以在重力作用下滑向挡板113,使得挡板113还可以具有对齐已叠放电芯单元的作用。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。