一种锂离子叠片电池制造装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种锂离子叠片电池制造装置及制造方法，装置包括依次设置极片切叠机构、热压滚轮、单元进给机构和将四层单元堆叠至预定层数的单元堆叠机构，原料带经极片切叠机构形成叠片料带后输送至热压滚轮，由热压滚轮对叠片料带进行热复合形成单元料带后输送至单元进给机构，由单元进给机构对单元料带进行切割形成四层单元并传输至单元堆叠机构。本发明专利技术能够方便的实现四层单元的切片、叠片、热压、切隔膜工序，四层单元堆叠方式简单、高效，能够边压紧边堆叠，堆叠定位精度高。多堆叠工位的循环利用，不会产生堆叠等待时间，大大提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言涉及一种锂离子叠片电池制造装置及制造方法。
技术介绍
目前锂离子电池的电芯主要采用卷绕、叠片两种工艺方法，卷绕式电芯由于其截面是圆形或椭圆形，在电池的充放电期间，电极的膨胀和收缩会导致电极之间的间隙不均匀，电极活性材料易在弯折处脱落等会导致内部反应不均匀，从而直接造成电池性能下降。同时还存在极片较长、电池内阻大，不利于大倍率充放电，比功率小、空间利用率低等缺点。相比传统的卷绕工艺，叠片工艺的优点主要体现在以下几个方面：叠片电池有着更好的循环特性、安全特性和能量密度，有均匀一致的反应界面，极片表面平整，没有了长度方向上的张力影响，极片和隔膜的接触更为优良，活性物质的容量得到了充分发挥，性能得到了根本改善；叠片结构有更均匀一致的电流密度、优良的内部散热性能，更适合大功率充放电；适合大容量、异形电池的生产。但是，制约叠片工艺广泛应用的最大障碍是其电池制作效率相对较低，需要经过切片、叠片工序。目前的叠片电池制作方法主要有：Z形叠片法、层叠法、四层单元堆叠法。Z形叠片法是将先隔膜Z形折叠，隔膜两侧再分别放置裁切好的正、负极片，缺点是由于极片与极片之间的粘滞力等因素的影响，机械手吸盘吸取极片时可能错误地吸取两片甚至更多极片，导致正负极极片数量不一致、极片数量超过工艺标准等，这都在很大程度上影响了电池的性能。层叠法是借助机械手分别将隔膜、正极片、负极片按照隔膜—负极片—隔膜—正极片的顺序依次层叠一定层数。四层单元堆叠法是先将隔膜—负极片—隔膜—正极片在热压机中压成四层单元，再依靠机械手依次堆叠四层单元至指定层数。层叠法和四层单元堆叠法都需要多台机械手协同作业，但由于隔膜或极片都是柔性体，不易抓取，且放置时的定位精度难以保证。因此，制备锂离子叠片电池急切需要一种能够同时克服上述缺陷且提高劳动生产率的装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子叠片电池制造装置，该装置能够实现叠片电池的极片裁切、四层单元热压、隔膜切割、四层单元堆叠功能。该装置将正负极片裁切、四层单元叠片、四层单元预热、四层单元热压有效的整合在一起，无需机械手进行频繁的四层单元堆叠作业，而且四层单元堆叠过程中可实现堆叠、压紧同时进行，不仅提高了堆叠的精度，而且大大提高了效率。本专利技术装置结构紧凑、简单，即使在长期使用后仍具有良好的性能表现，可有效降低电池制造成本，提高电池制造企业的竞争力。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种锂离子叠片电池制造装置，包括依次设置极片切叠机构、热压滚轮、单元进给机构和将四层单元堆叠至预定层数的单元堆叠机构，原料带经极片切叠机构形成叠片料带后输送至热压滚轮，由热压滚轮对叠片料带进行热复合形成单元料带后输送至单元进给机构，由单元进给机构对单元料带进行切割形成四层单元并传输至单元堆叠机构。进一步地，所述极片切叠机构包括依次设置的第一隔膜卷、负极卷、第二隔膜卷和正极卷，第一隔膜卷和第二隔膜卷放出的隔膜原料带经第一原料传送部输送至压叠部，负极卷和正极卷放出的正负极原料带经第二原料传送部输送至压叠部。进一步地，第一原料传送部由依次设置的隔膜张力轮、隔膜过渡轮、隔膜纠偏传感器和用于带动隔膜原料带的隔膜纠偏驱动辊组成。进一步地，第二原料传送部由极片张力轮、极片过渡轮、极片纠偏传感器、用于带动正极或负极原料带的极片纠偏驱动辊和切割器组成。进一步地，所述压叠部包括固定轴及沿固定轴周向设置的转轮，转轮圆周面间隔设置有多个压轮，压轮两端分别通过压轮支架和固定轴的端部连接。进一步地，热压滚轮与转轮对称配合设置且转向相反，叠片料带经热压滚轮热压后形成单元料带。进一步地，单元进给机构由依次设置的单元进给张力轮、单元进给过渡轮、单元进给纠偏传感器、用于带动单元料带的单元进给纠偏驱动辊和单元切割器组成，单元料带依次经过单元进给张力轮、单元进给过渡轮、单元进给纠偏传感器、单元进给纠偏驱动辊和单元切割器。进一步地，堆叠机构包括至少两套单元夹持机构和单元堆叠箱。进一步地，单元夹持机构包括一侧开口的夹持架，夹持架底面固设多个与单元料带宽度方向平行的单元压辊，夹持架前后两内侧靠近中间位置设置两单元夹棍，一单元夹棍的一端通过一夹棍电机与夹持架一前内侧固接，另一单元夹棍的一端通过另一夹棍电机与夹持架后内侧固接，两单元夹棍与多个单元压辊相互平行。进一步地，夹持架右侧还固设有传动机构。进一步地，传动机构包括固接在夹持架右侧外侧面上的气缸推块、气缸导杆和气缸，气缸推块通过气缸导杆和气缸的一端连接。进一步地，单元堆叠箱包括“凹”形底座，底座包括左箱壁和右箱壁，左箱壁和右箱壁之间固接堆叠板，堆叠板上设置卸料槽，堆叠板和底座上底面之间垂直固设导杆弹簧和导杆。进一步地，右箱壁比左箱壁高，气缸的另一端与右箱壁固接，单元夹持机构和单元堆叠箱上下配合设置，单元堆叠箱位于单元夹持机构的右下方。进一步地，单元夹持机构正下方设置有铅垂方向的单元传送机构，单元传送机构包括两组相互配合且转向相反的传送轮，每组传送轮上设置用于将四层单元向下一单元夹持机构运送的传送带。一种锂离子叠片电池制造方法，包括以下步骤：（1）第一隔膜卷、负极卷、第二隔膜卷和正极卷分别通过与之对应的纠偏驱动辊依次带动放卷；（2）负极原料带通过负极切割器分割成一定长度的负极片，正极原料带通过正极切割器分割成一定长度的正极片；（3）通过压轮将第一隔膜原料带、负极原料带、第二隔膜原料带和正极原料带这四层结构压贴在一起形成叠片料带；（4）叠片料带经过热压滚轮进行热压形成单元料带；（5）单元料带经过单元进给机构传送并切割成单个的四层单元；（6）四层单元通过单元堆叠机构堆叠至指定层数后，再堆叠一个制备方法和四层单元相同的由隔膜-负极片-隔膜组成的三层单元，包胶后即得叠片电池。进一步地地，转轮的温度为85-120℃；热压滚轮的热压温度为85-120℃、时间为1-5s、压力为80-200kgf/cm2。本专利技术的工作原理及工作过程为：利用本专利技术装置进行锂离子叠片电池的制作时，沿转轮旋转方向依次布置第一隔膜卷、负极卷、第二隔膜卷、正极卷。两隔膜原料带分别依次穿过隔膜张力轮、隔膜过渡轮、隔膜纠偏传感器、隔膜纠偏驱动辊，第一隔膜纠偏驱动辊带动第一隔膜原料带进料，通过第一隔膜纠偏传感器检测位置偏差并反馈给第一隔膜纠偏驱动辊，第一隔膜纠偏驱动辊将调整第一隔膜原料带的进料位置，当第一隔膜原料带到达转轮的圆周面时，此时压轮将使第一隔膜原料带紧贴转轮圆周面并随转轮运动。负极原料带依次穿过负极张力轮、负极过渡轮、负极纠偏传感器、负极纠偏驱动辊、负极切割器，负极纠偏驱动辊带动负极原料带进料，通过负极纠偏传感器检测位置偏差并反馈给负极纠偏驱动辊，负极纠偏驱动辊将调整负极原料带的进料位置，当负极原料带到达转轮的圆周面时，此时压轮将使负极原料带紧贴在下方的第一隔膜原料带上并随转轮运动，当负极原料带出料一段距离后，负极切割器开始切断负极原料带，此时在转轮上可得到负极片。针对正负极卷之间的第二隔膜卷而言，其第二隔膜原料带的运动过程与上述第一隔膜原料带的运动过程类似，当第二隔膜原料带到达转轮的圆周面时，此时压轮将使第二隔膜原料带紧贴在下方的负极片上并随转轮运动。正极原料带依次穿过正极张力轮、正极过渡轮、正极纠偏传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，包括依次设置极片切叠机构（3）、热压滚轮（4）、单元进给机构（5）和将四层单元（1）堆叠至预定层数的单元堆叠机构（6），原料带经极片切叠机构（3）形成叠片料带后输送至热压滚轮（4），由热压滚轮（4）对叠片料带进行热复合形成单元料带（51）后输送至单元进给机构（5），由单元进给机构（5）对单元料带（51）进行切割形成四层单元（1）并传输至单元堆叠机构（6）。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，包括依次设置极片切叠机构（3）、热压滚轮（4）、单元进给机构（5）和将四层单元（1）堆叠至预定层数的单元堆叠机构（6），原料带经极片切叠机构（3）形成叠片料带后输送至热压滚轮（4），由热压滚轮（4）对叠片料带进行热复合形成单元料带（51）后输送至单元进给机构（5），由单元进给机构（5）对单元料带（51）进行切割形成四层单元（1）并传输至单元堆叠机构（6）。2.根据权利要求1所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，所述极片切叠机构（3）包括依次设置的第一隔膜卷（31-1）、负极卷（32）、第二隔膜卷（31-2）和正极卷（33），第一隔膜卷（31-1）和第二隔膜卷（31-2）放出的隔膜原料带经第一原料传送部输送至压叠部，负极卷（32）和正极卷（33）放出的正负极原料带经第二原料传送部输送至压叠部。3.根据权利要求2所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，第一原料传送部由依次设置的隔膜张力轮、隔膜过渡轮、隔膜纠偏传感器和用于带动隔膜原料带的隔膜纠偏驱动辊组成。4.根据权利要求2所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，第二原料传送部由极片张力轮、极片过渡轮、极片纠偏传感器、用于带动正极或负极原料带的极片纠偏驱动辊和切割器组成。5.根据权利要求3或4所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，所述压叠部包括固定轴（35）及沿固定轴（35）周向设置的转轮（34），转轮（34）圆周面间隔设置有多个压轮36，压轮36两端分别通过压轮支架（361）和固定轴（35）的端部连接。6.根据权利要求5所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，热压滚轮（4）与转轮（34）对称配合设置且转向相反，叠片料带经热压滚轮（4）热压后形成单元料带（51）。7.根据权利要求6所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，单元进给机构（5）由依次设置的单元进给张力轮（52）、单元进给过渡轮（53）、单元进给纠偏传感器（54）、用于带动单元料带（51）的单元进给纠偏驱动辊（55）和单元切割器（56）组成，单元料带（51）依次经过单元进给张力轮（52）、单元进给过渡轮（53）、单元进给纠偏传感器（54）、单元进给纠偏驱动辊（55）和单元切割器（56）。8.根据权利要求7所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，堆叠机构（6）包括至少两套单元夹持机构（61）和单元堆叠箱（62）。9.根据权利要求8所述的锂离子叠片电池制造装置，其特征在于，单元夹持机构（61）包括一侧开口的夹持架（613），夹持架（613）底面固设多个与单元料带（51）宽度方向平行的单元压辊（614），夹持架（613）前后两内侧靠近中间位置设置两单元夹棍（611），一单元夹棍（611）的一端通过一夹棍电机（612）与夹持架（613...

【专利技术属性】
技术研发人员：高冲，左龙龙，许涛，李干，钱涛，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34