模切叠片系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种模切叠片系统及方法。该系统包括放卷机构、极卷裁断机构、预热辊压设备、检测装置、隔膜裁断机构和叠片装置，其中，负极裁断机构与负极放卷机构配合且裁切负极片，正极裁断机构与正极放卷机构配合且裁切正极片，得到负极片和正极片在隔膜上下两侧分布的叠层；预热辊压装置使叠层的正极片和负极片分别与隔膜粘连；检测装置检测叠片是否存在缺陷；第一隔膜裁断机构对有缺陷的叠片单元成对进行裁断和排出，第二隔膜裁断机构基于叠片层数对最后一个合格的叠片单元进行隔膜裁断；叠片装置使正负极片叠片单元和隔膜叠片单元交替叠放。该系统结构相对简单、叠片速度快、故障率低、系统隔膜裁断次数少，隔膜褶皱外漏极片风险低。

Die cutting lamination system and method

【技术实现步骤摘要】
模切叠片系统及方法
本专利技术涉及电池
，特别涉及一种模切叠片系统及方法。
技术介绍
在使用传统能源作为动力供给的汽车工业环境下，环境污染问题引起了人们对环境保护和资源利用的重视。积极发展新能源汽车，实现汽车工业的电气化，是实现我国对国外汽车工业“弯道超车”这一目标的战略性措施。锂离子设备技术是电动汽车发展的关键技术。方形叠片技术是目前最先进的锂离子电池制造技术之一，其中，叠片速度快慢直接决定整线产能与电芯制造成本。目前大都采用z型叠片工艺，但已经量产的全球最快的叠片速度为0.6s/片，该叠片方法速度较慢，造成设备台数需求量大，占地面积大，购置成本高，后期维护成本、能源消耗大。而叠片速度慢的原因主要有两点：一是叠片采用弹夹式上料，上料过程中会有吸双张现象出现，故传统叠片机会有吹风、毛刷、抖片、双张检测等装置来防止吸双张，目前来看，无论采用何种方式都无法百分之百杜绝双张问题产生，并且这些装置极大地降低了机械手上料的速度；二是传统的叠片方式是先叠负极，再在负极片包覆隔膜，然后再叠正极，接着在正极包裹隔膜，该叠片方式的叠片单元为单个极片或单张隔膜，由于机械结构限制，导致叠片速度无法实现实质性的提升。因此，叠片工艺还有待进一步改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种模切叠片系统，以提高叠片效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：提出一种模切叠片系统，包括：放卷机构，所述放卷机构包括负极放卷机构、隔膜放卷机构和正极放卷机构，所述负极放卷机构和所述正极放卷机构设在所述隔膜放卷机构上下两侧，并且所述负极放卷机构和/或所述正极放卷机构相对于所述隔膜放卷机构间隔运行；极卷裁断机构，所述极卷裁断机构设在所述放卷机构下游，所述极卷裁断机构包括负极裁断机构和正极裁断机构，所述负极裁断机构与所述负极放卷机构配合且裁切负极片，所述正极裁断机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到负极片和正极片在隔膜上下两侧分布的叠层；预热辊压设备，所述预热辊压设备包括依次相连的预热装置和辊压装置，所述预热装置设在所述放卷机构和所述辊压装置之间，所述辊压装置设在所述极卷裁断机构的下游，所述辊压装置使所述叠层的正极片和负极片分别与隔膜粘连，得到正负极片叠片单元和隔膜叠片单元交替分布的叠片；检测装置，所述检测装置设在所述预热辊压设备的下游，且检测所述叠片是否存在缺陷；隔膜裁断机构，所述隔膜裁断机构包括第一隔膜裁断机构和第二隔膜裁断机构，所述第一隔膜裁断机构位于所述第二隔膜裁断机构上游，基于所述检测装置的检测结果，所述第一隔膜裁断机构对有缺陷的正负极片/隔膜叠片单元及相邻的隔膜/正负极片叠片单元成对进行裁断和排出，所述第二隔膜裁断机构基于叠片层数对最后一个合格的叠片单元进行隔膜裁断；叠片装置，所述叠片装置设在所述隔膜裁断机构的下游，所述叠片装置使所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元交替叠放。进一步地，所述叠片装置包括夹爪、第一辅助辊和第二辅助辊，所述夹爪与所述第一辅助辊可移动且与所述第二辅助辊配合使得所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元铺展对齐且交替叠放。进一步地，所述放卷机构中，所述负极放卷机构、所述隔膜放卷机构和所述正极放卷机构自上而下分布或自下而上分布。进一步地，模切叠片系统进一步包括多个张力辊，所述多个张力辊设在所述放卷机构和所述极卷裁断机构之间，且在所述负极片、所述隔膜以及所述正极片的上侧和/或下侧间隔分布。进一步地，所述正极片裁切后的长度小于所述负极片裁切后的长度；相邻两个所述正负极片叠片单元之间的水平间距比所述负极片裁切后的长度大1～6mm。进一步地，模切叠片系统进一步包括排出机，所述排出机设在所述检测装置下游并与所述第一隔膜裁断机构配合，排出有缺陷的叠片单元。相对于现有技术，本专利技术所述的模切叠片系统具有以下优势：(1)本专利技术所述的模切叠片系统将模切装置和叠片装置集成，一方面取消了上料弹夹，突破弹夹上料限制，另一方面通过预热辊压使得极片与隔膜粘连，叠片上料为卷料而非单片上料，可连续上料，能够突破机械结构限制，提高叠片速度，降低系统故障率；(2)不仅可以大幅减少叠片机的数量，降低设备购置成本并减少设备能耗，还可以使理论叠片速度达到0.25～0.5s/片；(3)隔膜裁断后隔膜边部形态无法保证，在叠片过程中存在隔膜褶皱外漏极片风险，而采用该模切叠片系统进行叠片时，没有缺陷的叠片单元之间的隔膜是不裁断的，仅在叠片结束后才进行裁断，隔膜裁断的次数极少，大大降低了隔膜褶皱外漏极片风险；(4)若将每一个叠片单元均单独裁断后再进行检测和叠片，需要把裁断后的叠片单元转移到定位平台，并经检测装置检测后再转移到叠片平台，即需要再增设一组机械手和一个定位平台，而采用本专利技术中的模切叠片系统对叠片单元进行检测时，无需再单独增设一个定位平台和一组机械手，结构更为简单；(5)该系统的叠片方式可以为水平叠片，由此可以更有利于叠片对齐，并且系统在垂直方向上的空间占用率更小。本专利技术的另一目的在于提出一种利用上述模切叠片系统进行模切叠片的方法，以提高叠片效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：提出一种模切叠片的方法，包括：(1)利用所述放卷机构提供极片和薄膜，使所述负极裁断机构与所述负极放卷机构配合且裁切负极片，使所述正极裁断机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到负极片和正极片在隔膜上下两侧分布的叠层；(2)利用所述预热装置对隔膜和裁切前后的正极片、负极片进行预热，并利用所述辊压装置对所述叠层进行辊压，以便使所述叠层的正极片和负极片分别与隔膜粘连，得到正负极片叠片单元和隔膜叠片单元交替分布的叠片；(3)利用所述检测装置检测所述叠片是否存在缺陷，所述第一隔膜裁断机构基于所述检测装置的检测结果对有缺陷的正负极片/隔膜叠片单元及相邻的隔膜/正负极片叠片单元成对进行裁断和排出；(4)利用所述叠片装置使所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元交替叠放，并利用所述第二隔膜裁断机构基于叠片层数对最后一个合格的叠片单元进行隔膜裁断，以便得到极组。进一步地，所述极组中正极片的长度小于负极片的长度，且负极片的长度比隔膜的长度小0.5～3mm。进一步地，利用配合使用的所述夹爪、所述第一辅助辊和所述第二辅助辊对叠片单元进行叠放，以便得到所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元铺展对齐且交替叠放的极组。进一步地，所述负极片位于所述隔膜上方，所述正极片位于所述隔膜下方，预先叠放一个负极叠片单元，再将多个所述隔膜叠片单元和多个所述正负极片叠片单元交替叠放；或者，所述正极片位于所述隔膜上方，所述负极片位于隔膜下方，预先将多个所述隔膜叠片单元和多个所述正负极片叠片单元交替叠放，再叠放一个负极叠片单元。相对于现有技术，本专利技术所述的进行模切叠片的方法具有以下优势：(1)该方法中将极片裁切和叠片耦合，一方面取消了上料弹夹，突破弹夹上料限制，另一方面通过预热辊压使得极片与隔膜粘连，形成叠片单元，叠片上料为卷料而非单片上料，可连续上料，能够突破机械结构限制，提高叠片速度，降低系统故障率；(2)同时对极片和隔膜进行叠片，叠片速度快，理论叠片速度可达到0.25～0.5s/片；(3)隔膜裁断的次数极少，大大降低了隔膜褶皱外漏极片风险；(4)与将每一个叠片单元均单独裁断后再进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模切叠片系统，其特征在于，包括：放卷机构，所述放卷机构包括负极放卷机构、隔膜放卷机构和正极放卷机构，所述负极放卷机构和所述正极放卷机构设在所述隔膜放卷机构上下两侧，并且所述负极放卷机构和/或所述正极放卷机构相对于所述隔膜放卷机构间隔运行；极卷裁断机构，所述极卷裁断机构设在所述放卷机构下游，所述极卷裁断机构包括负极裁断机构和正极裁断机构，所述负极裁断机构与所述负极放卷机构配合且裁切负极片，所述正极裁断机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到负极片和正极片在隔膜上下两侧分布的叠层；预热辊压设备，所述预热辊压设备包括依次相连的预热装置和辊压装置，所述预热装置设在所述放卷机构和所述辊压装置之间，所述辊压装置设在所述极卷裁断机构的下游，所述辊压装置使所述叠层的正极片和负极片分别与隔膜粘连，得到正负极片叠片单元和隔膜叠片单元交替分布的叠片；检测装置，所述检测装置设在所述预热辊压设备的下游，且检测所述叠片是否存在缺陷；隔膜裁断机构，所述隔膜裁断机构包括第一隔膜裁断机构和第二隔膜裁断机构，所述第一隔膜裁断机构位于所述第二隔膜裁断机构上游，基于所述检测装置的检测结果，所述第一隔膜裁断机构对有缺陷的正负极片/隔膜叠片单元及相邻的隔膜/正负极片叠片单元成对进行裁断和排出，所述第二隔膜裁断机构基于叠片层数对最后一个合格的叠片单元进行隔膜裁断；叠片装置，所述叠片装置设在所述隔膜裁断机构的下游，所述叠片装置使所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元交替叠放。...

【技术特征摘要】
1.一种模切叠片系统，其特征在于，包括：放卷机构，所述放卷机构包括负极放卷机构、隔膜放卷机构和正极放卷机构，所述负极放卷机构和所述正极放卷机构设在所述隔膜放卷机构上下两侧，并且所述负极放卷机构和/或所述正极放卷机构相对于所述隔膜放卷机构间隔运行；极卷裁断机构，所述极卷裁断机构设在所述放卷机构下游，所述极卷裁断机构包括负极裁断机构和正极裁断机构，所述负极裁断机构与所述负极放卷机构配合且裁切负极片，所述正极裁断机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到负极片和正极片在隔膜上下两侧分布的叠层；预热辊压设备，所述预热辊压设备包括依次相连的预热装置和辊压装置，所述预热装置设在所述放卷机构和所述辊压装置之间，所述辊压装置设在所述极卷裁断机构的下游，所述辊压装置使所述叠层的正极片和负极片分别与隔膜粘连，得到正负极片叠片单元和隔膜叠片单元交替分布的叠片；检测装置，所述检测装置设在所述预热辊压设备的下游，且检测所述叠片是否存在缺陷；隔膜裁断机构，所述隔膜裁断机构包括第一隔膜裁断机构和第二隔膜裁断机构，所述第一隔膜裁断机构位于所述第二隔膜裁断机构上游，基于所述检测装置的检测结果，所述第一隔膜裁断机构对有缺陷的正负极片/隔膜叠片单元及相邻的隔膜/正负极片叠片单元成对进行裁断和排出，所述第二隔膜裁断机构基于叠片层数对最后一个合格的叠片单元进行隔膜裁断；叠片装置，所述叠片装置设在所述隔膜裁断机构的下游，所述叠片装置使所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元交替叠放。2.根据权利要求1所述的模切叠片系统，其特征在于，所述叠片装置包括夹爪、第一辅助辊和第二辅助辊，所述夹爪与所述第一辅助辊可移动且与所述第二辅助辊配合使得所述正负极片叠片单元和所述隔膜叠片单元铺展对齐且交替叠放。3.根据权利要求1或2所述的模切叠片系统，其特征在于，所述放卷机构中，所述负极放卷机构、所述隔膜放卷机构和所述正极放卷机构自上而下分布或自下而上分布。4.根据权利要求3所述的模切叠片系统，其特征在于，进一步包括多个张力辊，所述多个张力辊设在所述放卷机构和所述极卷裁断机构之间，且在所述负极片、所述隔膜以及所述正极片的上侧和/或下侧间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑赫，金正贤，赵凯，金省周，滕立杰，徐春龙，王洋，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32