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、正极裁切机构、预热辊压设备、裁断机构、检测装置和叠片装置，其中，正极裁切机构与正极放卷机构配合且裁切正极片，得到正极片相对于第一隔膜、第二隔膜和负极片中至少一个间隔分布的叠层；辊压装置使第一隔膜、第二隔膜、负极片和正极片中的至少两个相互粘连；裁断机构裁断叠片，得到核心叠片单元和具负极叠片单元，或者得到核心叠片单元、负极叠片单元和隔膜叠片单元；检测装置检测叠片单元是否存在缺陷；叠片装置对叠片单元进行叠放。该系统结构相对简单、叠片速度快、故障率低、水平叠片空间占用率小，方便叠片裁断且裁断精准度高，隔膜对电池内阻、比容量等性能的负面影响小。

【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、第一隔膜放卷机构、正极放卷机构和第二隔膜放卷机构，所述负极放卷机构或所述正极放卷机构之间设置有第一隔膜放卷机构或第二隔膜放卷机构，所述正极放卷机构相对于所述第一隔膜放卷机构、所述负极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构中的至少一个间隔运行；正极裁切机构，所述正极裁切机构设在所述放卷机构下游，并且所述正极裁切机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到正极片相对于第一隔膜、第二隔膜和负极片中至少一个间隔分布的叠层；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正极裁切机构的下游，所述辊压装置使第一隔膜、第二隔膜、负极片和正极片中的至少两个相互粘连；裁断机构，所述裁断机构设在所述预热辊压设备的下游，所述裁断机构裁断所述叠片，得到具有正极极片以及两层隔膜的核心叠片单元和具有一层负极片及两层隔膜的负极叠片单元；或者得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元、具有一层负极片及一层隔膜的负极叠片单元和仅具有一层隔膜的隔膜叠片单元；检测装置，所述检测装置设在所述裁断机构的下游，且检测所述叠片单元是否存在缺陷；叠片装置，所述叠片装置设在所述检测装置下游，且对所述叠片单元进行叠放得到极组。进一步地，所述放卷机构中，所述正极放卷机构、所述第一隔膜放卷机构、所述负极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构自上而下分布或自下而上分布；或者，所述负极放卷机构、所述第一隔膜放卷机构、所述正极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构自上而下分布或自下而上分布。进一步地，所述叠片装置包括夹爪，所述夹爪夹取所述叠片单元并对所述叠片单元进行转运和叠放。进一步地，所述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正极裁切机构之间，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，所述核心叠片单元中，负极片每边超出正极片长度为0.5～1.5mm。进一步地，所述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，且基于所述检测装置的显示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，可以连续上料，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0.25～0.6s/片；(3)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；(4)可以精确控制相邻两个正极片之间的水平间距和叠片裁切位置，使得裁切后得到的核心叠片单元中负极片超出正极片的长度更为均匀、稳定，达到方便叠片裁断且裁断精准度高和叠片单元合格率高的目的；(5)现有叠片工艺中，隔膜边长比负极片大1～3mm，超出负极片部分的隔膜会增加电池的质量和体积，并导致电池内阻增大、比容量降低等问题，采用该系统对叠片进行裁切时获得的叠片单元中，可以使隔膜长度和负极片的长度比为1:1，从而避免多余的隔膜对电池的不利影响。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，并使所述正极裁切机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到正极片相对于第一隔膜、第二隔膜和负极片中至少一个间隔分布的叠层；(2)利用所述预热装置对隔膜、负极片和裁切前后的正极片进行预热，并利用所述辊压装置对所述叠片进行辊压，以便使第一隔膜、第二隔膜、负极片和正极片中的至少两个相互粘连；(3)利用所述裁断机构裁断所述叠片，得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元和具有一层负极片及两层隔膜的负极叠片单元；或者得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元、具有一层负极片及一层隔膜的负极叠片单元和仅具有一层隔膜的隔膜叠片单元；(4)利用所述检测装置检测所述叠片单元是否存在缺陷，并基于所述检测装置的检测结果排出有缺陷的叠片单元；(5)利用所述叠片装置对所述叠片单元进行叠放，以便得到极组。进一步地，所述叠片单元中，正极片的长度小于负极片的长度，隔膜的长度等于负极片的长度。进一步地，所述叠片中正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜自上而下分布，预先将多个所述核心叠片单元进行叠放，再叠放一个负极叠片单元；或者，所述叠片中正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜自下而上分布，预先叠放一个负极叠片单元，再将多个所述核心叠片单元进行叠放。其中，所述负极叠片单元包括一层负极片和两层隔膜。进一步地，所述叠片中负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜自上而下分布，预先叠放一个负极叠片单元，再将多个所述核心叠片单元进行叠放，最后叠放一层隔膜叠片单元；或者，所述叠片中负极片、第一隔膜、正极片和第二隔膜自下而上分布，预先叠放一层隔膜，再将多个所述核心叠片单元进行叠放，最后叠放一个负极叠片单元。其中，所述负极叠片单元包括一层隔膜和一层负极片。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0.25～0.6s/片；(3)叠片方式可以为水平叠片，与垂直叠片方式相比，更有利于叠片对齐；(4)可以精确控制相本文档来自技高网...

【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、第一隔膜放卷机构、正极放卷机构和第二隔膜放卷机构，所述负极放卷机构或所述正极放卷机构之间设置有第一隔膜放卷机构或第二隔膜放卷机构，所述正极放卷机构相对于所述第一隔膜放卷机构、所述负极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构的中至少一个间隔运行；正极裁切机构，所述正极裁切机构设在所述放卷机构下游，并且所述正极裁切机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到正极片相对于第一隔膜、第二隔膜和负极片中至少一个间隔分布的叠层；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正极裁切机构的下游，所述辊压装置使第一隔膜、第二隔膜、负极片和正极片中的至少两个相互粘连；裁断机构，所述裁断机构设在所述预热辊压设备的下游，所述裁断机构裁断所述叠片，得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元和具有一层负极片及两层隔膜的负极叠片单元；或者得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元、具有一层负极片及一层隔膜的负极叠片单元和仅具有一层隔膜的隔膜叠片单元；检测装置，所述检测装置设在所述裁断机构的下游，且检测所述叠片单元是否存在缺陷；叠片装置，所述叠片装置设在所述检测装置下游，且对所述叠片单元进行叠放得到极组。...

【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、第一隔膜放卷机构、正极放卷机构和第二隔膜放卷机构，所述负极放卷机构或所述正极放卷机构之间设置有第一隔膜放卷机构或第二隔膜放卷机构，所述正极放卷机构相对于所述第一隔膜放卷机构、所述负极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构的中至少一个间隔运行；正极裁切机构，所述正极裁切机构设在所述放卷机构下游，并且所述正极裁切机构与所述正极放卷机构配合且裁切正极片，得到正极片相对于第一隔膜、第二隔膜和负极片中至少一个间隔分布的叠层；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正极裁切机构的下游，所述辊压装置使第一隔膜、第二隔膜、负极片和正极片中的至少两个相互粘连；裁断机构，所述裁断机构设在所述预热辊压设备的下游，所述裁断机构裁断所述叠片，得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元和具有一层负极片及两层隔膜的负极叠片单元；或者得到具有正负极片以及两层隔膜的核心叠片单元、具有一层负极片及一层隔膜的负极叠片单元和仅具有一层隔膜的隔膜叠片单元；检测装置，所述检测装置设在所述裁断机构的下游，且检测所述叠片单元是否存在缺陷；叠片装置，所述叠片装置设在所述检测装置下游，且对所述叠片单元进行叠放得到极组。2.根据权利要求1所述的模切叠片系统，其特征在于，所述放卷机构中，所述正极放卷机构、所述第一隔膜放卷机构、所述负极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构自上而下分布或自下而上分布，或者，所述负极放卷机构、所述第一隔膜放卷机构、所述正极放卷机构和所述第二隔膜放卷机构自上而下分布或自下而上分布。3.根据权利要求1或2所述的模切叠片系统，其特征在于，所述叠片装置包括夹爪，所述夹爪夹取所述叠片单元并对所述叠片单元进行转运和叠放。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正极裁切机构之间，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。5.根据权利要求1或4所述的模切叠片系统，其特征在于，所述核心叠片单元中，负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑赫，赵凯，金正贤，金省周，王洋，滕立杰，徐春龙，
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