张力平衡机构、电芯卷绕机及电芯卷绕方法技术

张力平衡机构、电芯卷绕机及电芯卷绕方法，在电芯卷绕机的隔膜张力控制机构和卷针之间和/或正极片进入卷针前和/或负极片进入卷针前设置张力平衡机构，张力平衡机构包括可绕自身轴向转动的张力平衡辊及驱动张力平衡辊转动的张力平衡辊转动驱动单元，隔膜、极片等料带绕过张力平衡辊后送至卷针处，张力平衡辊转动驱动单元向张力平衡辊输出和卷绕时料带的走带方向同向的扭矩。本发明专利技术在隔膜、极片等料带送入卷针前设置张力平衡机构，张力平衡辊转动驱动单元向张力平衡辊输出和料带走带方向同向的力矩，该力矩可以平衡掉张力控制机构的张力，实现料带张力接近于零的状态或低张力的状态卷绕，减小了电芯内部应力，降低了电芯内层打皱风险。内层打皱风险。内层打皱风险。

【技术实现步骤摘要】
张力平衡机构、电芯卷绕机及电芯卷绕方法


[0001]本专利技术属于锂电池制造设备
，具体涉及一种用于隔膜或极片等料带的张力平衡机构、电芯卷绕机及电芯卷绕方法。

技术介绍

[0002]锂电池的电芯主要采用两种工艺制成，一种是卷绕工艺，一种是叠片工艺。卷绕工艺是将极片和隔膜采用卷绕机进行卷绕，制成电芯。图1所示为电芯卷绕示意图，如图1所示，卷绕电芯时，将正极片101、第一隔膜102、负极片103和第二隔膜104依次叠放在一起后，通过卷针200卷绕，制成电芯。图1中空心箭头所示方向为卷针200的卷绕方向。正极片101和负极片103分别从正极片料卷(未图示)和负极片料卷(未图示)放出，经过极片纠偏机构后，和第一隔膜102及第二隔膜104一起由卷针200卷绕在一起，第一隔膜102和第二隔膜104将正极片101及负极片103隔开。第一隔膜102和第二隔膜104分别从隔膜料卷105放出后，均经过张力控制机构106后，才和正极片101和负极片103叠在一起。
[0003]随着对锂电池能量密度性能的要求越来越高，为了提高能量密度，极片和隔膜的厚度越来越薄，而材料的厚度越薄，在卷绕过程中就越容易因受力而产生变形。隔膜的厚度相比于极片的厚度要薄，卷绕过程中隔膜更容易因为受力而发生变形。隔膜在卷绕过程中会经过张力控制机构及各种过辊，张力控制机构用于为隔膜提供一定的张力，而过辊和隔膜相接触，过辊和隔膜之间存在摩擦阻力。因此，对于隔膜来说，其在卷绕的过程中主要会受到以下几种力的作用：张力控制机构输出的张力F1、隔膜的卷绕张力F2以及过辊的摩擦力F3，其中，过辊的摩擦力F3通常远小于张力控制机构输出的张力F1。匀速卷绕时，这三种力满足以下条件：F2＝F1+N
’×
F3，N
’
为位于张力控制机构之后的隔膜经过的过辊的数量，以图1所示为例，在张力控制机构之后，第二隔膜104还需要经过两个过辊，因此，F2＝F1+2
×
F3。由此可见，隔膜无法以零卷绕张力的状态进行卷绕，从而电芯内层就会存在应力，应力就会导致隔膜发生变形，隔膜变形容易导致电芯内层发生打皱等现象，影响电芯质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可以降低隔膜或极片等料带的卷绕张力的张力平衡机构、电芯卷绕机及电芯卷绕方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：
[0006]张力平衡机构，包括：可绕自身轴向转动的张力平衡辊及驱动所述张力平衡辊转动的张力平衡辊转动驱动单元，料带绕过所述张力平衡辊后送至电芯卷绕机的卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时料带的走带方向同向的扭矩。
[0007]进一步的，匀速卷绕时料带的卷绕张力F2＝F1
‑
M/r+N
×
F3，加速卷绕时料带的卷绕张力F2＝F1
‑
M/r+N
×
F3+N
×
F4，式中的F1为电芯卷绕机的料带张力控制机构作用在料带上的力，M为所述张力平衡辊转动驱动单元输出的扭矩，N为位于张力平衡机构之后的料带经过的过辊的数量，r为所述张力平衡辊的半径，F3为过辊的摩擦力，F4为过辊的惯性力。
[0008]进一步的，匀速卷绕时所述张力平衡辊转动驱动单元输出的扭矩M＝r
×
F1；或者加速卷绕时M/r＞F1。
[0009]进一步的，所述张力平衡机构还包括可压在所述张力平衡辊上的压辊。
[0010]进一步的，所述张力平衡机构还包括张力平衡机构固定架、压辊驱动单元及压辊支架；所述张力平衡辊可绕自身轴线转动地设置于所述张力平衡机构固定架上，所述压辊设置于所述压辊支架上，所述压辊支架在所述压辊驱动单元的驱动下可靠近或远离所述张力平衡辊，从而带动压辊压在所述张力平衡辊或离开所述张力平衡辊。
[0011]本专利技术还提供了一种电芯卷绕机，包括：隔膜放卷机构、隔膜张力控制机构、正极片放卷机构、负极片放卷机构及卷针；在所述隔膜张力控制机构和所述卷针之间，和/或，在正极片进入所述卷针前，和/或，在负极片进入所述卷针前设置有前述张力平衡机构。
[0012]进一步的，在所述隔膜张力控制机构和所述卷针之间设置有所述张力平衡机构，隔膜绕过所述张力平衡辊后送至所述卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时隔膜走带方向同向的扭矩；
[0013]和/或，正极片由所述正极片放卷机构放卷后，在进入所述卷针前设置有所述张力平衡机构，正极片绕过所述张力平衡辊后送至所述卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时正极片走带方向同向的扭矩；
[0014]和/或，负极片由所述负极片放卷机构放卷后，在进入所述卷针前设置有所述张力平衡机构，负极片绕过所述张力平衡辊后送至所述卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时负极片走带方向同向的扭矩。
[0015]本专利技术还提供了一种电芯卷绕方法，包括以下步骤：
[0016]正极片和负极片分别通过电芯卷绕机的正极片放卷机构及负极片放卷机构进行放卷，隔膜通过电芯卷绕机的隔膜放卷机构进行放卷；
[0017]在电芯卷绕机的隔膜张力控制机构和电芯卷绕机的卷针之间，和/或，在正极片进入所述卷针前，和/或，在负极片进入所述卷针前设置张力平衡机构，所述张力平衡机构包括可绕自身轴线转动的张力平衡辊及驱动所述张力平衡辊转动的张力平衡辊转动驱动单元，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时料带走带方向同向的扭矩；
[0018]令隔膜和/或正极片和/或负极片经过所述张力平衡机构后，送至所述卷针处进行卷绕，制成电芯。
[0019]进一步的，匀速卷绕时所述张力平衡辊转动驱动单元输出的扭矩M＝r
×
F1；或者加速卷绕时M/r＞F1。
[0020]进一步的，在所述隔膜张力控制机构和所述卷针之间设置张力平衡机构，隔膜绕过所述张力平衡辊，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时隔膜走带方向同向的扭矩，令隔膜经过所述张力平衡机构后，送至所述卷针处；
[0021]和/或，正极片由所述正极片放卷机构放卷后，在进入所述卷针前设置张力平衡机构，正极片绕过所述张力平衡辊，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时正极片走带方向同向的扭矩，令正极片经过所述张力平衡机构后，送至所述卷针处；
[0022]和/或，负极片由所述负极片放卷机构放卷后，在进入所述卷针前设置张力平衡机构，负极片绕过所述张力平衡辊，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和
卷绕时负极片走带方向同向的扭矩，令负极片经过所述张力平衡机构后，送至所述卷针处。
[0023]由以上技术方案可知，本专利技术通过在隔膜、极片等料带送入卷针之前设置张力平衡机构，张力平衡机构位于隔膜/极片张力控制机构之后，张力平衡辊转动驱动单元向张力平衡辊输出一个和料带走带方向同向的力(扭)矩，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.张力平衡机构，其特征在于，包括：可绕自身轴向转动的张力平衡辊及驱动所述张力平衡辊转动的张力平衡辊转动驱动单元，料带绕过所述张力平衡辊后送至电芯卷绕机的卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时料带的走带方向同向的扭矩。2.如权利要求1所述的张力平衡机构，其特征在于：匀速卷绕时料带的卷绕张力F2＝F1
‑
M/r+N
×
F3，加速卷绕时料带的卷绕张力F2＝F1
‑
M/r+N
×
F3+N
×
F4，式中的F1为电芯卷绕机的料带张力控制机构作用在料带上的力，M为所述张力平衡辊转动驱动单元输出的扭矩，N为位于张力平衡机构之后的料带经过的过辊的数量，r为所述张力平衡辊的半径，F3为过辊的摩擦力，F4为过辊的惯性力。3.如权利要求2所述的张力平衡机构，其特征在于：匀速卷绕时所述张力平衡辊转动驱动单元输出的扭矩M＝r
×
F1；或者加速卷绕时M/r＞F1。4.如权利要求1所述的张力平衡机构，其特征在于：所述张力平衡机构还包括可压在所述张力平衡辊上的压辊。5.如权利要求4所述的张力平衡机构，其特征在于：所述张力平衡机构还包括张力平衡机构固定架、压辊驱动单元及压辊支架；所述张力平衡辊可绕自身轴线转动地设置于所述张力平衡机构固定架上，所述压辊设置于所述压辊支架上，所述压辊支架在所述压辊驱动单元的驱动下可靠近或远离所述张力平衡辊，从而带动压辊压在所述张力平衡辊或离开所述张力平衡辊。6.电芯卷绕机，包括：隔膜放卷机构、隔膜张力控制机构、正极片放卷机构、负极片放卷机构及卷针；其特征在于：在所述隔膜张力控制机构和所述卷针之间，和/或，在正极片进入所述卷针前，和/或，在负极片进入所述卷针前设置有如权利要求1至5任一项所述的张力平衡机构。7.如权利要求6所述的电芯卷绕机，其特征在于：在所述隔膜张力控制机构和所述卷针之间设置有所述张力平衡机构，隔膜绕过所述张力平衡辊后送至所述卷针处，所述张力平衡辊转动驱动单元向所述张力平衡辊输出和卷绕时隔膜走带方向同向的扭矩；和/或，正极片由所述正...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海霞，毛德智，
申请(专利权)人：珠海华冠科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：