锂离子电池卷绕设备及卷针机构的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池制备领域，公开了一种锂离子电池卷绕设备及卷针机构。


背景技术：

2.方形铝壳电池分为卷绕工艺和叠片工艺，卷绕机是实现卷绕工艺的关键设备。卷绕机的主要功能是将膈膜、正极片和负极片卷绕后经过预压形成裸电芯，卷绕机的主要功能模块有正负极片放卷、膈膜放卷、极片纠偏、膈膜纠偏、张力系统、卷针机构、预压机构等。
3.卷针是卷绕设备的主要部件之一，卷针的主要功能是将正负极片和膈膜，绕着卷针轴线转动，按工艺要求旋转一定圈数，脱离卷针后预压形成裸电芯。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的之一在于提供一种卷针机构，采用该技术方案有利于提高卷绕电芯体的平整度。
5.本实用新型实施例的目的之二在于提供一种带上述卷针机构的锂离子电池卷绕设备，采用该技术方案有利于提高卷绕效果，提高卷芯的平整度。
6.本实用新型实施例提供的一种卷针机构，包括：
7.内针，包括可相互开合的第一内针、第二内针，
8.外针，与所述内针的轴向平行，包围在所述内针外，包括可相互开合的第一外针、第二外针，
9.当所述第一内针、第二内针夹紧时，所述第一外针、第二外针进一步远离，所述内针、外针的轴心平行或重合，所述外针可沿所述外针的轴心旋转。
10.可选地，所述第一内针、第二内针之一为固定内针，另一为移动内针，所述移动内针可相对所述固定内针远离或靠近。
11.可选地，所述第一外针、第二外针之一为固定外针，另一为移动外针，所述移动外针可相对所述固定外针远离或靠近。
12.可选地，还包括：
13.固定支架，所述内针、外针的一端分别安装在所述固定支架上，另一端伸出在所述固定支架的一侧。
14.可选地，还包括：
15.套筒，位于在所述内针的对端，所述套筒的轴心方向与所述内针的轴心重合，所述套筒可沿所述轴心方向伸进或缩回；
16.当所述套筒向所述内针伸出时，所述套筒套在所述内针外，所述第一内针、第二内针夹紧。
17.可选地，在所述固定支架上还设置有垂直于所述内针、外针的导轨，在所述导轨上设置有滑动机构，
18.所述滑动机构可沿所述导辊滑动，所述移动内针、移动外针分别安装在所述滑动机构上，所述移动内针与与所述移动外针分别位于轴心的两侧，
19.当所述滑动机构滑动带动所述移动内针靠近所述固定内针，使所述内针夹紧，所述移动外针远离所述固定外针，使所述外针涨开。
20.可选地，还包括：
21.顶针，所述顶针安装在所述固定支架，可沿所述滑动机构伸出或缩回，
22.弹簧，与所述导轨平行，所述弹簧位于所述滑动机构与所述固定支架之间，
23.当所述顶针伸出时，所述顶针推动所述滑动机构，所述滑动机构沿所述导轨滑动，偏离所述顶针，
24.当所述顶针缩回时，在所述弹簧的弹力作用下所述滑动机构复位于所述顶针的前端。
25.可选地，所述顶针与所述外针的旋转轴同轴。
26.可选地，当所述顶针伸出时，所述移动外针远离所述固定外针，所述外针处于涨开状态，所述移动内针靠近所述固定内针，所述内针处于夹紧状态。
27.可选地，当所述顶针处于缩回时，所述移动外针靠近所述固定外针，所述外针处于缩小状态，所述移动内针远离所述固定内针，所述内针处于松开状态。
28.可选地，所述滑动机构包括：
29.滑动主体，所述滑动主体安装在所述导轨上，所述移动内针、移动外针安装在所述滑动主体上，
30.滚轮，所述滚轮的外周与所述固定支架上的一端板相切，在所述滚轮上贯穿有一转轴，所述滚轮可沿所述转轴旋转，所述转轴与所述滑动主体固定连接，
31.当所述顶针伸出时，所述顶针推动所述滚轮，所述滚轮沿所述端板偏离所述顶针，所述转轴带动所述滑动主体沿所述导轨滑动；
32.当所述顶针缩回时，所述滑动主体在所述弹簧的弹力作用下复位，所述滑动主体通过所述转轴带动所述滚轮滚动，所述滚轮复位至所述顶针的前端。
33.第二方面，本实用新型实施例提供的一种锂离子电池卷绕设备，包括：
34.至少两极片放卷机构，分别用于放卷极片，
35.隔膜放卷机构，用于放卷隔膜，
36.至少一上述之任一所述的卷针机构，
37.卷绕时，自所述极片放卷机构、隔膜放卷机构出来的极片、隔膜相层叠形成层叠片，所述层叠片的头部夹紧在所述固定内针、移动内针之间，所述层叠片随所述外针旋转，卷绕在所述外针外。
38.由上可见，采用本实施例技术方案，将正极片卷安装在卷绕设备的正极片放卷机构上，负极片卷安装在卷绕设备的负极片放卷机构上，隔膜卷安装在卷绕设备的隔膜放卷机构上，正极片、负极片分别经过极片纠偏系统、张力系统，正极片、隔膜负极片层叠在一起，形成层叠在一起的层叠带，在层叠带上隔膜间隔在正极片、负极片之间，层叠带最前端的头部进入第一外针、第二外针之间的间隙进入内针，第一内针、第二内针夹紧层叠带的头部，当第一内针、第二内针夹紧时，第一外针、第二外针进一步远离，外针涨开，启动带动卷针自转实现卷绕的电机，电机带动外针以外针的轴心为转轴旋转，层叠带的头部夹紧在内
针内，从内针伸出的层叠带卷绕在外针外，卷到一定圈数后，外针停止旋转，控制第一内针、第二内针相互分离，内针松开被夹紧的层叠带的头部，此时第一外针、第二外针相靠近，使外针缩窄，卷芯脱离外针，既可从外针上取下卷绕体，进行后续的贴胶等工艺，即得锂离子电池卷芯。
39.由上可见，本实施例的卷针上设置有可开合的第一内针、第二内针，使极片、隔膜层叠形成的层叠带的头部在卷绕前以及卷绕过程中被内针紧紧夹紧，外针涨开，使在卷绕过程中，层叠带保持一定的绷紧状态，确保了卷绕的平整度，有利于提高锂离子电池卷绕电芯的一致性，提高卷绕电芯的质量，在卷绕结束后，内针松开位于已成型的卷绕体中心的被夹紧的层叠带的头部，内针缩窄，即可取下卷绕体，自动化程度高。
附图说明
40.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
41.图1为本实用新型实施例1提供的卷针装置的整体结构示意图；
42.图2为本实用新型实施例1提供的卷针装置中的滑块内部结构示意图；
43.图3为本实用新型实施例1提供的卷针结构中的部分部件爆炸结构示意图；
44.图4为本实用新型实施例1提供的内针夹紧外针涨开时的结构示意图；
45.图5为本实用新型实施例1提供的内针松开外针收缩时的结构示意图。
46.附图标记：
47.11：第一内针（固定内针）；12：第二内针（移动内针）；
48.21：第一外针（固定外针）；22：第二外针（移动外针）；
49.3：套筒；4：固定支架；41：端板；5：滑动机构；6：导轨；7：顶针；
50.8：弹簧；9：转轴；1：滚轮。
具体实施方式
51.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
52.实施例1：
53.参见图1
‑
5所示。
54.本实施例提供了一种卷针机构，其主要包括：内针、外针。
55.其中内针，包括可相互开合的第一内针11、第二内针12，外针包括可相互开合的第一外针21、第二外针22。
56.其中外针包围在内针外，内针位于第一外针21、第二外针22之间，外针可沿外针的轴心旋转。内针、外针的轴心平行或重合，一般内针、外针采用同轴设置，内针位于外针的轴心处。
57.当第一内针11、第二内针12夹紧时，第一外针21、第二外针22在原状态下进一步涨开。
58.本实施例卷针机构的应用原理是，将正极片卷安装在卷绕设备的正极片放卷机构上，负极片卷安装在卷绕设备的负极片放卷机构上，隔膜卷安装在卷绕设备的隔膜放卷机
构上，正极片、负极片分别经过极片纠偏系统、张力系统，正极片、隔膜负极片层叠在一起，形成层叠在一起的层叠带，在层叠带上隔膜间隔在正极片、负极片之间，层叠带最前端的头部进入第一外针21、第二外针22之间的间隙进入内针，第一内针11、第二内针12夹紧层叠带的头部，当第一内针11、第二内针12夹紧时，第一外针21、第二外针22进一步远离，外针涨开，启动带动卷针自转实现卷绕的电机，电机带动外针（也可以但不限于使内针随之一体化旋转）以外针的轴心为转轴旋转，层叠带的头部夹紧在内针内，从内针伸出的层叠带卷绕在外针外，卷到一定圈数后，外针停止旋转，控制第一内针11、第二内针12相互分离，内针松开被夹紧的层叠带的头部，此时第一外针21、第二外针22相靠近，使外针缩窄，卷芯脱离外针，既可从外针上取下卷绕体，进行后续的贴胶等工艺，即得锂离子电池卷芯。
59.由上可见，本实施例的卷针上设置有可开合的第一内针11、第二内针12，使极片、隔膜层叠形成的层叠带的头部在卷绕前以及卷绕过程中被内针紧紧夹紧，外针涨开，使在卷绕过程中，层叠带保持一定的绷紧状态，确保了卷绕的平整度，有利于提高锂离子电池卷绕电芯的一致性，提高卷绕电芯的质量，在卷绕结束后，内针松开位于已成型的卷绕体中心的被夹紧的层叠带的头部，内针缩窄，即可取下卷绕体，自动化程度高。
60.作为本实施例的示意，可以但不限于使本实施例的内针位于外针的轴心。作为本实施例的示意，可以但不限于在外针旋转时，内针随外针一起旋转。
61.作为本实施例的示意，将本实施例的第一内针11、第二内针12的其中之一设置为固定内针，另一设置为可以移动的移动内针，移动内针12可相对固定内针11位移，移动内针12远离固定内针11时，内针处于松开状态，松开被夹紧的层叠带的头部；移动内针12靠近固定内针11时，移动内针12、固定内针11可以将位于两者之间的层叠带的头部紧紧夹住，使在卷绕前以及卷绕过程中，被卷绕的层叠体始终保持一定的绷紧度，保持一定的张力。
62.为了方便图示，本实施例图以第一内针11为固定内针11，第二内针12为移动内针12为示意，但实际并不限于此。
63.作为本实施例的示意，将本实施例的第一外针21、第二外针22的其中之一设置为固定外针，另一设置为可以移动的移动外针，移动外针可相对固定外针位移：移动外针远离固定外针时，外针涨开，移动外针、固定外针之间的间隙增大，外针的宽度增大后进行卷绕，卷绕的电芯紧套在涨开的外针外；移动外针靠近固定外针时，移动外针、固定外针之间的间隙减小，外针的宽度减小，使原套进在外针上的卷芯与外针相分离，便于在卷绕完成后取下卷芯。
64.为了方便图示，本实施例图以第一外针21为固定外针21，第二外针22为移动外针22示意，但实际并不限于此。
65.本实施例的内针、外针的一端分别安装在固定支架4上。
66.作为本实施例的示意，还可以进一步在内针、外针的一末端设置有一套筒3，套筒3的轴心与内针的轴心重合，将套筒3安装在一可前后伸缩的机构上，该机构可以但不限于为螺杆或其他机构，当层叠带的头部位于固定内针11、移动内针12之间时，套筒3向内针伸出，套筒3将内针紧紧套住，使固定内针11、移动内针12紧紧将其中的层叠体的头部夹紧。采用本实施例技术方案实现了内针的夹紧控制，确保了内针夹紧的紧固性，避免内针松开，确保卷绕平整度。
67.作为本实施例的示意，本实施例提供了一种实现移动内针12、移动外针22的同步
运动的控制结构，具体如下。
68.在固定支架4上设置有一个或多个同向的导轨6，导轨6的轴向与内针、外针的轴心相垂直，在导轨6上安装有一滑动机构5，该滑动机构5可以为框架型结构，也可以但不限于为装在壳体内的框架结构。滑动机构5可以沿导轨6滑动，移动内针12、移动外针22分别安装在滑动机构5上，当滑动机构5沿导轨6滑动时，移动内针12、移动外针22随滑动机构5滑动。
69.在滑动机构5上，当移动内针12位于固定外针21的前端时，移动外针22安装在固定外针21的后端，使移动内针12、移动外针22呈错开位置，位于轴心的不同侧。这样，当驱动滑动机构5滑动时，当移动内针12靠近固定内针11时，移动外针22远离固定外针21，使内针夹紧时外针涨开；当移动内针12远离固定内针11时，移动外针22靠近固定外针21移动，使内针松开时外针缩窄。本技术方案在结构上易于实现，且采用本机构实现了对移动外针22、移动内针12的同步控制。
70.作为本实施例的示意，本实施例的滑动机构5的滑动控制可以但不限于采用现有技术实现。
71.作为本实施例的示意，本实施例还提供了一种滑动机构5滑动控制的技术方案，在固定支架4的端板41上还进一步设置有一顶针7，该顶针7贯穿端板41，可朝滑动机构5所在侧伸出，也可以向端板41内缩回而不露出滑动机构5所在的端面，当顶针7向滑动机构5所在侧伸出时，顶针7推动滑动机构5使滑动机构5沿导轨6滑动，超偏离顶针7，通过顶针7对滑动机构5的推动实现了滑动机构5的滑动控制。进一步地，在滑动机构5上还设置有弹簧8，弹簧8位于滑动机构5与位于华东机构外的固定支架4之间，弹簧8与导轨6平行，使当顶针7在端板41上缩回时，滑动机构5在弹簧8的弹力作用下滑动复位至顶针7的前端。其中，弹簧的弹力来自于弹簧的自身，比如，弹簧8处于压缩状态时，弹力为外推力，当弹簧8处于拉伸状态时，弹力为拉力。
72.采用该技术方案，实现了在狭小的空间内对滑动机构5的滑动控制，实现了移动内针12、移动外针22的同步移动控制。
73.作为本实施例的示意，可以但不限于使当顶针7伸出在端板41外时，滑动机构5滑动，使移动外针22远离固定外针21，外针涨开；移动内针12靠近固定内针11，内针夹紧；当顶针7缩回时，滑动机构5滑动，移动外针22靠近固定外针21，外针缩窄；移动内针12远离固定内针11，内针松开。
74.作为本实施例的示意，也可以但不限于使当顶针7伸出端板41外时，滑动机构5滑动，移动外针22靠近固定外针21，外针缩窄；移动内针12远离固定内针11，内针松开。当顶针7缩回时，移动外针22远离固定外针21，外针涨开；移动内针12靠近固定内针11，内针夹紧。
75.作为本实施例的示意，本实施例还提供了一种滑动机构5，滑动机构5包括：滑动主体、以及滚轮1。
76.滑动主体可以为框架结构，也可以如本实施例图示为装配在壳体内的框架结构。滑动主体安装在导轨6上，可沿导轨6滑动，移动内针12、移动外针22安装在该滑动主体上。滚轮1的外周与固定支架的端板41相切，在滚轮1上贯穿有一转轴9，滚轮1可沿转轴9旋转沿端板41滚动，转轴9与滑动主体固定连接，比如但不限于使转轴9固定贯穿滑动主体，使其形成固定连接关系。滑动控制的工作原理是，当顶针7顶出在端板41外时，顶针7推动滚轮1，滚轮1沿端面41沿偏离顶针7方向滚动，在滚轮1滚动过程中，滚轮1的转轴9向远离顶针7方向
滑动，转轴9带动滑动主体沿导轨6滑动，在狭小的空间内实现了滑动机构5的滑动控制，且通过滚轮1的滚动进而带动滑动主体滑动，以利于提高控制精度以及滑动控制稳定度。当顶针7缩回端板41内时，滑动主体在弹簧8的弹力作用下自动复位，带动滚轮1滚动，滚轮复位至顶针7的前端，实现了滑动主体的自动复位。
77.以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。