一种电芯的叠片系统和叠片方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯的叠片系统和叠片方法。


背景技术：

2.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型叠片技术，该叠片方法具有如下缺陷：速度较慢；造成设备台数需求量大，占地面积大；购置成本高；后期维护成本高；能源消耗大。另外，现有的叠片技术均无法彻底避免隔膜褶皱问题。
3.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明涉及一种电芯的叠片系统，包括盘体设备和m组叠片部，每组所述的叠片部包括：用以提供正极片并进行正极片叠片的正极片叠片部、用以提供正极隔膜并进行正极隔膜叠片的正极隔膜片叠片部、用以提供负极片并进行负极片叠片的负极片叠片部和用以提供负极隔膜并进行负极隔膜叠片的负极隔膜片叠片部，其中，m≥1且为整数；
5.所述盘体设备包括呈水平设置的盘体，所述盘体包括上表面、下表面以及侧面，围绕所述盘体的侧面一周设置有环形轨道，所述环形轨道上设置有4n个叠片位点，其中，n≥1且为整数，m＝n；
6.每组所述叠片部中，按照正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部、负极隔膜片叠片部的顺序依次环绕设置于所述环形轨道的四周，任意一个正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部、负极隔膜片叠片部分别对应一个所述叠片位点；
7.所述环形轨道上设置有多个用以放置料片、可循环移动的料片承接装置，所述料片承接装置的个数与所述叠片位点的个数相同。
8.本发明的叠片系统可多个工位同时进行叠片，可同时叠加多片，效率更高；并且各装置的设置使得设备的空间利用率更高。
9.根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的电芯的叠片系统实施叠片的方法，包括以下步骤：
10.多个料片承接装置在盘体侧面的环形轨道上进行同向循环移动，每当多个料片承接装置移动至分别对应一个叠片位点时，停止移动，每组叠片部的正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部和负极隔膜片叠片部分别在其对应的所述料片承接装置上进行料片的叠放，完成一次料片的叠放后，多个所述料片承接装置继续移动，当多个料片承接装置移动至分别对应下一个叠片位点时，重复料片的叠放操作，至每个所述料片承接装置上完成电池极组的制作，每个料片承接装置上，所述料片的叠放采用层叠的方式。
11.该方法可实现过个工位同时进行叠片，同时叠加多片，大大提高了叠片的效率。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
13.(1)本发明的叠片系统可多个工位同时进行叠片，可同时叠加多片，效率更高；并
且各装置的设置使得设备的空间利用率更高。
14.(2)本发明的方法可实现过个工位同时进行叠片，同时叠加多片，大大提高了叠片的效率；同时，可有效解决隔膜的褶皱问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明电芯的叠片系统的示意图；
17.图2为本发明环形轨道上进行叠片的叠片位点示意图；
18.图3为本发明电芯叠片方法的流程图；
19.图4为本发明的叠片方法得到的一种电池极组的示意图。
20.附图标记：
21.1-盘体、100-环形轨道、101-第一料片承接装置、102-第二料片承接装置、103-第三料片承接装置、104-第四料片承接装置、105-第五料片承接装置、106-第六料片承接装置、107-第七料片承接装置、108-第八料片承接装置、1001-第一叠片位点、1002-第二叠片位点、1003-第三叠片位点、1004-第四叠片位点、1005-第五叠片位点、1006-第六叠片位点、1007-第七叠片位点、1008-第八叠片位点；
22.2-第一正极片叠片部、201-第一正极机械手、202-第一正极卷裁切装置、203-第一正极卷供料装置、3-第一正极隔膜片叠片部、301-第一正极隔膜机械手、302-第一正极隔膜卷裁切装置、303-第一正极隔膜卷供料装置、4-第一负极片叠片部、401-第一负极机械手、402-第一负极卷裁切装置、403-第一负极卷供料装置、5-第一负极隔膜片叠片部、501-第一负极隔膜机械手、502-第一负极隔膜卷裁切装置、503-第一负极隔膜卷供料装置；
23.6-第二正极片叠片部、601-第二正极机械手、602-第二正极卷裁切装置、603-第二正极卷供料装置、7-第二正极隔膜片叠片部、701-第二正极隔膜机械手、702-第二正极隔膜卷裁切装置、703-第二正极隔膜卷供料装置、8-第二负极片叠片部、801-第二负极机械手、802-第二负极卷裁切装置、803-第二负极卷供料装置、9-第二负极隔膜片叠片部、901-第二负极隔膜机械手、902-第二负极隔膜卷裁切装置、903-第二负极隔膜卷供料装置。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
25.根据本发明的一个方面，本发明涉及一种电芯的叠片系统，包括盘体设备和m组叠片部，每组所述叠片部包括：用以提供正极片并进行正极片叠片的正极片叠片部、用以提供正极隔膜并进行正极隔膜叠片的正极隔膜片叠片部、用以提供负极片并进行负极片叠片的负极片叠片部和用以提供负极隔膜并进行负极隔膜叠片的负极隔膜片叠片部，其中，m≥1
且为整数；
26.所述盘体设备包括呈水平设置的盘体，所述盘体包括上表面、下表面以及侧面，围绕所述盘体的侧面一周设置有环形轨道，所述环形轨道上设置有4n个叠片位点，其中，n≥1且为整数，m＝n；
27.每组所述叠片部中，按照正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部、负极隔膜片叠片部的顺序依次环绕设置于所述环形轨道的四周，任意一个正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部、负极隔膜片叠片部分别对应一个所述叠片位点；
28.所述环形轨道上设置有多个用以放置料片、可循环移动的料片承接装置，所述料片承接装置的个数与所述叠片位点的个数相同。
29.本发明的叠片系统可多个工位同时进行叠片，可同时叠加多片，效率更高；并且各装置的设置使得设备的空间利用率更高。
30.本发明的盘体设备可以为磁悬浮转盘。
31.料片承接装置与环形轨道可通过滑动连接或者滚动连接。通过电设备控制移动。
32.优选地，所述正极片叠片部包括：用以提供正极料带的正极卷供料装置、用以对正极料带进行裁切的正极卷裁切装置、用以对正极片进行叠放的正极机械手。本发明通过正极卷供料装置、正极卷裁切装置和正极机械手的配合，为料片承接装置提供正极片。
33.所述正极隔膜片叠片部包括：用以提供正极隔膜料带的正极隔膜卷供料装置、用以对正极隔膜料带进行裁切的正极隔膜卷裁切装置、用以对正极隔膜片进行叠放的正极隔膜机械手。本发明通过正极隔膜卷供料装置、正极隔膜卷裁切装置和正极隔膜机械手的配合，为料片承接装置提供正极隔膜片。
34.所述负极片叠片部包括：用以提供负极料带的负极卷供料装置、用以对负极料带进行裁切的负极卷裁切装置、用以对负极片进行叠放的负极机械手。本发明通过负极卷供料装置、负极卷裁切装置和负极机械手的配合，为料片承接装置提供负极片。
35.所述负极隔膜片叠片部包括：用以提供负极隔膜料带的负极隔膜卷供料装置、用以对负极隔膜料带进行裁切的负极隔膜卷裁切装置、用以对负极隔膜片进行叠放的负极隔膜机械手。本发明通过负极隔膜卷供料装置、负极隔膜卷裁切装置和负极隔膜机械手的配合，为料片承接装置提供负极隔膜片。
36.优选地，每个所述料片承接装置上分别设置有用以固定料片的压片组件。本发明通过压片组件对放置在料片承接装置上叠片进行固定。
37.优选地，所述叠片位点在所述环形轨道上呈均匀分布。
38.在一种实施方式中，叠片位点在所述环形轨道上呈均匀分布，即每个相邻叠片位点之间的距离相等。
39.优选地，在每组所述的叠片部中，所述正极卷供料装置和正极卷裁切装置之间设置有正极料带缺陷检测装置和正极料带纠偏装置。
40.所述正极隔膜卷供料装置和正极隔膜卷裁切装置之间设置有正极隔膜缺陷检测装置和正极隔膜纠偏装置。
41.所述负极卷供料装置和负极卷裁切装置之间设置有负极料带缺陷检测装置和负极料带纠偏装置。
42.所述负极隔膜卷供料装置和负极隔膜卷裁切装置之间设置有负极隔膜缺陷检测
装置和负极隔膜纠偏装置。
43.本发明通过设置缺陷检测装置和纠偏装置以对正极料带、正极隔膜料带、负极料带和负极隔膜料带进行质量检测和位置检测，以确保获得高质量的料片，进而保证得到的电池极组的质量。
44.优选地，所述m为2、3或4。
45.优选地，所述环形轨道呈椭圆形构型；当m＝2时，所述椭圆形的长轴的第一端点设置有第一叠片位点，所述椭圆形的长轴的第二端点设置有第五叠片位点，按逆时针方向，第一叠片位点至第五叠片位点之间分别依次设置第二叠片位点、第三叠片位点、第四叠片位点，第五叠片位点至第一叠片位点之间依次设置第六叠片位点、第七叠片位点、第八叠片位点。
46.优选地，所述盘体的侧面还设置有：用以空车料片承接装置驶入的第一轨道，所述第一轨道的一端连接与料片承接装置供给装置连接，所述第一轨道的另一端与所述环形轨道连接；用以载有料片的料片承接装置驶出的第二轨道，所述第二轨道的一端与电池极组收容装置连接，所述第二轨道的另一端与所述环形轨道连接。
47.在一种实施方式中，空车料片承接装置驶入和载有料片的料片承接装置驶出同时进行。
48.根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的电芯的叠片系统实施叠片的方法，包括以下步骤：
49.多个料片承接装置在盘体侧面的环形轨道上进行同向循环移动，每当多个料片承接装置移动至分别对应一个叠片位点时，停止移动，每组叠片部的正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部和负极隔膜片叠片部分别在其对应的所述料片承接装置上进行料片的叠放，完成一次料片的叠放后，多个所述料片承接装置继续移动，当多个料片承接装置移动至分别对应下一个叠片位点时，重复料片的叠放操作，至每个所述料片承接装置上完成电池极组的制作，每个料片承接装置上，所述料片的叠放采用层叠的方式。
50.该方法可实现过个工位同时进行叠片，同时叠加多片，大大提高了叠片的效率。
51.优选地，所述料片的叠放具体包括：正极卷供料装置提供正极料带，正极卷裁切装置将正极料带裁切成多个正极片，正极机械手将一个正极片放置于其所对应的料片承接装置上，或者，将至少两个正极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；具体可以为2片、3片、4片等；
52.同时，正极隔膜卷供料装置提供正极隔膜料带，正极隔膜卷裁切装置将正极隔膜料带裁切成多个正极隔膜片，正极隔膜机械手将一个正极隔膜片放置于其所对应的料片承接装置上，或者将至少两个正极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；具体可以为2片、3片、4片等；
53.同时，负极卷供料装置提供负极料带，负极卷裁切装置将负极料带裁切成个负极片，负极机械手将一个负极片放置于其所对应的料片承接装置上，或者，将至少两个负极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；具体可以为2片、3片、4片等；
54.同时，负极隔膜卷供料装置提供负极隔膜料带，负极隔膜卷裁切装置将负极隔膜料带裁切成多个负极隔膜片，负极隔膜机械手将一个负极隔膜片放置于其所对应的料片承接装置上，或者将至少两个负极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上，具体可以
为2片、3片、4片等。
55.优选地，当正极机械手、正极隔膜机械手、负极机械手和负极隔膜机械手完成同时完成叠片操作后，每个压片组件实施压片操作。
56.在一种实施方式中，机械手将料片放置于料片承接装置上，每个压片组件对料片进行固定，机械手同时上移退回，移动至避空位后，所有的料片承接装置开始进行移动。
57.优选地，所述未载料片的所述料片承接装置从第一轨道驶入所述环形轨道；完成叠片后，载有电池极组的料片承接装置从第二轨道驶离所述环形轨道。
58.优选地，所述正极料带、正极隔膜料带、负极料带和负极隔膜料带分别依次进行缺陷检测和纠偏。
59.通过缺陷检测和纠偏操作以保证料片的质量。
60.在一种实施方式中，工艺流程包括：正负极极卷及隔膜卷分别提供料带
→
缺陷检测
→
纠偏
→
裁断
→
定位
→
叠片
→
下料
→
贴胶
→
热压(短路检测)
→
称重
→
下料(ng分类剔除)。
61.下面将结合具体的实施例对本发明作进一步地解释说明。
62.图1为本发明电芯的叠片系统的示意图。图2为本发明环形轨道上进行叠片的叠片位点示意图。图3为本发明电芯叠片方法的流程图。图4为本发明的叠片方法得到的一种电池极组的示意图。
63.实施例1
64.一种电芯的叠片系统，包括盘体设备和2个叠片部，分别为第一正极片叠片部2、第一正极隔膜片叠片部3、第一负极片叠片部4、第一负极隔膜片叠片部5、第二正极片叠片部6、第二正极隔膜片叠片部7、第二负极片叠片部8、第二负极隔膜片叠片部9；
65.盘体设备包括呈水平设置的盘体1，盘体1包括上表面、下表面以及侧面，围绕盘体1侧面一周设置有环形轨道100，环形轨道100上设置有8个叠片位点；环形轨道100呈椭圆形构型，椭圆形的长轴的第一端点设置有第一叠片位点1001，椭圆形的长轴的第二端点设置有第五叠片位点1005，按逆时针方向，第一叠片位点1001至第五叠片位点1005之间分别依次设置第二叠片位点1002、第三叠片位点1003、第四叠片位点1004，第五叠片位点1005至第一叠片位点1001之间依次设置第六叠片位点1006、第七叠片位点1007、第八叠片位点1008；
66.第一正极片叠片部2、第一正极隔膜片叠片部3、第一负极片叠片部4、第一负极隔膜片叠片部5、第二正极片叠片部6、第二正极隔膜片叠片部7、第二负极片叠片部8、第二负极隔膜片叠片部9依次环绕设置于环形轨道100的四周，并且分别依次对应第二叠片位点1002、第三叠片位点1003、第四叠片位点1004，第五叠片位点1005、第六叠片位点1006、第七叠片位点1007、第八叠片位点1008；
67.环形轨道100上设置有8个用以放置料片、可移动的料片承接装置，分别为第一料片承接装置101、第二料片承接装置102、第三料片承接装置103、第四料片承接装置104、第五料片承接装置105、第六料片承接装置106、第七料片承接装置107、第八料片承接装置108；
68.第一正极片叠片部2包括：用以提供第一正极料带的第一正极卷供料装置203、用以对第一正极料带进行裁切的第一正极卷裁切装置202、用以对第一正极片进行叠放的第一正极机械手201；第一正极隔膜片叠片部3包括：用以提供第一正极隔膜料带的第一正极
隔膜卷供料装置303、用以对第一正极隔膜料带进行裁切的第一正极隔膜卷裁切装置302、用以对第一正极隔膜片进行叠放的第一正极隔膜机械手301；第一负极片叠片部4包括：用以提供第一负极料带的第一负极卷供料装置403、用以对第一负极料带进行裁切的第一负极卷裁切装置402、用以对第一负极片进行叠放的第一负极机械手401；第一负极隔膜片叠片部5包括：用以提供第一负极隔膜料带的第一负极隔膜卷供料装置503、用以对第一负极隔膜料带进行裁切的第一负极隔膜卷裁切装置502、用以对第一负极隔膜片进行叠放的第一负极隔膜机械手501；
69.第二正极片叠片部6包括：用以提供第二正极料带的第二正极卷供料装置603、用以对第二正极料带进行裁切的第二正极卷裁切装置602、用以对第二正极片进行叠放的第二正极机械手601；第二正极隔膜片叠片部7包括：用以提供第二正极隔膜料带的第二正极隔膜卷供料装置703、用以对第二正极隔膜料带进行裁切的第二正极隔膜卷裁切装置702、用以对第二正极隔膜片进行叠放的第二正极隔膜机械手701；第二负极片叠片部8包括：用以提供第二负极料带的第二负极卷供料装置803、用以对第二负极料带进行裁切的第二负极卷裁切装置802、用以对第二负极片进行叠放的第二负极机械手801；第二负极隔膜片叠片部9包括：用以提供第二负极隔膜料带的第二负极隔膜卷供料装置903、用以对第二负极隔膜料带进行裁切的第二负极隔膜卷裁切装置902、用以对第二负极隔膜片进行叠放的第二负极隔膜机械手901；
70.每个料片承接装置上分别设置有用以固定料片的压片组件；
71.叠片位点在环形轨道100上呈均匀分布；
72.第一正极卷供料装置203和第一正极卷裁切装置202之间设置有正极料带缺陷检测装置和正极料带纠偏装置；第一正极隔膜卷供料装置303和第一正极隔膜卷裁切装置302之间设置有正极隔膜缺陷检测装置和正极隔膜纠偏装置；第一负极卷供料装置403和第一负极卷裁切装置402之间设置有负极料带缺陷检测装置和负极料带纠偏装置；第一负极隔膜卷供料装置503和第一负极隔膜卷裁切装置502之间设置有负极隔膜缺陷检测装置和负极隔膜纠偏装置；
73.第二正极卷供料装置603和第二正极卷裁切装置602之间设置有正极料带缺陷检测装置和正极料带纠偏装置；第二正极隔膜卷供料装置703和第二正极隔膜卷裁切装置702之间设置有正极隔膜缺陷检测装置和正极隔膜纠偏装置；第二负极卷供料装置803和第二负极卷裁切装置802之间设置有负极料带缺陷检测装置和负极料带纠偏装置；第二负极隔膜卷供料装置903和第二负极隔膜卷裁切装置902之间设置有负极隔膜缺陷检测装置和负极隔膜纠偏装置；
74.盘体的侧面还设置有：用以空车料片承接装置驶入的第一轨道，第一轨道的一端连接与料片承接装置供给装置连接，第一轨道的另一端与环形轨道100连接；用以载有料片的料片承接装置驶出的第二轨道，第二轨道的一端与电池极组收容装置连接，第二轨道的另一端与环形轨道100连接。
75.实施例2
76.采用实施例1中的电芯的叠片系统进行电芯叠片的方法，包括以下步骤：
77.8个未载料片的料片承接装置从第一轨道驶入盘体侧面的环形轨道100，在环形轨道100上进行同向循环移动，每当8个料片承接装置移动至分别对应一个叠片位点时，停止
移动，每组叠片部的正极片叠片部、正极隔膜片叠片部、负极片叠片部和负极隔膜片叠片部分别在其对应的料片承接装置上进行料片的叠放；
78.料片的叠放具体包括：第一正极卷供料装置203提供第一正极料带，第一正极卷裁切装置202将第一正极料带裁切成多个第一正极片，第一正极机械手201将两个第一正极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第一正极隔膜卷供料装置303提供第一正极隔膜料带，第一正极隔膜卷裁切装置302将第一正极隔膜料带裁切成多个第一正极隔膜片，第一正极隔膜机械手301将两个第一正极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第一负极卷供料装置403提供第一负极料带，第一负极卷裁切装置402将第一负极料带裁切成个第一负极片，第一负极机械手401将两个第一负极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第一负极隔膜卷供料装置503提供第一负极隔膜料带，第一负极隔膜卷裁切装置502将第一负极隔膜料带裁切成多个第一负极隔膜片，第一负极隔膜机械手501将两个第一负极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；
79.同时，第二正极卷供料装置603提供第二正极料带，第二正极卷裁切装置602将第二正极料带裁切成多个第二正极片，第二正极机械手601将两个第二正极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第二正极隔膜卷供料装置703提供第二正极隔膜料带，第二正极隔膜卷裁切装置702将第二正极隔膜料带裁切成多个第二正极隔膜片，第二正极隔膜机械手701将两个第二正极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第二负极卷供料装置803提供第二负极料带，第二负极卷裁切装置802将第二负极料带裁切成个第二负极片，第二负极机械手801将两个第二负极片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；同时，第二负极隔膜卷供料装置903提供第二负极隔膜料带，第二负极隔膜卷裁切装置902将第二负极隔膜料带裁切成多个第二负极隔膜片，第二负极隔膜机械手901将两个第二负极隔膜片间隔放置于其所对应的料片承接装置上；
80.当完成一次料片的叠放后，8个料片承接装置继续移动，当8个料片承接装置移动至分别对应下一个叠片位点时，重复上述料片的叠放操作，每个料片承接装置上，料片的叠放采用层叠的方式，至每个料片承接装置上完成电池极组的制作；
81.所有的正极料带、正极隔膜料带、负极料带和负极隔膜料带分别依次进行缺陷检测和纠偏；
82.当所有的正极机械手、正极隔膜机械手、负极机械手和负极隔膜机械手完成同时完成叠片操作后，每个压片组件实施压片操作；
83.完成叠片后，载有电池极组的料片承接装置从第二轨道驶离环形轨道100。
84.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。