申请/专利权人：惠州亿纬锂能股份有限公司

申请日：2019-05-28

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110061302B

主分类号：H01M10/0585

分类号：H01M10/0585

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.08.20#实质审查的生效;2019.07.26#公开

摘要：本发明涉及电池制造技术领域，并具体公开一种锂离子电池高速叠片装置及叠片方法，其中，锂离子电池高速叠片装置包括若干沿竖直方向间隔设置的支撑板条，相邻支撑板条之间通过弹性件连接，支撑板条具有垂直于水平面的安装侧面，安装侧面上安装有两个供锂离子电池的隔膜缠绕的传动轴，两个传动轴沿水平方向间隔设置，传动轴为圆柱形，沿竖直方向相邻两个传动轴之间具有放置锂离子电池的极片的空间。本发明的锂离子电池高速叠片装置结构简单，操作方便，叠片效率高，成型质量好。

主权项：1.一种锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，包括若干沿竖直方向间隔设置的支撑板条，相邻所述支撑板条之间通过弹性件连接，所述支撑板条具有垂直于水平面的安装侧面，所述安装侧面上安装有两个供锂离子电池的隔膜缠绕的传动轴，两个所述传动轴沿水平方向间隔设置，所述传动轴为圆柱形，沿竖直方向相邻两个传动轴之间具有放置所述锂离子电池的极片的空间；所述传动轴与所述支撑板条可拆卸连接；所述支撑板条包括可拆卸的上板条和下板条，所述上板条与所述下板条贴合的一侧面凹设有第一弧形凹槽，所述下板条与所述上板条贴合的一侧面凹设有第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和所述第二弧形凹槽共同组成用于安装所述传动轴的安装孔，所述传动轴的一端插接在所述安装孔内；所述支撑板条上对应所述弹性件开设有容纳槽，所述弹性件的两端分别固定在所述容纳槽内。

全文数据：一种锂离子电池高速叠片装置及叠片方法技术领域本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种锂离子电池高速叠片装置及叠片方法。背景技术目前，锂离子电池广泛应用于消费类电子产品、新能源汽车以及储能领域，随着应用市场的快速发展以及用户对产品要求的不断提升，如何生产出安全性能好、比能量高、循环寿命长、成本低的锂离子电池成为了锂离子电池领域的重要研究方向。锂离子电池根据其制片方式的不同，可以分为两种：卷绕式和叠片式。卷绕式电池加工速度快，效率高，但其存在以下缺陷：1、卷绕式电池对极片的柔性有一定要求，导致极片面密度偏低，单体电池的能量密度收到制约；2、卷绕式电池在极片弯曲处的反应与其他位置存在差异，电极反应均匀性差，影响性能甚至存在安全隐患；3、卷绕式电池为了使负极完全包裹正极，负极片存在一部分无效区域，不提供容量，降低了电池的能量密度。与之相比，叠片式电池的电极反应均匀性更好，更为安全，极片可涂布较厚，从而电池的能量密度得以提升。目前，叠片式电池的叠片方式主要有以下几种：1、Z型叠片，将事先模切好的正负极片和隔膜自下而上逐片Z型堆叠而成，此工艺简单，但是存在叠片速度慢，效率低的问题，延长了生产周期，增加了生产成本；2、袋式叠片，将事先模切好的正负极片分别封装于隔膜袋中，再将其交替叠放，形成堆叠，但该工艺复杂，需要制作隔膜袋，生产效率低；3、H型叠片，该工艺与Z型叠片类似，只是正负极片均在两侧出极耳或者正负极片在电信的一侧出两个极耳，该工艺可有效解决叠片层数过多引起极耳焊接区域过厚的问题，但是叠片速度仍然较低。发明内容本发明实施例的一个目的在于：提供一种锂离子电池高速叠片装置，其结构简单，可有效简化叠片工序，提升生产效率。本发明实施例的另一个目的在于：提供一种锂离子电池叠片方法，其操作简单，叠片速度快，生产效率高。为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：第一方面，提供一种锂离子电池高速叠片装置，包括若干沿竖直方向间隔设置的支撑板条，相邻所述支撑板条之间通过弹性件连接，所述支撑板条具有垂直于水平面的安装侧面，所述安装侧面上安装有两个供锂离子电池的隔膜缠绕的传动轴，两个所述传动轴沿水平方向间隔设置，所述传动轴为圆柱形，沿竖直方向相邻两个传动轴之间具有放置所述锂离子电池的极片的空间。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，所述传动轴与所述支撑板条可拆卸连接。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，所述支撑板条包括可拆卸的上板条和下板条，所述上板条与所述下板条贴合的一侧面凹设有第一弧形凹槽，所述下板条与所述上板条贴合的一侧面凹设有第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和所述第二弧形凹槽共同组成用于安装所述传动轴的安装孔，所述传动轴的一端插接在所述安装孔内。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，所述上板条与所述下板条通过粘胶剂粘接；或，所述上板条与所述下板条通过螺栓连接。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，每个所述支撑板条上的两个所述传动轴之间的间距可调。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，所述支撑板条上沿水平方向设置若干所述安装孔。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，还包括限制所述支撑板条沿水平方向移动的限位组件。作为锂离子电池高速叠片装置的一种优选方案，所述传动轴的上下切面分别与所述支撑板条的上表面和下表面平齐。第二方面，还提供一种锂离子电池叠片方法，使用所述的锂离子电池高速叠片装置，包括以下步骤：步骤S100、提供模切好的正极片和负极片；步骤S200、使隔膜沿自上而下连续缠绕在传动轴上，形成连续的“Z”字型隔膜；步骤S300、将所述正极片和所述负极片交替放置于所述隔膜上；步骤S400、沿竖直方向对支撑板条施压，以克服弹性件的弹力，使所述隔膜、所述正极片和所述负极片被压紧形成电芯坯体。作为锂离子电池叠片方法的一种优选方案，在步骤S400之后设置步骤S500、取下所述电芯坯体后再撤出施加在所述支撑板条上的压力。作为锂离子电池叠片方法的一种优选方案，在所述隔膜缠绕过程中调整所述隔膜的张力，使所述隔膜在放置所述正极片和所述负极片前处于张紧状态。本发明实施例的有益效果为：通过设置弹性件，可以将支撑板条在未施压时撑开，便于隔膜的缠绕以及极片的安放，在对支撑板条施压时，由于弹性件可以被压缩，因此不会阻碍隔膜与极片的叠压，此装置可以将隔膜缠绕成连续Z字型的结构，进而可以使极片一次放置完整再进行叠压，极大地提升了叠片工作效率。附图说明下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1为本发明一实施例的锂离子电池高速叠片装置的结构示意图。图2为本发明另一实施例的锂离子电池高速叠片装置的结构示意图。图3为本发明另一实施例的限位组件的结构示意图。图4为图3的俯视示意图未示出底座和第一板。图中：1、支撑板条；11、上板条；12、下板条；13、安装侧面；2、弹性件；3、传动轴；4、隔膜；5、负极片；6、正极片；7、隔膜卷；8、隔膜支撑轴；9、限位组件；91、底座；92、限位板；921、第一板；922、第二板；923、螺钉。具体实施方式为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。如图1所示同时参照图4，本发明实施例公开一种锂离子电池高速叠片装置，包括若干沿竖直方向间隔设置的支撑板条1，相邻所述支撑板条1之间通过弹性件2连接，所述支撑板条1具有垂直于水平面的安装侧面13，所述安装侧面13上安装有两个供锂离子电池的隔膜4缠绕的传动轴3，两个所述传动轴3沿水平方向间隔设置，所述传动轴3为圆柱形，沿竖直方向相邻两个传动轴3之间具有放置所述锂离子电池的极片的空间。通过设置弹性件2，可以将支撑板条1在未施压时撑开，便于隔膜4的缠绕以及极片的安放，在对支撑板条1施压时，由于弹性件2可以被压缩，因此不会阻碍隔膜4与极片的叠压，此装置可以将隔膜4缠绕成连续Z字型的结构，进而可以使极片一次放置完整再进行叠压，极大地提升了叠片工作效率。在本实施例中，所述传动轴3的上下切面分别与所述支撑板条1的上表面和下表面平齐，此设计可以使得支撑板条1完全不会阻碍隔膜4、正极片6和负极片5的叠压工作。一实施例中，所述传动轴3与所述支撑板条1可拆卸连接。可拆卸连接的传动轴3和支撑板条1，可以降低制造难度，同时在传动轴3发生损坏时能够及时地进行更换，降低更换成本。在本实施例中，传动轴3的表面光滑设置。圆柱形的传动轴3，且表面光滑的结构设计可以有效防止传动轴3刮破隔膜4，同时也可以减少隔膜4在叠片时的褶皱。一实施例中，所述支撑板条1包括可拆卸的上板条11和下板条12，所述上板条11与所述下板条12贴合的一侧面凹设有第一弧形凹槽，所述下板条12与所述上板条11贴合的一侧面凹设有第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和所述第二弧形凹槽共同组成用于安装所述传动轴3的安装孔，所述传动轴3的一端插接在所述安装孔内。分离式的支撑板条1更加便于传动轴3的安装，有效防止传动轴3外凸于支撑板条1，使得传动轴3完全不会影响电池叠片工作。在本实施例中，所述上板条11与所述下板条12通过粘胶剂粘接。粘接固定的方式可以减少固定件的使用，降低成本，同时拆装也方便。当然为了增加上板条11和下板条12的连接强度，所述上板条11与所述下板条12通过螺栓连接。一实施例中，每个所述支撑板条1上的两个所述传动轴3之间的间距可调。通过将传动轴3设置为间距可调的结构，可以满足不同尺寸的电池的叠片操作，适用范围广，可有效降低制造成本。在本实施例中，所述支撑板条1上沿水平方向设置若干所述安装孔。通过设置多个安装孔，将传动轴3安装于不同的安装孔内可以实现两个传动轴3之间的间距调节。一实施例中，如图2至4所示，锂离子电池高速叠片装置还包括限制所述支撑板条1沿水平方向移动的限位组件9。通过设置限位组件9，可以有效防止电池的隔膜4、正极片6和负极片5在被叠压时发生水平方向的移动，即防止支撑板条1发生水平方向的移动。具体地，限位组件9包括底座91和间隔固定在底座91上的限位板92，两个限位板92平行设置，支撑板条1位于两个限位板92之间。限位板92包括垂直连接的第一板921和第二板922，第一板921通过螺钉923与底座91连接，第二板922垂直于底座91。所述第一板921上开设腰型孔，所述腰型孔沿所述支撑板条1的长度方向延伸，底座91上开设有螺纹孔，螺钉923穿过腰型孔旋拧在螺纹孔内。此设计可以调整两个第二板922之间的间距，以配合不同长度的支撑板条1，提升限位组件9的通用性。底座91上对应每个第一板921的腰型孔开设有两个螺纹孔，每个第一板921通过两个螺钉923与底座91连接，可以增加连接的稳定性。第二板922的截面呈U型，且两个第二板922的U型结构的开口正对设置，支撑板条1的两端分别插入至U型结构内，利用此U型结构进行水平方向的移动限制。一实施例中，支撑板条1上对应弹性件2开设有容纳槽，弹性件2的两端分别固定在容纳槽内，通过设置容纳槽，容纳槽可以容纳压缩后的弹性件2，使得支撑板条1在被施压时，弹性件2完全不影响隔膜4、正极片6和负极片5的叠压，在未设置隔膜4时，相邻支撑板条1可完全贴合，即相邻两个支撑板条1在被施压时可以被压至完全无间隙。在本实施例中，弹性件2为弹簧。为了防止弹簧脱离支撑板条1，可以将弹簧的两端点焊在容纳槽内，或者通过螺钉等紧固件固定在容纳槽内。本发明实施例还提供一种锂离子电池叠片方法，包括以下步骤：步骤S100、提供模切好的正极片6和负极片5；步骤S200、使隔膜4沿自上而下连续缠绕在传动轴3上，形成连续的“Z”字型隔膜4；步骤S300、将所述正极片6和所述负极片5交替放置于所述隔膜4上；步骤S400、沿竖直方向对支撑板条1施压，以克服弹性件2的弹力，使所述隔膜4、所述正极片6和所述负极片5被压紧形成电芯坯体。通过先Z型卷绕隔膜4再一次性放置所有的极片，可以避免传统工艺的逐片堆叠，有效地加快了叠片速度，提高了叠片效率，同时，由于支撑板条1上的传动轴3位置水平，不再需要在缠绕隔膜4后再对隔膜4的位置进行调整，减少了操作步骤。优选地，在步骤S400之后设置步骤S500、取下所述电芯坯体后再撤出施加在所述支撑板条1上的压力。此设计可以有效防止弹性件2在撤出压力后再次将叠压成型的电芯坯体撑开。取下电芯坯体时，由于传动轴3远离支撑板条1的一端是悬空设置的，因此，可以直接抽出叠压好的电芯坯体，不需要拆除整个装置，可以使整个装置快速地进入下一次隔膜4缠绕和叠压的工作，提升了生产效率。一实施例中，在所述隔膜4缠绕过程中调整所述隔膜4的张力，使所述隔膜4在放置所述正极片6和所述负极片5前处于张紧状态。此操作方式可以有效避免隔膜4损坏，因为是缠绕中拉动隔膜4进行张紧状态的调整，而不是改变传动轴3的间距而对隔膜4的张紧状态进行调整，因此调整状态更易控制力度，有效防止隔膜4损坏。在隔膜4缠绕前，在锂离子电池高速叠片装置的一侧设置隔膜支撑轴8，在隔膜支撑轴8上设置隔膜卷7，隔膜卷7上的隔膜4拉出后由上至下进行连续的Z型缠绕在传动轴3上。于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，包括若干沿竖直方向间隔设置的支撑板条，相邻所述支撑板条之间通过弹性件连接，所述支撑板条具有垂直于水平面的安装侧面，所述安装侧面上安装有两个供锂离子电池的隔膜缠绕的传动轴，两个所述传动轴沿水平方向间隔设置，所述传动轴为圆柱形，沿竖直方向相邻两个传动轴之间具有放置所述锂离子电池的极片的空间。2.根据权利要求1所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，所述传动轴与所述支撑板条可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，所述支撑板条包括可拆卸的上板条和下板条，所述上板条与所述下板条贴合的一侧面凹设有第一弧形凹槽，所述下板条与所述上板条贴合的一侧面凹设有第二弧形凹槽，所述第一弧形凹槽和所述第二弧形凹槽共同组成用于安装所述传动轴的安装孔，所述传动轴的一端插接在所述安装孔内。4.根据权利要求3所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，所述上板条与所述下板条通过粘胶剂粘接；或，所述上板条与所述下板条通过螺栓连接。5.根据权利要求3所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，每个所述支撑板条上的两个所述传动轴之间的间距可调。6.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，还包括限制所述支撑板条沿水平方向移动的限位组件。7.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池高速叠片装置，其特征在于，所述传动轴的上下切面分别与所述支撑板条的上表面和下表面平齐。8.一种锂离子电池叠片方法，其特征在于，使用如权利要求1至7任一项所述的锂离子电池高速叠片装置，包括以下步骤：步骤S100、提供模切好的正极片和负极片；步骤S200、使隔膜沿自上而下连续缠绕在传动轴上，形成连续的“Z”字型隔膜；步骤S300、将所述正极片和所述负极片交替放置于所述隔膜上；步骤S400、沿竖直方向对支撑板条施压，以克服弹性件的弹力，使所述隔膜、所述正极片和所述负极片被压紧形成电芯坯体。9.根据权利要求8所述的锂离子电池叠片方法，其特征在于，在步骤S400之后设置步骤S500、取下所述电芯坯体后再撤出施加在所述支撑板条上的压力。10.根据权利要求8所述的锂离子电池叠片方法，其特征在于，在所述隔膜缠绕过程中调整所述隔膜的张力，使所述隔膜在放置所述正极片和所述负极片前处于张紧状态。

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