電池極片製片和電芯卷制一體設備

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》是珠海華冠電子科技有限公司於2012年9月29日申請的發明專利，該專利申請號為201210376729X，公布號為CN102969479A，公布日為2013年3月13日，發明人是孫峰、李尤祥、劉秀娟、楊春超、張力。

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》公開一種電池極片製片和電芯卷制一體設備，包括機架和控制系統，在機架的中心安裝有將所述正極片供給裝置傳送過來的正極片、所述負極片供給裝置傳送過來的負極片、所述第一、第二隔膜供給裝置輸出的隔膜依次按照正極片、隔膜、負極片、隔膜順序卷繞成電芯的卷繞裝置；在卷繞裝置的左下側設有二次下料機械手和下料傳送帶機構，二次下料機械手下料的同時進行燙孔加工，便捷有效；機架上正極耳焊接裝置的裹膠機構採用凸輪控制結構，精度高、穩定性好；正極耳焊接裝置的正極耳支架上穿過該設備的機架並安裝於機架的後側，負極耳焊接裝置負極耳支架上穿過該設備的機架並安裝於機架的後側，使得整個設備上各裝置的布局更加合理，整體尺寸有效的減小。

2021年6月24日，《電池極片製片和電芯卷制一體設備》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《電池極片製片和電芯卷制一體設備》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：電池極片製片和電芯卷制一體設備
• 申請日：2012年9月29日
• 申請號：201210376729X
• 申請公布日：2013年3月13日
• 申請公布號：CN102969479A
• 申請人：珠海華冠電子科技有限公司
• 地址：廣東省珠海市高新區金鼎華冠路1號華冠科技工業園
• 發明人：孫峰、李尤祥、劉秀娟、楊春超、張力
• 類別：發明專利
• Int. Cl.：H01M4/04(2006.01)I; H01M6/00(2006.01)I; H01M10/04(2006.01)I
• 專利代理機構：廣東秉德律師事務所
• 代理人：楊煥軍

專利背景

截至2012年9月，電池正、負極片的製片及電芯的卷繞，通常採用單獨的兩款設備分別完成，首先正、負極片的製片設備在正、負極片上焊接極耳、貼保護膠帶等工序後，根據不同的卷繞設備的要求，將正、負極片定長裁斷或收料成卷，從而完成製片工作；然後，將收集好的製片移動到半自動或全自動卷繞設備上，通過卷繞設備將極片卷繞成形，製作成為電池的電芯。

由於製片和卷繞電芯採用了兩款設備，工作人員需將收集好的製片搬運到卷繞設備上，這樣便增加了工作人員的勞動強度，而且耽誤時間，影響了工作效率。

同時，在製片時，對料卷的要求較高，相關的技術很難將成卷收料做到對齊度一致，很容易在後續的卷繞過程中增大糾偏的難度，使正、負極片偏斜，將產生電芯端面對齊度不一致現象，極大的影響了電池電芯的品質；在卷繞時，由於人工的直接接觸，易使正、負極片交叉污染，直接影響最終的電池品質。

發明內容

專利目的

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》的目的是提供一種糾偏效果好、精度高、生產效率高，提高電芯質量和降低生產勞動強度的電池極片製片和電芯卷制一體設備。

技術方案

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》包括機架和控制系統，在機架的正極片運行方向上依次設有正極片供給裝置、正極片糾偏檢測裝置、正極片除塵機構、正極片張力機構、正極耳焊接裝置、正極片第一牽引裝置、正極片快取裝置、正極片貼膠裝置、正極片第二牽引裝置、正極片張力快取儲料裝置、正極片測長機構、正極片過程糾偏機構、正極片插入機構；在機架的負極片運行方向上依次設有負極片供給裝置、負極片糾偏檢測裝置、負極片除塵機構、負極片張力機構、負極耳焊接裝置、負極片第一牽引裝置、負極片快取裝置、負極片貼膠裝置、負極片第二牽引裝置、負極片張力快取儲料裝置、負極片測長機構、負極片過程糾偏機構、負極片插入機構；該設備還包括第一隔膜供給裝置、第一光纖糾偏檢測裝置、第一隔膜除靜電機構、第一隔膜張力機構、第二隔膜供給裝置、第二光纖糾偏檢測裝置、第二隔膜除靜電機構和第二隔膜張力機構；在機架的中心安裝有將所述正極片供給裝置傳送過來的正極片、所述負極片供給裝置傳送過來的負極片、所述第一、第二隔膜供給裝置輸出的隔膜依次按照正極片、隔膜、負極片、隔膜順序卷繞成電芯的卷繞裝置。

在卷繞裝置的左下側設有二次下料機械手和下料傳送帶機構，二次下料機械手由一次下料手和二次燙孔下料手組成，一次下料手夾住卷繞好的電芯移出卷繞位置，二次下料機械手平移並旋轉轉將電芯送至燙孔位置，燙孔後，二次下料機械手退回，電池被放置在下料輸送帶上，電芯經由短路測試工位檢測後輸出。

所述正極耳焊接裝置包括正極耳支架、正極耳放料盤、正極耳張力機構、正極耳校直機構、裹膠機構、正極耳切斷機構、正極耳牽引機構和正極耳焊接機構，所述正極耳放料盤、正極耳張力機構、正極耳校直機構、裹膠機構、正極耳切斷機構、正極耳牽引機構和正極耳焊接機構依次安裝在正極耳支架上，所述正極耳支架穿過該設備的機架並安裝於機架的後側。

所述負極耳焊接裝置包括負極耳支架、負極耳放料盤、負極耳張力機構、負極耳校直機構、負極耳切斷機構、負極耳牽引機構和負極耳焊接機構，所述負極耳放料盤、負極耳張力機構、負極耳校直機構、負極耳切斷機構、負極耳牽引機構和負極耳焊接機構依次安裝在負極耳支架上，所述負極耳支架穿過該設備的機架並安裝於機架的後側。

在上述各裝置或機構之間還設有承載正極片、負極片、隔膜的過渡承載裝置。

優選地，所述正極耳焊接裝置上裹膠機構採用凸輪控制結構，控制精度高、穩定性好。

優選地，所述正、負極耳焊接裝置上正、負極耳焊接機構均採用超音波焊接裝置。

優選地，所述正極耳焊接裝置上還設有對正極耳焊接處的正極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置，根據實際檢測的焊位情況，決定是否將極耳焊接在正極片上，如焊位處的正極片有瑕疵，放棄對該位置處正極片的焊接。

優選地，所述負極耳焊接裝置上還設有對負極耳焊接處的負極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置，根據實際檢測的焊位情況，決定是否將極耳焊接在負極片上，如焊位處的負極片有瑕疵，放棄對該位置處負極片的焊接。

優選地，所述過渡承載裝置為多個分別傳送正極片、負極片和隔膜的過渡輪。

優選地，所述正、負極片張力快取儲料裝置均由磁粉離合器和張力檢測器組成，通過磁粉離合器和張力檢測器控制卷繞過程中的極片張力並預存足夠的卷繞用極片，保證極片卷繞時連續、不間斷。

優選地，所述正、負極片除塵機構均包括一對毛刷，該對毛刷配置成極片行進路徑軸對稱地交錯，且刷面對著極片表面。

優選地，所述下料傳送帶機構旁的機架上還設有對傳送的電芯進行短路檢測的短路測試儀，保證製作的電芯為合格品輸出。

有益效果

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》通過將電池極片的製片和電芯卷制整合在一起，所有裝置或機構放置在一個機架上，通過一個控制系統控制，最終形成電池極片製片與電芯卷制的一體設備，從而減輕了工作人員的勞動強度，並且縮短了工作時間，極大的提高了工作效率。

同時，正極耳焊接裝置的正極耳支架上穿過該一體設備的機架並安裝於機架的後側，負極耳焊接裝置負極耳支架上穿過該一體設備的機架並安裝於機架的後側，使得整個設備上各裝置的布局更加合理，整體尺寸有效的減小。

另外，在卷繞裝置的左下側設有二次下料機械手和下料傳送帶機構，二次下料機械手由一次下料機械手和二次下料機械手組成，一次下料手夾住卷繞好的電芯移出卷繞位置，二次下料機械手平移並旋轉轉，將電芯送至燙孔位置。所謂燙孔加工就是通過加熱的燙針對卷繞的電芯中心孔進行整形。燙孔後，二次下料機械手退回，電池被放置在下料輸送帶上，電芯經由短路測試工位檢測後輸出；整個電芯的加工便捷有效。

而機架上正極耳焊接裝置的裹膠機構採用凸輪控制結構，便於控制裹膠速度，穩定性好；該一體設備還設有正、負極片張力快取儲料裝置，正、負極片張力快取儲料裝置均由磁粉離合器和張力檢測器組成，通過磁粉離合器和張力檢測器控制卷繞過程中的極片張力並預存足夠的卷繞用極片，保證極片卷繞時連續、不間斷；在正、負極片張力快取儲料裝置後側還分別設有正、負極片測長機構和正、負極片過程糾偏機構，正、負極片測長機構上的滾輪與極片保持持續不間斷接觸，在滾輪上加裝測長編碼器，通過計算滾輪轉動圈數，間接測量卷繞的長度，以便控制卷繞的過程；正、負極片過程糾偏機構對運行中的極片進行糾偏，保證卷繞的精度；在正、負極片供給裝置極片輸出側分別設定的正、負極片糾偏檢測裝置和正、負極片除塵機構，可以在正、負極片的輸出的初始階段對極片分別進行自動糾偏和除塵，清理極片表面易落的粉塵，避免影響電池的性能，從而確保電芯的加工品質。

附圖說明

圖1是《電池極片製片和電芯卷制一體設備》的結構示意圖；

圖1

圖2是《電池極片製片和電芯卷制一體設備》正極耳焊接裝置及機架的側面安裝結構放大示意圖；

圖2

圖3是《電池極片製片和電芯卷制一體設備》負極耳焊接裝置及機架的側面安裝結構放大示意圖。

圖3

技術領域

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》涉及電池的製作設備，尤其涉及電池極片製片和電芯卷制一體設備。

權利要求

1.《電池極片製片和電芯卷制一體設備》包括機架和控制系統，其特徵在於：在機架的正極片運行方向上依次設有正極片供給裝置、正極片糾偏檢測裝置、正極片除塵機構、正極片張力機構、正極耳焊接裝置、正極片第一牽引裝置、正極片快取裝置、正極片貼膠裝置、正極片第二牽引裝置、正極片張力快取儲料裝置、正極片測長機構、正極片過程糾偏機構、正極片插入機構；在機架的負極片運行方向上依次設有負極片供給裝置、負極片糾偏檢測裝置、負極片除塵機構、負極片張力機構、負極耳焊接裝置、負極片第一牽引裝置、負極片快取裝置、負極片貼膠裝置、負極片第二牽引裝置、負極片張力快取儲料裝置、負極片測長機構、負極片過程糾偏機構、負極片插入機構；該設備還包括第一隔膜供給裝置、第一光纖糾偏檢測裝置、第一隔膜除靜電機構、第一隔膜張力機構、第二隔膜供給裝置、第二光纖糾偏檢測裝置、第二隔膜除靜電機構和第二隔膜張力機構；在機架的中心安裝有將所述正極片供給裝置傳送過來的正極片、所述負極片供給裝置傳送過來的負極片、所述第一、第二隔膜供給裝置輸出的隔膜依次按照正極片、隔膜、負極片、隔膜順序卷繞成電芯的卷繞裝置；在卷繞裝置的左下側設有二次下料機械手和下料傳送帶機構，二次下料機械手由一次下料手和二次燙孔下料手組成；所述正極耳焊接裝置包括正極耳支架、正極耳放料盤、正極耳張力機構、正極耳校直機構、裹膠機構、正極耳切斷機構、正極耳牽引機構和正極耳焊接機構，所述正極耳放料盤、正極耳張力機構、正極耳校直機構、裹膠機構、正極耳切斷機構、正極耳牽引機構和正極耳焊接機構依次安裝在正極耳支架上，所述正極耳支架穿過該設備的機架並安裝於機架的後側；所述負極耳焊接裝置包括負極耳支架、負極耳放料盤、負極耳張力機構、負極耳校直機構、負極耳切斷機構、負極耳牽引機構和負極耳焊接機構，所述負極耳放料盤、負極耳張力機構、負極耳校直機構、負極耳切斷機構、負極耳牽引機構和負極耳焊接機構依次安裝在負極耳支架上，所述負極耳支架穿過該設備的機架並安裝於機架的後側；所述各裝置或機構之間還設有承載正極片、負極片、隔膜的過渡承載裝置；所述正極耳焊接裝置上裹膠機構採用凸輪控制結構。

2.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述正、負極耳焊接裝置上正、負極耳焊接機構均採用超音波焊接裝置。

3.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述正極耳焊接裝置上還設有對正極耳焊接處的正極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置。

4.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述負極耳焊接裝置上還設有對負極耳焊接處的負極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置。

5.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述過渡承載裝置為多個分別傳送正極片、負極片和隔膜的過渡輪。

6.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述正、負極片張力快取儲料裝置均由磁粉離合器和張力檢測器組成。

7.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述正、負極片除塵機構均包括一對毛刷，該對毛刷配置成極片行進路徑軸對稱地交錯，且刷面對著極片表面。

8.根據權利要求1所述的電池極片製片和電芯卷制一體設備，其特徵在於，所述下料傳送帶機構旁的機架上還設有對傳送的電芯進行短路檢測的短路測試儀。

實施方式

《電池極片製片和電芯卷制一體設備》如圖1所示，包括機架1和控制系統，在機架1的正極片運行方向上依次設有正極片供給裝置2、正極片糾偏檢測裝置3、正極片除塵機構4、正極片張力機構5、正極耳焊接裝置6、正極片第一牽引裝置7、正極片快取裝置8、正極片貼膠裝置9、正極片第二牽引裝置10、正極片張力快取儲料裝置11、正極片測長機構12、正極片過程糾偏機構13、正極片插入機構14；在機架1的負極片運行方向上依次設有負極片供給裝置15、負極片糾偏檢測裝置16、負極片除塵機構17、負極片張力機構18、負極耳焊接裝置19、負極片第一牽引裝置20、負極片快取裝置21、負極片貼膠裝置22、負極片第二牽引裝置23、負極片張力快取儲料裝置24、負極片測長機構25、負極片過程糾偏機構26、負極片插入機構27，正、負極片測長機構（12、25）上的滾輪與極片保持持續不間斷接觸，在滾輪上加裝測長編碼器，通過計算滾輪轉動圈數，間接測量卷繞的長度，以便控制卷繞的過程，正、負極片過程糾偏機構（13、26）對運行中的極片進行糾偏，保證卷繞的精度；所述正、負極片張力快取儲料裝置（11、24）均由磁粉離合器和張力檢測器組成，通過磁粉離合器和張力檢測器控制卷繞過程中的極片張力並預存足夠的卷繞用極片，保證極片卷繞時連續、不間斷；在上述各裝置或機構之間還設有承載正極片、負極片、隔膜的過渡承載裝置33，該過渡承載裝置33為多個分別傳送正極片、負極片和隔膜的過渡輪。所述正、負極片除塵機構（4、17）均包括一對毛刷，該對毛刷配置成極片行進路徑軸對稱地交錯，且刷面對著極片表面，使得正、負極片除塵機構（4、17）在極片運動過程中，對極片表面進行清理，清除正、負極片表面的易落的粉塵，避免影響電池的性能。

如圖2所示，正極耳焊接裝置6包括正極耳支架60、正極耳放料盤61、正極耳張力機構62、正極耳校直機構63、裹膠機構64、正極耳切斷機構65、正極耳牽引機構66和正極耳焊接機構67，所述正極耳放料盤61、正極耳張力機構62、正極耳校直機構63、裹膠機構64、正極耳切斷機構65、正極耳牽引機構66和正極耳焊接機構67依次安裝在正極耳支架60上，正極耳支架60穿過該設備的機架1並安裝於機架1的後側，使得整個設備上各裝置的布局更加合理，整體尺寸有效的減小；其中，正極耳焊接裝置6上裹膠機構64採用凸輪控制結構，控制精度高、穩定性好。在正極耳焊接裝置6上還設有對正極耳焊接處的正極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置（圖中未示），根據實際檢測的焊位情況，決定是否將極耳焊接在正極片上，如焊位處的正極片有瑕疵，放棄對該位置處正極片的焊接。

如圖3所示，負極耳焊接裝置19包括負極耳支架190、負極耳放料盤191、負極耳張力機構192、負極耳校直機構193、負極耳切斷機構194、負極耳牽引機構195和負極耳焊接機構196，所述負極耳放料盤191、負極耳張力機構192、負極耳校直機構193、負極耳切斷機構194、負極耳牽引機構195和負極耳焊接機構196依次安裝在負極耳支架190上，所述負極耳支架190穿過該設備的機架並安裝於機架的後側，使得整個設備上各裝置的布局更加合理，整體尺寸有效的減小；在負極耳焊接裝置19上還設有對負極耳焊接處的負極片塗覆位置及極片邊緣進行位置檢測的焊位檢測裝置（圖中未示），根據實際檢測的焊位情況，決定是否將極耳焊接在負極片上，如焊位處的負極片有瑕疵，放棄對該位置處負極片的焊接。其中，正、負極耳焊接裝置（6、19）上正、負極耳焊接機構（67、196）均採用超音波焊接裝置。

同時，正、負極片貼膠裝置（9、22）為保證貼膠精度，在正、負極片運動過程中，對前序已經焊接的極耳、極片塗覆邊緣，極片邊緣進行檢測，並根據檢測結果，對已經裁切的膠帶進行位置糾正，定準位置後貼膠。

繼續如圖1所示，該設備還包括第一隔膜供給裝置28、第一光纖糾偏檢測裝置280、第一隔膜除靜電機構290、第一隔膜張力機構29、第二隔膜供給裝置30、第二光纖糾偏檢測裝置300、第二隔膜除靜電機構310和第二隔膜張力機構31；所述正極片供給裝置2、負極片供給裝置15、第一隔膜供給裝置28和第二隔膜供給裝置30分別通過電機控制放卷材料（正、負極極片料卷及隔膜料卷）的供給；在正極片供給裝置2、負極片供給裝置15、第一隔膜供給裝置28、第二隔膜供給裝置30上的料卷打開位置，還分別設有正極片糾偏檢測裝置3、負極片糾偏檢測裝置16、第一光纖糾偏檢測裝置280和第二光纖糾偏檢測裝置300，分別通過正極片糾偏檢測裝置3、負極片糾偏檢測裝置16、第一光纖糾偏檢測裝置280和第二光纖糾偏檢測裝置300，對正極片供給裝置2、負極片供給裝置15、第一隔膜供給裝置28、第二隔膜供給裝置30供給的料卷的進行自動糾偏，保證極片放料精度；所述正極片張力機構5、負極片張力機構18、第一隔膜張力機構29和第二隔膜張力機構31分別通過各自的張力擺臂，控制極片或隔膜運動過程中的張力。

繼續如圖1所示，在機架1的中心安裝有將所述正極片供給裝置2傳送過來的正極片、所述負極片供給裝置15傳送過來的負極片、所述第一、第二隔膜供給裝置（28、30）輸出的隔膜依次按照正極片、隔膜、負極片、隔膜順序卷繞成電芯的卷繞裝置32；卷繞裝置32採用三個卷繞頭工作，三個卷繞頭同心軸聯動，卷繞時速度互不干涉，可根據要求分別控制卷針在三個工位分別運動，三工位換位採用凸輪分割器控制，穩定性高；抽推針採用凸輪機構控制，速度快，穩定性高。工作時，正、負極片插入機構（14、27）分別將正、負極片插入第一個卷繞頭，同時將第一隔膜供給裝置28和第二隔膜供給裝置30送給的隔膜一起卷繞，卷繞時壓輪機構34對卷繞時的正、負極片進行位置糾正，控制正、負極片準確進入卷針，同時由極片切刀及隔膜切刀將極片和隔膜切斷；第一個卷繞工位在卷繞完成後，轉到第二卷繞工位進行貼膠，該工位上，由貼膠機構35給電芯貼膠。第二個卷繞工位完成切斷、貼膠工位的處理後，轉到第三工位即下料工位進行下料。三個卷繞工位分別依次完成電芯操作，上述過程循環進行。

繼續如圖1所示，在卷繞裝置32的左下側設有二次下料機械手36和下料傳送帶機構37，二次下料機械手36由一次下料手360和二次燙孔下料手361組成，一次下料手360夾住卷繞好的電芯移送出卷繞位置，送到二次燙孔下料手361，二次燙孔下料手361夾住電芯、旋轉平送出下料位置，將其送至燙孔位置，二次燙孔下料手361上的燙孔加工是通過其上加熱的燙針對卷繞的電芯中心孔進行整形。

在下料傳送帶機構37旁的機架1上還設有對傳送的電芯進行短路檢測的短路測試儀38，保證製作的電芯合格品輸出。

專利榮譽

2021年6月24日，《電池極片製片和電芯卷制一體設備》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。