專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方形電池連續(xù)疊片系統(tǒng)和大型方形電池的快速制造方法。特別地，此系統(tǒng)和方法涉及依次疊放鋰離子二次電池的隔膜層-正極層-隔膜層-負(fù)極層-隔膜層。
背景技術(shù)：
通常，鋰離子電池主要用于消費(fèi)性電子裝置，例如筆記本電腦、手機(jī)、照相機(jī)、攝影 錄像機(jī)和MP3播放器。用于上述裝置的鋰離子電池可以制成單個(gè)的電化學(xué)電池或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的電池，其取決于電力消耗需求。筆記本電腦的電池通常每組包括4至9個(gè)獨(dú)立的單電池。用于這些裝置的單電池通常是小容量的(一般〈2安培小時(shí))。用于消費(fèi)性電子裝置的單電池通常具有卷繞式電極構(gòu)造。此結(jié)構(gòu)是一個(gè)狹長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，其具有盤(pán)繞在芯軸上的隔膜層和電極層(正極層和負(fù)極層)，從而形成“卷芯電池”結(jié)構(gòu)。卷芯電池可以通過(guò)以下方式來(lái)加工a.卷芯電池可以是緊螺旋式結(jié)構(gòu)，其隨后被置于圓柱形電池殼中進(jìn)一步加工，例如用于筆記本電腦和電動(dòng)工具中的18650和26650標(biāo)準(zhǔn)尺寸圓形電池。這里,“18”表不電池殼的直徑為18mm，“65”表示電池殼的高度為65mm。“O”在此沒(méi)有意義。b.卷芯電池可以是壓縮的、扁平的卷繞式結(jié)構(gòu)，其隨后被置于塑料包裝中，此時(shí)其通常被應(yīng)用于手機(jī)電池、MP3播放器或類(lèi)似尺寸的裝置中。卷繞設(shè)計(jì)使其適合于電極/隔膜組件的快速構(gòu)造以及制造工藝的大規(guī)模自動(dòng)化。通常，電極/隔膜組件可以在幾秒(約2秒)內(nèi)卷繞成型。單個(gè)自動(dòng)化機(jī)器可以在短時(shí)間內(nèi)在一個(gè)典型工序中構(gòu)造出數(shù)百萬(wàn)的這樣的電池結(jié)構(gòu)。到目前為止，18650和26650型卷繞式鋰離子電池已被大量生產(chǎn)，而取決于電池的設(shè)計(jì)和所選擇的電極材料，其電化學(xué)容量常常不足4Ah。由于某些原因，在大容量電功率應(yīng)用領(lǐng)域不適宜采用具有卷繞式設(shè)計(jì)的電池，這些原因包括(1)保持所有卷繞的電極同軸的加工可行性；以及(2)當(dāng)電池處以高倍率充電或放電時(shí)，熱管理問(wèn)題弓I起的安全性。不足4Ah容量的電池通常是基于卷繞式的構(gòu)造，而大容量的電池(“大型”電池)是疊片的構(gòu)造。在大型電池中，電極/隔膜組件包括隔膜、正(或負(fù))電極，隔膜，負(fù)(或正)電極多層交替層。根據(jù)電池的設(shè)計(jì)和規(guī)格，此疊片的排列可以多次重復(fù)(例如，50次)以達(dá)到所預(yù)期的電池容量。大型電池現(xiàn)有的疊片工藝是利用手工疊片或使用適于自動(dòng)放置電極/隔膜組件的交替層的疊片機(jī)器。通常，在分隔工序中，每一個(gè)正極和負(fù)極的極片被切割成所需的尺寸和形狀。由于其薄度和在處理過(guò)程中獲得靜電荷的傾向，自動(dòng)化機(jī)器提供了切割或折疊隔膜材料(例如，Z折疊)的方法來(lái)作為疊片工藝的一部分，以實(shí)現(xiàn)最小化處理。采用取-放的技術(shù)，將電極片放置于它們各自的交替層上，這樣單個(gè)機(jī)器將取出單個(gè)電極層并且將其放置在電池疊片上。通常，拾取機(jī)器是通過(guò)機(jī)器和電極表面接觸點(diǎn)上降低的氣壓(真空)來(lái)拾取電極。在疊片上拾取和放置電極的動(dòng)作在幾秒(約2到約5秒)的過(guò)程中發(fā)生。一般的25層復(fù)合電極層電池，疊片需花費(fèi)約2到約5分鐘來(lái)完成。有必要提供一種自動(dòng)化制造系統(tǒng)，以適用于具有改進(jìn)結(jié)構(gòu)的層狀電池；以及一種制造工藝，以在連續(xù)的工藝過(guò)程中簡(jiǎn)化和提高組裝效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是為了提供一種連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)和方法。此方法和系統(tǒng)，作為整個(gè)電池制造過(guò)程的一部分，可以快速生產(chǎn)大型方形電池。此方法和系統(tǒng)提供切割各種尺寸和形狀單個(gè)電極層的方法；切割各種尺寸和形狀單個(gè)隔膜層的方法、處理薄的易于產(chǎn)生靜電荷的隔膜層的方法；在疊片過(guò)程中保持與定位和固定電極層和隔膜層位置相 關(guān)的緊密度容限的方法；就疊片層在隨后完成疊片過(guò)程和后續(xù)的完成電池構(gòu)造中出現(xiàn)的不期望的移位或重新定位，穩(wěn)定電極疊片的方法；以及將電極和隔膜備存層供給切割子過(guò)程的方法，以使得與隔膜和電極表面的接觸相對(duì)于現(xiàn)有方法減少或最小化。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供了一種連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)，其包括支架；傳送帶；多個(gè)吸氣盤(pán)；至少三個(gè)分配隔膜層的隔膜層單元，每個(gè)隔膜層單元包括隔膜卷軸、隔膜定位感應(yīng)器、隔膜上輥、隔膜下輥、隔膜切割器和隔膜壓輥；至少一個(gè)分配正極層的正極層單元，其包括正極卷軸、正極定位感應(yīng)器、正極上輥、正極下輥和正極切割器；和至少一個(gè)分配負(fù)極層的負(fù)極層單元，其包括負(fù)極卷軸、負(fù)極定位感應(yīng)器、負(fù)極上輥、負(fù)極下輥和負(fù)極切割器；其中，傳送帶位于支架上用以在疊片每一隔膜層、正極層和負(fù)極層的過(guò)程中支撐方形電池，其中，傳送帶沿指定的方向傳送方形電池；其中，吸氣盤(pán)位于傳送帶上用以固定在移動(dòng)的方形電池；其中，卷軸位于支架上用以固定一個(gè)或多個(gè)隔膜卷、正極卷和負(fù)極卷；其中，定位感應(yīng)器位于每個(gè)隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元中用以分別定位隔膜層、正極層和負(fù)極層；其中，輥位于支架上，且包括每一隔膜卷、正極卷和負(fù)極卷的上輥和下輥，用以下拉或支撐隔膜層、正極層和負(fù)極層；其中，每一隔膜卷、正極卷和負(fù)極卷的切割器位于支架上，用以切割隔膜層、正極層和負(fù)極層；其中，壓輥位于支架上用以將隔膜層壓到正極層或負(fù)極層來(lái)生產(chǎn)緊固的疊片；以及其中，這些單元以下面的模式設(shè)置于支架上隔膜層單元、正極層單元、隔膜層單元、負(fù)極層單元、隔膜層單元，等等。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式包括設(shè)置于每一正極層和負(fù)極層的膠槍?zhuān)z槍位于對(duì)應(yīng)正極區(qū)段和負(fù)極區(qū)段的支架上，用以將膠置于隔膜層上的超出正極層或負(fù)極層的兩側(cè)邊緣的位置。本發(fā)明還提供了一種連續(xù)式方形電池的疊片方法，此方法使用上述的連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)。特別地，此方法包括依次疊片隔膜層、正極層、第二隔膜層、負(fù)極層、第三隔膜層(S-C-S-A-S模式)，以便每一層在傳送帶高速傳送時(shí)輪流受到支撐；在每個(gè)疊片位置配置吸氣盤(pán)以保持在傳送帶高速傳送時(shí)方形電池的穩(wěn)定；配置隔膜卷軸、正極卷軸、隔膜卷軸、負(fù)極卷軸和隔膜卷軸作為疊片方形電池的一個(gè)基本單元，以便在傳送帶高速傳送時(shí)S-C-S-A-S模式中的每一層可以被置于每一隨后外加層的上方。此S-C-S-A-S層模式被設(shè)計(jì)成具有分別位于兩端的兩個(gè)隔膜層。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，隔膜層位于正極層和負(fù)極層之間；每一隔膜層、正極層 和負(fù)極層配置有定位感應(yīng)器以確保各層分別按預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置和地點(diǎn)排列；每一隔膜層、正極層和負(fù)極層配置輥用以推動(dòng)和放置各層于預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置和地點(diǎn)。也可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)輥用以去除正極層或負(fù)極層因切割過(guò)程而產(chǎn)生的切割毛刺；每一隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元配置有切割器；在正極層單元和負(fù)極層單元均配置膠槍?zhuān)z槍可以滴落或敷設(shè)膠點(diǎn)或膠線于隔膜層上的超出正極層或負(fù)極層的兩側(cè)邊緣的位置；以及配置壓輥來(lái)壓隔膜層以形成緊固的疊片。在另一方面，本發(fā)明包括一種方形電池疊片系統(tǒng)，其包括支架；連接于支架的傳送帶，所述的傳送帶用以支撐多個(gè)隔膜層、正極層和負(fù)極層的每一層，并使這些層沿指定的方向輸送；連接于傳送帶的多個(gè)吸氣盤(pán)，用以在移動(dòng)過(guò)程中固定方形電池；多個(gè)連接于支架的卷軸，用以固定隔膜卷、正極卷和負(fù)極卷；多個(gè)連接于支架定位傳感器，用以在疊片過(guò)程中定位隔膜層、正極層和負(fù)極層；多個(gè)連接于支架的輥，這些輥包括每一隔膜區(qū)段、正極區(qū)段和負(fù)極區(qū)段的上輥和下輥，用以下拉或支撐隔膜層、正極層和負(fù)極層；多個(gè)連接于支架的每一隔膜區(qū)段、正極區(qū)段和負(fù)極區(qū)段的切割器，用以切割隔膜層、正極層和負(fù)極層；多個(gè)連接于支架的正極區(qū)段和負(fù)極區(qū)段的膠槍?zhuān)靡詫⒛z置于隔膜層上的超出正極層或負(fù)極層的兩側(cè)邊緣的位置；以及多個(gè)連接于支架的在第二隔膜區(qū)段內(nèi)的壓輥。


圖I是連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，其包括相應(yīng)地設(shè)置在支架上的傳送帶、卷軸、上輥、切割器、下輥、定位感應(yīng)器以及壓輥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，實(shí)施例是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并且本發(fā)明不僅僅限于下述的實(shí)施方式和形式?！按笮汀变囯x子電池或蓄電池是指具有較大能量或安時(shí)(〃Ah〃)數(shù)的電池或蓄電池。大型電池通常用于需要大量電池的應(yīng)用裝置例如電動(dòng)車(chē)中。如果用小型電池，電池組將是通過(guò)并列或串聯(lián)方式連接的多個(gè)單電池，以滿(mǎn)足電壓和電流兩者的需求。通常，當(dāng)應(yīng)用裝置涉及高能量和電力需求時(shí)，例如在電動(dòng)車(chē)中，一般是采用大型電池以降低因電連接所造成的電池組的復(fù)雜性。由于在電池組或模塊中只有很少的單個(gè)電池的連接,大型電池也降低了失效率。電動(dòng)車(chē)的能量和電力的需求明顯高于上述的消費(fèi)性電子裝置，根據(jù)電動(dòng)車(chē)的類(lèi)型通常在200-400V和100-500Ah的范圍內(nèi)。下面的假設(shè)和計(jì)算證明了為什么制造方形電池的連續(xù)系統(tǒng)和方法有助于電動(dòng)車(chē)的實(shí)現(xiàn)為了滿(mǎn)足應(yīng)用的容量需求，通常的電動(dòng)車(chē)可能需要100到1000 (或更多)的疊片電池(為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)容量，電池是通過(guò)將多個(gè)單獨(dú)的具有隔膜/正極/負(fù)極/隔膜或隔膜/負(fù)極/正極/隔膜結(jié)構(gòu)的電化學(xué)電池進(jìn)行疊片制造而成)。因?yàn)轭A(yù)期或假設(shè)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)量將持續(xù)地批量增長(zhǎng)而達(dá)到生產(chǎn)大部分車(chē)型的水平，所以可以合理預(yù)測(cè)每年將快速生產(chǎn)和銷(xiāo)售數(shù)百萬(wàn)的電動(dòng)車(chē)。
如果假設(shè)每年生產(chǎn)1，000, 000輛電動(dòng)車(chē)，并且每輛電動(dòng)車(chē)使用500個(gè)大型電池，那么需要疊片和制造500，000, 000個(gè)電池。假設(shè)采用目前現(xiàn)有的疊片機(jī)器，其生產(chǎn)能力是每個(gè)電池2分鐘，那么將需要花
I,000, 000, 000分鐘來(lái)生產(chǎn)用于1，000, 000輛車(chē)的電池。假設(shè)現(xiàn)有的疊片機(jī)器每天運(yùn)作20小時(shí)，每年運(yùn)作260天，為了提供這些電池疊片，將需要 3，205 [109/(20x60x260) =3, 025]臺(tái)疊片機(jī)器。除了滿(mǎn)足疊片的機(jī)器的數(shù)量以外，還需要切割設(shè)備來(lái)切割單個(gè)電極至一定的尺寸和形狀。在電池制造過(guò)程中在任何時(shí)間都不希望機(jī)械地接觸電極表面，因?yàn)榇嬖趽p傷的可能性且這些損傷可能影響最終性能并導(dǎo)致安全問(wèn)題。因此，目前的電池疊片設(shè)備中所采用的取-放的操作是不合適的?；谏鲜龅挠?jì)算，3，205臺(tái)疊片機(jī)器意味著大量成本支出和占用很大的空間。電池行業(yè)的人會(huì)贊賞本發(fā)明提出的在制作或制造方形電池中的生產(chǎn)效率的價(jià)值和實(shí)用性。本發(fā)明的實(shí)施方式不同于在先的申請(qǐng)，主要在于其是通過(guò)連續(xù)的方法將許多方形電池在同一機(jī)器上同時(shí)地疊片以疊片成復(fù)合方形電池。本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下述的計(jì)算來(lái)說(shuō)明如果仍假設(shè)每年1，000, 000輛電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)量并且每輛電動(dòng)車(chē)使用500個(gè)大型電池，那么需要疊片和制造500，000, 000個(gè)電池。進(jìn)一步的，假設(shè)大型電池由43層相互疊放的隔膜/正極/負(fù)極/隔膜(22個(gè)隔膜層、11個(gè)正極層和10個(gè)負(fù)極層)制成。根據(jù)本發(fā)明在傳送帶上預(yù)先指定的區(qū)段放置隔膜層，或正極層，或負(fù)極層大約花3秒，然后[(22+11+10) x3=129秒]大約需要130秒來(lái)疊片制作一個(gè)方形電池。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在第一個(gè)方形電池疊片過(guò)程完成之后，第二電池疊片過(guò)程將在之后大約3秒內(nèi)完成，因?yàn)樵诘谝浑姵乇化B片時(shí)，同時(shí)第二電池已經(jīng)被分層放好。 根據(jù)本發(fā)明的疊片系統(tǒng)和方法，其疊片生產(chǎn)能力是每個(gè)電池花3秒，那么將需要花25，000，000分鐘(1，500，000，000秒)來(lái)生產(chǎn)I, 000，000輛車(chē)的電池。假設(shè)一個(gè)常規(guī)的機(jī)器每天運(yùn)作20小時(shí)，每年運(yùn)作260天，為了提供這些電池疊片，大約需要80個(gè)疊片系統(tǒng)[2. 5x107/(20x60x260) =80]。根據(jù)本發(fā)明，疊片效率增加了約40倍(120/3=40)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是快速疊片系統(tǒng)可以很容易地調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同生產(chǎn)能力和不同尺寸的方形電池的制造。此系統(tǒng)可以在很短時(shí)間內(nèi)疊片每個(gè)電池。此系統(tǒng)將大大降低建造大型電池工廠所需的投資成本和空間。特別地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，方形電池的疊片方法包括依次疊放隔膜層、正極層、第二隔膜層、負(fù)極層以及第三隔膜層(“S-C-S-A-S模式”)，以使得每一層在傳送帶上高速傳送時(shí)輪流受到支撐；在每個(gè)疊放位置配置吸氣盤(pán)以保持方形電池在傳送帶上高速傳送時(shí)穩(wěn)定；配置第一隔膜卷軸、正極卷軸、第二隔膜卷軸、負(fù)極卷軸和第三隔膜卷軸作為疊片方形電池的基本單元，以便在傳送帶上高速傳送時(shí)S-C-S-A-S模式的每一層可以被置于后續(xù)層的上方。S-C-S-A-S層模式被設(shè)計(jì)成在每端具有隔膜層。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，隔膜層位于正極層和負(fù)極層之間；為每層隔膜層、正極層和負(fù)極層配置定位感應(yīng)器以確保各層位于預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置或地點(diǎn)；為每個(gè)隔膜區(qū)段、正極區(qū)段和負(fù)極區(qū)段配置兩個(gè)輥以推動(dòng)和放置所述的各層至預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置或地點(diǎn)。其中一個(gè)輥也可以用來(lái)去除正極層或負(fù)極層因切割過(guò)程產(chǎn)生切割毛刺；為每一個(gè)隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元配置切割器；在正極層單元和負(fù)極層單元均配置膠槍?zhuān)z槍可以滴落或敷設(shè)膠點(diǎn)或膠線于隔膜層上超出正極層或負(fù)極層的兩側(cè)邊緣的位置；以及配置壓輥來(lái)壓外層隔膜層以形成緊固的疊片。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，方形電池疊片系統(tǒng)包括支架、位于支架上的的傳送帶，其用以支撐隔膜層、正極層和負(fù)極層的每一層，并使得方形電池沿預(yù)定的方向傳送；位于傳送帶上的吸氣盤(pán)，用以在移動(dòng)過(guò)程中固定方形電池；位于支架上的卷軸，用以固定隔膜卷、正極卷和負(fù)極卷；多個(gè)定位感應(yīng)器，用以在疊片過(guò)程中定位隔膜層、正極層和負(fù)極層；位于支架上的輥，這些輥包括每個(gè)隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元的上輥和下輥，用以下拉或固定隔膜層、正極層和負(fù)極層；位于支架上的切割器，其設(shè)于每個(gè)隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元，用以切割隔膜層、正極層和負(fù)極層；位于支架上的膠槍?zhuān)湓O(shè)于正極層單元和負(fù)極層單元內(nèi)，用以將膠置于隔膜層上的超出正極層或負(fù)極層兩側(cè)邊緣的位置；進(jìn)一步是，位于支架上的壓輥，其設(shè)于除串聯(lián)的第一隔膜層單元以外的每個(gè)隔膜層單
J Li ο下文詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，參閱圖I所示特征。為方便及參考，圖I中采用的圖例定義如下“CB”指?jìng)魉蛶?Conveyer Belt) ;“AP”指吸氣盤(pán)(Air SuctionPan) ;“SI”指第一隔膜卷軸(First Separator Spool) ;“SIS”指第一隔膜定位感應(yīng)器(First Separator Positioning Sensor) ;“S1R1，，指第一隔膜上棍(First SeparatorUpper Roller);“S1R2”指第一隔膜下棍(First Separator Lower Roller);“SIC”指第一隔膜切割器(First Separator Cutter) ;“Cl” 指第一正極卷軸(First Cathode Spool)；“CIS” 指第一正極定位感應(yīng)器(First Cathode Positioning Sensor) ;“C1R1 ” 指第一正極上棍(First Cathode Upper Roller) ;“C1R2” 指第一正極下棍(First Cathode LowerRoller) ;“C1C” 指第一正極切割器(First Cathode Cutter) ;“C1GG” 指第一正極膠槍(First Cathode Glue Gun) ;“S2” 指第二隔膜卷軸(Second Separator Spool) ;“S2S” 指第二隔膜定位感應(yīng)器(Second Separator Positioning Sensor) ;“S2R1 ”指第二隔膜上棍(Second Separator Upper Roller) ;“S2R2，，指第二隔膜下棍(Second Separator LowerRoller) ;“S2C” 指第二隔膜切割器(Second Separator Cutter) ;“S2PR” 指第二隔膜壓輥(Second Separator Press Roller) ;“A1，，指第一負(fù)極卷軸(First Anode Spool) ;“A1S”指第一負(fù)極定位感應(yīng)器(First Anode Positioning Sensor) ;“A1R1”指第一負(fù)極上棍(First Anode Upper Roller) ;“A1R2，，指第一負(fù)極下棍(First Anode Lower Roller)；“AIC” 指第一負(fù)極切割器(First Anode Cutter) ;“A1GG” 指第一負(fù)極膠槍(FirstAnodeGlue Gun) ;“S3”指第三隔膜卷軸(Third Separator Spool) ;“S3S”指第三隔膜定位感應(yīng)器(Third Separator Positioning Sensor) ;“S3R1 ” 指第三隔膜上棍(Third SeparatorUpper Roller) ;“S3R2” 指第三隔膜下棍(Third Separator Lower Roller) ;“S3C” 指第三隔膜切割器(Third Separator Cutter)和 “S3PR” 指第三隔膜壓棍(Third SeparatorPress Roller)。在本實(shí)施方式中(圖1)，方形電池疊片系統(tǒng)具有如下功能，用以相繼地或連續(xù)地疊放多個(gè)方形電池
系統(tǒng)啟動(dòng)，以獲得隔膜層、正極層、第二隔膜層、負(fù)極層和第三隔膜層作為一個(gè)基本單元當(dāng)?shù)谝桓裟訂卧_(kāi)始運(yùn)作時(shí)，第一隔膜卷軸(SI)、第一隔膜上輥(SlRl)和第一隔膜下輥(S1R2)同時(shí)運(yùn)作。當(dāng)?shù)谝桓裟ぞ磔S(SI)到達(dá)第一隔膜層定位感應(yīng)器(SlS)所定的預(yù)設(shè)點(diǎn)位時(shí)，第一隔膜卷軸(SI)、第一隔膜上輥(SlRl)和第一隔膜下輥(S1R2)同時(shí)停止。第一隔膜切割器(SIC)切割來(lái)自隔膜卷軸的隔膜層，并放置用于疊片的第一隔膜層；傳送帶(CB)移動(dòng)并且第一隔膜層被第一隔膜下輥(S1R2)推到傳送帶上，在傳送帶，負(fù)壓吸氣盤(pán)(AP)收取第一隔膜層并且將它牢固的固定在傳送帶(CB)上。在這期間，第一正極卷軸(Cl)、第一正極上輥(ClRl)和第一正極下輥(C1R2)同時(shí)運(yùn)作以將正極層設(shè)置在指定的位置上。第一正極切割器(ClC)將切割來(lái)自第一正極卷軸的正極層，其將被放置于進(jìn)入的隔膜層的上方。當(dāng)?shù)谝桓裟拥竭_(dá)預(yù)設(shè)的位置，正極下輥(C1R2)將切割好的第一正極層推到第一隔膜層上并且正極上輥(C1R2)將去除正極層的切割毛刺。第一隔膜層是透氣的，以使得吸氣盤(pán)也可以固定第一正極層在第一隔膜層上。在放置切割好的第一正極層 的過(guò)程中，第一正極膠槍(ClGG)可以將兩條膠線或多個(gè)膠點(diǎn)分布在第一隔膜層上的超出第一正極層兩側(cè)邊緣的位置；第一隔膜層和第一正極層通過(guò)傳送帶(CB)被轉(zhuǎn)移到第二隔膜層單元。此時(shí)，第二隔膜層單元開(kāi)始運(yùn)作。第二隔膜卷軸(S2)和第二隔膜上輥(S2R1)和第二隔膜下輥(S2R2)同時(shí)運(yùn)作。當(dāng)?shù)诙裟拥竭_(dá)預(yù)設(shè)點(diǎn)位時(shí)，第二隔膜卷軸(S2)、第二隔膜上輥(S2R1)和第二隔膜下輥(S2R2)同時(shí)停止。然后，第二隔膜切割器(S2C)快速地切割第二隔膜層；當(dāng)?shù)谝桓裟雍驼龢O層移到預(yù)設(shè)位置時(shí)，第二隔膜下輥(S2R2)將第二隔膜層推到第一正極層上；膠槍將第一和第二隔膜層粘接在一起。第二隔膜壓輥(S2PR)將第二隔膜層壓到第一正極層上以制成緊固的疊片；在放置了第二隔膜層之后，傳送帶將方形電池移到放置第一負(fù)極層的位置內(nèi)。此時(shí)，第一負(fù)極卷軸(Al)、第一負(fù)極上輥(AlRl)和第一負(fù)極下輥(A1R2)同時(shí)運(yùn)作，將第一負(fù)極層設(shè)置到預(yù)設(shè)的位置。第一負(fù)極切割器(AIC)切割來(lái)自負(fù)極卷軸(Al)的負(fù)極層，其將放置在第二隔膜層之上；當(dāng)?shù)诙裟雍偷谝徽龢O層移動(dòng)到預(yù)設(shè)的位置時(shí)，第一負(fù)極下輥(A1R2)將第一負(fù)極層推到第二隔膜層上。在疊片第一負(fù)極層的過(guò)程中，第一負(fù)極膠槍(AlGG)將兩條膠線或多個(gè)膠點(diǎn)分布在第二隔膜層上的超出第一負(fù)極層兩側(cè)邊緣的位置；當(dāng)?shù)诙裟雍偷谝回?fù)極層移動(dòng)到下一個(gè)位置時(shí)，第三隔膜區(qū)段開(kāi)始運(yùn)作。第三隔膜卷軸(S3)、第三隔膜上輥(S3R1)和第三隔膜下輥(S3R2)同時(shí)運(yùn)作。當(dāng)?shù)谌裟拥竭_(dá)預(yù)設(shè)的點(diǎn)位，第三隔膜卷軸(S3)、第三隔膜上輥(S3R1)和第三隔膜下輥(S3R2)同時(shí)停止。第三隔膜切割器(S3C)快速地切割第三隔膜層，形成準(zhǔn)備疊片的第三隔膜層；并且，當(dāng)?shù)谌裟雍偷谝回?fù)極層移到預(yù)設(shè)的位置時(shí)，第三隔膜上輥(S3R2)推動(dòng)第三隔膜層到第一負(fù)極層上。膠槍將第二和第三隔膜層粘接在一起。第三隔膜壓輥(S3PR)將第三隔膜層壓到第一負(fù)極層之上以制成緊固的疊片。系統(tǒng)在制作過(guò)程中重復(fù)上述過(guò)程上述過(guò)程可以順序地重復(fù)來(lái)疊片制造或多或少設(shè)計(jì)復(fù)雜的方形電池。如果電池設(shè)計(jì)是具有11個(gè)正極層和10個(gè)負(fù)極層，那么隔膜層的數(shù)量為22。因?yàn)榇诉^(guò)程設(shè)計(jì)的是將第一正極層放置于第一隔膜層上，所以如果方形電池是被設(shè)計(jì)成內(nèi)部具有不止一個(gè)獨(dú)立的電化學(xué)電池，那正極層的數(shù)量總是比負(fù)極層多一層。電池將具有被放置于首尾的隔膜層，其夾住正極和負(fù)極層。將來(lái)在制作過(guò)程中同時(shí)焊接和封裝方形蓄電池在放置了最后的隔膜層后，傳送器將電池疊片定位于電池終端超聲焊接臺(tái)內(nèi)。鋁，或其他金屬的集流體終端材料將由備存卷來(lái)供料，切割至一定長(zhǎng)度并被設(shè)置到無(wú)涂層的暴露的電極(正極或負(fù)極)上朝向傳送帶的外側(cè)邊緣，在那里，一系列超聲焊接點(diǎn)刺穿并將已疊片的正極或負(fù)極層焊接在一起，并將它們焊接到終端材料。然后，電極疊片在傳送器上平面翻轉(zhuǎn)180°，并且順序地重復(fù)另一電極(正極或負(fù)極)的送料、切割、定位和焊接。 本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不超出本發(fā)明思想和權(quán)利要求所定義的范圍情況下，可以對(duì)揭示的實(shí)施方式作在結(jié)構(gòu)和/或功能的改變。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)，其特征在于，其包括 支架； 連接于所述支架的傳送帶； 連接于所述傳送帶的多個(gè)吸氣盤(pán)； 至少三個(gè)隔膜層單元，每個(gè)隔膜層單元包括隔膜卷軸、隔膜定位感應(yīng)器、隔膜上輥、隔膜下輥、隔膜切割器和隔膜壓輥； 至少一個(gè)正極層單元，其包括正極卷軸、正極定位感應(yīng)器、正極上輥、正極下輥和正極切割器；以及 至少一個(gè)負(fù)極層單元，其包括負(fù)極卷軸、負(fù)極定位感應(yīng)器、負(fù)極上輥、負(fù)極下輥和負(fù)極切割器； 其中，所述這些單元以下模式連接于所述支架隔膜層單元，負(fù)極層單元，隔膜層單元，正極層單元，隔膜層單元。
2.如權(quán)利要求I所述的連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)正極層單元和負(fù)極層單元還包括膠槍。
3.—種連續(xù)式疊片方形電池的方法，其采用如權(quán)利要求I或2所述的連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)，其特征在于，其包括 依次疊片第一隔膜層、第一正極層、第二隔膜層、第一負(fù)極層、以及第三隔膜層； 在每個(gè)疊片位置配置吸氣盤(pán)以保持方形電池穩(wěn)定； 配置第一隔膜卷軸、第一正極卷軸、第二隔膜卷軸、第一負(fù)極卷軸和第三隔膜卷軸作為疊片所述方形電池的一個(gè)基本單元，以使所述方形電池模式中的每一層可以被置于每一隨后外加層的上方； 為每一隔膜層、正極層和負(fù)極層配置定位感應(yīng)器，以確保各層分別按預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置和地點(diǎn)排列； 為每一隔膜層、負(fù)極層和正極層配置輥，以將各層分別放置于預(yù)先設(shè)置或預(yù)先指定的位置和地點(diǎn)； 為每一隔膜層單元、正極層單元和負(fù)極層單元配置切割器； 在所述正極層單元和所述負(fù)極層單元均配置膠槍?zhuān)瞿z槍可以滴落或敷設(shè)膠點(diǎn)或膠線于所述隔膜層上的超出所述正極層或所述負(fù)極層的兩側(cè)邊緣的位置；以及 配置壓輥來(lái)壓所述隔膜層以形成緊固的疊片。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方形電池在每端都有一層隔膜層。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述隔膜層在所述正極層和所述負(fù)極層之間。
6.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述輥用以去除所述正極層或所述負(fù)極層的切割毛刺。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種連續(xù)式方形電池疊片系統(tǒng)和方法。該連續(xù)的方形電池疊片系統(tǒng)包括支架；傳送帶；多個(gè)吸氣盤(pán)；至少三個(gè)包括隔膜卷軸、隔膜層定位感應(yīng)器、隔膜層上輥、隔膜層下輥和隔膜層切割器的用于分配隔膜的單元，至少一個(gè)包括正極卷軸、正極層定位感應(yīng)器、正極層上輥、正極層下輥和正極層切割器的用于分配正極的單元；以及至少一個(gè)包括負(fù)極卷軸、負(fù)極層定位感應(yīng)器、負(fù)極層上輥、負(fù)極層下輥和負(fù)極層切割器的用于分配負(fù)極的單元。
文檔編號(hào)H01M2/14GK102971888SQ201180026933
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者吳揚(yáng), 李翔, 艾文·豪斯 申請(qǐng)人:微宏公司