本發(fā)明屬于于鋰離子蓄電池制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種疊帶制袋的疊片工藝方法及其設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前層疊型二次鋰電池的裝配工藝有以下幾種：

1.之字形，又稱為Z字形，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其工藝步驟是，先從料盒中取出一種電池極片(正極或負極)，并放置在隔離膜上，然后將隔離膜180度折彎，再放上另一種電池極片，通過機械如此往復(fù)的進行Z字形運動，快速形成正極、隔離膜及負極相間層疊的效果。在重復(fù)一定次數(shù)，達到預(yù)定層疊層數(shù)后，將隔離膜切斷，收尾、貼膠下料。

該方法是目前使用最廣泛的疊片工藝方法，但其缺點為：料盒、吸盤、壓刀等部件運行、避讓動作所需時間長，平均每疊一片需1.4s以上，全自動實現(xiàn)成本高；通過吸盤取片、定位，在一組電芯完成前無固定工序，因此極片容易跑偏、卡位，生產(chǎn)控制難。

另外，本工藝方法形成的電池極片由一張隔離膜形成間隔功能，當(dāng)局部極片體積發(fā)生變化會引起電芯內(nèi)部其他極片的受力變化，隔離膜可能受熱破裂、收縮，從而使電池極片接觸短路。

2.卷繞式疊片，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，卷繞式疊片工藝方法是利用夾具或機械手將正負極片壓在隔膜上，利用卷繞裝置再進行一體翻轉(zhuǎn)，通過控制或輔助功能完成層疊工作，當(dāng)完成預(yù)定層數(shù)層疊后裁斷即可。該方法極片被隔離膜緊繞，電芯不易松散，精度也高于Z型疊片。但該工藝所涉及的設(shè)備涉及到卷繞裝置、隔膜送料裝置、極片給料裝置、送極片機械手以及切隔膜裝置，相應(yīng)部件運行時均需考慮避讓、往返時間，因此疊片效率比Z型疊片更低。

3.制袋式疊片，又稱袋裝隔離膜式，制袋式疊片的工作原理是根據(jù)需要將正極極片或負極極片或兩種極片進行袋式保護，然后進行層疊。正負極片均制袋后層疊的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所述。由于極片處于獨立的電子絕緣的隔 離膜袋中，因此在工況下極片的膨脹收縮僅限于極片本身區(qū)域，不會象卷繞電池一樣影響到其他極片的空間。因而極片在充放電時不容易發(fā)生褶皺、彎曲、破裂、掉料等現(xiàn)象，電池性能更穩(wěn)定，更適合作為動力電池使用。制袋式的方法發(fā)展至今已引申出有多種方式，如封裝方式有點焊式、熱封式、粘結(jié)式、熱壓熔接等，進料方式有托膜轉(zhuǎn)移式、卡槽定位式、貼膠式等。

在現(xiàn)有工藝中，制袋設(shè)置在疊片之前，因此需要單獨對每個極片進行制袋，因此現(xiàn)有制袋工藝方法存在制作過程繁雜，工序操作多、制作效率低的問題。以專利中國公開專利CN200910106778.X為代表，其提及一種將正極極片或負極極片制袋后進行Z型層疊的方式，該方式雖然將Z型疊片工藝和制袋工藝進行了結(jié)合，提升了層疊時的速度，但制袋效率并沒有得到提升。另外將袋式包裹極片進行Z型疊片時，由于極片強度和隔離膜強度的不一致性，在水平方向上極片的放置位置易發(fā)生偏離，影響電池極片層疊精度。另外，制成的電芯中隔離膜從頭至尾相連，具有Z型電池極片的通病，即局部極片變形后，整個電芯中極片受力發(fā)生變化。

綜上所述，現(xiàn)有電池極片疊片工藝方法精度越高、極片保護越好則機械自動化越難，設(shè)備成本高、生產(chǎn)控制難且制造效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自動化程度高、組裝速度快、定位精度高的疊帶制袋的疊片工藝方法及其設(shè)備。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種疊帶制袋的疊片工藝方法，包括如下步驟：

1)放置極片：設(shè)有若干層走帶隔離膜，除最上層外每層隔離膜上間隔設(shè)置極片，并使極片按正、負極從上到下周期排列；

2)疊帶：將上述放置好極片的隔離膜相互貼近、層疊，并使極片除極耳部分外處于隔離膜的包覆中；

3)制袋：將層疊后的隔離膜無極片空白區(qū)進行多層一體制袋，使隔離膜間的極片均處于隔離膜制成的袋子中；

4)出料。

作為優(yōu)選，同層所述隔離膜設(shè)置的極片類型相同或按正、負極周期性排列，且極片設(shè)置為單行。

作為優(yōu)選，所述隔離膜同層設(shè)置的極片類型相同，且多行排列。

作為進一步優(yōu)選，所述步驟4)出料的方式包括以切割方式出料，所述切割方式的步驟包括先將隔離膜袋進行橫向切割，再將隔離膜袋進行徑向切割。

作為優(yōu)選，所述步驟3)制袋的方式包括膠黏方法、加熱方法、加壓方法或熱壓方法中的任意一種，以使隔離膜袋至少有兩條邊處于封邊或局部封邊狀態(tài)。

作為優(yōu)選，所述步驟3)制袋的過程包括分割隔離膜袋的步驟。

一種應(yīng)用于上述工藝的疊帶制袋的疊片設(shè)備，包括

走帶裝置，其設(shè)置有多層，用于對隔離膜進行傳輸，所述走帶裝置的層數(shù)大于電芯極片的層數(shù)；

極片上料裝置，其設(shè)于除最上層之外的每層隔離膜的上方，用于將極片放置到走帶的隔離膜上的預(yù)設(shè)區(qū)域；上料裝置采用直接落料式、吸盤落料式、托膜轉(zhuǎn)移式、卡槽定位式及貼膠式中任選一種。

疊帶裝置，其位于所述極片上料裝置的后方，并位于多層走帶裝置的中部，用于將多層隔離膜進行堆疊；

制袋裝置，其位于所述疊帶裝置的后方，用來將極片空白局部的隔離膜相連接；

出料裝置，其用于將隔離膜分割開并收集或直接送至下道工序。

作為優(yōu)選，所述走帶裝置包括支架、安裝于支架上的隔離膜放卷裝置和輔助張力輥，所述隔離膜放卷裝置從上至下設(shè)置為多個，同樣數(shù)量的輔助張力輥設(shè)于同層隔離膜放卷裝置的后方，用于為隔離膜提供張緊力；所述極片上料裝置包括安裝于支架上的吸爪式自動機械手，其位于隔離膜的上方，用于周期性抓取極片并將極片放置于隔離膜上；所述疊帶裝置包括上下相對平行設(shè)置的壓輥和疊帶輥，且共同設(shè)于所述輔助張力輥的后方，并位于多層隔離膜的中心位置處，用于壓制多層放置極片的隔離膜；所述制袋裝置包括能夠同步前進的水平傳送帶和壓板，以提供張力保障隔離膜袋能夠穩(wěn)定傳輸，所述壓板上設(shè)有點焊設(shè)備；所述出料裝置包括分割裝置和料盒或傳送帶。

作為進一步優(yōu)選，所述分割裝置包括徑向分割裝置和橫向分割裝置。

作為優(yōu)選，所述走帶裝置包括隔離膜放卷裝置和輔助張力輥，所述隔離膜放卷裝置從上至下設(shè)置為多個，同樣數(shù)量的輔助張力輥對應(yīng)設(shè)于同層隔離膜放卷裝置的后方，用于為隔離膜提供漲緊力；所述極片上料裝置為吸爪式 自動機械手，其位于隔離膜的上方，用于周期性抓取極片并將極片放置于隔離膜上；所述疊帶裝置包括上下相對平行設(shè)置的壓輥和疊帶輥，且共同設(shè)于所述輔助張力輥的后方，并位于多層隔離膜的中心位置處，用于壓制多層放置極片的隔離膜；所述制袋裝置包括能夠同步前進的水平傳送帶和壓板，以提供張力保障隔離膜袋能夠穩(wěn)定傳輸，所述壓板上設(shè)有激光設(shè)備，在同步運動的同時進行制袋和切割分離

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：本發(fā)明將堆疊的工序提至制袋之前，疊帶后多層極片同時制袋，利用多層走帶方式和制袋工藝的結(jié)合，實現(xiàn)了極片高效、高精度的無損層疊。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的之字形疊片過程示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的卷繞式疊片過程示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的制帶式疊片過程示意圖；

圖4為本發(fā)明中的疊帶制袋的疊片設(shè)備及疊片過程示意圖；

圖5為本發(fā)明中的疊帶紙袋的工藝流程圖。

圖中：

1－自動涂膠機； 2-吸爪式自動機械手；

3-疊帶輥； 4-加厚隔離膜放卷設(shè)備；

5-輔助張力輥； 6-壓輥；

7－水平傳送帶； 8－壓板；

9-分割裝置； 10-極片；

11-隔離膜； 12-隔離膜袋；

13-上傳送帶。

具體實施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細說明。

一種疊帶制袋的疊片工藝方法，包括如下步驟：

1.放置極片10：設(shè)有若干層走帶隔離膜11，層數(shù)大于電芯極片層數(shù)，每層走帶的可以是一層或若干層隔離膜11。在走帶的同時根據(jù)設(shè)計需求將正極或負極極片10的任一種放置到傳輸帶的指定隔離膜11上的指定位置。放置 極片的位置需根據(jù)下一步疊帶的位置進行反推計算，從而確保多層極片10的位置重疊后無偏差。

2.疊帶：將上述帶有極片10的隔離膜11相互貼近，進行層疊。隔離膜11在水平方向的位置根據(jù)設(shè)計進行布置，確保極片10除極耳部分外處于隔離膜11的包覆中。

3.制袋：層疊后將隔離膜11的無極片10的空白區(qū)域進行多層一體制袋連接，使隔離膜11之間的極片10均處于隔離紙制成的袋子中。隔離膜袋12至少有兩條邊處于封邊或局部封邊狀態(tài)，封邊的形狀或封點大小根據(jù)需求進行設(shè)計。制袋可以采用多種方法，包括但不限于下述方法：膠黏方法、加熱方法、加壓方法或熱壓方法。

4.出料：制袋完成后，多個極片10仍處于通過隔離膜11相連的狀態(tài)，可根據(jù)下一步工藝需求，進行分割處理或者直接送至下一道工序，完成疊片制袋工作。

本發(fā)明還公開了一種應(yīng)用于上述的工藝方法的疊帶制袋的疊片設(shè)備，包括：

走帶裝置，其設(shè)置有多層，用于對隔離膜11進行傳輸，走帶裝置的層數(shù)大于電芯極片的層數(shù)；

極片上料裝置，其設(shè)于除最上層之外的每層隔離膜11的上方，用于將極片10放置到走帶的隔離膜11上的預(yù)設(shè)區(qū)域；上料裝置采用直接落料式、吸盤落料式、托膜轉(zhuǎn)移式、卡槽定位式及貼膠式中任選一種。

疊帶裝置，其位于極片上料裝置的后方，并位于多層走帶裝置的中部，用于將多層隔離膜11進行堆疊；

制袋裝置，其位于疊帶裝置的后方，用來將極片空白局部的隔離膜11相連接；制袋裝置可采用膠黏、條狀熱封、電加熱點焊、超聲波點焊、熱壓熔接及激光焊接中任選一種。

出料裝置，其用于將隔離膜11分割開并收集或直接送至下道工序。分割的裝置可采用剪切、模切、熔切、氣刀切割及激光切割等裝置，分割后根據(jù)需求設(shè)置收料盒、傳送帶或其他機械裝置。

走帶裝置、極片上料裝置、疊帶裝置、制袋裝置和出料裝置均安裝于支架(圖中未示出)上。

具體地，走帶裝置包括自動涂膠機1、隔離膜放卷裝置(圖中未示出) 和輔助張力輥5，隔離膜放卷裝置從上至下設(shè)置為多個，在最上層之外的每層隔離膜放卷處設(shè)有自動涂膠機1，用于給隔離膜11涂覆一層膠水。多個輔助張力輥5設(shè)于每層隔離膜11的下方且位于同一鉛垂面內(nèi)，以便于使輔助張力輥5之前的多層隔離膜11呈水平平行設(shè)置。

極片上料裝置為吸爪式自動機械手2，其設(shè)于自動涂膠機1的后方且位于除最上層之外的隔離膜11的上方，以周期性抓取極片10并將極片10放置于隔離膜11上，每層吸爪式自動機械手2的運轉(zhuǎn)周期可調(diào)整。

疊帶裝置包括壓輥6和疊帶輥3，壓輥6和疊帶輥3上下相對平行設(shè)置，且共同設(shè)于輔助張力輥5的后方，并位于多層隔離膜11的中心位置處，用于壓制多層放置極片10的隔離膜11，疊帶輥3和壓輥6至少設(shè)有一個驅(qū)動輥，以使疊帶輥3和壓輥6轉(zhuǎn)動制備隔離膜袋12。還可以在疊帶雙輥前后設(shè)置輔助加壓、緩沖弧度的裝置，以提升走帶順暢程度。

制袋裝置包括水平傳送帶7和壓板8，壓板8安裝于上傳送帶13上，水平傳送帶7位于上傳送帶13的下方，壓板8與水平傳送帶7同步前進，以提供張力保障隔離膜袋12能夠穩(wěn)定傳輸。壓板8上同時設(shè)有點焊設(shè)備，在同步運動的同時進行電焊制袋。在走帶的最末端區(qū)域設(shè)置分割裝置9，用于將隔離膜袋12進行徑向分割。

在上下最外層的隔膜膜11下方還可以設(shè)置加厚隔離膜放卷設(shè)備4。

疊帶制袋的疊片設(shè)備應(yīng)用于疊帶制袋的疊片工藝時，其工藝步驟參見如下實施例。

實施例一

1.吸爪式自動機械手2將正、負極極片10按周期抓取并放置在涂膠的隔離膜11上，同層極片10類型相同，例如第一層放置正極極片，則第二層放置負極極片，第三層放置正極極片……依次類推，按所需疊片的相應(yīng)層數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)層數(shù)，每層極片的位置通過計算確定，根據(jù)實際情況向上逐層增加抓取周期時間。

2.在上下兩邊最外層包覆多層沾有極片10的隔離膜11經(jīng)過壓輥6和疊帶輥3輕微加壓之后層疊，制成隔離膜袋12；

3.隔離膜袋12通過水平傳送帶7傳送到壓板8的下方，壓板8壓住隔離膜11的無極片分布的空白區(qū)域，壓板8上的電焊機進行多排點焊，完成制袋；

4.將相連的隔離膜袋12通過切割裝置9分割開并收料，完成疊片工作。

實施例二

1.吸爪式自動機械手2將正、負極極片10按周期抓取并放置在涂膠的隔離膜11上，同層上正負極片相間放置，相鄰層同一位置極片10也相間放置，且上下層同一位置處正、負極極片相間放置，例如，第一層依次放置正極極片、負極極片、正極極片、負極極片……依次類推，則第二層依次放置負極極片、正極極片、負極極片、正極極片……依次類推，而第三層依次放置正極極片、負極極片、正積極片、負極極片……依次類推，重復(fù)上述結(jié)構(gòu)，按所需疊片的相應(yīng)層數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)層數(shù)。每層極片的位置通過計算確定，根據(jù)實際情況向上逐層增加抓取周期時間。

2.重復(fù)實施例一2至4的步驟。

該實施例與實施例一的不同點在于極片周期性放置的方式不同，便捷性稍差。但左右對稱式放置方式能使隔離膜11受力均勻，使隔離膜11的走帶更穩(wěn)定，在疊帶時使壓輥兩側(cè)張力更均勻。

實施例三

1.將隔離膜11沿徑向(MD，與傳動方向垂直)功能性增寬，并預(yù)先在隔離膜11上按需求分布孔洞，以確保覆蓋后電極極耳部分露出；

2.將分割裝置9增加橫向(TD，傳動方向)切割裝置，用來將隔離膜袋12沿傳送方向分割。

3.吸爪式自動機械手2將正、負極極片10按周期抓取并放置在涂膠的隔離膜11上，且每層隔離膜11上放置多行同極極片，例如，第一層隔離膜11上沿走帶的運動方向放置三行正極極片10，則在第二層隔離膜11上放置與第一層隔離膜11上的正極極片上下位置相對的三行負極極片，而第三層隔離膜11上放置與上上層上的正極極片和負極極片上下位置均相對的正極極片……依次類推，重復(fù)上述結(jié)構(gòu)，按所需疊片的相應(yīng)層數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)層數(shù)。每層極片的位置通過計算確定，根據(jù)實際情況向上逐層增加抓取周期時間。

4.重復(fù)實施例中的2至3的步驟，將完成的相連的隔離膜袋12按照先MD方向，再TD方向分割的方式進行切割，分割出電芯并收料，完成疊片工作。

實施例四

在實施案例1的基礎(chǔ)上將設(shè)備下述調(diào)整：

1.重復(fù)實施例一中1至3的步驟；

2.在壓板8上設(shè)有激光設(shè)備，在同步運動的同時進行制袋和切割分離。

3.在隔離膜11的無極片分布的空白區(qū)域進行封邊焊接，同時將相鄰封邊間的隔離膜11進行熔斷分離；

4.將隔離膜袋12通過傳送帶運輸并收料，完成疊片工作。

以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。