該發(fā)明涉及鋰電池疊片生產(chǎn)技術領域,具體地說是一種三隔膜連續(xù)疊片生產(chǎn)線。
背景技術:
軟包電芯(又稱“聚合物電芯”),在一些小型數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛存在。
目前的軟包電芯的結構包括疊片式結構和纏繞式結構兩種。
常見的疊片式結構中,是將正極片、隔膜、負極片組成疊加形成的,其中隔膜是斷開的,這種結構的疊片結構,通常是將隔膜裁剪成略大于極片的薄片,然后進行逐層疊加,在隔膜的四周存在鋰離子繞過隔膜的問題,對電芯的充放電性能影響較大。
常見的纏繞式結構中,正極片、隔膜和負極片為連續(xù)的長條狀,三者疊加,然后繞一個中心進行纏繞,形成一個扁平的結構,這種結構的纏繞方式,存在纏繞應力,長期應用過程中,會出現(xiàn)起拱、褶皺現(xiàn)象,這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于纏繞過程中各個纏繞層之間的張緊力度不一致造成的。
以上兩種方式都存在一定的技術優(yōu)勢和技術缺陷,本發(fā)明的主旨在于提供一種更加優(yōu)秀的方案。
技術實現(xiàn)要素:
為了解決現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明提供一種三隔膜連續(xù)疊片生產(chǎn)線,用于方形鋰電池的疊片制作,提供一種全新方式的制作工藝,更加方便快捷,效率更高、效果更好,且軟包鋰電芯的隔離效果、耐穿刺效果更好。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案為:
用于鋰電池制造的三隔膜連續(xù)疊片生產(chǎn)線,其特征在于,包括皮帶式牽引機,以及沿皮帶式牽引機自前向后依次設置的:
第一隔膜釋放機,
所述第一隔膜釋放機中設置有放卷輥、張緊輥和展平輥,其中,所述放卷輥為電動牽引輥,
第一正極片釋放機械手,
第一正極片釋放機械手包括旋轉盤和固定盤,八棱柱狀的所述旋轉盤外側為八個吸盤,每一個吸盤中設置有一個矩形凹槽,在凹槽內的四個轉角處設置有氣嘴,并在旋轉盤內部設置有與氣嘴貫通的氣路,氣路通過固定盤與正、負氣源進行連接,所述旋轉盤的側面設置一個個氣路端口,每一個氣路與固定盤對應設置,所述固定盤上設置有一個負壓氣路,負壓氣路通過支路氣路與所述旋轉盤中的上方及前側方的氣路端口進行滑動配合,在固定盤上設置有一個正壓氣路,正壓氣路與旋轉盤下方的氣路端口進行滑動配合,通過正壓氣路控制位于下方的凹槽內的吸附氣嘴;所述旋轉盤安裝在一個轉軸上,其中轉軸在驅動電機的驅動下轉動,
第二隔膜釋放機,所述第二隔膜釋放機與第一隔膜釋放機相同;
感應正極片位置的傳感器,位于第二隔膜釋放機之后;
第一負極片釋放機械手,第一負極片釋放機械手與第一正極片機械手結構相同,用于釋放負極片;
第三隔膜釋放機,所述第三隔膜釋放機與第二隔膜釋放機相同;
熱合機,
所述熱合機包括刀具、四邊形連桿機構和第一氣缸,其中,刀具為一個矩形框,熱合用所述刀具固定在一個熱合框中,熱合框中具有電加熱元件,所述熱合框上側安裝一個平行四邊形連桿機構,平行四邊形連桿機構的一個端部向外延伸并與機架鉸接,并在所述平行四邊形機構和機架之間安裝第一氣缸;
計數(shù)器,
裁斷裝置,用于隔膜的裁斷;
折疊裝置,所述折疊機包括豎板、連桿和電動直線推桿,其中,豎板下端樞接在折疊裝置上,所述豎板的中部和上部分別通過鉸接的方式連接連桿,電動直線推桿驅動豎板擺動;
第二正極片釋放機械手,所述正極片釋放機械手包括箱體、底板、頂升板、頂升機構和推出機構,其中,所述箱體為矩形陶瓷箱,在長度方向上,所述箱體內腔的長度小于負極片長度2毫米,寬度方向上相等,在當負極片放入后,負極片(B)在長度方向上具有一個微微凸起的趨勢,
在箱體上端敞口處設置有一對卡槽,兩個卡槽相對設置且固定在箱體的上邊沿處,負極片(B)兩側邊沿卡槽自由滑動;
在箱體的上端設置一個頂板,所述頂板的下表面為向上凹陷的弧形面,且弧度與頂升板的弧度相同,
在其中一個卡槽中設置有對負極片上的電極引出口進行避讓的第一缺口,同時在箱體上設置有對正電極引出部分進行避讓的第二缺口;
所述頂升板為弧形板,在弧形板的上表面設置有軟銅層,下側為導向柱,導向柱兩側設置有齒;
在箱體的下敞口處通過鉸接連接的方式安裝一個底板,底板可以開合,開口狀態(tài)下,向箱體內部填充負極片(B),閉合狀態(tài)下,用于正極片的頂升;在底板的正中央位置設置有一個圓孔,所述導向柱穿過圓孔,在底板的下側安裝有另個對稱設置的齒輪,所述齒輪與導向柱上的齒進行嚙合,兩個齒輪分別通過一對反向設置的錐形齒輪由第一伺服電機驅動;
在箱體卡槽前側和后側分別設置有一個第一導向板和第二導向板,所述第二導向板上安裝推出機構,其中推出機構包括氣缸、推出板和連接架,其中,所述推出板為厚度與負極片相等的合金板或者陶瓷板,所述推出板前端插入到卡槽中,后端通過連接架與氣缸的活塞進行連接,氣缸推動推出板往復運動;
第二負極片釋放機械手與第二正極片釋放機械手相同,在折疊裝置的前后兩側分別設置一個第二負極片釋放機械手和第二正極片釋放機械手,向折疊部位填入負極片和正極片;
和整理平臺,用于疊片的整理。
所述皮帶式牽引機包括上牽引輥和下牽引皮帶,環(huán)形的下牽引皮帶在動力電機的驅動下可以進行運動,且上牽引輥和下牽引皮帶的端部進行接觸帶動隔膜沿皮帶運行方向前進。
在所述負極片釋放機械手和第三隔膜釋放機之間還設置有對正極片間距進行整理的電動隔板。
所述電動隔板包括隔板和控制電機、導向柱,所述電動隔板中的隔板的厚度設置為2毫米,所述隔板在控制電機驅動下沿著導向柱具有上下動作。
本發(fā)明的有益效果是:
1、疊片自動化程度高,整個過程全部由機器自動完成,無需人為干預,提高了生產(chǎn)的自動的水平,效率提高。
2、由于采用Z形折疊方式,不存在纏繞應力,產(chǎn)品一致性好,流水線式的作業(yè)方式比傳統(tǒng)的疊片方式一致性好。
3、效率高,整個過程隔膜釋放、正極片釋放、熱合、負極片釋放,一氣呵成,效率提高50%。
4、采用專用極片釋放機械手,正、負極片釋放速度快,且無損傷,能夠滿足實際的需要。
附圖說明
圖1為疊片效果圖。
圖2為單片正極片(負極片)立體圖。
圖3為疊片原理圖。
圖4為疊片過程之一。
圖5為疊片制作過程模擬圖。
圖6為疊片生產(chǎn)線布置圖。
圖7為隔膜放卷輥端部示意圖。
圖8為第一正極片釋放機械手中旋轉盤的立體圖。
圖9為第一正極片釋放機械手局部剖視圖。
圖10為熱合機構的立體圖。
圖11為裁剪裝置的立體圖。
圖12為裁剪裝置的主視圖。
圖13為折疊機的立體圖。
圖14為連續(xù)式極片釋放裝置的立體圖1。
圖15為連續(xù)式極片釋放裝置的立體圖2。
圖16為連續(xù)式極片釋放裝置的立體圖3。
圖17為連續(xù)式極片釋放裝置的剖視圖。
圖18為連續(xù)式極片釋放裝置的工作原理圖。
圖19為收納整理平臺原理圖。
圖20為疊片工藝流程圖。
圖21為電解液零空氣沖液裝置的原理圖。
圖22為軟包電池加持與震蕩機構的結構圖。
圖23為軟包電池芯結構示意圖。
圖中:1隔膜釋放部分,11第一隔膜釋放機,111放卷輥,1111尼龍?zhí)祝?13展平輥,12第二隔膜釋放機,11’第一隔膜,12’第二隔膜,13第三隔膜釋放機,13’第三隔膜,2第一正極片釋放機械手,2’第二正極片釋放機械手,3熱合部分,31刀具,32四邊形連桿機構,33第一氣缸,34熱合框,35鉸接點,4第一負極片釋放機械手,4’第二負極片釋放機械手,5整理部分,6裁減部分,61龍門式框架,62裁刀,63第二氣缸,64計數(shù)器,65薄鋼板,66橡膠片,67刀槽,71下牽引皮帶,711上牽引輥,72電動隔板,73折疊機,731豎板,732連桿,733電動直線推桿,8收納整理平臺,81托板,82升降機構,83輔助氣缸,84整理板,91箱體,911卡槽,912頂板,913第一缺口,913’第二缺口,92底板,921齒輪,923錐形齒輪,922第一伺服電機,93頂升板,94頂升機構,95推出機構,951氣缸,952推出板,953連接架,901第一導向板,902第二導向板,101電泵、102電解液存儲罐、103過濾器、104軟包電池加持與震蕩機構,1041震動平臺、1042左、右往復加持板,1043搖臂,1044第一偏心輪,1045阻尼支撐桿,1046頂桿,1047第二偏心輪,100軟包。
具體實施方式
由于各個廠商生產(chǎn)工藝的不同,目前市場上的聚合物鋰電分為卷繞式(索尼、東芝為代表)、疊片式(TCL、ATL為代表)兩種不同結構。
現(xiàn)有的疊片機及疊片原理都是逐層碟片,即,采用一張連續(xù)的隔膜,將隔膜使用疊片機進行Z形折彎,并將正極片和負極片間隔的植入在隔膜夾層內形成疊片,這種方式工作效率低下,自動化程度雖然可以提高,但是依然難以滿足高效率的生產(chǎn)。
通常的設計思路是提高隔膜的送料效率,即,采用連續(xù)的、高速度的連續(xù)送膜,提高產(chǎn)能。
但是傳統(tǒng)的方法有缺陷,問題在于,當送膜速度達到每秒1米以后,由于隔膜具有一定的彈性,高速纏繞過程中必然存在回復力,造成了應力,即,纏繞后的疊片,電極會被裹緊,造成褶皺現(xiàn)象。
針對現(xiàn)有缺陷,本發(fā)明的保護主題如下:
開發(fā)的是一種軟包電芯及三隔膜連續(xù)疊片生產(chǎn)線,理論上講,效率提高應當為單層隔膜連續(xù)疊片的四倍以上。
開發(fā)的是一種軟包外殼鋰電芯,正極片和負極片完全隔離封裝,并在金屬外殼內表面設置絕緣涂層,以及發(fā)泡材質的緩沖空間,提高封裝品質。
下面通過對其制作工藝進行介紹,參考圖1至圖20,其基本的原理是,采用三層隔膜同時疊加的方式,將其中的正極片預先疊合在第一、第二層隔膜之間,然后再將負極片疊合在第二和第三層隔膜之間,且正負極片彼此重疊,僅僅在極耳部位錯開,然后通過熱合進行初步的封裝,然后進行折疊,在折疊過程中再植入一負極片和正極片,形成復合的疊片效果,將整理后形成疊片,形成的疊片再與金屬外殼進行封裝,焊接電極即可。由于折疊之前進行了初步的復合,折疊效率提高3倍以上,且由于隔膜沒有漲緊的預緊力,品質更好。
在折疊的同時,可以對初次疊合的隔膜進行熱合封口,使得正負極片彼此隔離,提高兩者之間的隔離效果。
同時針對高速的疊片速度,傳統(tǒng)的吸盤式機械手無法適應快速的、連續(xù)的正極片或者負極片的供應,對電極片的搬運部分進行了重新設計,以期達到整體優(yōu)化的目的。
基于上述的描述,本發(fā)明提供的提供一種二次鋰電芯自動疊片生產(chǎn)線:如圖1至圖20所示,
包括隔膜釋放部分1、第一正極片釋放機械手2、第一負極片釋放機械手4、熱合部分3、第二正極片釋放機械手2’、第二負極片釋放機械手4’、整理部分5、裁減部分6和輸送部分。
隔膜釋放部分1包括第一隔膜釋放機11、第二隔膜釋放機12、第三隔膜釋放機13,隔膜釋放部分的作用在于以先、后的合理順序及速度將成卷的隔膜進行釋放、展平、平鋪。
其中第一隔膜釋放機11中設置有放卷輥111、張緊輥112和展平輥113,其中,放卷輥為電動牽引輥,通過電機牽引實現(xiàn)緩慢放卷,張緊輥用于隔膜的張緊,并避免完全松弛,展平輥保證隔膜處于展平狀態(tài),第三、第二隔膜釋放機與第一隔膜釋放機相同。
其中第一隔膜釋放機11先釋放第一隔膜11’,平鋪后,然后釋放正極片,再釋放第二隔膜12’,將正極片A封裝在兩層隔膜之間,并進行定位,最后進行熱合,形成間斷的、均勻間隔設置的正極片,其中兩個正極片之間的間距設置在2毫米左右,該2毫米的間隔是通過電動隔板實現(xiàn)的。
隔膜放卷輥111采用定力矩緩沖技術,即,放卷輥111的驅動電機為伺服數(shù)字化電機,可以進行數(shù)字化控制,在放卷輥111與電機動力軸之間采用定力矩裝置進行緩沖,定力矩裝置結構包括:內、外套置的兩個尼龍?zhí)?111,通過設置尼龍?zhí)字g的阻尼力實現(xiàn)定力矩傳動,正常情況下,尼龍?zhí)字g保持摩擦關系,相對靜止,當傳動力矩超過設定力矩時,實現(xiàn)打滑,防止過度傳動對隔膜造成的過度撕扯,參考圖7。
張緊輥采用柔性漲緊技術,即,張緊輥為一個復合輥,中間的芯軸為鋼軸,鋼軸外表面設置為橡膠材質,芯軸兩端通過軸承安裝在機架上。
作為一種可更換方案,上述的張緊輥為軟軸和橡膠套的組合物,并在軟軸的外表面覆蓋有橡膠套,其中,張緊輥的曲率控制在R2米,通過轉動將隔膜松開,防止過緊。在安裝過程中,軟軸保持兩端保持一定的夾角。
進一步地,上述的張緊輥采用偏心結構,即,所述的張緊輥本身為一偏心輥子,偏心率控制在1厘米,通過偏心的運轉規(guī)律實現(xiàn)松弛的目的,其中,張緊輥的一端安裝一個齒輪,齒輪由電機直接驅動,本處的電極以脈沖式的運動運行,帶動張緊輥具有一個間斷的啟停抖動動作,達到解卷的目的,參考圖8。
通過解卷后,敷設在下牽引皮帶上的第一隔膜11’處于自由展平狀態(tài),不存在回彈應力。
展平輥113為超級光輥,其中的輥表面精細度達到R1.6(粗糙度),直徑不小于1米,實現(xiàn)包覆角度不小于90度,用于隔膜的平穩(wěn)轉向。
第二隔膜釋放機12與第一隔膜釋放機相同,用于第二隔膜12’的釋放,一前一后布置,在兩個隔膜釋放機構的中間位置設置第一正極片釋放機械手2以及氣動隔板。
第一正極片釋放機械手2采用圖8中所述的結構,主體為一個八面形的旋轉盤21,在旋轉盤的八個面上為八個吸盤22,每一個吸盤中設置有一個凹槽23,凹槽23為矩形,在凹槽內的四個轉角處設置有氣嘴24,并在旋轉盤21內部設置有氣路25,氣路通過固定盤與正、負氣源進行連接,形成一種氣路轉換氣閥,當與正壓氣源連接時,上述的吸盤處產(chǎn)生吹力,用于釋放其中的極片。當與負壓氣源連接時,上述的吸盤產(chǎn)生吸附力,用于抓取正極片。
上述的轉換氣閥結構參考圖9,在上述旋轉盤的側面設置一個16個氣路端口,每一個氣路與固定盤26對應設置,固定盤上設置有一個負壓氣路261,負壓氣路通過支路氣路與上述的旋轉盤中的上方及前側方的氣路端口進行滑動配合,通過負壓氣路控制位于上方,前方及前側方位的凹槽內的吸附氣嘴。
在固定盤26上設置有一個正壓氣路262,正壓氣路與旋轉盤下方的氣路端口進行滑動配合,通過正壓氣路控制位于下方的凹槽內的吸附氣嘴。
在凹槽的邊沿處設置有一個電極避讓缺口231,相鄰的兩個吸盤的電極避讓缺口之間關于邊界對稱設置,兩個相鄰的凹槽中放置的正極片是對稱設置的。
上述的旋轉盤21安裝在一個轉軸上,其中轉軸在驅動電機的驅動下轉動,
第三隔膜釋放機13與第二隔膜釋放機相同,用于第三隔膜13’的釋放,一前一后布置,在兩個隔膜釋放機構的中間位置設置第一負極片釋放機械手,第一負極片釋放機械手與第一正極片機械手結構相同,用于釋放負極片。
第一負極片釋放機械手4,該第一負極片釋放機械手與第一正極片釋放機械手2相同,不同之處在于內部放置的為負極片。負極片在第一負極片釋放機械手箱體內一正一反交錯放置。
在負極片釋放部位的下牽引皮帶71上方設置一個電動控制的電動隔板72,電動隔板包括隔板和控制電機、導向柱,電動隔板中的隔板的厚度設置為2毫米,為沒有鈍角結構,隔板卡設在兩個相鄰的極片之間,使得(正負)極片形成間距定位,保證兩個極片的間距均勻一致。電動隔板72具有上下動作過程,具體結構可參考裁刀機構,為龍門式結構,將其中的刀具換成一定厚度的隔板即可,此處不再贅述。
具體使用方法是,正極片到位后,隔膜暫停,首先將隔板落在第二隔膜上,并將下方的正極片隔離開來,然后將負極片靠近隔板并放置在第二隔膜上,完成后,隔板提起,隔膜繼續(xù)往后運行。
在第三隔膜釋放機13后側設置熱合部分3,熱合部分3為電加熱熱合模式的熱合機,該熱合機包括刀具31、四邊形連桿機構32和第一氣缸33,其中,刀具31為一個矩形框,上述熱合用刀具固定在一個熱合框34中,熱合框中具有電加熱元件,可以將刀具加熱至200攝氏度,足以將隔膜形成局部熔融,形成熱合,熱合框34上側安裝一個平行四邊形連桿機構32,平行四邊形連桿機構的一個端部向外延伸并與機架鉸接,即圖9中的鉸接點35,該平行四邊形機構在第一氣缸33的作用下具有一個搖擺的動作,且搖擺的過程中,熱合框34始終處于水平狀態(tài)。
熱合刀具同時對兩個相鄰的三層隔膜同時進行熱合,使得正、負極片被固定,熱合機構的結構圖參考圖9和圖10所示。
熱合框可以采用帶有緩沖技術的結構,在即熱合框中鑲嵌有緩沖彈簧,實現(xiàn)自動緩沖。
熱合后,形成內部夾持有正極片的隔膜條C,該隔膜條C是指,由連續(xù)的三層隔膜夾持正、負極片組成,其中正極片是等間距均勻設置的,且上部的負極片、下部的為正極片,形成若干連續(xù)的疊片。
在熱合刀具、隔膜釋放機的下側為皮帶式牽引機,上述的皮帶式牽引機包括上牽引輥711和下牽引皮帶71,下牽引皮帶在動力電機的驅動下可以進行運動,帶動上方的隔膜進行運動,參考圖6。
上牽引輥711采用步進電機驅動,上牽引輥表面為橡膠復層,且在橡膠輥的表面設置有花紋,提高牽引力度。
在牽引輥組件后側設置有裁剪部分6,該裁剪部分為氣動式裁剪裝置,該裝置包括龍門式框架61,在龍門式框架上設置裁刀62,龍門框架在第二氣缸63作用下可以上下開合,完成裁剪動作,例如,每一個電芯的由50片正負極片組成,則每個50個極片進行裁斷,為配合計數(shù),在裁剪裝置的前側或者后側設置一個計數(shù)器64,計數(shù)器優(yōu)選磁感計數(shù)器,通過感應極片的數(shù)量計數(shù),用于控制疊片的厚度。
為配合裁刀裁剪,在裁刀正下方的平臺上設置有個刀槽67,刀槽內放置柔性膠墊,提高裁剪整齊度,并保護裁刀。
在裁剪裝置的后側設置有個薄鋼板65,薄鋼板的后側粘接一個柔性的橡膠片66,橡膠片66在自身作用下處于下垂狀態(tài),且下垂的長度為極片寬度的一半,參考圖11和圖12。
在橡膠片66后側的側下方位置的皮帶式牽引機的端部放置有一個收納整理平臺8,收納整理平臺帶有自動升降功能,包括托板81、升降機構82、檢測開關,其中升降機構位于托板81的下側,用于托板81的上升和下降,檢測開關用于檢測托板上的隔膜條的數(shù)量,并反饋給控制系統(tǒng),用于控制托板的下降,每落下一個疊片,托板自動下降一個疊片厚度的高度,逐步下降。在托板81的左右兩側分別設置有一個擋板,擋板用于限制疊片在左右方位的位置,由于疊片是連續(xù)的,所以在左右方向上進行粗限位即可。
在收納整理平臺8前后兩側設置有一個輔助氣缸83,輔助氣缸的活塞桿上安裝一個豎直設置的整理板84,當疊片到位后,通過兩個輔助氣缸的往復震動,對隔膜疊片自前后兩側進行進行震蕩整理,提高整齊程度,其中輔助氣缸的自震動頻率控制在每分鐘50次左右。
在收納整理平臺的前、后兩側各設置一個第二負極片釋放機械手4和第二正極片釋放機械手,采用上述專用機械后,通過第一負極片釋放機械手結構向靠近隔膜帶正極片一側的折疊處填入負極片,通過正極片釋放機械手向靠近隔膜帶負極片一側的折疊處填入負極片,每次吸附一片極片,實現(xiàn)運轉與填充。
第二負極片釋放機械手4’與第二正極片釋放機械手2’相同,在折疊裝置的前后兩側分別設置一個第二負極片釋放機械手和第二正極片釋放機械手,向折疊部位填入負極片和正極片;
第二正極片釋放機械手2’,每次搬運一個正極片A,并將正極片A放置在第一隔膜11’上,上述的正極片一左一右彼此交叉設置,其中左正極片和右正極片的位置不同,一正一反放置,參考圖4,實現(xiàn)正極片的折疊后的對稱,便于正極耳A1的引出。傳統(tǒng)的吸盤式機械手具有兩個問題,第一問題是搬運速度慢,需要吸、搬運、釋放三個動作,需要氣動系統(tǒng)配合,難以快速的完成,第二個問題是,由于正極片的厚度很薄,一般為厚度0.1毫米至0.3毫米的鋁箔,容易產(chǎn)生粘連,一次搬運兩片,造成誤操作。
第二正極片釋放機械手2’,結構包括箱體91、底板92、頂升板93、頂升機構94和推出機構95,參考圖14到圖16,其中,上述的箱體91為矩形箱體,采用潔凈的陶瓷箱,可以防止對其中的正極片A造成污染,在長度方向上,箱體內腔的長度小于正極片長度2毫米,寬度方向上相等,在當正極片放入后,正極片A在長度方向上具有一個微微凸起的趨勢,參考圖18,由于正極片本身具有一定的彈性,具有一個漲緊的回彈力,在正極片放入后,在下部頂升板的作用下,正極片向上凸起。
在箱體91上端敞口處設置有一對塑料材質的卡槽911,兩個卡槽相對設置,固定在箱體的上邊沿處,正極片A兩側邊可以在卡槽911內自由滑動。
卡槽911的位置,恰好能夠滿足一張正極片的自由移動,即,每次輸送一張正極片,由于卡槽自身寬度的限制,不會出現(xiàn)多片的情況。
在箱體91的上端設置一個頂板912,頂板912的下表面為向上凹陷的弧形面,且弧度與頂升板93的弧度相同,此區(qū)域為正極片的恢復區(qū)域,在此區(qū)域內,正極片A展開,展平后正極片A兩側邊插入到插槽中。
在其中一個卡槽911中設置有對正極片上的電極引出口進行避讓的第一缺口913,同時在箱體91上設置有對電極引出部分進行避讓的第二缺口913’,用于電極的引出,其中第二缺口的數(shù)量為兩個,實現(xiàn)正極片在正極片釋放機械手箱體內一正一反交錯放置。
頂升板93為一個金屬材質的弧形板,在弧形板93的上表面設置有軟銅層,弧形板下表面設置有一個橫向的加強筋,加強筋上向下引出一個圓柱狀的導向柱931,導向柱兩側設置有齒932。
在箱體91的下敞口處通過鉸接連接的方式安裝一個底板92,底板可以開合,開口狀態(tài)下,向箱體內部填充正極片A,閉合狀態(tài)下,用于正極片的頂升。
在底板92的正中央位置設置有一個圓孔,上述的導向柱穿過圓孔,在底板的下側設置有另個對稱設置的齒輪921,齒輪921與導向柱上的齒932進行嚙合,形成傳動。兩個齒輪分別通過一對錐形齒輪923由第一伺服電機922驅動。
在箱體91卡槽前側和后側分別設置有一個第一導向板901和第二導向板901,第一導向板901的作用在于將正極片輸送至目的處,并在第一導向板的下側設置有一個正壓的密閉氣室,密閉氣室的進氣口通過一個氣路電磁閥與正壓氣包進行連接,通過氣路電磁閥以向密閉氣室內補充氣體,在第一導向板中設置有貫通內外的噴嘴安裝孔,噴嘴安裝孔中安裝有噴嘴,噴嘴在第一導向板中均勻不知,密閉氣室的氣壓控制在0.2兆帕左右,通過氣體吹拂,用于平衡極片自重,減輕極片與第一導向板的摩擦阻力,保證極片表面質量處于優(yōu)等級別。
第二導向板902的作用在于安裝推出機構95,其中推出機構包括氣缸951、推出板952和連接架953,其中,推出板952為厚度與正極片相等的合金板或者陶瓷板,推出板前端插入到卡槽911中,后端通過連接架953與氣缸的活塞進行連接。通過氣缸的動作推動推出板的往復運動。
進一步地,上述的推出板952具有兩個極限位置,初始極限位置位于正極片的有效區(qū)域以外,終止位置位于正極片的推出區(qū)域。
上述的第一負極片釋放機械手釋放的負極片方位相同,正極片方位相同,使得折疊后的疊片滿足正、負極耳焊接的要求,參考圖1。
在裁剪裝置下方的橡膠片前側設置有一個折疊機73,折疊機73包括豎板731、連桿732和電動直線推桿733,其中,豎板731下端樞接在機架設備上,豎板731的中部和上部分別通過鉸接的方式連接連桿,形成平行四邊形機構,并對上部的橡膠片形成托舉,避免橡膠片失控,電動直線推桿733直接驅動豎板擺動,并完成隔膜帶的折疊。當豎直狀態(tài)的隔膜條到位后,折疊機73動作,進行疊片的變向與折疊,實現(xiàn)折疊90度,在折疊的同時,實現(xiàn)前后兩側正、負極片的插入,每折疊一次,自左右兩側插入一個正、負極片。
上述的折疊機可以采用水平設置的氣缸替代,氣缸固定在設備上,然后通過氣缸活塞將疊片進行間隔性的疊加,形成疊片。
工作過程是這樣的:
首先,參考圖5,第一隔膜釋放機先釋放第一隔膜,釋放后的第一隔膜以自然的方式平鋪在下牽引皮帶上,第一隔膜無漲緊力,然后釋放正極片,正極片與正極片之間保持2毫米左右的間距,,然后,通過第二隔膜釋放機構釋放第二隔膜,在第二隔膜釋放機構的后側設置一個檢測正極片的傳感器,當正極片到位后,下牽引皮帶暫停,然后氣動隔板下壓在兩個正極片之間的間隔區(qū)域內,同時,負極片釋放機械手釋放負極片,使得相鄰之間極片的間隔控制在2毫米,該2毫米的極片之間的間隔是通過氣動隔板實現(xiàn)的,然后釋放第三隔膜,第三隔膜無漲緊力,將正極片、負極片封裝在三層隔膜之間,最后進行熱合,熱合點位于極片的邊沿處,并避開電極部分,形成間斷的、間隔設置的(正或負)極片,其中兩個正極片之間的間距設置在2毫米左右,形成固定的隔膜帶,隔膜帶中的極片是彼此獨立且間隔設置的,且正極片和負極片之間的極耳部位是彼此錯開的。
然后豎板在折疊機中以脈沖的形式擺動,每擺動一次疊片隔膜帶折疊一次,并在折疊的同時,自前、后兩側同時植入一個負極片和一個負極片,形成疊片,疊片中,正極耳的位置彼此重疊,負極耳的位置彼此重疊,最后經(jīng)過整理形成規(guī)則的形狀。
軟包鋰電芯及其制作工藝
將上述疊好的疊片進行電極焊接形成一體,焊接采用壓力焊,焊接牢靠,然后將上述疊片使用隔膜包裹后放入一個軟包袋內,然后進行電解液注入,最后進行封裝,封裝過程中在電極部位增加電極絕緣套,形成軟包電池。該軟包電池具有如下結構:
正極片和負極片間隔設置,且兩者之間設置有一層隔膜,隔膜熱合后形成,正極片和負極片的電極分別獨立成束,并引出至外側,軟包帶為具有絕緣性能的高分子樹脂材料。
軟包鋰電池制作工藝,
步驟一,經(jīng)過涂布、裁剪制得正極片和負極片待用,
步驟二,準備寬度為正極片、負極片長度1.2倍的隔膜,待用
步驟三,將上述第一隔膜平鋪在一個連續(xù)運動的下牽引皮帶上,同時將正極片居中均勻的擺放在第一隔膜上,利用手工或者機械的方式將上述的正極片均勻間隔設置,間隔間距保持在2毫米左右,且每邊留出2毫米的余量,
步驟四,將第二隔膜均勻的覆蓋在第一隔膜上,同時將負極片居中均勻的擺放在第二隔膜上,利用手工或者機械的方式將上述的負極片與上述的正極片重疊設置,并使得正負極片的極耳錯開,
步驟五,將第三隔膜均勻的覆蓋在第二隔膜上,并使用熱合刀具對正、負極片四周的三層隔膜進行熱合,熱合過程避開電極部位,經(jīng)熱合后形成連續(xù)的隔膜帶,在隔膜帶中形成間隔布置的極片組,
步驟五,將上述的隔膜帶按照Z形方式折疊,并在折疊的過程中填入正、負極片,其中上述的負極片的電極疊加,正極片上的電極疊加,形成如圖1所示的樣子,
步驟六,將疊片整理后使用隔膜進行捆綁,形成方形,并放入一個軟包袋內,
步驟七,將軟包袋放入注液機內進行進行壓合整理,形成規(guī)則形狀,并進行電解液灌裝,
步驟八,靜止1至2小時后進行熱合封裝,在熱合封裝后通過軟包帶上的排氣孔排除內部的空氣,經(jīng)過多次連續(xù)的沖液、排液,完全排除內部的空氣,最后對排氣孔進行封裝。
一種電解液零空氣充液裝置,參考圖21,該裝置包括如下結構:
電泵101、電解液存儲罐102、過濾器103、軟包電池加持與震蕩機構104,其中,電泵101為UBA(優(yōu)霸)品牌的型號為E2-R20B的注液泵,電泵將電解液抽取至軟包電池中,通過過濾器103過濾,過濾器為雙并列結構,用一備一,其中,軟包電池加持與震蕩機構包括震動平臺1041、左、右往復加持板1042、驅動電機,上述的震動平臺1041下設置有通過一個搖臂1043,搖臂的上端安裝在震動平臺中部,下端安裝在一個第一偏心輪1044上,同時,在震動平臺的四個轉角處設置有阻尼支撐桿1045,阻尼支撐桿是指帶有伸縮性能和彈性的伸縮桿,上述第一偏心輪受控于一個驅動電機,在第一偏心輪的轉動下,上述的震動平臺處于震動狀態(tài)。
在注液的同時左右兩側的旋轉氣缸同時動作,旋轉氣缸驅動第二偏心輪1047,第二偏心輪通過驅動頂桿1046,頂桿在壓簧的作用下回彈,將軟包進行往復夾緊于松開,這個過程有利于軟包100內的氣泡的趕出,參考圖22。
在整個灌裝的過程中應保證維持一個循環(huán),至少保證不再有氣泡被趕出。
然后對軟包的排氣口進行封堵,封堵方式為熱合,形成永久封堵。
在軟包熱合位置的外側設置一個加強型的封口,形成的軟包電池芯參考圖23所示的結構。
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本發(fā)明的范圍進行限定,在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下,本領域相關技術人員對本發(fā)明的各種變形和改進,均應擴如本發(fā)明權利要求書所確定的保護范圍內。