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(fù)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(guò)機(jī)械如此往復(fù)的進(jìn)行Z字形運(yùn)動(dòng)，快速形成正極、隔離膜及負(fù)極相間層疊的效果。在重復(fù)一定次數(shù)，達(dá)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(diǎn)為：料盒、吸盤(pán)、壓刀等部件運(yùn)行、避讓動(dòng)作所需時(shí)間長(zhǎng)，平均每疊一片需1.4s以上，全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)成本高；通過(guò)吸盤(pán)取片、定位，在一組電芯完成前無(wú)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(huì)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(jī)械手將正負(fù)極片壓在隔膜上，利用卷繞裝置再進(jìn)行一體翻轉(zhuǎn)，通過(guò)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(jī)械手以及切隔膜裝置，相應(yīng)部件運(yùn)行時(shí)均需考慮避讓、往返時(shí)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(fù)極極片或兩種極片進(jìn)行袋式保護(hù)，然后進(jìn)行層疊。正負(fù)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(dú)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(huì)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(shí)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(dòng)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(diǎn)焊式、熱封式、粘結(jié)式、熱壓熔接等，進(jìn)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(dú)對(duì)每個(gè)極片進(jìn)行制袋，因此現(xiàn)有制袋工藝方法存在制作過(guò)程繁雜，工序操作多、制作效率低的問(wèn)題。以專利中國(guó)公開(kāi)專利CN200910106778.X為代表，其提及一種將正極極片或負(fù)極極片制袋后進(jìn)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(jìn)行了結(jié)合，提升了層疊時(shí)的速度，但制袋效率并沒(méi)有得到提升。另外將袋式包裹極片進(jìn)行Z型疊片時(shí)，由于極片強(qiáng)度和隔離膜強(qiáng)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(gè)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(hù)越好則機(jī)械自動(dòng)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(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)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(wèn)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(fù)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(wú)極片空白區(qū)進(jìn)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(fù)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(jìn)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(jìn)行橫向切割，再將隔離膜袋進(jìn)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(guò)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(duì)隔離膜進(jìn)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(pán)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(jìn)行堆疊；

制袋裝置，其位于所述疊帶裝置的后方，用來(lái)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(kāi)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(gè)，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(dòng)機(jī)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(duì)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(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(gè)，同樣數(shù)量的輔助張力輥對(duì)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(dòng)機(jī)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(duì)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(jìn)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(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)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(shí)制袋，利用多層走帶方式和制袋工藝的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了極片高效、高精度的無(wú)損層疊。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的之字形疊片過(guò)程示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的卷繞式疊片過(guò)程示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的制帶式疊片過(guò)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(guò)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(dòng)涂膠機(jī)； 2-吸爪式自動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)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(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)需求將正極或負(fù)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(jìn)行反推計(jì)算，從而確保多層極片10的位置重疊后無(wú)偏差。

2.疊帶：將上述帶有極片10的隔離膜11相互貼近，進(jìn)行層疊。隔離膜11在水平方向的位置根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)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(wú)極片10的空白區(qū)域進(jìn)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(diǎn)大小根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(gè)極片10仍處于通過(guò)隔離膜11相連的狀態(tài)，可根據(jù)下一步工藝需求，進(jìn)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(kāi)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(duì)隔離膜11進(jìn)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(pán)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(jìn)行堆疊；

制袋裝置，其位于疊帶裝置的后方，用來(lái)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(diǎn)焊、超聲波點(diǎn)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(kāi)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(jī)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(dòng)涂膠機(jī)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(gè)，在最上層之外的每層隔離膜放卷處設(shè)有自動(dòng)涂膠機(jī)1，用于給隔離膜11涂覆一層膠水。多個(gè)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(dòng)機(jī)械手2，其設(shè)于自動(dòng)涂膠機(jī)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(dòng)機(jī)械手2的運(yùn)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(duì)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(gè)驅(qū)動(dòng)輥，以使疊帶輥3和壓輥6轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)，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(shí)設(shè)有點(diǎn)焊設(shè)備，在同步運(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)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(jìn)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(shí)，其工藝步驟參見(jiàn)如下實(shí)施例。

實(shí)施例一

1.吸爪式自動(dòng)機(jī)械手2將正、負(fù)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(fù)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(guò)計(jì)算確定，根據(jù)實(shí)際情況向上逐層增加抓取周期時(shí)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(guò)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(guò)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(wú)極片分布的空白區(qū)域，壓板8上的電焊機(jī)進(jìn)行多排點(diǎn)焊，完成制袋；

4.將相連的隔離膜袋12通過(guò)切割裝置9分割開(kāi)并收料，完成疊片工作。

實(shí)施例二

1.吸爪式自動(dòng)機(jī)械手2將正、負(fù)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(fù)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(fù)極極片相間放置，例如，第一層依次放置正極極片、負(fù)極極片、正極極片、負(fù)極極片……依次類推，則第二層依次放置負(fù)極極片、正極極片、負(fù)極極片、正極極片……依次類推，而第三層依次放置正極極片、負(fù)極極片、正積極片、負(fù)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(guò)計(jì)算確定，根據(jù)實(shí)際情況向上逐層增加抓取周期時(shí)間。

2.重復(fù)實(shí)施例一2至4的步驟。

該實(shí)施例與實(shí)施例一的不同點(diǎn)在于極片周期性放置的方式不同，便捷性稍差。但左右對(duì)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(shí)使壓輥兩側(cè)張力更均勻。

實(shí)施例三

1.將隔離膜11沿徑向(MD，與傳動(dòng)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(dòng)方向)切割裝置，用來(lái)將隔離膜袋12沿傳送方向分割。

3.吸爪式自動(dòng)機(jī)械手2將正、負(fù)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(yùn)動(dòng)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(duì)的三行負(fù)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(fù)極極片上下位置均相對(duì)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(guò)計(jì)算確定，根據(jù)實(shí)際情況向上逐層增加抓取周期時(shí)間。

4.重復(fù)實(shí)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(jìn)行切割，分割出電芯并收料，完成疊片工作。

實(shí)施例四

在實(shí)施案例1的基礎(chǔ)上將設(shè)備下述調(diào)整：

1.重復(fù)實(shí)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(yùn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行制袋和切割分離。

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

4.將隔離膜袋12通過(guò)傳送帶運(yùn)輸并收料，完成疊片工作。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)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(hù)范圍內(nèi)。