锂离子电芯叠片设备及叠片工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电芯叠片设备及叠片工艺，所述锂离子电芯叠片设备包括制堆模块、裁切模块、运输模块、堆垛贴合模块以及热压模块：所述制堆模块将正极片及负极片间隔排列并热压于隔膜的一侧面制成连续堆叠，或者将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面的相应位置制成连续堆叠；所述裁切模块将所述连续堆叠切分成单元堆叠；所述运输模块流水线式运输所述单元堆叠；所述堆垛贴合模块将所述单元堆叠及所述隔膜以堆栈形式制得排列整齐的多层堆叠电芯；所述热压模块热压所述多层堆叠电芯制得锂离子电芯。该设备设计简单、设备成本低廉、叠片精度高，有效提高了锂离子电芯的制备效率和良品率。提高了锂离子电芯的制备效率和良品率。提高了锂离子电芯的制备效率和良品率。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电芯叠片设备及叠片工艺


[0001]本专利技术涉及储能装置领域，尤其涉及一种锂离子电芯叠片设备及叠片工艺。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等特点已成为目前消费类电子产品、电动汽车等应用场景主流的储能类电池。当前，消费类电子产品、电动汽车等产业迎来了快速增长的阶段，对锂离子电池的需求量剧增。但是，目前由于锂离子生产工艺复杂，工序繁多导致锂离子电池的生产效率低下，产品良品率低。在锂离子电池生产的诸多工序中，电芯组装工艺尤为重要，主要分为叠片组装工艺与卷绕组装工艺，其中，叠片组装工艺由于堆叠极片应力较卷绕极片均匀、电芯侧边利用率大、内阻低等优势，在高能量密度锂电池生产中具备有效提升安全性、能量密度等优势，更具发展前景。
[0003]目前主流应用的锂离子电芯叠片组装工艺，按照工艺类别分为：Z型叠片与制袋型叠片两种。其中，(1)Z型叠片是将锂离子电芯正、负极片分别模切或裁切成单片，然后，隔膜采用Z字形方式运动，隔膜每次折叠，机械手抓取一片电芯极片放置在隔膜上，最终制成以“隔膜-正极-隔膜-负极”为单元的多层堆叠结构。(2)制袋型叠片工艺，首先将已裁切成型的正极极片、上下两卷隔膜，采用热封隔膜的方式将正极极片热封于上下隔膜中，完成制袋工艺。其次，将制袋得到的“隔膜-正极-隔膜”单元进行切断处理形成袋式极片。最后，将裁切完成的袋式极片与对应的负极片通过机械手臂进行抓取，形成“袋式极片(隔膜
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正极-隔膜)-负极”为单元的多层堆叠结构。
[0004]例如，专利号为CN109244554A的专利公布了一种锂离子电池Z字形叠片设备及其工艺，采用Z型叠片工艺，使模切或裁切与Z字形叠片实现无缝对接，省去极片转移装置及设施，并且使用热压复合方式固定极片。
[0005]又如，专利号为CN201510734609.6的专利公布了一种锂离子电池叠片单元、电芯及其制备方法、锂离子电池，锂离子电池叠片单元包括内电极片、隔膜以及与内电极片极性相反的外电极片，所述内电极片的两个侧面上分别通过粘结剂粘结有所述隔膜，所述隔膜的外侧面上通过粘结剂粘结有所述外电极片。
[0006]再如，专利号为CN201710643033.1的专利公布了一种电池极片模切制袋叠片一体设备，包括正极片模切机构、负极片模切机构、复合制袋机构及叠片机构，所述正极片模切机构及负极片模切机构分别用于对正极片及负极片进行模切，所述复合制袋机构用于对模切完成后的正极片进行制袋封装，所述叠片机构用于将制袋封装好的正极片及模切完成的负极片间隔堆叠。
[0007]再如，专利号为CN102760858A的专利公布了制袋叠片机和制袋叠片方法，该专利技术涉及的制袋叠片机中，包括制袋系统和叠片系统，还包括移动装置，该移动装置中第一控制组件可控制第一机械手在制袋系统和叠片系统之间移动，制袋系统中每制得一个袋式极片，移动装置就直接将其移动到叠片系统中进行叠片。
[0008]以上两种锂离子电芯叠片工艺，存在各自的技术问题。其中，Z型叠片工艺由于涉
及复杂的Z型隔膜走带、极片抓取等动作，设备整体设计复杂，所需机械手臂，滚轮控制机构较多，设备成本较高，并且Z型叠片工艺极片抓取、放置效率低，精度可控性差。制袋型叠片工艺，由于制袋工作中极片与隔膜袋中存在间隙，所以极片移动会导致最终叠片精度降低。此外，制袋工艺最后还是需要进行袋式极片与极片的抓取动作，所以设备成本及效率也存在待解决问题。
[0009]因此，有必要提供一种新的锂离子电芯叠片设备及叠片工艺以克服上述现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0010]本专利技术的第一目的在于提供一种锂离子电芯叠片设备，该设备设计简单、设备成本低廉、叠片精度高，有效提高了锂离子电芯的制备效率和良品率。
[0011]本专利技术的第二目的在于提供一种锂离子电芯叠片工艺，该工艺流程简单、叠片精度高，有效提高锂离子电芯的制备效率和良品率。
[0012]为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电芯叠片设备，所述锂离子电芯叠片设备包括制堆模块、裁切模块、运输模块、堆垛贴合模块以及热压模块：所述制堆模块将正极片及负极片间隔排列并热压于隔膜的一侧面制成连续堆叠，或者将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面的相应位置制成连续堆叠；所述裁切模块将所述连续堆叠切分成单元堆叠；所述运输模块流水线式运输所述单元堆叠；所述堆垛贴合模块将所述单元堆叠及所述隔膜以堆栈形式制得排列整齐的多层堆叠电芯；所述热压模块热压所述多层堆叠电芯制得锂离子电芯。
[0013]进一步地，所述裁切模块包括传输机构以及刀模，所述传输机构承载、移动所述连续堆叠，所述刀模分切所述传输机构上的所述连续堆叠。
[0014]进一步地，所述运输模块包括上夹紧履带、下夹紧履带、上滚轮以及下滚轮，所述单元堆叠夹设于所述上夹紧履带及所述下夹紧履带之间，所述上滚轮带动所述上夹紧履带移动，所述下滚轮带动所述下夹紧履带移动。
[0015]本专利技术还提供一种锂离子电芯叠片工艺，所述锂离子电芯叠片工艺包括步骤：(1)将正极片及负极片间隔排列并热压于隔膜的一侧面制成连续堆叠，或者将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面的相应位置制成连续堆叠；(2)将所述连续堆叠切分成单元堆叠；(3)流水线式运输所述单元堆叠；(4)将所述单元堆叠及所述隔膜以堆栈形式制得排列整齐的多层堆叠电芯；以及(5)热压所述多层堆叠电芯制得锂离子电芯。
[0016]进一步地，所述步骤(1)中所述正极片和所述负极片通过热压工艺热压于所述隔膜上，热压时间1～100min，热压温度60～200℃，热压压力0.1～1000MPa；步骤(5)中热压时间1～100min，热压温度60～200℃，热压压力0.1～1000MPa。
[0017]进一步地，所述隔膜经过表面涂胶工艺处理，表面涂胶使用的胶水包括聚偏氟乙烯、聚碳酸丙烯、聚硅氧烷、聚环氧乙烷、聚邻苯二甲酰胺、聚三亚甲基碳酸脂、聚碳酸乙烯酯及聚碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
[0018]进一步地，若步骤(1)中将正极片及负极片热压于隔膜的一侧面，则步骤(2)中的单元堆叠分为正极单元堆叠和负极单元堆叠，从下往上的顺序，所述正极单元堆叠包括所
述隔膜和所述正极片，所述负极单元堆叠包括所述隔膜和所述负极片。
[0019]进一步地，若步骤(1)中将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面，则步骤(2)中的单元堆叠从下往上的顺序依次包括负极片、隔膜及正极片。
[0020]进一步地，若步骤(1)中将正极片及负极片热压于隔膜的一侧面，则步骤 (4)中将所述正极单元堆叠及所述负极单元堆叠以堆栈形式间隔排列，制得排列整齐的多层堆叠，然后将所述隔膜贴合至所述多层堆叠的上表面形成所述多层堆叠电芯。
[0021]进一步地，若步骤(1)中将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面，则步骤(4)将所述隔膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电芯叠片设备，其特征在于，所述锂离子电芯叠片设备包括：制堆模块，所述制堆模块将正极片及负极片间隔排列并热压于隔膜的一侧面制成连续堆叠，或者将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面的相应位置制成连续堆叠；裁切模块，所述裁切模块将所述连续堆叠切分成单元堆叠；运输模块，所述运输模块流水线式运输所述单元堆叠；堆垛贴合模块，所述堆垛贴合模块将所述单元堆叠及所述隔膜以堆栈形式制得排列整齐的多层堆叠电芯；以及热压模块，所述热压模块热压所述多层堆叠电芯制得锂离子电芯。2.如权利要求1所述的锂离子电芯叠片设置，其特征在于，所述裁切模块包括：传输机构，所述传输机构承载、移动所述连续堆叠；以及刀模，所述刀模分切所述传输机构上的所述连续堆叠。3.如权利要求1所述的锂离子电芯叠片设备，其特征在于，所述运输模块包括：上夹紧履带、下夹紧履带，所述单元堆叠夹设于所述上夹紧履带及所述下夹紧履带之间；以及上滚轮、下滚轮，所述上滚轮带动所述上夹紧履带移动，所述下滚轮带动所述下夹紧履带移动。4.一种锂离子电芯叠片工艺，其特征在于，所述锂离子电芯叠片工艺包括步骤：(1)将正极片及负极片间隔排列并热压于隔膜的一侧面制成连续堆叠，或者将正极片热压于所述隔膜的一侧面、将负极片热压于所述隔膜的另一侧面的相应位置制成连续堆叠；(2)将所述连续堆叠切分成单元堆叠；(3)流水线式运输所述单元堆叠；(4)将所述单元堆叠及所述隔膜以堆栈形式制得排列整齐的多层堆叠电芯；以及(5)热压所述多层堆叠电芯制得锂离子电芯。5.如权利要求4所述的锂离子电芯叠片工艺，其特征在于，所述步骤(1)中所述正极片和所述负极片...

【专利技术属性】
技术研发人员：常毅，梅骜，
申请(专利权)人：广州汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：