[发明专利]一种电芯卷针机构及其卷绕方法

说明书

技术领域

本申请涉及锂电池生产设备领域，具体涉及一种电芯卷针机构以及一种电芯卷绕方法。

背景技术

在现有的锂电池设备中，卷绕机的卷针是电芯卷绕的重要部分，卷针的形状影响着电芯的卷绕速度和电芯的质量。目前的卷绕机大部分都采用椭圆形、扁菱形卷针机构。在生产时，由于椭圆形卷针外形的弧度会造成电芯的极耳折弯损伤，电芯卷绕完成后压扁下料，容易造成电芯内部起皱变形。另一种扁菱形卷针机构，由于短轴和长轴相差较大，卷绕过程所以会造成极片和隔膜抖动大，影响电芯的对齐度。而且扁菱形卷针对张力控制要求也高，提速过程中经常会造成张力波动大，电芯内部变形，导致设备提速困难，极大的影响设备生产效率。

发明内容

本申请的目的是：提供一种新型的电芯卷针机构以及采用该机构卷绕电芯的方法，卷绕时极耳贴紧卷针平面，不容易弯折损伤；卷针的长短轴相差不大，张力波动较少，对极片不会造成太大的抖动，极大的提高生产效率。

为了达到上述目的，本申请的技术方案是：

一种电芯卷针机构，包括卷针座以及连接在所述卷针座上的卷针，该卷针的卷绕面上带有极耳定位平面；

所述卷针包括：

一左一右对称布置的左针体和右针体，以及

一上一下对称布置的上针体和下针体；

所述左针体和右针体之间形成有能够夹紧/松开隔膜的夹持缝，所述上针体和下针体均贯通开设有与所述夹持缝相连通的让位缝；

所述卷针座上设置有：

带动所述左针体和右针体沿左右方向相互远离/相互靠近的左右针体位移驱动装置，以及

带动所述上针体和下针体沿上下方向相互远离/相互靠近的上下针体位移驱动装置。

本申请这种电芯卷针机构在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述上针体和下针体上均形成有所述极耳定位平面。

所述左针体、右针体、上针体和下针体上均分别设置有相互对应的圆弧形外表面。

所述左右针体位移驱动装置为气缸组件。

所述上下针体位移驱动装置为气缸组件。

还包括带动所述卷针座转动进而使所述卷针作卷绕动作的驱动电机。

所述驱动电机为伺服电机。

一种锂电池EV卷绕机，包括上述结构的电芯卷针机构。

一种电芯卷绕方法，其采用上述结构的电芯卷针机构进行，包括以下步骤：

S1：将隔膜穿入所述让位缝和所述夹持缝；

S2：通过所述左右针体位移驱动装置带动所述左针体和右针体相互靠近，从而使所述隔膜被夹紧在左针体和右针体之间；通过所述上下针体位移驱动装置调节所述上针体和下针体的距离至预设值；将带有极耳的极片布置于所述隔膜处预设位置；

S3：使所述卷针转动而卷绕所述隔膜和所述极片，并且通过精确控制所述极片在上述步骤S2中的初始位置，来保证在卷绕过程中所述极片上的极耳始终贴向所述极耳定位平面；

S4：待卷绕结束后，通过所述上下针体位移驱动装置带动所述上针体和下针体相互靠近至预设位置；同时，通过所述左右针体位移驱动装置带动所述左针体和右针体相互远离，以松开被夹紧的所述隔膜，沿卷针的轴向抽取下卷绕完成的电芯。

本申请这种电芯卷绕方法在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

在所述步骤S2中，使所述左针体、右针体、上针体和下针体上的所述圆弧形外表面处于同一圆周面上。

所述卷针的卷绕面在所述步骤S4中的周向长度，小于所述卷针的卷绕面在所述步骤S3中的周向长度。

在所述步骤S3中，所述使所述卷针转动由所述驱动电机带动，并且通过调节所述驱动电机的转速来适应卷针的长短轴变换。

本申请的优势在于：

本申请这种电芯卷针机构的卷针有四个活动针体构成，而且卷绕面上制有极耳定位平面。在卷绕时极耳可贴紧极耳定位平面，不容易弯折损伤。卷绕时，可根据需要调节四个活动针体的相对位置，而保证卷针的长短轴相差不大(更为优选地，是卷针的卷绕面近似为标准的圆周面)，使张力波动较少，对极片不会造成太大的抖动。并且，在卷绕时可以通过对驱动电机变速控制来适应卷绕长短轴的变化，进一步减少张力的波动，解决整机提速问题，极大的提高生产效率。

附图说明

图1为本申请实施例这种电芯卷针机构的整体结构示意图；

图2为本申请实施例中卷针处于卷绕准备时的结构示意图；

图3为本申请实施例中卷针在卷绕完成准备取下电芯时的结构示意图；