[发明专利]一种转塔式自动叠片生产线及其叠片工艺

说明书

本发明公开了一种转塔式自动叠片生产线及其叠片工艺，包括机架、进料真空拉体、叠片机构、转塔机构、下料机械手及CCD机构，进料真空拉体包括二条，两进料真空拉体平行间隔地设置于机架上；转塔机构包括二个，两转塔机构分别设置于两叠片工位处；叠片机构包括四个，四叠片机构两两一组分别设置于两转塔机构的两侧；下料机械手包括二套，两下料机械手分别依次设置于两进料真空拉体的下方；CCD机构包括二套，两CCD机构分别设置于两叠片工位上方。本发明完成在同一个旋转周期内同时实现双叠片机构上的依次交替叠合，提升了叠片效率；实现平台更换不间断叠片，避免下料时运动干涉问题；实现对极片不间断地压紧，有效避免极片发生位移偏差。

技术领域

本发明涉及电芯制造领域，特别指一种转塔式自动叠片生产线及其叠片工艺。

背景技术

当前,全球锂电池企业主要聚集在韩国、中国和日本。日本在21世纪之前垄断了全球的裡电池产业,其主要产品是二次锂电池。后来,随着韩国和中国对锂电池生产技术的研究和开发而逐渐地在全球占据了一定的市场。国外著名的锂电池生产厂家有三洋、博世、三星、松下、索尼、丰田、东芝、福特、通用、奔驰等。这些厂家一般都有一整套完善的锂电池生产线，其中包含锂电池卷绕设备和极耳焊接设备，这些设备一般由专门的设备生产商提供。调查统计，2016年中国锂电池电芯设备规模为75亿元，同比增长超过100%。其中国产设备占55亿元，预计未来国产比例将提升。目前动力电池的产能和性能，远不能满足终端电动车及储能市场的新增需求，未来3-5年将是锂电设备高速增长期。受动力电池大规模扩张影响，单体动力电池容量较大，用叠片工艺生产效率和性能更优异。许多国内领先电芯制造商都有方形铝壳电池扩产规划，2016年以来对叠片工艺设备需求随之增多。我国锂电池叠片机设备行业，由过去格林晟一家独大，到现在群雄割据的局面。由于动力电池性能要求较高，对设备稳定性、精细度、高速性等要求严格，因此企业在采购中会优先考虑高性能设备，这将加速设备市场向实力型设备企业集中化，同时也倒逼低端市场设备企业竞争加大，小企业为了生存迫使下降价格走薄利多销道路。动力锂电池主要由隔离膜、阴极、阳极、电解液四部分组成，按成型工艺主要分为三种：切片锂电池、叠片锂电池和卷绕锂电池。切片锂电池，由于隔离膜非常柔软，在加工过程中难以保证隔离膜的对齐度，使电池质量下降，因此，在工业中很少使用该方案。叠片锂电池，从结构上看叠片工艺比切片工艺的锂电池加工工艺简单，因为隔离膜在整块锂电池当中为连续的，而且其性能与切片锂电池几乎一样，在工业中常用叠片锂电池替代切片锂电池。方形卷绕锂电池，在整个电池中只有一张阴极极片和一张阳极极片，其加工工艺更为简单，因此卷绕锂电池目前被广泛应用。

在没有出现叠片锂电池之前几乎都是用方形卷绕锂电池，但随着行业内的不断研究，随着电池能量密度要求逐步提高，电芯企业有将电池越做越大的趋势，单电芯做大最主要存在问题在于安全性、生产效率、极片与隔膜卷绕或对叠的控制、产线集体效率等问题。叠片锂电池的优越性能慢慢呈现，叠片锂电池的普及是将来的一大趋势，而解决叠片锂电池的加工效率问题是推广叠片锂电池的必须途径，且随着国内叠片装备企业的不断革新进步，以及大型锂电装备企业的横向延伸，叠片工艺仍会是主流趋势。

目前大部分国内叠片机的机器参数如下：极片高度：60-80mm 80-120mm 100-200mm；极片宽度：40-60mm 60-80mm 82-160mm；电池厚度：3-10mm；单片对齐精度：≤0.2mm；整体对齐精度：≤0.5mm；叠片速度：1.5-2/pin。传统的叠片生产线已经无法满足叠片效率已经无法满足自动化产线整线产能要求，因此，针对传统的叠片生产线及叠片工艺需要另辟一种全新的结构及工艺设计，以达到现有产线通过普通改进手段无法提升的量级的产能效率提升。

发明内容