專利名稱：用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，尤其涉及用于鋰二次電池自動生產系統的能夠包裝粗電池的包裝設備，其中在由以薄膜形式隔片卷提供的并設置成沿著水平通道移動的預定長度隔膜的兩個表面與一批正電極板和負電極板層疊并且將該層疊的隔膜折疊成為折疊/折疊形式之后，可以在連續的生產線中通過切割來自隔膜卷的層疊隔膜件并用絕緣帶纏繞該隔膜件生產出粗電池。
在各種電池中，通常使用鎳鎘電池、鎳氫電池、鎳鋅電池、鋰二次電池等作為電子產品的電源，特別是考慮到其使用壽命和容量而一般使用鋰二次電池。
根據電解質的類型，鋰二次電池可以分成采用液體電解質的鋰金屬電池和鋰離子電池以及采用固體聚合物電解質的鋰聚合物電池。根據固體聚合物電解質的類型，鋰聚合物電池可以分成其中完全不含有機電解液的全固體型鋰聚合物電池以及采用含有有機電解液的凝膠型聚合物電解質的鋰離子聚合物電池。
鋰二次電池是通過將多個具有隔膜—電極結構的單元電池疊置以便滿足所需容量、將各單元電池彼此串聯并且將單元電池包裝在圓筒狀或多面體狀的筒中來生產的。
但是在其中根據傳統方法設置有電極板的電池中，存在的問題在于當電池被過充電時，電池的電壓急劇升高，并且電池的能量可能瞬時放出，從而電解質可能蒸發或燃燒，因此電池的性能及其安全性降低。另外還存在另一個問題連接電極分接頭以使單元電池相互電連接的過程非常復雜。
因此，為了實現上述目的，提供一種用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，包括機架；基座部件，安裝在該機架上并設有用于接收一批其兩個表面都以預定的圖案與正電極板和負電極板層疊在一起的隔膜的接收架；止動部件，它可線性運動地安裝在機架上以便能夠選擇地接近基座部件的一端以防止提供給基座部件的隔膜與接收架分開；折疊部件，可相對于接收架線性移動地安裝在機架上，從而該折疊部件可以擠壓被提供給由接收架和止動部件形成的接收空間的隔膜預定時間，并使隔膜折疊，從而折疊的隔膜的兩側截面可以成為“Z”形，并且正電極板和負電極板可以相互交替；以及切割/絕緣帶纏繞部件，用于使折疊成“Z”形的隔膜移動至預定區域，在沒有附著任何電極板的非電極板區域處切割隔膜，并用絕緣帶纏繞折疊和切割的隔膜件。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，基座部件包括引導爪，從基座板伸出以引導被提供至此處的隔膜；以及一對凹進接收架兩側的凹陷部分。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，該基座部件還包括偏置部件，安裝在機架處用于使隔膜向止動部件偏置，從而可以很容易將提供給接收架的隔膜折疊成“Z”形。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，止動部件優選具有用于阻擋基座部件的兩側的止動叉，并在止動件移動部件的作用下線性移動。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，折疊部件包括由折疊板移動部件移動的折疊板。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，切割/絕緣帶纏繞部件包括一對夾緊部件，用于使得基座部件兩側接近，夾住折疊成“Z”形的隔膜件的兩側，并使隔膜件水平移動至絕緣帶纏繞位置；切割部件，可移動地安裝在機架上，用于在已經由夾緊部件移動隔膜之后在基座部件的前端切割隔膜；絕緣帶提供部件，安裝在機架上用于在卷繞著絕緣帶的絕緣帶輥沿著絕緣帶行進通道移動之后將絕緣帶的一端附著在隔膜件上；夾緊件旋轉部件，它安裝在機架上用于使夾緊部件旋轉預定次數，從而可以在已經連有絕緣帶一個端部的隔膜件在其兩端旋轉的同時用絕緣帶纏繞該隔膜件；以及絕緣帶切割部件，它可移動地安裝在絕緣帶提供部件上，用于切割從已經被夾具旋轉部件旋轉并已經用絕緣帶包裝的包裝好的隔膜件中伸出的絕緣帶的松弛端部。
在用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備中，切割/絕緣帶纏繞部件還包括夾持部件，可上升和下降地安裝在機架上，從而該夾持部件能夠接近絕緣帶提供部件，并與隔膜的一個表面相接觸以防止隔膜在該隔膜被切割部件切割之前擺動。
附圖的簡要說明通過參考附圖對其優選實施方案進行詳細說明從而可以更加了解本發明的上述目的和優點。
圖1為闡述根據本發明優選實施方案用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備的示意性透視圖；圖2為表示隔膜帶通過圖1所示層疊裝置折疊成“Z”形的實施例的前視圖；圖3A和3B為圖1所示包裝設備的前視圖和平面視圖；圖4A和4B為圖3所示基座部件部分的放大前視圖和平面視圖；圖5A和5B分別為圖3所示止動部件部分和折疊部件的前視圖和右側視圖；圖6A和6B為圖3所示夾具部件部分的前視圖和右側視圖；圖7A和7B為圖3所示切割部件部分的前視圖和右側視圖；圖8A和8B為圖3所示絕緣帶提供部件部分的前視圖和右側視圖；圖9A、9B和9C表示圖3所示支架部件部分的視圖。
優選實施方案的詳細說明以下參考附圖詳細描述本發明優選實施方案的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備。
參照圖1，根據本發明的包裝設備350用來在隔膜311通過層疊裝置(未示出)與正負電極板102和104層疊在一起之后使穿過輸送裝置(未示出)的前端供應的隔膜311折疊，從而隔膜311的斷面可以具有如圖2所示的“Z”形并且用絕緣帶纏繞該折疊的隔膜311。
圖3A和3B為在圖1中所示的包裝設備部分的前視圖和平面圖。
參照圖1以及圖3A和3B，包裝設備350包括機架301；基座部件210，它被提供有一批其兩個表面以預定的圖案層疊有多個正電極板102和負電極板104的隔膜311，并且將這批隔膜311接收在其中；止動部件220，可上升和下降地安裝在機架上，從而可以防止接收在給基座部件210內的隔膜311與接收架212分開；折疊部件230，連續往復運動以折疊被提供至由接收架212和止動部件220形成的接收空間214的隔膜311，從而隔膜311的截面可以具有“Z”形的形狀；以及切割/絕緣帶纏繞部件240，用于使折疊成“Z”形的隔膜311移動至預定的絕緣帶纏繞區域，在沒有附著任何電極板的非電極板區域處切割隔膜311，并用絕緣帶纏繞所切下的隔膜311。
機架301可以分成其上安裝有多個用來支撐該系統300離開地面的支柱309的下機架和其上安置有系統300的部件的上機架。各種驅動馬達、真空系統、噴氣系統、電子系統、粘合劑供應系統設在下機架上。優選的是，上機架的上機架設置成處于精確水平的狀態。
圖4A和4B為包裝設備的部分基座部件的放大的前視圖和平面圖。
參考圖4A和4B，基座部件210包括接收架212，它具有平面形狀并安裝在機架301上安裝的基板216上；引導爪218，它從基座板216伸出用于朝著接收架212引導所提供的隔膜311；以及一對凹陷部分211，它們凹入進接收架212兩側。引導爪218的上表面優選設置成與行進通道313平行并經過專門的表面處理。凹陷部分211是用來將切割/絕緣帶纏繞部件240的指狀部件245(圖6A和6B)插進的空間。
另外，該基座部件210還包括偏置部件213，用于使隔膜311朝著與隔膜提供方向相反的方向即朝著止動部件220偏置，從而可以很容易將提供給接收架212的隔膜311折疊成大致“Z”形。偏置部件213優選包括噴氣嘴215，它能夠由于氣流吹力而推動隔膜311朝著止動部件220擺動。
圖5A和5B為圖1中所示的止動部件和折疊部件的前視圖和右側視圖。
參考圖5A和5B，止動部件220安裝成能夠在止動件移動部件222的作用下相對于機架301前后線性移動，所述止動件移動部件222安裝在機架301上并由控制單元控制，從而止動部件220能夠選擇性地阻擋基座部件210的一側以形成接收空間并防止提供給接收架212的隔膜311與接收架212分離。止動部件220優選在其一端具有兩個止動叉224，在兩個止動叉224之間形成閑置空間。
折疊部件230用來連續地擠壓并折疊被提供給接收空間并向止動部件220偏置的隔膜311，從而隔膜311在正電極板102和負電極板104的兩側部件的截面具有“Z”形的形狀，并使得正電極板102和負電極板104相互交替。折疊部件230包括被設置成在與接收空間對應的位置處上升或下降的折疊板232以及安裝在止動部件220上并由控制裝置控制的折疊汽缸234。因此在一批隔膜311的包裝過程中，在止動部件220前后移動一次的期間，折疊板232前后移動與二次電池所需電極板數量即彼此交替的正電極板和負電極板的數量一致的次數。
參考圖6A和6B，切割/絕緣帶纏繞部件240包括一對夾緊部件242，它們接近基座部件210的兩側，夾住折疊成“Z”形的隔膜件的兩側，并水平移動至絕緣帶纏繞位置；切割部件250(圖7A和7B)，可移動地安裝在機架301上用于在隔膜311已經由夾緊部件242移動之后從基座部件210上方切割隔膜311；絕緣帶提供部件270(圖1和圖3)，安裝在機架301上，從而在卷繞著絕緣帶262的絕緣帶輥264沿著絕緣帶行進通道移動至絕緣帶纏繞位置之后將絕緣帶262的一端連在隔膜件311上；夾緊件旋轉部件280(圖6A和6B)，安裝在機架301上用于使夾緊部件242旋轉預定次數，從而可以在已經連有絕緣帶262一個端部的隔膜件311在其兩端旋轉的同時用絕緣帶纏繞隔膜件；絕緣帶切割部件290(圖3A)，可移動地安裝在機架301上用于切割從已經被夾具旋轉部件280旋轉并已經用絕緣帶262包裝的包裝好的隔膜件311伸出的絕緣帶262的松弛端部；以及夾持部件244，可上升和下降地安裝在機架301上，從而該夾持部件244能夠接近絕緣帶提供部件270，并接觸隔膜311的下表面以防止隔膜311在該隔膜311被切割部件250切割之前擺動。
參考圖6A和6B，一對夾緊部件242安裝成相對于隔膜311的行進通道對稱并且與機架301平行。每個夾緊部件242包括可移動塊241，它在基座部件210和絕緣帶纏繞位置之間沿著與隔膜311行進通道平行的LM導向件246和導軌248前后移動；以及一對指狀部件245，它們安裝在該可移動塊241上以便能夠在隔膜件311定位在凹陷部分211處并且由汽缸243操作的同時夾住隔膜件311。
如圖7A和8B所示，切割部件250用來切割由夾緊部件242移動到絕緣帶纏繞位置的隔膜件311的未附著區域的前端，并包括設有加熱線圈252的熱切割裝置258。該熱切割裝置258安裝在汽缸254的一個端部上以設置在行進通道313上面，從而熱切割裝置258能夠在汽缸254的作用下選擇地朝向基座部件210移動以接觸隔膜311，并且被加熱至預定溫度的加熱線圈252能夠切割隔膜311。汽缸254由安裝在機架301上的托架252支撐。
參考圖1和圖8A、8B，絕緣帶提供部件270包括安裝在機架301上的絕緣帶提供輥264和多個絕緣帶引導輥266，以及一對絕緣帶附著輥272，它們安裝在裝在機架301上的汽缸268一端上從而能夠在汽缸268的作用下上升或下降，并且它們設置在絕緣帶262的行進通道上，從而絕緣帶262的一端能夠選擇地接觸隔膜311的上表面。
如圖9A和9B所示，夾持部件244設置成與絕緣帶附著輥272相對應。夾持部件242用來防止隔膜311的未附著區域在用絕緣帶纏繞隔膜件311并因此發生擺動之前切割隔膜311時擺動。為此，夾持部件244包括安裝在機架301上的托架274以及夾持輥278，該夾持輥安裝成能夠在安裝在托架274上的氣缸276的作用下選擇地上升或下降直到夾持輥278接觸隔膜311的下表面。
如圖6A和6B所示，每個夾緊件旋轉部件280包括安裝在可移動塊241的步進馬達282，從而步進馬達282的轉動軸能夠與指狀部件245的軸共軸，并且夾具旋轉部件280因此能夠利用其旋轉力轉動指狀部件245。
如圖9A和9C所示，絕緣帶切割部件290安裝在機架301上以接近夾持部件244，從而該絕緣帶切割部件290能夠由夾緊件旋轉部件280(圖6A和6B)旋轉，并切割從包裝好的隔膜件311伸出的絕緣帶262的松弛端部(圖3A)。絕緣帶切割部件290包括安裝在機架301上的托架292，以及具有用于加熱和切割絕緣帶262的切割線圈295的切割體296，該切割體可在安裝在托架292上的氣缸294的作用下上升和下降并且由控制裝置在行進通道下方進行操作。
以下根據本發明的優選實施方案描述如上構成的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備的操作。
首先，打開包裝設備350的電源，設定控制單元所需數據。然后制成其兩側表面已經按照預定的圖案附著有正和負電極板的隔膜311，從而通過行進通道313提供。另外使止動部件220下降以阻擋基座部件210的兩側，以在接收架212上方形成接收空間。
然后，當按下控制單元的起始按鈕時，由輸送裝置提供的隔膜311開始被提供給由引導爪218引導的基座部件210的接收架212。在這個步驟中，隔膜311被偏置部件213的氣流噴嘴215產生的氣流吹力向止動部件230偏置。
在該狀態中，折疊部件230的折疊板232連續地擠壓被提供給接收空間并且偏置預定次數的隔膜311，并且折疊隔膜311，從而隔膜的兩個側面的斷面可以具有“Z”形，并且正電極板102和負電極板104可以相互交替。然后，止動部件220在折疊板232將一片隔膜311壓在接收架212的狀態中上升。隨后，使切割/絕緣帶纏繞部件241的夾緊部件242接近基座部件210的兩個側面，并且夾住折疊成“Z”形的隔膜件311的兩個側面。與夾緊操作一起，折疊板232上升。
之后，操縱夾緊部件242以使隔膜件311水平地向絕緣帶纏繞位置移動。隨后，操縱纏繞帶提供部件270以使得絕緣帶262的前端附著到設在絕緣帶纏繞位置處的隔膜件311的上表面上。同時，夾持部件244上升以使得夾持輥278接觸隔膜311的下表面。因此，由于絕緣帶附著輥272和夾持輥278夾住該隔膜311，所以隔膜311不會擺動。
隨后，切割部件250下降以切割隔膜件311的非附著區域的前端。然后，被加熱到預定溫度的加熱切割裝置258切割該隔膜311。
之后，在其上附著有絕緣帶262的前端的隔膜件311在其兩個端部處轉動期間，操縱夾緊件轉動部件280以用絕緣帶纏繞該隔膜件311。然后，指狀部件245在步進馬達282的作用下轉動，同時從絕緣帶提供部件270中提供的絕緣帶262自然地卷繞在隔膜件311上以用絕緣帶纏繞該隔膜件311。
隨后，操縱絕緣帶切割部件290以切割從用絕緣帶纏繞的隔膜件311中延伸出的絕緣帶262的松弛端。然后，切割線圈295移動以通過利用熱量來切割該絕緣帶262，并且最后完成包裝操作。
如上所述，本發明用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備具有如下優點。
首先，由于采用了自動生產系統，所以能夠提高其生產的整體效率，并且可以降低二次電池的次品率。
第二，由于其兩側分別連有正電極板和負電極板的隔膜能夠通過接收架、止動部件以及施壓板的連續操作而折疊，從而折疊的隔膜兩側截面可以為“Z”形，因此極大地提高了二次電池的生產率。
第三，由于折疊的隔膜件可以連續地移動，并且通過自動機器人設備用絕緣帶纏繞，所以可以提高二次電池的生產率和生產過程的效率。
雖然已經參照其優選實施方案對本發明進行了具體展示和說明，但是對于那些本領域普通技術人員要理解的是，在不脫離如由附屬的所限定的本發明的精神和范圍的情況可以在形式和細節上對本發明作出各種改變。
權利要求
1.一種用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，包括機架；基座部件，安裝在該機架上并設有用于接收一批其兩個表面都以預定的圖案與正電極板和負電極板層疊在一起的隔膜的接收架；止動部件，它可線性運動地安裝在機架上以便能夠選擇地接近基座部件的一端以防止提供給基座部件的隔膜與接收架分開；折疊部件，可相對于接收架線性移動地安裝在機架上，從而該折疊部件可以擠壓被提供給由接收架和止動部件形成的接收空間的隔膜預定時間，并使隔膜折疊，從而折疊的隔膜的兩側截面可以成為“Z”形，并且正電極板和負電極板可以相互交替；以及切割/絕緣帶纏繞部件，用于使折疊成“Z”形的隔膜移動至預定區域，在沒有附著任何電極板的非電極板區域處切割隔膜，并用絕緣帶纏繞折疊和切割的隔膜件。
2.如權利要求1所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述基座部件包括引導爪，從基座板伸出以引導被提供至此處的隔膜；以及一對凹進接收架兩側的凹陷部分。
3.如權利要求1所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述基座部件還包括偏置部件，安裝在機架處用于使隔膜向止動部件偏置，從而可以很容易將提供給接收架的隔膜折疊成“Z”形。
4.如權利要求1所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述止動部件具有用于阻擋基座部件的兩側的止動叉，并在止動件移動部件的作用下線性移動。
5.如權利要求1所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述折疊部件包括由折疊板移動部件移動的折疊板。
6.如權利要求1所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述切割/絕緣帶纏繞部件包括一對夾緊部件，用于使得基座部件兩側接近，夾住折疊成“Z”形的隔膜件的兩側，并使隔膜件水平移動至絕緣帶纏繞位置；切割部件，可移動地安裝在機架上，用于在已經由夾緊部件移動隔膜之后在基座部件的前端切割隔膜；絕緣帶提供部件，安裝在機架上用于在卷繞著絕緣帶的絕緣帶輥沿著絕緣帶行進通道移動之后將絕緣帶的一端附著在隔膜件上；夾緊件旋轉部件，它安裝在機架上用于使夾緊部件旋轉預定次數，從而可以在已經連有絕緣帶一個端部的隔膜件在其兩端旋轉的同時用絕緣帶纏繞該隔膜件；以及絕緣帶切割部件，它可移動地安裝在絕緣帶提供部件上，用于切割從已經被夾具旋轉部件旋轉并已經用絕緣帶包裝的包裝好的隔膜件中伸出的絕緣帶的松弛端部。
7.如權利要求6所述的用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備，其中所述切割/絕緣帶纏繞部件還包括夾持部件，可上升和下降地安裝在機架上，從而該夾持部件能夠接近絕緣帶提供部件，并與隔膜的一個表面相接觸以防止隔膜在該隔膜被切割部件切割之前擺動。
全文摘要
這里公開了一種用于鋰二次電池自動生產系統的包裝設備。該包裝設備包括:機架;基座部件,安裝在該機架上并設有用于接收一批其兩個表面都以預定的圖案與正電極板和負電極板層疊在一起的隔膜的接收架;止動部件,它可線性運動地安裝在機架上以便能夠選擇地接近基座部件的一端以防止提供給基座部件的隔膜與接收架分開;折疊部件,可相對于接收架線性移動地安裝在機架上,從而該折疊部件可以擠壓被提供給由接收架和止動部件形成的接收空間的隔膜預定時間,并使隔膜折疊,從而折疊的隔膜的兩側截面可以成為“Z”形,并且正電極板和負電極板可以相互交替;以及切割/絕緣帶纏繞部件,用于使折疊成“Z”形的隔膜移動至預定區域,在沒有附著任何電極板的非電極板區域處切割隔膜,并用絕緣帶纏繞折疊和切割的隔膜件。
文檔編號H01M10/40GK1386674SQ0212031
公開日2002年12月25日 申請日期2002年5月22日 優先權日2001年5月23日
發明者洪智俊 申請人:可卡姆工程有限公司