CN210452914U - 一种锂离子动力电池极片飞切机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂离子动力电池极片飞切机构，包括工作台，所述工作台上安装有直刃切刀，所述直刃切刀的上侧设有由行走机构驱动沿着直刃切刀的长度方向平移的刀架，所述刀架上安装有由动力机构驱动旋转的圆盘切刀，所述圆盘切刀的刃口与直刃切刀的刃口相咬合；所述直刃切刀的前后两侧上方分别设有压料机构；所述刀架上设置有用以推动压料机构向下移动并压住极片的压料动力机构。本实用新型结构设计合理，采用圆盘切刀与直刃切刀相配合完成裁切，整个剪切动作冲击小、平顺性好，可有效提高切刀是使用寿命；同时由于圆盘切刀与直刃切刀的切入角度大，可提高裁切质量，有效控制毛刺。

Description

一种锂离子动力电池极片飞切机构

技术领域：

本实用新型涉及一种锂离子动力电池极片飞切机构。

背景技术：

目前，锂离子动力电池生产工艺中主要有两个方向：一种主要运用于CE类电池的电芯卷绕工艺，该工艺不需要对极片切断，但是不适用于大型的动力锂离子动力电池）；另一种就是电芯叠片工艺，该工艺可适用于所有锂离子电池，但是需要对极片进行单片切断。

锂离子动力电池正/负极片在制备裁切工艺中，由于以下原因：（1）极片中包含锂以及碳的存在，并且极片厚度太薄；（2）动力电池极片在提高电池容量的要求下越长越大；（3）产能要求以及自动化生产需求。导致当前的极片裁切效率低下，切刀寿命短并且结构维护性差，裁切后极片毛刺控制差进而导致电池存在安全隐患，特别是金属毛刺对锂电池的危害巨大，尺寸较大的金属毛刺直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路。

实用新型内容：

本实用新型针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种锂离子动力电池极片飞切机构，不仅结构设计合理、提高极片的裁切效率，而且延长切刀的寿命。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种锂离子动力电池极片飞切机构，包括工作台，所述工作台上安装有直刃切刀，所述直刃切刀的上侧设有由行走机构驱动沿着直刃切刀的长度方向平移的刀架，所述刀架上安装有由动力机构驱动旋转的圆盘切刀，所述圆盘切刀的刃口与直刃切刀的刃口相咬合。

进一步的，所述直刃切刀的前后两侧上方分别设有压料机构；所述刀架上设置有用以推动压料机构向下移动并压住极片的压料驱动机构动力机构。

进一步的，所述直刃切刀的前、后两侧分别设有固联在工作台上端面的压刀座和切刀安装座，所述切刀安装座的前端横设有用以安装直刃切刀的定位台阶，所述压刀座的后端面上端与直刃切刀的前侧面下端相抵接，以将直刃切刀压设在定位台阶内，压刀座的上端后部设有以利于圆盘切刀的下端伸入的让位圆角。

进一步的，所述压刀座与切刀安装座的上侧均设有压料机构，所述压料机构包括横向设置的压料架及平行设于压料架下侧的压料板，所述压料架的左右两端下侧分别设有固联在工作台上端面的支撑块，所述支撑块的中部沿竖向滑动贯穿有导杆A，所述导杆A的上端与压料架固联，所述压料架与支撑块的顶面之间抵接有套设在导杆A外侧的复位弹簧；所述压料板的左右两端分别设有竖向通孔，所述竖向通孔内滑动穿设有导杆B，所述导杆B的上端与压料架固联，所述压料架与压料板之间抵接有若干个压缩弹簧。

进一步的，所述压料驱动机构包括分别设于切刀安装座和压刀座上侧的两个U型架，两个U型架位于圆盘切刀的前后两侧，两个U型架的左端之间和右端之间均连接有一连杆，所述连杆与刀架固定连接，所述U型架的下端中部安装有用以沿着压料架的顶面滚动的凸轮随动器。

进一步的，所述压料架的左右两端对称设有用于与凸轮随动器滚动配合的并带动压料架升降的升降斜面，两端的升降斜面之间设有用于与凸轮随动器滚动配合的并保持压料架向下压紧状态的保压水平面。

进一步的，所述动力机构包括沿纵向固定贯穿圆盘切刀中部的驱动轴，所述驱动轴的后端经与一安装在刀架上的驱动电机的电机轴传动连接。

进一步的，所述驱动轴上于圆盘切刀的后侧固联有用以压住极片的柔性压料盘，驱动轴的前端固联有轴端盖，所述轴端盖与圆盘切刀的前侧面之间抵接有碟形弹簧。

进一步的，所述行走机构包括平行设于工作台上侧的行走架，所述行走架的左右两端分别通过支撑架与工作台固联，行走架的底面安装有横向设置的直线电机，所述直线电机的移动端与刀架固联，直线电机的前侧设有横向导轨滑块组件，所述横向导轨滑块组件的滑块与刀架固联。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型结构设计合理，采用圆盘切刀与直刃切刀相配合完成裁切，整个剪切动作冲击小、平顺性好，可有效提高切刀是使用寿命；同时由于圆盘切刀与直刃切刀的切入角度大，可提高裁切质量，有效控制毛刺。

附图说明：

图1是本实用新型实施例的立体构造示意图；

图2是本实用新型实施例的左视构造示意图；

图3是本实用新型实施例的主视构造示意图；

图4是本实用新型实施例的俯视构造示意图；

图5是动力机构与圆盘切刀的配合构造示意图；

图6是压料驱动机构的立体构造示意图；

图7是直刃切刀与切刀安装座和压刀座相配合时的立体构造示意图；

图8是直刃切刀与切刀安装座和压刀座相配合时的左视构造示意图；

图9是压料机构与切刀安装座及压刀座相配合时的立体构造示意图；

图10是压料机构的立体构造示意图。

图中：

1-工作台；2-直刃切刀；3-行走机构；4-刀架；5-圆盘切刀；6-压料机构；7-动力机构；8-压刀座；9-切刀安装座；10-定位台阶；11-让位圆角；12-压料架；13-压料板；14-支撑块；15-导杆A；16-复位弹簧；17-导杆B；18-压缩弹簧；19-压料驱动机构；20-U型架；21-连杆；22-凸轮随动器；23-升降斜面；24-保压水平面；25-驱动轴；26-驱动电机；27-柔性压力盘；28-轴端盖；29-碟形弹簧；30-行走架；31-支撑架；32-直线电机；33-横向导轨滑块组件。

具体实施方式:

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实施例中，方向描述上直刃切刀2的长度方向即为横向，直刃切刀2长度方向的左右两端分别为左侧和右侧，切刀安装座9侧为后侧，压刀座8侧为前侧。

如图1～4所示，本发明一种锂离子动力电池极片飞切机构，包括工作台1，所述工作台1上端面安装有横向设置的直刃切刀2，所述直刃切刀2的上侧设有由行走机构3驱动沿着直刃切刀2的长度方向（横向）往复平移的刀架4，所述刀架4上安装有由动力机构7驱动旋转的圆盘切刀5，所述圆盘切刀5的刃口与直刃切刀2的刃口相咬合。上刀采用自转的圆盘切刀，下刀采用直线刃口的平刀结构，两者相配合完成对极片的滚切，整个剪切动作冲击小、平顺性好，可有效提高切刀是使用寿命；同时由于圆盘切刀与直刃切刀的切入角度大，可提高裁切质量，有效控制毛刺。

本实施例中，所述直刃切刀2的前后两侧上方分别设有压料机构6；所述刀架4上设置有用以推动压料机构6向下移动并压住极片的压料驱动机构19，压料机构6用以压住极片裁切部位的两端。

本实施例中，如图7～8所示，所述直刃切刀2的前、后两侧分别设有固联在工作台1上端面的压刀座8和切刀安装座9，所述压刀座9与切刀安装座9均为长条状结构，所述切刀安装座9的前端横设有用以竖直安装直刃切刀2的定位台阶10，所述压刀座8的后端面上端与直刃切刀2的前侧面下端相抵接，以将直刃切刀2紧紧压设在定位台阶10内，压刀座8的上端后部设有以利于圆盘切刀2的下端伸入的让位圆角11。

本实施例中，如图9～10所示，所述压刀座8与切刀安装座9的上侧均设有压料机构6，所述压料机构6包括横向设置的压料架12及平行设于压料架12下侧的压料板13，压料架12与压料板13均为长条状结构，压料板13用于与压刀座8或切刀安装座9相配合压紧极片，所述压料架12的左右两端下侧分别设有固联在工作台1上端面的支撑块14，所述支撑块14呈倒Y字形状，所述支撑块14的中部设有沿竖向贯穿的滑动孔，滑动孔内滑动贯穿有导杆A15，所述导杆A15的上端与压料架12固联，所述压料架12与支撑块14的顶面之间抵接有套设在导杆A15外侧的复位弹簧16，复位弹簧16受压后产生的弹力可用于压料架12向下移动后进行向上复位；所述压料板13的左右两端分别设有竖向通孔，所述竖向通孔内滑动穿设有导杆B17，所述导杆B17的上端与压料架12固联，所述压料架12与压料板13之间抵接有若干个压缩弹簧18，若干个压缩弹簧18沿横向间隔均布，压缩弹簧18由于处于压缩状态，其产生的向下弹力作用于压料板13上，可进一步的提高压料板13对极片的压紧力。

优选的，所述导杆A的下端设有直径大于滑动孔直径的限位凸缘A，以便对导杆A随压料架的向上移动进行限位；所述导杆B的下端设有直径大于竖向通孔直径的限位凸缘B，以便对压料板进行限位。

本实施例中，如图6所示，所述压料驱动机构19包括分别设于切刀安装座9和压刀座8上侧的两个U型架20，两个U型架20位于圆盘切刀5的前后两侧，两个U型架20的左端之间和右端之间均连接有一连杆21，所述连杆21与刀架4固定连接，所述U型架20的下端中部安装有用以沿着压料架12的顶面滚动的凸轮随动器22。

本实施例中，如图10所示，所述压料架12的左右两端对称设有用于与凸轮随动器22滚动配合的并带动压料架12升降的升降斜面23，两端的升降斜面23之间设有用于与凸轮随动器22滚动配合的并保持压料架12向下压紧状态的保压水平面24。工作时，在刀架4移动过程中，凸轮随动器22先沿着压料架12左端的升降斜面23滚动，由于压料架12可沿竖向升降，故凸轮随动器22可以推动压料架12向下移动，使得前、后两侧的压料板13向下压住极片的两端，避免后续滚切时极片跑位；之后凸轮随动器22沿着保压水平面24滚动，此时压料架12的位置保持不动，圆盘切刀5与极片相接触并将极片切断；最后凸轮随动器22沿着与压料架12右端的升降斜面23滚动，压料架12在复位弹簧16的弹力作用下向上移动至初始位置，完成极片的分切。

本实施例中，如图5所示，所述动力机构7包括沿纵向固定贯穿圆盘切刀5中部的驱动轴25，所述驱动轴25的后端经与一安装在刀架4上的驱动电机26的电机轴传动连接，驱动电机26通过驱动轴25驱使圆盘切刀5旋转。

本实施例中，所述驱动轴25上于圆盘切刀5的后侧固联有用以压住极片的柔性压料盘27，柔性压料盘27的前端面与圆盘切刀5的后端面相贴合，驱动轴25的前端固联有轴端盖28，所述轴端盖28与圆盘切刀5的前侧面之间抵接有碟形弹簧29。通过设置碟形弹簧，以便根据需要分切的正极或负极材料不同，其咬合力可通过碟形弹簧预紧可调，并且碟形弹簧可以有效吸收圆盘切刀高速裁切过程中产生的冲击，使得圆盘切刀的刃口与直刃切刀的刃口紧密接触，保证裁切质量一致性。

本实施例中，所述行走机构3包括平行设于工作台上侧的行走架30，所述行走架30的左右两端分别通过支撑架31与工作台1固联，行走架30的底面安装有横向设置的直线电机32，所述直线电机32的移动端与刀架4固联，直线电机32的前侧设有横向导轨滑块组件33，所述横向导轨滑块组件33的滑块与刀架4固联，直线电机驱动刀架沿着横向导轨滑块组件中的导轨做横向平移运动。

本实施例中，驱动电机26驱动圆盘切刀5的自转速度与直线电机32驱动刀架4平移的速度同步，这种控制方式使得在裁切过程中圆盘切刀和直刃切刀之间不会有不良摩擦，不会产生额外的刀具磨损，且整个裁切过程为一个点的剪切。

本实施例中，还包括设置有真空吸尘装置，以便吸取掉裁切过程中产生的粉尘。

动力电池极片宽度往往在300mm以上至800mm，并且有越来越大的趋势。在自动化制备极片过程中，传统直刀剪切方式要求刀刃平面度和刃口直线度非常高，才能有良好的裁切效果；对加工工艺以及装配工艺要求极高；同时,在冲切过程中产生的振动和冲击难以消除,对设备的控制以及稳定性产生不良影响；且由于锂电池正负极材料特性原因，正负极切刀模具无法通用，最终导致这种方式成本高， 结构复杂；维护性差且自动化转产困难。而本实用新型采用圆盘切刀与直刃切刀配合高速裁切具有如下有点:（1）由于圆盘切刀本身尺寸小且与直刃切刀配合接触面积小，从而降低了结构成本约40%，并且大幅降低了加工精度要求以及装配精度要求；（2）由圆盘切刀自转与直刃切刀配合完成的剪切动作冲击小，平顺性好，可大大提高切刀的使用寿命；（3）由于圆盘切刀与直刃切刀的切入角角度大的原因，又提高了裁切质量，有效控制毛刺。

而通过模块化设计，使得本实用新型可以运用到相关类似的不同产业如光伏产业，实现高速、高效的生产新结构。维护性上更换刃口刀具可以达到快速修模效果，并且可以做到模具制造上正负极裁切模具统一。

具体实施过程：初始状态下圆盘切刀5停在直刃切刀2的一端，圆盘切刀5的刃口与直刃切刀2的刃口相咬合；当极片送定长到达切断位时，刀架4上的驱动电机26驱动圆盘切刀5自转，同时直线电机32驱动刀架4开始从左往右平移运动，圆盘切刀5的自转速度与刀架4的移动速度同步；在刀架4移动过程中，凸轮随动器22先沿着压料架12左端的升降斜面23滚动，由于压料架12可沿竖向升降，故凸轮随动器22可以推动压料架12向下移动，使得前、后两侧的压料板13向下与切刀安装座9（或压刀座8）配合压住极片的两端，避免后续滚切时极片跑位；之后凸轮随动器22沿着保压水平面24滚动，此时压料架12的位置保持不动，圆盘切刀5和柔性压料盘27均与极片相接触，柔性压料盘27将极片压住，圆盘切刀5将极片切断；最后凸轮随动器22沿着与压料架12右端的升降斜面23滚动，压料架12在复位弹簧16的弹力作用下向上移动至初始位置，完成极片的分切。直线电机32驱动圆盘切刀5快速分切过后，停止于直刃切刀2的右端，下一个循环开始时，圆盘切刀5从右往左分切极片。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：包括工作台，所述工作台上安装有直刃切刀，所述直刃切刀的上侧设有由行走机构驱动沿着直刃切刀的长度方向平移的刀架，所述刀架上安装有由动力机构驱动旋转的圆盘切刀，所述圆盘切刀的刃口与直刃切刀的刃口相咬合。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述直刃切刀的前后两侧上方分别设有压料机构；所述刀架上设置有用以推动压料机构向下移动并压住极片的压料驱动机构。

3.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述直刃切刀的前、后两侧分别设有固联在工作台上端面的压刀座和切刀安装座，所述切刀安装座的前端横设有用以安装直刃切刀的定位台阶，所述压刀座的后端面上端与直刃切刀的前侧面下端相抵接，以将直刃切刀压设在定位台阶内，压刀座的上端后部设有以利于圆盘切刀的下端伸入的让位圆角。

4.根据权利要求3所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述压刀座与切刀安装座的上侧均设有压料机构，所述压料机构包括横向设置的压料架及平行设于压料架下侧的压料板，所述压料架的左右两端下侧分别设有固联在工作台上端面的支撑块，所述支撑块的中部沿竖向滑动贯穿有导杆A，所述导杆A的上端与压料架固联，所述压料架与支撑块的顶面之间抵接有套设在导杆A外侧的复位弹簧；所述压料板的左右两端分别设有竖向通孔，所述竖向通孔内滑动穿设有导杆B，所述导杆B的上端与压料架固联，所述压料架与压料板之间抵接有若干个压缩弹簧。

5.根据权利要求4所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述压料驱动机构包括分别设于切刀安装座和压刀座上侧的两个U型架，两个U型架位于圆盘切刀的前后两侧，两个U型架的左端之间和右端之间均连接有一连杆，所述连杆与刀架固定连接，所述U型架的下端中部安装有用以沿着压料架的顶面滚动的凸轮随动器。

6.根据权利要求5所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述压料架的左右两端对称设有用于与凸轮随动器滚动配合的并带动压料架升降的升降斜面，两端的升降斜面之间设有用于与凸轮随动器滚动配合的并保持压料架向下压紧状态的保压水平面。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述动力机构包括沿纵向固定贯穿圆盘切刀中部的驱动轴，所述驱动轴的后端经与一安装在刀架上的驱动电机的电机轴传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述驱动轴上于圆盘切刀的后侧固联有用以压住极片的柔性压料盘，驱动轴的前端固联有轴端盖，所述轴端盖与圆盘切刀的前侧面之间抵接有碟形弹簧。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池极片飞切机构，其特征在于：所述行走机构包括平行设于工作台上侧的行走架，所述行走架的左右两端分别通过支撑架与工作台固联，行走架的底面安装有横向设置的直线电机，所述直线电机的移动端与刀架固联，直线电机的前侧设有横向导轨滑块组件，所述横向导轨滑块组件的滑块与刀架固联。

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