[发明专利]卷绕式电极组件制造装置

权利要求书

1.一种卷绕式电极组件制造装置，包括：

第一极片放卷机构(11)，提供第一极片(1)；

第二极片放卷机构(21)，提供与第一极片(1)极性相反的第二极片(2)；

第一隔膜放卷机构(31)，提供第一隔膜(3)；

第二隔膜放卷机构(41)，提供第二隔膜(4)；

卷针(50)，带动并卷绕第一极片(1)、第二极片(2)、第一隔膜(3)以及第二隔膜(4)，以形成卷绕式电极组件；

其特征在于，

卷针(50)周面上设置有第一极耳位置上游侧限(RP1a)和第一极耳位置下游侧限(RP1b)，第一极耳位置上游侧限(RP1a)比第一极耳位置下游侧限(RP1b)靠近卷绕第一极片(1)、第二极片(2)、第一隔膜(3)以及第二隔膜(4)时的卷绕起始位置(SP)；

卷绕式电极组件制造装置还包括：

第一极耳切割器(12)，设置于第一极片放卷机构(11)与卷针(50)之间，对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)切割以形成第一极耳(P1)，卷针(50)带动并卷绕第一极片(1)、第二极片(2)、第一隔膜(3)以及第二隔膜(4)时第一极耳切割器(12)切割形成的各第一极耳(P1)将位于卷针(50)的第一极耳位置上游侧限(RP1a)和第一极耳位置下游侧限(RP1b)之间限定的区域内。

2.根据权利要求1所述的卷绕式电极组件制造装置，其特征在于，卷绕式电极组件制造装置还包括：

第二极耳切割器(22)，设置于第二极片放卷机构(21)与卷针(50)之间，对第二极片放卷机构(21)放卷出的第二极片(2)切割以形成第二极耳(P2)。

3.根据权利要求1所述的卷绕式电极组件制造装置，其特征在于，

卷针(50)在周面上设置有第一极耳基准位置(RP1)，第一极耳基准位置(RP1)位于第一极耳位置上游侧限(RP1a)和第一极耳位置下游侧限(RP1b)之间；

卷绕式电极组件制造装置还包括：

第一极片厚度检测器(13)，设置于第一极片放卷机构(11)与卷针(50)之间，对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)的厚度进行检测；

第一极片线速度检测仪(14)，设置于第一极片放卷机构(11)与卷针(50)之间，对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)的线速度进行检测；

第一极耳位置检测器(15)，与卷针(50)相邻，对刚卷绕在卷针(50)上的且位于卷针(50)的第一极耳位置上游侧限(RP1a)和第一极耳位置下游侧限(RP1b)之间限定的区域内的第一极片(1)的一个第一极耳(P1)的位置进行检测；

极耳切割控制器(60)，通信连接于第一极耳切割器(12)；以及

检测处理器(70)，存储有第一极耳基准位置(RP1)的数据、第一极耳位置上游侧限(RP1a)的数据以及第一极耳位置下游侧限(RP1b)的数据、卷针(50)的初始周长L₀的数据、设定的第一极耳第一间距(d₁)的数据、第二极片(2)的厚度的数据、第一隔膜(3)的厚度的数据以及第二隔膜(4)的厚度的数据，通信连接于第一极片厚度检测器(13)以接收第一极片厚度检测器(13)检测到的第一极片(1)的厚度，通信连接于第一极片线速度检测仪(14)以接收第一极片线速度检测仪(14)检测到的第一极片(1)的线速度，通信连接于第一极耳位置检测器(15)以接收第一极耳位置检测器(15)检测到的刚卷绕在卷针(50)上的第一极片(1)的该一个第一极耳(P1)的位置的数据以及通信连接于极耳切割控制器(60)；

其中，

当第一极片放卷机构(11)放卷出第一极片(1)、第二极片放卷机构(21)放卷出第二极片(2)、第一隔膜放卷机构(31)放卷出第一隔膜(3)以及第二隔膜放卷机构(41)放卷出第二隔膜(4)且卷针(50)开始卷绕时，第一极片厚度检测器(13)对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)的厚度进行实时在线检测并将检测到的第一极片(1)的厚度发送至检测处理器(70)，第一极片线速度检测仪(14)对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)的线速度进行实时在线检测并将检测到的第一极片(1)的线速度发送至检测处理器(70)；

极耳切割控制器(60)与检测处理器(70)通信并接收来自检测处理器(70)的设定的第一极耳第一间距(d₁)、来自检测处理器(70)的第一极片线速度检测仪(14)实时在线检测到的第一极片(1)的线速度，并将第一极耳第一间距(d₁)的数据、第一极片(1)的线速度的数据以及时间命令发送给第一极耳切割器(12)；

第一极耳切割器(12)接收到极耳切割控制器(60)发送的第一极耳第一间距(d₁)的数据、第一极片(1)的线速度的数据以及时间命令后对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)上切割以形成第一个第一极耳(P1)；

当第一极片(1)、第二极片(2)、第一隔膜(3)以及第二隔膜(4)作为一体的层叠体开始形成卷绕式电极组件的第一圈、第一个第一极耳(P1)卷绕在卷针(50)上、卷绕在卷针(50)上的第一个第一极耳(P1)随着卷针(50)的旋转而旋转到面向第一极耳位置检测器(15)时，第一极耳位置检测器(15)对第一个第一极耳(P1)进行位置检测并将检测到的第一个第一极耳(P1)的位置的数据发送给检测处理器(70)，检测处理器(70)接收来自第一极耳位置检测器(15)检测到的第一个第一极耳(P1)的位置数据并与存储的第一极耳基准位置(RP1)的数据比较以确定第一个第一极耳(P1)相对第一极耳基准位置(RP1)的第一个第一极耳错位量Δd₁；

检测处理器(70)基于第一极片厚度检测器(13)实时在线检测到的第一极片(1)的厚度、检测处理器(70)存储的第二极片(2)的厚度、存储的第一隔膜(3)的厚度以及存储的第二隔膜(4)的厚度求和以作为待形成的卷绕式电极组件的层叠体的第二圈的厚度T；

检测处理器(70)基于待形成的卷绕式电极组件的第二圈的层叠体的厚度T以及存储的卷针(50)的初始周长L₀，确定将处于卷绕式电极组件的层叠体的第二圈上的第二个第一极耳(P1)的理论第一极耳第二间距d₂，d₂＝L₀+2πT，其中，L₀为卷针(50)的初始周长，L₀＝2L+π(R₀+R₀′)，L为卷针(50)的中间长方体的长度，R′₀和R₀为卷针(50)的中间长方体两侧的半圆的半径，其中一个半圆的两端分别与中间长方体的两个长边相切，另一个半圆的一端与中间长方体的一个长边相切而另一端突出到中间长方体的另一个长边外，R′₀-R₀＝T/2；

检测处理器(70)基于确定的理论第一极耳第二间距d₂以及第一个第一极耳错位量Δd₁，确定待切割的第二个第一极耳(P1)的实际第一极耳第二间距d₂′：当Δd₁＝0时，第一个第一极耳(P1)的实际位置与第一极耳基准位置(RP1)重合，d₂′＝d₂；当Δd₁0时，第一个第一极耳(P1)的实际位置相对第一极耳基准位置(RP1)偏向第一极耳位置下游侧限(RP1b)，d₂′＝d₂-│Δd₁│；当Δd₁0时，第一个第一极耳(P1)的实际位置相对第一极耳基准位置(RP1)偏向第一极耳位置上游侧限(RP1a)，d₂′＝d₂+│Δd₁│；

极耳切割控制器(60)与检测处理器(70)通信并接收来自检测处理器(70)的确定的实际第一极耳第二间距d₂′以及来自检测处理器(70)的第一极片线速度检测仪(14)实时在线检测到的第一极片(1)的线速度，并将实际第一极耳第二间距d₂′的数据、第一极片(1)的线速度的数据以及时间命令发送给第一极耳切割器(12)，第一极耳切割器(12)接收到极耳切割控制器(60)发送的实际第一极耳第二间距d₂′的数据、第一极片(1)的线速度的数据以及时间命令后对第一极片放卷机构(11)放卷出的第一极片(1)切割以形成第二个第一极耳(P1)；

当第一极片(1)、第二极片(2)、第一隔膜(3)以及第二隔膜(4)作为一体的层叠体开始形成卷绕式电极组件的第二圈、第二个第一极耳(P1)卷绕在卷针(50)上、卷绕在卷针(50)上的第二个第一极耳(P1)随着卷针(50)的旋转而旋转到面向第一极耳位置检测器(15)时，重复前述操作并确定d₃＝d₂+2πT＝L₀+4πT、以及Δd₂、d₃′并切割以形成第三个第一极耳(P1)，如此重复，确定d_n+1＝d_n+2πT＝L₀+2(n+1-1)πT＝L₀+2nπT以及Δd_n、d_n+1′并切割以形成第n+1个第一极耳(P1)，n为卷绕式电极组件的层叠体的圈数，n＝2,3,…，直到在第一极片(1)上形成n+1个第一极耳(P1)且n+1个第一极耳(P1)在不断形成的卷绕电极组件的n+1圈上相对第一极耳基准位置(RP1)进行堆叠。