一种锂电池卷绕工序设备

技术领域

本发明属于锂电池卷绕领域，尤其涉及一种锂电池卷绕工序设备。

背景技术

锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。

锂电池制造中的卷绕工序包括搅拌、涂布、冷压、裁片等操作流程，在搅拌工序中，通过搅拌机将阴极或阳极粉料与其他配料进行均匀混合，而搅拌机的搅拌过程为：1、混合头高速旋转产生吸力将液体和固体吸入。2、通过离心力使得材料在混合头中进行圆周运动。3、材料从混合头甩出。4、材料在搅拌罐中继续运动并进入下一个搅拌循环。

搅拌机对粉料和配料的搅拌时间长需要多次循环，且搅拌周期较长，效率较低。

本发明针对粉料与配料的混合设计了一种高效的搅拌设备，无需多次循环搅拌并可在单程内完成对粉料和配料的充分搅拌。

发明内容

为解决现有技术中的所述缺陷，本发明公开一种锂电池卷绕工序设备，它是采用以下技术方案来实现的。

一种锂电池卷绕工序设备，它包括环筒、环套B、支座、底板、电机A、圆管、电机B、吸混机构、电机D、加料机构、电动推杆A，其中通过支腿悬空安装的环筒的环形区域被分隔成若干周向均匀分布的扇形储料空间，每个扇形空间内底部均竖直密封滑动有改变其储料高度且被电机A同步驱动的扇形底板；环筒中部的圆槽内旋转有被电机B驱动的同圆心轴线圆管；圆管下端与带负压的后处理设备连通，圆管上端安装有在后处理设备负压作用下从环筒环形区域上方依次从每个储料空间吸料并在吸入的粉料进入圆管前对吸入粉料进行快速均匀非循环搅拌掺混的吸混机构；圆筒上嵌套旋转有被电机D驱动的环套B，固定于环套B的支座上竖直滑动有从环筒环形区域上方依次对每个储料空间进行添料且被电动推杆A驱动的加料机构。

作为本技术的进一步改进，所述环筒的环形区域被若干周向均匀分布的隔板分隔成若干周向均匀分布的扇形状储料空间；每个底板均通过连接杆与环筒下方的同圆心轴线环板连接，环板下端安装有嵌套于圆管的同圆心轴线环套C；环套C上嵌套旋合有与支脚上环套D旋转配合的内螺纹套，内螺纹套上的同圆心轴线齿轮A与电机A输出轴上的齿轮B啮合。

作为本技术的进一步改进，所述圆管旋转于环筒中部圆槽内通过固定杆安装的环套A中；圆管下端与后处理设备的吸料管密封旋转配合；圆管上安装的齿轮C与电机B输出轴上安装的齿轮D啮合；环套B上安装有齿圈，齿圈与电机D输出轴上的齿轮J啮合。

作为本技术的进一步改进，所述吸混机构包括壳体、吸料嘴、环套E、横杆、叶片A、转轴A、叶片B、电机C，其中安装于圆管上端的壳体的圆腔与圆管连通，壳体一端与圆腔相通的圆槽内旋转配合有被电机C驱动的环套E，环套E内旋转配合有被同一电机C驱动的转轴A，且转轴A的旋转方向与环套E的旋转方向相反；转轴A上轴向均匀间隔分布有若干组叶片B，每组叶片B具有三个周向均匀分布的三个叶片B；安装于环套E的三个周向均匀分布的横杆上均沿转轴A轴向均匀间隔安装有若干叶片A，每个横杆上的叶片A与转轴A上的叶片B轴向交错分布；壳体下端具有与壳体的圆腔内壁相切的吸料口，吸料口处安装有与环筒的环形区域相对的吸料嘴。

作为本技术的进一步改进，所述转轴A与壳体一端圆槽内通过固定杆安装的环套F旋转配合；环套E上安装有齿轮E，齿轮E与电机C输出轴上安装的齿轮F啮合；转轴A上安装有齿轮G，齿轮G与安装于壳体的齿轮H啮合，齿轮H与安装在电机C输出轴上的齿轮I啮合。

作为本技术的进一步改进，所述加料机构包括滑座、电动推杆A、料斗、挡板、电动推杆B、螺旋片、电机E，其中在电动推杆A驱动下竖直滑动于支座的滑座上安装有料斗，料斗内的底部内往复旋转有在电机E驱动下将料斗内物料经料斗底部出料口均匀填装入环筒环形区域内储料空间中的螺旋片；料斗侧壁的插槽内水平滑动有在电动推杆B驱动下对料斗开关的挡板。

作为本技术的进一步改进，所述螺旋片所在的转轴B安装有齿轮K，齿轮K与电机E输出轴上安装的齿轮L啮合。

相对于传统的锂电池卷绕工序中的粉料搅拌设备，本发明通过与具有负压功能的后处理设备连通的吸混机构对环筒内被隔板分隔成的若干空间内装填的粉料和配料进行单程充分搅拌混合，无需对粉料和配料进行往复循环搅拌，缩短搅拌周期提高搅拌效率。另外，吸混机构中的安装于横杆上的叶片A与转轴A上的叶片B旋转方向相反，在壳体内形成对进入粉料充分搅拌混合的乱流，提高粉料与配料的搅拌效率缩短均匀搅拌周期。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是本发明两个视角的示意图。

图2是本发明整体剖面示意图。

图3是吸混机构及加料机构与环筒中被隔板分隔的空间配合剖面示意图。

图4是环筒中底板及圆管驱动结构剖面示意图。

图5是环筒上结构及其剖面示意图。

图6是底板与环套C配合示意图。

图7是吸混机构及其两个视角的剖面示意图。

图8是加料机构及其两个视角的剖面示意图。

图中标号名称：1、支腿；2、环筒；3、隔板；4、环套A；5、环套B；6、支座；7、梯形导槽；8、底板；9、连接杆；10、环板；11、环套C；12、内螺纹套；13、环套D；14、齿轮A；15、齿轮B；16、电机A；17、圆管；18、齿轮C；19、齿轮D；20、电机B；21、吸料管；22、后处理设备；23、吸混机构；24、壳体；25、吸料口；26、吸料嘴；27、环套E；28、横杆；29、叶片A；30、转轴A；31、环套F；32、叶片B；33、齿轮E；34、齿轮F；35、电机C；36、齿轮G；37、齿轮H；38、齿轮I；39、齿圈；40、齿轮J；41、电机D；42、加料机构；43、滑座；44、梯形导块；45、电动推杆A；46、料斗；47、出料口；48、挡板；49、电动推杆B；50、螺旋片；51、转轴B；52、齿轮K；53、齿轮L；54、电机E。

具体实施方式

附图均为本发明实施的示意图，以便于理解结构运行原理。具体产品结构及比例尺寸根据使用环境结合常规技术确定即可。

如图1、2所示，它包括环筒2、环套B5、支座6、底板8、电机A16、圆管17、电机B20、吸混机构23、电机D41、加料机构42、电动推杆A45，其中如图3、4、5所示，通过支腿1悬空安装的环筒2的环形区域被分隔成若干周向均匀分布的扇形储料空间，每个扇形空间内底部均竖直密封滑动有改变其储料高度且被电机A16同步驱动的扇形底板8；环筒2中部的圆槽内旋转有被电机B20驱动的同圆心轴线圆管17；如图2、3、4所示，圆管17下端与带负压的后处理设备22连通，圆管17上端安装有在后处理设备22负压作用下从环筒2环形区域上方依次从每个储料空间吸料并在吸入的粉料进入圆管17前对吸入粉料进行快速均匀非循环搅拌掺混的吸混机构23；如图2、3、5所示，圆筒上嵌套旋转有被电机D41驱动的环套B5，固定于环套B5的支座6上竖直滑动有从环筒2环形区域上方依次对每个储料空间进行添料且被电动推杆A45驱动的加料机构42。

如图5所示，所述环筒2的环形区域被若干周向均匀分布的隔板3分隔成若干周向均匀分布的扇形状储料空间；如图4、6所示，每个底板8均通过连接杆9与环筒2下方的同圆心轴线环板10连接，环板10下端安装有嵌套于圆管17的同圆心轴线环套C11；环套C11上嵌套旋合有与支脚上环套D13旋转配合的内螺纹套12，内螺纹套12上的同圆心轴线齿轮A14与电机A16输出轴上的齿轮B15啮合。

如图3、5所示，所述圆管17旋转于环筒2中部圆槽内通过固定杆安装的环套A4中；如图4所示，圆管17下端与后处理设备22的吸料管21密封旋转配合；圆管17上安装的齿轮C18与电机B20输出轴上安装的齿轮D19啮合；如图3所示，环套B5上安装有齿圈39，齿圈39与电机D41输出轴上的齿轮J40啮合。

如图7所示，所述吸混机构23包括壳体24、吸料嘴26、环套E27、横杆28、叶片A29、转轴A30、叶片B32、电机C35，其中如图3、7所示，安装于圆管17上端的壳体24的圆腔与圆管17连通，壳体24一端与圆腔相通的圆槽内旋转配合有被电机C35驱动的环套E27，环套E27内旋转配合有被同一电机C35驱动的转轴A30，且转轴A30的旋转方向与环套E27的旋转方向相反；转轴A30上轴向均匀间隔分布有若干组叶片B32，每组叶片B32具有三个周向均匀分布的三个叶片B32；安装于环套E27的三个周向均匀分布的横杆28上均沿转轴A30轴向均匀间隔安装有若干叶片A29，每个横杆28上的叶片A29与转轴A30上的叶片B32轴向交错分布；壳体24下端具有与壳体24的圆腔内壁相切的吸料口25，吸料口25处安装有与环筒2的环形区域相对的吸料嘴26。

如图7所示，所述转轴A30与壳体24一端圆槽内通过固定杆安装的环套F31旋转配合；环套E27上安装有齿轮E33，齿轮E33与电机C35输出轴上安装的齿轮F34啮合；转轴A30上安装有齿轮G36，齿轮G36与安装于壳体24的齿轮H37啮合，齿轮H37与安装在电机C35输出轴上的齿轮I38啮合。

如图8所示，所述加料机构42包括滑座43、电动推杆A45、料斗46、挡板48、电动推杆B49、螺旋片50、电机E54，其中如图2、3、8所示，在电动推杆A45驱动下竖直滑动于支座6的滑座43上安装有料斗46，料斗46内的底部内往复旋转有在电机E54驱动下将料斗46内物料经料斗46底部出料口47均匀填装入环筒2环形区域内储料空间中的螺旋片50；料斗46侧壁的插槽内水平滑动有在电动推杆B49驱动下对料斗46开关的挡板48。

如图8所示，所述螺旋片50所在的转轴B51安装有齿轮K52，齿轮K52与电机E54输出轴上安装的齿轮L53啮合。

如图3、5、8所示，滑座43上安装有梯形导块44，梯形导块44滑动于支座6上的梯形导槽7内。

本发明的工作流程：在初始状态，环筒2内的底板8均位于相应储料空间的底部，加料机构42中的挡板48对料斗46处于关闭状态。

当需要使用本发明在锂电池卷绕工序中的搅拌工序中对物料进行均匀搅拌混合时，先通过填料设备向加料机构42的料斗46中填满能够装满环筒2环形区域内一个储料空间的定量粉状物料，启动电动推杆A45，电动推杆A45通过滑座43带动料斗46向下运动并使得料斗46底部的出料口47与环筒2中的隔板3上端平齐。然后，启动电机D41和电机B20，电机D41通过齿轮J40、齿圈39、环套B5、支座6、滑座43带动料斗46底部的出料口47与环筒2环形区域中任意一个被隔板3分隔出的储料空间竖直相对。

与此同时，电机B20通过齿轮D19、齿轮C18带动圆管17旋转，圆管17带动吸混机构23在环筒2的环形区域上方运动，且吸混机构23的旋转角速度与加料机构42的旋转角速度相等，以避免加料机构42在加料过程中与吸混机构23干涉，并使得加料机构42可以对环筒2内被隔板3分隔出的全部储料空间内进行填料。

当加料机构42中料斗46底部的出料口47与环筒2环形区域中的一个储物空间相对时，停止电机B20和电机D41运行。

启动电动推杆B49和电机E54，电动推杆B49带动挡板48对料斗46打开，料斗46内的定量物料到达料斗46底部，电机E54通过齿轮L53、齿轮K52和转轴B51带动螺旋片50往复旋转，螺旋片50使得下落至料斗46底部的粉状物料沿环筒2径向均匀落入下方环筒2中的储料空间内。当料斗46中的物料全部进入下方环筒2内的一个储料空间内时，储料空间内的物料刚好与隔板3上端平齐。

然后，启动电动推杆B49带动挡板48对料斗46关闭，启动电机D41和电机B20，电机B20通过齿轮D19和齿轮C18带动圆管17旋转，圆管17带动吸混机构23在环筒2环形区域上方运动。电机D41驱动料斗46绕环筒2圆心轴线旋转一定角度正好使得料斗46的出料口47到达环筒2环形区域中的下一个储料空间的正上方。此时，向料斗46内装入第二种物料。

接着启动电动推杆B49和电机E54，电动推杆B49带动挡板48对料斗46打开，料斗46内的第二种定量物料到达料斗46底部，电机E54通过齿轮L53、齿轮K52和转轴B51带动螺旋片50往复旋转，螺旋片50使得下落至料斗46底部的第二种粉状物料沿环筒2径向均匀落入下方环筒2中的储料空间内。当料斗46中的第二种物料全部进入下方环筒2内的一个储料空间内时，储料空间内的第二种物料刚好与隔板3上端平齐。

然后，启动电动推杆B49带动挡板48对料斗46关闭，启动电机D41和电机B20，电机B20通过齿轮D19和齿轮C18带动圆管17旋转，圆管17带动吸混机构23在环筒2环形区域上方运动。电机D41驱动料斗46绕环筒2圆心轴线旋转一定角度正好使得料斗46的出料口47到达环筒2环形区域中的下一个储料空间的正上方。此时，向料斗46内装入第三种物料。

如此依次通过加料机构42中料斗46向环筒2环形区域内被隔板3分隔出的全部储料空间内依次循环装入需要混合的全部种类的粉状物料。

待环筒2环形区域内的储料空间内全部装满粉料时，启动电动推杆A45，电动推杆A45带动加料机构42中的料斗46竖直向上运动一定距离，保证接下来吸混机构23在圆管17带动下的旋转不受到加料机构42的干涉。

然后，同步启动后处理设备22、电机C35和电机B20，后处理设备22产生的负压通过圆管17从吸混机构23的壳体24内向外吸气，使得壳体24内产生负压，壳体24下端的吸料口25从下方环筒2环形区域内的储料空间内吸取粉状物料。电机C35通过齿轮F34、齿轮E33和环套E27带动壳体24圆腔内三个横杆28绕转轴A30旋转，三个横杆28分别带动其上的叶片A29同步旋转，同时，电机C35通过齿轮I38、齿轮H37、齿轮G36带动转轴A30旋转，转轴A30旋转方向与环套E27旋转方向相反，转轴A30带动其上的叶片B32同步旋转。旋转方向相反的叶片A29和叶片B32在壳体24圆腔内形成乱流，使得从吸料口25进入壳体24内的粉料进行充分均匀混合搅拌，壳体24内经过叶片A29和叶片B32混搅的粉料在负压作用下经圆管17到达后处理设备22。与此同时，电机B20通过一系列传动带动壳体24绕环筒2圆心轴线在环筒2环形区域上方运动，使得壳体24的吸料口25依次将环筒2环形区域内被分隔处的全部储料空间内的粉料吸取并进行充分快速均匀混合单程搅拌，无需通过往复循环对同一部分粉状物料进行循环搅拌的方式对物料进行均匀混合。

当吸混机构23绕圆管17旋转正好一周时，启动电机A16，电机A16通过齿轮B15、齿轮A14带动内螺纹套12旋转，内螺纹套12通过环套C11和连接杆9带动全部底板8向上运动并使得每个储料空间高度发生减小的粉状物料上顶并使得物料再次与隔板3上端平齐，保证吸混机构23中壳体24下端的吸料口25能够对隔板3分隔出的全部储料空间内的粉状物料进行有效吸取。

随着吸混机构23绕圆管17的持续旋转，吸混机构23从环筒2环形区域中被隔板3分隔处的全部储料空间内依次往复吸取粉料并对其进行充分搅拌混合，在吸混机构23每旋转一周时都启动电机A16驱动全部底板8将每个储料空间内的高度明显减小的物料上顶并使得物料与隔板3上端平齐，保证吸混机构23对每个储料空间内物料的有效吸取。

当环筒2环形区域内被隔板3分隔出的全部储料空间内的物料完全被吸取走后，启动电机A16驱动全部底板8复位即可。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明通过与具有负压功能的后处理设备22连通的吸混机构23对环筒2内被隔板3分隔成的若干空间内装填的粉料和配料进行单程充分搅拌混合，无需对粉料和配料进行往复循环搅拌，缩短搅拌周期提高搅拌效率。另外，吸混机构23中的安装于横杆28上的叶片A29与转轴A30上的叶片B32旋转方向相反，在壳体24内形成对进入粉料充分搅拌混合的乱流，提高粉料与配料的搅拌效率缩短均匀搅拌周期。