一种新型的极片预热机构及其控制方法

技术领域

本申请涉及电池加工设备的技术领域，尤其是涉及一种新型的极片预热机构及其控制方法。

背景技术

随着锂离子电池产品多样化，其制造工艺也呈现出多种形式，尤以电池叠片工艺类型明显。叠片电池的复合工艺，即为极片和隔离膜先粘合于一块。因极片材料的特性，隔离膜需具备一定的粘性，才能将两者紧紧贴合于一块。

通常情况下，正、负极片均由整块片状的极卷按照一定规格裁切而成，隔离膜用于将正、负极片分隔开，正、负极片采用交替叠放的方式堆叠形成叠片电池，采用热复合的方式将正、负极片与隔离膜粘连为整体。

现有复合工艺的叠片设备，因极片和隔离膜材料自身特性原因，极片与隔离膜之间可能存在因粘结力不够，导致隔离膜和极片之间易出现脱落的情况。

发明内容

为了改善极片与隔离膜之间可能因粘结力不够，导致隔离膜和极片之间易脱落的情况，本申请提供一种新型的极片预热机构及其控制方法。

本申请提供一种新型的极片预热机构及其控制方法，采用如下的技术方案：

一种新型的极片预热机构，包括固定平板和加热模组，所述加热模组包括对称设置的上加热模组和下加热模组，所述上加热模组与下加热模组均位于固定平板的同一侧，且均垂直于固定平板设置，所述上加热模组能够相对下加热模组移动；

所述上加热模组与下加热模组之间留有间隙，用于供极卷通过；

所述上加热模组与下加热模组内均设置有发热件，用于与极卷接触并预热。

通过采用上述技术方案，上、下加热模组对称设置，且均位于固定板的同一侧，上加热模组与下加热模组之间形成供极卷通过的间隙，上加热模组可相对下加热模组移动，使得上、下加热模组之间的间隙宽度可调，以适应不同规格的极卷通过，同时，上、下加热模组中均设置有发热件，发热件可产生合适的热量，极卷在通过上、下加热模组之间的间隙进行运输时，发热件可对极卷进行预热，预热后的极卷被输送至热复合切叠一体机中进行剪切，并与隔离膜进行压合，极片由于在压合前已均匀被加热，使得压合质量得到显著提升。

可选的，还包括平移模组，所述平移模组垂直于固定平板，且贯穿固定平板设置，所述上加热模组设置于平移模组上，所述平移模组能够驱动上加热模组相对固定平板移动。

通过采用上述技术方案，预热机构还包括平移模组，平移模组垂直并贯穿固定平板设置，上加热模组设置于平移模组上，平移模组能够带动上加热模组相对固定平板运动，当加热模组需要维修时，平移模组可带动上加热模组穿过固定平板，并移动至固定平板另一侧的安全区域，即可同时对上、下加热模组进行检修和人员操作，维护完毕并组装好后，平移模组带动上加热模组回归原位，可立即生产，极大提高叠片类复合设备的便利性和操作性。

可选的，所述平移模组包括安装座、框架和驱动源，所述安装座贯穿并垂直固定于固定平板，所述框架固定于安装座底部，所述上加热模组滑动连接于框架底部，所述驱动源设置于框架内，并用于驱动上加热模组移动。

通过采用上述技术方案，平移模组包括安装座、框架和驱动源，其中安装座贯穿且固定于固定平板上，安装座垂直于固定平板设置，安装座底部固定有框架，同时驱动源设置在框架内，上加热模组滑动连接于框架底部，通过驱动源即可驱动上加热模组相对固定平板运动，使得上加热模组能够自动退回安全区域或复位。

可选的，所述平移模组还包括导向杆，所述导向杆垂直于固定平板且设置于框架内，导向杆上滑动连接有移动件，所述上加热模组设置于移动件底部且能够和移动件一同移动，所述驱动源用于驱动移动件沿导向杆往复运动。

通过采用上述技术方案，平移模组还包括导向杆，导向杆设置于框架内，且与框架平行设置，导向杆相对固定平板位置不变，导向杆上滑动有移动件，上加热模组设置于移动件底部，通过驱动源驱动移动件沿导向杆运动，即可通过移动件带动上加热模组相对框架运动。

可选的，所述导向杆两端均设置有限位块，所述限位块位于移动件的运动路径上，用于和移动件相抵以限制移动件的行程，所述框架靠近沿导向杆两端的位置均设置有接近传感器，所述接近传感器用于检测与移动件的距离。

通过采用上述技术方案，导向杆两端均设置有限位件，限位件位于移动件的运动路径上，用于限制移动件的行程，可通过调整限位件在导向杆上的位置，即可限制移动件滑动的距离，进而影响上加热模组的移动行程。

可选的，所述上加热模组包括隔热板，所述发热件为发热板，所述隔热板设置于发热板四周的侧面，所述发热板顶面固定有连接板，所述连接板顶面固定于移动件底部。

通过采用上述技术方案，上加热模组包括发热件和隔热板，其中发热件为发热板，发热板四周的侧面均设置有隔热板，隔热板可减少热量损失并且防止人手误触发热板导致烫伤，发热板顶面固定有连接板，发热板通过连接板固定于移动件底部，使得发热板可随移动件运动。

可选的，所述下加热模组与上加热模组结构相同，所述下加热模组还包括底座，所述底座一端固定于固定平板，所述发热件固定于底座顶面。

通过采用上述技术方案，下加热模组与上加热模组结构相同，均包括发热板和隔热板，下加热模组的发热板底部还固定有底座，下加热模组的发热板通过底座垂直固定于固定平板上。

可选的，所述上加热模组与下加热模组均设置有温度传感器，所述温度传感器贯穿隔热板，并嵌入发热板内部，用于实时监测发热板温度变化。

通过采用上述技术方案，上加热模组与下加热模组均设置有温度传感器，温度传感器贯穿隔热板，并嵌入发热板内部，温度传感器具备监控和巡检功能，可实时监测发热板的温度变化，形成对温度控制的闭环，并可实时在线调节，用于适用不同极片尺寸预热，提升极片和隔离膜复合产品一致性及良率。

可选的，所述加热模组沿极卷输送方向的两侧均设置有过渡装置，所述过渡装置包括过渡板和过渡辊，所述过渡板设置于极卷入口一侧且间隔设置有至少两个，极卷穿设于两个过渡板之间，所述过渡辊设置于极卷出口一侧且轴线垂直于固定平板。

通过采用上述技术方案，极卷入口一侧设置有过渡板，极卷出口一侧设置有过渡辊，过渡板可对极卷进入进行导向，过渡辊可为极卷进入后续的裁切装置提供过渡支撑。

一种新型的极片预热机构控制方法，采用根据上述任意一项所述的极片预热机构，包括以下步骤：

S1：在对极卷进行裁剪、压合的工序前，设置一组或多组极片预热机构；

S2：将极片预热机构调整至工作状态；

S3：将极卷送入极片预热机构中进行预热，随后对预热后的极卷进行裁剪、压合。

通过采用上述技术方案，在极片进入复合辊前端加入一套极片预热机构及温度控制元件，即极片在输送过程阶段，实时在线给极片进行加热，起到极片进入复合辊前自身具备一定温度。因输送过程长度充足，极片预热均匀且温度极易控制和响应快速，极片复合后的效果得到充分保证。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.采用极片预热机构对极片进行预热，使得极片在进行剪切、压合前被加热，极片在压合后的质量得到提升；

2.预热机构的发热元件，采用整版的发热膜作为发热元件，面积大且发热膜和铝合金合为一体，起到匀热功能。此发热板安装于极片通过的上下两面，同步给通过的极片加热，且极片每个部位的吸收热量都相同，保证极片预热温度的一致性；

3.上加热模组或下加热模组中的发热板任何一块发热处于异常或需要维护时，驱动源驱动第一滑块运动，第一滑块通过锁块与连接块的配合，将上加热模组经过腰槽孔退回到固定平板的另一侧，即同时对上下两块发热板进行检修和人员操作，维护完毕并组装好后，驱动源驱动上加热模组回归原位，可立即生产，极大提高叠片类复合设备的便利性和操作性。

附图说明

图1是本申请实施例展示极片预热机构的整体结构示意图；

图2是本申请实施例展示极片预热机构的局部结构示意图；

图3是本申请实施例展示平移模组的轴侧示意图；

图4是本申请实施例展示平移模组的整体结构示意图；

图5是图4中A处的放大示意图；

图6是本申请实施例展示上加热模组的整体结构示意图；

图7是本申请实施例展示上加热模组的爆炸示意图；

图8是本申请实施例展示加热模组整体结构的局部仰视示意图；

图9是本申请实施例展示下加热模组结构的局部示意图；

图10是图9中B处的放大示意图；

图11是本申请实施例展示极片预热机构工作原理的局部示意图；

图12是本申请实施例展示极片预热机构工作原理的局部示意图；

图13是本申请实施例展示极片预热机构控制方法的流程图。

附图标记说明：1、平移模组；11、安装座；111、第一安装座；112、第二安装座；12、框架；121、长侧板；122、短侧板；123、安装板；124、接近传感器；13、驱动源；131、缸筒；14、移动件；141、第一滑块；142、第二滑块；143、锁块；144、通孔；15、导向杆；16、限位块；

2、上加热模组；21、发热板；22、隔热板；23、拉手；24、拖链；

3、下加热模组；31、底座；32、支座；33、过渡辊；34、固定轴；35、导向板；

4、固定平板；41、腰槽孔；42、调整块；

5、连接板；51、连接块；

6、温度传感器；

7、过渡板；

8、极卷；

9、极片预热机构；

10、热复合切叠一体机。

具体实施方式

以下结合附图1-13对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开的一种新型的极片预热机构，参照图1和图2，一种新型的极片预热机构包括平移模组1、上加热模组2、下加热模组3和固定平板4。其中平移模组1包括安装座11和框架12，以及驱动源13，固定平板4开设有贯穿其自身的腰槽孔41，安装座11固定于固定平板4上，且通过腰槽孔41贯穿固定平板4，框架12固定于安装座11底部，且同样通过腰槽孔41贯穿固定平板4。框架12内设置有导向杆15，导向杆15上滑动连接有移动件14。

上加热模组2与下加热模组3基本结构相同，且平行镜像设置。其中，上加热模组2顶部设置有连接板5，连接板5固定于移动件14底部，使得整个上加热模组2通过连接板5可跟随移动件14沿导向杆15运动，上加热模组2可从腰槽孔41穿过，移动至固定平板4的另一侧。下加热模组3包括底部的底座31，下加热模组3通过底座31垂直固定在固定平板4上。上加热模组2与下加热模组3之间留有空隙，用于供极卷8通过。

固定平板4上设置有若干调整块42，调整块42分别对应设置在底座31的底部、安装座11的顶部位置，调整块42可与螺钉配合与固定平板4连接，由于调整块42与底座31或安装座11抵接，从而可以调整上加热模组2或下加热模组3在固定平板4上的倾斜角度，以满足极卷8的不同加热需求，当需要调整的角度较大时，可以对应地选用开设腰槽孔41角度的不同的固定平板4和调整块42连接。在本申请的其他实施例中，固定平板4也可以为现有装置的侧壁或专门设置的固定架，只要能满足同时固定上加热模组2与下加热模组3，并提供可使得上加热模组2相对下加热模组3移动的空间即可。

参照图2和图3，安装座11包括一体成型的第一安装座111和第二安装座112，第一安装座111垂直于第二安装座112设置。第一安装座111侧壁贴合固定平板4，并通过螺栓固定在固定平板4一侧，第二安装座112穿设于腰槽孔41内，垂直且贯穿固定平板4，第二安装座112与位于腰槽孔41内的孔壁留有空隙，使得安装座11可相对固定平板4进行小范围的位置和角度的调整。

框架12包括两条长侧板121和两条短侧板122，长侧板121与短侧板122通过螺栓相接共同合围成矩形的框架12，两条长侧板121通过螺栓固定在第二安装座112底部，长侧板121穿设于腰槽孔41内。

框架12内设置有驱动源13，驱动源13为无杆气缸，驱动源13包括平行于长侧板121设置的缸筒131，缸筒131两端均固定有安装板123，安装板123通过螺栓分别固定在两侧的短侧板122上，使得缸筒131固定在框架12内。框架12内还设置有平行于缸筒131的导向杆15，导向杆15两端分别穿设且卡接于两侧的短侧板122中，且导向杆15两端均卡接有限位块16，限位块16位于框架12内。移动件14包括滑动连接于缸筒131上并通过气动驱动移动的第一滑块141，以及滑动连接于导向杆15上的第二滑块142，连接板5通过螺栓固定于第二滑块142底部，使得连接板5可跟随第二滑块142沿导向杆15运动。限位块16用于限制无杆气缸的行程，调整限位块16在导向杆15上的位置，即可限制第一滑块141滑动的距离，进而影响无杆气缸的行程。在本申请的其他实施例中，驱动源13还可为电机驱动下的丝杆滑块结构，其中缸筒131可替换为丝杆，由电机驱动丝杆转动，从而带动第一滑块141沿丝杆长度方向移动。

参照图4和图5，第一滑块141侧面固定有锁块143，锁块143与第一滑块141接触的面上开设有开设方向垂直于连接板5的通孔144，同时连接板5顶面固定有L型的连接块51，连接块51垂直于连接板5的一端穿设于通孔144内。当需要通过连接板5带动上加热模组2移动时，先往缸筒131内通气，因驱动源13为无杆气缸，故驱动源13内部有能够在通气后驱动第一滑块141往复移动的组件，第一滑块141通过侧面的锁块143带动连接块51沿缸筒131长度方向移动，连接板5同时带动四个第二滑块142沿导向杆15移动，导向杆15加第二滑块142的组合能够提升连接板5在随第一滑块141移动时的稳定性。其中无杆气缸为现有技术，其内部结构及其工作原理均已被公开，本申请实施例只是利用无杆气缸作为驱动源13驱使第一滑块141移动，故再次不在赘述其结构与原理。

安装板123上固定有接近传感器124，接近传感器124探头朝向第一滑块141方向，接近传感器124用于实时监测第一滑块141的位置，并向相应的控制模块发送信号。作业人员可通过控制软件给接近传感器124设定目标值，当滑块靠近距离达到预设目标值时，控制程序便会通过缸筒131控制第一滑块141停止，以此达到限位的目的。

参照图6和图7，上加热模组2包括并排的两块发热板21，发热板21具体结构为金属导热材质内嵌发热膜，发热板21表面有一层耐高温耐磨涂层，避免极片与发热金属板直接接触。发热板21暴露在外的顶面和侧面均固定有隔热板22，隔热板22可减少发热板21的热量损失，并且防止人手误触发热板21导致烫伤，提高预热机构的安全性能。在本申请的其他实施例中，发热板21的数量可根据实际生产需要添加或减少，使用更加灵活。

发热板21位于一侧的隔热板22上固定有拉手23，当上加热模组需要检修时，作业人员可通过拉手23移动上加热模组2，从而方便作业人员检修。发热板21在相对拉手23的一侧固定有拖链24，拖链24方便预热机构的走线，各种线材可通过拖链24接至预热机构上。

参照图8和图9，下加热模组3与上加热模组2基本结构相同，同样包括并排的两块发热板21，发热板21的侧面均固定有隔热板22，上加热模组2与下加热模组3均垂直于固定平板4。底座31通过螺栓固定于发热板21底部，将两块发热板21固定形成加热平面，同时为发热板21提供可靠支撑。上加热模组2与下加热模组3平行且对应设置，上加热模组2与下加热模组3之间形成加热空间，以供极卷8通过并对极卷8加热。本申请实施例采用整版的发热膜作为发热元件，面积大且发热膜和铝合金合为一体，起到匀热功能。此发热板21安装于极卷8通过的上下两面，同步给通过的极卷8加热，且极卷8每个部位的吸收热量都相同，保证极卷8预热温度的一致性。

上加热模组2与下加热模组3的发热板21中均穿设有温度传感器6，温度传感器6穿过隔热板22嵌入发热板21内部，可实时监测发热板21温度变化，发热片温度控制可采用自适应PID控制方式，形成温度控制的闭环，可实时在线调节，以适用不同极片尺寸预热，提升极片和隔离膜复合产品一致性及良率。

上加热模组2与下加热模组3在位于极卷8入口与出口的两侧均固定有过渡板7，过渡板7的两个端部沿远离隔热板22方向分别逐渐朝上、下弯折从而形成开口，可对极卷8进入预热机构起到导向作用。

参照图9和图10，下加热模组3的隔热板22在靠近极卷出口一侧的底部固定有支座32，支座32上转动连接有轴线垂直于固定板的过渡辊33，支座32远离下加热模组3一端还固定有调整块42，调整块42上穿设并卡接有轴线垂直于过渡辊33的固定轴34，调整块42远离支座32一端还设置有导向板35，固定轴34同时穿设于调整块42与导向板35，导向板35与调整块42通过固定轴34一同固定在支座32上，导向板35可沿固定轴34调整与下加热模组3的距离以及角度，以适应极卷8的过渡工作，为极卷8进入后续的裁切装置提供过渡。

本申请实施例一种新型的极片预热机构的实施原理为：上加热模组2与下加热模组3合围，并在上加热模组2与下加热模组3之间形成均匀的加热通道，极卷8在经过加热通道时，由发热板21对极卷8进行预热，使得极卷8在进行剪切及压合前进行加热，有效提高裁切质量以及压合质量，上下两块整版的发热板21均镶嵌温度传感器6，形成温度控制的闭环，可实时在线调节，上加热模组2或下加热模组3中的发热板21任何一块发热处于异常或需要维护时，驱动源13驱动第一滑块141运动，第一滑块141通过锁块143与连接块51的配合，将上加热模组2经过腰槽孔41退回到固定平板4的另一侧，即同时对上下两块发热板21进行检修和人员操作，维护完毕并组装好后，驱动源13驱动上加热模组2回归原位，可立即生产。

本申请实施例还提供了一种新型的极片预热机构控制方法，该控制方法即上述极片预热机构的工作过程，其具体包括以下步骤：参照图11-13，

S1：在热复合切叠一体机10的前一道工序位置上设置固定平板4，固定平板4可直接固定在热复合切叠一体机10上，或单独设置固定件将固定平板4位置固定；

S2：在固定平板4上设置极片预热机构9，使得极卷8在进行裁剪、压合前先通过极片预热机构9进行加热；

S3：极片预热机构9设置有两组，且上下相对安装在固定板上，并且在固定平板4上同步开设相对应的腰槽孔41，使得两组极片预热机构9整体呈“<”状；

S4：根据极卷8的规格，相应调整极片预热机构9中上加热模组2与下加热模组3之间的间隙；

S5：根据实际工况，相应调整两组极片预热机构9在固定平板4上的位置；

S6：作业人员通过控制软件对温度传感器6设定目标温度，随后启动极片预热机构9，同时往极片预热机构9中放入极卷8，开始对极卷8进行预热；

S7：经过预热后的极卷8进入热复合切叠一体机10中进行裁剪、压合。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。