卷绕是指通过控制极片的速度、张力、尺寸、偏差等因素，将分条后尺寸相匹配的极片及隔膜、终止胶带等卷成极芯的一种生产工艺。依据卷绕芯包的形状类型不同，卷绕设备可以主要分为方形卷绕和圆柱卷绕两大类。

卷绕机原理

主要用于方形电池或圆柱电池裸电芯的自动卷绕。设备采用两副或以上卷针，单侧抽针的结构，卷料正负极极片和隔膜主动放卷、极片隔膜换卷、自动纠偏、自动张力检测与控制，极片由夹辊驱动机构引入卷绕部分，与隔膜一同按照工艺要求进行自动卷绕。卷绕完成后自动换工位、切断隔膜和贴终止胶带，成品裸电芯自动下料后，经过预压、扫码，良品成品裸电芯自动转移到托盘中，再转移到后工序，不良品裸电芯自动卸料到不良品裸电芯收集处。

设备组成及关键结构

设备主要模块包括：极片/隔膜自动放卷模块、极片/隔膜换卷模块、自动纠偏模块、导辊模块、极耳导向抚平模块、主驱模块、张力控制模块、张力测量/显示与储存模块、极片入料模块、隔膜除静电装置、极耳打折/翻折及极片破损检测模块、 CCD 在线检测模块、极片切断模块、除尘系统、极片和隔膜不良品单卷与剔除模块、卷绕头组件、隔膜切断模块、隔膜吸附模块、贴终止胶带模块、自动卸料模块、裸电芯预压模块、下料模块、设备框架。

关键结构如下：

①极片/隔膜自动放卷系统：由极片/隔膜自动放卷轴、接带组件、放卷纠偏等组成，实现由极片/隔膜卷料的固定、自动放卷、极片自动换卷等功能。放卷轴采用机械或气动胀紧方式，辅助块规、边缘检测等机构，便于快速定位。

②自动纠偏模块：由多级纠偏机构组成，纠偏方式可采用挂轴移动、导辊摆动、夹辊驱动等多种纠偏方式。通过对物料走带边缘实时检测、控制和显示，实现物料边缘在走带过程中实时修正。传感器位置设置避免粉尘堆积，影响边缘值检测的准确性。

③张力控制系统：由张力检测传感器、张力执行机构和显示储存模块组成。张力执行机构包括直线电机、低摩擦气缸或伺服电机等。张力检测机构尽可能靠近卷针机构，通过有效的控制物料走带张力，可以实现逐圈张力设置，调控的功能。要做到精准控制，不能因卷绕张力问题造成裸电芯变形。

④极片入料模块：由正负极夹辊驱动机构、送料机构组成，完成卷绕前极片的入料，卷绕过程中入料位及物料间相对位置不发生变化，入料夹辊和卷入前的极片自由长度在保证入料和收尾的前提下越短越好。极片入料处具备入料吹气导向功能，并使用数显式气压监测，吹气和导向方向角度可调并配有角度刻度盘，同时入料有效、低噪声、无污染、倾斜角度方便量化调节。

⑤极片切断模块：由正负极极片压紧、切断机构组成，可实现自动检测极片尾部 Mark 孔（激光模切制作）数到设定极耳数后，或通过识别极耳间距再走完定长切断极片，还可实现计长切断极片的功能。切刀刃部建议采用钨钢等硬制材料，且动刀刃部和定刀刃部都有角度要求。另外切刀位需要有隔离防护挡板和警示标识，同时做防粘处理。

⑥极片和隔膜不良品单卷与剔除模块：由伺服电机、联轴器、直线导轨机构组成，并通过程序设置完成单独剔除功能，实现不良正负极极片独立无隔膜单卷和隔膜单卷剔除功能。当检测到正负极极片不良时，可自动实现与隔膜一起卷绕剔除，也可实现独立分别剔除。不良品采用独立机构卸料至坏品盒内，无隔膜单卷过程中，极片不与其他部件产生干涉或摩擦，不影响下一个物料的纠偏。

⑦卷绕模块：由双工位或多工位机构设备双伺服电机或多伺服电机驱动机构，对应两套或多套卷针机构，同时配置换工位后转塔锁紧定位机构，实现电芯的卷绕和不同卷绕工位的自动转换，并能实现恒线速度卷绕，可以实现正极或负极先入料卷绕，正负极同时入料卷绕的功能。

⑧隔膜切断模块：由热切刀机构和防护机构组成，可按照产品所需隔膜长度将隔膜切断，切刀部位需要有高温及刃部安全防护和警示标识，同时有隔热装置，具有吹气和转塔主轴抚平辊抚平切断后隔膜、防止隔膜打皱的功能。在隔膜切断后需要立刻吸附隔膜，防止由于隔膜静电大而造成隔膜卷曲，最终导致隔膜收尾不良。

⑨终止胶带粘贴模块：由自动背胶、胶带 mark 孔感应器、贴胶辊等组成。卷料胶带开卷后按所需长度自动备好胶带，自动检测胶带 mark 孔，贴在裸垫芯侧面拐角处或收尾处。终止胶带粘贴机构设计成带有自适应性的结构。胶带的粘贴位置可根据裸电芯在卷针上的位置变化而进行调整。胶带放卷机构具备主动放卷功能且具有除静电功能。

⑩预压下料模块：由裸电芯卸料机构、裸电芯预压、裸电芯下料转移机构等组成。自动从卷针上面下料，在良品裸电芯运输过程中实现对裸电芯的预压，预压后对电芯表面的二维码进行扫码绑定信息，然后由传输皮带将电芯转移到下料机。与裸电芯接触的压板需防粘电芯处理，同时具有预压压力感应器，不损伤裸电芯。

卷绕机的核心零部件——卷针

影响着卷绕速度和卷芯质量。目前大部分卷绕机采用圆形、椭圆形和扁菱形卷针，对于圆形和椭圆形卷针，由于存在一定弧度，会造成电芯的极耳变形，在随后的压芯过程中还容易造成电芯内部起皱变形。对于扁菱形卷针，由于其长轴和短轴尺寸相差较大，极片和隔膜张力变化较大，需要驱动电机变转速卷绕，过程难以控制，卷绕速度一般较低。

卷绕机未来发展方向

①高速、高精度

②高合格率

③稳定性，提升平均无故障时间

④设备实现数字化、智能化控制，卷绕张力、极片与隔膜的对齐度实现在线监控，卷绕参数和最终电池性能参数实现闭环优化，实现卷绕合格率提升

⑤激光模切卷绕一体化，激光模切与卷绕工序结合实现设备集成一体化

⑥高速卷绕机，通过隔膜连续匀速运动技术的突破，实现卷绕效率的倍增