1.本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其是涉及一种极耳压花机构及其设计方法。
背景技术：
2.方形锂电池的极耳由极片基材切割成极耳，其负极基材为铜箔，材料刚度较低，在生产过程中易出现翻折，甚至遭破坏等情况。目前常使用压花(既压出规律凹痕)的工艺提升极耳的整体刚度，增强其抗折性能，如图1、图2和图3所示，现有的压花结构包括有基座100、滚筒组件200和压花组件300，压花组件300和滚筒组件200安装于基座100上，极片于滚筒组件200和压花组件300之间移动，压花组件300包括有气缸310、安装座320和压花滚轮330，压花滚轮330安装于安装座320上，气缸310驱动安装座320移动，由于极片涂布区不能受挤压需要保持平整，因此压花滚轮330端面需与涂布区域保持一定距离，又由于压花滚轮330由极片带动旋转，压花滚轮330仅对极耳作用受力，使压花滚轮330的滚动阻力仅施加在与极耳接触区域，该滚动阻力方向与极片前进方向相反，进而造成压花印痕与极片间存在褶皱区域，此处褶皱较大降低了极耳根部的结构刚度，使极耳易产生翻折等失效结果。
技术实现要素：
3.本发明的主要目的在于提供一种极耳压花机构及其设计方法，以解决上述技术问题，能够避免极耳出现褶皱区域。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种极耳压花机构，包括有基座、滚筒组件和压花组件，所述压花组件和所述滚筒组件安装于所述基座上，极片于所述滚筒组件和所述压花组件之间移动，所述压花组件包括有气缸、安装座和压花滚轮结构，所述压花滚轮结构安装于所述安装座上，所述气缸驱动所述安装座移动。
6.作为一种优选的技术方案，所述压花滚轮结构包括有压花轮和胶轮，所述压花轮和所述胶轮同轴设置，且所述压花轮与所述胶轮的直径相同。
7.作为一种优选的技术方案，所述压花组件上还设置有导向结构，所述导向结构安装于所述基座上。
8.作为一种优选的技术方案，所述导向结构包括有导向杆、保持架和导套，所述导套固设于所述基座上，所述导向杆一端固设于所述保持架上，另一端固设于所述安装座上，且所述导向杆穿置于所述导套中。
9.作为一种优选的技术方案，所述滚筒组件包括有滚筒和安装轴，所述滚筒安装于所述安装轴上，所述安装轴旋转设置于所述基座上。
10.作为本发明的另外一种方案，一种如上述的极耳压花机构的设计方法，包括：
11.所述气缸驱动所述安装座移动，带动所述压花滚轮结构压紧于极片上，极片于所述压花滚轮结构与所述滚筒之间传动，极片上的张力为沿着极片与所述压花滚轮结构接触线均匀分布，沿着接触线以单位长度均等将极片分成n段，则接触线的右侧中从极耳向极片
方向的张力依次为f1、f2、f3...fn，接触线的左侧中从极耳向极片方向的张力依次为f”1、f”2、f”3...f”n，所述压花滚轮结构对极片的阻力从极耳向极片方向依次为f’1、f’2、f’3...f’n，并满足极片与压花滚轮结构接触线的右侧张力等于极片与压花滚轮结构接触线的左侧总受力和，即满足以下关系式：
12.f1＝f”1 f
’113.f2＝f”2 f
’214.f3＝f”3 f
’315....
16.fn＝f”n f’n
17.当f’1＝f’2＝f’3＝...＝f’n时，有f”1＝f”2＝f”3＝...＝f”n，此时极片同侧各段受力相同；
18.所述压花轮与极耳区域单位长度的滚动阻力为f1，f1满足以下关系式：
19.f1＝f
’1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
20.所述压花轮对极耳区域施加的压力为p1,p1满足以下关系式：
21.p1＝p
×
l1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
22.则所述压花轮与极耳区域摩擦总阻力f’1,f’1满足以下关系式：
23.f’1＝p1
×
μ1＝p
×
μ1
×
l1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
24.综合式1、式2和式3，可得下式：
25.f1＝f’1/l1＝p
×
μ1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
26.其中，所述压花轮与极耳区域接触区域长度为l1，滚动摩擦系数为μ1，气缸提供的压力为p；
27.所述胶轮与极片涂布区域接触区域单位长度的阻力为f2，f2满足以下关系式：
28.f2＝f’2＝f’3＝...＝f’n
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式5
29.所述胶轮与极片涂布区域施加的压力为p2，p2满足以下关系式：
30.p2＝p
×
l2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
31.则所述胶轮与极片涂布区域摩擦总阻力f’2,f’2满足以下关系式：
32.f’2＝p2
×
μ2＝p
×
μ2
×
l2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
33.综合式5、式6和式7，可得下式：
34.f2＝f’2/l2＝p
×
μ2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
35.其中，所述胶轮与极片涂布区域接触区域长度为l2，滚动摩擦系数为μ2，气缸提供的压力为p。
36.综合式4和式8可知，当μ1＝μ2时，所述压花轮与极耳区域接触区域的单位长度阻力f1等于所述胶轮与极片涂布区域接触区域的单位长度阻力f2，即此时极片各段单位长度所受阻力相同，极片与压花滚轮结构接触线左右两侧各段受力相同，以消除因沿着接触线各单位长度段受力不均导致产生相对位移而产生褶皱的问题。
37.本发明的有益效果在于：上述极耳压花机构及其设计方法，该压花滚轮结构设置有压花轮和胶轮，压花轮与极耳区域接触，胶轮与极片涂布区域接触，压花轮对极耳压制纹路时，胶轮对极片涂布区域施加压力，使压花滚轮结构的滚动阻力均匀施加在极耳区域及极片涂布区域上，降低极耳区域与极片涂布区域所受的阻力差值，同时由于压花轮和胶轮
52.f4＝f”4 f
’453.f5＝f”5 f
’554.当f’1＝f’2＝f’3＝f’4＝f’5时，有f”1＝f”2＝f”3＝f”4＝f”5，此时极片同侧各段受力相同；
55.压花轮331与极耳区域单位长度的滚动阻力为f1，f1满足以下关系式：
56.f1＝f
’1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
57.压花轮331对极耳区域施加的压力为p1,p1满足以下关系式：
58.p1＝p
×
l1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式2
59.则压花轮331与极耳区域摩擦总阻力f’1,f’1满足以下关系式：
60.f’1＝p1
×
μ1＝p
×
μ1
×
l1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3
61.综合式1、式2和式3，可得下式：
62.f1＝f’1/l1＝p
×
μ1/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式4
63.其中，压花轮331与极耳区域接触区域长度为l1，滚动摩擦系数为μ1，气缸提供的压力为p；
64.胶轮332与极片涂布区域接触区域单位长度的阻力为f2，f2满足以下关系式：
65.f2＝f’2＝f’3＝f’4＝f
’5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式5
66.胶轮332与极片涂布区域施加的压力为p2，p2满足以下关系式：
67.p2＝p
×
l2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式6
68.则胶轮332与极片涂布区域摩擦总阻力f’2,f’2满足以下关系式：
69.f’2＝p2
×
μ2＝p
×
μ2
×
l2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式7
70.综合式5、式6和式7，可得下式：
71.f2＝f’2/l2＝p
×
μ2/(l1 l2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式8
72.其中，胶轮332与极片涂布区域接触区域长度为l2，滚动摩擦系数为μ2，气缸提供的压力为p。
73.综合式4和式8可知，当μ1＝μ2时，压花轮331与极耳区域接触区域的单位长度阻力f1等于胶轮332与极片涂布区域接触区域的单位长度阻力f2，即此时极片各段单位长度所受阻力相同，极片与压花滚轮结构33接触线左右两侧各段受力相同，以消除因沿着接触线各单位长度段受力不均导致产生相对位移而产生褶皱的问题。
74.以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。