CN208539012U - 用于制造电极组件的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于制造电极组件的设备，该电极组件能够防止由于外部冲击而在二次电池中发生短路。此外，根据本实用新型的用于制造电极组件的设备包括转移部，转移部将第一电极、隔膜和第二电极解卷绕并转移；堆叠部，堆叠部从转移部接收第一电极、隔膜和第二电极并将其堆叠，以制造电极叠层，使得第一电极、隔膜、第二电极、隔膜和第一电极按顺序堆叠；和附接部，附接部将电极叠层中彼此相邻的至少两个隔膜的端部彼此附接。
Description
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月23日提交的韩国专利申请第2016-0156195号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请作为整体并入于此。
技术领域
本实用新型涉及一种用于制造电极组件的设备，更具体地，涉及一种用于制造能够防止由于外部冲击而在二次电池中发生短路的电极组件的设备。
背景技术
随着技术发展和对于移动装置的需求增加，对于作为能源的二次电池的需求快速增加。在这种二次电池之中，已对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行了诸多研究，二次电池也已被广泛使用和商业化。
这种二次电池具有以下结构，其中具有插置在正极与负极之间的隔膜的电极组件进行堆叠并卷绕，然后在灌入电解质的状态下被密封在外壳中。
二次电池的电极组件分为用经插置的电极组件圆形地卷绕的果冻卷型 (jelly-roll type)电极组件和其中在具有预定单元尺寸的集流体箔的两个表面中的每一个上涂布有电极活性材料的多个正极和负极在插置有隔膜的情况下按顺序堆叠的堆叠型(stack-type)电极组件。
在果冻卷型电极组件的制造中，电极活性材料施加至用作集流体的金属箔且之后进行干燥和挤压，然后涂布有电极活性材料的金属箔切割成具有所需宽度和长度的带的形式，并且正极和负极通过使用隔膜分隔开并进行螺旋状卷绕，以制造果冻卷型电极组件。
这种果冻卷型电极组件优选用在圆柱型电池中。然而，当果冻卷型电极组件应用于棱柱型或袋型电池时，应力局部集中，从而将电极活性材料分层或者导致在充电和放电过程中反复的收缩和膨胀现象，由此使电池变形。
另一方面，堆叠型电极组件具有其中多个正极和负极按顺序堆叠的结构。因而，尽管易于获得棱柱形状，但其制造比较麻烦，并且当被施加冲击时，电极被推动，从而导致短路。
为了解决上述问题，已开发并也已在韩国专利公开第2001-82058号中公开了一种作为果冻卷型和堆叠型的混合类型的具有先进结构的堆叠折叠型电极组件，在该堆叠折叠型电极组件中，具有预定单元尺寸的正极/隔膜/负极的结构的全电池(full cell)或具有正极(负极)/隔膜/负极(正极)/隔膜/正极 (负极)的结构的双电池(bicell)通过使用具有与电极组件一样长的长度的连续隔离膜进行折叠。
常规的双电池型电极组件的问题在于，如果负极与隔膜之间的间隙(gap) 未保持恒定间隔，则电极在隔膜附着时被损坏。
此外，当发生诸如掉落之类的外部冲击时，隔膜之间的电极突出到外部，从而在二次电池内导致短路。
实用新型内容
技术问题
因此，已完成本实用新型来解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于制造能够防止在二次电池中发生短路以提高安全性的电极组件的设备。技术方案
根据本实用新型一实施方式的用于制造电极组件的设备包括：转移部，所述转移部将第一电极、隔膜和第二电极解卷绕并转移；堆叠部，所述堆叠部从所述转移部接收所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极并将其堆叠，以制造电极叠层，使得所述第一电极、所述隔膜、所述第二电极、所述隔膜和所述第一电极按顺序堆叠；和附接部，所述附接部将所述电极叠层中彼此相邻的至少两个隔膜的端部彼此附接。
所述附接部可包括在旋转的同时挤压所述隔膜的辊，并且所述辊可在与所述电极叠层的行进方向相反的方向上旋转。
可在所述辊的表面上设置有凹凸部分或浮雕部分。
所述附接部可在其中包括产生热量的加热丝，以加热并挤压所述多个隔膜的所述端部。
所述附接部可包括一对辊，并且所述多个隔膜的所述端部可在彼此面对的方向上在所述一对辊之间彼此附接。
所述第二电极可设置在所述多个隔膜之间，并且所述第二电极可被所述多个隔膜固定，所述多个隔膜的所述端部通过所述附接部彼此附接。
在所述电极叠层中，所述多个隔膜中的每一个可具有比所述第一电极和所述第二电极中的每一个的尺寸大的尺寸，以允许所述隔膜的所述端部突出至所述电极叠层的侧表面，并且所述附接部的端部可设置成对应于所述多个隔膜的突出至所述电极叠层的所述侧表面的所述端部中每一个。
所述附接部可包括在彼此面对的方向上执行挤压的一对压板，当所述多个隔膜的所述端部设置在所述一对压板之间时所述端部可通过所述一对压板在彼此面对的方向上彼此附接。
在所述一对压板中的每一个的表面上可设置有凹凸部分或浮雕部分。
有益效果
根据本实用新型，可具有即使发生诸如二次电池的掉落之类的外部冲击仍可防止发生内部短路的效果。
根据本实用新型，可易于应用于现有的二次电池制造工艺，并且额外的工艺不会复杂化。
根据本实用新型，可防止发生正极与负极之间的接触，从而提高了安全性。
附图说明
图1是根据本实用新型的用于制造电极组件的设备的示意性侧视图。
图2是图解其中电极叠层转移至根据本实用新型一实施方式的附接部的状态的局部放大图。
图3是图解其中通过根据本实用新型一实施方式的附接部来附接隔膜的端部的使用状态的局部放大侧视图。
图4是根据本实用新型另一实施方式的附接部的示意性侧视图。
图5是根据本实用新型又一实施方式的附接部的示意性侧视图。
图6是图解通过使用根据本实用新型的用于制造二次电池的设备制造电极组件的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述根据本实用新型优选实施方式的用于制造电极组件的设备及使用该用于制造电极组件的设备制造电极组件的方法。
在说明书和权利要求书中所使用的术语或词语不应解释为限于词汇的含义，而是应当由发明人基于他/她能够定义术语以便以最佳方式描述他/她的实用新型从而为他人所见来理解为适当概念。因此，本文描述的实施方式和附图仅仅是示例性的而非穷举的，且应理解的是，可采用各种等同物来替换这些实施方式。
在附图中，为了便于描述和清楚起见，每个部件或构成部件的特定部分的尺寸被放大、省略或示意性地例示。因此，每个元件的尺寸并不完全反映实际大小。此外，为了避免不必要地模糊本实用新型的主题，将省略与众所周知的功能或构造相关的详细描述。
图1是根据本实用新型的用于制造电极组件的设备的示意性侧视图。
如图1中所示，根据本实用新型的用于制造电极组件的设备包括转移部1，其将第一电极10、隔膜20和第二电极30解卷绕并转移；堆叠部3，其将从转移部1转移的第一电极10、隔膜20和第二电极30堆叠从而按照第一电极10、隔膜20、第二电极30、隔膜20和第一电极10的顺序堆叠，以形成电极叠层 100；和附接部5，其将与电极叠层100相邻的至少两个隔膜的端部21彼此附接。
转移部1从第一电极10、隔膜20和第二电极30中的每一个解卷绕第一电极10、隔膜20和第二电极30中的每一个，以将第一电极10、隔膜20和第二电极30转移至附接部5。
转移部1可包括转移辊、传送带等中的至少之一。
堆叠部3配置成堆叠通过转移部1转移的第一电极10、隔膜20和第二电极30。
堆叠部3可将第一电极10和第二电极30堆叠成通过隔膜20彼此分隔开。尽管在本实用新型的优选实施方式中第一电极10、隔膜20、第二电极30、隔膜20和第一电极10按顺序堆叠以形成其中在最外部的两侧上设置相同电极的双电池(bycell)形状，但本实用新型不限于此。例如，当第一电极10和第二电极30堆叠成通过隔膜20彼此分隔开时，本实用新型不限于电极叠层100 的形状或第一电极10、第二电极30和隔膜20的堆叠次数。
堆叠部3可利用热或压力中的至少之一来堆叠电极叠层100。
此外，构成电极叠层100的第一电极10和第二电极30中的每一个可以是涂布有正极活性材料的正极和涂布有负极活性材料的负极之一，使得第一电极 10和第二电极30具有彼此相反的极性。
就是说，当第一电极10设置为正极时，第二电极30可设置为负极。另一方面，当第一电极10设置为负极时，第二电极30可设置为正极。
一般来说，正极可以是铝板，正极活性材料可以是诸如LiCoO2、LiNiO2、 LiMnO2和LiMnO4之类的含锂过渡金属氧化物；或者锂硫族化合物。
一般来说，负极可以是铜板，负极活性材料可以是诸如结晶碳、无定形碳、碳复合物和碳纤维之类的碳材料；锂金属或锂合金。
可通过对选自例如由聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、以及聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的共聚物(co-polymer)构成的组中的一种基材施加聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP co-polymer)来制造隔膜 20。
当电极叠层100包括第一电极10、隔膜20、第二电极30、隔膜20和第一电极10时，正极和负极之一可设置在一对隔膜20之间。
堆叠部3可设置在转移部1中的通过其排出电极10和20以及隔膜20的排出口的一侧上。
因而，根据本实用新型的堆叠部3可通过安装在常规电极组件制造工艺中的转移电极组件的工艺的末端处而容易地实现。
图2是图解其中电极叠层转移至根据本实用新型一实施方式的附接部5 的状态的局部放大图。
如图2中所示，隔膜20可具有比第一电极10和第二电极30中的每一个的尺寸大的尺寸，以防止在第一电极10与第二电极30之间发生短路。
因而，在电极叠层100中，隔膜20的端部21可突出至电极叠层100的侧表面。
此外，附接部5可设置在被转移的电极叠层100的与隔膜20的端部21 对应的位置上。
图3是图解其中通过根据本实用新型一实施方式的附接部来附接隔膜的端部的使用状态的局部放大侧视图。
如图3中所示，在根据本实用新型一实施方式的用于制造电极组件的设备中，附接部5由一对辊构成，该对辊在与电极叠层100的转移方向d1相反的方向d2上旋转，以挤压隔膜20的端部21。
此外，构成附接部5的该对辊可将多个隔膜20的端部21在彼此面对的方向上彼此附接。
此外，构成附接部5的该对辊可在其中包括加热丝，以将多个隔膜20的端部21加热并在彼此面对的方向上彼此挤压，由此提高附接效果。
如上所述，当多个隔膜20的端部21彼此附接时，堆叠在多个隔膜20之间的第二电极30可固定在隔膜20之间，从而即使被施加了诸如二次电池的掉落之类的外部冲击，仍可防止第一电极10和第二电极30短路。
就是说，可通过堆叠在第二电极30的两个侧表面上的隔膜20固定第二电极30，以防止第一电极10和第二电极30短路，由此提高二次电池的安全性。
图4是根据本实用新型另一实施方式的附接部的示意性侧视图。
如图4中所示，根据本实用新型另一实施方式的附接部5a可在辊的表面上具有凹凸部分或浮雕部分。
当在辊的表面上设置凹凸部分或浮雕部分时，被挤压在一对辊之间的多个隔膜20的端部21之间的附接可得到改善。
当设置在彼此面对的一对辊上的凹凸部分或浮雕部分设置成彼此交错时，多个隔膜20的端部21之间的附接可更加得到改善。
图5是根据本实用新型又一实施方式的附接部的示意性侧视图。
如图5中所示，根据本实用新型又一实施方式的附接部5b可设置为在彼此面对的方向上执行挤压的一对压板。
此外，当电极叠层100在该对压板之间移动时，多个隔膜20的端部21 在彼此面对的方向上往复d3的该对压板之间被挤压，以将多个隔膜20的端部 21彼此附接。
此外，该对压板可在其中包括加热丝，以在加热端部21的同时挤压多个隔膜20的端部21。
此外，该对压板在彼此面对的方向上具有凹凸部分或浮雕部分，多个隔膜 20的端部21可彼此相对挤压，以改善多个隔膜20的端部21之间的附接。
此外，设置在彼此面对的方向上的凹凸部分或浮雕部分可设置在该对压板上以彼此交错，由此更加改善附接至彼此的多个隔膜20的端部21之间的附接。
下文中，将参照附图详细描述通过使用根据本实用新型的用于制造电极组件的设备制造电极组件的方法。
图6是图解通过使用根据本实用新型的用于制造二次电池的设备制造电极组件的方法的流程图。
如图6中所示，通过使用根据本实用新型的用于制造电极组件的设备制造电极组件的方法包括转移步骤S1、堆叠步骤S2和附接步骤S3。
转移步骤S1是将如图1中所示卷绕的第一电极10、隔膜20和第二电极 30解卷绕从而转移至附接部5的步骤。
堆叠步骤S2是将转移的第一电极10、隔膜20和第二电极30堆叠，使得第一电极10和第二电极30通过隔膜20彼此分隔开以形成电极叠层100的步骤。
在此，在堆叠步骤S2中，电极叠层100可形成为使得第一电极10、隔膜 20、第二电极30、隔膜20和第一电极10按顺序堆叠。
附接步骤S3是在堆叠步骤S2之后将彼此相邻的至少两个隔膜20的端部21附接的步骤。
此外，在附接步骤S3中，至少两个相邻的隔膜20的端部21可通过使用一对辊或一对压板加热并挤压以彼此附接，使得至少两个相邻的隔膜20的端部21彼此附接，以允许第二电极30固定在隔膜20之间。
如上所述，根据本实用新型，可具有即使发生诸如二次电池的掉落之类的外部冲击仍可防止发生内部短路的效果。
此外，根据本实用新型，可易于应用于现有的二次电池制造工艺，并且额外的工艺不会复杂化。
根据本实用新型，可防止发生正极与负极之间的接触，从而提高了安全性。
此外，尽管上面参照示例性附图已经描述了根据本实用新型的用于制造电极组件的设备及使用该用于制造电极组件的设备制造电极组件的方法，但在不背离所附权利要求书中阐述的本实用新型的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可对其做出各种改变和修改。
Claims (9)
1.一种用于制造电极组件的设备，其特征在于，所述设备包括：
转移部(1)，所述转移部(1)将第一电极(10)、隔膜(20)和第二电极(30)解卷绕并转移；
堆叠部(3)，所述堆叠部(3)从所述转移部接收所述第一电极(10)、所述隔膜(20)和所述第二电极(30)并将其堆叠，以制造电极叠层(100)，使得所述第一电极(10)、所述隔膜(20)、所述第二电极(30)、所述隔膜(20)和所述第一电极(10)按顺序堆叠；和
附接部(5)，所述附接部(5)将所述电极叠层(100)中彼此相邻的至少两个隔膜(20)的端部(21)彼此附接。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述附接部(5)包括在旋转的同时挤压所述隔膜(20)的辊，并且
所述辊在与所述电极叠层(100)的行进方向相反的方向上旋转。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述辊的表面上设置有凹凸部分或浮雕部分。
4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述附接部(5)在其中包括产生热量的加热丝，以加热并挤压多个隔膜(20)的所述端部(21)。
5.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述附接部(5)包括一对辊，并且多个隔膜(20)的所述端部(21)在彼此面对的方向上在所述一对辊之间彼此附接。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述第二电极(30)设置在所述多个隔膜(20)之间，并且所述第二电极(30)被所述多个隔膜(20)固定，所述多个隔膜(20)的所述端部(21)通过所述附接部(5)彼此附接。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述电极叠层(100)中，多个隔膜(20)中的每一个具有比所述第一电极(10)和所述第二电极(30)中的每一个的尺寸大的尺寸，以允许所述隔膜(20)的所述端部(21)突出至所述电极叠层(100)的侧表面，并且
所述附接部(5)的端部设置成对应于多个隔膜(20)的突出至所述电极叠层(100)的所述侧表面的所述端部(21)中的每一个。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述附接部(5)包括在彼此面对的方向上执行挤压的一对压板，当多个隔膜(20)的所述端部(21)设置在所述一对压板之间时所述端部(21)通过所述一对压板在彼此面对的方向上彼此附接。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，在所述一对压板中的每一个的表面上设置有凹凸部分或浮雕部分。
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