CN102089920B - 卷绕电极体的制造方法和装置及电极卷绕装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造卷绕电极体的方法包括：将预定长度的带状电极(11，13)和带状隔板(12，14)彼此重叠地卷绕在来自设在转台(110)上的多个卷绕轴(121，122)之中的卷绕轴(121)上的第一步骤、用切断器(131，132)切断所述带状电极(11，13)的第二步骤、和通过在使所述转台(110)转动的同时使所述卷绕轴(121，122)转动而卷绕在所述第二步骤中被切断的所述带状电极(11，13)的残余末尾端、并进给所述带状隔板(12，14)的第三步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造卷绕电极体的方法和装置，在所述卷绕电极体中带状电极和带状隔板被彼此重叠地卷绕在卷绕轴上。本发明还涉及一种电极卷绕装置。
背景技术
例如日本专利申请9-194091号公报(JP-A-9-194091)和日本专利申请2007-329059号公报(JP-A-2007-329059)各自都描述了一种制造卷绕电极体的方法，在所述卷绕电极体中带状电极和带状隔板被彼此重叠地卷绕在卷绕轴上。
在JP-A-9-194091中，利用转台上的卷绕轴、在卷绕轴处于预定的第一位置时卷绕预定量的带状电极和带状隔板(下文简称为“带状电极等”)。接下来，卷绕轴停止，并且转台转动以使得卷绕轴移动到第二位置。然后在该第二位置，带状电极等被切断，并且卷绕轴再次转动以卷绕所述切断的带状电极等(所谓的残余卷绕)。另外，当卷绕轴移动到第二位置时，另一个卷绕轴移动到第一位置。然后当在第二位置执行残余卷绕步骤时，利用处在第一位置的另一个卷绕轴卷绕预定量的带状电极等。另外，JP-A-2007-329059描述了一种通过使转台转动来传送卷绕电极组、同时将带状隔板设定为准备好进行将其卷绕在卷绕芯上的下一卷绕工序的状态的方法。
在JP-A-9-194091中，带状电极等卷绕在处于第一位置的卷绕轴上。然后，卷绕轴暂时停止，并且转台转动以将卷绕轴移动到第二位置。然后在该第二位置，所述切断的带状电极等被卷绕。利用这种方法，工序的总 数量大，因而生产率低。相比之下，如果通过在使转台转动的同时使卷绕轴转动而卷绕带状电极等，则可提高生产率。但是，这也易于导致带状电极等上的张力产生大的波动。如果在制造卷绕电极体如锂离子二次电池的情况下在卷绕带状电极等时带状电极等上的张力产生大的波动，则可能导致较低的电池性能。因此，通过在使转台转动的同时使卷绕轴转动来卷绕带状电极等不能提高生产率。
发明内容
因而，本发明提供了一种以小的摆动(weaving)有效地制造卷绕电极体的卷绕电极体的制造方法和装置。
本发明的第一方面涉及一种卷绕电极体的制造方法，在所述卷绕电极体中至少一个带状电极和至少一个带状隔板被彼此重叠地交替卷绕。该方法包括：将预定长度的所述带状电极和所述带状隔板彼此重叠地卷绕在来自设在转台上的多个卷绕轴之中的卷绕轴上的第一步骤；切断所述带状电极的第二步骤；和通过在使所述转台转动的同时使所述卷绕轴转动而卷绕在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的残余末尾端、并进给所述带状隔板的第三步骤。
根据该方面，通过在使所述转台转动的同时使所述卷绕轴转动来卷绕在所述第二步骤中被切断的带状元件的残余末尾端，从而提高生产率。另外，在所述第三步骤中，进给所述带状隔板，使得所述带状隔板上的张力的波动也能保持得较低。结果，能有效地制造摆动小的卷绕电极体。
在上述方面中，所述第三步骤可包括通过使所述卷绕轴转动而卷绕所进给的带状隔板的步骤，并且通过使所述卷绕轴转动而卷绕所述带状隔板的速度可等于或大于进给所述带状隔板的速度。
上述制造方法还可包括切断所述带状隔板的第四步骤。
在上述结构的第三步骤中，可基于在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度和通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度来调节使所述卷绕轴转动的速度。
根据该结构，通过调节使卷绕轴转动的速度能够更可靠地卷绕所述切断的带状电极的预定长度的残余末尾端。结果，能有效地制造卷绕电极体。
另外，在上述结构的第三步骤中，可基于在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度、通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度和通过使所述转台转动而将被拉出的所述带状隔板的长度来调节进给所述带状隔板的速度。
根据该结构，通过调节进给带状隔板的速度能将带状隔板上的张力的波动保持得更低，由此能有效地制造摆动小的卷绕电极体。
本发明的第二方面涉及一种卷绕电极体的制造装置，在所述卷绕电极体中至少一个带状电极和至少一个带状隔板被彼此重叠地交替卷绕。该装置包括：转台；设在所述转台上的多个卷绕轴；切断所述带状电极的切断器；和控制所述转台、所述卷绕轴和所述切断器的控制器。所述控制器执行根据上述第一方面的卷绕电极体的制造方法中的步骤。
本发明的第三方面涉及一种电极卷绕装置，所述电极卷绕装置将至少一个带状电极和至少一个带状隔板彼此重叠地交替卷绕在卷绕轴上。该电极卷绕装置包括：转台；设在所述转台上的多个卷绕轴；切断所述带状电极的切断器；和控制所述转台、所述卷绕轴和所述切断器的控制器。所述控制器执行第一处理过程、第二处理过程和第三处理过程，所述第一处理过程包括将预定长度的所述带状电极和所述带状隔板彼此重叠地卷绕在所述卷绕轴上，所述第二处理过程包括用所述切断器切断所述带状电极，所述第三处理过程包括通过在使所述转台转动的同时使所述卷绕轴转动而卷绕在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的残余末尾端、并进给所述带状隔板。
根据该方面，用切断器切断所述带状电极，然后同时执行使所述转台转动和卷绕所述切断的带状电极的残余末尾端的工序。因此，能减少工序的数量，这可提高生产率。另外，进给带状隔板，这使得带状隔板上的张力的波动能保持得较低。
在上述方面中，所述第三处理过程可包括通过使所述卷绕轴转动而卷 绕所进给的带状隔板的卷绕处理过程，并且通过使所述卷绕轴转动而卷绕所述带状隔板的速度可等于或大于进给所述带状隔板的速度。
在上述方面中，所述电极卷绕装置还可包括切断所述带状隔板的第二切断器。并且所述控制器可执行第四处理过程，所述第四处理过程包括切断所述带状隔板。
在上述结构的前述第三处理过程中，可基于在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度和通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度来设定用于控制所述卷绕轴的转动的第一控制变量。
根据上述结构，通过调节用于使卷绕轴转动的控制变量能够更可靠地卷绕所述切断的带状电极的预定长度的残余末尾端。
此外，在上述结构的前述第三处理过程中，可基于在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度、通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度和通过使所述转台转动而将被拉出的所述带状隔板的长度来设定用于进给所述带状隔板的第二控制变量。
在上述结构中通过设定用于进给带状隔板的控制变量能将带状隔板上的张力的波动保持得更低。
附图说明
从下面参照附图对优选实施例的描述中将清楚看到本发明的上述和其它目的、特征及优点，在附图中相似的附图标记用于表示相似的元件，并且其中：
图1是示出使用根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置制造的卷绕电极体的结构的视图；
图2是示出使用根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置制造的卷绕电极体的电极结构的剖视图；
图3是示出根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的结构的视图；
图4是示出根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的结构的一部分的视图；
图5是示出根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的使用状态的视图；
图6是示出根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的另一使用状态的视图；
图7是示出根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的又一使用状态的视图；
图8是示出用于使根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的卷绕轴转动的控制变量的图示；
图9是示出用于使根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的卷绕轴转动的控制变量的另一图示；
图10是示出用于进给根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的带状隔板的控制变量的图示；以及
图11是示出用于进给根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置的带状隔板的控制变量的另一图示。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明示例性实施例的卷绕电极体的制造方法和电极卷绕装置。顺便提及，在该示例性实施例中，将使用用于制造锂离子二次电池的卷绕电极体的方法作为例子描述卷绕电极体的制造方法和电极卷绕装置。
在锂离子二次电池等的卷绕电极体10中，例如，如图1所示，带状正极11、第一带状隔板12、带状负极13和第二带状隔板14以所述的该顺序被彼此重叠地卷绕。顺便提及，在下文的说明中，在适当的情况下带状正极11和带状负极13可统称为“带状电极”。另外，在适当的情况下带状电极11和13以及带状隔板12和14可统称为“带状部件”。
在该示例性实施例中，带状正极11具有电极材料32(正极活性物质)， 该电极材料32包括涂覆在由铝箔制成的带状板片31(即，正极集电体)的两个侧面上的锂。电极材料32的示例包括锂氧化锰(LiMn2O4)、锂氧化钴(LiCoO2)和锂氧化镍(LiNiO2)等。在该示例性实施例中，带状负极13具有电极材料42(负极活性物质)，该电极材料42涂覆在由铜箔制成的带状板片41(即，负极集电体)的两个侧面上。电极材料42中优选的负极活性物质的示例包括碳基材料，例如石墨和无定形碳，以及含有锂的过渡金属氧化物和过渡金属氮化物等。带状隔板12和14是可供离子材料通过的膜。在该示例性实施例中使用聚丙烯微孔膜。
在该示例性实施例中，通过将电极材料32和42分别涂覆到带状板片31和41上而形成正负带状电极11和13。如上所述，电极材料32和42涂覆在带状板片31和41的两个侧面上除了带状板片31和41的宽度方向上的边缘部分以外的所有部分上。在正负带状电极11和13中，在带状板片31和41上涂覆了电极材料32和42的部分将被称为涂覆部分11a和13a，而在带状板片31和41上未涂覆电极材料32和42的部分将被称为未涂覆部分11b和13b。
图2是示出带状正极11、第一带状隔板12、带状负极13和第二带状隔板14以所述的该顺序彼此重叠的、沿宽度方向的剖视图，也是沿图1所示的II-II线所作的剖视图。带状正极11的涂覆部分11a和带状负极13的涂覆部分13a跨过带状隔板12和14彼此相对。如图1和2所示，带状正极11和带状负极13的未涂覆部分11b和13b在与卷绕电极体10的卷绕方向垂直的方向上(即，在卷绕轴线的方向上)的两端从带状隔板12和14伸出。带状正极11的未涂覆部分11b形成卷绕集电体10的正极集电体11b1，带状负极13的未涂覆部分13b形成卷绕集电体10的负极集电体13b1。
在锂离子二次电池中，当放电和充电时，锂离子在带状正极11的涂覆部分11a和带状负极13的涂覆部分13a之间来回移动通过带状隔板12和14。此时为了防止锂离子析出，优选地，带状正极11的涂覆部分11a不从带状负极13的涂覆部分13a伸出。通过不从带状负极13的涂覆部分13a 伸出，在放电和充电期间带状正极11的涂覆部分11a能够防止锂离子析出。在该示例性实施例中，如图1和2所示，带状负极13的涂覆部分13a的边缘从带状正极11的涂覆部分11a的边缘伸出预设的差(b-a)。
另外，带状正极11的涂覆部分11a和带状负极13的涂覆部分13a不从带状隔板12和14伸出，由此防止发生内部短路。如图1和2所示，带状隔板12和14的边缘从带状正极11的涂覆部分11a的边缘伸出预设的伸出距离d1和d2。带状正极11的涂覆部分11a的宽度和带状负极13的涂覆部分13a的宽度可能存在一些制造误差，或者这些宽度在带状正极11、带状负极13和带状隔板12和14彼此重叠时可能在宽度方向变得偏移。因此，为了将该误差或偏移考虑在内，设定一距离，该距离是带状负极13的涂覆部分13a的宽度b与带状正极11的涂覆部分11a的宽度a之间的差(b-a)和第一带状隔板12和第二带状隔板14的宽度c1和c2与带状负极13的涂覆部分13a的宽度b之间的差((c1，c2)-b)所必需的。
在该示例性实施例中，如上所述，通过设定距离d1和d2以及差(b-a)和差((c1，c2)-b)将卷绕过程中的制造误差或偏移考虑在内。当卷绕过程中的制造误差或偏移较大时，距离d1和d2、差(b-a)和差((c1，c2)-b)必须设定得大。另外，如果卷绕过程中的制造误差或偏移可减小，则差(b-a)和差((c1，c2)-b)可被设定得更小，这使得材料成本能降低那么多的量。这样，优选地，在制造卷绕电极体10时要尽量减小带状电极11和13以及带状隔板12和14的摆动(即，卷绕过程中的偏移)。
电极卷绕装置100是将带状正极11(即，第一带状电极)、第一带状隔板12、带状负极13(即，第二带状电极)和第二带状隔板14以所述的该顺序彼此重叠地卷绕到卷绕轴121和122上的装置。带状正极11(即，第一带状电极)、第一带状隔板12、带状负极13(即，第二带状电极)和第二带状隔板14都由单独的供给卷轴21至24供给。
该电极卷绕装置100包括转台110、卷绕轴121和122、跳动辊311至314、边缘检测装置321至324和校正机构331至334。此外，电极卷绕装置100还设有控制器400。该控制器400包括由CPU等形成的计算部和 由非易失性存储器等形成的存储元件。该控制器400通过根据预先设定的程序执行各种电子计算来控制电极卷绕装置100。
跳动辊311至314是调节要卷绕到卷绕轴121至122上的带状部件11至14上的张力的装置。边缘检测装置321至324是检测要卷绕到卷绕轴121和122上的带状部件11至14的边缘的位置的装置。校正机构331至334是校正要卷绕到卷绕轴121和122上的带状部件11至14在宽度方向上的位置的机构。
控制器400控制跳动辊311至314。通过向带状部件11至14施加适当的张力，在传送辊和带状部件11至14之间产生适当量的摩擦力。这能抑制带状部件沿它们的轨迹在宽度方向上摆动。另外，控制器400基于来自边缘检测装置321至324的检测信号控制校正机构331至334。带状部件11至14在它们在宽度方向上的位置由校正机构331至334校正的同时被卷绕到卷绕轴121和122上。这样，电极卷绕装置100在利用上述跳动辊311至314和校正机构331至334等尽量减小带状部件11至14的摆动的同时将带状部件11至14卷绕到卷绕轴121至122上。顺便提及，对于控制跳动辊311至314和校正机构331至334的具体方法，以及跳动辊331至314、边缘检测装置321至324和校正机构331至334的具体机械结构等，可采用各种任何适当的结构。
该电极卷绕装置100将预定长度的带状电极11和13以及第二带状隔板12和14彼此重叠地卷绕在卷绕轴121和122上，然后执行多个工序，例如切断带状电极11和13，以及卷绕所切断的带状电极11和13。该电极卷绕装置100的所述多个卷绕轴121和122设在转台110上，从而能根据要执行的工序改变它们的位置。也就是说，利用处于针对各个工序的不同位置的卷绕轴121和122执行所述多个工序，这能提高生产率。
转台110设置成可相对于电极卷绕装置100转动。在转台110的转动中心设置有转动轴111。在该示例性实施例中，两个卷绕轴121和121在转台110的周向上以180°彼此分开地设置在转台110上。如图4所示，转台110转动而使得一个卷绕轴121或122处于卷绕轴121或122卷绕带状 部件11至14的第一位置X1，而另一个卷绕轴121或122处于被卷绕的带状部件11至14从卷绕轴121或122被拉出的第二位置X2。第一位置X1和第二位置X2在转台110的周向上以180°彼此分开地设置。因此，能通过使转台110转动来改变卷绕带状部件11至14的卷绕轴121或122。
如图3所示，带状电极11和13以及带状隔板12和14的轨迹被设定成使得它们处在从供给卷轴21至24到第一位置X1的方向上。带状电极11和13以及带状隔板12和14以预定的顺序被彼此重叠地约束在第一位置X1。
在该示例性实施例中，由约束和保持带状电极11和13以及带状隔板12和14的一对轴部件形成卷绕轴121和122。虽然在图中未示出，但卷绕轴121和122具有使得它们能够相对于转台110伸出或缩回的机构。卷绕轴121和122能从转台110伸出并在一端约束和保持带状电极11和13以及带状隔板12和14。然后，通过使卷绕轴121和122转动(通过自转)，能将带状电极11和13以及带状隔板12和14卷绕在卷绕轴121和122的外周面上。另外，通过使卷绕轴121和122缩回到转台110中能将所得到的卷绕电极体从卷绕轴121和122上取下。
如图4所示，沿供给到第一位置X1的带状电极11和13的轨迹设置有切断带状电极11和13的切断器131和132。在该示例性实施例中，在切断器131和132附近设置有保持所切断的带状电极11和13的端部的保持部141和142。另外，在转台110的转动轴111附近设置有切断带状隔板12和14的切断器133。转台110、卷绕轴121和122以及切断器131、132和133全都由控制器400控制。
控制器400执行将预定长度的带状电极11和13以及带状隔板12和14彼此重叠地卷绕在卷绕轴121和122上的第一处理过程。在该示例性实施例中，如图4所示，在卷绕轴121和122之中，卷绕轴121移动到第一位置X1，而另一个卷绕轴122移动到第二位置X2。然后，在第一位置X1，带状电极11和13以及带状隔板12和14以预定顺序被彼此重叠，并且这些带状电极和带状隔板的端部被卷绕轴121保持。然后卷绕轴121转动， 并卷绕预定长度的带状电极11和13以及带状隔板12和14。
在已通过第一处理过程将预定长度的带状电极11和13以及带状隔板12和14卷绕在卷绕轴121上之后，如图5所示，执行第二处理过程，在该第二处理过程中用切断器131和132切断带状电极11和13。在该示例性实施例中，带状电极11和13在被切断器131和132附近的保持部141和142保持的状态下被切断。在所切断的带状电极11和13的端部之中，连接到供给卷轴21和23的端部被保持部141和142保持。同时，卷绕在卷绕轴121上的带状电极11和13的端部是自由端。
接下来，如图6所示，执行第三处理过程，在该第三处理过程中在使转台110转动的同时使卷绕轴121转动(通过自转)以便卷绕在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端，同时进给带状隔板12和14。也就是说，即使在第二处理过程中带状电极11和13被切断，正卷绕在卷绕轴121上的带状隔板12和14仍连接到供给卷轴21至24。因此，控制器400使带状隔板12和14的供给卷轴22和24转动以进给带状隔板12和14，同时在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端被卷绕。
在该第三处理过程中，如图7所示，卷绕轴121移动到第二位置X2。同时，曾处于第二位置X2的卷绕轴122移动到第一位置X1。然后，在第一位置X1，将带状电极11和13以及带状隔板12和14设定在卷绕轴122上，并且重新开始带状部件11至14的卷绕。另外，带状隔板12和14与已移动到第二位置X2的卷绕轴121连接。在该示例性实施例中，如图7所示，当卷绕轴121移动到第二位置X2时，带状隔板12和14变成绕转台110的转动轴111延伸，并且被设置在转动轴111附近的切断器133切断。在该第二位置X2，利用带子等将所切断的带状隔板12和14的端部固定在卷绕电极体的外周面上。然后通过使卷绕轴121缩回到转台110中将卷绕电极体从卷绕轴121上取下。
这样，在第一位置X1，如图5所示，在已将预定长度的带状电极11和13以及带状隔板12和14卷绕在卷绕轴121上之后切断带状电极11和 13。然后，如图6所示，通过在使转台110转动的同时使卷绕轴121转动而卷绕所切断的带状电极11和13的残余末尾端。也就是说，在使卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2的同时卷绕所切断的带状电极11和13的残余末尾端。在第二位置X2，切断带状隔板12和14，固定带状隔板12和14的端部，并将卷绕电极体从卷绕轴121上取下。电极卷绕装置100在通过在适当的时间使转台110转动而改变卷绕轴121和122的位置的同时重复这些操作。带状电极11和13以及带状隔板12和14在被切断之后再次卷绕到卷绕轴121和122上的技术是在例如JP-A-9-194091中记载了的已知技术，因而在这里将不再描述。
在该示例性实施例中，在上述第三处理过程中，在通过使转台110转动而移动卷绕轴121的同时通过使卷绕轴121转动(通过自转)而卷绕所切断的带状电极11和13的残余末尾端。因此，根据该电极卷绕装置100，同时执行使转台110转动的工序和卷绕所切断的带状电极11和13的残余末尾端的工序。因此，可减少工序的数量，从而提高生产率。此外，在第三处理过程中，进给带状隔板12和14，从而带状隔板12和14上的张力的波动能保持得较低。
在该示例性实施例中，在第三处理过程中适当地控制卷绕轴121的转动(自转)和带状隔板12和14的进给。在上述的该第三处理过程中，如下所述地设定用于控制卷绕轴121的转动的第一控制变量V1和用于进给带状隔板12和14的第二控制变量V2。
用于控制卷绕轴121的转动的第一控制变量V1基于i)在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度、和ii)通过使转台110转动而将被卷绕或退绕的带状电极11和13的长度被设定。
在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度是如图5所示当在第二处理过程中已用切断器131和132切断带状电极11和13时所切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度。在这种情况下，可获得沿带状电极11和13的轨迹从带状电极11和13在第一位置X1被卷绕在卷绕轴121和122上的位置到带状电极11和13被切断器131和132 切断的位置的距离。
在该示例性实施例中，带状电极11和13在第一位置X1被卷绕在卷绕轴121和122上的位置根据滑轮所设置的位置等和卷绕在卷绕轴121和122上的长度被预先计算。另外，带状电极11和13被切断器131和132切断的位置通过切断器131和132所设置的位置来获得。带状电极11和13的轨迹可通过滑轮等所设置的位置来获得。当在第二处理过程中带状电极11和13被切断器131和132切断时所切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度为上述的长度。要被卷绕的带状电极11和13以及带状隔板12和14的长度可基于所切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度在执行了第二处理过程中的切断之后被设定。
另外，如图5所示，在卷绕轴121的周向上、带状电极11和13开始卷绕在卷绕轴121上的位置(下文中该位置被简称为“卷绕点”)在卷绕轴121处于第一位置X1时与在卷绕轴121处于第二位置X2时是不同的。在该示例性实施例中，在第二位置X2带状电极11和13卷绕在卷绕轴121上的卷绕点在卷绕轴121的转动方向上处于在卷绕轴121处在第一位置X1时的卷绕点的后面。也就是说，在图5和7中，正卷绕到卷绕轴121上的带状电极11和13的卷绕点在卷绕轴121的转动方向上更加靠后。因此，随着卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2，在第二位置X2，已卷绕在卷绕轴121上的带状电极11和13从卷绕轴121上退绕。因此，当在使卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2的同时将所切断的带状电极11和13的残余末尾端卷绕在卷绕轴121上时，需要考虑到已卷绕在卷绕轴121上的带状电极11和13的长度将被退绕和卷绕得更多。
顺便提及，虽然在图中未示出，但如果卷绕轴121的转动方向与图5中所示的相同且转台110的转动方向与上述的相反，则当卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2时已卷绕在卷绕轴121上的带状电极11和13将进一步卷绕。另外，如果转台110的转动方向与图5中所示的相同且卷绕轴121的转动方向与上述的相反，则当卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2时已卷绕在卷绕轴121上的带状电极11和13将进一步 卷绕。另外，如果转台110的转动方向和卷绕轴121的转动方向都与图5中所示的相反，则当卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2时已卷绕在卷绕轴121上的电极11和13将被退绕。
在该示例性实施例中，基于该认知在上述第三处理过程中获得通过使转台110转动而被退绕或卷绕的带状电极11和13的长度并确定控制卷绕轴121的转动的第一控制变量V1。
也就是说，在该示例性实施例中，对于转台110转动180°所花费的被指定为t1的时间，在卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2时用于控制卷绕轴121的转动的第一控制变量V1如图8所示地被设定。在图8中，V11是基于在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度被设定的控制变量，V12是基于通过使转台110转动而将被退绕的带状电极11和13的长度被设定的控制变量。V1是通过将V11和V12加在一起所获得的。顺便提及，在该示例性实施例中，如图5至7所示，通过使转台110转动而退绕带状电极11和13，因而V12是正的控制变量。相比而言，当通过使转台110转动而将带状电极11和13卷绕在卷绕轴121上时，V12变成负的控制变量。顺便提及，在该示例性实施例中，如图9所示，对第一控制变量V1以每单位控制时间进行分割，并且针对各单位控制时间计算该控制变量。另外，在该示例性实施例中，通过将带状电极11和13卷绕在卷绕轴121上的速度来计算第一控制变量V1。
另外，在该示例性实施例中，在第三处理过程中设定进给带状隔板12和14的第二控制变量V2，以便适当地进给带状隔板12和14。该第二控制变量V2基于第一控制变量V1和通过使转台110转动而将被拉出的带状隔板12和14的长度来获得。即使卷绕轴121不转动，如图5至7所示，当转台110转动时，带状隔板12和14仍将被拉出。另外，与当如图5所示卷绕轴121处于第一位置X1时相比，当如图6所示转台110转动大约90°时，带状隔板12和14被拉出。此外，如图7所示，当卷绕轴121移动到第二位置X2时，带状隔板12和14被进一步拉出。在该示例性实施例中，基于该认知在第三处理过程中设定进给带状隔板12和14的第二控制 变量V2。
也就是说，对于转台110转动180°所花费的被指定为t1的时间，在卷绕轴121从第一位置X1移动到第二位置X2时进给带状隔板12和14的第二控制变量V2如图10所示地被设定。在图10中，V1是上述第一控制变量V1。卷绕轴121的转动基于该第一控制变量V1被控制，使得所切断的带状电极11和13的残余末尾端被适当地卷绕。带状隔板12和14必须根据卷绕轴121的转动被进给。另外，在图10中，V21是基于通过使转台110转动而将被拉出的带状隔板12和14的长度被设定的控制变量。V2是通过将V1和V21加在一起所获得的。顺便提及，更具体地，在该示例性实施例中，如图11所示，对第一控制变量V1以每单位控制时间进行分割，并且针对各单位控制时间计算该控制变量。另外，在该示例性实施例中，通过进给带状隔板12和14的速度来计算第二控制变量V2。
另外，在该示例性实施例中，通过控制带状隔板12和14的供给卷轴22和24的转动来调节进给带状隔板12和14的量。此时，卷绕在供给卷轴22和24上的带状隔板12和14的残余量逐渐变化。因此，在需要时，控制器400检测卷绕在供给卷轴22和24上的带状隔板12和14的外径，并计算供给卷轴22和24的转速以便以预定速率进给带状隔板12和14。然后，控制器400基于计算结果控制供给卷轴22和24的转动。
顺便提及，在上述示例性实施例中，在第三处理过程中基于第一控制变量V1和通过使转台110转动而将被拉出的带状隔板12和14的长度来获得进给带状隔板12和14的第二控制变量V2。也可基于在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度V11(参照图8)和通过使转台110转动而将被退绕或卷绕的带状电极11和13的长度V12(参照图8)、而非基于第一控制变量V1来获得第二控制变量V2。也就是说，也可基于i)在第二处理过程中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度V11(参照图8)、ii)通过使转台110转动而将被退绕或卷绕的带状电极11和13的长度V12(参照图8)和iii)通过使转台110转动而将被拉出的带状隔板12和14的长度V21(见图10)来设定第二控制变量V2。
在上述示例性实施例中，所制造的卷绕电极体可用作锂离子二次电池的卷绕电极体。顺便提及，可采用用于制造使用所制造的卷绕电极体的锂离子二次电池的各种任何适当的方法。
由上述电极卷绕装置100采用的用于制造卷绕电极体的方法包括以下三个步骤。第一步骤包括将预定长度的带状电极11和13以及带状隔板12和14彼此重叠地卷绕在来自设在转台110上的多个卷绕轴121和122之中的一个卷绕轴上。第二步骤包括用切断器131和132切断带状电极11和13。第三步骤包括通过在使转台110转动的同时使卷绕轴121和122转动而卷绕在第二步骤中被切断的带状电极11和13的残余末尾端、并进给带状隔板12和14。根据包括第一、第二和第三步骤的制造卷绕电极体的方法，通过在使转台110转动的同时使卷绕轴121和122转动而卷绕在第二步骤中被切断的带状电极11和13的残余末尾端。结果，生产率较好。另外，在第三步骤中，进给带状隔板12和14，使得带状隔板12和14上的张力的波动能保持得较低。因此，能有效地制造摆动小的卷绕电极体。另外，使用该卷绕电极体能有效地提供具有良好性能的电池。
在这种情况下，在第三步骤中，可基于在第二步骤中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度和通过使转台110转动而将被退绕或卷绕的带状电极11和13的长度来调节使卷绕轴121和122转动的速度。以这种方式调节卷绕轴121和122被卷绕的速度能更可靠地卷绕所切断的带状电极11和13的预定长度的残余末尾端。结果，能有效地制造卷绕电极体，由此能有效地提供具有良好性能的电池。
另外，在上述第三步骤中，还可基于i)在第二步骤中被切断的带状电极11和13的残余末尾端的长度、ii)通过使转台110转动而将被退绕或卷绕的带状电极11和13的长度和iii)通过使转台110转动而将被拉出的带状隔板12和14的长度来调节进给带状隔板12和14的速度。以这种方式调节进给带状隔板12和14的速度使得带状隔板12和14上的张力的波动能保持得低，这能有效地制造摆动小的卷绕电极体。结果，使用该卷绕电极体能有效地提供具有良好性能的电池。
虽然上面描述了根据本发明示例性实施例的电极卷绕装置和用于制造卷绕电极体的方法，根据本发明的电极卷绕装置和用于制造卷绕电极体的方法不限于该示例性实施例。
例如，电极卷绕装置的结构不限于上述示例性实施例。更具体地，跳动辊、边缘检测装置和校正机构的设置不限于上述示例性实施例。相反，各种变型都是可能的。另外，在上述电极卷绕装置100中，在转台110上设置有两个卷绕轴121和122。但是，设在转台110上的卷绕轴的数量不限于两个。也就是说，在转台110上可设置两个或更多个卷绕轴。顺便提及，如在上述示例性实施例中那样，在本发明中，在使转台转动的同时卷绕所切断的带状电极的残余末尾端，由此合并操作。因此，可在转台110上设置两个卷绕轴。另外，给出用在锂离子二次电池中的卷绕电极体的带状电极和带状隔板作为带状电极和带状隔板的示例。但是，根据本发明的电极卷绕装置和用于制造卷绕电极体的方法也可用于制造用在除锂离子二次电池以外的另一种类型的电池中的卷绕电极体。在这种情况下，可改变带状电极和带状隔板的结构以使它们适合于该电池。
虽然已参照本发明的示例性实施例描述了本发明，但应当理解本发明不限于所述的实施例或构造。相反，本发明意图涵盖各种变型和等同布置。此外，虽然以各种示例性的组合和构型示出了所公开的本发明的各种要素，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在所附权利要求的范围内。
Claims (6)
1.一种卷绕电极体的制造方法，在所述卷绕电极体中至少一个带状电极和至少一个带状隔板被彼此重叠地交替卷绕，所述制造方法包括：
将预定长度的所述带状电极和所述带状隔板(12，14)彼此重叠地卷绕在来自设在转台(110)上的多个卷绕轴(121，122)之中的卷绕轴(121)上的第一步骤；和
切断所述带状电极(11，13)的第二步骤；
所述制造方法的特征在于包括通过在使所述转台转动的同时使所述卷绕轴转动而卷绕在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的残余末尾端、并进给所述带状隔板的第三步骤，
其中，在所述第三步骤中同时执行使所述转台转动的工序和卷绕所述切断的带状电极的所述残余末尾端的工序，
其中，在所述第三步骤中，基于在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度和通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度来调节使所述卷绕轴转动的速度，
其中，在所述第三步骤中，基于在所述第二步骤中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度、通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度和通过使所述转台转动而将被拉出的所述带状隔板的长度来调节进给所述带状隔板的速度。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中：
所述第三步骤包括通过使所述卷绕轴转动而卷绕所进给的带状隔板的步骤；并且
通过使所述卷绕轴转动而卷绕所述带状隔板的速度等于或大于进给所述带状隔板的速度。
3.根据权利要求1所述的制造方法，还包括切断所述带状隔板的第四步骤。
4.一种电极卷绕装置，所述电极卷绕装置将至少一个带状电极和至少一个带状隔板彼此重叠地交替卷绕在卷绕轴上，所述电极卷绕装置包括：
转台(110)；
设在所述转台上的多个卷绕轴(121，122)；
构造成切断所述带状电极(11，13)的第一切断器(131，132)；和
构造成控制所述转台、所述卷绕轴和所述第一切断器的控制器(400)，
其中，所述控制器构造成执行第一处理过程和第二处理过程，所述第一处理过程包括将预定长度的所述带状电极和所述带状隔板彼此重叠地卷绕在所述卷绕轴上，所述第二处理过程包括用所述第一切断器切断所述带状电极，
所述电极卷绕装置的特征在于，所述控制器构造成执行第三处理过程，所述第三处理过程包括通过在使所述转台转动的同时使所述卷绕轴转动而卷绕在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的残余末尾端、并进给所述带状隔板，
其中，所述控制器构造成在所述第三处理过程中同时执行使所述转台转动的工序和卷绕所述切断的带状电极的所述残余末尾端的工序，
其中，在所述第三处理过程中，基于在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度和通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度来设定用于控制所述卷绕轴的转动的第一控制变量，
其中，在所述第三处理过程中，基于在所述第二处理过程中被切断的所述带状电极的所述残余末尾端的长度、通过使所述转台转动而将被退绕或卷绕的所述带状电极的长度和通过使所述转台转动而将被拉出的所述带状隔板的长度来设定用于进给所述带状隔板的第二控制变量。
5.根据权利要求4所述的电极卷绕装置，其中，所述第三处理过程包括通过使所述卷绕轴转动而卷绕所进给的带状隔板的卷绕处理过程；并且通过使所述卷绕轴转动而卷绕所述带状隔板的速度等于或大于进给所述带状隔板的速度。
6.根据权利要求4所述的电极卷绕装置，还包括构造成切断所述带状隔板的第二切断器(133)，
其中，所述控制器构造成执行第四处理过程，所述第四处理过程包括用所述第二切断器切断所述带状隔板。
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