CN102130327B - 电极装配体缠绕装置及缠绕方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种构成锂离子二次电池或电容器的电极装配体的缠绕装置及缠绕方法，更详细地是关于，利用夹具夹住电极装配体，从而防止在缠绕时电极装配体从缠绕部中脱离，并使其能够稳妥地缠绕，从而能够提高作业效率及生产性能的电极装配体缠绕装置及缠绕方法。为此，本发明的缠绕构成电容器及二次电池的电极装配体的电极装配体缠绕装置，其特征在于，包括：第1夹具和第2夹具相向形成，且具有可使以指定间隔偏离的第1弹性体的夹部；具有形成于第1夹具外侧的第1缠绕辊子和形成于第2夹具外侧的第2缠绕辊子的缠绕部；压缩第1弹性体使第1夹具和第2夹具间贴紧，并紧固位于其间的电极装配体末端部的夹具驱动部；以及通过第2弹性体与第1、2缠绕辊子相连接使所述第1、2缠绕辊子以指定间隔向外侧移动的缠绕驱动部。
Description
技术领域
本发明涉及一种构成锂离子二次电池或电容器(capacitor)的电极装配体的缠绕装置及缠绕方法，更详细地是关于，利用夹部夹住电极装配体，从而防止在缠绕时电极装配体从缠绕部中脱离，并使其能够稳妥地缠绕，从而能够提高作业效率及生产性能的电极装配体缠绕装置及缠绕方法。
背景技术
最近，便携式电话、笔记本电脑、便携式摄像机等小巧而轻质的电器、电子装置被广泛开发及生产。这样的便携式电器、电子装置内置有电池包，这样在不具备其他电源的地方也能够被启动。为使内置的电池包在一定时间内驱动便携式电气、电子装置，使其输出一定水平的电压，内部至少具备了一个电池。
从经济层面考虑，最近电池包采用能够充、放电的二次电池。作为汽车专用二次电池，代表性地有镍-镉(Ni-Cd)电池和镍-氢(Ni-MH)电池以及锂(Li)电池和锂离子(Li-ion)电池等锂二次电池等。
特别是，锂二次电池其启动电压为3.6V，与作为便携式电子设备的电源而被广泛使用的镍-镉电池或镍-氢电池相比高出3倍，在单位重量能量密度高的方面被急速扩展的趋势。这样的二次电池主要采用作为阳极活性物质的锂系氧化物，作为阴极活性物质的碳材料。通常，根据电解液的种类分为液体电解质电池和高分子电解质电池，称使用液体电解质的电池为锂离子电池，称使用高分子电解质的电池为锂聚合物电池。另外，锂二次电池以各种形态被制造，代表性的形态有圆筒状和角状和袋状。
通常，二次电池包括：电极装配体(胶体(jelly roll)或缠绕品)，容纳电极装配体的锂二次电池用盒，注入于锂二次电池用盒内侧，使锂离子能够移动的电解液，以及完成盒子的帽装配体。
电极装配体由阳极板和阴极板，以及缠绕介于阳极板和阴极板之间并防止短路且使电解液或离子可以移动的离析器而构成。
其次，参照图1对电极装配体的缠绕装置进行进一步说明。
图1是简要表示现有电极装配体的缠绕装置的图。
如图所示，电极装配体缠绕装置作为缠绕构成二次电池的电极装配体1的装置，电极装配体1以如下形式构成：粘贴有第1电极接头(未图示)的第1电极板80，粘贴有第2电极接头的第2电极板90，以及缠绕介于所述第1电极板80和第2电极板90之间的第1、2离析器32、51。
即，电极装配体1由第1电极板80，第2电极板90及第1、2离析器32、51分别在一个条带(strip)上构成，以第1离析器32、第1电极板80、第2离析器51、第2电极板90的顺序配置，并缠绕成胶体状(jelly-rolltype)。电极装配体1的最外围面上粘贴有由固定胶带供给部70提供的固定胶带71，从而固定电极装配体1使缠绕成胶体状的电极装配体1无法散开。
第1电极板80可以是阳极，包括覆盖在由导电性良好的金属薄板，例如由铝(Al)箔(foil)形成的第1电极集电体两面上的第1活性物质层。作为活性物使用氧属(chalcogenide)化合物，作为该例使用LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、LiMnO2等复合金属氧化物。
第2电极板90可以是阴极，包括覆盖在由传导性金属薄板，例如由铜(Cu)或镍(Ni)形成的第2电极集电体两面的第2活性物质层。作为第2活性物质使用碳族物质、Si、Sn、锡氧化物、锡合金复合体(composite tinalloys)、过渡金属氧化物、锂金属氮化物或锂金属氧化物等。
所述第1、2离析器32、51作为防止第1电极板80和第2电极板90间的短路(short)，并使锂二次电池的电荷，例如仅使锂离子可以移动的装置，并且从聚乙烯、聚丙烯及由聚乙烯和聚丙烯的共聚合体(co-ploymer)构成的团(group)中选择的任意一个构成。
以使第1、2离析器32、51的宽度比第1电极板80及第2电极板90宽的方式形成，有利于防止第1电极板80及第2电极板90之间的短路。
缠绕装置包括：供给构成电极装配体1的第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51的各自的供给部30、40、50、60，将供给的第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51按指定长度切断的切割部20，缠绕第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51的缠绕部400，引导转送分别从供给部30、40、50、60中卷出的第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51的引导辊子31。
供给部30、40、50、60包括：缠绕第1电极板80的第1电极板供给部40，缠绕第2电极板90的第2电极板供给部60，及第1、2离析器供给部30、50。此时，各供给部30、40、50、60以使第1、2离析器32、51介于第1电极板80和第2电极板90之间的方式配置。
在第1电极板供给部40和第2电极板供给部60设置有电极接头粘贴部81、91，当卷出与各自的供给部40、60间隔指定距离而缠绕于供给部40、60的第1、2电极板80、90时，使第1、2电极接头能够被粘贴。切割部20以指定长度切断从各自的供给部30、40、50、60卷出的第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51。即，切割部20以使各自的第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51能够构成一个电极装配体1的长度的方式切断。
但是，这样的现有缠绕装置在紧贴于缠绕部400外周面的情况下驱动缠绕部400进行缠绕操作时，产生所述电极装配体1从缠绕部400脱离而无法缠绕于缠绕部400的问题。
另外，产生如上所述当缠绕部400驱动时，由于粘着力下降而使缠绕部400无法缠绕所述电极装配体1而空转的问题。
发明内容
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种，利用夹部夹住电极装配体，从而防止在缠绕时电极装配体从缠绕部中脱离，并使其能够稳妥地缠绕，从而能够提高作业效率及生产性能的电极装配体缠绕装置及缠绕方法。
为了达成上述目的本发明涉及一种缠绕构成电容器及二次电池的电极装配体的电极装配体缠绕装置，其特征在于，包括：第1夹具和第2夹具相向形成，且具有可使以指定间隔偏离的第1弹性体的夹部；具有形成于第1夹具外侧的第1缠绕辊子和形成于第2夹具外侧的第2缠绕辊子的缠绕部；压缩第1弹性体使第1夹具和第2夹具间贴紧，并紧固位于其间的电极装配体末端部的夹具驱动部；以及通过第2弹性体与第1、2缠绕辊子相连接使所述第1、2缠绕辊子以指定间隔向外侧移动的缠绕驱动部。
另外，本发明的特征在于，所述第1夹具和第1缠绕辊子之间的结合及所述第2夹具和第2缠绕辊子之间的结合以螺栓结合的方式构成，从而能够交替各种尺寸的第1、2缠绕辊子。
另外，本发明的特征在于，第1突起与第1夹具相连，第2突起与第2夹具相连，通过所述夹具驱动部的驱动，第1突起及第2突起被按压，从而使第1弹性体被压缩的同时，使第1夹具和第2夹具之间贴紧；当缠绕操作结束，则所述夹具驱动部的驱动被解除，通过第1弹性体第1夹具和第2夹具恢复至原位。
另外，本发明的特征在于，第3突起与第2缠绕辊子相连，第4突起与第1缠绕辊子相连，第2弹性体设于第1缠绕辊子和底部之间，以及第2缠绕辊子和底部之间；通过所述缠绕驱动部的驱动，第3突起及第4突起被按压，从而使第2弹性体被压缩的同时，使第1缠绕辊子和第2缠绕辊子以指定间隔分别向外侧扩展；当缠绕操作结束，则所述缠绕驱动部的驱动被解除，通过第2弹性体，第1缠绕辊子和第2缠绕辊子恢复至原位。
另外，本发明涉及一种缠绕构成电容器及二次电池的电极装配体的电极装配体缠绕方法，其特征在于包括如下阶段，即，第1阶段：在供给器上分别设置所要缠绕的电极装配体的各构成要素之后，通过引导辊子使电极装配体的末端部位于第1夹具和第2夹具之间；第2阶段：驱动夹具驱动部使第1夹具和第2夹具相互贴紧，从而紧固位于其间的电极装配体；第3阶段：驱动缠绕驱动部，使形成于第1夹具外侧的第1缠绕辊子和形成于第2夹具外侧的第2缠绕辊子，以指定间距向外侧扩展；以及第4阶段：驱动旋转驱动部使电极装配体缠绕于第1、2缠绕辊子的外面。
另外，本发明还包括，第5阶段：当所述电极装配体的缠绕结束，则为防止进行更多的缠绕，而切断第1、2电极板及第1、2离析器；以及第6阶段：通过所述第1弹性体，第1夹具和第2夹具恢复至原位，并偏离指定间隔，通过第2弹性体，第1、2缠绕辊子恢复至原位，并以指定间隔向内侧凹陷。
如上那样，本发明的电极装配体缠绕装置及缠绕方法，由于利用夹部夹住电极装配体，从而防止在缠绕时电极装配体从缠绕部中脱离，并使其能够稳妥地缠绕，从而能够提高作业效率及生产性能。
附图说明
图1是现有电极装配体缠绕装置的简要图；
图2是本发明电极装配体缠绕装置的立体图；
图3是本发明电极装配体缠绕装置的主视图；
图4是本发明电极装配体缠绕装置中缠绕器的立体图；
图5是本发明电极装配图缠绕装置中缠绕器的主视图；
图6是图5的第1、2夹具及第1、2缠绕辊子的部分详细分解图；
图7及图8是说明夹部运转的简要图；
图9及图10是说明缠绕部运转的简要图；
图11是表示本发明电极装配体缠绕方法的顺序图。
附图标记说明
1：电极装配体 20：切割部
30：第1离析器供给部 31：引导辊子
32：第1离析器 40：第1电极板供给部
150：第2离析器供给部 51：第2离析器
60：第2电极板供给部 70：固定胶带供给部
71：固定胶带 80：第1电极板
90：第2电极板 100：供给器
101：电极装配体供给部 102：固定体
103：旋转轴 200：缠绕器
300：夹部 310：第1夹具
311：连接凸起 320：第2夹具
330：第1弹性体 400：缠绕部
410：第1缠绕辊子 420：第2缠绕辊子
430：第2弹性体 510：螺栓
511：螺栓孔 520：固定帽
521：连接孔 530：底部
540：夹具驱动部 550：缠绕驱动部
560：旋转驱动部 610：第1突起
620：第2突起 630：第3突起
640：第4突起
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的最优实施例进行详细说明。
图2及图3是本发明的电极装配体缠绕装置的立体图及主视图，图4是本发明的电极装配体缠绕装置中缠绕器的立体图，图5是本发明电极装配图缠绕装置中缠绕器的主视图，图6是图5的第1、2夹具及第1、2缠绕辊子的部分详细分解图，对与表示现有结构的图1重复的同一结构要素采用相同的附图标记，并对本发明进行说明。
参照附图，本发明电极装配体缠绕装置包括供给电极装配体1的供给器100，将从所述供给器100供给的电极装配体1以滚筒形式缠绕的缠绕器200。
此外，电极装配体缠绕装置也可以包括切割部20，对第1、2电极板80、90及第1、2离析器32、51按指定长度切断。
供给器100作为向缠绕器200供给电极装配体1的装置，位于缠绕器200的上侧。另外，供给器100包括：缠绕第1电极板80的第1电极板供给部40，缠绕第2电极板90的第2电极板供给部60，及第1、2离析器供给部30、50。
将这样的第1电极板80，第2电极板90及第1、2离析器32、51合并在一起称为电极装配体1；将第1电极板供给部40，第2电极板供给部60及第1、2离析器供给部30、50合并在一起称为电极装配体供给部101。从电极装配体供给部101供给的电极装配体1的结构要素(第1电极板、第2电极板及第1、2离析器)依靠引导辊子31向缠绕部200供给。附图标记102是固定供给器100及缠绕器200于地面上的固定体，103是旋转缠绕器200的旋转轴。
缠绕器200作为将从各供给器100供给的第1电极板80，第2电极板90及第1、2电极板32、51合在一起以滚筒形式缠绕的装置，包括：夹部300、缠绕部400、固定帽520、底部530、夹具驱动部540、缠绕驱动部550及旋转驱动部560而构成。
夹部300起到在缠绕电极装配体1于缠绕部400的外周面之前，夹住电极装配体1的末端部即紧固(clamping)作用。也就是，夹部300以使第1夹具310和第2夹具320相向方式形成，并依靠第1弹性体330偏离指定间隔，通过夹具驱动部540的驱动来压缩第1弹性体330，从而使第1夹具310和第2夹具320之间贴紧。
从而，第2夹具部310和第2夹具部320夹住位于其间的电极装配体1的末端部，防止缠绕电极装配体1时电极装配体1从缠绕部400脱离。
所述第1弹性体330为使第1夹具310和第2夹具320偏离指定间隔而相互挤推，夹具驱动部540被驱动则被压缩，从而使第1夹具310和第2夹具320之间紧贴。缠绕部400由形成在第1夹具310外侧的第1缠绕辊子410和形成在第2夹具320外侧的第2缠绕辊子420构成。
另外，缠绕部400以旋转轴103为基准并以能够旋转的方式构成。由此在缠绕部400的外周面缠绕电极装配体1。
夹具驱动部540起到通过压缩第1弹性体330使第1夹具310和第2夹具320贴紧，从而紧固位于第1夹具310和第2夹具320之间的电极装配体1的末端部的作用。当缠绕操作结束，则所述夹具驱动部540的驱动被解除，从而通过第1弹性体330，第1夹具310和第2夹具320恢复至原位。
缠绕驱动部550通过第2弹性体430与第1、2缠绕辊子410、420相连，起到使所述第1、2缠绕辊子410、420以指定间距向外侧移动的作用。
当缠绕操作结束，则所述缠绕驱动部550的驱动被解除，通过第2弹性体430，第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420恢复至原位。
所述第1夹具310和第1缠绕辊子410之间的结合及所述第2夹具320和第2缠绕辊子420之间的结合优选用螺栓510结合。这是为了能够交替各种尺寸的第1、2缠绕辊子410、420。未说明的附图标记511为螺栓孔。
由此，本发明可以构成具有各种直径的电极装配体1。另外，本发明在第1、2夹具310、320上端形成连接突起311，在固定帽520的下端形成连接于所述连接突起311的连接孔521。
如上那样，由连接突起311和连接孔521的连接，使第1、2夹具310、320和固定帽520连接，从而第1夹具310和第2夹具320的间距固定。另外，本发明形成具有切断刃的切割部20，该切割部20以一定长度切断第1、2电极板及第1、2离析器32、51。
图7及图8是说明夹部运转的简要图，图9及图10是说明缠绕部运转的简要图。
首先，参照图7及图8对夹部运转进行说明。如上所述，本发明通过夹具驱动部540的驱动，使第1夹部310和第2夹部320相互贴紧，从而紧固位于其间的电极装配体1。
所述夹具驱动部540的驱动作为一例，意味着图7及图8的第1突起610及第2突起620被按压。
更详细地说明，则第1突起610与第1夹具310相连，第2突起620与第2夹具320相连。另外，如上所述，在第1夹具310和第2夹具320之间形成有第1弹性体330。
由此，夹具驱动部540被驱动，即第1突起610及第2突起620被按压，则第1弹性体330被压缩的同时使第1夹具310和第2夹具320之间贴紧。此时，为使第1夹具310和第2夹具320的移动距离相同，优选使第1突起610和第2突起620的被按压的程度相等。
当缠绕操作结束，则所述夹具驱动部540的驱动被解除，由此通过第1弹性体330，第1夹具310和第2夹具320恢复至原位。
其次，参照图9及图10对缠绕部的运转进行说明。如上所述，本发明通过缠绕驱动部550的驱动，使第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420以指定间隔向外侧扩展。
所述缠绕驱动部550的驱动作为一例，意味着图9及图10的第3突起630及第4突起640被按压。
更详细地说明，则第3突起630与第2缠绕辊子420相连，第4突起640与第1缠绕辊子410相连。
另外，第2弹性体430设于第1缠绕辊子410和底部530之间，以及第2缠绕辊子420和底部530之间。
由此，缠绕驱动部550被驱动，即，使第3突起630及第4突起640被按压，从而使第2弹性体430被压缩的同时，使第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420以指定间隔分别向外侧扩展。对此，在图10中用白色箭头和黑色箭头区分表示。
此时，优选第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420的扩展程度相同。当缠绕操作结束，则所述缠绕驱动部550的驱动被解除，由此通过第2弹性体430，第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420恢复至原位。
如上所述的按压第1突起610以及第4突起640的操作可通过电动机和齿轮的组合体而进行，对该电动机的控制可通过控制器来进行。
其次，利用本发明的电极装配体缠绕装置，说明其缠绕过程。图11是表示本发明电极装配体缠绕方法的顺序图。首先，在供给器100上分别设置所要缠绕的电极装配体1的各构成要素，即粘贴有第1电极接头(未图示)的第1电极板80，粘贴有第2电极接头(未图示)的第2电极板90，及介于所述第1电极板80和第2电极板90之间的第1、2离析器32、51之后，通过引导辊子31使电极装配体1的末端部位于第1夹具310和第2夹具320之间。(步骤S11、S12)
之后，驱动夹具驱动部540使第1夹具310和第2夹具320相互贴紧，从而紧固位于其间的电极装配体1。即如图7及图8所示，使第1突起610及第2突起620被按压，从而使第1弹性体330被压缩的同时，使第1夹具310和第2夹具320间贴紧。(步骤S13)
另外，驱动缠绕驱动部550，使形成于第1夹具310外侧的第1缠绕辊子410和形成于第2夹具320外侧的第2缠绕辊子420，以指定间距向外侧扩展。即，如图9及图10所示，使第3突起630及第4突起640被按压，从而使第2弹性体430被压缩的同时，使第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420以指定间隔分别向外侧扩展。(步骤S14)
可以变更所述步骤13(S13)和步骤14(S14)的过程，也可以使步骤13(S13)和步骤14(S14)的过程同时进行。如上所述，通过第1、2夹具310、320来紧固电极装配体1，使第1、2缠绕辊子410、420向外侧扩展后，驱动旋转驱动部560，使电极装配体1缠绕于第1、2缠绕辊子410、420的外面。(步骤S15)
如上所述，当电极装配体1的缠绕结束，则为防止进行更多的缠绕，通过切割部20进行第1、2电极板及第1、2离析器32、51的切断操作。(步骤S16)
如上所述，当切断操作结束后，夹具驱动部540的驱动及缠绕驱动部550的驱动被解除。由此，通过第1弹性体330，第1夹具310和第2夹具320恢复至原位，通过第2弹性体430使第1缠绕辊子410和第2缠绕辊子420恢复至原位。(步骤S17)
如上所述，虽然参照本发明优选的实施例进行了说明，但对于本技术领域的技术人员而言，在不超出下述权利要求中所记载的本发明的主旨及领域的情况下，可对本发明进行多种修改及变更。
Claims (6)
1.一种缠绕构成电容器及二次电池的电极装配体（1）的电极装配体缠绕装置，其特征在于，包括：
第1夹具（310）和第2夹具（320）相向形成，且具有夹部（300），可使第1弹性体（330）以指定间隔偏离；
具有形成于第1夹具（310）外侧的第1缠绕辊子（410）和形成于第2夹具（320）外侧的第2缠绕辊子（420）的缠绕部（400）；
压缩第1弹性体（330）使第1夹具（310）和第2夹具（320）间贴紧，并紧固位于其间的电极装配体（1）末端部的夹具驱动部（540）；
以及缠绕驱动部（550），通过第2弹性体（430）与第1缠绕辊子（410）、第2缠绕辊子（420）相连接使所述第1缠绕辊子（410）、第2缠绕辊子（420）彼此相对地向外侧移开指定间隔。
2.根据权利要求1的电极装配体缠绕装置，其特征在于，所述第1夹具（310）和第1缠绕辊子（410）之间的结合及所述第2夹具（320）和第2缠绕辊子（420）之间的结合是以螺栓（510）结合的方式构成，从而能够交替各种尺寸的第1缠绕辊子（410）、第2缠绕辊子（420）。
3.根据权利要求1或2的电极装配体缠绕装置，特征在于，
第1突起（610）与第1夹具（310）相连，第2突起（620）与第2夹具（320）相连；
通过所述夹具驱动部（540）的驱动，第1突起（610）及第2突起（620）被按压，从而使第1弹性体（330）被压缩的同时，使第1夹具（310）和第2夹具（320）之间贴紧；
当缠绕操作结束，则所述夹具驱动部（540）的驱动被解除，通过第1弹性体（330）第1夹具（310）和第2夹具（320）恢复至原位。
4.根据权利要求1或2的电极装配体缠绕装置，特征在于，
第3突起（630）与第2缠绕辊子（420）相连，第4突起（640）与第1缠绕辊子（410）相连，第2弹性体（430）设于第1缠绕辊子（410）和底部（530）之间，以及第2缠绕辊子（420）和底部（530）之间；
通过所述缠绕驱动部（550）的驱动，第3突起（630）及第4突起（640）被按压，从而使第2弹性体（430）被压缩的同时，使第1缠绕辊子（410）和第2缠绕辊子（420）以指定间隔分别向外侧扩展；
当缠绕操作结束，则所述缠绕驱动部（550）的驱动被解除，通过第2弹性体（430），第1缠绕辊子（410）和第2缠绕辊子（420）恢复至原位。
5.一种缠绕构成电容器及二次电池的电极装配体的电极装配体缠绕方法，其特征包括，
第1阶段：在供给器（100）上分别设置所要缠绕的电极装配体（1）的各构成要素之后，通过引导辊子（31）使电极装配体（1）的末端部位于第1夹具（310）和第2夹具（320）之间；
第2阶段：驱动夹具驱动部（540）使第1夹具（310）和第2夹具（320）相互贴紧，从而紧固位于其间的电极装配体（1）；
第3阶段：驱动缠绕驱动部（550），使形成于第1夹具（310）外侧的第1缠绕辊子（410）和形成于第2夹具（320）外侧的第2缠绕辊子（420），以指定间距向外侧扩展；以及
第4阶段：驱动旋转驱动部（560）使电极装配体（1）缠绕于第1、2缠绕辊子（410）（420）的外面。
6.根据权利要求5的电极装配体缠绕方法，其特征包括，
第5阶段：当所述电极装配体（1）的缠绕结束，则为防止进行更多的缠绕，而切断第1、2电极板（80）（90）及第1、2离析器（32）（51）；以及
第6阶段：通过所述第1弹性体（330），第1夹具（310）和第2夹具（320）恢复至原位，并偏离指定间隔，通过第2弹性体（430），第1缠绕辊子（410）、第2缠绕辊子（420）恢复至原位，并以指定间隔向内侧凹陷。
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