CN102971888B - 连续式方形电池叠片系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种连续式方形电池叠片系统和方法。该连续的方形电池叠片系统包括:支架;传送带;多个吸气盘;至少三个包括隔膜卷轴、隔膜层定位感应器、隔膜层上辊、隔膜层下辊和隔膜层切割器的用于分配隔膜的单元,至少一个包括正极卷轴、正极层定位感应器、正极层上辊、正极层下辊和正极层切割器的用于分配正极的单元;以及至少一个包括负极卷轴、负极层定位感应器、负极层上辊、负极层下辊和负极层切割器的用于分配负极的单元。
Description
本申请要求2010年4月13日递交的申请序列号为61/323,600的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种方形电池连续叠片系统和大型方形电池的快速制造方法。特别地,此系统和方法涉及依次叠放锂离子二次电池的隔膜层-正极层-隔膜层-负极层-隔膜层。
背景技术
通常,锂离子电池主要用于消费性电子装置,例如笔记本电脑、手机、照相机、摄影录像机和MP3播放器。用于上述装置的锂离子电池可以制成单个的电化学电池或多个串联或并联的电池,其取决于电力消耗需求。笔记本电脑的电池通常每组包括4至9个独立的单电池。用于这些装置的单电池通常是小容量的(一般<2安培小时)。用于消费性电子装置的单电池通常具有卷绕式电极构造。此结构是一个狭长结构,其具有盘绕在芯轴上的隔膜层和电极层(正极层和负极层),从而形成“卷芯电池”结构。卷芯电池可以通过以下方式来加工:
a.卷芯电池可以是紧螺旋式结构,其随后被置于圆柱形电池壳中进一步加工,例如用于笔记本电脑和电动工具中的18650和26650标准尺寸圆形电池。这里,“18”表示电池壳的直径为18mm,“65”表示电池壳的高度为65mm。“0”在此没有意义。
b.卷芯电池可以是压缩的、扁平的卷绕式结构,其随后被置于塑料包装中,此时其通常被应用于手机电池、MP3播放器或类似尺寸的装置中。
卷绕设计使其适合于电极/隔膜组件的快速构造以及制造工艺的大规模自动化。通常,电极/隔膜组件可以在几秒(约2秒)内卷绕成型。单个自动化机器可以在短时间内在一个典型工序中构造出数百万的这样的电池结构。到目前为止,18650和26650型卷绕式锂离子电池已被大量生产,而取决于电池的设计和所选择的电极材料,其电化学容量常常不足4Ah。
由于某些原因,在大容量电功率应用领域不适宜采用具有卷绕式设计的电池,这些原因包括:(1)保持所有卷绕的电极同轴的加工可行性;以及(2)当电池处以高倍率充电或放电时,热管理问题引起的安全性。
不足4Ah容量的电池通常是基于卷绕式的构造,而大容量的电池(“大型”电池)是叠片的构造。在大型电池中,电极/隔膜组件包括隔膜、正(或负)电极,隔膜,负(或正)电极多层交替层。根据电池的设计和规格,此叠片的排列可以多次重复(例如,50次)以达到所预期的电池容量。
大型电池现有的叠片工艺是利用手工叠片或使用适于自动放置电极/隔膜组件的交替层的叠片机器。通常,在分隔工序中,每一个正极和负极的极片被切割成所需的尺寸和形状。由于其薄度和在处理过程中获得静电荷的倾向,自动化机器提供了切割或折叠隔膜材料(例如,Z折叠)的方法来作为叠片工艺的一部分,以实现最小化处理。采用取-放的技术,将电极片放置于它们各自的交替层上,这样单个机器将取出单个电极层并且将其放置在电池叠片上。通常,拾取机器是通过机器和电极表面接触点上降低的气压(真空)来拾取电极。在叠片上拾取和放置电极的动作在几秒(约2到约5秒)的过程中发生。一般的25层复合电极层电池,叠片需花费约2到约5分钟来完成。
有必要提供一种自动化制造系统,以适用于具有改进结构的层状电池;以及一种制造工艺,以在连续的工艺过程中简化和提高组装效率。
发明内容
本发明的一个目的是为了提供一种连续式方形电池叠片系统和方法。此方法和系统,作为整个电池制造过程的一部分,可以快速生产大型方形电池。此方法和系统提供:切割各种尺寸和形状单个电极层的方法;切割各种尺寸和形状单个隔膜层的方法、处理薄的易于产生静电荷的隔膜层的方法;在叠片过程中保持与定位和固定电极层和隔膜层位置相关的紧密度容限的方法;就叠片层在随后完成叠片过程和后续的完成电池构造中出现的不期望的移位或重新定位,稳定电极叠片的方法;以及将电极和隔膜备存层供给切割子过程的方法,以使得与隔膜和电极表面的接触相对于现有方法减少或最小化。
为了达到上述的目的,本发明提供了一种连续式方形电池叠片系统,其包括支架;传送带;多个吸气盘;至少三个分配隔膜层的隔膜层单元,每个隔膜层单元包括隔膜卷轴、隔膜定位感应器、隔膜上辊、隔膜下辊、隔膜切割器和隔膜压辊;至少一个分配正极层的正极层单元,其包括正极卷轴、正极定位感应器、正极上辊、正极下辊和正极切割器;和至少一个分配负极层的负极层单元,其包括负极卷轴、负极定位感应器、负极上辊、负极下辊和负极切割器;其中,传送带位于支架上用以在叠片每一隔膜层、正极层和负极层的过程中支撑方形电池,其中,传送带沿指定的方向传送方形电池;其中,吸气盘位于传送带上用以固定在移动的方形电池;其中,卷轴位于支架上用以固定一个或多个隔膜卷、正极卷和负极卷;其中,定位感应器位于每个隔膜层单元、正极层单元和负极层单元中用以分别定位隔膜层、正极层和负极层;其中,辊位于支架上,且包括每一隔膜卷、正极卷和负极卷的上辊和下辊,用以下拉或支撑隔膜层、正极层和负极层;其中,每一隔膜卷、正极卷和负极卷的切割器位于支架上,用以切割隔膜层、正极层和负极层;其中,压辊位于支架上用以将隔膜层压到正极层或负极层来生产紧固的叠片;以及其中,这些单元以下面的模式设置于支架上:隔膜层单元、正极层单元、隔膜层单元、负极层单元、隔膜层单元,这些单元用于依次叠片第一隔膜层、第一正极层、第二隔膜层、第一负极层、以及第三隔膜层,等等。
本发明的另一个实施方式包括设置于每一正极层和负极层的胶枪,胶枪位于对应正极区段和负极区段的支架上,用以将胶置于隔膜层上的超出正极层或负极层的两侧边缘的位置。
本发明还提供了一种连续式方形电池的叠片方法,此方法使用上述的连续式方形电池叠片系统。特别地,此方法包括依次叠片隔膜层、正极层、第二隔膜层、负极层、第三隔膜层(S-C-S-A-S模式),以便每一层在传送带高速传送时轮流受到支撑;在每个叠片位置配置吸气盘以保持在传送带高速传送时方形电池的稳定;配置隔膜卷轴、正极卷轴、隔膜卷轴、负极卷轴和隔膜卷轴作为叠片方形电池的一个基本单元,以便在传送带高速传送时S-C-S-A-S模式中的每一层可以被置于每一随后外加层的上方。此S-C-S-A-S层模式被设计成具有分别位于两端的两个隔膜层。
在一个优选的实施方式中,隔膜层位于正极层和负极层之间;每一隔膜层、正极层和负极层配置有定位感应器以确保各层分别按预先设置或预先指定的位置和地点排列;每一隔膜层、正极层和负极层配置辊用以推动和放置各层于预先设置或预先指定的位置和地点。也可以设置一个或多个辊用以去除正极层或负极层因切割过程而产生的切割毛刺;每一隔膜层单元、正极层单元和负极层单元配置有切割器;在正极层单元和负极层单元均配置胶枪,胶枪可以滴落或敷设胶点或胶线于隔膜层上的超出正极层或负极层的两侧边缘的位置;以及配置压辊来压隔膜层以形成紧固的叠片。
在另一方面,本发明包括一种方形电池叠片系统,其包括支架;连接于支架的传送带,所述的传送带用以支撑多个隔膜层、正极层和负极层的每一层,并使这些层沿指定的方向输送;连接于传送带的多个吸气盘,用以在移动过程中固定方形电池;多个连接于支架的卷轴,用以固定隔膜卷、正极卷和负极卷;多个连接于支架定位传感器,用以在叠片过程中定位隔膜层、正极层和负极层;多个连接于支架的辊,这些辊包括每一隔膜区段、正极区段和负极区段的上辊和下辊,用以下拉或支撑隔膜层、正极层和负极层;多个连接于支架的每一隔膜区段、正极区段和负极区段的切割器,用以切割隔膜层、正极层和负极层;多个连接于支架的正极区段和负极区段的胶枪,用以将胶置于隔膜层上的超出正极层或负极层的两侧边缘的位置;以及多个连接于支架的在第二隔膜区段内的压辊。
附图说明
图1是连续式方形电池叠片系统的一个实施方式,其包括相应地设置在支架上的传送带、卷轴、上辊、切割器、下辊、定位感应器以及压辊。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明,实施例是本发明的优选实施方式,并且本发明不仅仅限于下述的实施方式和形式。
“大型”锂离子电池或蓄电池是指具有较大能量或安时("Ah")数的电池或蓄电池。大型电池通常用于需要大量电池的应用装置例如电动车中。如果用小型电池,电池组将是通过并列或串联方式连接的多个单电池,以满足电压和电流两者的需求。通常,当应用装置涉及高能量和电力需求时,例如在电动车中,一般是采用大型电池以降低因电连接所造成的电池组的复杂性。由于在电池组或模块中只有很少的单个电池的连接,大型电池也降低了失效率。电动车的能量和电力的需求明显高于上述的消费性电子装置,根据电动车的类型通常在200-400V和100-500Ah的范围内。
下面的假设和计算证明了为什么制造方形电池的连续系统和方法有助于电动车的实现:
为了满足应用的容量需求,通常的电动车可能需要100到1000(或更多)的叠片电池(为满足设计容量,电池是通过将多个单独的具有隔膜/正极/负极/隔膜或隔膜/负极/正极/隔膜结构的电化学电池进行叠片制造而成)。
因为预期或假设电动车市场量将持续地批量增长而达到生产大部分车型的水平,所以可以合理预测每年将快速生产和销售数百万的电动车。
如果假设每年生产1,000,000辆电动车,并且每辆电动车使用500个大型电池,那么需要叠片和制造500,000,000个电池。
假设采用目前现有的叠片机器,其生产能力是每个电池2分钟,那么将需要花1,000,000,000分钟来生产用于1,000,000辆车的电池。
假设现有的叠片机器每天运作20小时,每年运作260天,为了提供这些电池叠片,将需要3,205[109/(20x60x260)=3,025]台叠片机器。
除了满足叠片的机器的数量以外,还需要切割设备来切割单个电极至一定的尺寸和形状。在电池制造过程中在任何时间都不希望机械地接触电极表面,因为存在损伤的可能性且这些损伤可能影响最终性能并导致安全问题。因此,目前的电池叠片设备中所采用的取-放的操作是不合适的。基于上述的计算,3,205台叠片机器意味着大量成本支出和占用很大的空间。电池行业的人会赞赏本发明提出的在制作或制造方形电池中的生产效率的价值和实用性。
本发明的实施方式不同于在先的申请,主要在于其是通过连续的方法将许多方形电池在同一机器上同时地叠片以叠片成复合方形电池。本发明的一些优点通过下述的计算来说明:
如果仍假设每年1,000,000辆电动车的产量并且每辆电动车使用500个大型电池,那么需要叠片和制造500,000,000个电池。
进一步的,假设大型电池由43层相互叠放的隔膜/正极/负极/隔膜(22个隔膜层、11个正极层和10个负极层)制成。
根据本发明在传送带上预先指定的区段放置隔膜层,或正极层,或负极层大约花3秒,然后[(22+11+10)x3=129秒]大约需要130秒来叠片制作一个方形电池。
为了简化计算,在第一个方形电池叠片过程完成之后,第二电池叠片过程将在之后大约3秒内完成,因为在第一电池被叠片时,同时第二电池已经被分层放好。
根据本发明的叠片系统和方法,其叠片生产能力是每个电池花3秒,那么将需要花25,000,000分钟(1,500,000,000秒)来生产1,000,000辆车的电池。
假设一个常规的机器每天运作20小时,每年运作260天,为了提供这些电池叠片,大约需要80个叠片系统[2.5x107/(20x60x260)=80]。根据本发明,叠片效率增加了约40倍(120/3=40)。
本发明的优点是快速叠片系统可以很容易地调节以适应不同生产能力和不同尺寸的方形电池的制造。此系统可以在很短时间内叠片每个电池。此系统将大大降低建造大型电池工厂所需的投资成本和空间。
特别地,在本发明的一个实施方式中,方形电池的叠片方法包括:依次叠放隔膜层、正极层、第二隔膜层、负极层以及第三隔膜层(“S-C-S-A-S模式”),以使得每一层在传送带上高速传送时轮流受到支撑;在每个叠放位置配置吸气盘以保持方形电池在传送带上高速传送时稳定;配置第一隔膜卷轴、正极卷轴、第二隔膜卷轴、负极卷轴和第三隔膜卷轴作为叠片方形电池的基本单元,以便在传送带上高速传送时S-C-S-A-S模式的每一层可以被置于后续层的上方。S-C-S-A-S层模式被设计成在每端具有隔膜层。在一个优选的实施方式中,隔膜层位于正极层和负极层之间;为每层隔膜层、正极层和负极层配置定位感应器以确保各层位于预先设置或预先指定的位置或地点;为每个隔膜区段、正极区段和负极区段配置两个辊以推动和放置所述的各层至预先设置或预先指定的位置或地点。其中一个辊也可以用来去除正极层或负极层因切割过程产生切割毛刺;为每一个隔膜层单元、正极层单元和负极层单元配置切割器;在正极层单元和负极层单元均配置胶枪,胶枪可以滴落或敷设胶点或胶线于隔膜层上超出正极层或负极层的两侧边缘的位置;以及配置压辊来压外层隔膜层以形成紧固的叠片。
在本发明的另一个实施方式中,方形电池叠片系统包括:支架、位于支架上的的传送带,其用以支撑隔膜层、正极层和负极层的每一层,并使得方形电池沿预定的方向传送;位于传送带上的吸气盘,用以在移动过程中固定方形电池;位于支架上的卷轴,用以固定隔膜卷、正极卷和负极卷;多个定位感应器,用以在叠片过程中定位隔膜层、正极层和负极层;位于支架上的辊,这些辊包括每个隔膜层单元、正极层单元和负极层单元的上辊和下辊,用以下拉或固定隔膜层、正极层和负极层;位于支架上的切割器,其设于每个隔膜层单元、正极层单元和负极层单元,用以切割隔膜层、正极层和负极层;位于支架上的胶枪,其设于正极层单元和负极层单元内,用以将胶置于隔膜层上的超出正极层或负极层两侧边缘的位置;进一步是,位于支架上的压辊,其设于除串联的第一隔膜层单元以外的每个隔膜层单元。
下文详细描述了本发明的一个实施方式,参阅图1所示特征。为方便及参考,图1中采用的图例定义如下:“CB”指传送带(Conveyer Belt);“AP”指吸气盘(Air Suction Pan);“SI”指第一隔膜卷轴(First Separator Spool);“SIS”指第一隔膜定位感应器(First Separator Positioning Sensor);“SlRl”指第一隔膜上辊(First Separator Upper Roller);“S1R2”指第一隔膜下辊(FirstSeparator Lower Roller);“SIC”指第一隔膜切割器(First Separator Cutter);“CI”指第一正极卷轴(First Cathode Spool);“CIS”指第一正极定位感应器(First Cathode Positioning Sensor);“C1R1”指第一正极上辊(First CathodeUpper Roller);“C1R2”指第一正极下辊(First Cathode Lower Roller);“C1C”指第一正极切割器(First Cathode Cutter);“C1GG”指第一正极胶枪(FirstCathode Glue Gun);“S2”指第二隔膜卷轴(Second Separator Spool);“S2S”指第二隔膜定位感应器(Second Separator Positioning Sensor);“S2R1”指第二隔膜上辊(Second Separator Upper Roller);“S2R2”指第二隔膜下辊(SecondSeparator Lower Roller);“S2C”指第二隔膜切割器(Second Separator Cutter);“S2PR”指第二隔膜压辊(Second Separator Press Roller);“Al”指第一负极卷轴(First Anode Spool);“A1S”指第一负极定位感应器(First Anode PositioningSensor);“A1R1”指第一负极上辊(First Anode Upper Roller);“A1R2”指第一负极下辊(First Anode Lower Roller);“AIC”指第一负极切割器(First AnodeCutter);“A1GG”指第一负极胶枪(First Anode Glue Gun);“S3”指第三隔膜卷轴(Third Separator Spool);“S3S”指第三隔膜定位感应器(Third SeparatorPositioning Sensor);“S3R1”指第三隔膜上辊(Third Separator Upper Roller);“S3R2”指第三隔膜下辊(Third Separator Lower Roller);“S3C”指第三隔膜切割器(Third Separator Cutter)和“S3PR”指第三隔膜压辊(Third Separator PressRoller)。
在本实施方式中(图1),方形电池叠片系统具有如下功能,用以相继地或连续地叠放多个方形电池:
系统启动,以获得隔膜层、正极层、第二隔膜层、负极层和第三隔膜层作为一个基本单元:当第一隔膜层单元开始运作时,第一隔膜卷轴(SI)、第一隔膜上辊(SlRl)和第一隔膜下辊(S1R2)同时运作。当第一隔膜卷轴(SI)到达第一隔膜层定位感应器(S1S)所定的预设点位时,第一隔膜卷轴(SI)、第一隔膜上辊(SlRl)和第一隔膜下辊(S1R2)同时停止。第一隔膜切割器(SIC)切割来自隔膜卷轴的隔膜层,并放置用于叠片的第一隔膜层;传送带(CB)移动并且第一隔膜层被第一隔膜下辊(S1R2)推到传送带上,在传送带,负压吸气盘(AP)收取第一隔膜层并且将它牢固的固定在传送带(CB)上。在这期间,第一正极卷轴(CI)、第一正极上辊(C1R1)和第一正极下辊(C1R2)同时运作以将正极层设置在指定的位置上。第一正极切割器(C1C)将切割来自第一正极卷轴的正极层,其将被放置于进入的隔膜层的上方。当第一隔膜层到达预设的位置,正极下辊(C1R2)将切割好的第一正极层推到第一隔膜层上并且正极上辊(C1R2)将去除正极层的切割毛刺。第一隔膜层是透气的,以使得吸气盘也可以固定第一正极层在第一隔膜层上。在放置切割好的第一正极层的过程中,第一正极胶枪(C1GG)可以将两条胶线或多个胶点分布在第一隔膜层上的超出第一正极层两侧边缘的位置;第一隔膜层和第一正极层通过传送带(CB)被转移到第二隔膜层单元。此时,第二隔膜层单元开始运作。第二隔膜卷轴(S2)和第二隔膜上辊(S2R1)和第二隔膜下辊(S2R2)同时运作。当第二隔膜层到达预设点位时,第二隔膜卷轴(S2)、第二隔膜上辊(S2Rl)和第二隔膜下辊(S2R2)同时停止。然后,第二隔膜切割器(S2C)快速地切割第二隔膜层;当第一隔膜层和正极层移到预设位置时,第二隔膜下辊(S2R2)将第二隔膜层推到第一正极层上;胶枪将第一和第二隔膜层粘接在一起。第二隔膜压辊(S2PR)将第二隔膜层压到第一正极层上以制成紧固的叠片;在放置了第二隔膜层之后,传送带将方形电池移到放置第一负极层的位置内。此时,第一负极卷轴(Al)、第一负极上辊(A1R1)和第一负极下辊(A1R2)同时运作,将第一负极层设置到预设的位置。第一负极切割器(AIC)切割来自负极卷轴(Al)的负极层,其将放置在第二隔膜层之上;当第二隔膜层和第一正极层移动到预设的位置时,第一负极下辊(A1R2)将第一负极层推到第二隔膜层上。在叠片第一负极层的过程中,第一负极胶枪(A1GG)将两条胶线或多个胶点分布在第二隔膜层上的超出第一负极层两侧边缘的位置;当第二隔膜层和第一负极层移动到下一个位置时,第三隔膜区段开始运作。第三隔膜卷轴(S3)、第三隔膜上辊(S3R1)和第三隔膜下辊(S3R2)同时运作。当第三隔膜层到达预设的点位,第三隔膜卷轴(S3)、第三隔膜上辊(S3R1)和第三隔膜下辊(S3R2)同时停止。第三隔膜切割器(S3C)快速地切割第三隔膜层,形成准备叠片的第三隔膜层;并且,当第三隔膜层和第一负极层移到预设的位置时,第三隔膜上辊(S3R2)推动第三隔膜层到第一负极层上。胶枪将第二和第三隔膜层粘接在一起。第三隔膜压辊(S3PR)将第三隔膜层压到第一负极层之上以制成紧固的叠片。
系统在制作过程中重复上述过程:上述过程可以顺序地重复来叠片制造或多或少设计复杂的方形电池。如果电池设计是具有11个正极层和10个负极层,那么隔膜层的数量为22。因为此过程设计的是将第一正极层放置于第一隔膜层上,所以如果方形电池是被设计成内部具有不止一个独立的电化学电池,那正极层的数量总是比负极层多一层。电池将具有被放置于首尾的隔膜层,其夹住正极和负极层。
将来在制作过程中同时焊接和封装方形蓄电池:在放置了最后的隔膜层后,传送器将电池叠片定位于电池终端超声焊接台内。铝,或其他金属的集流体终端材料将由备存卷来供料,切割至一定长度并被设置到无涂层的暴露的电极(正极或负极)上朝向传送带的外侧边缘,在那里,一系列超声焊接点刺穿并将已叠片的正极或负极层焊接在一起,并将它们焊接到终端材料。然后,电极叠片在传送器上平面翻转180°,并且顺序地重复另一电极(正极或负极)的送料、切割、定位和焊接。
本领域技术人员,在不超出本发明思想和权利要求所定义的范围情况下,可以对揭示的实施方式作在结构和/或功能的改变。
Claims (6)
1.一种连续式方形电池叠片系统,其特征在于,其包括:
支架;
连接于所述支架的传送带;
连接于所述传送带的多个吸气盘;
至少三个隔膜层单元,每个隔膜层单元包括隔膜卷轴、隔膜定位感应器、隔膜上辊、隔膜下辊、隔膜切割器和隔膜压辊;
至少一个正极层单元,其包括正极卷轴、正极定位感应器、正极上辊、正极下辊和正极切割器;以及
至少一个负极层单元,其包括负极卷轴、负极定位感应器、负极上辊、负极下辊和负极切割器;
其中,所述这些单元以下模式连接于所述支架:隔膜层单元,正极层单元,隔膜层单元,负极层单元,隔膜层单元;
所述这些单元用于依次叠片第一隔膜层、第一正极层、第二隔膜层、第一负极层、以及第三隔膜层。
2.如权利要求1所述的连续式方形电池叠片系统,其特征在于,每一个正极层单元和负极层单元还包括胶枪。
3.一种连续式叠片方形电池的方法,其采用如权利要求1或2所述的连续式方形电池叠片系统,其特征在于,其包括:
依次叠片第一隔膜层、第一正极层、第二隔膜层、第一负极层、以及第三隔膜层;
在每个叠片位置配置吸气盘以保持方形电池稳定;
配置第一隔膜卷轴、第一正极卷轴、第二隔膜卷轴、第一负极卷轴和第三隔膜卷轴作为叠片所述方形电池的一个基本单元,以使所述方形电池模式中的每一层可以被置于每一随后外加层的上方;
为每一隔膜层、正极层和负极层配置定位感应器,以确保各层分别按预先设置或预先指定的位置和地点排列;
为每一隔膜层、负极层和正极层配置辊,以将各层分别放置于预先设置或预先指定的位置和地点;
为每一隔膜层单元、正极层单元和负极层单元配置切割器;
在所述正极层单元和所述负极层单元均配置胶枪,所述胶枪可以滴落或敷设胶点或胶线于所述隔膜层上的超出所述正极层或所述负极层的两侧边缘的位置;以及
配置压辊来压所述隔膜层以形成紧固的叠片。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方形电池在每端都有一层隔膜层。
5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述隔膜层在所述正极层和所述负极层之间。
6.如权利要求3所述的方法,其特征在于,一个或多个所述辊用以去除所述正极层或所述负极层的切割毛刺。
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USD949263S1 (en) * | 2020-01-16 | 2022-04-19 | Peloton Interactive, Inc. | Weight stack selector elements of an exercise machine |
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CN114759249A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-15 | 东莞市佳兴自动化设备科技有限公司 | 叠片电芯高速叠片机及叠片方法 |
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CN114921840B (zh) * | 2022-05-16 | 2023-04-11 | 西安泰金新能科技股份有限公司 | 一种大规格阴极辊及制造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2328427A (en) * | 1997-08-12 | 1999-02-24 | Moorhouse & Son Ltd P | Labelling with labels cut from non-backed strip |
US6692543B1 (en) * | 1997-12-18 | 2004-02-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing lithium ion secondary battery |
CN101601152A (zh) * | 2007-02-06 | 2009-12-09 | 恩福塞尔公司 | 薄电池和制造薄电池的方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4712152B2 (ja) | 2000-04-18 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | 角形電池及びその製造方法 |
US20060159999A1 (en) * | 2001-07-23 | 2006-07-20 | Kejha Joseph B | Method of automated prismatic electrochemical cells production and method of the cell assembly and construction |
US20030014859A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-01-23 | Kejha Joseph B. | Method of automated hybrid lithium-ion cells production and method of the cell assembly and construction |
JP4529439B2 (ja) | 2003-12-26 | 2010-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法と製造装置 |
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2011
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2328427A (en) * | 1997-08-12 | 1999-02-24 | Moorhouse & Son Ltd P | Labelling with labels cut from non-backed strip |
US6692543B1 (en) * | 1997-12-18 | 2004-02-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing lithium ion secondary battery |
CN101601152A (zh) * | 2007-02-06 | 2009-12-09 | 恩福塞尔公司 | 薄电池和制造薄电池的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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