CN105314432B - 用于卷绕电极板的装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于卷绕电极板的装置，所述装置包括：送料辊，被构造为引导第一电极板或第二电极板，第一电极板和第二电极板中的每个包括从一侧突出的多个电极接线片；变形减少构件，与送料辊的一端的外圆周表面分隔开，并且被构造为引导送入到送料辊的电极接线片与送料辊的所述一端的外圆周表面紧密接触，从而减少电极接线片的变形；以及卷绕单元，被构造为将通过送料辊传递的第一电极板或第二电极板与设置在第一电极板和第二电极板之间的分隔件卷绕在一起。

Description

用于卷绕电极板的装置
本申请要求于2014年8月1日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0099224号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
在此描述的一个或更多个实施例涉及一种用于卷绕电极板的装置。
背景技术
一些二次电池提供电力存储装置，其中，电力存储装置通过将电能转化为化学能来存储能量而提供高能量密度。与不被构造为是可再充电的原电池不同，二次电池被构造为是可再充电的，并且二次电池广泛用于诸如蜂窝电话、笔记本计算机或平板PC等的集成电路(IC)装置中。近来，由于石油价格方面的增长，电动车辆正在引起关注，并且使用二次电池作为电动车辆的电源的趋势正在增长。随着这样的趋势，一些二次电池会需要提供诸如高密度、高容量、高输出和稳定性等的特性。
例如，为了制造高容量二次电池，可以在相同或基本相同的体积的罐中卷绕涂覆有尽可能多(或实践)的电极活性物质的电极板。为了增加涂覆在电极板上的电极活性物质的量，可以减小罐内的集流体所占据的面积。
为了减小集流体的面积，近来已经开发出多接线片电极组件结构。例如，多接线片电极组件包括在卷绕电极板过程中通过将具有复数个接线片形状(多个接线片形状)的或以复数个接线片形状(多个接线片形状)开槽的未涂覆部分对准而形成的复数个接线片(多个接线片)。与不包括多接线片电极的集流体的面积相比，由于多接线片用作集流体，因此可以极大地减小集流体在罐内所占据的面积。
为了在电极板中形成具有具体(或设定)的形状的集流体(例如，接线片)，可以使用基于或利用成型法或激光法的开槽装置。可以包括展开单元、冲压单元和卷绕单元的开槽装置对如以适合或期望的形状的卷筒供应的基材冲压，以卷筒式(或卷筒型)卷绕冲压的基材，并且将卷筒式(或卷筒型)的基材供应到用于制造电极组件的卷绕装置。
当具有卷绕装置的开槽的接线片的基材在辊对辊设备(roll-to-rollequipment)中行进(或使用)时，接线片可能在基材通过辊时因重力或波动导致接线片的下垂或下陷而被折叠。接线片的折叠会引起对最终产品的损坏，使其难以使用完整的电极组件。另外，接线片的折叠会造成在调整基材的张力和行进速度方面的问题，从而对最终产品的产量产生不利的或消极的影响。
发明内容
本发明的实施例在于提供一种电极板卷绕装置，该电极板卷绕装置能够防止在电极组件的制造过程中形成在电极板处的电极接线片在被传递通过辊期间折叠(或者能够减小这样的发生的可能性或量)。
根据一个或更多个实施例，一种电极板卷绕装置包括用于卷绕电极板的装置，所述装置包括：送料辊，被构造为引导第一电极板和第二电极板，第一电极板和第二电极板中的每个包括从一侧突出的多个电极接线片；变形减少构件，与送料辊的一端的外圆周表面分隔开，并且被构造为引导送入到送料辊的电极接线片与送料辊的所述一端的所述外圆周表面紧密接触，从而减少电极接线片的变形；以及卷绕单元，被构造为将由送料辊传递的第一电极板和第二电极板与设置在第一电极板和第二电极板之间的分隔件卷绕在一起。
变形减少构件可以包括：固定部，结合到送料辊的所述一端，以不随送料辊转动；第一引导部，结合到固定部以与所述一端的所述外圆周表面分隔开，并且位于电极接线片在首次接触送料辊时进入的进入部处。
固定部可以具有与送料辊的所述一端对应的环形形状。
所述装置还可以包括：第二引导部，从第一引导部延伸，并且结合到固定部以沿着所述一端的所述外圆周表面与所述一端的所述外圆周表面分隔开。
第二引导部可以具有与所述一端的所述外圆周表面的一部分对应的圆弧形状，所述一部分被构造为与电极接线片接触。
第二引导部可以与所述一端的所述外圆周表面分隔开0.2mm至5mm。
固定部可以被固定到送料辊，以减少第一引导部和第二引导部与位于第一电极板或第二电极板上的电极活性物质层叠置。
第一引导部可以具有倾斜的曲面，使得倾斜的曲面和送料辊之间的距离随着倾斜的曲面沿着电极接线片的行进方向接近进入部而减小。第一引导部可以具有随着其沿着电极接线片的行进方向接近进入部而接近于送料辊的倾斜的曲面。
第一引导部的半径可以等于或大于每个电极接线片的长度。
第一引导部可以具有平面倾斜的表面，使得平面倾斜的表面和送料辊之间的距离随着平面倾斜的表面沿着电极接线片的行进方向接近进入部而减小。第一引导部可以具有随着其沿着电极接线片的行进方向接近进入部而接近于送料辊的平面倾斜的表面。
第一引导部的相对于电极接线片的行进方向的垂直高度和水平长度可以等于或大于电极接线片的各自的长度。
第一引导部可以具有与电极接线片的行进方向基本平行的平面表面。
第一引导部可以具有与电极接线片的行进方向基本垂直的平面表面。
第一引导部可以具有与送料辊的转动轴基本平行的环形形状。
所述装置还可以包括：多个供应单元，被构造为供应分隔件、第一电极板和第二电极板。
如在此所描述的，在根据本发明的实施例的电极板卷绕装置中，通过使电极板以较为安全的方式行进而能够降低电极组件的缺陷比例。
另外，根据本发明的实施例的电极板卷绕装置通过使基材以高速行进而能够改善产品的可制造性。
附图说明
通过参照附图对示例性实施例的描述，对于本领域技术人员而言本公开的实施例的特征将变得明显，在附图中：
图1是示出根据本发明的实施例的用于卷绕电极板的装置的示意图；
图2是示出根据本发明的实施例的第一电极板和第二电极板的示意图；
图3是示出根据本发明的实施例的传递辊和变形减少(或防止)构件的结合或连接机理的透视图；
图4是示出根据本发明的实施例的变形减少(或防止)构件的透视图；
图5是沿着图3中示出的线I-I'截取的剖视图；
图6是沿着图3中示出的线II-II'截取的剖视图；
图7示出图6中示出的第一引导部的另一实施例；
图8示出通过图6和图7中示出的第一引导部和第二引导部形成的半径；
图9至图13示出第一引导部的其它实施例；以及
图14是使用根据本发明的实施例的电极板卷绕装置制造的电极组件的透视图。
具体实施方式
在下文中，参照附图更充分地描述示例实施例。在下面的具体实施方式中，仅以例证的方式示出和描述了本发明的特定实施例。如本领域技术人员将认识到的是，发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被解释为局限于在此阐述的实施例。此外，在本申请的上下文中，当第一元件被称作“在”第二元件“上”时，该第一元件可以直接在所述第二元件上，或者可以间接在所述第二元件上而在它们之间设置有一个或更多个中间元件。另外，在本申请的上下文中，当第一元件被称作“结合到”或“连接到”第二元件时，该第一元件可以直接结合到或连接到所述第二元件，或者可以间接结合到或连接到所述第二元件而在它们之间设置有一个或更多个中间元件。在整个说明书中，同样的附图标记指代同样的元件。
图1是示出根据本发明的实施例的用于卷绕电极板的装置的示意图，图2是示出根据本发明的实施例的第一电极板和第二电极板的示意图，图3是示出根据本发明的实施例的传递辊和变形减少(或防止)构件的结合或连接机理的透视图，图4是示出根据本发明的实施例的变形减少(或防止)构件的透视图，图5是沿着图3中示出的线I-I'截取的剖视图，图6是沿着图3中示出的线II-II'截取的剖视图，图7示出图6中示出的第一引导部的另一实施例，图8示出通过图6和图7中示出的第一引导部和第二引导部形成的半径，图9至图13示出第一引导部的其它实施例。
首先，参照图1至图6，根据本发明的实施例的电极板卷绕装置100包括多个送料辊121、123、125和127，变形减少(或防止)构件130以及卷绕单元140。另外，电极板卷绕装置100还可以包括第一供应单元111、第二供应单元113、第三供应单元115和第四供应单元117。
第一供应单元111供应卷绕的第一电极板10，第二供应单元113供应卷绕的第二电极板20，第三供应单元115供应卷绕的第一分隔件30，第四供应单元117供应卷绕的第二分隔件40。
如图2所示，第一电极板10可以包括第一涂覆部分12、多个第一电极接线片11和第一电极非涂覆部分13。第一涂覆部分12可以具有涂覆在第一电极板10的两个表面或一个表面上的第一电极活性物质。第一电极接线片11是没有涂覆第一电极活性物质的区域，并且可以以恒定或基本恒定的间隔从第一电极板10的一侧突出。例如，第一电极接线片11可以彼此分隔开设定距离。第一电极非涂覆部分13可以与第一电极板10的另一侧对应，第一电极板10的另一侧没有涂覆第一电极活性物质。例如，第一电极板10的位于第一涂覆部分12处的两侧可以不含或基本不含第一电极活性物质。
如图2所示，第二电极板20可以包括第二涂覆部分22、多个第二电极接线片21和第二电极非涂覆部分23。第二涂覆部分22可以具有涂覆在第二电极板20的两个表面或一个表面上的第二电极活性物质。第二电极接线片21是没有涂覆第二电极活性物质的区域，并且可以以恒定或基本恒定的间隔从第二电极板20的一侧突出。例如，第二电极接线片21可以彼此分隔开设定距离。第二电极非涂覆部分23可以与第二电极板20的另一侧对应，第二电极板20的另一侧没有涂覆第二电极活性物质。例如，第二电极板20的位于第二涂覆部分22处的两侧可以不含或基本不含第二电极活性物质。
第一电极接线片11和第二电极接线片21可以使用基于或利用成型法或激光法的开槽装置而具有(或被形成为具有)适合或期望的形状。在图2中，示出了具有矩形形状的第一电极接线片11和第二电极接线片21，但是第一电极接线片11和第二电极接线片21不限于此。例如，第一电极接线片11和第二电极接线片21可以具有任何适合的形状，例如诸如以梯形为例的多边形的形状。
第一分隔件30和第二分隔件40设置在第一电极板10和第二电极板20之间，并且可以防止第一电极板10和第二电极板20之间的短路(或者减小这样的短路的可能性或量)。第一分隔件30和第二分隔件40的宽度可以比第一电极板10和第二电极板20的宽度大，这在防止第一电极板10和第二电极板20之间的短路方面(或者在减小这样的短路的可能性或量)是有利的。
第一供应单元111、第二供应单元113、第三供应单元115至第四供应单元117可以将各卷绕的基材展开，并且可以分别通过送料辊121、123、125和127将其供应到卷绕单元140。
在本发明的实施例中，第一电极板10、第二电极板20、第一分隔件30和第二分隔件40的构成材料不受具体限制。然而，在本发明的实施例中，包括第一电极接线片11的第二电极板10和包括第二电极接线片21的第二电极板20被构造为提供电极组件70的复数个或多个第一电极接线片11和第二电极接线片21。
送料辊121、123、125和127分别包括第一送料辊121、第二送料辊123、第三送料辊125和第四送料辊127。
第一送料辊121可以引导将要被传递(例如到卷绕单元140)的从第一供应单元111展开的第一电极板10。第二送料辊123可以引导将要被传递(例如到卷绕单元140)的从第二供应单元113展开的第二电极板20。第三送料辊125可以引导将要附于第一电极板10的从第三供应单元115展开的第一分隔件30，以形成第一分隔件30所附于的第一电极板50以传递到卷绕单元140。第四送料辊127可以引导将要附于第二电极板20的从第四供应单元117展开的第二分隔件40，以形成第二分隔件40所附于的第二电极板60以传递到卷绕单元140。
变形减少(或防止)构件130结合到第一送料辊121和第二送料辊123中的每个送料辊，并且可以防止(或减少)第一电极接线片11和第二电极接线片21在第一电极板10和第二电极板20通过第一送料辊121和第二送料辊123时的变形。这里，在该实施例中，第一电极接线片11和第二电极接线片21的变形可以指由于第一电极板10和第二电极板20通过第一送料辊121和第二送料辊123时的重力或者因波动、离心力或惯性而提升并折叠其一部分而导致第一电极接线片11和第二电极接线片21下垂或下陷。在图1中，示出了结合到第一送料辊121和第二送料辊123的变形减少(或防止)构件130，但是本发明的各方面或实施例不限于此。变形减少(或防止)构件可以结合到第一电极板10和第二电极板20分别通过的每个送料辊。然而，为了简洁，下面的描述将是针对变形减少(或防止)构件130结合到第一送料辊121的实施例进行的。
如图3和图4所示，变形减少(或防止)构件130可以包括固定部131、第一引导部133和第二引导部135。
首先，如图5的剖视图所示，第一送料辊121可以大体上分为第一区域A和第二区域B。第一区域A可以是与第一送料辊121的一端对应的区域。第一区域A还可以分为固定区域A1和接线片通过区域A2。固定区域A1可以指固定变形减少(或防止)构件130并且不沿着辊的转动轴转动的区域。接线片通过区域A2可以指第一电极接线片11通过的区域。如图6的剖视图所示，接线片通过区域A2可以包括作为接线片通过区域A2的一部分的进入部A3，其中，第一电极接线片11经由进入部A3进入(例如，首次进入)。第二区域B可以指第一电极板10的第一涂覆部分12通过的区域。
固定部131可以结合到固定区域A1，并且可以具有环的形状(例如，可以成形为环)以容易结合到第一送料辊121。在一些实施例中，固定部结合到送料辊的所述一端以不随送料辊转动。
第一引导部133可以结合到或连接到固定部131以与接线片通过区域A2的外圆周表面分隔开第一距离d1，并且可以位于进入部A3处或进入部A3中。充分考虑第一电极接线片11的厚度，第一距离d1可以被设定为能够使第一电极接线片11通过接线片通过区域A2和/或第一引导部133。例如，当第一电极板10的厚度在大约5μm至20μm的范围内时，第一距离d1可以在大约0.2mm至5mm的范围内，但是第一距离不限于此。另外，第一引导部133可以具有使得第一引导部133不超过第二区域B而设定的宽度W。例如，宽度W可以被设定为使得第一引导部133不突出或基本不突出到第二区域B中。为此，固定部131被固定或重要地固定在固定区域A1的适合或适当位置，用以防止第一引导部133超过第二区域B(或者用以减小这样的发生的可能性或量)。如果第一引导部133被定位在第二区域B处(或基本突出到第二区域B中)，则第一涂覆部分12的第一电极活性物质会污染第一引导部133，从而对第一电极接线片11产生不利的影响。
如图6所示，第一引导部133可以具有随着其沿着第一电极板10的行进方向R接近进入部A3而变得较接近于送料辊121的倾斜的曲面。例如，倾斜的曲面和送料辊之间的距离可以随着倾斜的曲面沿着电极接线片的行进方向R接近进入部A3而减小。如图6所示，倾斜的曲面可以朝向第一电极板10凸起。如图7所示，第一引导部133a可以具有可远离第一电极板10而凸起的倾斜的曲面。
根据本公开的实施例，即使因基材的张力而在第一电极板10行进时发生波动和诸如折叠或振动在第一电极接线片11发生变形，第一引导部133的倾斜的曲面或第一引导部133a的倾斜的曲面也引导第一电极接线片11经由进入部A3进入第一引导部133或第一引导部133a与接线片通过区域A2的外圆周表面之间的区域，从而防止(或减少)第一电极接线片11的变形。
如图8所示，第一引导部133和133a中的每个可以具有适合或适当的半径r，半径r等于或大于第一电极接线片11的长度L。如果第一引导部133和133a中的每个的半径r比第一电极接线片11的长度L短，则随后折叠的接线片会被提升到第一引导部133和133a的上部，导致第一引导部133和133a的撕裂。因此，在一些实施例中，为了防止第一电极接线片11被提升到第一引导部133和133a的上部(或为了减少这样的提升)，第一引导部133和133a均具有等于或大于第一电极接线片11的长度L的半径r。
同时，如图9所示，第一引导部133b可以具有或被形成为具有平面倾斜的表面。第一引导部133b的倾斜角θ2可以小于或不大于90°。例如，在一些实施例中，0<θ2<90°。另外，如图10所示，第一引导部133b的垂直高度r和水平长度r可以等于或大于第一电极接线片11的长度L。
如果第一引导部133b的垂直高度r和/或水平长度r均小于或低于第一电极接线片11的长度L，则折叠的接线片会被提升到第一引导部133b的上部，导致第一电极接线片11撕裂。因此，在一些实施例中，为了防止第一电极接线片11被提升到第一引导部133b的上部(或为了减少这样的提升)，第一引导部133b具有等于或大于第一电极接线片11的长度L的垂直高度r和/或水平长度r。
如图11所示，第一引导部133c可以具有或被形成为具有与第一电极板10的行进方向R平行或基本平行的平面表面。
如图12所示，第一引导部133d可以具有或被形成为具有与第一电极板10的行进方向R垂直或基本垂直的平面表面。
如图13所示，第一引导部133e可以被形成为具有与第一送料辊121平行或基本平行设置的环。这里，环的中心轴C'和第一送料辊121的转动轴C可以彼此平行或基本平行。
如图3、图4和图6所示，第二引导部135可以从第一引导部133延伸，并且可以结合到或连接到固定部131以沿着接线片通过区域A2的外圆周表面与该外圆周表面分隔开第二距离d2。类似于第一距离d1，第二距离d2可以在大约0.2mm至5mm的范围内，但是第二距离不限于此。第二引导部135可以具有或被成形为具有与接线片通过区域A2的外圆周表面的接触第一电极接线片11的接触表面P对应的圆弧形状。圆弧的长度可以根据通过鉴于第一送料辊121的转动轴C的接触表面P的相对端部形成的角θ1而变化。
为了使第二引导部135不超过第二区域B，第二引导部135可以具有适合或适当的宽度。例如，第二引导部135的宽度可以被设定为使得第二引导部135不突出或基本不突出到第二区域B中。为此，固定部131可以被固定或重要地固定在固定区域A1的适合或适当位置处，用以防止第二引导部135超过第二区域B(或者用以减小这样的发生的可能性或量)。如果第二引导部135位于第二区域B中(或基本突出到第二区域B中)，则第一涂覆部分12的第一电极活性物质会污染第二引导部135，从而对第一电极接线片11产生不利的影响。第二引导部135的宽度可以与第一引导部133的宽度W相同或基本相同。
第二引导部135可以引导第一电极接线片11，以在第一电极接线片11通过第一引导部133与接线片通过区域A2的外圆周表面紧密接触(例如，直接或物理接触)的状态下通过第一引导部133与该外圆周表面之间的区域，从而防止(或减小)第一电极接线片11的变形。
卷绕单元140可以包括芯轴。卷绕单元140可以在转动芯轴时以凝胶卷的构造卷绕第一分隔件30所附于的第一电极板50和第二分隔件40所附于的第二电极板60。
图14是根据本发明的实施例的使用电极板卷绕装置制造的电极组件的透视图。
根据本发明的实施例，如图14所示，可以制造包括与卷绕轴平行或基本平行地突出的复数个接线片11和21的电极组件70。复数个接线片11和21可以包括多个第一电极接线片11和第二电极接线片21，并且可以用作电极组件70的电极集流体。
根据本发明的实施例的变形减少(或防止)构件能够使电极板以更为安全的方式行进而没有折叠电极接线片，从而降低了电极组件的缺陷率或缺陷比例。
另外，根据本发明的实施例的变形减少(或防止)构件可以应用于包括能够以100m/s或更大的行进速度传递基材的辊对辊设备的卷绕装置。如上所述，使用要求基材的高速行进的设备能够实现产品的高的可制造性。
在这里已经公开了示例实施例，虽然采用了特定的术语，但是仅以一般的和描述性的含义而非限制性的目的来使用和解释它们。在某些情况下，如对截止到本申请提交之时的本领域技术人员而言将是明显的，除非另外具体指明，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求书及其等同物所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种用于卷绕电极板的装置，所述装置包括：
送料辊，被构造为引导第一电极板或第二电极板，第一电极板和第二电极板中的每个包括从一侧突出的多个电极接线片；
变形减少构件，与送料辊的一端的外圆周表面分隔开，并且被构造为引导送入到送料辊的电极接线片与送料辊的所述一端的所述外圆周表面紧密接触，从而减少电极接线片的变形；以及
卷绕单元，被构造为将由送料辊传递的第一电极板或第二电极板与设置在第一电极板和第二电极板之间的分隔件卷绕在一起。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，变形减少构件包括：
固定部，结合到送料辊的所述一端，以不随送料辊转动；
第一引导部，结合到固定部以与所述一端的所述外圆周表面分隔开，并且位于电极接线片在首次接触送料辊时进入的进入部处。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，固定部具有与送料辊的所述一端对应的环形形状。
4.根据权利要求2所述的装置，所述装置还包括：第二引导部，从第一引导部延伸，并且结合到固定部以沿着所述一端的所述外圆周表面与所述一端的所述外圆周表面分隔开。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，第二引导部具有与所述一端的所述外圆周表面的一部分对应的圆弧形状，所述一部分被构造为与电极接线片接触。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，第二引导部与所述一端的所述外圆周表面分隔开0.2mm至5mm。
7.根据权利要求4所述的装置，其中，固定部被固定到送料辊，以减少第一引导部和第二引导部与位于第一电极板或第二电极板上的电极活性物质层叠置的可能性。
8.根据权利要求2所述的装置，其中，第一引导部具有倾斜的曲面，使得倾斜的曲面和送料辊之间的距离随着倾斜的曲面沿着电极接线片的行进方向接近进入部而减小。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，第一引导部的半径等于或大于每个电极接线片的长度。
10.根据权利要求2所述的装置，其中，第一引导部具有平面倾斜的表面，使得平面倾斜的表面和送料辊之间的距离随着平面倾斜的表面沿着电极接线片的行进方向接近进入部而减小。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，第一引导部的相对于电极接线片的行进方向的垂直高度和水平长度均等于或大于电极接线片的各自的长度。
12.根据权利要求2所述的装置，其中，第一引导部具有与电极接线片的行进方向基本平行的平面表面。
13.根据权利要求2所述的装置，其中，第一引导部具有与电极接线片的行进方向基本垂直的平面表面。
14.根据权利要求2所述的装置，其中，第一引导部具有与送料辊的转动轴基本平行的环形形状。
15.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：多个供应单元，被构造为供应分隔件、第一电极板和第二电极板。
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