CN110034322B - 电极组装体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电极组装体的制造方法,其包括步骤a,在步骤a中,将以呈条状长长地延伸的隔膜条以螺旋形折叠的方式以设置于隔膜条的一侧与另一侧之间的芯部为中心卷绕,来形成螺旋层以芯部为最小单位逐级增加的隔膜螺旋体,并在隔膜螺旋体的各层之间交替配置第一电极部件和第二电极部件来构成电极组装体,步骤a包括:步骤a1,将第一电极部件层叠在隔膜螺旋体的一面,将第二电极部件层叠在隔膜螺旋体的另一面;及步骤a2,将隔膜条以芯部为中心以螺旋形折叠的方式卷绕,利用新卷绕在隔膜螺旋体的隔膜条包围在步骤a1中新层叠的第一电极部件及第二电极部件,步骤a1及步骤a2直到第一电极部件和第二电极部件层叠预定的数量为止反复执行。
Description
本申请是申请日为2016年9月19日、申请号为201680084066.0、发明名称为“电极组装体制造装置及方法和利用其制造的电极组装体”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电极组装体的制造方法,可通过层叠电极和隔膜来制造电极组装体。
本申请主张以2016年4月1日韩国专利申请第10-2016-0040466号、2016年4月4日韩国专利申请第10-2016-0041212号、2016年7月29日韩国专利申请第10-2016-0097312号及2016年7月29日韩国专利申请第10-2016-0097313为基础的优先权的利益,在对应韩国专利申请的文献中揭示的所有内容作为本说明书的一部分所包含。
背景技术
通常,二次电池为可通过将化学能转换为电能的放电和与其相反的充电过程来反复使用的电池。二次电池的种类包括镍镉(Ni-Cd)电池、镍氢(Ni-MH)电池、锂金属电池、锂离子(Ni-Ion)电池及锂离子聚合物电池(Li-Ion Polymer Battery,以下,称之为“LIPB”)等。
二次电池由正极、负极、电解质、隔膜构成,利用不同的正极及负极材料的电压差异来储存及产生电。其中,放电为使电子从电压高的负极向电压低的正极移动的现象(产生与正极的电压差异相应的电),充电为使电子再次从正极向负极移动的现象,此时,正极物质接收电子和锂离子来复原到原来的金属氧化物。即,当二次电池进行充电时,随着金属原子通过隔膜从正极向负极移动,充电电流会流动,相反,当进行放电时,金属原子从负极向正极移动,且放电电流会流动。
这种二次电池广泛应用于IT产品、汽车领域及能量储存领域等,由此作为能源而受人瞩目。对这种二次电池,在IT产品领域中需要长时间连续使用、小型化及轻量化等,在汽车领域中,需要高输出、耐久性及用于解除爆炸隐患的稳定性等。在能量储存领域中,储存通过风力、太阳光发电等生产的剩余电量,随着二次电池以固定型使用,可适用条件进一步得到缓解的二次电池。
在这种二次电池中,锂二次电池从1970年代初期开始研发,在1990年,开发了代替锂金属来将碳作为负极的锂二次电池并得到普及。锂二次电池的特征为具有500次以上的循环寿命和1至2小时的短的充电时间,因而在二次电池中销售增长率最高,与镍氢电池相比,重量减少了30%至40%左右,从而可实现轻量化。并且,在现有的二次电池中,锂二次电池的每单位电池的电压(3.0V至3.7V)最高且能量密度优秀,从而具有针对移动设备最优化的特性。
通常,这种锂二次电池根据电解液的种类,分为液体电解质电池、高分子电解质电池,将使用液体电解质的电池称为锂离子电池,将使用高分子电解质的电池称为锂聚合物电池。并且,锂二次电池的外置材料可由多种种类形成,代表性的外置材料的种类为圆筒形(Cylindrical)、棱柱形(Prismatic)及袋形(Pouch)等。
在上述锂二次电池的外罩材料的内部设置由正极、负极及介于正极与负极之间的隔膜(Separator)构成的电极组装体。这种电极组装体根据自身结构,大体分为果冻卷型(卷绕型)、堆叠型(层叠型)。
并且,最近,为了改善果冻卷型电极组装体和堆叠型电极组装体的问题,开发了利用连续的长隔膜来层叠规定单位大小的正极、隔膜、负极结构的燃料电池(full cell)或正极、负极、隔膜、负极(正极)、隔膜、正极(负极)结构的二分电池(bicell)的堆叠、折叠型电极组装体。
在这种以往的堆叠、折叠型电极组装体制造方法中,将多个燃料电池或多个二分电池排列在隔膜的规则复杂,而且电极组装体中包含的多个燃料电池或多个二分电池全部在隔膜预先排列的状态下卷绕隔膜,因此,隔膜的卷绕过程极为繁琐。因此,在以往的堆叠、折叠型电极组装体制造方法存在如下问题,很难进行自动化,电极组装体的制造需要花费很长时间,从而导致生产性的降低。并且,在以往的堆叠型、折叠型电极组装体制造方法中,容易发生工作上的不注意或错误,从而导致电极组装体及利用电极组装体制造的二次电池的性能降低的可能性大。
发明内容
发明要解决的问题
本发明用于解决上述现有技术的问题,本发明的目的在于,提供通过改善结构使得容易实现自动化且简化制造工序的电极组装体制造装置及方法和利用其制造的电极组装体。
用于解决问题的手段
用于解决上述问题的本发明的优选实施例的电极组装体制造装置包括:隔膜供给单元,包括第一辊及第二辊,上述第一辊用于卷绕隔膜条的一侧,上述第二辊用于卷绕上述隔膜条的另一侧,上述第一辊和上述第二辊分别解绕上述隔膜条来朝向位于上述第一辊与上述第二辊之间的上述隔膜条的芯部侧供给;隔膜折叠单元,以上述芯部为中心卷绕上述隔膜条,来形成至少包括上述芯部并以上述芯部为中心来以螺旋形折叠的隔膜螺旋体;第一电极层叠单元,用于将第一电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的一面;以及第二电极层叠单元,用于将第二电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的另一面,上述隔膜折叠单元每当上述第一电极部件和上述第二电极部件新层叠在上述隔膜螺旋体时,通过卷绕上述隔膜来形成上述第一电极部件和上述第二电极部件介于上述隔膜螺旋体的各个层之间的电极组装体,以能够利用上述隔膜条包围新层叠的第一电极部件和二电极部件。
用于解决上述问题的本发明再一优选实施例的电极组装体制造方法包括步骤(a),在上述步骤(a)中,将以呈条状的方式长长地延伸的隔膜条以螺旋形折叠的方式以设置于上述隔膜条的一侧与另一侧之间的芯部为中心卷绕,来形成螺旋层以上述芯部作为最小单位逐级增加的隔膜螺旋体,并在上述隔膜螺旋体的各个层之间交替配置第一电极部件和第二电极部件来构成电极组装体,上述步骤(a)包括:步骤(a1),将上述第一电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的一面,将上述第二电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的另一面;以及步骤(a2),将上述隔膜条以上述芯部为中心以螺旋形折叠的方式卷绕,利用新卷绕在上述隔膜螺旋体的隔膜条包围在上述步骤(a1)中新层叠的第一电极部件及第二电极部件,上述步骤(a1)及步骤(a2)直到上述第一电极部件和上述第二电极部件层叠预定的数量为止反复执行。
用于解决上述问题的本发明另一优选实施例的电极组装体包括:隔膜螺旋体,包括芯部、第一螺旋部及第二螺旋部,上述第一螺旋部的一端与上述芯部的一侧端部相连接,并以上述芯部为中心以螺旋形折叠,上述第二螺旋部的一端与上述芯部的另一侧端部相连接,上述芯部的另一侧端部与上述芯部的一侧端部相反,以上述芯部为中心以螺旋形折叠;以及至少一个第一电极部件和至少一个第二电极部件,具有相反的极性,以通过上述隔膜螺旋体相互隔开的方式交替介于上述隔膜螺旋体的相邻的多个螺旋层之间。
发明的效果
本发明的电极组装体制造装置及方法和利用其制造的电极组装体具有如下效果。
第一,本发明具有如下效果,即,可在与隔膜条的芯部相对应的固定的位置执行隔膜条的卷绕及折叠作业,因此,相比于包含在电极组装体的全部的电极部件使按预定的间隔预先排列的隔膜条从一端向另一端移动并依次卷绕隔膜条的以往的堆叠型、折叠型电极组装体的制造方法,减少用于电极组装体的制造的时间,容易进行电极组装体的制造工序的自动化,可防止因作业上的错误或不注意等引起的电极组装体及利用电极组装体制造的二次电池的质量的下降。
第二,本发明具有如下效果,即,能够以芯部为中心,同时卷绕从两方向供给的隔膜条来制造电极组装体,因此,进一步减少用于制造电极组装体所需的时间。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电极组装体制造装置的主视图。
图2为图1所示的电极组装体制造装置的侧视图。
图3为图1所示的第二辊的主视图。
图4为图2所示的隔膜折叠单元的主视图。
图5为图4所示的隔膜折叠单元的俯视图。
图6为示出图4所示的隔膜折叠单元将隔膜条以螺旋形折叠的实施方式的图。
图7为一实施方式的第一电极组装体的俯视图。
图8为一实施方式的第二电极部件的俯视图。
图9为利用图7及图8所示的多个电极部件制造的一实施方式的电极组装体的立体图。
图10至图12为用于说明图7及图8所示的多个电极部件的层叠方法的图。
图13为另一实施方式的第一电极部件的俯视图。
图14为另一实施方式的第二电极部件的俯视图。
图15为利用图13及图14所示的多个电极部件制造的另一实施方式的电极组装体的立体图。
图16为图1所示的电极组装体制造装置俯视图。
图17为图16所示的第一电极供给单元和第一电极层叠单元的俯视图。
图18为图17所示的第一电极供给单元和第一电极层叠单元的主视图。
图19为示出图16所示的第一电极层叠单元和第二电极层叠单元在隔膜螺旋体层叠多个电极部件的实施方式的图。
图20为通过图1所示的电极组装体制造装置完成隔膜条的卷绕和多个电极部件的层叠的电极组装体的立体图。
图21为示出切割单元与组装体移送单元的位置关系的图1所示的电极组装体制造装置的侧视图。
图22为示出利用图21所示的切割单元来切割隔膜螺旋体和隔膜条的连接点的实施方式的图。
图23为通过图21所示的切割单元从隔膜条分离的电极组装体的立体图。
图24为示出图21所示的组装体移送单元的驱动实施方式的图。
图25为通过图21所示的胶带单元固定隔膜螺旋体的电极组装体的立体图。
图26为图25所示的电极组装体的Ⅰ-Ⅰ'剖视图。
图27为用于说明利用图1所示的电极组装体制造装置的电极组装体制造方法的流程图。
具体实施方式
在本说明书及发明要求保护范围中使用的术语或单词并不能以通常或预先的含义限定解释,立足于发明人员为了通过最优选的方法说明自己的发明而适当定义术语的原则,通过符合本发明的技术思想的含义和概念解释。因此,在本说明书中记载的实施例和附图中的结构仅是本发明的最优选的实施例,并非代表本发明的所有技术思想,因此,本申请存在可代替这些的多种等同技术方案和变形例。
图中,各个结构要素或形成上述结构要素的特定部分的大小为了说明的便利及明确性而被放大或省略或简要示出。因此,各个结构要素的大小并非反映实际大小。在判断为相关的公知功能或结构的具体说明使本发明的主旨不清楚的情况下,将省略对其的详细说明。
图1为本发明优选实施例的电极组装体制造装置的主视图,图2为图1所示的电极组装体制造装置的侧视图。
本发明优选实施例的电极组装体制造装置1(以下,称之为“电极组装体制造装置1”)涉及按预定的顺序层叠隔膜条F、第一电极部件E1及第二电极部件E2来制造的堆叠型、折叠型电极组装体的电极组装体制造装置。参照图1至图2,这种电极组装体制造装置1包括:隔膜供给单元10,用于供给隔膜条F;隔膜折叠单元20,从隔膜供给单元10供给的隔膜条F以上述芯部C为中心卷绕来形成以螺旋形折叠的隔膜螺旋体H;第一电极供给单元30,用于供给第一电极部件E1;第一电极层叠单元40,用于将从第一电极供给单元30供给的第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的一面;第二电极供给单元50,用于供给第二电极部件E2;以及第二电极层叠单元60,用于将从第二电极供给单元50供给的第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面。
首先,隔膜供给单元10为供给用于制造电极组装体A的隔膜条F的装置。
隔膜供给单元10包括隔膜条F的一侧预先卷绕的第一辊11和隔膜条F的另一侧预先卷绕的第二辊12。隔膜条F的材质并未受到特殊限制,可由通常用于制造隔膜条的材质构成。
如图1所示,第一辊11和第二辊12以在两者之间设置隔膜条F的芯部C的方式相互隔开预定的距离。隔膜条F的芯部C为将隔膜条F以介于第一电极部件E1与第二电极部件E2之间的状态下卷绕的卷绕线圈,设置于隔膜条F的一侧和另一侧之间的中间部。芯部C的一侧端部与卷绕于第一辊11的隔膜条F的一侧相连接,芯部C的另一侧端部与卷绕于第二辊12的隔膜条F的另一侧相连接。
如图1所示,在第一辊11中,隔膜条F的一侧以辊形态卷绕。这种第一辊11根据电极组装体A的制造形态逐级解绕预定长度的隔膜条F来朝向芯部C供给。
如图1所示,在第一辊11与芯部C之间可分别设置至少一个第一从动辊10a和第一张力调节辊10b。第一从动辊10a用于放置从第一辊11供给的隔膜条F1,并向芯部C引导隔膜条F。如图1所示,第一张力调节辊10b按预定的路径往复移动,来调节作用于隔膜条F1的张力,同时,暂时储存从第一辊11供给的隔膜条F1来向芯部C传递。
但是,若第一辊11因隔膜条F的曲折或其他原因而无法向芯部C供给规定量的隔膜条F,则对二次电池的质量产生恶劣影响。为了解决上述问题,隔膜供给单元10还可包括在第一辊11的预定的位置照射基准激光的基准激光头部13和检测隔膜条F的曲折的摄像头14。
从基准激光头部13释放的基准激光一直向第一辊11的预定的位置照射,因此,对这种基准激光和卷绕于第一辊11的隔膜条F的位置进行比较,来确认隔膜条F是否卷绕于预定的位置。因此,在隔膜条F未卷绕于预定的位置的情况下,可利用基准激光来将隔膜条F的位置调节为预定的位置。
摄像头14可拍摄从第一辊11供给的隔膜条F1,利用通过这种摄像头14拍摄的隔膜条F的图像来检测隔膜条F的曲折。因此,在产生隔膜条F的曲折的情况下,将隔膜条F的路径调节为相当于曲折角度来防止因曲折所引起的二次电池的质量降低。
如图1所示,在第二辊12卷绕与上述隔膜条F的一侧相反的隔膜条F的另一侧。第二辊12根据电极组装体A的制造形态逐级解绕预定长度的隔膜条F并朝向芯部C供给。
如图1所示,在第二辊12与芯部C之间可分别设置至少一个第二从动辊10c和第二张力调节辊10d。第二从动辊10c用于放置2从第二辊12供给的隔膜条F2,并向芯部C引导隔膜条F。如图1所示,第二张力调节辊10d沿着预定的往复路径移动,来调节作用于隔膜条F的张力,同时,暂时储存从第二辊12供给的隔膜条F2并向芯部C传递。
图3为图1所示的第二辊的主视图。
如上所述,在第一辊11卷绕隔膜条F的一侧,在第二辊12卷绕隔膜条F的另一侧。但是,通常,沿长度方向延伸的长条形面料,以一端处于自由端状态的方式卷绕于卷绕辊并以辊形态保存。例如,隔膜条F的一侧以辊形态预先卷绕于第一辊11来保存,使得另一侧处于自由端状态,当制造电极组装体A时,处于自由端状态的隔膜条F的另一侧会卷绕于第二辊12。
为此,如图3所示,第二辊12可包括:卷绕夹具12a,对隔膜条F的另一侧端部进行把持或解除把持;以及第一移送部件12b,以能够向第二辊12的内部引入卷绕夹具12a或者向第二辊12的外部引出卷绕夹具12a的方式进行往复移送。
如图3所示,卷绕夹具12a可具有对隔膜条F的另一侧端部进行把持或解除把持的夹子形态。这种卷绕夹具12a具有预定的大小,以能够通过第二辊12的开口部(未图示)出入。
如图3所示,第一移送部件12b可由在气缸杆12c的端部固定卷绕夹具12a的气缸构成。这种第一移送部件12b往复移送气缸杆12c,来使卷绕夹具12a向第二辊12的内外部出入。
在第二辊12中,卷绕夹具12a把持在第一辊11与第二辊12之间以自由端状态放置的隔膜条F的另一侧端部之后,在向第二辊12的内部进入的状态下,向预定的一方向旋转驱动,从而将隔膜条F的另一侧卷绕于其周围面。并且,当供给隔膜条F时,第二辊12向与上述一方向的相反方向旋转驱动,来解绕隔膜条F并朝向芯部C供给。
图4为图2所示的隔膜折叠单元的主视图,图5为图4所示的隔膜折叠单元的俯视图,图6为示出图4所示的隔膜折叠单元将隔膜条以螺旋形折叠的实施方式的图。
接着,隔膜折叠单元20将从隔膜供给单元10供给的隔膜条F以芯部C为中心卷绕。
电极组装体制造装置1将隔膜条F以螺旋形折叠来形成隔膜螺旋体H,在这种隔膜螺旋体H的各个层之间设置第一电极部件E1和第二电极部件E2来制造电极组装体A。为此,如图2所示,隔膜折叠单元20以与芯部C相对应的方式设置于第一辊11与第二辊12之间,将隔膜条F以芯部C为中心进行卷绕,来形成至少包括芯部C并以芯部C为中心以螺旋形折叠的隔膜螺旋体H。
如图4所示,这种隔膜折叠单元20可包括:折叠夹具22,一同对在隔膜螺旋体H及隔膜螺旋体H的外部面新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2进行把持或解除把持;旋转部件24,与折叠夹具22轴结合,用于使折叠夹具22进行旋转;以及第二移送部件26,以使折叠夹具22靠近隔膜螺旋体H或者从隔膜螺旋体H远离的方式进行往复移送。其中,上述新层叠的第一电极部件E和第二电极部件E2为尚未通过隔膜条F包围的情况下,层叠在芯部C或隔膜螺旋体H的外部面的状态的第一电极部件E1和第二电极部件E2。
优选地,为了以芯部C为中心稳定地卷绕隔膜条F,在把持芯部C、隔膜螺旋体H、多个电极部件F1、F2等的两侧端部的状态下卷绕隔膜条F。因此,如图4所示,折叠夹具22、旋转部件24、第二移送部件26分别以使芯部C、隔膜螺旋体H及电极部件F1、F2等位于其之间的方式形成一对。
如图5所示,折叠夹具22可包括可对隔膜螺旋体H的一端及上述新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2的一端进行把持或解除把持的夹子22a。优选地,如图4所示,折叠夹具22以能够分别对隔膜螺旋体H的一端的上端部和下端部及上述新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2的一端的上端部和下端部进行把持或解除把持的方式具有一对夹子22a。
如图5所示,旋转部件24由马达构成,可以与折叠夹具22的旋转轴轴结合。这种旋转部件24以折叠夹具22为中心进行旋转,从而使被折叠夹具22把持的隔膜螺旋体H及上述新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2一同旋转。
如图5所示,第二移送部件26可包括:直线导轨26a,横穿隔膜螺旋体H的下侧;以及直线马达26b,以能够移动的方式与直线导轨26a相结合,以靠近隔膜螺旋体H或从隔膜螺旋体H远离的方式进行往复移动。尤其,如图4所示,直线马达26b与旋转部件24相结合,沿着直线导轨26a往复移动,以使旋转部件24和折叠夹具22靠近隔膜螺旋体H或从隔膜螺旋体H远离的方式进行往复移动。
以下,将参照图6说明层叠隔膜条F、第一电极部件E1及第二电极部件E2来形成电极组装体A的方法。
首先,第一电极层叠单元40将第一电极部件E1与芯部C的一面加压接触来层叠,第二电极层叠单元60将第二电极部件E2与芯部C的另一面加压接触来层叠。
接着,第二移送部件26以使折叠夹具22到达芯部C的方式使旋转部件24和折叠夹具22向芯部C侧移送,到达芯部C的折叠夹具22一同对在芯部C及芯部C层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2进行把持。
之后,第一电极层叠单元40解除对在芯部C的一面层叠的第一电极部件E1的加压接触,第二电极层叠单元解除对在芯部C的另一面层叠的第二电极部件E2的加压接触。
接着,旋转部件24使折叠夹具22按预定的一方向反转,使在被折叠夹具22把持的芯部C及芯部C层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2向上述一方向反转。与此同时,第一张力调节辊10b将沿着预定的路径移动,来将暂时储存的从第一辊11供给的隔膜条F1朝向芯部C供给,并且,第二张力调节辊10d将沿着预定的路径移动,来将暂时储存的从第二辊12供给的隔膜条F2朝向芯部C供给。
因此,从第一辊11侧供给的隔膜条F1通过当芯部C反转时起作用的张力来向芯部C的一侧端部侧拉动,以芯部C为中心卷绕,由此,以包围第一电极部件E1的方式折叠。并且,从第二辊12侧供给的隔膜条F2通过当芯部C反转时起作用的张力向芯部C的另一侧端部侧拉动,以芯部C为中心卷绕,由此,以包围第二电极部件E2的方式折叠。
通过这种过程,在第一辊11与第二辊12之间的区域形成芯部C、第一螺旋部H1及第二螺旋部H2,第一螺旋部H1与芯部C的一侧端部相连接并以螺旋形折叠,第二螺旋部H2与芯部C的另一侧端部相连接并以螺旋形折叠。这种隔膜螺旋体H将芯部C作为最小单位,每当芯部C或隔膜螺旋体H反转1次时,通过在芯部C或隔膜螺旋体H新卷绕的隔膜条F,上述层数增加1层。即,第一螺旋部H1和第二螺旋部H2每当芯部C或隔膜螺旋体H反转1次时,上述螺旋层数增加1层。这种第一螺旋部H1和第二螺旋部H2呈以芯部C为中心沿着相同的螺旋方向相互平行地延伸,且至少一部分区间相向的双重螺旋结构。
之后,第一电极层叠单元40将新的第一电极部件E1加压接触并层叠在隔膜螺旋体H的一面,即,第二螺旋部H2的最外侧面,第二电极层叠单元60将新的第二电极部件E2加压接触并层叠在隔膜螺旋体H的另一面,即,第一螺旋部H1的最外侧面。
接着,折叠夹具22解除对之前把持的芯部C及第一电极部件E1和第二电极部件E2的把持,第二移送部件26以使旋转部件24和折叠夹具22从隔膜螺旋体H远离的方式一同移送旋转部件24和折叠夹具22。
在这种折叠夹具22解除对芯部C及第一电极部件E1和第二电极部件E2的把持的情况下,隔膜螺旋体H、第一电极部件E1及第二电极部件E2的层叠状态通过从第一电极层叠单元40和第二电极层叠单元60施加的加压力和作用于隔膜螺旋体H的张力来维持。
之后,旋转部件24使折叠夹具22向上述一方向或与上述一方向相反的方向反转,以此使折叠夹具22复原到原来状态。
这是为了防止设置于折叠夹具22的夹具22a的一对腿中的一个一直与第一电极部件E1相接触,另一个一直与第二电极部件E2相接触,在夹具22a的腿部附着的一种电极部件的粒子附着在其他种类的电极部件。
接着,第二移送部件26以使折叠夹具22到达隔膜螺旋体H的方式向隔膜螺旋体H侧移送旋转部件24和折叠夹具22。并且,到达隔膜螺旋体H的折叠夹具22以包围之前层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2的方式一同把持在折叠的隔膜螺旋体H及这种隔膜螺旋体H新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2。
之后,旋转部件24使折叠夹具22向上述一方向反转,使在隔膜螺旋体H及隔膜螺旋体H新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2一同向上述一方向反转。与此同时,第一张力调节辊10b将沿着预定的路径移动,来将从暂时储存的第一辊11供给的隔膜条F1朝向芯部C供给,并且,第二张力调节辊10d向预定的路径移动,来将从暂时储存的第二辊12供给的隔膜条F2朝向芯部C供给。
因此,从第一辊11供给的隔膜条F1通过当隔膜螺旋体H反转时作用的张力向隔膜螺旋体H的一侧端部侧拉动,以芯部C为中心,在隔膜螺旋体H新卷绕,由此,以包围上述新层叠的第二电极部件E2的方式折叠。并且,从第二辊12供给的隔膜条F2通过当隔膜螺旋体H反转时作用的张力向隔膜螺旋体C的另一侧端部侧拉动,以芯部C为中心在隔膜螺旋体H新卷绕,由此,以包围上述新层叠的第一电极部件E1的方式折叠。
这种隔膜折叠单元20每当在至少包括芯部C的隔膜螺旋体H的外部面新层叠第一电极部件E1和第二电极部件E2时,以能够通过隔膜条F包围新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2的方式以芯部C为中心卷绕隔膜条F。因此,多个第一电极部件E1和多个第二电极部件E2交替介于与芯部C最相邻的第一螺旋部H1的最下层与芯部C之间、与芯部C最相邻的第二螺旋部H2的最下层与芯部C之间及相邻的第一螺旋部H1的一个层与第二螺旋部H2的一个层之间。由此,如图6所示,隔膜折叠单元20可形成第一电极部件E1和第二电极部件E2交替介于隔膜螺旋体H的各个层之间的电极组装体A。
另一方面,隔膜螺旋体H由隔膜条F以芯部C为中心卷绕而成,并且,第一电极部件E1和第二电极部件E2交替介于这种隔膜螺旋体H的各个层之间,因此,电极组装体A的剖面积与隔膜条F的累积卷绕长度和第一电极部件E1和第二电极部件E2的累积层叠数量相对应地逐级增加。由此,用于通过新卷绕的隔膜条F包围在隔膜螺旋体H新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2所需要的隔膜条F的供给长度与隔膜条F的累积卷绕长度和第一电极部件E1和第二电极部件E2的累积电极数量相对应地逐级增加。因此,第一辊11和第二辊12分别与隔膜条F的累积卷绕长度和第一电极部件E1和第二电极部件E2的累积层叠数量的电极组装体A的剖面积的增量相对应,逐级增加隔膜条F的供给长度。
另一方面,第一电极部件E1和第二电极部件E2的总层叠数量并未受到特殊限制,可根据第一电极部件E1和第二电极部件E2的厚度、二次电池的容量、预定的空间条件来确定。若确定上述第一电极部件E1和第二电极部件E2的层叠数量,则用于形成电极组装体A的总卷绕长度与第一电极部件E1和第二电极部件E2的总层叠数量相对应。
但是,隔膜螺旋体H的第一螺旋部H1与卷绕于第一辊11的隔膜条F的一侧相连接,并且,隔膜螺旋体H的第二螺旋部H2与卷绕于第二辊12的隔膜条F的另一侧相连接。因此,在将隔膜条F供给上述总卷绕长度之后,如何隔断未卷绕于第一螺旋部H1及第二螺旋部H2、隔膜螺旋体H的剩余隔膜条F之间的连接是问题。
为了解决上述问题,在将最后第一电极部件E1和第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H之后,当将隔膜条F最后卷绕于隔膜螺旋体H时,与第二螺旋部H2相比,第一螺旋部H1的延伸长度更长,从而,以能够覆盖第二螺旋部H2的端部的方式将隔膜条F的另一侧在第二辊12卷绕预定的卷绕长度。即,最后第一电极部件E1和第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H,隔膜折叠单元20一同把持隔膜螺旋体H、第一电极部件E1和第二电极部件E2之后,当进行反转时,以使第一螺旋部H1能够覆盖第二螺旋部H2的端部的方式将隔膜条F的另一侧在第二辊12卷绕预定的卷绕长度。
并且,隔膜条F的另一侧端部以芯部C为中心卷绕于隔膜螺旋体H,从而第二辊12的卷绕夹具12a以形成第二螺旋部H2的端部的方式在预定的时机解除隔膜条F的另一侧端部的把持。因此,从卷绕夹具12a解除把持并变为自由端状态的隔膜条F的另一侧端部自然地以芯部C为中心卷绕于隔膜螺旋体H,从而形成第二螺旋部H2的端部。
并且,如图6所示,在第一辊11卷绕长度大于第二辊12的隔膜条F,以便第一螺旋部H1可以完全覆盖第二螺旋部H2的端部。另一方面,与未卷绕于隔膜螺旋体H的剩余隔膜条F1相连接的第一螺旋部H1的端部可利用后述的切割单元70来切割。
上述隔膜折叠单元20以芯部C为中心在隔膜螺旋体H卷绕在两方向朝向芯部C供给的隔膜条F,由此,可形成隔膜条F以芯部C为中心,以螺旋形折叠的双重螺旋结构的隔膜螺旋体H。并且,每当在隔膜螺旋体H的两面分别层叠新的第一电极部件E1和第二电极部件E2时,隔膜折叠单元20新卷绕隔膜条F,可通过新卷绕的隔膜条F包围上述新卷绕的第一电极部件E1和第二电极部件E2。
若利用这种隔膜折叠单元20,则可在与预定的芯部C相对应的位置一同执行隔膜条F的卷绕及折叠作业和多个电极部件E1、E2的层叠作业。即,可在与芯部C相对应的固定的位置一同执行隔膜条F的卷绕及折叠作业。因此,与多个燃料电池或多个二分电池将按预定的间隔排列的隔膜条从隔膜条的一端向另一端侧移动并依次进行卷绕的以往的堆叠型、折叠型电极组装体的制造方法相比,电极组装体制造装置1用于电极组装体A的制造的时间节减,电极组装体A的制造工序的自动化简单,并可有效防止因作业上的错误或不注意等引起的二次点齿的质量降低。并且,电极组装体制造装置1以芯部C为中心,同时卷绕从两方向供给的隔膜条F来制造电极组装体A,因此,可进一步节减用于电极组装体A的制造的时间。
图7为一实施方式的第一电极组装体的俯视图,图8为一实施方式的第二电极部件的俯视图,图9为利用图7及图8所示的多个电极部件制造的一实施方式的电极组装体的立体图,图10至图12为用于说明图7及图8所示的多个电极部件的层叠方法的图。
并且,图13为另一实施方式的第一电极部件的俯视图,图14为另一实施方式的第二电极部件的俯视图,图15为利用图13及图14所示的多个电极部件制造的另一实施方式的电极组装体的立体图。
可用作第一电极部件E1和第二电极部件E2的电极部件的种类并未受到特殊限制。例如,如图7及图8所示,第一电极部件E1可为作为具有预定的面积的单体的正极,第二电极部件E2可为作为具有预定的面积的单体的负极。并且,如图7及图8所示,在第一电极部件E1的一侧端部E3设置正极片E4,在第二电极部件E2的一侧端部设置负极片E6。
随着设置上述多个电极片E4、E6,在利用电极组装体制造装置1制造电极组装体A的情况下,第一电极层叠单元40以使正极片E4通过隔膜螺旋体H的各个层之间的间隔向外部突出的方式将第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的一面,与此对应,第二电极层叠单元60以使负极片E6通过隔膜螺旋体H的各个层之间的间隔向外部突出的方式将第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面。
但是,如图7及图8所示,正极片E4可位于从第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部隔开预定的间隔的位置,负极片E6可位于从第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部隔开预定的间隔的位置。
如图9所示,优选地,在利用这种多个电极部件E1、E2制造电极组装体A的情况下,多个电极部件E1、E2使多个电极片E4、E6一同位于电极组装体A的相同侧端部,具有相同极性的电极片E4、E6排列成一列。即,优选地,多个第一电极部件E1使多个正极片E4各自排列成一列,多个第二电极部件E2使多个负极片E6各自排列成一列。若排列上述多个电极部件E1、E2,则可简单电连接具有相同极性的多个电极片E4、E6。
但是,如图10及图11所示,电极组装体制造装置1每当多个电极部件E1、E2在隔膜螺旋体H新层叠时,以能够通过在隔膜螺旋体H新卷绕的隔膜条F包围新层叠的多个电极部件E1、E2的方式以芯部C为中心使隔膜螺旋体H和多个电极部件E1、E2反转。由此,当多个电极部件E1、E2反转时,多个电极片E4、E6的位置以多个电极部件E1、E2的一侧端部E3、E5的中心部为基准反转。因此,在没有对于这种多个电极片E4、E6的位置反转的位置的考虑的情况下,若简单地层叠多个电极部件E1、E2,则多个正极片E4和多个负极片E6无法排列成一列,而是被排列成之字形。
为了解决上述问题,电极组装体制造装置1每当对多个电极部件E1、E2进行层叠时,以使多个电极片E4、E6的位置交替改变的方式层叠多个电极部件E1、E2。
例如,如图10及图12所示,电极组装体制造装置1可在隔膜螺旋体H交替配置使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向一侧偏移的第一电极部件E1和使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向与上述一侧相反的另一侧偏移的第一电极部件E1。
例如,如图10及图12所示,电极组装体制造装置1在隔膜螺旋体H交替配置使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向上述另一侧偏移的第二电极部件E2和使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向上述一侧偏移的第二电极部件E2。
此时,如图10及图12所示,电极组装体制造装置1为了将具有相同极性的多个电极片E4、E6排列成一列,以使多个正极片E4和多个负极片E6的偏移方向相反的方式层叠多个电极部件E1、E2。由此,如图9所示,可将多个正极片E4在电极组装体A的一侧端部排列成一列,可将多个负极片E6在电极组装体A的一侧端部排列成一列。
另一方面,多个电极片E4、E6从多个电极部件E1、E2的一侧端部E3、E5的中心部隔开预定的距离,但并不局限于此。即,如图13及图14所示,多个电极片E4'、E6'可形成于多个电极部件E1'、E2'的一侧端部E3'、E5'的中心部。因此,即使多个电极部件E1'、E2'反转,多个电极片E4'、E6'的位置也恒定维持,因此,无需考虑有关多个电极片E4'、E6'的位置反转的问题。如图15所示,优选地,在利用这种多个电极部件E1'、E2'制造电极组装体A'的情况下,多个电极部件E1'、E2'使正极片E4'和负极片E6'分别通过隔膜螺旋体H的各个层之间的间隔向外部突出,并位于电极组装体A'的相反侧端部。由此,将多个正极片E4'在电极组装体A'的一侧端部排列成一列,将多个负极片E6'在电极组装体A'的另一侧端部排列成一列。
图16为图1所示的电极组装体制造装置俯视图,图17为图16所示的第一电极供给单元和第一电极层叠单元的俯视图。
并且,图18为图17所示的第一电极供给单元和第一电极层叠单元的主视图,图19为示出图16所示的第一电极层叠单元和第二电极层叠单元在隔膜螺旋体层叠多个电极部件的实施方式的图。
如上所述,第一电极层叠单元40将从第一电极供给单元30供给的第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的一面,第二电极层叠单元60将从第二电极供给单元50供给的第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面。为此,如图16所示,第一电极供给单元30和第一电极层叠单元40以与隔膜螺旋体H的一面相对应的方式设置于电极组装体制造装置1的一侧,第二电极供给单元50和第二电极层叠单元60以与隔膜螺旋体H的另一面相对应的方式设置于电极组装体制造装置1的另一侧。并且,除第二电极供给单元50及第二电极层叠单元60分别隔着隔膜螺旋体H与第一电极供给单元30及第一电极层叠单元40对称的方面和用于将第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面的装置的方面之外,与第一电极供给单元30及第一电极层叠单元40具有相同结构。
为了便于说明,以下,将制造电极组装体A的情况为例说明多个电极供给单元30、50和多个电极层叠单元40、60。与这种多个电极供给单元30、50和多个电极层叠单元40、60有关的说明除了与上述电极组装体A和电极组装体A'的不同的内容之外在制造电极组装体A'的情况下共同适用。
首先,第一电极供给单元30为用于在隔膜螺旋体H的一面层叠第一电极部件E1的装置。
如图16所示,第一电极供给单元30从隔膜螺旋体H的一面隔开预定的间隔。如图16所示,这种第一电极供给单元30包括:第一装载托盘32a、32b,用于装载第一电极部件E1;第一电极供给器34,用于从第一装载托盘32a、32b向第一电极层叠单元40供给第一电极部件E1;以及第一电极排列机36,将从第一电极供给器34供给的第一电极部件E1以预定的配置形态排列来向第一电极层叠单元40传递。
其中,优选地,第一电极供给单元30使从第一电极供给器34供给的第一电极部件E1经过第一电极排列机36向第一电极层叠单元40传递,但并不局限于此。即,第一电极排列机36还能够以使第一电极供给器34向第一电极层叠单元40直接供给第一电极部件E1的方式被省略。以下,将具有这种第一电极排列机36的情况为例说明第一电极供给单元30。
如图17所示,第一装载托盘32a、32b以分别装载由作为单体的正极构成的第一电极部件E1的方式形成一对。可用作第一电极部件E1的正极的材质并未受到特殊限制,第一电极部件E1可由通常用于制造电极组装体的正极相同的材质构成。
多个第一装载托盘32a、32b在多个第一装载托盘32a、32b与隔膜螺旋体H之间设置第一电极排列机36,以与第一电极供给器34的多个第一供给臂34a、34b的旋转路径相对应的方式隔着第一电极供给器34的旋转轴34c对称。优选地,多个第一装载托盘32a、32b使连接第一电极供给器34的旋转轴34c与隔膜螺旋体H的一面的中心部的虚线(未图示)与连接多个第一装载托盘32a、32b的中心部虚线(未图示)相互垂直。
如图17所示,在一个第一装载托盘32a、32b,以使正极片E4朝向隔膜螺旋体H侧方式装载第一电极部件E1,在另一个第一装载托盘32a、32b,以使正极片E4朝向隔膜螺旋体H的相反侧的方式装载第一电极部件E1。即,在多个第一装载托盘32a、32b,以使第一电极部件E1左右对称的方式分别装载。因此,如图17所示,多个第一装载托盘32a、32b可交替供给使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向一侧偏移的第一电极部件E1和使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向另一侧偏移的第一电极部件E1。由此,以使多个正极片E4排列成一列的方式在隔膜螺旋体H层叠第一电极部件E1。
如图17所示,第一电极供给器34包括一对第一供给臂34a、34b,以形成预定的角度的方式使一侧端部相连接,以形成于上述一侧端部的旋转轴34c为中心旋转,对在多个第一装载托盘32a、32b装载的第一电极部件E1进行把持或解除把持。如图17所示,第一电极供给器34以第一排列板36a的旋转轴36j为中心,与第一电极层叠单元40隔开第一排列板36a的旋转角度间隔的整数倍,例如,180度。
在多个第一供给臂34a、34b中,旋转轴34c与驱动马达(未图示)轴结合,从而以旋转轴34c为中心进行旋转。当多个第一供给臂34a、34b沿着旋转轴34c进行旋转时,以与第一装载托盘32a、32b相向的方式具有比旋转轴34c和第一装载托盘32a、32b之间间隔对应的长度及第一装载托盘32a、32b的设置高度相对高的设置高度。
如图17及图18所示,多个第一供给臂34a、34b当使一个第一供给臂34a、34b与和此对应的一个第一装载托盘32a、32b相向时,以使另一个第一供给臂34a、34b与后述的第一电极排列机36的第一排列部件36b相向的方式形成预定的角度。例如,如图17所示,多个第一供给臂34a、34b可以相互垂直。
多个第一供给臂34a、34b为了分别对第一电极部件E1进行把持或解除把持,可包括用于对第一电极部件E1真空吸附或解除吸附的第一真空吸盘34d。第一真空吸盘34d的数量并未受到特殊限制,多个第一供给臂34a、34b以能够分别对第一电极部件E1进行把持或解除把持的方式包括至少一个第一真空吸盘34d。
如图17所示,这种第一电极供给器34当后述的第一电极排列机36的第一排列板36a旋转预定的角度之后停止时,一个第一供给臂34a、34b的第一真空吸盘34d从一个第一装载托盘32a、32b把持第一电极部件E1,同时,其他第一供给臂34a、34b的第一真空吸盘34d对从另一个第一装载托盘32a、32b预先把持的第一电极部件E1解除把持来放置于第一电极排列机36的一个第一排列部件36b。如图17所示,上述驱动的第一电极供给器34在第一电极排列机36交替供给使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准,向一侧偏移的第一电极部件E1及使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准,向另一侧偏移的第一电极部件E1。
如图16所示,第一电极排列机36位于第一电极供给器34与隔膜螺旋体H之间。如图17所示,第一电极排列机36可包括:第一排列板36a,以旋转轴36j为中心旋转预定的旋转角度间隔之后,在预定的时间内,在反复进行停止;以及多个第一排列部件36b,以第一排列板36a的旋转轴36j为中心,以隔开上述旋转角度间隔的方式以放射状设置,将第一电极部件E1按预定的配置形态排列。
第一排列板36a呈旋转轴36j与驱动马达(未图示)轴结合,以旋转轴36j为中心,旋转上述旋转角度间隔之后,在预定的时间内,反复进行停止的转盘结构。上述旋转角度间隔并未受到特殊限制,例如,第一排列板36a在旋转90度之后,反复进行停止。
多个第一排列部件36b以与第一排列板36a的旋转角度间隔相互隔开相同间隔的方式在第一排列板36a以放射状设置。例如,在第一排列板36a的旋转角度间隔为90度的情况下,4个第一排列部件36b在第一排列板36a以相互隔开90度的方式以放射状配置。并且,如图18所示,在多个第一排列部件36b中,当第一排列板36a旋转旋转角度间隔之后停止时,一个第一排列部件36b以与使一个第一供给臂34a、34b的第一真空吸盘34d相向,同时,使另一个第一排列部件36b与后述的第一电极层叠单元40的一个第一电极层叠器44相向的方式配置于第一排列板36a的预定的位置。其中,如图17所示,上述一个第一排列部件36b与上述另一个第一排列部件36b之间的角度间隔与第一电极供给器34与第一电极层叠单元40之间的角度间隔相同,即,180度。
多个第一排列部件36b包括:一对第一排列杆36c,可沿着宽度方向往复移动;一对第二排列杆36d,可沿着第一电极部件E1的长度方向往复移动;气缸36e,用于使在第一排列杆36c和第二排列杆36d中的一个排列杆往复移送;以及连杆36f,当上述一个排列杆通过气缸36e往复移送时,以使剩余排列杆也被往复移送的方式使第一排列杆36c与第二排列杆36d相互连接。并且,连杆36f包括:连接芯36g,以旋转轴36h为中心,向顺时针方向或逆时针方向旋转;以及多个连接杆36i,一端以从旋转轴36h偏移的方式与连接芯36g铰链结合,另一端与在排列杆中的与此相对应的一个排列杆铰链结合。
随着设置多个上述第一排列部件36b,若气缸36e以使上述一个排列杆从连接芯36g远离的方式进行移送,则剩余排列杆也从连接芯36g远离,若气缸36e使上述一个列杆靠近连接芯36g的方式进行移送,则剩余排列杆也靠近连接芯36g。因此,如图17所示,多个第一排列部件36b在多个排列杆相互隔开配置的状态下,若从第一供给臂34a、34b的第一真空吸盘34d解除把持的第一电极部件E1放置于多个排列杆之间的区域,则多个排列杆与第一电极部件E1相接触,由此,可将第一电极部件E1按预定的配置形态排列。
另一方面,在第一装载托盘32a、32b装载的多个第一电极部件E1因静电其他原因而会相互附着。由此,2个以上的第一电极部件E1以相互附着的状态一同被供给,并一同层叠在隔膜螺旋体H的一面,由此,对二次电池的性能产生恶劣影响。为了解决上述问题,如图17及图18所示,第一电极供给单元30还可包括第一电极检测器38,上述第一电极检测器38以第一排列板36a的旋转轴36j为中心,以与第一电极供给器34及第一电极层叠单元40分别隔开第一排列板36a的旋转角度间隔的整数倍的方式设置于第一电极供给器34与第一电极层叠单元40之间,从而检测在第一排列部件36b是否放置2个以上的第一电极部件E1。如图17所示,在第一电极供给器34与第一电极层叠单元40以第一排列板36a的旋转轴36j为中心隔开180度的情况下,第一电极检测器38以与第一电极供给器34及第一电极层叠单元40分别隔开90度的方式设置于第一电极供给器34与第一电极层叠单元40之间。这种第一电极检测器38的结构并未受到特殊限制,第一电极检测器38可以由通常使用的2个检测传感器构成。
接着,第一电极层叠单元40用于在隔膜螺旋体H的一面层叠从第一电极供给单元30供给的第一电极部件E1。
如图17所示,第一电极层叠单元40以第一电极供给器34和第一排列板36a的旋转轴36j为中心,隔开第一排列板36a的旋转角度间隔的整数倍,例如,180度左右。如图18所示,这种第一电极层叠单元40包括:第一层叠板42,以旋转轴42a为中心旋转预定的旋转角度间隔之后,在预定的时间内,反复进行停止;以及多个第一电极层叠器44,在第一层叠板42中以第一层叠板42的旋转轴42a为中心以与第一层叠板42的旋转角度间隔相互隔开相同角度间隔的方式以放射状设置,用于将放置于第一排列部件36b的第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的一面。
第一层叠板42呈旋转轴42a与驱动马达(未图示)轴结合并以旋转轴42a为中心旋转上述旋转角度间隔之后在预定的时间内反复进行停止的转盘结构。如图18所示,这种第一层叠板42以防止第一电极层叠器44和第一电极排列机36相互干扰的方式从第一电极排列机36隔开预定的间隔。
第一层叠板42的旋转角度间隔并未受到特殊限制,例如,第一层叠板42旋转90度之后,反复进行停止。并且,优选地,第一层叠板42与上述的第一电极排列机36的第一排列板36a具有相同的驱动周期。即,第一层叠板42与第一排列板36a同时旋转及停止。
第一电极层叠器44以与第一层叠板42的旋转角度间隔相互隔开相同角度间隔的方式在第一层叠板42以放射状设置。例如,在第一层叠板42的旋转角度间隔为90度的情况下,4个第一电极层叠器44相互隔开90度。并且,如图18及图19所示,在多个第一电极层叠器44中,当第一层叠板42旋转旋转角度间隔之后停止时,以使一个第一电极层叠器44与放置于一个第一排列部件36b的第一电极部件E1相向,同时,另一个第一电极层叠器44以与隔膜螺旋体H的一面相向的方式配置于第一层叠板42的预定的位置。
如图18所示,第一电极层叠器44包括:第二真空吸盘44a,对放置于第一排列部件36b的第一电极部件E1进行真空吸附或解除吸附;以及第三移送部件44b,以使第二真空吸盘44a靠近第一层叠板42的旋转轴42a或者从第一层叠板42的旋转轴42a远离的方式进行往复移送。
第二真空吸盘44a以能够与第一排列部件36b或隔膜螺旋体H的一面相向的方式设置于后述的第三移送部件44b的引导部件44d的端部。第二真空吸盘44a的设置数量并未受到特殊限制,第一电极层叠器44以能够稳定地对第一电极部件E1进行把持或解除把持的方式包括至少一个第二真空吸盘44a。
如图18所示,第三移送部件44b可包括:气缸44c,以使气缸杆44e靠近第一层叠板42的旋转轴42a或从第一层叠板42的旋转轴42a远离的方式进行往复移送;以及引导部件44d,以能够与气缸杆44e一同往复移送的方式与气缸杆44e相结合。并且,在引导部件44d的端部固定第二真空吸盘44a。因此,第三移送部件44b以使第二真空吸盘44a靠近第一层叠板42的旋转轴42a或从第一层叠板42的旋转轴42a远离的方式进行往复移送。这种第三移送部件44b代替上述气缸44c,可具有能够进行并进运动的多种驱动部件中的一种。
如图18及图19所示,在这种第一电极层叠单元40中,当第一排列板36a和第一层叠板42旋转预定的旋转角度之后同时停止时,一个第一电极层叠器44的第二真空吸盘44a向与此相向的第一排列部件36b侧移送之后,对第一电极部件E1进行把持,同时,另一个第一电极层叠器44的第二真空吸盘44a向与此相向的隔膜螺旋体H的一面侧移送之后,使预先把持的第一电极部件E1与隔膜螺旋体H的一面加压接触。
并且,在第一电极层叠单元40中,若在上述另一个第一电极层叠器44使第一电极部件E1与隔膜螺旋体H的一面加压接触的状态下上述折叠夹具22对通过隔膜螺旋体H和上述另一个第一电极层叠器44与隔膜螺旋体H加压接触的第一电极部件E1进行把持,则上述另一个第一电极层叠器44的第二真空吸盘44a对第一电极部件E1解除吸附。因此,在被折叠夹具22把持的状态下,从第二真空吸盘44a解除吸附的第一电极部件E1通过在折叠夹具22反转时在隔膜螺旋体H新卷绕的隔膜条F包围,由此,介于隔膜螺旋体H的各个层之间。
另一方面,除第二电极供给单元50及第二电极层叠单元60以向隔膜螺旋体H的另一面供给由作为单体的负极构成的第二电极部件E2的方式与第一电极供给单元30及第一电极层叠单元40之间隔着隔膜螺旋体H左右对称之外,与第一电极供给单元30及第一电极层叠单元40具有相同的结构。因此,简要说明第二电极供给单元50及第二电极层叠单元60。
首先,第二电极供给单元50为用于供给在隔膜螺旋体H的另一面层叠的第二电极部件E2的装置。
如图16所示,第二电极供给单元50包括:一对第二装载托盘52a、52b,由作为单体的负极构成的第二电极部件E2对称地分别装载;第二电极供给器54,用于从多个第二装载托盘52a、52b向第二电极层叠单元50供给第二电极部件E2;第二电极排列机56,将从第二电极供给器54供给的第二电极部件E2按预定的配置形态排列来向第二电极层叠单元60传递;以及第二电极检测器58,用于检测2个以上的第二电极部件E2是否相互附着的状态一同供给。作为第二电极部件E2可使用的负极的材质并未受到特殊限制,第二电极部件E2可由与通常用于电极组装体的制造的负极相同材料构成。
图16所示,在一个第二装载托盘52a、52b以使负极片E6朝向隔膜螺旋体H侧的方式装载第二电极部件E2,在另一个第二装载托盘52a、52b以使负极片E6朝向隔膜螺旋体H的相反侧的方式装载第二电极部件E2。即,在多个第二装载托盘52a、52b以使第二电极部件E2左右对称的方式分别装载。因此,多个第二电极托盘52a、52b可交替供给使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向一侧偏移的第二电极部件E2和使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向另一侧偏移的第二电极部件E2。由此,以使多个负极片E6排列成一列的方式在隔膜螺旋体H层叠第二电极部件E2。
如图16所示,第二电极供给器54包括一对第二供给臂54a、54b,上述一对第二供给臂54a、54b以形成预定的角度的方式使一侧端部相连接,以设置于上述一侧端部的旋转轴54c为中心旋转,对装载于多个第二装载托盘52a、52b的第二电极部件E2进行把持或解除把持。多个第二供给臂54a、54b分别为了对第二电极部件E2进行把持或解除把持,而包括可对第二电极部件E2进行真空吸附或解除吸附的至少一个第三真空吸盘54d。
如图16所示,这种第二电极供给器54当后述的第二电极排列机56的第二排列板56a旋转预定的角度之后停止时,一个第二供给臂54a、54b的第三真空吸盘54d从一个第二装载托盘52a、52b把持第二电极部件E2,同时,另一个第二供给臂54a、54b从另一个第二装载托盘52a、52b对预先把持的第二电极部件E2解除把持来放置于第二电极排列机56的一个第二排列部件56b。这种驱动的第二电极供给器54向第二电极排列机56交替供给使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向一侧偏移的第二电极部件E2及使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向另一侧偏移的第二电极部件E2。
如图16所示,第二电极排列机56位于第二电极供给器54与隔膜螺旋体H之间。如图16所示,第二电极排列机56可包括:第二排列板56a,以旋转轴56j为中心在旋转预定的旋转角度间隔之后,在预定的时间内反复进行停止;多个第二排列部件56b,在第二排列板56a以旋转轴56j为中心以相互隔开上述旋转角度间隔的方式以放射状设置,将第二电极部件E2按预定的配置形态排列。
第二排列板56a呈旋转轴56j与驱动马达(未图示)轴结合并以旋转轴56j为中心旋转上述旋转角度间隔之后在预定的时间内反复进行停止的转盘结构。上述旋转角度间隔并未受到特殊限制,例如,第二排列板56a旋转90度之后,反复进行停止。
多个第二排列部件56b以与第二排列板56a的旋转角度间隔隔开相同的角度间隔的方式在第二排列板56a以放射状设置。例如,如图16所示,在第二排列板56a的旋转角度间隔为90度的情况下,4个第二排列部件56b在第二排列板56a以相互隔开90度的方式以放射状配置。
第二电极检测器58可由以第二排列板56a的旋转轴56j为中心,以与第二电极供给器54及第二电极层叠单元60分别隔开第二排列板56a的旋转角度间隔的整数倍的方式设置于第二电极供给器54与第二电极层叠单元60之间,检测是否在第二排列部件56b放置2个以上的第二电极部件E2的2个检测传感器构成。如图16所示,在第二电极供给器54和第二电极层叠单元60以第二排列板56a的旋转轴56j为中心隔开180度的情况下,第二电极检测器58以与第二电极供给器54及第二电极层叠单元60分别隔开90度的方式设置于第二电极供给器54与第二电极层叠单元60之间。
接着,第二电极层叠单元60将从第二电极供给单元50供给的第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面。
如图16所示,第二电极层叠单元60以第二电极供给器54和第二排列板56a的旋转轴56j为中心隔开二排列板56a的旋转角度间隔的整数倍,例如,180度左右。如图19所示,这种第二电极层叠单元60包括:第二层叠板62,以旋转轴62a为中心旋转预定的旋转角度间隔之后,在预定的时间内反复进行停止;多个第二电极层叠器64,在第二层叠板62以第二层叠板62的旋转轴62a为中心以与第二层叠板62的旋转角度间隔与相互隔开相同角度的方式以放射状设置,将放置于第二排列部件56b的第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面。
第二层叠板62呈旋转轴62a与驱动马达(未图示)轴结合并以旋转轴62a为中心旋转上述旋转角度间隔之后在预定的时间内反复进行停止的转盘结构。第二层叠板62的旋转角度间隔并未受到特殊限制,例如,第二层叠板62旋转90度之后,反复进行停止。并且,优选地,第二层叠板62与上述第二电极排列机56的第二排列板56a具有相同驱动周期。即,第二层叠板62与第二排列板56a同时旋转及停止。
第二电极层叠器64以与第二层叠板62的旋转角度间隔相互隔开相同角度间隔的方式在第二层叠板62以放射状设置。例如,在第二层叠板62的旋转角度间隔为90度的情况下,4个第二电极层叠器64相互隔开90度。
如图19所示,第二电极层叠器64包括:至少一个第四真空吸附盘64a,用于对放置于第二排列部件56b的第二电极部件E2进行真空吸附或解除吸附;以及第四移送部件64b,以使第四真空吸盘64a靠近第二层叠板62的旋转轴62a或者从第二层叠板62的旋转轴62a远离的方式往复移送。
如图19所示,第四移送部件64b可包括:气缸64,以使气缸杆64e靠近第二层叠板62的旋转轴62a或者从第二层叠板62的旋转轴62a远离的方式进行往复移送;以及引导部件64d,以能够与气缸杆64e一同被往复移送的方式与气缸杆64e相结合。并且,在引导部件64d的端部固定第四真空吸盘64a。因此,第四移送部件64b以能够使第四真空吸盘64a靠近第二层叠板62的旋转轴62a或者从第二层叠板62的旋转轴62a远离的方式进行往复移送。另一方面,这种第四移送部件64b代替上述气缸64c,还可设置能够进行并进运动的多种驱动部件中的一种。
如图16及图19所示,在这种第二电极层叠单元60中,当第二排列板56a和第二层叠板62分别旋转预定的旋转角度之后停止时,一个第二电极层叠器64的第四真空吸盘64a向与此相向的第二排列部件56b侧移送之后,对第二电极部件E2进行把持,同时,另一个第二电极层叠器64的第四真空吸盘64a向与此相向的隔膜螺旋体H的另一面侧移送之后,使预先把持的第二电极部件E2在隔膜螺旋体H的另一面加压接触。
并且,第二电极层叠单元60在上述另一个第二电极层叠器64将第二电极部件E2在隔膜螺旋体H的另一面加压接触的状态下,若上述折叠夹具22对通过隔膜螺旋体H及上述另一个第二电极层叠器64在隔膜螺旋体H加压接触的第二电极部件E2进行把持,则上述另一个第二电极层叠器64的第四真空吸盘64a对第二电极部件E2解除吸附。因此,在被折叠夹具22把持的状态下,当折叠夹具22反转时,从第四真空吸盘64a解除吸附的第二电极部件E2被在隔膜螺旋体H新卷绕的隔膜条F包围,由此,介于隔膜螺旋体H的各个层之间。
若利用这种多个电极供给单元30、50和多个电极层叠单元40、60,则分别供给及层叠由正极构成的第一电极部件E1和由负极构成的第二电极部件E2,以使正极片E4和负极片E6的位置交替反转。因此,每当新的多个电极部件E1、E2层叠时,即使电极组装体制造装置1利用上述隔膜折叠单元20使在隔膜螺旋体H及隔膜螺旋体H层叠的多个电极部件E1、E2反转,也可以自动制造使多个正极片E4各自排列成一列,使多个负极片E6各自排列成一列的电极组装体A,因此,进一步节减电极组装体A的制造时间。
另一方面,说明了利用电极组装体制造装置1将由作为单体的正极构成的第一电极部件E1和由作为单体的负极构成的第二电极部件E2在隔膜螺旋体H层叠来制造电极组装体A,但并不局限于此。例如,第一电极部件E1以使正极和负极中的一个电极分别层叠在两侧最外围层的方式层叠正极、隔膜、负极的第一单体电池(未图示),第二电极部件E2为以使正极和负极中的另一个电极分别层叠在两侧最外层的方式层叠正极、隔膜、负极的第二单体电池(未图示)。其中,隔膜为以具有与正极及负极相对应的面积的方式切割隔膜条来形成的单体。优选地,这种隔膜具有与上述隔膜条F相同的材质,但并不局限于此。
图20为通过图1所示的电极组装体制造装置完成隔膜条的卷绕和多个电极部件的层叠的电极组装体的立体图,图21为示出切割单元与组装体移送单元的位置关系的图1所示的电极组装体制造装置的侧视图,图22为示出利用图21所示的切割单元来切割隔膜螺旋体和隔膜条的连接点的方法的图。
图23为通过图21所示的切割单元从隔膜条分离的电极组装体的立体图,图24为示出图21所示的组装体移送单元的驱动实施方式的图,图25为通过图21所示的胶带单元固定隔膜螺旋体的电极组装体的立体图。
如图20所示,隔膜条F的卷绕及第一电极部件E1和第二电极部件E2的层叠完成的电极组装体A处于从第一辊11供给的隔膜条F1与第一螺旋部H1相连接的状态。因此,为了完成电极组装体A的制造,需要追加进行切割与从第一辊11供给的隔膜条F1相连接的第一螺旋部H1的端部和固定与隔膜条F1解除连接的第一螺旋部H1的端部等作业。
为了解决上述问题,如图21所示,电极组装体制造装置1还包括:切割单元70,用于切割从第一辊11供给的隔膜条F1;组装体移送单元80,可用于将电极组装体A按预定的路径移送;胶带单元90,通过胶带固定电极组装体A的隔膜螺旋体;以及装载单元100,用于装载隔膜螺旋体H胶带的电极组装体A。
首先,切割单元70用于切割从第一辊11供给的隔膜条F1。
切割单元70设置于电极组装体A与第一辊11之间。如图22所示,切割单元70包括:本体72,以从电极组装体A远离或者靠近电极组装体A的方式沿着水平方向往复移动;至少一个引导辊74,用于向本体72侧引导从第一辊11供给的隔膜条F1;以及切割器76,可切断从第一辊11供给的隔膜条F1。
如图22所示,本体72设置于电极组装体A与第一辊11之间的区域。这种本体72与驱动部件(未图示)相结合,以从电极组装体A远离或者靠近电极组装体A的方式沿着水平方向往复移动。
如图22所示,引导辊74以使从第一辊11供给的隔膜条F1能够通过本体72与引导辊74之间的方式设置于本体72的一面。因此,如图22所示,在本体72远离电极组装体A的情况下,从第一辊11供给的隔膜条F及与隔膜条F1相连接的第一螺旋部H1的端部通过第一引导辊74向本体72侧引导,从而从电极组装体A远离。由此,向从第一辊11供给的隔膜条F1与第一螺旋部H1的端部的连接点施加规定张力,同时,用于使后述的组装体移送单元80把持电极组装体A的空间设置于切割单元70与电极组装体A之间。
如图22所示,切割器76设置于本体72的一面,以使当本体72向远离从电极组装体A远离的方向拉动第一辊11供给的隔膜条F1及第一螺旋部H1端部时,与从第一辊11供给的隔膜条F1相向。这种切割器76向从第一辊11供给的隔膜条F1侧移动,从而切割从第一辊11供给的隔膜条F1和第一螺旋部H1的端部的连接点。但是,如上所述,第一辊11和第二辊12分别供给预定的长度的隔膜条F,以便与第二螺旋部H2相比,第一螺旋部H1相对以长的方式延伸。因此,如图23所示,第一螺旋部H1的延伸长度以大于第二螺旋部H2的延伸长度的状态解除与从第一辊11供给的隔膜条F1的连接,由此,在电极组装体A中,第一螺旋部H1覆盖第二螺旋部H2的端部。
接着,组装体移送单元80沿着预定的路径移送电极组装体A,以便可以进行胶带作业和装载作业。
如图21所示,组装体移送单元80通过切割单元70可在隔膜折叠单元20与装载单元100之间的区间进行往复移动,以便向胶带单元90与装载单元100移送与从第一辊11供给的隔膜条F1分离的电极组装体A。这种组装体移送单元80可包括:移送夹具82,用于对电极组装体A进行把持或解除把持;以及第五移送部件84,可沿着预定的路径对移送夹具82进行移送。
移送夹具82具有对电极组装体A进行把持或解除把持的夹子结构。如图22所示,这种移送夹具82可安装有可对第一螺旋部H1的端部施加压力的加压辊82a,上述第一螺旋部H1沿着隔膜条F1,从电极组装体A远离。
如图24所示,第五移送部件84设置于隔膜折叠单元20与装载单元100之间的区域。第五移送部件84通过连杆82b与移送夹具82相结合,从而使移送夹具82向垂直方向和水平方向分别往复移送。
如图22所示,在切割单元70的本体72从电极组装体A远离的情况下,移送夹具82通过第五移送部件84向电极组装体A侧移动,由此,向切割单元70的本体72移动并形成的空间进入。此时,如图22所示,移送夹具8向电极组装体A侧移动,以便与向切割单元70侧拉动的第一螺旋部H1的端部加压接触,从而向第一螺旋部H1施加规定的张力。因此,切割单元70以绷紧的状态更加稳定地切割第一螺旋部H1的端部。
并且,如图24所示,在切割单元70的切割器76切割隔膜条F与第一螺旋部H1的端部的连接点的情况下,移送夹具82进一步向电极组装体A侧移动之后,可以把持电极组装体A。
并且,如图24所示,移送夹具82经过胶带单元90来向装载单元100移动之后,可向装载单元100的放置部件102传递电极组装体A。
接着,胶带单元90用于固定从隔膜条F分离的隔膜螺旋体H。
如图21所示,胶带单元90以被移送夹具82把持的状态下,以能够使向装载单元100侧移动的电极组装体A通过的方式设置于隔膜折叠单元20与装载单元100之间。如图25所示,这种胶带单元90从隔膜条F分离,从而变为自由端状态的第一螺旋部H1的端部附着胶带T来固定于隔膜螺旋体H的外部面。因此,第一螺旋部H1以包围第二螺旋部H2的端部的状态下被固定,由此,隔膜螺旋体H与多个电极部件E1、E2的层叠状态变得更加稳定。
接着,装载单元100用于装载完成制造的电极组装体A来储存。
如图16及图21所示,装载单元100可以使通过胶带单元90的电极组装体A进入。这种装载单元100包括:放置部件102,用于将从通过胶带单元90的移送夹具82接收的电极组装体放置于传送带104;以及传送带104,移送通过放置部件102放置的电极组装体A来层叠在装载盒(未图示)。
图26为图25所示的电极组装体的Ⅰ-Ⅰ'剖视图。
参照图26,利用电极组装体制造装置1制造的电极组装体A包括以螺旋形折叠的隔膜螺旋体H和分别介于隔膜螺旋体H的相邻的多个螺旋层之间的电极部件E1、E2。
首先,隔膜螺旋体H包括:芯部C;第一螺旋部H1,一端与芯部C的一侧端部相连接,以芯部C中心以螺旋形折叠;以及第二螺旋部H2,一端与芯部C的另一侧端部相连接,上述芯部C的另一侧端部与一侧端部相向,以芯部C为中心以螺旋形折叠。尤其,第一螺旋部H1和第二螺旋部H2呈沿着相同的螺旋方向相互平行地延伸,至少一部分区间相向的双重螺旋结构。
如图26所示,芯部C呈具有预定的面积的平板形状,位于隔膜螺旋体H的中心部。
第一螺旋部H1包括:多个第一介入部H1a,与芯部C平行;多个第一连接部H1b,在多个第一介入部H1a中,使与芯部C最相邻的最下层的第一介入部H1a与芯部C相连接,或者在多个第一介入部H1a中,使相邻的一对第一介入部H1a相连接。
多个第一介入部H1a呈具有预定的面积的平板形状,与芯部C平行。多个第一连接部H1b以能够使第一螺旋部H1以螺旋形折叠的方式与芯部C及多个第一介入部H1a形成预定的角度。
但是,电极组装体A的剖面积根据隔膜条F的累积层叠长度和电极部件F1、F2的累积层叠数量增加。与此对应,各个的第一介入部H1a和各个的第一连接部H1b的长度从芯部C向电极组装体A的外围侧逐级增加。
另一方面,第一螺旋部H1的延伸长度大于第二螺旋部H2的延伸长度,以便可以覆盖与第二螺旋部H2的一端相反的第二螺旋部H2的另一端,上述第二螺旋部H2与芯部C的一侧端部相连接。例如,如图26所示,第一螺旋部H1的延伸长度大于第二螺旋部H2的延伸长度,以便可以通过第一介入部H1a覆盖在多个第二介入部H2a中,位于电极组装体C的最外围的第二介入部H2a。只是,并不局限于此,第二螺旋部H2的延伸长度可以大于第一螺旋部H1的延伸长度。
第二螺旋部H2包括:多个第二介入部H2a,与芯部C平行;以及多个第二连接部H2b,在多个第二介入部H2a中,使与芯部C最相邻的最下层的第二介入部H2a与芯部C相连接,或者在多个第二介入部H2a中,使相邻的一对第二介入部H2a相连接。
多个第二介入部H2a呈具有预定的面积的平板形状,与芯部C平行。多个第二连接部H2b以能够使第二螺旋部H2以螺旋形折叠的方式与芯部C及多个第二介入部H2a形成预定的角度。
另一方面,第一螺旋部H1和第二螺旋部H2为了形成上述的双重螺旋结构,在多个第一介入部H1a中,使至少一部分的第一介入部H1a与多个第二介入部H2a种的至少一部分的第二介入部H2a相向,并且,在多个第一连接部H1b中的至少一部分的第一连接部H1b与在第二连接部H2b中的至少一部分的第二连接部H2b相向。
接着,电极部件E1、E2包括至少一个第一电极部件E1和至少一个第二电极部件E2,具有相反的极性,以通过上述隔膜螺旋体H相互分离的方式交替介于上述隔膜螺旋体H的相邻的多个螺旋层之间。
多个第一电极部件E1和多个第二电极部件E2交替介于与芯部C最相邻的最下层的第一介入部H1a与芯部C之间、与芯部C最相邻的最下层的最下层的第二介入部H2a与芯部C之间及相邻的第一介入部H1a与第二介入部H2a之间。
如图25所示,多个第一电极部件E1分别包括设置于各个第一电极部件E1的一侧端部E3,通过隔膜螺旋体H的相邻的螺旋层之间的间隔向电极组装体A的外部突出的正极片E4。与此对应,如图25所示,多个第二电极部件E2分别包括设置于各个第二电极部件E2的一侧端部E5并通过隔膜螺旋体H的相邻螺旋层之间的间隔向电极组装体A的外部突出的负极片E6。如图25所示,优选地,多个第一电极部件E1和多个第二电极部件E2使这种正极片E4和负极片E6位于电极组装体A的相同侧端部。
但是,如图25所示,正极片E4可位于从第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部隔开预定的距离的位置,负极片E6可位于从第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部隔开预定的距离的位置。在这种情况下,如图25所示,优选地,在多个第一电极部件E1和多个第二电极部件E2中,使多个正极片E4各自排列成一列,使多个负极片E6各自排列成一列。
这种电极组装体A呈在隔膜螺旋体H的各个层之间交替设置由作为单体的正极构成的第一电极部件E1和由作为单体的负极构成的第二电极部件E2的结构。由此,与层叠正极/隔膜条/负极结构的燃料电池(full cell)或正极/(负极)/隔膜条/负极(正极)/隔膜条/正极(负极)结构的二分电池(bicell)来形成的以往的堆叠型、折叠型电极组装体相比,电极组装体A可省略燃料电池或二分电池的制造工序,多个电极部件E1、E2的排列方式简单,且具有紧凑的结构。因此,电极组装体A节减制造时间来提高生产性,制造工序的自动化简单,使因制造工序上的错误或不注意所引起的不良最小化,利用电极组装体A及电极组装体A制造的二次电池的质量得到提高。
图27为用于说明利用图1所示的电极组装体制造装置的电极组装体制造方法的流程图。
以下,参照图27,说明利用上述电极组装体制造装置1的本发明优选实施例的电极组装体制造方法。
参照图27,本发明的另一优选实施例的电极组装体制造方法包括:步骤S10,将以呈条状的方式长长地延伸的分离条膜以螺旋形折叠的方式以设置于上述隔膜条F的一侧与另一侧之间的芯部C为中心卷绕来形成螺旋层以上述芯部作为最小单位逐级增加的隔膜螺旋体H,并在上述隔膜螺旋体H的各个层之间交替配置第一电极部件E1和第二电极部件E2来构成电极组装体A;步骤S20,对在上述步骤S10中未卷绕于隔膜螺旋体H的剩余隔膜条F1与隔膜螺旋体H的连接点来对隔膜螺旋体H与剩余隔膜条F1进行分离;步骤S30,利用胶带固定在上述步骤S20中切割的隔膜螺旋体H的切断部;以及步骤S40,将在上述步骤S30中固定的电极组装体A装载于预定的装载位置。
首先,如图27所示,上述步骤S10包括:步骤S14,将第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的一面,将第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的另一面;以及步骤S18,以使隔膜条F以螺旋形折叠的方式以芯部C为中心卷绕,通过在隔膜螺旋体H新卷绕的隔膜条F包围在上述步骤S14中新层叠的第一电极部件E1和第二电极部件E2。这种上述步骤S14及步骤S18直到第一电极部件E1和第二电极部件E2在隔膜螺旋体H层叠预定的数量为止反复执行。
并且,在上述步骤S14中,在上述步骤S18最初执行之前,将第一电极部件E1层叠在芯部C的一面,将第二电极部件E2层叠在芯部C的另一面,在上述步骤S18最初执行之后,将第一电极部件E1层叠在隔膜螺旋体H的最外侧一面,将第二电极部件E2层叠在隔膜螺旋体H的最外侧另一面。
但是,如上述步骤S18,若以芯部C为中心使隔膜条F反转,则隔膜条F在上述一侧和另一侧两方向,向上述芯部C侧拉动,以芯部C为中心卷绕,或者以螺旋形折叠,由此形成隔膜螺旋体H。这种隔膜螺旋体H包括:第一螺旋部H1,与芯部C的一侧端部相连接,在隔膜条F的一侧方向供给的隔膜条F以螺旋形折叠;以及第二螺旋部H2,与芯部C的另一侧端部相连接,在隔膜条F的另一侧方向供给的隔膜条F以螺旋形折叠。
考虑到这种隔膜条F向芯部C侧拉动,来形成具有第一螺旋部H1和第二螺旋部H2的隔膜螺旋体H,如图27所示,上述步骤S10还包括步骤S16,上述步骤S16在上述步骤S14和上述步骤S18之间执行或者与上述步骤S18一同执行,在上述一侧和另一侧两方向朝向芯部C供给隔膜条F。
上述步骤S14和上述步骤S18相同地,上述步骤S16直到第一电极部件E1和第二电极部件E2在隔膜螺旋体H层叠预定的数量为止反复执行。
并且,在上述步骤S16中,与基于隔膜条F的累积卷绕长度和第一电极部件E1和第二电极部件E2的累积层叠数量的电极组装体A的剖面的增量相对应,每当反复执行上述步骤S16时,逐级增加隔膜条F的供给长度。
并且,在上述步骤S16中,在上述步骤S14中使最后第一电极部件E1和第二电极部件E2在上述隔膜螺旋体H层叠之后,在上述步骤S18中使隔膜条F以包围上述最后第一电极部件E1和第二电极部件E2的方式新卷绕于隔膜螺旋体H的情况下,第一螺旋部H1的延伸长度大于第二螺旋部H2的延伸长度,以能够覆盖第二螺旋部H2的端部的方式在上述两方向朝向芯部C分别供给预定长度的隔膜条F。
接着,在上述步骤S20中,通过切割从隔膜条F的一侧方向供给的隔膜条F中未卷绕于隔膜螺旋体H的剩余隔膜条F1与第一螺旋部H1的端部的连接点,来从剩余隔膜条F1对隔膜螺旋体H进行分离。因此,第一螺旋部H1的延伸长度大于第二螺旋部H2的延伸长度,从而覆盖第二螺旋部H2的端部。
之后,在上述步骤S30中,利用胶带T将在上述步骤S20中切割的第一螺旋部H1的端部固定于隔膜螺旋体H的外部面。因此,电极组装体A的隔膜螺旋体H以包围交替介于各个层之间的第一电极部件E和第二电极部件E2的状态下更加坚固地被固定。
接着,在上述步骤S40中,在预定的装载位置装载在上述步骤S30中的第一螺旋部H1的端部被固定的电极组装体A。
另一方面,第一电极部件E1可由作为设置有正极片E4的单体的正极构成,第二电极部件E2可由设置有负极片E6的单体的负极构成。
与此对应,在上述步骤S14中,正极片E4和负极片E6以分别通过隔膜螺旋体H的各个层之间的间隔向外部突出的方式在隔膜螺旋体H层叠第一电极部件E1和第二电极部件E2。
并且,正极片E4可设置于第一电极部件E1的一侧端部E3,位于以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部隔开预定的间隔的位置,负极片E6设置于上述第二电极部件E2的一侧端部E5,位于从第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部隔开预定的间隔的位置。
与此对应,上述步骤S10还可包括步骤S12,在上述步骤S14之前执行,交替供给正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向一侧偏移的第一电极部件E1和正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向另一侧偏移的第一电极部件E1,同时,交替供给负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向一侧偏移的第二电极部件E2和负极片E6以第二电极部件E3的一侧端部E5的中心部为基准向另一侧偏移的第二电极部件E2。
在这种步骤S12中,为了使正极片E4以第一电极部件E1的一侧端部E3的中心部为基准向不同侧偏移,多个第一电极部件E1可从分别配置的一对第一电极托盘32a、32b交替接收第一电极部件E1来供给,同时,为了使负极片E6以第二电极部件E2的一侧端部E5的中心部为基准向不同侧偏移,多个第二电极部件E2可从分别配置的一对第二电极托盘52a、52b交替接收第二电极部件E2来供给。
因此,在步骤S14中,可将在上述步骤S12中供给的第一电极部件E1和第二电极部件E2分别层叠在隔膜螺旋体H,以由多个正极片E4排列成一列,且由多个负极片E6排列成一列。并且,在步骤S14中,正极片E4和负极片E6通过电极组装体A的相同侧端部向外部突出。
以上,对本发明的优选实施例进行示出并说明,本发明并不局限于上述特定实施例,在不脱离发明要求保护范围中所保护的本发明的主旨的情况下,本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种变形实施,这种变形实施不能从本发明的技术思想或前景中单独理解。
Claims (11)
1.一种电极组装体的制造方法,其特征在于,
包括步骤a,在上述步骤a中,将以呈条状的方式长长地延伸的隔膜条以螺旋形折叠的方式以设置于上述隔膜条的一侧与另一侧之间的芯部为中心进行卷绕,来形成螺旋层以上述芯部作为最小单位逐级增加的隔膜螺旋体,并在上述隔膜螺旋体的各个层之间交替配置第一电极部件和第二电极部件来构成电极组装体,
上述第一电极部件由作为设置有正极片的单体的正极构成,上述第二电极部件由作为设置有负极片的单体的负极构成,其中,上述正极片位于从一侧端部的中心部隔开预定的间隔的位置,上述负极片位于从一侧端部的中心部隔开预定的间隔的位置,
上述步骤a包括:
步骤a1,交替供给上述正极片以上述第一电极部件的一侧端部的中心部为基准向一侧偏移的第一电极部件、以及上述正极片以上述第一电极部件的一侧端部的中心部为中心向另一侧偏移的第一电极部件,并交替供给上述负极片以上述第二电极部件的一侧端部的中心部为基准向一侧偏移的第二电极部件、以及上述负极片以上述第二电极部件的一侧端部的中心为基准向另一侧偏移的第二电极部件,
步骤a2,将在上述步骤a1中供给的上述第一电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的一面,将在上述步骤a1中供给的上述第二电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的另一面;以及
步骤a3,将上述隔膜条以上述芯部为中心以螺旋形折叠的方式卷绕于上述隔膜螺旋体,利用新卷绕在上述隔膜螺旋体的隔膜条包围在上述步骤a2中新层叠的第一电极部件及第二电极部件,
在上述步骤a2中,将在上述步骤a1中供给的第一电极部件和第二电极部件以使多个正极片排列成一列且多个负极片排列成另一列的方式分别层叠在上述隔膜螺旋体,
在上述步骤a3中,以使由第一辊解绕的上述隔膜条的一侧与由第二辊解绕的上述隔膜条的另一侧分别被拉向上述隔膜螺旋体的方式使得上述隔膜螺旋体以上述芯部为中心沿预定的方向反转,由此将上述隔膜条的一侧和上述隔膜条的另一侧分别以上述芯部为中心卷绕于上述隔膜螺旋体,
上述步骤a1至步骤a3直到上述第一电极部件和上述第二电极部件层叠预定的数量为止反复执行。
2.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
在上述步骤a2中,在上述步骤a3最初执行之前,将上述第一电极部件层叠在上述芯部的一面,将上述第二电极部件层叠在上述芯部的另一面,在上述步骤a3最初执行之后,将上述第一电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的最外侧的一面,将上述第二电极部件层叠在上述隔膜螺旋体的最外侧的另一面。
3.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
上述步骤a还包括步骤a4,上述步骤a4在上述步骤a2与上述步骤a3之间执行或者与上述步骤a3同时执行,在上述步骤a4中,在上述一侧和另一侧的两个方向朝向上述芯部供给上述隔膜条,
上述步骤a4直到上述第一电极部件和上述第二电极部件在上述隔膜螺旋体层叠预定的数量为止反复执行。
4.根据权利要求3所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
每当反复执行上述步骤a4时,与基于上述隔膜条的累积卷绕长度和上述第一电极部件和上述第二电极部件的累积层叠数量的上述电极组装体的剖面积的增量相对应地逐级增加上述隔膜条的供给长度。
5.根据权利要求3所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
上述隔膜螺旋体包括:
第一螺旋部,与上述芯部的一侧端部相连接,由从上述隔膜条的一侧方向供给的隔膜条以螺旋形折叠而成;以及
第二螺旋部,与上述芯部的另一侧端部相连接,由从上述隔膜条的另一侧方向供给的隔膜条以螺旋形折叠而成,
在上述步骤a2中最后的第一电极部件和第二电极部件层叠在上述隔膜螺旋体之后,在上述步骤a3中上述隔膜条以包围最后的第一电极部件和第二电极部件的方式新卷绕于上述隔膜螺旋体的情况下,在上述步骤a4中,从上述两个方向分别朝向上述芯部供给以第一螺旋部比第二螺旋部延伸得相对更长来能够覆盖上述第二螺旋部的端部的方式预定的长度的隔膜条。
6.根据权利要求5所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
还包括步骤b,上述步骤b在上述步骤a之后执行,在上述步骤b中,在从上述隔膜条的一侧方向供给的隔膜条中,对未卷绕于上述隔膜螺旋体的剩余隔膜条与上述第一螺旋部的端部的连接点进行切割,来从上述剩余隔膜条分离上述电极组装体。
7.根据权利要求6所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
还包括步骤c,上述步骤c在上述步骤b之后执行,在上述步骤c中,利用胶带将在上述步骤b中被切割的上述第一螺旋部的端部固定在上述隔膜螺旋体的外部面。
8.根据权利要求7所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
还包括步骤d,上述步骤d在上述步骤c之后执行,在上述步骤d中,将在上述步骤c中固定的电极组装体装载于预定的装载位置。
9.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
在上述步骤a2中,以使上述正极片和上述负极片分别通过上述隔膜螺旋体的各个层之间的间隔向外部突出的方式在上述隔膜螺旋体层叠上述第一电极部件和上述第二电极部件。
10.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
在上述步骤a1中,为了使上述正极片以上述第一电极部件的一侧端部的中心部为基准向不同侧偏移,上述第一电极部件从分别配置的一对第一装载托盘交替接收上述第一电极部件来供给,同时,为了使上述负极片以上述第二电极部件的一侧端部的中心部为基准向不同侧偏移,第二电极部件从分别配置的一对第二装载托盘交替接收上述第二电极部件来供给。
11.根据权利要求1所述的电极组装体的制造方法,其特征在于,
在上述步骤a2中,上述正极片和上述负极片通过上述电极组装体的相同的侧端部向外部突出。
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