CN110959218A - 电极压接装置 - Google Patents
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Abstract
电极压接装置100具备：输送装置30，将长条状的隔板材料13A朝向一个方向输送；支撑台31，配置在隔板材料13A之下，隔着隔板材料13A，对放置在隔板材料13A之上的电极15进行支撑；以及压接装置32，夹入隔板材料13A与电极15，并且将至少一部分压接。
Description
技术领域
本发明涉及一种将长条状的隔板材料与置于其上的电极进行压接的电极压接装置。
背景技术
作为构成电池的电极体，已知具有隔着隔板交替层叠多个正极和负极的结构的电极体。
专利文献1中记载了上述电极体的制造方法。在专利文献1所述的电极体的制造方法中，首先，将卷绕成卷状的长条状的第一隔板材料以及长条状的第二隔板材料分别退绕，并按照第一隔板材料、正极、第二隔板材料及负极的顺序依次层叠。而且，通过切割以使其形成规定形状来制造单元结构体，并且通过层叠多个所制造的单元结构体来制造电极体。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2015-528629号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在此，当制造单元结构体时，由于电极(正极或负极)以放置在隔板材料之上的状态通过隔板材料的退绕而与隔板材料一起移动，所以可能会产生位置偏离。
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供一种电极压接装置，该电极压接装置能够抑制放置在长条状的隔板材料之上的电极伴随隔板材料的移动而产生位置偏离。
用于解决技术问题的手段
本发明的电极压接装置，其特征在于，
具备：
输送装置，将长条状的隔板材料朝着一个方向输送；
支撑台，配置在所述隔板材料之下，隔着所述隔板材料对放置在所述隔板材料之上的电极进行支撑；以及
压接装置，夹入所述隔板材料与所述电极，并且将至少一部分压接。
上述电极压接装置可以还具备使所述支撑台及所述压接装置移动的移动装置。
所述移动装置可以构成为：为了进行所述隔板材料与所述电极的压接，在所述隔板材料的输送停止的状态下，使所述支撑台从放置所述电极的位置、即第一位置移动到第三位置，并且使所述压接装置从比所述第一位置更靠近所述隔板材料的输送方向前方的位置、即第二位置向所述第一位置移动；
所述压接装置可以构成为：在所述第一位置处，开始所述隔板材料与所述电极的压接。
所述移动装置可以构成为：与所述输送装置输送所述隔板材料的输送速度相应地，使所述压接装置在压接所述隔板材料与所述电极的状态下从所述第一位置向所述第二位置移动，并且使所述支撑台移动到所述第一位置。
所述支撑台可以具有抽吸机构，当将所述电极放置在所述隔板材料之上时，隔着所述隔板材料对所述电极进行抽吸。
所述支撑台可以具有吹气机构，在从所述第一位置向所述第三位置移动的过程中朝向所述隔板材料吹出气体。
进而可以具备夹持装置，位于所述支撑台与所述压接装置之间，并且在所述压接装置从所述第一位置向所述第二位置移动的过程中，夹持所述隔板材料。
所述支撑台可以具备对所述隔板材料及所述电极进行加热的加热机构。
所述压接装置中与所述隔板材料及所述电极相接触的部分可以由树脂系材料构成。
所述支撑台可以具备用于通过在移动中一边与所述隔板材料接触一边旋转来舒展所述隔板材料的褶皱的除皱辊。
还可以构成为：所述支撑台及所述压接装置一体地形成，所述移动装置使所述支撑台与所述压接装置一体地移动。
发明效果
根据本发明的电极压接装置，由于通过压接装置夹入隔板材料与电极并且将至少一部分压接，因此，能够抑制在将隔板材料朝一个方向输送的过程中，放置在隔板材料之上的电极的位置偏离。
附图说明
图1是示出电极体的结构的剖视图。
图2是示出第一实施方式中的电极压接装置的结构的侧视图。
图3是用于说明通过第一实施方式中的电极压接装置对隔板材料与电极进行压接的压接方法的图。
图4是用于说明通过具有矩形凹部的压接装置进行压接的、隔板材料与电极的压接状态的图。
图5是用于说明通过具有圆形凹部的压接装置进行压接的、隔板材料与电极的压接状态的图。
具体实施方式
以下示出了本发明的实施方式，并且将更具体地描述本发明的特征。
首先，简单地说明电极体的结构，然后，对制造电极体时使用的电极压接装置的结构及电极压接方法进行说明。电极体例如用于锂离子电池等的电池。
图1是示出电极体10的结构的剖视图。电极体10具有隔着隔板13交替层叠多个正极11与负极12的结构。
正极11具备由铝等金属箔构成的正极集电体、以及形成在正极集电体的两面的正极活性物质层。正极活性物质层可以含有例如钴酸锂作为正极活性物质。当正极存在于电极体10的层叠方向上的最外侧时，位于最外侧的正极可以构成为仅在正极集电体的一面上形成正极活性物质层。
负极12具备由诸如铜的金属箔构成的负极集电体、以及形成在负极集电体的两面的负极活性物质层。负极活性物质层可以含有例如石墨作为负极活性物质。当负极存在于电极体10的层叠方向上的最外侧时，位于最外侧的负极可以构成为仅在负极集电体的一面上形成负极活性物质层。负极12的形状及大小可以与正极11的形状及大小相同，也可以不同。
隔板13例如可以由绝缘性优异的聚丙烯制的微多孔薄膜构成。
具有上述结构的电极体10例如可以通过交替层叠多个第一单元电极体和第二单元电极体来制造，该第一单元电极体是由正极11粘合在隔板13上而形成的，该第二单元电极体是由负极12粘合在隔板13上而形成的。如第一单元电极体及第二单元电极体这样的、由正极11或负极12的电极粘合在隔板13上而形成的单元电极体，是通过放置在长条状的隔板材料之上然后压接并且在电极周围的位置切断隔板材料而使其形成规定形状来制造的。
下面，将描述对压接长条状的隔板材料与置于其上的电极进行压接的电极压接装置。
＜第一实施方式＞
图2是示出第一实施方式中的电极压接装置100的结构的侧视图。第一实施方式中的电极压接装置100具备：输送装置30、支撑台31、压接装置32、移动装置33、及夹持装置34。
输送装置30构成为将卷绕成卷状的长条状的隔板材料13A退绕并向一个方向输送。
支撑台31配置在隔板材料13A之下，隔着隔板材料13A，对放置在隔板材料13A之上的电极15进行支撑。电极15是正极11或负极12。
支撑台31具有隔着隔板材料13A对放置在隔板材料13A之上的电极15进行抽吸的抽吸机构。通过抽吸电极15，能够将放置在隔板材料13A之上的电极15的位置固定。
压接装置32具备热压接台32a及热压接头32b。热压接台32a及热压接头32b分别内置有加热器。热压接台32a的加热器和热压接头32b的加热器能够分别设置温度。
压接装置32通过在热压接台32a与热压接头32b之间夹入隔板材料13A及置于其上的电极15，由此将隔板材料13A与电极15压接。在后面将描述压接隔板材料13A与电极15的详细方法。
热压接台32a及热压接头32b例如由金属材料构成，但热压接台32a与隔板材料13A接触的部分32c1、以及热压接头32b与电极15接触的部分32c2由树脂材料构成。即，热压接台32a包括与隔板材料13A接触的第一树脂部32c1。另外，热压接头32b包括与电极15接触的第二树脂部32c2。由此，当压接时，第一树脂部32c1和第二树脂部32c2能够吸收电极15的厚度不均(细小的凹凸)，从而能够进行均匀的压接。
此外，作为树脂材料，例如可以使用氟树脂。
另外，热压接台32a与隔板材料13A接触的部分32c1优选为使用具有良好脱模性的材料、或者涂布用于提高脱模性的涂层。
在此，热压接台32a与隔板材料13A接触的部分32c1、以及热压接头32b与隔板材料13A接触的部分32c2可以通过例如由树脂材料制成的树脂板来构成。该树脂板例如可以构成为通过粘合剂将热压接台32a与热压接头32b粘合，或者也可以构成为使用夹入部件将二者夹入并固定。通过粘合或夹入将树脂板固定在热压接台32a及热压接头32b的表面上，能够抑制由于热膨胀系数不同而引起的树脂板的热变形。
在上述树脂板中，与电极15接触一侧的树脂板的形状例如可以与电极15的形状大致相同。
移动装置33构成为使支撑台31和压接装置32沿长条状的隔板材料13A延伸的方向移动。在本实施方式中，支撑台31、热压接台32a及夹持装置34被固定到底板35上并形成为一体。因此，移动装置33使支撑台31、热压接台32a及夹持装置34一体地移动。通过构成为移动装置33使支撑台31、热压接台32a及夹持装置34一体地移动，由此与分别单独移动的结构相比，能够实现更简单的结构。
例如，在底板35的下表面，安装能够沿长条状的隔板材料13A的延伸方向移动的轴，并且移动装置33使该轴移动，由此能够使底板35移动。但是，用于使底板35移动的结构不限于上述结构。
另外，移动装置33也可以构成为使支撑台31和压接装置32单独地移动。
夹持装置34位于支撑台31与压接装置32之间，如后所述，当压接装置32在压接隔板材料13A与电极15的状态下移动时，夹持隔板材料13A。由此，能够抑制在将隔板材料13A与电极15压接时的移动过程中对隔板材料13A的、电极15的周围部施加额外的张力。此外，与夹持装置34成对工作的夹持装置位于图示范围之外(输送方向一侧)。
上述支撑台31具有用于加热隔板材料13A及电极15的加热机构。由此，由于可以在通过压接装置32进行压接之前预先加热隔板材料13A及电极15，因此，能够缩短直到隔板材料13A与电极15完成压接的时间。
支撑台31还具有向隔板材料13A吹出气体的吹气机构。吹出的气体例如是空气。在后面将描述通过吹气机构吹出气体的定时。
支撑台31还具备除皱辊31a，其用于通过在移动中一边与隔板材料13A接触一边旋转来舒展隔板材料13A的褶皱。
另外，在本实施方式中，除了夹持装置34以外，还设有用于夹持隔板材料13A的第一固定夹持装置41、以及第二固定夹持装置42。夹持装置34可在隔板材料13A延伸的方向上移动，但是第一固定夹持装置41及第二固定夹持装置42在隔板材料13A的延伸方向上的位置不会改变。
图3是用于说明通过第一实施方式中的电极压接装置100对隔板材料13A与电极15进行压接的方法的图。下面，依次对图3所示的步骤1至步骤4进行说明。此外，在图3中，省略了移动装置33。
在步骤1中，支撑台31位于第一位置T1，压接装置32位于第二位置T2。第一位置T1是电极15放置在隔板材料13A之上的位置。另外，第二位置T2是在隔板材料13A的输送方向上比第一位置T1更靠近前方的位置，当支撑台31位于第一位置T1时是压接装置32所处的位置。该第二位置T2也是隔板材料13A与电极15的压接完成的位置。
在步骤1中，通过未图示的电极载置装置，将电极15放置在第一位置T1处的隔板材料13A之上。此时，通过支撑台31具有的抽吸机构，隔着隔板材料13A抽吸电极15。
当将电极15放置隔板材料13A之上时，通过支撑台31具有的加热机构，对隔板材料13A及电极15进行加热。由此，能够缩短之后通过压接装置32压接隔板材料13A与电极15所需的时间。
位于第二位置T2的电极15是已经通过压接装置32完成压接处理的电极。由于完成压接处理，热压接头32b在第二位置T2向上方移动。另外，夹持装置34解除隔板材料13A的夹持。
在该步骤1以及在后面描述的步骤2和步骤3中，不输送隔板材料13A。即，通过第一固定夹持装置41及第二固定夹持装置42夹持隔板材料13A，并且在步骤1～步骤3期间，隔板材料13A上的各电极15的位置也不变。
在步骤1之后的步骤2中，通过移动装置33，使支撑台31、压接装置32及夹持装置34移动。具体地，使支撑台31、压接装置32及夹持装置34移动，使得支撑台31位于第三位置T3并且压接装置32位于第一位置T1。当支撑台31移动时，解除抽吸机构对电极15的抽吸。
在从第一位置T1向第三位置T3移动的过程中，支撑台31通过吹气机构，向隔板材料13A吹出气体。由此，能够抑制当支撑台31在长条状的隔板材料13A下方移动时，隔板材料13A与支撑台31之间的摩擦产生。
另外，在支撑台31移动的过程中，除皱辊31a一边与隔板材料13A接触一边旋转，由此来舒展隔板材料13A的褶皱。
当压接装置32移动到第一位置T1时，开始步骤3的处理。在步骤3中，夹持装置34夹持隔板材料13A。另外，在第一位置T1处，压接装置32的热压接头32b下降，并且在与热压接台32a之间夹入隔板材料13A和电极15，开始隔板材料13A和电极15的压接。
在步骤3之后的步骤4中，第一固定夹持装置41及第二固定夹持装置42解除隔板材料13A的夹持。而且，使一边通过输送装置30将隔板材料13A退绕并一边通过移动装置33将隔板材料13A与电极15压接的压接装置32从第一位置T1向第二位置T2移动，并且使支撑台31从第三位置T3向第一位置T1移动。
即移动装置33使通过热压接头32b与热压接台32a夹入隔板材料13A与电极15而进行压接的状态下的压接装置32从第一位置T1向第二位置T2移动。使压接装置32移动的速度被调节成与输送隔板材料13A的速度相同。由此，能够与隔板材料13A的移动速度相应地，使用支撑台31、压接装置32及夹持装置34移动。
在压接装置32压接隔板材料13A与电极15的状态下从第一位置T1向第二位置T2移动的过程中，夹持装置34保持夹持隔板材料13A的状态。由此，能够抑制不必要的张力施加到隔板材料13A的电极15的周边部。
当压接装置32移动到第二位置T2时，隔板材料13A与电极15的压接完成，再次开始步骤1的处理。
这样，根据本实施方式的电极压接装置100，为了进行隔板材料13A与电极15的压接，通过移动装置33使支撑台31从第一位置T1移动到第三位置T3，并且使压接装置32从第二位置T2向第一位置T1移动。而且，压接装置32在电极15放置于隔板材料13A上的第一位置T1处，开始隔板材料13A与电极15的压接。由此，能够防止传统方法中出现的问题，即，可以防止在将放置于第一位置T1的电极15输送到压接装置32所处的第二位置T2的过程中，隔板材料13A与电极15之间产生位置偏离。
尤其，在本实施方式的电极压接装置100中，通过移动装置33，使压接装置32与隔板材料13A的输送速度对应地，以压接隔板材料13A与电极15的状态从第一位置T1移动到第二位置T2，并且使支撑台31移动到第一位置T1。由此，在将隔板材料13A上的电极15从第一位置T1向第二位置T2输送时，能够可靠地防止隔板材料13A与电极15之间的位置偏离。
这里，当在规定时间内将电极15从第一位置T1向第二位置T2输送时，在第一位置T1完成隔板材料13A与电极15的压接之后，再将电极15向第二位置T2输送的方法中，需要提高隔板材料13A的移动速度。这种情况下，由于需要增加移动时的隔板材料13A的张力，因此在之后的步骤中隔板材料13A的收缩变大，并且当将隔板材料13A切割成规定形状时，无法精确地进行切割。
然而，在本实施方式的电极压接装置100中，由于在压接隔板材料13A与电极15的状态下，一边压接一边将电极15从第一位置T1向第二位置T2输送，因此，当在规定时间内将电极15从第一位置T1向第二位置T2输送时，可以降低隔板材料13A的移动速度。由此，能够减弱移动时的隔板材料13A的张力，从而在之后的步骤中隔板材料13A的收缩变小，当切割隔板材料13A时，能够精确地进行切割。
＜第二实施方式＞
在上述第一实施方式的电极压接装置100中，以使隔板材料13A与电极15相接触的所有部分均压接的方式进行压接。
对此，在第二实施方式的电极压接装置中，在隔板材料13A与电极15相接触部分中的一部分处进行压接。即，用于压接隔板材料13A与电极15的压接装置32构成为，夹入隔板材料与电极并且压接两者的一部分。
为了在隔板材料13A与电极15相接触部分中的一部分处进行压接，在压接装置32的压接面、即热压接台32a的压接面或热压接头32b的压接面设置凹部。在本实施方式中，由于在热压接台32a的压接面设置第一树脂部32c1，并且在热压接头32b的压接面设置第二树脂部32c2，因此在热压接台32a的第一树脂部32c1或热压接头32b的第二树脂部32c2设置凹部。但是，也可以构成为在热压接台32a的压接面与热压接头32b的压接面双方均设有凹部。
根据该结构，当通过压接装置32对隔板材料13A与电极15进行压接时，不是在设有凹部的位置处进行隔板材料13A与电极15的压接，而是在未设置凹部的位置处进行压接。由此，在隔板材料13A与电极15相接触部分中的一部分处进行压接。
图4是用于说明通过本实施方式的压接装置进行压接的、隔板材料13A与电极15的压接状态的图。图4示出了使用在俯视观察下设有四个矩形凹部的压接装置在压接面上进行压接的状态。如图4所示，在隔板材料13A与电极15相接触的区域中，压接装置的凹部所对应的区域SA为非压接区域，其他区域SB为压接区域。
此外，压接装置在俯视观察下的凹部的形状不限于矩形，例如也可以是圆形。图5是示出使用在俯视观察下设有四个圆形凹部的压接装置进行压接的、隔板材料13A与电极15的压接状态的图。
隔板材料13A与电极15的压接开始后的动作与第一实施方式相同。即，在图3的步骤4中，使压接隔板材料13A与电极15的状态的压接装置32从第一位置T1向第二位置T2移动。
在第二实施方式的电极压接装置中，当放置在隔板材料13A上的电极15朝一个方向输送期间，也能够防止在隔板材料13A与电极15之间产生位置偏离。
这里，在隔板材料13A的两个表面中、与电极15的压接面位于相反一侧的面上，进行压接的区域的隔板材料13A的粘合成分可能会减少。因此，在之后的步骤中，当层叠多个在隔板上压接电极而成的单元电极体并进行压接时，有可能在单元电极体之间产生压接不良。
然而，根据第二实施方式的电极压接装置，由于仅在隔板与电极相接触部分中的一部分处进行压接，因此，在未进行压接的区域(图4及图5的非压接区域SA)的背面，会残留粘合成分。因此，在之后的步骤中，能够抑制当将单元电极体彼此压接时压接不良的产生，可靠地进行压接。
另外，在第二实施方式的电极压接装置中，由于隔板材料13A与电极15的一部分压接，因此压接面积变小。因此，如果单位面积的压接压力设为相同，则能够降低整体的压接压力，由此，第二实施方式的压接装置与第一实施方式的压接装置相比，能够缩小尺寸。
本发明不限于上述实施方式，并且可以在本发明的范围内实施各种应用和变形。
已经说明了支撑台31具有隔着隔板材料13A抽吸电极15的抽吸机构，但是也可以构成为不具有抽吸机构。
另外，已经说明了支撑台31具有在从第一位置T1向第三位置T3移动的过程中，朝向隔板材料13A吹出气体的吹气机构，但是也可以构成为不具有吹气机构。
另外，已经说明了支撑台31具有对隔板材料13A及电极15进行加热的加热机构，但是，当隔板材料13A具有即使在约20～30℃也仅在高压下具有粘附的特性时，则也可以构成为不具有加热机构。
进而，已经说明了支撑台31具有用于通过在移动中一边与隔板材料13A接触一边旋转来舒展隔板材料13A的褶皱的除皱辊31a，但是也可以构成为不具有除皱辊31a。
也可以构成为省略了配置在支撑台31与压接装置32之间的夹持装置34。
已经说明了在压接装置32中、与隔板材料13A及电极15接触的部分由树脂材料构成，但是也可以由树脂材料以外的材料构成。
在第一及第二实施方式的电极压接装置中，已经说明了使压接隔板材料13A与电极15的状态的压接装置32从第一位置T1向第二位置T2移动。但是，也可以形成为在隔板材料13A与电极15的至少一部分进行压接之后，在解除压接装置32的压接的状态下，使压接装置32移动。
附图标记说明
10 电极体
11 正极
12 负极
13 隔板
13A 隔板材料
15 电极
30 输送装置
31 支撑台
32 压接装置
32a 热压接台
32b 热压接头
32c1 第一树脂部
32c2 第二树脂部
33 移动装置
34 夹持装置
35 底板
41 第一固定夹持装置
42 第二固定夹持装置
100 电极压接装置
T1 放置电极的位置
T2 当支撑台位于第一位置时，压接装置所处的位置
T3 当压接装置位于第一位置时，支撑台所处的位置
Claims (11)
1.一种电极压接装置，其特征在于，
具备：
输送装置，将长条状的隔板材料朝着一个方向输送；
支撑台，配置在所述隔板材料之下，隔着所述隔板材料对放置在所述隔板材料之上的电极进行支撑；以及
压接装置，夹入所述隔板材料与所述电极并且将至少一部分压接。
2.根据权利要求1所述的电极压接装置，其特征在于，
所述电极压接装置还具备使所述支撑台及所述压接装置移动的移动装置。
3.根据权利要求2所述的电极压接装置，其特征在于，
所述移动装置构成为：为了进行所述隔板材料与所述电极的压接，在使所述隔板材料停止的状态下，使所述支撑台从放置所述电极的位置即第一位置移动到第三位置，并且使所述压接装置从比所述第一位置更靠近所述隔板材料的输送方向前方的位置即第二位置向所述第一位置移动，
所述压接装置构成为：在所述第一位置处，开始所述隔板材料与所述电极的压接。
4.根据权利要求3所述的电极压接装置，其特征在于，
所述移动装置构成为：与所述隔板材料朝着所述一个方向输送时的输送速度相应地，使所述压接装置在压接所述隔板材料与所述电极的状态下从所述第一位置向所述第二位置移动，并且使所述支撑台移动到所述第一位置。
5.根据权利要求3或4所述的电极压接装置，其特征在于，
所述支撑台具有抽吸机构，当将所述电极放置在所述隔板材料之上时，隔着所述隔板材料对所述电极进行抽吸。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述支撑台具有吹气机构，在从所述第一位置向所述第三位置移动的过程中朝向所述隔板材料吹出气体。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述电极压接装置还具备夹持装置，所述夹持装置位于所述支撑台与所述压接装置之间，并且在所述压接装置从所述第一位置向所述第二位置移动的过程中，夹持所述隔板材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述支撑台具备对所述隔板材料及所述电极进行加热的加热机构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述压接装置中与所述隔板材料及所述电极相接触的部分由树脂系材料构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述支撑台具备用于通过在移动中一边与所述隔板材料接触一边旋转来舒展所述隔板材料的褶皱的除皱辊。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电极压接装置，其特征在于，
所述支撑台及所述压接装置一体地形成，
所述移动装置使所述支撑台与所述压接装置一体地移动。
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