CN111093919B - 冲压电极基板的系统和冲压电极基板的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于冲压电极基板的系统是被配置为使得活性材料涂覆于集电体表面的电极基板被成型为或切割成预定形状的冲压系统，该冲压系统包括：退绕装置，其上安装有以卷的形式卷绕的电极基板并且电极基板从退绕装置退绕；冲压装置，其被设置成与退绕装置间隔预定距离以便将从退绕装置供应的电极基板成形为或切割成预定形状；以及卷曲校正装置，其设置在退绕装置和冲压装置之间，以便在电极基板向冲压装置移动的同时将空气喷到电极基板的表面或从电极基板的表面抽吸空气，由此使电极基板平坦化。根据本发明的用于冲压电极基板的方法是用于将电极基板成形为或切割成预定形状的冲压方法，该冲压方法包括以下步骤：将卷绕在退绕装置上的电极基板退绕的同时将其供应到冲压装置；以及在电极基板向冲压装置移动的同时监测电极基板是否发生弯曲，如果发生弯曲，将空气喷入到电极基板的表面或从电极基板的表面抽吸空气以便使电极基板平坦化。

Description

冲压电极基板的系统和冲压电极基板的方法
技术领域
本申请要求于2018年8月10日提交的韩国专利申请No.10-2018-0093881的权益，该韩国专利申请的全部内容特此以引用方式并入。
本发明涉及冲压系统及其冲压方法，该冲压系统将在集电体表面上涂覆有活性材料的电极基体材料切割成多个各自具有预定大小的电极，并且处理电极接头，并且更具体地，涉及用于电极基体材料的冲压系统及其冲压方法，该冲压系统被配置为使得在以卷的形式卷绕的状态下退绕并被供应到冲压装置的电极基体材料以平坦状态被供应到冲压装置。
背景技术
二次电池是指可充电可放电的电池，它与不可充电的一次电池不同。这种二次电池不仅广泛用于诸如移动电话、笔记本和便携式摄像机这样的便携式装置，还广泛用于诸如电动车辆这样的运输工具。结果，二次电池的应用范围逐渐扩大。
通常，这种二次电池具有包括电极组件、电解液以及壳体的结构，所述电极组件具有电极(负极和正极)和隔膜被交替层压的结构，所述电解液允许离子移动到电极，电极组件和电解液被容纳在所述壳体中。
另外，二次电池的制造工艺大致分为制造正极和负极的电极板工艺、在通过使用正极和负极来制造电极组件之后将电极组件随电解液一起插入壳体中的组装工艺以及激活电极组件的离子移动的成形工艺。电极板工艺、组装工艺以及成形工艺中的每一个分为详细的工艺。
这里，电极板工艺包括将导电材料与结合剂混合到活性材料中的混合工艺、将混合后的活性材料涂覆到集电体上的涂覆工艺、将活性材料压到集电体表面上的施压工艺以及剪切电极使得其中活性材料粘附于集电体表面的电极被切割成合适大小以形成电极接头的处理。这里，可以顺序地或同时地执行用于将电极基体材料(在集电体表面上涂覆了活性材料)切割成适当大小的切割工艺以及剪切电极以在切割后的电极的一端形成电极接头的开槽工艺。
即，以标准大小连续设置的电极基体材料可以经过切割装置和开槽装置，并且被切割和处理以便具有预定形状(例如，电极接头向一侧或另一侧突出的形状)。切割装置和开槽装置可以被分开设置，或者被配置为同时在一个装置中执行切割和加工。因此，其间有上模具和下模具的、以预定形状处理电极基体材料的冲压装置可以要么是同时执行切割和开槽的装置，要么是切割装置和开槽装置中的任一个。
出于提高有限容积内能量密度且提高安全性的目的，在电极组件的最外层(最上层和最下层)上层叠有单侧电极1。典型电极具有活性材料被涂覆到集电体的两个表面的结构。然而，如图1a中例示的，单侧电极1具有仅向由金属材料制成的集电体1a的一个表面涂覆活性材料1b的结构。
即，当将单侧电极1层压在最外层上(使得集电体设置在最外侧)时，即便施加外部冲击时，也可以降低出现短路的可能性，从而使安全性增加。另外，由于没有涂覆活性材料1b，因此可以减小电极组件的高度以增加能量密度。
然而，将要被制造为单侧电极1的电极基体材料在(通过在活性材料涂覆处理之后执行活性材料干燥处理)仅在电极基体材料的一个表面上涂覆活性材料的状态下在以卷的形式卷绕的状态下被传送到作为下一工艺的冲压工艺(切割处理和开槽处理)。另外，如图1b中例示的，电极基体材料1通过旋转退绕机2被退绕，然后被供应到冲压装置3的上模具3b和下模具3a之间。
然而，在电极基体材料1退绕时，由于涂覆有活性材料的表面与未涂覆活性材料的表面之间的表面能量差异，导致会出现卷曲(翘曲)。卷曲的发生也可以出现在两个表面上都涂覆了活性材料的电极基体材料中。然而，在仅一个表面被涂覆了活性材料的电极基体材料的情况下，可能出现相对较大的卷曲(电极基体材料更严重地翘曲)。
当电极基体材料1进入冲压装置3并因此被分离而造成缺陷时，电极基体材料1可能因卷曲而没有紧密附接至上模具3b和下模具3a。
发明内容
技术问题
因此，本发明的主要目的是提供用于电极基体材料的冲压系统和冲压方法，在所述冲压系统中，电极基体材料能够以平坦状态进入冲压装置，以限制在冲压过程期间出现缺陷。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的一种用于电极基体材料的冲压系统，在所述冲压系统中，在集电体表面上涂覆有活性材料的电极基体材料被模制或切割成预定形状，所述冲压系统包括：退绕机，在所述退绕机上安装有以卷的形式卷绕的所述电极基体材料并且所述电极基体材料围绕所述退绕机退绕；冲压装置，所述冲压装置被设置成与所述退绕机间隔预定距离，并且所述冲压装置被配置为将从所述退绕机供应的所述电极基体材料模制或切割成预定形状；以及卷曲校正装置，所述卷曲校正装置设置在所述退绕机和所述冲压装置之间，以在所述电极基体材料向所述冲压装置移动的同时将空气注入或抽吸到所述电极基体材料的表面上，以便将所述电极基体材料平坦化。
所述卷曲校正装置可以包括：上壳体，所述上壳体设置在所述电极基体材料的移动路径上方；以及下壳体，所述下壳体设置在所述电极基体材料的移动路径下方，其中，在所述上壳体和所述下壳体中的每一个中设置多个通气孔，通过所述多个通气孔来注入或抽吸空气。
所述通气孔可以单独地连接到被配置为注入空气的供气装置和被配置为抽吸空气的真空装置，使得所述通气孔中的每一个独立地抽吸或注入空气。
此外，被配置为测量与所述电极基体材料的表面的距离的距离测量传感器可以被附接到所述上壳体和所述下壳体中的每一个，并且所述冲压系统可以包括控制单元，所述控制单元被配置为将所述上壳体与所述电极基体材料的表面之间的距离与所述下壳体与所述电极基体材料的表面之间的距离进行比较，由此计算并监测所述电极基体材料的翘曲度。
所述距离测量传感器可以被安装在所述上壳体和所述下壳体中的每一个上的至少两个或更多个位置处，并且所述控制单元可以在所述电极基体材料移动的同时将首先测得的卷曲度与随后测得的卷曲度进行计较，以确定通过所述通气孔中的每一个是抽吸空气还是注入空气。
所述距离测量传感器可以包括激光距离测量装置，所述激光距离测量装置将激光束发射到所述电极基体材料的表面以测量距离。
注入到所述电极基体材料的表面上的空气可以作为温度比室温高的热空气被注入，并且所述通气孔可以被设置成在上壳体和下壳体中的每一个的面对所述电极基体材料的表面上在水平方向和垂直方向上形成行。
此外，可以另外提供根据本发明的一种用于电极基体材料的冲压方法，所述冲压方法包括以下步骤：将卷绕在退绕机上的所述电极基体材料供应到冲压装置的步骤；以及在所述电极基体材料向所述冲压装置移动期间监测所述电极基体材料是否出现翘曲以在出现翘曲时将空气注入或抽吸到所述电极基体材料的表面上以便使所述电极基体材料平坦化的步骤。
可以通过在所述电极基体材料移动的同时将设置在下侧的距离测量传感器测得的值与设置在上侧的距离测量传感器测得的值进行比较来计算所述电极基体材料的翘曲，并且注入到所述电极基体材料的表面上的空气可以作为温度比室温高的热空气被注入。
有益效果
具有上述配置和技术特征的本发明可以包括通过将空气喷射或抽吸到电极基体材料表面上以减少冲压处理期间出现缺陷的用于使电极基体材料平坦化的卷曲校正装置。
在卷曲校正装置中，由于从电极基体材料的上侧和下侧中的每一个注入或抽吸空气，因此与从一侧注入空气的结构相比，能更高效地实现平坦化。
另外，由于用于测量与电极基体材料的距离的距离测量传感器附接到上壳体和下壳体中的每一个，并且设置了用于计算和监测电极基体材料的翘曲度的控制单元，因此可以根据电极基体材料的翘曲度来积极地控制空气注入量和空气抽吸量。
此外，可以在电极基体材料更具柔性的状态下将热空气注入到电极基体材料的表面上，以实现平坦化。
附图说明
图1a是仅向集电体的一个表面涂覆活性材料的单侧电极的侧视图。
图1b是例示了根据传统工艺的电极基体材料以弯曲状态进入冲压装置的状态的侧视图。
图2是根据本发明的优选实施方式的冲压系统的简化侧视图。
图3是例示了图2中例示的上壳体的底表面的图。
图4是根据本发明的优选实施方式的冲压系统的简化立体图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地执行本发明的技术思路。然而，本发明可以按照不同的方式来实施并且不应该被理解为限于本文中阐述的实施方式。
为了清楚地例示本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，用相同的附图标记表示相同或相似的部件。
另外，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应该被限制性解释为普通含义或基于字典的含义，而是应该基于发明人可以适当地定义术语概念从而以最佳方式描述和说明他或她的发明的原理被解释为符合本发明范围的含义和概念。
作为第一实施方式，提供了一种用于电极基体材料的冲压系统，在该冲压系统中，在集电体表面上涂覆有活性材料的电极基体材料1被模制或切割成预定形状的，并且作为第二实施方式，提供了用于电极基体材料的冲压方法。下文中，将参照附图来描述根据本发明的实施方式。
第一实施方式
根据本发明的第一实施方式的冲压系统包括退绕机2、冲压装置3和卷曲校正装置10。
图2是根据本发明的优选实施方式的冲压系统的简化侧视图，图4是冲压系统的简化立体图，并且图3是例示了图2中例示的上壳体的底表面的图(上壳体的底表面与下壳体的顶表面对称)。
参照附图，卷绕成卷的形式的电极基体材料1被安装在退绕机2上，并且退绕机2将电极基体材料1(在与卷绕方向相反的方向上)旋转，以使电极基体材料1连续退绕(这里，尽管未在附图中示出，但是可以单独地安装附加引导装置、辅助牵引装置等，以引导电极基体材料的抽出)。
另外，冲压装置3被设置成与退绕机2间隔预定距离，并且被配置为将从退绕机2供应的电极基体材料1模制或切割成预定形状。冲压装置3被配置为在电极基体材料1进入上模具和下模具之间时向上和向下施加压力，以便将电极基体材料1处理成预定形状。
卷曲校正装置10设置在退绕机2和冲压装置3之间，即，电极基体材料1的移动路径上。另外，在电极基体材料1向冲压装置3移动时，卷曲校正装置10可以将空气注入到电极基体材料1的顶表面和底表面或抽吸电极基体材料1的顶表面和底表面上的空气，以使电极基体材料1平坦化。
如图2和图4中例示的，在卷曲校正装置10中，上壳体10b位于电极基体材料1的移动路径上方，并且下壳体10a位于电极基体材料1的移动路径下方。在所有的上壳体10b和下壳体10a中，在面对电极基体材料1的表面的表面(上壳体的底表面和下壳体的顶表面)中的每一个中设置如图3中例示的用于注入或抽吸空气的多个通气孔11，以沿着电极基体材料1的移动方向和电极基体材料1的宽度方向形成多行。
如图4中例示的，通气孔11单独地连接到注入空气的空气供应装置20和抽吸空气(产生负压)以独立地抽吸或注入空气的真空装置。即，通气孔11中的每一个可以连接到供气装置20以注入空气，或者连接到真空装置30以抽吸空气。另外，相应的通气孔11可以单独地注入或抽吸空气。然而，在这种构造的情况下，由于供空气流过的软管和阀的构造复杂，因此可以通过以行为单位布置的通气孔同时执行注入和抽吸。在本发明的实施方式中，尽管如图3中例示地通气孔11被布置成沿着电极基体材料1的移动方向形成多行，但本发明的实施方式不限于此。例如，通气孔11可以被形成为被集中在特定区域中。
作为参考，供气装置20可以包括压缩空气的空气压缩机等。真空装置30可包括通过将密封的内部空间降低至大气压或更低来产生负压的真空泵等。此外，将供气装置20和真空装置30连接到单独的通气孔11的软管必须被气密性密封。安装至软管并被选择性切换的阀可以优选地是受电信号控制的电磁阀。另外，可以通过控制单元40的信号来切换阀。
此外，测量与电极基体材料1表面的距离的距离测量传感器12中的每一个被附接到通气孔11之间或被附接到上壳体10b和下壳体10a中的每一个的一侧。距离测量传感器12被安装在上壳体10b和下壳体10a中的每一个上的至少两个或更多个位置处，以连续测量上壳体10b与电极基体材料1的顶表面之间的距离以及下壳体10a与电极基体材料1的底表面之间的距离。另外，距离测量传感器12所测得的数据可以被发送到控制单元40。控制单元40可以比较并计算接收到的数据，以在电极基体材料1移动的同时，将首先测得的翘曲度与随后测得的翘曲度进行比较，由此实时监测电极基体材料1的整体翘曲形状、角度和特性。作为参考，距离测量传感器12中的每一个可以优选地是激光距离测量装置，其将激光束发射到电极基体材料1的表面以测量距离。然而，如果距离测量传感器12是非接触型测量装置，则可以不受任何限制地使用它。
控制单元40根据要监测的电极基体材料1的翘曲来确定是通过通气孔11中的每一个抽吸空气还是注入空气，使得电极基体材料1以平坦状态进入冲压装置3，并且控制连接到供气装置20或真空装置30的阀。
这里，排放到通气孔11中的空气可以作为温度比室温高的热空气注入，使得电极基体材料1的柔性进一步增加。即，可以注入在供气装置20内被加热的空气，或者可以注入通过经过设置在通气孔11的入口侧的加热丝11a而被加热的空气。此外，根据电极基体材料1的翘曲度和特性，可以从靠近退绕机3设置的前通气孔11注入热空气，并且可以从靠近冲压装置3设置的后通气孔11注入室温空气。另外，由于如图2中例示地通气孔11被单独地操作，因此空气可以在前侧被强烈地注入，而在后侧相对弱地注入。
第二实施方式
作为本发明的第二实施方式提供的电极基体材料1的冲压方法的特征在于，电极基体材料1被连续地供应以进行冲压并且还在冲压之前被平坦化。
即，冲压方法包括在将电极基体材料1退绕的同时将卷绕在退绕机2上的电极基体材料1供应到冲压装置3的步骤、在电极基体材料1向冲压装置3移动期间监测电极基体材料1是否出现翘曲以在出现翘曲时将空气注入到电极基体材料1的表面上或抽吸电极基体材料1的表面上的空气以便使电极基体材料1平坦化的步骤以及通过使用冲压装置3对平坦化的进入的电极基体材料1进行冲压的步骤。
根据本发明，在将电极基体材料1平坦化的步骤中，可以连续地监测电极基体材料1的翘曲的形状和程度，并且在电极基体材料1移动的同时，可以比较并计算设置在下侧的距离测量传感器12所测得的值和设置在上侧的距离测量传感器12所测得的值。另外，控制单元40可以根据翘曲状态来控制要注入或抽吸的空气，以根据先前输入的逻辑来使电极基体材料1平坦化。
根据具有上述技术特征的本发明，在电极基体材料1移动的同时，可以将空气注入到电极基体材料1的表面上或抽吸电极基体材料1的表面上的空气以使电极基体材料1平坦化，由此减少冲压处理期间出现缺陷。另外，在卷曲校正装置10中，由于从电极基体材料1的上侧和下侧中的每一个注入或抽吸空气，因此与从一侧注入空气的结构相比，能更有效地实现平坦化。
另外，由于用于测量与电极基体材料1的表面的距离的距离测量传感器12附接到上壳体10b和下壳体10a中的每一个，并且设置了用于计算和监测电极基体材料1的翘曲度的控制单元40，因此可以根据电极基体材料1的翘曲度来积极地控制空气注入量和空气抽吸量。此外，可以在电极基体材料1更具柔性的状态下将热空气注入到电极基体材料1的表面上，以实现平坦化。
虽然已经参照特定实施方式描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员应该清楚，在不脱离随附权利要求书限定的本分明的精神和范围的情况下，可进行各种改变和修改。

Claims (9)

1.一种用于电极基体材料的冲压系统，在所述冲压系统中，在集电体的表面上涂覆有活性材料的所述电极基体材料被模制或切割成预定形状，所述冲压系统包括：
退绕机，在所述退绕机上安装有以卷的形式卷绕的所述电极基体材料并且所述电极基体材料围绕所述退绕机退绕；
冲压装置，所述冲压装置被设置成与所述退绕机间隔预定距离，所述冲压装置被配置为将从所述退绕机供应的所述电极基体材料模制或切割成预定形状；以及
卷曲校正装置，所述卷曲校正装置设置在所述退绕机和所述冲压装置之间，以在所述电极基体材料向所述冲压装置移动的同时将空气注入到所述电极基体材料的表面上或抽吸所述电极基体材料的表面上的空气，以便使所述电极基体材料平坦化，
其中，所述卷曲校正装置包括：
上壳体，所述上壳体设置在所述电极基体材料的移动路径上方；以及
下壳体，所述下壳体设置在所述电极基体材料的所述移动路径下方，
其中，在所述上壳体和所述下壳体中的每一个中设置多个通气孔，通过所述多个通气孔来注入或抽吸空气，
其中，所述上壳体与所述下壳体对称，并且设置在所述上壳体中的多个通气孔与设置在所述下壳体中的多个通气孔对称，
其中，被配置为测量与所述电极基体材料的表面的距离的距离测量传感器被附接到所述上壳体和所述下壳体中的每一个，并且
所述冲压系统包括控制单元，所述控制单元被配置为将所述上壳体与所述电极基体材料的表面之间的距离与所述下壳体与所述电极基体材料的表面之间的距离进行比较，由此计算并监测所述电极基体材料的翘曲度。
2.根据权利要求1所述的冲压系统，其中，所述通气孔单独地连接到被配置为注入空气的供气装置和被配置为抽吸空气的真空装置，使得所述通气孔中的每一个独立地抽吸或注入空气。
3.根据权利要求1所述的冲压系统，其中，所述距离测量传感器被安装在所述上壳体和所述下壳体中的每一个上的至少两个或更多个位置处，并且
所述控制单元在所述电极基体材料移动的同时将首先测得的卷曲度与随后测得的卷曲度进行计较，以确定通过所述通气孔中的每一个是抽吸空气还是注入空气。
4.根据权利要求1所述的冲压系统，其中，所述距离测量传感器包括非接触型测量装置或激光距离测量装置，所述激光距离测量装置将激光束发射到所述电极基体材料的表面以测量距离。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲压系统，其中，注入到所述电极基体材料的表面上的空气作为温度比室温高的热空气被注入。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的冲压系统，其中，所述通气孔被设置成在上壳体和下壳体中的每一个的面对所述电极基体材料的表面上在水平方向和垂直方向上形成行。
7.根据权利要求1所述的冲压系统，其中，在所述通气孔的入口侧设置有加热丝。
8.一种用于电极基体材料的冲压方法，所述冲压方法使用权利要求1-7中任一项所述的冲压系统并且包括以下步骤：
将卷绕在退绕机上的所述电极基体材料供应到冲压装置的步骤；
在所述电极基体材料向所述冲压装置移动期间监测所述电极基体材料是否出现翘曲以在出现翘曲时将空气注入到所述电极基体材料的表面上或抽吸所述电极基体材料的表面上的空气以便使所述电极基体材料平坦化的步骤；以及
对平坦化的电极基体材料进行冲压使得所述电极基体材料被模制或切割成预定形状的步骤，
其中，通过在所述电极基体材料移动的同时将设置在下侧的距离测量传感器测得的值与设置在上侧的距离测量传感器测得的值进行比较来计算所述电极基体材料的翘曲度。
9.根据权利要求8所述的冲压方法，其中，注入到所述电极基体材料的表面上的空气作为温度比室温高的热空气被注入。
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