CN111183531B

CN111183531B - 用于安装电池单元的设备和方法

Info

Publication number: CN111183531B
Application number: CN201980004818.1A
Authority: CN
Inventors: 金炅模; 文祯晤; 池昊俊
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: CN111183531A; EP3671896A4; KR102195947B1; JP2020532079A; US20200373608A1; US11374251B2; EP3671896A1; WO2019231078A1; US20230207862A1; KR20190136227A; EP3671896B1; US11881551B2; JP7034421B2; US20220320569A1; US11626612B2

Abstract

公开了一种用于安装电池单元的设备。根据本发明的一个实施方式的用于安装电池单元的设备是用于将电池单元层叠体安装在框架上的设备，所述框架设置有底盖和一对侧盖，这一对侧盖分别从所述底盖的两个端部延伸，所述设备的特征在于包括：支撑构件，所述电池单元层叠体支撑在该支撑构件上；辊构件，固定至所述支撑构件的膜缠绕在所述辊构件上；以及膜引导构件，其用于将缠绕在所述辊构件上的所述膜移动到所述框架中，其中，所述膜引导构件将所述膜移动到所述框架中，所述支撑构件和所述框架彼此靠近地移动，并且所述电池单元层叠体沿着所述膜移动并安装在所述框架上。

Description

用于安装电池单元的设备和方法

技术领域

本公开涉及一种用于安装电池单元的设备和方法，更具体地，涉及这样一种用于安装电池单元的设备和方法，其允许将电池单元层叠体安装至框架而不使框架变形。

背景技术

随着技术的发展和对移动装置的需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。传统上，镍镉电池或氢离子电池用作二次电池。但是，近来锂二次电池被广泛使用，这是因为与镍基二次电池相比，由于很小的记忆效应，充电和放电是自由的，自放电率非常低，并且能量密度高。

锂二次电池主要使用氧化锂和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括电极组件和外部构件，该电极组件中分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板夹着隔膜布置，外部构件是电池壳体，该电池壳体密封并接纳电极组件以及电解质溶液。

锂二次电池包括：正极；负极；插设在正极与负极之间的隔膜；以及电解质。取决于哪种材料用于正极活性材料和负极活性材料，锂二次电池分为锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。通常，通过将正极或负极活性材料施加至由铝或铜片、网、膜、箔等制成的集流体，然后将其干燥而制备锂二次电池的电极。

在二次电池中，电池单元层叠体可以安装至各种形状的框架。在此，如果框架具有U形形状，则电池单元层叠体不容易安装至框架。

图1的(a)和1的(b)是用于示出将电池单元层叠体插入到U形框架中的方法的图。

参考图1的(a)，U形框架1的内部长度L1与电池单元层叠体2的整体长度L2相同或非常相似，即，基本上没有间隙。在此，在通过向U形框架1的侧盖4向外施加外力以使框架1的侧盖4变形而向外张开的状态下，电池单元层叠体2插入到U形框架1中。然而，在该方法中，U形框架1可能永久变形，并且U形框架1可能扭曲。

参考图1的(b)，因为U形框架1的内部长度L1比电池单元层叠体2的整体长度L2长，所以在U形框架1和电池单元层叠体2之间形成预定的空间5。这样，电池单元层叠体2可以容易地安装至U形框架1。但是，由于U形框架1和电池单元层叠体2之间的空间5，电池单元层叠体2不容易固定至U形框架1，并且因为电池模块的总体积增加，所以电池模块的空间利用率低。

发明内容

技术问题

本公开旨在解决现有技术的问题，因此，本公开旨在提供一种用于安装电池单元的设备和方法，其可以允许电池单元层叠体安装至框架而不会使框架变形或扭曲。

另外，本公开旨在提供这样一种用于安装电池单元的设备和方法，其可以防止电池的空间利用率恶化。

另外，本公开旨在提供这样一种用于安装电池单元的设备和方法，其可以允许电池单元层叠体安装至框架而不会损坏电池单元层叠体。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种用于安装电池单元的设备，该设备将电池单元层叠体安装至框架，所述框架包括底盖和一对侧盖，这一对侧盖分别从所述底盖的两个端部延伸，所述设备包括：支撑构件，所述电池单元层叠体被支撑至该支撑构件；辊构件，固定至所述支撑构件的膜缠绕在所述辊构件上；以及膜引导构件，所述膜引导构件构造成将缠绕在所述辊构件上的所述膜移动到所述框架中，其中，所述膜引导构件将所述膜移动到所述框架中，所述支撑构件和所述框架彼此靠近地移动，并且所述电池单元层叠体沿着所述膜移动以安装至所述框架。

而且，所述支撑构件可以包括：第一支撑部分，所述电池单元层叠体放置在该第一支撑部分上；第二支撑部分，其形成为比所述第一支撑部分长，并联接至所述第一支撑部分的两个端部；以及分别联接至两个第二支撑部分的固定杆，所述膜固定至所述固定杆。

此外，所述膜引导构件可以布置成使得所述膜位于所述框架和所述膜引导构件之间，并且所述膜引导构件可以接触所述膜并将所述膜移动到所述框架中。

而且，所述设备还可以包括：按压构件，所述按压构件构造成在与所述支撑构件间隔开的位置处朝向所述支撑构件移动以按压所述电池单元层叠体的侧表面。

此外，所述按压构件可以包括：可移动杆，所述可移动杆构造成能移动并且基于所述支撑构件支撑所述电池单元层叠体的方向具有与所述电池单元层叠体的高度相对应的高度；至少一个旋转辊，所述至少一个旋转辊联接至所述可移动杆并构造成在所述电池单元层叠体的所述侧表面处与所述膜接触；以及驱动力传递源，所述驱动力传递源联接至所述可移动杆，以将驱动力传递至所述可移动杆。

而且，所述设备还可以包括：膜损坏防止构件，所述膜损坏防止构件布置成能在所述框架和所述辊构件之间移动，并且构造成朝向所述膜移动并接触所述膜。

此外，在所述膜损坏防止构件的与所述膜接触的边缘处可以形成有倒圆部分。

而且，所述设备还可以包括：联接至所述电池单元层叠体的导热构件。

同时，在本公开的另一方面中，还提供一种用于安装电池单元的方法，该方法将电池单元层叠体安装至框架，所述框架包括底盖和一对侧盖，这一对侧盖分别从所述底盖的两个端部延伸，所述方法包括：提供由支撑构件支撑的电池单元层叠体；借助膜引导构件，将固定至所述支撑构件并缠绕在辊构件上的膜移动到所述框架中；使所述支撑构件和所述框架彼此靠近地移动；沿着所述膜移动所述电池单元层叠体以插入到所述框架中；从所述膜移除所述膜引导构件；以及通过所述辊构件的旋转从所述框架的内部拉出所述膜。

而且，所述方法还可以包括：在与所述支撑构件间隔开的位置处朝向所述支撑构件移动按压构件以按压所述电池单元层叠体的侧表面。

此外，所述方法还可以包括：朝向所述膜移动膜损坏防止构件，以使所述膜损坏防止构件接触所述膜。

有益效果

在本公开的实施方式中，因为电池单元层叠体沿着膜安装至框架，所以电池单元层叠体可以安装至框架而不会使框架变形或扭曲。

而且，因为在框架与电池单元层叠体之间没有形成空间，所以能够防止电池的空间利用率恶化。

另外，因为电池单元层叠体在沿着膜滑动的同时插入到框架中，所以电池单元层叠体可以安装至框架而不被损坏。

附图说明

图1的(a)和1的(b)是用于示出电池单元层叠体插入到U形框架中的方法的图。

图2是示出电池单元层叠体与框架分离的示意立体图。

图3是示出根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备中的支撑构件的示意立体图。

图4是示出根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备的示意侧视图。

图5至图9是用于示出借助根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备将电池单元层叠体安装至框架的过程的图。

图10是示出根据本公开的另一实施方式的用于安装电池单元的设备的示意侧视图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应该理解的是，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限制于一般含义和词典含义，而是基于允许发明人为了最佳解释而适当定义术语的原则在对应于本公开的技术方面的含义和概念的基础上来解释。因此，本文中提出的描述仅是出于说明目的的优选实施例，而无意于限制本公开的范围，因此应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以针对本文的描述做出其他等同例和变型例。

在附图中，为了便于描述和清楚起见，每个元件或元件的特定部分的尺寸可以被放大、省略或示意地示出。因此，每个元件的尺寸不完全反映该元件的实际尺寸。如果与本公开相关联的公知功能或元件的详细描述不必要地模糊了本公开的主题，则将省略其详细描述。

本文中使用的术语“结合”或“连接”不仅可以指一个构件和另一构件直接结合或直接连接的情况，还可以指一个构件经由连接构件与另一构件间接结合或间接连接的情况。

图2是示出电池单元层叠体与框架分离的示意立体图，图3是示出根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备中的支撑构件的示意立体图，图4是示出根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备的示意侧视图，并且图10是示出根据本公开的另一实施方式的用于安装电池单元的设备的示意侧视图。

在本说明书中，电池单元层叠体800可以安装至框架700以形成电池模块。框架700可以具有各种形状，并且为了便于解释，如图2中所示，框架700将被描述成包括底盖710和一对侧盖720，这一对侧盖720从底盖710的两个端部延伸。例如，框架700可以形成为具有近似“U”形的形状。在此，近似“U”形的形状不必一定与“U”形形状相同，而是包括与“U”形形状相似的所有形状。

参考图4，根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的设备10包括支撑构件100、辊构件200和膜引导构件300。

支撑构件100支撑电池单元层叠体800。即，参考图4，电池单元层叠体800可以放置在支撑构件100的上侧并由其支撑。另外，膜900的一侧(稍后将进行解释)可以固定至支撑构件100。支撑构件100可以靠近框架700移动。即，支撑构件100可以在电池单元层叠体800放置在其上的状态下朝框架700移动，或者框架700可以朝支撑构件100移动。就此而言，预定动力源可以联接至支撑构件100以使支撑构件100朝框架700移动。另选地，支撑构件100可以被固定并且框架700可以向支撑构件100移动。但是，为了便于解释，将基于支撑构件100朝向框架700移动的情况进行以下描述。

支撑构件100可以包括第一支撑部分110和第二支撑部分120。一起参考图3和图4，电池单元层叠体800放置在第一支撑部分110上。这里，可以通过以各种方式联接多个电池单元来制备电池单元层叠体800。例如，多个电池单元可以借助双面胶带彼此附接以形成电池单元层叠体800，并且如上构造的电池单元层叠体800放置在第一支撑部分110的基于图4的上侧。第二支撑部分120形成为比第一支撑部分110长，并且联接至第一支撑部分110的两个端部。这里，第二支撑部分120可以与第一支撑部分110一体地形成，或者可以分别制造，然后以各种方式联接至第一支撑部分110的端部。固定杆130可以分别联接至两个第二支撑部分120(如图3和图4中所示)，并且膜900可以固定至固定杆130。这里，电池单元层叠体800的一些电池单元的两个端部可以放置在第二支撑部分120上并由第二支撑部分120支撑。

辊构件200缠绕有固定至支撑构件100的膜900。参考图3和图4，膜900的一侧可以固定至联接到支撑构件100的第二支撑部分120的固定杆130，并且膜900的另一侧可以缠绕在辊构件200上，以便被缠绕或退绕。另选地，作为另一实施方式，参考图10，膜900的一侧可以固定至与支撑构件100分开布置的固定构件140，并且膜900的另一侧可以缠绕在辊构件200上以便被缠绕或退绕。辊构件200设置成可旋转，并且膜900可以根据辊构件200的逆时针或顺时针旋转而缠绕在辊构件200上或从辊构件200上退绕。

膜引导构件300与缠绕在辊构件200上的膜900接触着移动，并且将膜900移动到框架700中。参考图4，膜引导构件300布置成使得膜900位于框架700和膜引导构件300之间。即，膜引导构件300布置在膜900的基于图4的下侧，并且膜引导构件300向上移动以接触膜900，并且与膜900一起朝向框架700移动。此外，膜引导构件300将膜900移动到框架700中。此时，膜900可以从辊构件200上退绕，并与膜引导构件300一起移动到框700中。另外，如果膜900插入框架700内部的预定位置，则支撑构件100在电池单元层叠体800放置在支撑构件100上的状态下朝框架700移动。另外，放置在支撑构件100上的电池单元层叠体800可以沿着膜900朝向框架700移动，并安装至框架700。

按压构件400在与支撑构件100间隔开的位置处朝向支撑构件100移动以按压电池单元层叠体800的侧表面。即，按压构件400按压电池单元层叠体800的侧表面，使得电池单元层叠体800顺畅地插入到框架700中。

按压构件400可以包括可移动杆410、旋转辊420和驱动力传递源430。可移动杆410接触电池单元层叠体800的侧表面并按压电池单元层叠体800(参见图5)。为此，基于支撑构件100支撑电池单元层叠体800的方向，可移动杆410可以具有与电池单元层叠体800的高度相对应的高度。即，可移动杆410可以设置成具有等于电池单元层叠体800的高度的长度，但不限于此。另外，可移动杆410设置成在与电池单元层叠体800间隔开的位置处可朝向电池单元层叠体800移动。至少一个旋转辊420设置成联接至可移动杆410。此外，如果膜900借助膜引导构件300朝框架700移动以接触电池单元层叠体800的侧表面，则旋转辊420在电池单元层叠体800的侧表面处接触膜900。此外，如果在电池单元层叠体800与膜900一起被按压的状态下，膜900朝向框架700移动，则旋转辊420关联膜900的移动而旋转。这样，按压构件400和膜900之间的摩擦力可以减轻。驱动力传递源430联接至可移动杆410以将驱动力传递至可移动杆410。可移动杆410可以借助从驱动力传递源430传递的驱动力朝向电池单元层叠体800移动或远离电池单元层叠体800移动。这里，驱动力传递源430可以以各种方式提供，并且例如可以包括各种马达或气缸。

膜损坏防止构件500可移动地布置在框架700和辊构件200之间，并且可以设置成朝向膜900移动并与膜900接触。膜损坏防止构件500设置成可以朝膜900移动。因为膜损坏防止构件500以与上述按压构件400的可移动杆410相同的方式移动，所以将不再描述膜损坏防止构件500的移动机构。即，膜损坏防止构件500也可以设置成利用从马达、气缸等接收到的动力来移动。然而，膜损坏防止构件500的移动机构不必与按压构件400的可移动杆410的移动机构相同，并且膜损坏防止构件500可以借助另一种驱动方法移动。

膜损坏防止构件500可以在其边缘处形成有倒圆部分510。如果未设置膜损坏防止构件500，则膜900可能由于框架700的锋利边缘而被撕裂。为了防止这种情况，膜损坏防止构件500在其边缘处形成有倒圆部分510。因为膜900在膜损坏防止构件500的边缘处接触倒圆部分510，所以即使膜900插入框架700中也可以防止膜900被撕裂。膜损坏防止构件500可以具有弹性，并且例如可以由各种复合树脂材料制成，但不限于此。

导热构件600可以联接至电池单元层叠体800。参考图4，例如，导热构件600可以联接至电池单元层叠体800的基于图4的上侧。如果导热构件600安装至电池单元层叠体800，则导热构件600可以插设在框架700与电池单元层叠体800之间。即，因为不需要单独安装导热构件600，所以组装工作变得容易，并且简化了组装过程。在此，导热构件600可以包括能够排出电池单元层叠体800处产生的热的各种构件，并且包括各种散热构件。

下文中，将参考附图描述根据本公开的实施方式的用于安装电池单元的方法。

如上所述，电池单元层叠体800安装至框架700，将该框架700描述成包括底盖710和一对侧盖720，这一对侧盖720分别从底盖710的两个端部延伸。

首先，参考图3和图4，电池单元层叠体800放置在支撑构件100的第一支撑部分110的上侧并由其支撑。这里，第二支撑部分120联接至第一支撑部分110，并且膜900固定至联接到第二支撑部分120的固定杆130。

接下来，膜引导构件300接触膜900以将膜900移动到框架700中。在此，膜900的一侧固定至与支撑构件100的第二支撑部分120联接的固定杆130，并且膜900的另一侧缠绕在辊构件200上以被缠绕或退绕。这里，如图4中所示，如果膜引导构件300从膜900的基于图4的下侧向上移动，则膜引导构件300接触膜900，使得膜引导构件300与膜900一起朝向框架700移动，并且辊构件200沿膜900退绕的方向旋转。

接下来，参考图5，联接至按压构件400的驱动力传递源430的可移动杆410在与支撑构件100间隔开的位置处朝向支撑构件100移动，从而按压构件400的旋转辊420与膜900一起按压电池单元层叠体800的侧表面，并且膜损坏防止构件500朝向膜900移动，使得膜900接触形成在膜损坏防止构件500的边缘处的倒圆部分510。因为按压构件400按压电池单元层叠体800的侧表面，所以电池单元层叠体800可以顺畅地插入到框架700中，并且形成在膜损坏防止构件500的边缘处的倒圆部分510可以防止插入膜900时将膜900撕裂。另外，膜引导构件300使膜900在框架700内连续移动，直到到达预定位置为止。

接下来，参考图6，如果膜引导构件300和膜900到达框架700内部的预定位置，则支撑构件100和框架700彼此靠近。即，支撑构件100朝向框架700移动。

接下来，如果支撑构件100朝向框架700移动，则放置在支撑构件100上的电池单元层叠体800沿着膜900移动以插入到框架700中。这里，因为电池单元层叠体800在沿具有低摩擦系数的膜900滑动的同时顺畅地插入到框架700中，所以电池单元层叠体800可以安装在框架700上而不会被损坏。

接下来，参考图7，如果电池单元层叠体800插入到框架700内部的预定位置，则从膜900移除膜引导构件300。参考图2，框架700包括底盖710和侧盖720，但是底盖710的前侧和后侧是敞开的，从而可以经由框架700的前侧或后侧从膜900移除膜引导构件300。

接下来，参考图8，在从膜900移除膜引导构件300之后，电池单元层叠体800沿着膜900滑动并且完全插入到框架700中。

接下来，参考图9，辊构件200沿将膜900缠绕在辊构件200上的方向旋转，因此，膜900从框架700的内部被拉出。

以这种方式，可以在框架700没有任何变形或扭曲的情况下将电池单元层叠体800安装至框架700。而且，因为框架700和电池单元层叠体800之间没有形成空间，所以能够防止电池的空间利用率恶化。另外，因为电池单元层叠体800在沿着膜900滑动的同时插入到框架700中，所以电池单元层叠体800可以安装至框架700而不会损坏电池单元层叠体800。

已经详细描述了本公开。然而，应当理解，详细描述和具体实施例虽然指示了本公开的优选实施方式，但是仅以说明的方式给出，因为根据本详细描述，本公开的范围内的各种改变和变型对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

工业实用性

本公开涉及用于安装电池单元的设备和方法，尤其适用于涉及二次电池的行业。

本申请要求于2018年5月30日在大韩民国提交的韩国专利申请10-2018-0061625的优先权，其公开内容通过引用合并于此。

Claims

1.一种用于安装电池单元的设备，该设备将电池单元层叠体安装至框架，所述框架包括底盖和一对侧盖，这一对侧盖分别从所述底盖的两个端部延伸，所述设备包括：

支撑构件，所述电池单元层叠体被支撑至该支撑构件；

辊构件，固定至所述支撑构件的膜缠绕在所述辊构件上；以及

膜引导构件，所述膜引导构件构造成将缠绕在所述辊构件上的所述膜移动到所述框架中，

其中，所述膜引导构件将所述膜移动到所述框架中，所述支撑构件和所述框架彼此靠近地移动，并且所述电池单元层叠体沿着所述膜移动以安装至所述框架。

2.根据权利要求1所述的用于安装电池单元的设备，

其中，所述支撑构件包括：

第一支撑部分，所述电池单元层叠体放置在该第一支撑部分上；

第二支撑部分，所述第二支撑部分形成为比所述第一支撑部分长，并联接至所述第一支撑部分的两个端部；以及

分别联接至两个第二支撑部分的固定杆，所述膜固定至所述固定杆。

3.根据权利要求1所述的用于安装电池单元的设备，

其中，所述膜引导构件布置成使得所述膜位于所述框架和所述膜引导构件之间，并且所述膜引导构件接触所述膜并将所述膜移动到所述框架中。

4.根据权利要求1所述的用于安装电池单元的设备，所述设备还包括：

按压构件，所述按压构件构造成在与所述支撑构件间隔开的位置处朝向所述支撑构件移动以按压所述电池单元层叠体的侧表面。

5.根据权利要求4所述的用于安装电池单元的设备，

其中，所述按压构件包括：

可移动杆，所述可移动杆构造成能移动并且基于所述支撑构件支撑所述电池单元层叠体的方向具有与所述电池单元层叠体的高度相对应的高度；

至少一个旋转辊，所述至少一个旋转辊联接至所述可移动杆并构造成在所述电池单元层叠体的所述侧表面处与所述膜接触；以及

驱动力传递源，所述驱动力传递源联接至所述可移动杆，以将驱动力传递至所述可移动杆。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的用于安装电池单元的设备，该设备还包括：

膜损坏防止构件，所述膜损坏防止构件布置成能在所述框架和所述辊构件之间移动，并且构造成朝向所述膜移动并接触所述膜。

7.根据权利要求6所述的用于安装电池单元的设备，

其中，在所述膜损坏防止构件的与所述膜接触的边缘处形成有倒圆部分。

8.根据权利要求1所述的用于安装电池单元的设备，该设备还包括：

联接至所述电池单元层叠体的导热构件。

9.一种用于安装电池单元的方法，该方法将电池单元层叠体安装至框架，所述框架包括底盖和一对侧盖，这一对侧盖分别从所述底盖的两个端部延伸，所述方法包括：

提供由支撑构件支撑的电池单元层叠体；

借助膜引导构件，将固定至所述支撑构件并缠绕在辊构件上的膜移动到所述框架中；

使所述支撑构件和所述框架彼此靠近地移动；

沿着所述膜移动所述电池单元层叠体以插入到所述框架中；

从所述膜移除所述膜引导构件；以及

通过所述辊构件的旋转从所述框架的内部拉出所述膜。

10.根据权利要求9所述的用于安装电池单元的方法，该方法还包括：

在与所述支撑构件间隔开的位置处朝向所述支撑构件移动按压构件以按压所述电池单元层叠体的侧表面。

11.根据权利要求9或10所述的用于安装电池单元的方法，该方法还包括：

朝向所述膜移动膜损坏防止构件，以使所述膜损坏防止构件接触所述膜。