CN115039250B - 电极制造装置 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容一个实施方式的电极制造装置包括向电极的未涂覆部分施加压力的按压辊，其中按压辊包括中央部、第一端部和第二端部，其中未涂覆部分包括绝缘涂覆部分和非绝缘涂覆部分，其中第一端部邻近绝缘涂覆部分与非绝缘涂覆部分之间的边界，其中第二端部位于远离绝缘涂覆部分的部分处，并且其中中央部的与第一端部连接的部分的第一外径大于中央部的与第二端部连接的部分的第二外径。

Description

电极制造装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0154719号的权益和优先权，通过引用将上述韩国专利申请的全部公开内容结合在此。
本公开内容涉及一种电极制造装置，更具体地，涉及一种在电极的涂覆部分与未涂覆部分之间施加均匀压力以减小拉伸率的偏差的电极制造装置。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求增加，对作为能源的二次电池的需求正快速增加。特别是，二次电池不仅对作为诸如电动自行车、电动汽车和混合动力电动汽车之类的电力驱动装置的能源具有很大吸引力，而且对作为诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑和可穿戴装置之类的移动装置的能源也具有很大吸引力。
可通过将由正极、负极和隔膜构成的电极组件插入壳体中，然后将壳体密封来形成二次电池。在此，二次电池的电极，诸如正极或负极，包括在集流体上的涂覆部分和未涂覆部分，涂覆部分具有涂覆有活性材料浆料的活性材料层，未涂覆部分对应于未被涂覆活性材料浆料的普通部分。在此，未涂覆部分包括涂覆有绝缘材料的绝缘涂覆部分和未涂覆有绝缘材料的非绝缘涂覆部分。特别是，在未涂覆部分的情况下，存在在电极制造过程中可能产生折叠、褶皱等的问题，因此需要额外的按压工序。
图1是示出常规电极制造装置的剖面图。图2是示出图1的电极制造装置用于电极的未涂覆部分的示图。
参照图1，常规电极制造装置包括按压辊10，其中按压辊10包括中央部11、第一端部13和第二端部15。在此，在电极制造装置10中，中央部11的外表面与水平面平行，并且中央部11的与第一端部13连接的部分的外径r2和中央部11的与第二端部15连接的部分的外径r2相同。
参照图2，常规按压辊10的第一端部13定位成邻近形成在二次电池的电极的未涂覆部分20上的绝缘涂覆部分21与非绝缘涂覆部分25之间的边界。在此，常规按压辊10朝向未涂覆部分20下降并且对绝缘涂覆部分21和非绝缘涂覆部分25施加压力。
然而，绝缘涂覆部分21和非绝缘涂覆部分25的厚度不同，因而不同于第二端部15，常规按压辊10的第一端部13发生提升现象。就是说，由常规按压辊10施加到未涂覆部分20的力的分布不均匀地形成，并且还会增加未涂覆部分20中的拉伸率的偏差。因此，不同于常规情况，需要减小拉伸率的偏差的按压辊10。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种在电极的涂覆部分与未涂覆部分之间施加均匀的压力以减小拉伸率的偏差的电极制造装置。
本公开内容的目的不限于前述目的，本领域技术人员从以下详细描述和附图应当清楚地理解未在本文中描述的其他目的。
技术方案
根据本公开内容的一个方面，提供了一种电极制造装置，包括：向电极的未涂覆部分施加压力的按压辊，其中所述按压辊包括中央部、第一端部和第二端部，其中所述未涂覆部分包括绝缘涂覆部分和非绝缘涂覆部分，其中所述第一端部邻近所述绝缘涂覆部分与所述非绝缘涂覆部分之间的边界，其中所述第二端部位于远离所述绝缘涂覆部分的部分处，并且其中所述中央部的与所述第一端部连接的部分的第一外径大于所述中央部的与所述第二端部连接的部分的第二外径。
所述第一端部和所述第二端部可具有相同的宽度。
所述第一端部的外径和所述第二端部的外径可从所述中央部向外减小。
所述第一端部的外表面的锥角可大于所述第二端部的外表面的锥角。
所述第二端部的远离所述中央部的部分的外径可小于或等于所述第一端部的远离所述中央部的部分的外径。
所述第一外径与所述第二外径之比可以是1.0001以上并且1.01以下。
所述第一外径与所述第二外径之间的差可以是0.03mm以上并且0.399mm以下。
所述中央部的外表面可从所述第一端部延伸到所述第二端部，其中所述中央部的外表面的锥角可以是0.1度以上并且0.759度以下。
所述中央部、所述第一端部和所述第二端部可以是一体的。
所述按压辊可将锯齿形状转印到所述未涂覆部分。
所述中央部、所述第一端部和所述第二端部中的至少一个的外表面可形成为锯齿形状。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种通过上述电极制造装置制造的二次电池的电极。
有益效果
根据各实施方式，本公开内容提供了一种电极制造装置，其中按压辊的中央部的与两个端部连接的部分的外径彼此不同，使得可在电极的涂覆部分与未涂覆部分之间施加均匀的压力，从而减小拉伸率的偏差。
本公开内容的效果不限于上述效果，本领域技术人员将从所附权利要求的描述清楚地理解上面未描述的额外的其他效果。
附图说明
图1是示出常规电极制造装置的剖面图。
图2是示出图1的电极制造装置用于电极的未涂覆部分的示图。
图3是示出根据本公开内容实施方式的电极制造装置的剖面图。
图4是示出图3的电极制造装置用于电极的未涂覆部分的示图。
图5至图7是示出通过图3的电极制造装置制造的电极的实验数据的图表。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本公开内容的各实施方式，以使得本领域技术人员能够容易实施它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，不限于在此阐述的实施方式。
为了清楚起见，在本文中将省略与描述无关的部分的描述，并且在整个申请中相同的参考标号表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地表示了每个元件的尺寸和厚度，本公开内容不必限于在附图中示出的那些尺寸和厚度。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大。
此外，在整个申请中，当一部分被称为“包括”或“包含”某个部件时，其是指该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他组件，除非另有说明。
此外，在整个申请中，当被称为“平面”时，是指当从上侧观看目标部分时，并且当被称为“剖面”时，是指当从垂直切割的剖面的一侧观看目标部分时。
下文中，将描述根据本公开内容实施方式的电极制造装置。然而，在本文中将主要描述二次电池的电极的一个端部，但不限于此，可用相同或相似的内容描述另一个端部。此外，在此，将参照集流体的上表面和下表面中的上表面描述电极，但不必限于此，甚至在下表面的情况下也可用相同或相似的内容描述。
图3是示出根据本公开内容实施方式的电极制造装置的剖面图。图4是示出图3的电极制造装置用于电极的未涂覆部分的示图。
参照图3和图4，根据本公开内容实施方式的电极制造装置包括向电极的未涂覆部分200施加压力的按压辊100，其中按压辊100包括中央部110、第一端部130和第二端部150。在此，未涂覆部分200包括绝缘涂覆部分210和非绝缘涂覆部分250，第一端部130邻近绝缘涂覆部分210与非绝缘涂覆部分250之间的边界，并且第二端部150可位于远离绝缘涂覆部分210的部分处。
按压辊100可构造成中央部110、第一端部130和第二端部150是一体的。在一个示例中，按压辊100允许在中央部110的基础上通过额外的工序来加工第一端部130和第二端部150。或者，在按压辊100中，单独制造中央部110、第一端部130和第二端部150，并且根据额外的工序，可将中央部110、第一端部130和第二端部150彼此结合。然而，本公开内容不限于此，可通过各种方法制造按压辊100。
此外，按压辊100的中央部110、第一端部130和第二端部150中的至少一个的外表面形成为锯齿形状，使得当按压辊100向未涂覆部分200施加压力时，按压辊100可将锯齿形状转印到未涂覆部分200。因此，按压辊100可增加未涂覆部分200的拉伸率，或者可减轻未涂覆部分200的褶皱，并且可抑制折叠的发生。然而，形成在按压辊100的外表面上的形状不限于此，按压辊100的外表面可形成为规定的形状。
在按压辊100中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2和中央部110的与第二端部150连接的部分的第二外径r3可彼此不同。更优选地，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2可大于中央部110的与第二端部150连接的部分的第二外径r3。
此外，在按压辊100的中央部110中，第一外径r2与第二外径r3之比可以是1.0001以上并且1.01以下。更具体地，在按压辊100的中央部110中，第一外径r2与第二外径r3之比可以是1.0015以上并且1.0097以下。在一个示例中，在按压辊100的中央部110中，第一外径r2与第二外径r3之比可以是1.0025以上并且1.0087以下。
因此，在根据本实施方式的按压辊100的中央部110中，当第一外径r2与第二外径r3之比满足上述范围时，与常规情况相比，按压辊100可相对于中央部110向第一端部130施加更大的载荷。因而，即使按压辊100朝向未涂覆部分200下降并且施加压力，也可抑制与未涂覆部分200中的绝缘涂覆部分210与非绝缘涂覆部分250之间的边界相邻的第一端部130被提升的现象。此外，还可减小未涂覆部分200中的绝缘涂覆部分210和非绝缘涂覆部分250的拉伸率的偏差，并且由于均匀的拉伸率，还可降低起伏程度。
另一方面，当第一外径r2与第二外径r3之比小于1.0001或大于1.0097时，在按压辊100的中央部110中，按压辊100相对于中央部110向第一端部130未施加足够的载荷或施加过大的载荷，这引起在未涂覆部分200中仍旧产生绝缘涂覆部分210和非绝缘涂覆部分250的拉伸率的偏差的问题。
此外，在按压辊100的中央部110中，第一外径r2与第二外径r3之间的差可以是0.03mm以上并且0.399mm以下。更具体地，第一外径r2与第二外径r3之间的差可以是0.04mm以上并且0.39mm以下。在一个示例中，第一外径r2与第二外径r3之间的差可以是0.05mm以上并且0.35mm以下。
因此，在根据本实施方式的按压辊100的中央部110中，当第一外径r2与第二外径r3之间的差满足上述范围时，与相关技术相比，按压辊100可相对于中央部110向第一端部130施加更大的载荷。因此，按压辊100可抑制第一端部130被提升的现象。此外，还可减小未涂覆部分200中的拉伸率的偏差，并且由于均匀的拉伸率，还可降低起伏程度。
另一方面，在按压辊100的中央部110中，当第一外径r2与第二外径r3之间的差小于0.03mm或大于0.399mm时，按压辊100相对于中央部110向第一端部130未施加足够的载荷或施加过大的载荷，这引起在未涂覆部分200中仍旧产生绝缘涂覆部分210和非绝缘涂覆部分250的拉伸率的偏差的问题。
此外，在根据本实施方式的按压辊100的中央部110中，中央部110的外表面从第一端部130延伸到第二端部150，其中中央部110的外表面的锥角θ可以是0.1度以上并且0.759度以下。更具体地，在按压辊100的中央部110中，外表面的锥角θ可以是0.14度以上并且0.73度以下。在一个示例中，在按压辊100的中央部110中，外表面的锥角θ可以是0.19度以上并且0.70度以下。
因此，在根据本实施方式的按压辊100的中央部110中，当中央部110的外表面的锥角满足上述范围时，与常规情况相比，按压辊100可相对于中央部110向第一端部130施加更大的载荷。因此，按压辊100可抑制第一端部130被提升的现象。此外，还可减小未涂覆部分200中的拉伸率的偏差，并且由于均匀的拉伸率，还可降低起伏程度。
另一方面，在根据本实施方式的按压辊100的中央部110中，当中央部110的外表面的锥角小于0.1度或大于0.759度时，按压辊100相对于中央部110向第一端部130未施加足够的载荷或施加过大的载荷，这引起在未涂覆部分200仍旧中产生绝缘涂覆部分210和非绝缘涂覆部分250的拉伸率的偏差的问题。
此外，在按压辊100中，第一端部130的宽度r4和第二端部150的宽度r4可不同或相同。更优选地，第一端部130的宽度r4和第二端部150的宽度r4可彼此相同。
此外，第一端部130的外径和第二端部150的外径可从中央部110向外减小。在此，第一端部130的外表面的锥角可大于第二端部150的外表面的锥角。
此外，第一端部130的远离中央部110的部分的外径和第二端部150的远离中央部110的部分的外径可不同或相同。更优选地，第二端部150的远离中央部110的部分的外径可小于或等于第一端部130的远离中央部110的部分的外径相同。
因此，按压辊100具有均匀地拉伸而在未涂覆部分200中的绝缘涂覆部分210与非绝缘涂覆部分250之间的边界不产生台阶的优点。
可通过上述电极制造装置制造根据本公开内容另一实施方式的二次电池的电极。通过上述电极制造装置制造的二次电池的电极可应用于各种二次电池。这些二次电池可包括电极组件内置于圆柱形金属罐中的圆柱形电池、电极组件内置于棱柱形金属罐中的棱柱形电池、以及电极组件内置于铝层压片的袋型壳体中的袋型电池，但本公开内容不限于此，可应用于能够使用二次电池的电极的各种二次电池，这也落入本公开内容的范围内。
接下来，将通过举例说明的方式描述本公开内容的内容，但是下面的示例仅用于说明的目的，本公开内容的范围不限于此。
参照表1，在示例1中，制造其中中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40.025mm并且中央部110的与第二端部150连接的部分的第二外径r3是40mm的按压辊，其中中央部110的外表面的锥角是0.04度。
示例2与示例1相同，不同之处在于在示例2中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40.05mm并且中央部110的外表面的锥角是0.1度。
示例3与示例1相同，不同之处在于在示例3中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40.2mm并且中央部110的外表面的锥角是0.38度。
示例4与示例1相同，不同之处在于在示例4中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40.3mm并且中央部110的外表面的锥角是0.57度。
示例5与示例1相同，不同之处在于在示例5中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40.4mm并且中央部110的外表面的锥角是0.76度。
比较例与示例1相同，不同之处在于在比较例中，中央部110的与第一端部130连接的部分的第一外径r2是40mm并且中央部110的外表面的锥角是0度。
[表1]
第一外径(mm) 第二外径(mm) 偏差(mm) 锥角(°)
比较例 40 40 0 0
示例1 40.02 40 0.025 0.04
示例2 40.05 40 0.05 0.1
示例3 40.2 40 0.2 0.38
示例4 40.3 40 0.3 0.57
示例5 40.4 40 0.4 0.76
<实验例>
对于以相同方式制造的电极的未涂覆部分，使用在示例1至示例3、示例5以及比较例中制备的按压辊执行按压工序，并且分别测量经过了按压工序的每个电极的拱曲、反向拱曲和箔(foil)提升。
在此，所制造的电极的长度在1.2m至1.25m的范围内制备，并且基于电极的涂覆部分与未涂覆部分之间的界面以20mm的宽度取样。由此，制备了拱曲测量样品。在此，电极的涂覆部分是指活性材料层。使用电极固定夹具固定所制备的拱曲测量样品的一端，辊接触样品并在样品上行进。然后，测量样品的另一端的拱曲程度，结果在图5中示出。
此外，所制造的电极的长度在1.2m至1.25m的范围内制备，并且沿着电极的涂覆部分与未涂覆部分之间的界面切割电极的未涂覆部分。由此，制备了反向拱曲测量样品。使用电极固定夹具固定所制备的反向拱曲测量样品的一端，辊接触样品并在样品上行进。然后，测量样品的另一端的反向拱曲的程度，结果在图6中示出。
此外，所制造的电极的长度在0.2m至0.25m的范围内制备，以制备箔提升样品。在制备的箔提升样品中，沿着电极的涂覆部分与未涂覆部分之间的界面在电极的涂覆部分上放置20cm尺子，并且在按压电极的同时测量箔从底表面提升的程度，结果在图7中示出。
参照图5和图7，可以确认，与比较例不同，在示例1至示例3中，随着第一外径与第二外径之间的偏差(offset)增加，拱曲程度和箔(foil)提升程度总体上逐渐减小。因此，当第一外径和第二外径具有如示例1至示例3中的差时，未涂覆部分200的拉伸量优异，并且电极起伏和拉伸率的偏差也减小。
此外，参照图6，可以确认，与比较例不同，在示例1至3示例中，随着第一外径与第二外径之间的偏差(offset)增加，反向拱曲程度整体上逐渐减小。因此，在示例1至3的情况下，可防止未涂覆部分200在碾压/分切工序中被折叠，并且还可降低切口工序中产生的缺陷度。
特别是，可以确认，在示例3的情况下，拱曲程度、反向拱曲程度和箔提升程度都是最低的，拉伸率的偏差和拉伸量也是最佳的，并且在工序中防止缺陷的效果也是优异的。
然而，当如示例5中第一外径与第二外径之间的差过大时，拱曲程度和箔提升程度具有比比较例中小的值，但反向拱曲具有负值。从这些点可以确认，严重出现了未涂覆部分200的绝缘涂覆部分210一侧的按压现象。
尽管已经在上面示出并描述了本公开内容的优选实施方式，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员可使用在所附权利要求中限定的本发明的基本原理设计许多其他的变化和修改，这也落入本发明的精神和范围内。
[参考标号说明]
100：按压辊
110：中央部
130：第一端部
150：第二端部
200：未涂覆部分
210：绝缘涂覆部分
250：非绝缘涂覆部分。

Claims (9)

1.一种电极制造装置，包括：
向电极的未涂覆部分施加压力的按压辊，
其中所述按压辊包括中央部、第一端部和第二端部，
其中所述未涂覆部分包括绝缘涂覆部分和非绝缘涂覆部分，
其中所述第一端部邻近所述绝缘涂覆部分与所述非绝缘涂覆部分之间的边界，
其中所述第二端部位于远离所述绝缘涂覆部分的部分处，并且
其中所述中央部的与所述第一端部连接的部分的第一外径大于所述中央部的与所述第二端部连接的部分的第二外径，
其中所述第一外径与所述第二外径之比是1.0001以上并且1.01以下，
其中所述第一外径与所述第二外径之间的差是0.03mm以上并且0.399mm以下，
其中所述中央部的外表面从所述第一端部延伸到所述第二端部，其中所述中央部的外表面的锥角是0.1度以上并且0.759度以下。
2.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中：
所述第一端部和所述第二端部具有相同的宽度。
3.根据权利要求2所述的电极制造装置，其中：
所述第一端部的外径和所述第二端部的外径从所述中央部向外减小。
4.根据权利要求3所述的电极制造装置，其中：
所述第一端部的外表面的锥角大于所述第二端部的外表面的锥角。
5.根据权利要求3所述的电极制造装置，其中：
所述第二端部的远离所述中央部的部分的外径小于或等于所述第一端部的远离所述中央部的部分的外径。
6.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中：
所述中央部、所述第一端部和所述第二端部是一体的。
7.根据权利要求1所述的电极制造装置，其中：
所述按压辊将锯齿形状转印到所述未涂覆部分。
8.根据权利要求7所述的电极制造装置，其中：
所述中央部、所述第一端部和所述第二端部中的至少一个的外表面形成为锯齿形状。
9.一种通过根据权利要求1所述的电极制造装置制造的二次电池的电极。
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