CN115084619A - 电芯的堆叠系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电芯的堆叠系统。电芯的堆叠系统重复且依次堆叠电芯，其中负极板、隔板和正极板由外部材料连同焊盘一起堆叠和封装以制造电池模块。堆叠系统包括向其供应焊盘的焊盘供应单元；分别向其供应电芯的多个电芯供应单元；设置在多个电芯供应单元中的一个电芯供应单元上的涂胶单元，其将粘合剂涂抹到所提供电芯的上表面；以及堆叠单元，用于在选择性地通过主框架移动焊盘供应单元和电芯供应单元的同时，按预定顺序、预定数量将电芯、焊盘和涂有粘合剂的电芯堆叠并排出。

Description

电芯的堆叠系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2021年3月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0033963号的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及一种电芯的堆叠系统。更具体地，本公开涉及一种能够同时执行电芯的堆叠和转移的电芯的堆叠系统。

背景技术

目前，市售二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。

其中，与镍基二次电池相比，锂二次电池的记忆效应小，因此可以自由充放电，自放电率极低，且能量密度高。

锂二次电池主要使用锂基氧化物碳材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。

这种锂二次电池通过具有密封和容纳电极组件的外部材料形成电芯。电极组件通过隔板布置有分别涂覆正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板，正极板和负极板之间有电解质溶液。

通常，电芯可分为罐型和袋型，罐型的电极组件嵌入金属罐中，而袋型的电极组件嵌入铝和聚合物树脂构成的层压片袋中，采用罐型或袋型取决于外部材料的形状。

近年来，二次电池不仅广泛用于诸如便携式电子装置的小型装置，还广泛用于诸如车辆、蓄电设备的中大型装置。

当二次电池用于中型或大型装置时，大量的电芯被电连接以增加容量和输出。

特别地，袋型电芯由于重量轻、生产成本低、易变形等优点，被广泛应用于中大型装置中。

然而，袋型电芯通常不具有高机械强度，并且电池本身不包括用于将电池相互粘合的结构，因此难以堆叠。

当通过堆叠多个袋型电芯来构建电池模块时，电芯的堆叠对齐非常重要，因为这关乎组装附加部件、将它们电连接或确保后续工艺中的冷却性能。

因此，通过调整非刚性袋型电芯的外部尺寸来校正电芯的位置，并且为了电芯之间的堆叠必须调整电芯的所有四个表面。

另外，在传统技术中，电芯的组装有多个步骤，但是电芯的运输轨迹复杂，因此存在组装时间增多的缺点。

此外，在传统技术中，在运输电芯的多个过程中，有可能损坏电芯袋。

本背景技术部分所公开的上述信息仅用于增强对本公开背景的理解，因此本部分可能包含不构成本领域普通技术人员在该国已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的实施例提供一种电芯的堆叠系统，其通过在堆叠电芯以制造电池模块时使电芯的移动轨迹最小化来提高生产速度。

此外，本公开的实施例提供了一种电芯的堆叠系统，其可以通过使处理电芯的次数最小化以防止损坏电芯袋来提高适销性。

根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统为重复且依次堆叠的电芯的堆叠系统，其中负极板、隔板和正极板由外部材料连同焊盘一起堆叠和封装以制造电池模块，电芯的堆叠系统包括：焊盘供应单元，焊盘被供应至该焊盘供应单元；多个电芯供应单元，电芯被供应到每个电芯供应单元；涂胶单元，设置在多个电芯供应单元中的一个电芯供应单元上，被配置为将粘合剂涂抹到所供应的电芯的上表面；以及堆叠单元，用于在选择性地通过主框架移动焊盘供应单元和电芯供应单元的同时，按预定顺序、预定数量将电芯、焊盘和涂有粘合剂的电芯堆叠并排出。

堆叠单元可包括：安装支架，安装到主框架并在四个方向上配置有多个；固定支架，安装在固定到安装支架的第一电机的驱动轴前部，被配置为由第一电机在垂直方向上运行并形成箱形，在该箱形中下表面和一侧表面敞开以将电芯和焊盘堆叠在一起；垂直吸附板，在堆叠在固定支架内的电芯和焊盘的侧面上配置有多个，并且对电芯和焊盘的侧面进行真空吸附；以及水平吸附板，设置在固定支架内并对首先堆叠的电芯进行真空吸附，同时通过固定在固定支架外的一对第二电机在垂直方向上移动。

垂直吸附板可以对称地设置在电芯和焊盘堆叠在固定支架内的堆叠方向的两个内表面上。

垂直吸附板可由橡胶材料制成。

一对第二电机可以固定到固定支架的下侧，并且每个第二电机的驱动轴由固定到固定支架的上侧的滚珠丝杆形成，并且每个第二电机被配置为通过安装在每个第二电机的驱动轴上的螺母块来运行水平吸附板。

水平吸附板的两侧可连接到螺母块并且被配置为根据电芯和焊盘是否堆叠而由第二电机驱动上升或下降。

水平吸附板可以通过配置在固定支架的内表面处的轨道支撑以在竖直方向上运行。

主框架可包括设置在基于水平方向的第一方向的两侧的两个第一主框架，以及安装在两个第一主框架上且沿第一主框架在基于水平方向的第二方向上移动的第二主框架。

焊盘供应单元可包括并排设置在工作台上以分别供应焊盘的焊盘安装板，可在焊盘安装板的顶表面上形成安装槽以安置焊盘。

安装槽上可形成多个贯通孔。

供应到焊盘供应单元的焊盘可包括在两个表面上的粘合构件。

电芯供应单元可包括：电芯安装板，设置在与工作台相同方向上，电芯安装在电芯安装板上：夹具，沿电芯安装板的圆周配置以将电芯定位在原始位置；以及传感器，安装在工作台上、与电芯安装板相邻并感测电芯的原始位置。

涂胶单元可包括：第一子框架，在靠近和远离电芯供应单元的方向上运行；第二子框架，设置在第一子框架的两端，第一子框架嵌入第二子框架中，并且第二子框架运行第一子框架；移动块，安装在第一子框架上并沿第一子框架移动；连接框架，安装在移动块上；以及涂胶工具，安装在连接框架的前端并安装有喷嘴，以通过从粘合剂罐接收粘合剂将粘合剂涂抹到电芯的上表面。

在根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统中，具有使电芯的移动轨迹最小化来并因此提高堆叠电芯以制造电池模块的加工速度的效果。

此外，根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统包括能够同时堆叠电芯和焊盘并且将其通过堆叠单元排出的结构，从而减少和简化设备面积。

此外，在以下详细描述中直接或暗示性地描述了可以从本公开的实施例获得或预期的效果。即，本公开的实施例预期的各种效果将在以下得以详述。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的由电芯的堆叠系统制造的电池模块的示意图。

图2是根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统的整体示意图。

图3是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的焊盘供应单元的示意图。

图4是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的焊盘供应单元的示意图。

图5是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的涂胶单元的示意图。

图6是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的堆叠单元的示意图。

图7是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的堆叠单元的示意图。

具体实施方式

下文将参考附图更全面地描述本公开，其中示出了本公开的实施例。本领域技术人员能理解，在不背离本公开的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所述实施例。

为了清楚地描述本公开，省略了与本公开的实施例的描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同或相似的元件被赋予相同的附图标记。

在下面的描述中，将组件的名称分为第一、第二等是因为组件的名称彼此相同而将名称分开，并且其顺序没有特别限制。

图1是根据本公开的实施例的由电芯的堆叠系统制造的电池模块的示意图。

参考图1，根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统10的电芯3包括通过外部材料3f堆叠和封装的负极板3a、隔板3c和正极板3d。

在电芯3中，负极引线3b和正极引线3e暴露于外部材料3f的外部。

另外，电芯3的外部材料3f由柔性材料制成，并且在电解液充入内部的状态下，外部材料3f可以密封负极板3a、隔板3c和正极板3d。

多个电芯3堆叠以形成电池模块1。电池模块1通过在电芯3之间嵌入焊盘5构造。即，在电池模块1中，电芯3、焊盘5和另一个电芯3被构造为一组合，并且这样的组合可以预定数量堆叠以形成电池模块1。

在焊盘5的两个表面上形成粘合构件7。因此，在一组合中，电芯3通过配置在焊盘5的两个表面上的粘合构件7彼此粘合。

另外，当电芯3堆叠时，对齐度是一个重要因素，因此电芯3的四个表面应该以规定的状态堆叠。

此外，可以通过把运输电芯3所经过的移动线路最小化来防止对电芯3的损坏。

图2是根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统的整体示意图。

为此，根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统10包括焊盘供应单元20、电芯供应单元30、涂胶单元40和堆叠单元60。

参考图2，在本公开的实施例中，在电芯的堆叠系统10中，堆叠单元60被配置在整个上部之上，焊盘供应单元20和电池供应单元30被配置在堆叠单元60下方，并且在电池供应单元的一侧形成涂胶单元40。

在本公开的实施例中，基于图2，前后、左右、垂直方向设置为参考方向。

上述参考方向的定义是一个相对意义，参考方向可以根据本装置的参考位置或组装件的参考位置而变化，因此参考方向不一定限于本实施例的参考方向。

在下文中，电芯供应单元30所在一侧被定义为前侧，焊盘供应单元20所在一侧被定义为后侧，前后方向被设置为参考方向，并且面向上侧的部分定义为上部、上端、上表面和上端部，面向下侧的部分定义为下部、下端、下表面和下端部。

此外，下文中的端(一侧/一端或另一侧/另一端)可以定义为任意一侧的端，也可以定义为包括端的某个部分(一侧/一端或另一侧/另一端)。

图3是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的焊盘供应单元的示意图。

参考图3，在本实施例中，焊盘供应单元20是焊盘5被供应在电芯3之间的地方。

焊盘供应单元20由焊盘安装板21构成，焊盘安装板21并排布置在工作台T上且焊盘5被供应到焊盘安装板21。

在焊盘安装板21的上表面上形成安装槽23以安置焊盘5。安装槽23用于调节焊盘5的位置，使得焊盘5可以沿着焊盘5的圆周堆叠在原始位置。在安装槽23中形成多个通孔25。通孔25被构造成通过焊盘5的两个表面上的粘合构件7使焊盘5对焊盘安装板21的粘附最小化。

电芯供应单元30设置在焊盘供应单元20的前面。

图4是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的焊盘供应单元的示意图。

参考图4，在本实施例中，存在两个电芯供应单元30，从而分别供应电芯3。

电芯供应单元30配置在工作台T上。该工作台T可以是与焊盘供应单元20相同的台，或者可以是不同的台。另外，电芯供应单元30以与工作台T相邻的状态沿相同方向布置，且包括电芯安装板31，电芯3直接安装在该电芯安装板31上。

在电芯安装板31的周围配置有夹具33。夹具33被配置为将电芯3放置在原始位置。

多个电芯3被供应到电芯供应单元30，且最好是通过交叉供应方向将电芯3供应到相邻的电芯供应单元30。

例如，如果一个电芯供应单元30将负极引线3b向前布置以供应电芯3，则相邻的另一电芯供应单元30将正极引线3e向前布置以供应电芯3。这是为了在堆叠电芯3时将负极引线3b和正极引线3e的方向对准在预定方向上。

此外，传感器35可以配置在与电芯安装板31相邻的位置处。传感器35安装到工作台T并感测安置在电芯安装板31上的电芯3的原始位置。

在上述多个电芯供应单元30中，至少一个电芯供应单元30被配置为运行涂胶单元40。图5是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的涂胶单元示意图。

参考图5，本实施例描述了在多个电芯供应单元30的左侧配置涂胶单元40的示例。然而，应当理解的是，涂胶单元40的位置可以改变。涂胶单元40设置在一个电芯3单元上，并且被配置为将粘合剂50涂抹到所供应的电芯3的上表面。为此，涂胶单元40包括在靠近和远离电芯供应单元30的方向上，即左右方向上运行的第一子框架41。第一子框架41沿着分别设置在两端的第二子框架43运行。第一子框架41可嵌入第二子框架43中以运行第一子框架41。在第一子框架41中，安装有移动块45。移动块45被配置为沿第一子框架41移动，即向前和向后移动。

连接框架47安装在移动块45上。另外，涂胶工具49安装在连接框架47的前端。涂胶工具49将粘合剂50涂抹到电芯3的上表面。涂胶工具49从单独的粘合剂罐51接收粘合剂50，并且安装喷嘴53以将粘合剂50涂抹到电芯3的上表面。

堆叠单元60形成在焊盘供应单元20、电芯供应单元30和涂胶单元40的上侧。图6是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的堆叠单元的示意图，并且图7是根据本公开的实施例的应用于电芯的堆叠系统的堆叠单元的示意图。

参考图6，在本实施例中，堆叠单元60可以在选择性地通过主框架61移动焊盘供应单元20和电芯供应单元30的同时按预定顺序、预定数量堆叠并排出电芯3、焊盘5和涂覆有粘合剂50的另一个电芯3。

为此，堆叠单元60主要由安装支架63、固定支架67、垂直吸附板69和水平吸附板70组成。

安装支架63安装在主框架61上且被配置为在所有方向上移动。主框架61由第一主框架610和第二主框架611组成。第一主框架610设置在基于水平方向的第一方向的两侧，即焊盘供应单元20和电芯供应单元30的左右方向的两侧。第二主框架611安装在第一主框架610两侧上。第二主框架611被配置为在基于水平方向的第二方向，即前后方向上沿着第一主框架610移动。

安装支架63安装在上述主框架61的第一主框架610上。安装支架63通过配置在第一主框架610一侧的驱动电机65沿着第一主框架610在左右方向上运行。

固定支架67连接到安装支架63。固定支架67可以安装在固定到安装支架63的第一电机的驱动轴710的前部。因此，固定支架67被配置为通过第一电机71在竖直方向上运行。支架67呈箱形，其下表面和一侧表面敞开，从而在其中堆叠多个电芯3和焊盘5。

垂直吸附板69设置在固定支架67内部。可在堆叠在固定支架67内的电芯3和焊盘5的侧表面上形成多个垂直吸附板69。垂直吸附板69可以在电芯3和焊盘5堆叠在固定支架67内部的堆叠方向上对称地设置在两个内表面670上。另外，垂直吸附板69最好由橡胶材料制成。即，垂直吸附板69真空吸附堆叠的电芯3和焊盘5的两侧以防止电芯3和焊盘5滑落。

另外，在固定支架67的内部设置有水平吸附板70。水平吸附板70可沿垂直方向移动至固定在固定支架67外侧的一对第二电机73。第二电机73固定在固定支架67的上侧。第二电机驱动轴730包括滚珠丝杆。即，在第二电机73固定在固定支架67上侧的状态下，第二电机驱动轴730的前端固定在固定支架67的下侧。

螺母块731安装在第二电机驱动轴730上，并且水平吸附板70通过螺母块731连接以运行水平吸附板70。因此，水平吸附板70的两侧连接到螺母块731，并且被配置为根据电芯3和焊盘5是否堆叠而由第二电机73驱动上升或下降。

此外，水平吸附板70可以通过被配置在固定支架67的内表面670上的轨道75支撑而在竖直方向上运行。

上述堆叠单元60的操作如下。

通过根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统10堆叠的电池模块1可以通过重复堆叠预定数量的电芯3、焊盘5、另一个电芯3、涂抹有粘合剂50的电芯3、另一个焊盘5、另一个电芯3、涂抹有粘合剂50的另一个电芯3、另一个焊盘5和另一个电芯3而得到。

因此，堆叠单元60在以电芯供应单元30、焊盘供应单元20、电芯供应单元30、通过涂胶单元40涂抹有粘合剂50的电芯供应单元30、焊盘供应单元20、电芯供应单元30、通过涂胶单元40涂抹有粘合剂50的电芯供应单元30、焊盘供应单元20和电芯供应单元30的顺序重复移动的同时可将电芯3和焊盘5堆叠预定数量。

堆叠单元60通过主框架61在所有方向上移动，并且还可以通过第一电机71在垂直方向上移动。

参考图7，在堆叠单元60中，每当电芯3和焊盘5堆叠时，水平吸附板70就增多。

堆叠单元60通过由滚珠丝杆制成的第二电机驱动轴730运行，且由安装在固定支架67的内表面670上的轨道75支撑并且运行。

堆叠单元60被配置为通过水平吸附板70真空吸附首先堆叠在固定支架67内部的电芯3，且通过垂直吸收板69真空吸附堆叠在固定支架67内部的电芯3和焊盘5的侧面以防止其脱落。

最后，当堆叠单元60以预定数量堆叠电芯3和焊盘5时，堆叠单元60移动到单独的排出(exhaust)台(80，参见图2)，并且通过第二电机73的运转，电芯3和焊盘5被排出。

因此，根据本公开的实施例的电芯的堆叠系统10在堆叠电芯3以制造电池模块1时使电芯3的移动轨迹最小化，从而提高处理速度。

即，电芯的堆叠系统10由能够通过堆叠单元60同时堆叠和排出电芯3和焊盘5的结构构成，从而减少和简化设备面积。

因此，电芯的堆叠系统10在减少设备投资的同时提高了生产率。此外，电池堆叠系统可以通过使电芯3的处理次数最小化来防止损坏构成电芯3的外部材料3f。

虽然已经结合目前被认为是实际实施例的内容描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的实施例。相反，本公开旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (13)

1.一种电芯的堆叠系统，重复并依次堆叠电芯，其中，负极板、隔板和正极板由外部材料连同焊盘一起堆叠和封装以制造电池模块，所述电芯的堆叠系统包括：

焊盘供应单元，焊盘被供应至所述焊盘供应单元；

多个电芯供应单元，电芯被供应至每个电芯供应单元；

涂胶单元，设置在所述多个电芯供应单元中的一个电芯供应单元上，所述涂胶单元被配置为将粘合剂涂抹到所供应的电芯的上表面；和

堆叠单元，被配置为在选择性地通过主框架移动所述焊盘供应单元和所述电芯供应单元的同时，按预定顺序、预定数量将所述电芯、所述焊盘和涂有所述粘合剂的所述电芯堆叠并排出。

2.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，所述堆叠单元包括：

安装支架，安装在所述主框架上并且被配置为在四个方向上移动；

固定支架，安装在固定到所述安装支架的第一电机的驱动轴的前部，所述固定支架被配置为通过所述第一电机在垂直方向上运行，并形成箱形，在所述箱形中下表面和一侧表面敞开以将所述电芯和所述焊盘堆叠在一起；

至少两块垂直吸附板，位于堆叠在所述固定支架内的所述电芯和所述焊盘的侧面上，并且对所述电芯和所述焊盘的侧面进行真空吸附；和

水平吸附板，设置在所述固定支架内并对首先堆叠的所述电芯进行真空吸附，同时通过固定在所述固定支架外的一对第二电机在竖直方向上移动。

3.根据权利要求2所述的电芯的堆叠系统，其中，所述至少两块垂直吸附板对称地设置在所述电芯和所述焊盘堆叠在所述固定支架内的堆叠方向的两个内表面上。

4.根据权利要求2所述的电芯的堆叠系统，其中，所述至少两块垂直吸附板由橡胶材料制成。

5.根据权利要求2所述的电芯的堆叠系统，其中，每个第二电机固定到所述固定支架的下侧，并且每个第二电机的驱动轴由固定在所述固定支架的上侧的滚珠丝杆形成，并且每个第二电机被配置为通过安装在每个第二电机的所述驱动轴上的螺母块来运行所述水平吸附板。

6.根据权利要求5所述的电芯的堆叠系统，其中，所述水平吸附板的两侧与所述螺母块相连接，并且被配置为根据所述电芯和所述焊盘是否堆叠而由每个第二电机驱动上升或下降。

7.根据权利要求2所述的电芯的堆叠系统，其中，所述水平吸附板通过配置在所述固定支架的内表面处的导轨支撑以在竖直方向上运行。

8.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，所述主框架包括：

两个第一主框架，均位于基于水平方向的第一方向的两侧；和

第二主框架，安装在所述两个第一主框架上且沿所述第一主框架在基于所述水平方向的第二方向上移动。

9.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，所述焊盘供应单元包括并排设置在工作台上以供应焊盘的焊盘安装板；和

安装槽，形成在所述焊盘安装板的顶表面上。

10.根据权利要求9所述的电芯的堆叠系统，其中，在所述安装槽上形成有多个贯穿孔。

11.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，供应到所述焊盘供应单元的所述焊盘包括在两个表面上的所述粘合剂。

12.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，所述电芯供应单元包括：

电芯安装板，所述电芯安装在所述电芯安装板上，所述电芯安装板与工作台同向布置；

夹具，沿所述电芯安装板的圆周安装以将所述电芯定位在原始位置；和

传感器，安装在所述工作台上、与所述电芯安装板相邻并感测所述电芯的所述原始位置。

13.根据权利要求1所述的电芯的堆叠系统，其中，所述涂胶单元包括：

第一子框架，在靠近和远离所述电芯供应单元的方向上运行；

第二子框架，设置在所述第一子框架的两端，所述第一子框架嵌入所述第二子框架中，并且其中，所述第二子框架运行所述第一子框架；

移动块，安装在所述第一子框架上并沿所述第一子框架移动；

连接框架，安装在所述移动块上；和

涂胶工具，安装在连接框架的前端并安装有喷嘴，以通过从粘合剂罐接收所述粘合剂将所述粘合剂涂抹到所述电芯的所述上表面。

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