CN115210157A - 电极卷连接自动化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电极卷连接自动化设备，其能够在将电极片彼此连接的工序中均匀地保持电极接片的宽度并且能够将电极片彼此自动连接，其中电极卷连接自动化设备包括：第一供应单元，第一供应单元配置为供应形成有电极接片的第一电极片；第二供应单元，第二供应单元配置为供应形成有电极接片的第二电极片；连接单元，连接单元配置为将第一电极片与第二电极片彼此连接；以及设置在第一供应单元与连接单元之间的电极接片感测单元，电极接片感测单元配置为测量电极接片之间的距离。

Description

电极卷连接自动化设备
技术领域
本申请要求于2020年7月14日提交的韩国专利申请第2020-0087017号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。
本发明涉及一种电极卷连接自动化设备，更具体地，涉及一种包括配置为测量电极接片之间的距离的电极接片感测单元的电极卷连接自动化设备，以使得在将两个电极片彼此连接的工序期间在电极片的移动方向上均匀地保持电极片的切割间隔。
背景技术
能够充电和放电的锂二次电池已被广泛用作无线移动装置(wireless mobiledevice)或穿戴在身体上的可穿戴装置(wearable device)的能源，并且还已被用作作为引起空气污染的现有汽油和柴油车辆的替代品而提出的电动车辆和混合动力电动车辆的能源。
在锂二次电池中，正极和负极在隔膜插置在它们之间的状态下堆叠，并且锂离子在正极与负极之间移动，从而锂二次电池重复充电和放电。
制造包括正极和负极在内的电极的工序包括以下步骤：用电极剂涂覆卷绕成卷形式的电极片的除要形成电极接片的部分之外的其余部分；干燥和辊压电极剂；分切电极片；以及将分切的电极片切口为单元电极。
以卷对卷连续工序执行电极制造工序。在使用电极卷连续制造电极期间卷绕成卷形式的电极卷消耗完的情况下，工人停止设备，使用胶带将使用中的电极卷的端部与新的电极卷的端部彼此连接，并且重新操作设备。
然而，当使用胶带将使用中的电极卷的端部与新的电极卷的端部彼此连接时，会产生电极接片之间宽度的差异。这种差异会在工人的技能较低的情况下增加。
此外，当在以均匀的速度传送电极片的同时以均匀的速度切割电极片以制造单元电极时，如果产生电极接片之间宽度的差异，则在将电极片切割成单元电极时切割位置发生改变，从而产生有缺陷的电极。
与此相关，专利文献1公开了一种电极生产系统，其包括配置为将安装到多个电极材料供应卷轴中的一个电极材料供应卷轴的电极材料自动替换成安装到另一个电极材料供应卷轴的电极材料的构件，但是没有公开能够在均匀地保持电极接片之间的距离的同时将电极材料彼此连接的技术。
专利文献2涉及一种电极片切割设备及切割方法，该电极片切割设备包括感测单元和切割单元，感测单元配置为感测电极片的切口凹部并且产生切口凹部感测信号，切割单元配置为响应于由感测单元产生的切口凹部感测信号而在经过切割点时切割电极片的切口凹部所在的部分。
然而，专利文献2没有教导或公开将两个电极片彼此连接以使得电极接片的宽度均匀的方法及与其相关的设备。
此外，专利文献3公开了一种自动电极膜更换设备，但是没有公开用于在电极膜彼此连接时检查电极接片之间的距离的技术。
因此，高度需要一种无论工人的技能如何都能够以均匀质量将电极片连接并且能够均匀地保持电极接片的宽度的技术，从而可防止在将电极片切割成单元电极时发生缺陷。
(现有技术文献)
(专利文献1)韩国授权专利公开第857396号(2018.05.11)
(专利文献2)韩国专利申请公开第2019-0127283号(2019.11.13)
(专利文献3)韩国专利申请公开第2016-0133264号(2016.11.22)
发明内容
技术问题
鉴于上述问题而做出了本发明，本发明的目的是提供一种能够在将电极片彼此连接时以均匀的尺寸保持电极接片的宽度，从而可防止在电极切割时发生缺陷，并且在不中断电极制造工序的情况下连续供应电极卷的电极卷连接自动化设备。
技术方案
为了实现上述目的，根据本发明的电极卷连接自动化设备，包括：第一供应单元，所述第一供应单元配置为供应形成有电极接片的第一电极片；第二供应单元，所述第二供应单元配置为供应形成有电极接片的第二电极片；连接单元，所述连接单元配置为将所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接；以及设置在所述第一供应单元与所述连接单元之间的电极接片感测单元，所述电极接片感测单元配置为测量所述电极接片之间的距离。
在根据本发明的电极卷连接自动化设备中，所述第二供应单元配置为具有这样的结构，即，所述第二供应单元解绕从而供应所述第二电极片以便与所述第一电极片连接，并且在所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接之后所述第二供应单元重新卷绕，以重新卷绕所述第一电极片和所述第二电极片。
在根据本发明的电极卷连接自动化设备中，所述电极接片感测单元可包括配置为发射信号的发射器和配置为接收所述信号的接收器，所述发射器和所述接收器设置为彼此面对，并且在所述电极接片经过所述发射器与所述接收器之间时，所述电极接片感测单元可测量所述第一电极片的所述电极接片之间的距离。
在根据本发明的电极卷连接自动化设备中，所述连接单元可包括切割器，所述切割器配置为切割所述第一电极片的起始部分的端部，使得当所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接时保持由所述电极接片感测单元测量的所述电极接片之间的距离。
根据本发明的所述电极卷连接自动化设备可进一步包括胶带贴附单元，所述胶带贴附单元配置为将所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接。
在根据本发明的电极卷连接自动化设备中，在作为所述第一电极片的在其移动方向上的相对两侧外边缘之一的、所述第一电极片的未形成电极接片的外边缘中可形成有凹部，并且所述电极卷连接自动化设备可进一步包括配置为感测所述凹部的位置的边缘位置控制(EPC、edge position control)传感器。
此外，可响应于所述EPC传感器的感测来调节所述第一电极片或所述第二电极片的移动方向。
本发明提供了一种使用所述电极卷连接自动化设备的自动电极卷连接方法。具体地，所述自动电极卷连接方法包括以下步骤：(a)解绕第一电极片；(b)在所述第一电极片经过所述电极接片感测单元时测量电极接片之间的距离；(c)基于所述电极接片之间的距离切割所述第一电极片的起始部分的端部；以及(d)将所述第一电极片与第二电极片彼此连接。
在根据本发明的自动电极卷连接方法中，可使用能够测量所述电极接片之间的距离的传感器来执行步骤(b)。
在根据本发明的自动电极卷连接方法中，可与感测所述第一电极片的凹部的位置的工序一起执行步骤(b)。
此外，本发明提供了一种使用所述电极卷连接自动化设备彼此连接的电极片，其中形成在所述第一电极片与所述第二电极片的连接部分处的单元电极的宽度等于所述第一电极片的单元电极的宽度和所述第二电极片的单元电极的宽度。
有益效果
通过上面的描述显见的是，根据本发明的电极卷连接自动化设备配置为自动执行将电极片彼此连接的工序，从而无论工人的技能如何都可以以均匀质量将电极片彼此连接。
此外，由于包括电极接片感测单元，所以可将电极片彼此连接，使得均匀地保持电极接片的宽度。
此外，由于使用EPC传感器，所以可将第一电极片与第二电极片彼此连接，使得第一电极片和第二电极片在它们的移动方向上均匀地对准。
因此，可防止在制造单元电极的切割工序期间由于电极接片之间宽度的差异而制造有缺陷的单元电极。
附图说明
图1是根据本发明的电极卷连接自动化设备的透视图。
图2是示出图1的第一电极片在经过电极接片感测单元之后被切割的工序的透视图。
图3是示出包括EPC传感器的电极卷连接自动化设备的透视图。
图4是示出其中第一电极片与第二电极片彼此连接的部分的平面图。
图5是示出使用胶带贴附单元将第一电极片与第二电极片彼此连接的工序的透视图。
具体实施方式
现在，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能够容易实施本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的工作原理中，当本文中并入的已知功能和构造的详细描述可能会使本发明的主旨模糊不清时，则将省去该详细描述。
此外，整个附图中将使用相同的参考标记来表示执行相似功能或操作的部件。在整个申请中一个部件被称为连接至另一个部件的情况下，该一个部件不仅可直接连接至该另一个部件，而且该一个部件还可经由另外的部件间接连接至该另一个部件。此外，包括某一要素并不意指排除其他要素，而是指可进一步包括其他要素，除非另有说明。
此外，除非特别限制，否则通过限制或添加来具体化要素的描述可应用于所有发明，并且不限制具体发明。
此外，在本发明的说明书和本申请的权利要求书中，除非另外提及，否则单数形式旨在包括复数形式。
此外，在本发明的说明书和本申请的权利要求书中，除非另外提及，否则“或”包括“和”。因此，“包括A或B”是指三种情况，即，包括A的情况、包括B的情况、以及包括A和B的情况。
此外，除非上下文另有明确指示，否则所有数值范围包括最低值、最高值以及它们之间的所有中间值。
将参照附图详细描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明的电极卷连接自动化设备的透视图。
参照图1，根据本发明的电极卷连接自动化设备包括：第一供应单元，第一供应单元配置为供应形成有电极接片101的第一电极片110；第二供应单元，第二供应单元配置为供应形成有电极接片101的第二电极片120；连接单元200，连接单元200配置为将第一电极片110与第二电极片120彼此连接；以及设置在第一供应单元与连接单元200之间的电极接片感测单元300，电极接片感测单元300配置为测量电极接片101之间的距离。
当在以卷对卷连续工序执行的电极制造工序期间作为移动电极的第二电极片消耗完时，需要执行将作为备用电极的第一电极片连接到第二电极片的端部的工序。
对形成有电极接片的电极片来说，根据移动电极与备用电极的连接部分的位置，会产生电极接片之间宽度的差异。如果产生电极接片之间宽度的差异，则在将电极片切割成单元电极的工序期间切割位置会改变，从而会形成多个有缺陷的电极。
因此，在本发明中，在将第一电极片与第二电极片彼此连接之前，测量第一电极片的电极接片之间的距离，以使得当将第一电极片与第二电极片彼此连接时电极接片之间的距离是均匀的。通过使第一电极片的电极接片经过电极接片感测单元300的工序测量电极接片之间的距离。下面将详细描述测量电极接片之间的距离。
可基于如上所述测量的电极接片之间的距离精确地计算第一电极片的起始部分的端部的切割位置。可基于如上所述计算的值切割第一电极片的起始部分的端部。
此时，考虑到第二电极片的末端部分的端部的位置来确定第一电极片的要被切割的部分。优选地，第二电极片的末端部分的端部被切割，使得在第二电极片的连接部分处设置有电极接片。第二电极片的末端部分可被切割以形成第二电极片的连接部分，使得形成在第二电极片的连接部分处的电极接片的宽度是其他电极接片的宽度的50％。
因此，在第一电极片的起始部分的端部形成第一电极片的连接部分，使得形成在第一电极片的连接部分处的电极接片具有等于其他电极接片的宽度的50％的尺寸，并且形成在第一电极片的连接部分处的电极接片与形成在第二电极片的连接部分处的电极接片通过对接焊接彼此连接，从而可形成具有与其他电极接片的宽度相等宽度的电极接片。
如上所述，第一电极片与第二电极片在其中第二电极片的连接部分与第一电极片的连接部分设置为彼此不重叠的状态下彼此连接，从而电极片可彼此连接，使得电极接片的宽度以及电极接片之间的距离保持均匀。
在本发明中，如上所述，第一电极片和第二电极片可彼此连接，使得电极接片之间的距离保持均匀。因此，在将连接后的电极片切割成单元电极的工序期间均匀地保持切割间隔。结果，可防止发生在将移动电极与备用电极连接的常规工序中，在电极接片之间的距离改变的情况下，由于将电极片切割成单元电极的切割位置的偏差而形成有缺陷的电极的问题。
在图1所示的第一供应单元中，第一辊111解绕以抽出第一电极片110，并且多个传送辊103设置在第一电极片110的下表面，以在x轴方向上传送第一电极片110。
或者，夹具可在夹持第一电极片的相对两个侧端的状态下传送第一电极片110。
第二供应单元配置为具有这样的结构，即，第二辊121解绕从而供应第二电极片120以便与第一电极片110连接，并且在第一电极片与第二电极片彼此连接之后第二辊121重新卷绕，以重新卷绕第一电极片110和第二电极片120。
在电极接片感测单元300中，配置为发射信号的发射器310和配置为接收信号的接收器320设置为彼此面对，并且在第一电极片110的电极接片101经过发射器310与接收器320之间时测量第一电极片110的电极接片101之间的距离。
在具体示例中，当发射器310朝向接收器320发射光或波长时，在电极接片101经过发射器310与接收器320之间时，光或波长被电极接片101反射或阻挡，从而光或波长未到达接收器。另一方面，当第一电极片的未形成电极接片的部分经过发射器310与接收器320之间时，光或波长可到达接收器。
发射器发射的光或波长到达或未到达接收器的时间可与第一电极片的移动速度一起进行计算，从而可计算电极接片的宽度以及电极接片之间的距离。可基于计算的值在与电极接片的宽度的50％对应的点处切割第一电极片。因此，可制备第一电极片的与第二电极片连接的连接部分。
可使用以上方法计算电极接片的宽度以及电极接片之间的距离。
然而，电极接片感测单元感测电极接片之间的距离以及电极接片的宽度的方法不限于上述方法。
图2是示出图1的第一电极片在经过电极接片感测单元之后被切割的工序的透视图。
参照图2，在第一电极片110经过电极接片感测单元300时测量电极接片之间的距离，并且将第一电极片110的起始部分的端部附接到连接单元200。
连接单元200可通过吸附来固定第一电极片110。
连接单元200包括切割器210，切割器210配置为切割第一电极片110的起始部分的端部，使得当第一电极片110与第二电极片彼此连接时保持由电极接片感测单元测量的电极接片之间的距离。
切割器210可在沿形成在连接单元中的狭缝220移动的同时切割第一电极片110。
当第一电极片与第二电极片彼此连接时，从第一电极片制造的单元电极的尺寸和从第二电极片制造的单元电极的尺寸必须保持均匀。为此，使用这样的方法，即，利用电极接片感测单元测量电极接片之间的距离；计算第一电极片的要被切割的部分以使得电极接片之间的距离保持一致；以及基于所述计算切割第一电极片的起始部分的端部。
与此相关，第二电极片的末端部分的端部处的电极片的宽度和第一电极片的起始部分的端部处的电极片的宽度被切割成是其他电极片的宽度的50％，使得当第一电极片与第二电极片彼此连接时电极接片之间的距离是均匀的。因此，当第二电极片与第一电极片彼此连接时，第二电极片的连接部分的电极接片和第一电极片的连接部分的电极接片彼此连接，从而可形成具有与其他电极接片的宽度相等的尺寸的电极接片。
因此，从第一电极片形成的单元电极和从第二电极片形成的单元电极可具有与第一电极片和第二电极片的移动方向平行地形成的相同的间距(pitch)。
间距是指在与电极接片突出方向垂直的宽度方向上的电极的尺寸。
然而，即使使用电极接片感测单元，使在与第一电极片和第二电极片的移动方向垂直的z轴方向上的单元电极的尺寸相等也存在限制。
因此，在根据本发明的电极卷连接自动化设备中，可在作为第一电极片的在其移动方向上的相对两侧外边缘之一的、第一电极片的未形成电极接片的外边缘中形成有凹部，并且可进一步包括配置为感测凹部的位置的EPC传感器。
与此相关，图3是示出包括EPC传感器的电极卷连接自动化设备的透视图。
参照图3，在作为第一电极片110的在其移动方向上的相对两个端部之一的第一端部处形成电极接片101，并且在第二端部处形成凹部102。
电极接片感测单元300可测量电极接片之间的距离，以使单元电极的间距相等。
感测形成在第一电极片110中的凹部的位置的EPC传感器400可检查当第一电极片与第二电极片彼此连接时第一电极片的第二端部是否与第二电极片的第二端部一致。
在作为EPC传感器的测量结果，第一电极片的第二端部与第二电极片的第二端部彼此不一致的情况下，固定第一电极片的连接单元可在z轴方向上移动，从而在z轴方向上将第一电极片和第二电极片对准。此时，优选地，第一电极片和第二电极片在z轴方向上的对准偏差在1mm内。
图4是示出其中第一电极片与第二电极片彼此连接的部分的平面图。
参照图4，第一电极片110位于下方，第二电极片120位于上方，并且第一电极片与第二电极片在设置为彼此不重叠的状态下经由胶带150彼此连接。
经由胶带150彼此连接的电极接片中的一个电极接片的宽度w2是未被切割和连接的其他电极接片的宽度w1的50％。经由胶带彼此连接的两个电极接片设置为彼此相邻，从而可形成具有与其他电极接片的宽度w1相同尺寸的电极接片。
因此，单元电极的宽度P可形成为具有均匀的值。
图5是示出使用胶带贴附单元将第一电极片与第二电极片彼此连接的工序的透视图。
参照图5，胶带贴附单元500包括：供应部510，供应部510配置为供应胶带；夹具520，夹具520配置为将由供应部510供应的胶带传送到贴附部530；以及贴附部530，贴附部530配置为在固定胶带的状态下移动至其中第一电极片与第二电极片彼此连接的部分。此外，夹具520可设置有配置为切割胶带的胶带切割器(未示出)。
夹具520夹持胶带卷的端部，并且将胶带设置成使得胶带的非粘性表面位于贴附部530的外表面。此时，贴附部530通过吸附固定胶带的非粘性表面。可以以与第一连接单元和第二连接单元的每一个的吸附部相同的方式执行贴附部的吸附。可使用真空减压吸附方法。
夹具520返回到将胶带设置在贴附部530之前的位置，并且将从胶带卷抽出的胶带在被夹持的状态下切割。此时，将胶带切割成贴附到电极片的连接部分所需的长度，并且通过吸附将胶带固定到贴附部530。
贴附部530能够通过传送装置移动，并且可移动到第一电极片与第二电极片的连接部分，以将胶带贴附到连接部分。
使用根据本发明的电极卷连接自动化设备的自动电极卷连接方法包括以下步骤：(a)解绕第一电极片；(b)在第一电极片经过电极接片感测单元时测量电极接片之间的距离；(c)基于电极接片之间的距离切割第一电极片的起始部分的端部；以及(d)将第一电极片与第二电极片彼此连接。
可使用能够测量电极接片之间的距离的传感器来执行步骤(b)。可选地，可与感测第一电极片的凹部的位置的工序一起执行步骤(b)。
在使用根据本发明的电极卷连接自动化设备和自动电极卷连接方法彼此连接的电极片中，形成在第一电极片与第二电极片的连接部分处的单元电极的宽度可形成为等于第一电极片的单元电极的宽度和第二电极片的单元电极的宽度。
因此，在以卷对卷工序执行电极制造工序中，快速且精确地执行将电极片彼此连接的工序，从而可在降低缺陷率的同时显著提高工作效率。
本发明所属领域的技术人员将理解到，基于上面的描述，在本发明的范畴内各种应用和修改是可能的。
(参考标号说明)
101：电极接片
102：凹部
103：传送辊
110、110’：第一电极片
111：第一辊
120：第二电极片
121：第二辊
150：胶带
200：连接单元
210：切割器
220：狭缝
300：电极接片感测单元
310：发射器
320：接收器
400：EPC传感器
500：胶带贴附单元
510：供应部
520：夹具
530：贴附部。
工业实用性
通过上面的描述显见的是，根据本发明的电极卷连接自动化设备配置为自动执行将电极片彼此连接的工序，从而无论工人的技能如何都可以以均匀质量将电极片彼此连接。
此外，由于包括电极接片感测单元，所以可将电极片彼此连接，使得均匀地保持电极接片的宽度。
此外，由于使用EPC传感器，所以可将第一电极片与第二电极片彼此连接，使得第一电极片和第二电极片在它们的移动方向上均匀地对准。
因此，可防止在制造单元电极的切割工序期间由于电极接片之间宽度的差异而制造有缺陷的单元电极。

Claims (11)

1.一种电极卷连接自动化设备，包括：
第一供应单元，所述第一供应单元配置为供应形成有电极接片的第一电极片；
第二供应单元，所述第二供应单元配置为供应形成有电极接片的第二电极片；
连接单元，所述连接单元配置为将所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接；以及
设置在所述第一供应单元与所述连接单元之间的电极接片感测单元，所述电极接片感测单元配置为测量所述电极接片之间的距离。
2.根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备，其中所述第二供应单元配置为具有这样的结构，即，所述第二供应单元解绕从而供应所述第二电极片以便与所述第一电极片连接，并且在所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接之后所述第二供应单元重新卷绕，以重新卷绕所述第一电极片和所述第二电极片。
3.根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备，其中所述电极接片感测单元包括配置为发射信号的发射器和配置为接收所述信号的接收器，所述发射器和所述接收器设置为彼此面对，并且
其中在所述电极接片经过所述发射器与所述接收器之间时，所述电极接片感测单元测量所述第一电极片的所述电极接片之间的距离。
4.根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备，其中所述连接单元包括切割器，所述切割器配置为切割所述第一电极片的起始部分的端部，使得当所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接时保持由所述电极接片感测单元测量的所述电极接片之间的距离。
5.根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备，进一步包括胶带贴附单元，所述胶带贴附单元配置为将所述第一电极片与所述第二电极片彼此连接。
6.根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备，其中在作为所述第一电极片的在其移动方向上的相对两侧外边缘之一的、所述第一电极片的未形成电极接片的外边缘中形成有凹部，并且
其中所述电极卷连接自动化设备进一步包括配置为感测所述凹部的位置的边缘位置控制(EPC，edge position control)传感器。
7.根据权利要求6所述的电极卷连接自动化设备，其中响应于所述EPC传感器的感测来调节所述第一电极片或所述第二电极片的移动方向。
8.一种使用根据权利要求1至7中任一项所述的电极卷连接自动化设备的自动电极卷连接方法，所述自动电极卷连接方法包括以下步骤：
(a)解绕第一电极片；
(b)在所述第一电极片经过所述电极接片感测单元时测量电极接片之间的距离；
(c)基于所述电极接片之间的距离切割所述第一电极片的起始部分的端部；以及
(d)将所述第一电极片与第二电极片彼此连接。
9.根据权利要求8所述的自动电极卷连接方法，其中使用能够测量所述电极接片之间的距离的传感器来执行步骤(b)。
10.根据权利要求8所述的自动电极卷连接方法，其中与感测所述第一电极片的凹部的位置的工序一起执行步骤(b)。
11.一种使用根据权利要求1所述的电极卷连接自动化设备彼此连接的电极片，其中形成在所述第一电极片与所述第二电极片的连接部分处的单元电极的宽度等于所述第一电极片的单元电极的宽度和所述第二电极片的单元电极的宽度。
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