CN115210924A - 包括可改变位置的空转辊的电极片重绕设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于重绕已经通过二次电池电极制造工艺的一部分的电极片的电极片重绕设备，所述电极片重绕设备包括：其上卷绕有PET膜的线轴；配置成保持线轴的线轴保持器；位于线轴保持器下方的底板，所述底板配置成支撑线轴保持器；配置成在线轴上方按压围绕线轴重绕的电极片以防止电极片弯曲的辊式接触辊；位于底板的一侧的竖直板，所述接触辊附接到竖直板；以及空转辊单元，所述空转辊单元配置成与接触辊一起形成围绕线轴重绕的电极片的切线，其中，所述空转辊单元包括空转辊、第一驱动装置和第二驱动装置，所述空转辊配置成保持重绕的电极片的张力并形成电极片的切线，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置配置成改变空转辊的位置。

Description

包括可改变位置的空转辊的电极片重绕设备

技术领域

本申请要求于2020年9月28日提交的第2020-00125808号韩国专利申请的优先权，其全文通过引用并入于此。

本发明涉及一种电极片重绕设备，所述电极片重绕设备包括可改变位置的空转辊，所述空转辊能够在重绕电极片之前将连接到电极片的PET膜自动连接到电极片重绕设备，以形成辊送路径。

背景技术

随着诸如智能手机、笔记本电脑和数码相机之类的移动设备的技术发展及其需求的增加，已经积极地进行了对能够充电和放电的二次电池的研究。此外，作为替代引起空气污染的化石燃料的能源的二次电池已经应用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(P-HEV)和能量存储系统(ESS)。

目前广泛使用的二次电池有锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池和镍锌电池。特别地，已经积极地进行了具有高工作电压和单位重量的高能量密度的锂二次电池的研究和开发。

这种二次电池包括电极组件和壳体，所述电极组件具有电极和隔膜交替堆叠的结构，所述壳体配置成容纳所述电极组件。电极组件是具有正极和负极在隔膜插置在其间的状态下进行堆叠的结构的发电元件，电极组件被分类为卷绕型电极组件或堆叠型电极组件，卷绕型电极组件具有施加有活性材料的长片型正极板和施加有活性材料的长片型负极板在隔膜插置在其间的状态下进行卷绕的结构，堆叠型电极组件具有预定尺寸的多个正极板和预定尺寸的多个负极板在隔膜插置在其间的状态下顺序堆叠的结构。

堆叠折叠型电极组件已经被开发作为具有组合了卷绕型电极组件和堆叠型电极组件的先进结构的电极组件，堆叠折叠型电极组件具有使用长的连续分离膜折叠预定单位尺寸的单电池或双电池的结构，每个单电池具有正极/隔膜/负极结构，每个双电池具有正极(负极)/隔膜/负极(正极)/隔膜/正极(负极)结构。

此外，为了改善传统堆叠型电极组件的可加工性并满足各种二次电池的需求，还开发了一种层压堆叠型电极组件，层压堆叠电极组件具有堆叠单元电池的结构，在每个单元电池中，电极和隔膜以交替堆叠的状态彼此层压。

通过将正极活性材料、导电剂和粘合剂的混合物施加到诸如金属箔之类的正极集电器上并干燥混合物来制造用于电极组件的正极。可以根据需要将填料进一步添加到混合物中。

此外，通过将负极材料施加到负极集电器上并干燥负极材料来制造负极。根据需要，可以任选地进一步包括关于正极描述的组分。

在经过电极制造工艺的一部分(例如开槽工序或干燥工序)之后，电极片以重绕在线轴上的状态被储存或运输。

将重绕在线轴上的电极片退绕，以在随后的处理中使用。此时，为了解决电极片的最内部的一部分不能被使用的问题，在电极片重绕之前，在线轴是空的状态下，将预定长度的PET膜缠绕在线轴上。

在电极片不直接重绕在空的线轴上而是在连接到PET膜的状态下重绕在空的线轴上的情况下，可以弥补以下缺点：当卷绕在线轴上的电极片被展开时，不能使用电极片的端部的一部分。

然而，为了使用PET膜重绕电极片，需要在重绕电极片之前执行从线轴展开PET膜，以与位于线轴上方的接触辊一起保持电极片的切线，并将PET膜供应到能够执行电极片重绕的空转辊，从而形成辊送路径的处理。

传统上，这样的PET膜供应过程由工人手动执行，由此工作效率降低并且由于工人的移动而产生异物。

发明内容

技术问题

考虑到上述问题而提出了本发明，本发明的目的是提供一种电极片重绕设备，所述电极片重绕设备具有空转辊的位置可通过第一驱动装置和第二驱动装置改变的结构，使得在重绕电极片之前，连接到电极片的PET膜自动连接到电极片重绕设备，以形成辊送路径。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的电极片重绕设备包括：线轴，其上卷绕有PET膜；线轴保持器，配置成保持所述线轴；位于线轴保持器下方的底板，配置成支撑所述线轴保持器；辊式接触辊，配置成在所述线轴上方按压围绕所述线轴重绕的电极片，以防止所述电极片弯曲；位于所述底板的一侧的竖直板，所述接触辊附接到所述竖直板；以及空转辊单元，配置成与所述接触辊一起形成围绕所述线轴重绕的所述电极片的切线，其中，所述空转辊单元包括空转辊、第一驱动装置和第二驱动装置，所述空转辊配置成保持重绕的电极片的张力并形成所述电极片的切线，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置配置成改变所述空转辊的位置。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，空转辊单元还可以包括引导辊，引导辊配置成与空转辊一起保持电极片的张力。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，空转辊单元还可以包括上框架，第一驱动装置设置在上框架上方，第二驱动装置设置在上框架下方。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，空转辊单元还可以包括位于第二驱动装置下方的下框架，下框架配置成将空转辊单元固定到底板。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，第一驱动装置可以包括驱动轴、连接到驱动轴的第一齿轮、以及空转辊支撑件，所述空转辊支撑件的一侧可旋转地连接到所述驱动轴，另一侧连接到所述空转辊，由此所述第一驱动装置可以使所述空转辊从垂直于地板的位置转到平行于地板的位置。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，上框架可以包括与第一齿轮啮合的第二齿轮，第二齿轮配置成使第一齿轮旋转。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，第二驱动装置可以位于上框架和下框架之间，以在平行于地板的方向上直线移动空转辊。

此外，根据本发明的电极片重绕设备还可以包括PET膜传感器。

此外，在根据本发明的电极片重绕设备中，PET膜传感器可以附接到底板或线轴保持器。

此外，使用根据本发明的电极片重绕设备制造根据本发明的电池单元。

此外，根据本发明的电池模块包括根据本发明的电池单元。

有益效果

根据本发明的电极片重绕设备的优点在于，可通过空转辊的旋转和直线运动而改变空转辊的位置，因此，可以自动形成PET膜辊送路径。

另外，根据本发明的电极片重绕设备的优点在于，可自动形成PET膜辊送路径，因此，可以防止由于工人的移动而导致的工作效率的降低和异物的产生。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的电极片重绕设备的正视图。

图2是根据本发明的实施方式的空转辊单元的透视图。

图3和图4是示出使用根据本发明的实施方式的空转辊单元将PET膜自动连接到电极片重绕设备的过程的示意图。

具体实施方式

在本申请中，应当理解，术语“包括”、“具有”、“包含”等指定所述特征、数字、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在或添加。

此外，在整个附图中使用相同的附图标记来表示执行类似功能或操作的部件。在说明书中称一个部分连接到另一个部分的情况下，不仅一个部分可以直接连接到另一个部分，而且一个部分可以经由其它部分间接连接到另一个部分。另外，包括某个元件并不意味着排除其他元件，而是意味着可以进一步包括这些元件，除非另有说明。

在下文中，将参照附图描述根据本发明的电极片重绕设备。

图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的电极片重绕设备的正视图。

当参照图1详细描述根据本发明的电极片重绕设备1000时，电极片重绕设备1000包括空转辊单元100、线轴200、线轴保持器300、底板400、竖直板500、接触辊510和PET膜传感器600。

首先，在将电极片重绕在线轴上之前，在线轴200是空的状态下，将预定长度的PET膜P卷绕在线轴200上。

如前文所述，提供PET膜P是为了在展开卷绕在线轴上的电极片时没有浪费地使用整个电极片。

接下来，线轴保持器300位于底板400上以保持线轴200。

此外，竖直板500位于底板400上，竖直板500在与线轴保持器300间隔开预定距离的状态下在竖直方向上直立。

接触辊510可以连接到竖直板500的一侧。

配置为辊形状的接触辊510在线轴200上方按压围绕线轴200重绕的电极片，以防止电极片弯曲并防止在电极片各层之间引入空气。

同时，PET膜传感器600连接到底板400或线轴保持器300以感测从线轴200退绕的PET膜P的位置，从而提供设定空转辊单元100的移动范围所需的数据。

激光传感器、超声波传感器或光学传感器可用作PET膜传感器600。然而，本发明不限于此，并且可以使用能够检测PET膜P的各种已知传感器中的任何一种。

图2是根据本发明的实施方式的空转辊单元的透视图。

当参照图2详细描述根据本发明的可改变位置的空转辊单元100时，空转辊单元100包括空转辊110、第一驱动装置120、上框架130、第二驱动装置140、下框架150和引导辊160。

首先，空转辊110与接触辊510一起接触PET膜P或电极片，以保持PET膜P或电极片的张力，并形成PET膜或电极片的切线，使得电极片可以容易地重绕。空转辊110是宽度大于电极片或PET膜P的宽度的辊。

接下来，第一驱动装置120包括驱动轴121、第一齿轮122和空转辊支撑件123。

这里，空转辊支撑件123连接到驱动轴121的相对端，驱动轴121延伸穿过第一齿轮122。当第一齿轮122旋转时，驱动轴121与第一齿轮122一起旋转，以将与其连接的空转辊支撑件123从垂直于地板的位置转到平行于地板的位置，或者从平行于地板的位置转到垂直于地板的位置。

另外，空转辊支撑件123的一端连接到驱动轴121，另一端连接到空转辊110。因此，空转辊110也随着空转辊支撑件123的转动而转动，由此改变空转辊110的位置。

同时，上框架130包括上框架本体131和第二齿轮132。

第一驱动装置120固定在上框架本体131上，第二齿轮132与第一驱动装置120的第一齿轮122啮合，以驱动第一齿轮122。

可以适当地调节第一齿轮122与第二齿轮132的传动比和第二齿轮132的转速，以控制空转辊110的位置改变速度。

接下来，第二驱动装置140位于上框架130下方。

第二驱动装置140配置成在平行于地板的方向上直线移动上框架130，第二驱动装置140可以是线性运动(LM)导向器和电机的组合。然而，本发明不限于此，并且可以使用能够执行直线往复运动的各种已知装置中的任何一种。

上框架130通过第二驱动装置140直线往复运动，因此连接到上框架130的第一驱动装置120和连接到第一驱动装置120的空转辊110可以直线往复运动。

同时，下框架150连接到底板400，第二驱动装置140设置在下框架150上。下框架150用于固定和支撑空转辊单元100。

另外，引导辊160可以连接到下框架150的一侧。

引导辊160是用于与空转辊110一起保持电极片的张力的辊。

图3和图4是示出使用根据本发明的实施方式的空转辊单元将PET膜自动连接到电极片重绕设备的过程的示意图。

当参照图3和4描述将PET膜P自动连接到电极片重绕设备以形成用于重绕电极片的辊送路径的过程时，首先，将上面仅卷绕有PET膜P的线轴200安装到电极片重绕设备1000。

随后，如图3的(a)所示，通过PET膜传感器600感测PET膜P的位置，并且基于感测到的数据驱动第一驱动装置120以使空转辊110转动到位于PET膜P下方。

随后，如图3的(b)所示，使用第二驱动装置140使空转辊110在平行于地板的方向上直线移动，以便精确地调节空转辊110的位置。

随后，如图4的(c)所示，PET膜P充分展开到低于空转辊110的位置，然后空转辊110返回到其原始位置(图4的(d))，由此形成用于电极片重绕的PET膜P的辊送路径。

尽管已经详细描述了本发明的具体细节，但是本领域技术人员将理解，详细描述仅公开了本发明的优选实施方式，因此不限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的类别和技术思想的情况下，各种改变和修改是可能的，并且显而易见的是，这些改变和修改落入所附权利要求的范围内。

[附图标记的描述]

1000：电极片重绕设备

100：空转辊单元

110：空转辊

120：第一驱动装置

121：驱动轴

122：第一齿轮

123：空转辊支撑件

130：上框架

131：上框架本体

132：第二齿轮

140：第二驱动装置

Claims (11)

1.一种用于重绕已经通过二次电池电极制造工艺的一部分的电极片的电极片重绕设备(1000)，所述电极片重绕设备(1000)包括：

线轴(200)，其上卷绕有PET膜(P)；

线轴保持器(300)，配置成保持所述线轴(200)；

位于所述线轴保持器(300)下方的底板(400)，配置成支撑所述线轴保持器(300)；

辊式接触辊(510)，配置成在所述线轴(200)上方按压围绕所述线轴(200)重绕的电极片，以防止所述电极片弯曲；

位于所述底板(400)的一侧的竖直板(500)，所述接触辊(510)附接到所述竖直板(500)；以及

空转辊单元(100)，配置成与所述接触辊(510)一起形成围绕所述线轴(200)重绕的所述电极片的切线，其中

所述空转辊单元(100)包括：

空转辊(110)，配置成保持重绕的电极片的张力并且形成所述电极片的切线；以及

第一驱动装置(120)和第二驱动装置(140)，配置成改变所述空转辊(110)的位置。

2.根据权利要求1所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述空转辊单元(100)还包括引导辊(160)，所述引导辊配置成与所述空转辊(110)一起保持所述电极片的张力。

3.根据权利要求2所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述空转辊单元(100)还包括上框架(130)，所述第一驱动装置(120)设置在所述上框架上方，所述第二驱动装置(140)设置在所述上框架下方。

4.根据权利要求3所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述空转辊单元(100)还包括位于所述第二驱动装置(140)下方的下框架(150)，所述下框架配置成将所述空转辊单元(100)固定到所述底板(400)。

5.根据权利要求4所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述第一驱动装置(120)包括：

驱动轴(121)；

第一齿轮(122)，所述第一齿轮(122)连接到所述驱动轴(121)；以及

空转辊支撑件(123)，所述空转辊支撑件(123)的一侧可旋转地连接到所述驱动轴(121)，另一侧连接到所述空转辊(110)，由此

所述第一驱动装置使所述空转辊(110)从垂直于地板的位置转到平行于地板的位置。

6.根据权利要求5所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述上框架(130)包括与所述第一齿轮(122)啮合的第二齿轮(132)，所述第二齿轮配置成使所述第一齿轮(122)旋转。

7.根据权利要求4所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述第二驱动装置(140)位于所述上框架(130)和所述下框架(150)之间，以在平行于地板的方向上直线地移动所述空转辊(110)。

8.根据权利要求1所述的电极片重绕设备(1000)，还包括PET膜传感器(600)。

9.根据权利要求8所述的电极片重绕设备(1000)，其中所述PET膜传感器(600)附接到所述底板(400)或所述线轴保持器(300)。

10.一种电池单元，包括使用根据权利要求1至9中任一项所述的电极片重绕设备(1000)制造的电极。

11.一种电池模块，包括根据权利要求10所述的电池单元。

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