CN115280546A - 电极制造设备 - Google Patents

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CN115280546A CN202180020603.6A CN202180020603A CN115280546A CN 115280546 A CN115280546 A CN 115280546A CN 202180020603 A CN202180020603 A CN 202180020603A CN 115280546 A CN115280546 A CN 115280546A
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Abstract

根据本公开内容的一个实施方式的电极制造设备是传送具有涂布部分和未涂布部分的电极基板的电极制造设备，所述设备包括：传送辊，传送所述电极基板，其中所述传送辊包括第一辊和围绕所述第一辊的外表面的第二辊，并且其中所述第二辊的中心部的直径大于所述第二辊的一个端部的直径。

Description

电极制造设备
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年12月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0184478号的优先权的权益，通过引用将所述韩国专利申请的全部公开内容并入本文。
本公开内容涉及一种电极制造设备，更具体地，涉及一种防止电极破损的电极制造设备。
背景技术
随着技术的发展和对移动装置的需求增加，对二次电池的需求也迅速增加。在二次电池中，具有高能量密度和工作电压以及优异的保存和寿命特性的锂二次电池已被广泛用作各种电子产品以及各种移动装置的能源。
二次电池可以通过将由正极板、负极板和隔膜组成的电极组件插入壳体中，然后密封壳体来形成。正极板或负极板(以下称为“电极基板”)可以通过将活性材料浆料涂布在正极导电集流体或负极导电集流体上至预定厚度，在正极导电集流体与负极导电集流体之间插入隔膜，并且将板以果冻卷式多次卷绕或多层层压来配置以形成电极组件。
电极基板可以由涂布有活性材料浆料的活性材料涂布部分和未涂布有活性材料浆料的未涂布部分形成。活性材料涂布部分可包括用于增加对电极集流体的粘附性并增加活性材料的体积密度的辊压工艺。辊压的电极板在干燥之后，通过具有一定宽度的切割器并切割成预定尺寸即可使用。
辊压工艺具有如下问题：在辊压电极板时由于涂布部分与未涂布部分之间的厚度不同而出现压缩偏差。由于这样的偏差，电极集流体可能发生不平衡的塑性变形，从而导致残余应力。特别是，拉伸残余应力可能导致部件的疲劳耐久性降低和断裂强度降低。
图1是示出使用常规的辊压设备的辊压工艺的示意图。图2是示出在辊压之后的电极板的平面图。
参考图1，可以执行通过辊压辊10辊压形成在电极集流体20上的涂布部分30和未涂布部分40的辊压工艺。此时，压力集中在涂布部分30上，如图2所示，涂布部分30P的拉伸程度与非涂布部分40的拉伸程度不同，可能会在未涂布部分40中产生褶皱。由于未涂布部分40在辊压工艺中产生的褶皱，在后续工艺中可能会出现诸如电极破损等工艺缺陷。特别地，当在涂布部分30P与非涂布部分40的界面处残留高的拉伸残余应力时，由于电极的收缩和膨胀，它们会持续受到微弱的应力，并且可能变得容易断裂。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的在于提供一种防止电极破损的电极制造设备。
然而，本公开内容的实施方式要解决的技术问题不限于上述问题，并且可以在本公开内容中所包括的技术思想的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一个实施方式，提供了电极制造设备，传送具有涂布部分和未涂布部分的电极基板，所述设备包括：传送辊，传送所述电极基板，其中所述传送辊包括第一辊和围绕所述第一辊的外表面的第二辊，并且其中所述第二辊的中心部的直径大于所述第二辊的一个端部的直径。
所述第二辊可沿轴向改变其位置。
所述第一辊和所述第二辊可以是沿轴向分离的类型。
所述第一辊的轴向长度比所述第二辊长，并且所述第一辊可以从所述第二辊的轴向端部暴露。
具有至少一个凹槽的第一凹槽部分形成在第一辊的从所述第二辊的轴向端部暴露的外表面上，并且至少一个第二凹槽部分可形成在所述第二辊的轴向端部。
当所述第一凹槽部分和所述第二凹槽部分彼此重合同时所述第二辊沿轴向改变其位置时，所述第一辊和所述第二辊通过紧固构件连接。
所述紧固构件可为螺栓耦接式。
所述电极基板可包括执行辊压工艺的涂布部分和未涂布部分。
所述第一辊从所述第二辊的轴向端部暴露，所述第二辊的端部与暴露的第一辊可形成台阶。
所述电极基板可在暴露的第一辊对应于形成在所述电极基板上的缺口接片的状态下传送。
所述缺口接片可以是通过对所述未涂布部分的一部分进行开槽而形成的。
所述第二辊的一个端部可以与所述电极基板形成非接触区域。
有益效果
根据本发明的实施方式，传送辊由可彼此分离的第一辊和第二辊组成，第二辊为外辊，可以改变其位置，由此控制电极的迂曲运动。
此外，第一辊和第二辊可以通过紧固构件连接，由此将由于更换部件造成的损失最小化。
此外，通过使用形成有台阶的传送辊，能够防止缺口接片折叠现象。
另外，通过处理作为外辊的第二辊的端部，可以形成不与电极基板接触的区域，从而防止电极破损现象。
本公开内容的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员将从所附权利要求的描述中清楚地理解上述未描述的其他效果。
附图说明
图1是示出使用常规辊压设备的辊压工艺的示意图；
图2是示出在辊压之后的电极板的平面图；
图3是示意性地示出导辊装置的视图；
图4是示出图3的电极辊压装置的立体图；
图5是示意性地示出从侧面观察图4的电极辊压装置的状态的视图；
图6是示出通过图3的开槽工艺部形成的电极基板的立体图；
图7是示出根据本公开内容的实施方式的电极制造设备的视图；
图8是从上方观察的图7的电极制造设备的平面图；
图9是示出根据本公开内容的实施方式的传送辊的立体图；和
图10是图9的传送辊的一个端部的放大图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的各种实施方式，以便本领域技术人员能够容易地实施它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，并且不限于在此阐述的实施方式。
为了清楚起见，本文将省略与描述无关的部分的描述，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。
此外，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开内容不必限于附图中所示的那些。在附图中，为了清楚起见夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了描述方便，一些层和区域的厚度被夸大了。
此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一个元件“上”或“之上”时，它可以直接在另一个元件上或也可存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一个元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“上”或“之上”是指设置在参考部分上或下方，并不一定意味着朝向相反重力方向设置在参考部分“上”或“之上”。
此外，在整个说明书中，当部分被称为“包括”某个部件时，除非另有说明，否则意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件。
此外，在整个说明书中，当称为“平面”时，意味着从上方观察目标部分，并且当称为“截面”时，意味着从竖直切割的截面部分的侧面观察的目标部分。
图3是示意性地示出导辊装置的视图。
参考图3，导辊装置100包括送料辊201、辊压辊109、开槽工艺部140、导辊150、卷绕辊202。具体而言，导辊装置100包括：送料辊201，卷绕电极基板250；辊压辊109，其中电极基板250从送料辊201退绕并供给到导辊装置100，并且辊压供给的电极基板250；开槽工艺部140，执行开槽工艺，以形成缺口接片；导辊150，传送电极基板250；和卷绕辊202，复卷绕完成了辊压工艺和开槽工艺的电极基板250。
在通过辊压辊109辊压电极基板250之前，导辊装置100可以将卷绕在送料辊201上的电极基板250退绕，并将含有活性材料的电极混合物涂布到电极集流体上。
图4是示出图3的电极辊压装置的立体图。图5是示意性地示出从侧面观察图4的电极辊压装置的状态的视图。
参考图4和图5，如上所述，电极基板250可以在活性材料被涂布到电极集流体层300上以形成涂布部分400和未涂布部分500的状态下被辊压。
电极辊压装置100包括：退绕辊101，所述退绕辊101将电极基板250退绕，所述电极基板250具有在电极集流体层300上形成有涂布材料的涂布部分400和对应于平坦部分的未涂布部分500；复卷绕辊102，所述复卷绕辊102复卷绕电极基板250；辊压辊109，所述辊压辊109位于退绕辊101与复卷绕辊102之间，并根据电极基板250的移动方向辊压电极基板250的涂布部分400和未涂布部分500。未涂布部分500可以指除了形成在电极集流体层300上的涂布部分400之外的区域。
退绕辊101将作为被辊压对象的电极基板250提供给辊压装置100，使电极基板250按照顺时针方向旋转的沿图5的箭头方向D1移动。由退绕辊101退绕的电极基板250在沿箭头方向移动的同时通过辊压辊109之间。辊压辊109相对于电极基板250分别位于两侧上，并且通过两个辊压辊109之间的电极基板250被按压。之后，通过两个辊压辊109之间的电极基板250被再次卷绕在复卷绕辊102上。
在图4和图5中，通过辊压辊109的电极基板250已被描述为设置在退绕辊101与和复卷绕辊102之间。然而，为了确保电极制造工艺通过如图3所示的卷对卷方法连续进行，从送料辊201供给的电极基板250可以在没有退绕辊101和复卷绕辊102的情况下传送，通过辊压辊109并被卷绕在卷绕辊202上。
当涂布部分400和未涂布部分500通过辊压辊109辊压时，由于涂布部分400和未涂布部分500之间的张力差而产生偏张力，特别是残余应力可能残留在未涂布部分500中或涂布部分400与未涂布部分500之间的边界部分中。
图6是示出通过图3的开槽工艺部形成的电极基板的立体图。
参考图3和6，电极基板250的未涂布部分500可以通过开槽工艺部140切割以形成缺口接片500p。缺口接片500p可以具有从未涂布部分500的边缘部分500a突出的结构。在通过开槽工艺部140形成缺口接片500p之后，电极基板250可以通过导辊150移动以用于后续工艺进度，如图3所描述。
图7是示出根据本公开内容的实施方式的电极制造设备的视图。图8是从上方观察的图7的电极制造设备的平面图。
参考图7和图8，其上已经执行辊压工艺和开槽工艺的电极基板250可以由传送辊600传送以用于后续工艺。此时，由于在辊压工艺中产生的偏张力等而累积的残余应力可能残留在未涂布部分500中，因此可能发生电极基板250的破损。根据本实施方式，为了防止电极基板250破损，传送辊600的中心部的直径可以设计为大于传送辊600的一个端部的直径。根据本实施方式，可以在未涂布部分500中形成用于防止传送辊600和电极基板250彼此接触的非接触区域P。为此，传送辊600的轴向端部可以具有锥形形状。
接着，参考图9和图10详细说明本实施方式的传送辊600。
图9是示出根据本公开内容的实施方式的传送辊的立体图。图10是图9的传送辊的一个端部的放大图。
参考图9和图10，根据本实施方式的电极制造设备中包括的传送辊600包括第一辊600a和围绕第一辊600a的外表面的第二辊600b。此时，第二辊600b的轴向长度可以对应于电极基板250在垂直于图8中电极基板250的传送方向D1的方向上的宽度。根据本实施方式，第二辊600b可以改变其在轴向上的位置。第二辊600b的轴向可以是图9的x轴方向，并且可以垂直于电极基板250的传送方向D1。通过允许第二辊600b在轴向上改变其位置，可以控制电极基板250的迂曲运动。此外，第一辊600a和第二辊600b可以是在轴向上分离的类型。
根据本实施方式的第一辊600a具有比第二辊600b更长的轴向长度，并且第一辊600a可以从第二辊600b的轴向端部暴露。换句话说，第一辊600a为内辊，第二辊600b为外辊，并围绕第一辊600a的圆周，且第一辊600a的轴向长度比第二辊600b长的部分突出到第二辊600b的外部。
第一辊600a和第二辊600b可以是紧固构件。作为示例，紧固构件可以具有螺栓紧固结构。为了通过螺栓紧固，具有至少一个凹槽的第一凹槽部分600h1形成在从第二辊600b的轴向端部暴露的第一辊600a的外表面上，并且第二凹槽部分600h2可以是形成在第二辊600b的轴向端部处。此时，当第一凹槽部分600h1和第二凹槽部分600h2与第二辊600b重合同时改变其在轴向上的位置时，第一辊600a和第二辊600b可以通过螺栓型耦接系统连接。
根据本实施方式，第一辊600a从第二辊600b的轴向端部暴露，并且第二辊600b的端部与暴露的第一辊600a可以形成台阶。因为电极基板250在暴露的第一辊600a对应于图6所示的缺口接片500p的状态下传送，因此可以防止缺口接片500p被折叠。
此外，第二辊600b的中心部的直径可以大于第二辊600b的一个端部的直径。在这点上，如图8所述，传送辊600的中心部的直径可以设计为大于传送辊600的一个端部的直径，并且包括在传送辊600中的第二传送辊600b的中心部的直径可以被设计为大于第二辊600b的一个端部的直径，由此可以在第二辊600b的一个端部处形成不与电极基板250接触的非接触区域。
尽管上面已经示出和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，并且本领域技术人员使用在所附权利要求中限定的本发明的基本原理做出许多其他变化和修改也落入本发明的精神和范围内。
[附图标记说明]
109：辊压辊
250：电极基板
500p：缺口接片
600：传送辊
600a：第一辊
600b：第二辊
600h1：第一凹槽部分
600h2：第二凹槽部分

Claims (12)

1.一种电极制造设备，传送具有涂布部分和未涂布部分的电极基板，所述设备包括：
传送辊，传送所述电极基板，
其中所述传送辊包括第一辊和围绕所述第一辊的外表面的第二辊，并且
其中所述第二辊的中心部的直径大于所述第二辊的一个端部的直径。
2.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述第二辊沿轴向改变其位置。
3.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述第一辊和所述第二辊是沿轴向分离的类型。
4.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述第一辊的轴向长度比所述第二辊长，并且所述第一辊从所述第二辊的轴向端部暴露。
5.根据权利要求4所述的电极制造设备，其中：
具有至少一个凹槽的第一凹槽部分形成在第一辊的从所述第二辊的轴向端部暴露的外表面上，并且
至少一个第二凹槽部分形成在所述第二辊的轴向端部。
6.根据权利要求5所述的电极制造设备，其中：
当所述第一凹槽部分和所述第二凹槽部分彼此重合同时第二辊沿轴向改变其位置时，所述第一辊和所述第二辊通过紧固构件连接。
7.根据权利要求6所述的电极制造设备，其中：
所述紧固构件为螺栓耦接式。
8.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述电极基板包括执行辊压工艺的涂布部分和未涂布部分。
9.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述第一辊从所述第二辊的轴向端部暴露，并且所述第二辊的端部与暴露的所述第一辊形成台阶。
10.根据权利要求9所述的电极制造设备，其中：
所述电极基板在暴露的所述第一辊对应于形成在所述电极基板上的缺口接片的状态下传送。
11.根据权利要求10所述的电极制造设备，其中：
所述缺口接片是通过对所述未涂布部分的一部分进行开槽而形成的。
12.根据权利要求1所述的电极制造设备，其中：
所述第二辊的一个端部与所述电极基板形成非接触区域。
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