CN115298883A - 袋电池切割设备和袋电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开内容一实施方式的袋电池切割设备包括：用于切割电池单元的密封部的顶部刀具(top knife)和底部刀具(bottom knife)，电池单元包括电池壳体和容纳在电池壳体中的电极组件，其中顶部刀具的两个侧部分别包括朝向形成在底部刀具的两个侧部上的凹陷部突出的突出部，并且其中通过突出部切割电池单元的拐角部分。

Description

袋电池切割设备和袋电池制造方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0151199号的权益，通过引用将上述韩国专利申请的公开内容整体结合在此。
本公开内容涉及一种袋电池切割设备和袋电池制造方法，更具体地，涉及一种简化工序的袋电池切割设备和袋电池制造方法。
背景技术
近来，随着能源价格由于化石燃料的消耗而不断增加以及对环境污染日益增长的关注，对环境友好的替代能源的需求必然在未来生活中起到重要作用。因而，正在研究诸如核能、太阳能、风能和潮汐能之类的各种产生电力的技术，并且更有效地利用所产生的电力的蓄电设备也受到许多关注。
特别是，随着技术发展和对移动设备的需求增加，对作为能源的电池的需求迅速增加。因此，对能够满足多样化需求的电池进行了许多研究。
通常，对具有诸如高能量密度、高放电电压、高输出稳定性等之类的优点的诸如锂离子电池或锂离子聚合物电池之类的锂二次电池的需求较高。
基于电池壳体的形状，这种二次电池分为电极组件内置到圆柱形金属罐中的圆柱形电池、电极组件内置到棱柱形金属罐中的棱柱形电池、以及电极组件内置到铝层压片的电池壳体中的袋型电池。
在袋型二次电池中，高温环境和在长期循环测试期间产生的大量气体可能会在电池壳体的密封部和电极引线中引起通气(vent)。由于该原因，出现了二次电池的安全问题。为了减少该安全问题，需要提高电池壳体和电极引线的密封质量。
发明内容
技术问题
本公开内容的目的是提供一种简化工序的袋电池切割设备和袋电池制造方法。
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，可在本公开内容包括的技术构思的范围内进行各种扩展。
技术方案
根据本公开内容的一实施方式，提供了一种袋电池切割设备，包括：用于切割电池单元的密封部的顶部刀具(top knife)和底部刀具(bottom knife)，所述电池单元包括电池壳体和容纳在所述电池壳体中的电极组件，其中所述顶部刀具的两个侧部分别包括朝向形成在所述底部刀具的两个侧部上的凹陷部突出的突出部，并且其中通过所述突出部切割所述电池单元的拐角部分。
所述顶部刀具与所述底部刀具之间的边界部分对应于所述电池单元的所述密封部，并且在所述边界部分处形成所述电池单元的切割部，并且在所述切割部中同时切割所述电池单元的侧面部分和所述拐角部分。
可在所述顶部刀具中通过所述突出部形成剪切角(shear angle)，并且所述电池单元的殴拐角部分可对应于所述剪切角被切割。
所述电池单元的所述侧面部分对应于沿所述电池单元的长度方向延伸的部分，并且从所述电池单元突出的电极引线可在所述电池单元的长度方向上突出。
所述电池单元包括所述电极组件所在的单元主体部和连接到所述单元主体部的气袋部，并且所述切割部可包括将所述单元主体部与所述气袋部连接的部分。
根据本公开内容的另一实施方式，提供了一种袋电池制造方法，包括以下步骤：将电极组件容纳在电池壳体中；经由所述电池壳体的气袋部注入电解液；密封所述电池壳体以形成密封部，以及切割所述密封部，其中切割所述密封部的步骤同时切割电池单元的拐角部分和侧面部分。
在切割所述密封部的步骤之前，所述袋电池制造方法可进一步包括固定所述电池单元的位置。
所述电池单元的所述侧面部分对应于沿所述电池单元的长度方向延伸的部分，并且从所述电池单元突出的电极引线可在所述电池单元的长度方向上突出。
所述密封部可包括将所述气袋部与所述电极组件所在的单元主体部连接的部分。
同时切割所述电池单元的所述拐角部分和所述侧面部分，使得所述电池单元的所述拐角部分可相对于所述电池单元的所述侧面部分形成倾斜角。
有益效果
根据本公开内容的实施方式，在对脱气(degassing)之后的电池进行侧面折叠之前，同时切割拐角部分和侧面部分而不是单独切割，从而可简化工序并且可降低产生碎片(scrap)或破坏绝缘的危险。
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其他效果。
附图说明
图1是图解根据本公开内容一实施方式的袋型电池单元的分解透视图；
图2是图解图1的袋型电池单元被组装的状态的透视图；
图3是图1的区域P的放大剖面图；
图4和图5是图解根据本公开内容比较例的袋电池切割方法的示图；
图6和图7是图解根据本公开内容一实施方式的袋电池切割方法的示图；
图8是图解根据本公开内容另一实施方式的袋电池切割设备的示图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述本公开内容的各实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。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似的参考标号表示相似的元件。
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，本公开内容不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，一些层和区域的厚度被夸大地示出。
此外，将理解的是，当诸如层、膜、区域或板之类的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，所述元件可直接在所述另一元件上或者也可存在中间元件。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，这意味着不存在其他中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”是指设置在基准部分上方或下方，并不一定是指朝向重力的相反方向设置在基准部分“上”或“上方”。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一部件时，这意味着该部分可进一步包括其他部件，而不排除其他部件，除非另有说明。
此外，在整个说明书中，当被称为“平面”时，是指当从上侧观看目标部分时，当被称为“剖面”时，是指当从垂直切割的横截面的侧面观看目标部分时。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的袋型电池单元的分解透视图。图2是图解图1的袋型电池单元被组装的状态的透视图。图3是图1的区域P的放大剖面图。
参照图1和图2，可通过将电极组件200容纳在电池壳体300内，然后将电池壳体密封来制造根据本实施方式的袋型电池单元100。电极组件200可包括正极、负极和设置在正极与负极之间的隔膜。电极组件200可以是堆叠型电极组件、果冻卷型电极组件、或堆叠/折叠型电极组件。
正极和负极的每一个包括电极接片210t，并且分别连接到电极接片210t的电极引线210和220可暴露到电池壳体300的外部。此外，电极引线210和220可在被引线膜400覆盖的状态下分别位于密封部300S中，以便确保密封性能和绝缘性能。
电池壳体300由层压片构成，并且可包括用于热熔合的树脂层和用于防止材料渗透的金属层。电池壳体300可包括上壳体310和下壳体320。
具体地，参照图3，上壳体310可包括用于密封的内部树脂层310a、用于防止材料渗透的金属层310b、以及外部树脂层310c。
关于上述上壳体310的层结构可同样应用于下壳体320。换句话说，沿着远离电极组件200的方向，下壳体320可包括内部树脂层、金属层和外部树脂层。
外部树脂层310c和封装片层相较于它们的厚度可具有优异的抗拉强度和耐候性并且具有电绝缘特性，以便保护袋型二次电池免受外部影响。外部树脂层310c可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyEthylene Terephthalate，PET)树脂或尼龙(nylon)树脂。金属层310b可防止空气、湿气等流入到袋型电池单元100中。金属层310b可包括铝(Al)。在内置电极组件200的状态下，内部树脂层310a可通过施加的热量和压力彼此热熔接。内部树脂层310a可包括流延聚丙烯(Casted PolyPropylene，CPP)或聚丙烯(PolyPropylene，PP)。
返回参照图1和图2，可在上壳体310和下壳体320的每一个中形成能够安放电极组件200的凹形的容纳部300ST。上壳体310和下壳体320可沿着容纳部300ST的外周分别设置有密封部300S1和300S2。上壳体310的密封部300S1和下壳体320的密封部300S2可彼此热熔合，以形成密封部300S并且密封电池壳体300。
在本公开内容的另一实施方式中，上壳体的一侧和下壳体的一侧可彼此一体连接，而其余三侧可被热熔合。
另外，电极组件200中包括的多个正极和多个负极可分别包括与电极引线210和220连接的正极接片和负极接片。具体地，电极引线210和220中的一个可以是正极引线，另一个可以是负极引线。如上所述，与电极组件200连接的电极引线210和220中的一个可从电池壳体300的一个端部突出并且暴露到电池壳体300的外部，并且电极引线210和220中的另一个可从电池壳体300的另一个端部突出并且暴露到电池壳体300的外部。在本实施方式中，描述了双向的电极引线210和220的结构，但是电极引线210和220也可在一个方向上突出。
尽管在图2中示出了电池单元100的拐角部分具有直角形状，但是拐角部分可通过之后描述的袋电池切割而具有倾斜形状。
图4和图5是示出根据本公开内容比较例的袋电池切割方法的示图。
参照图4，在根据比较例的袋电池切割方法中，在袋电池制造工序期间，电池单元的侧面部分可在脱气(degassing)之后折叠。在折叠电池单元的侧面部分之前，可切割电池单元的侧面部分350S和拐角部分350C。根据比较例，可单独切割电池单元的侧面部分350S和拐角部分350C。
当以这种方式单独切割电池单元的侧面部分350S和拐角部分350C时，存在在切割拐角部分350C时残留未被切割的碎片(scrap)的风险。为了防止在刚刚切割之后在切割面上产生褶皱和翘曲，存在必须执行翼按压步骤的麻烦。具体地，当单独切割拐角部分350C时，切割的拐角部分350C本身的尺寸非常小，使得碎片会非常小，遗漏的危险会更高。
具体地，参照图5，根据比较例的袋电池切割方法可包括以下步骤：定位、拐角切割、第一翼按压、侧面切割和第二翼按压。在此，定位步骤可以是在切割电池单元之前适当地固定电池单元的位置的步骤，翼按压步骤可以是用加热板按压电池单元的密封部的步骤。
根据比较例，由于执行多个翼按压步骤，所以存在密封部的边缘部分的绝缘被破坏的风险。
图6和图7是图解根据本公开内容一实施方式的袋电池切割方法的示图。
参照图6，根据本实施方式的电池单元可以是配置为使得电极组件容纳在袋型电池壳体中的袋型电池。
参照图1、图2以及图6，根据本实施方式的袋电池制造方法包括以下步骤：将电极组件200容纳在电池壳体300中；经由电池壳体300的气袋部100GP注入电解液；密封电池壳体300以形成密封部300S；以及切割密封部300S。其中，切割密封部300S的步骤可同时切割电池单元100的拐角部分350C和侧面部分350S。
根据本实施方式的要被切割的密封部300S可包括将气袋部100GP与电极组件200所在的单元主体部100BP连接的部分。在电池单元100的对应于将气袋部100GP与单元主体部100BP连接的部分的侧面部分350S和位于与该侧面部分350S不同一侧的侧面部分350S的每一个中形成有切割部300CP。可在切割部300CP中同时切割电池单元100的拐角部分350C和侧面部分350S。
根据本实施方式的电池单元100的侧面部分350S对应于沿电池单元100的长度方向延伸的部分，并且从电池单元100突出的电极引线210和220可在电池单元100的长度方向上突出。具体地，第一电极引线210从电池单元100的前面部分350F突出，并且第二电极引线220可从电池单元100的后面部分350R突出。电池单元100的侧面部分350S是将电池单元100的前面部分350F与后面部分350R连接的部分，并且可对应于沿电池单元100的长度方向延伸的边缘。
当以这种方式同时切割电池单元的侧面部分350S和拐角部分350C时，能够使在切割拐角部分350C时残留未被切割的碎片(scrap)的风险最小化。不需要为了防止在切割面上产生褶皱和翘曲而在拐角切割步骤与侧面切割步骤之间添加翼按压步骤，因而可简化工序。
具体地，参照图7，根据本实施方式的袋电池切割方法可包括以下步骤：定位、拐角和侧面同时切割、以及翼按压。在此，定位步骤可以是在切割电池单元之前适当地固定电池单元的位置的步骤，翼按压步骤可以是用加热板按压电池单元的密封部的步骤。
根据本实施方式，由于翼按压步骤的数量被最小化，所以可降低密封部的边缘部分的绝缘被破坏的风险。
根据本实施方式，同时切割电池单元100的拐角部分350C和侧面部分350S，使得电池单元100的拐角部分350C可相对于电池单元100的侧面部分350S形成倾斜角。
通过根据本实施方式切割拐角部分350C，在后续步骤中使用螺旋辊等使密封部300S成为双重侧面折叠形状(Double Side Folded Shape)，其中可预先防止对应于拐角部分350C的电池单元100下垂的问题。双重侧面折叠形状可以是将电池壳体的密封部至少折叠两次而形成的形状。
此外，通过根据本实施方式切割侧面部分350S，可控制用于形成双重侧面折叠密封部的标准。
图8是图解根据本公开内容另一实施方式的袋电池切割设备的示图。
参照图8，根据本实施方式的袋电池切割设备包括用于切割电池单元100的密封部300S的顶部刀具(top knife)500和底部刀具(bottom knife)600，电池单元100包括电池壳体和容纳在电池壳体中的电极组件，其中顶部刀具500的两个侧部分别包括朝向形成在底部刀具600的两个侧部上的凹陷部600D突出的突出部500P。其中，通过突出部500P切割电池单元100的拐角部分350C。顶部刀具的长度可比底部刀具的长度短。
顶部刀具500与底部刀具600之间的边界部分对应于电池单元100的密封部300S，并且可在边界部分处形成电池单元100的切割部。可在切割部中同时切割电池单元100的拐角部分350C和侧面部分350S。
在顶部刀具500中通过突出部500P形成剪切角(shear angle)，并且电池单元100的拐角部分350C可对应于剪切角被切割。
另外，可集合根据本公开内容实施方式的几个袋型电池单元以构成电池模块，并且可将一个或多个电池模块封装在电池组壳体中以形成电池组。
上述电池模块和电池组可应用于各种装置。这样的装置可应用于诸如电动自行车、电动汽车、或者混合动力电动汽车之类的车辆装置，但是本公开内容不限于此，并且可应用于能够使用电池模块的各种装置，这也属于本公开内容的范围。
尽管上面已经参照优选实施方式示出和描述了本发明，但是本公开内容的范围不限于此，并且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原理来设计许多改变和修改，这也落入本公开内容的精神和范围内。
[参考标号说明]
100：电池单元
100BP：单元主体部
100GP：气袋部
300：电池壳体
300S：侧面部分
300CP：切割部
350C：拐角部分
350S：侧面部分
500：顶部刀具
500P：突出部
600：底部刀具。

Claims (10)

1.一种袋电池切割设备，包括：
用于切割电池单元的密封部的顶部刀具(top knife)和底部刀具(bottom knife)，所述电池单元包括电池壳体和容纳在所述电池壳体中的电极组件，
其中所述顶部刀具的两个侧部分别包括朝向形成在所述底部刀具的两个侧部上的凹陷部突出的突出部，并且
其中通过所述突出部切割所述电池单元的拐角部分。
2.根据权利要求1所述的袋电池切割设备，其中：
所述顶部刀具与所述底部刀具之间的边界部分对应于所述电池单元的所述密封部，并且在所述边界部分处形成所述电池单元的切割部，并且
在所述切割部中同时切割所述电池单元的侧面部分和所述拐角部分。
3.根据权利要求2所述的袋电池切割设备，其中：
在所述顶部刀具中通过所述突出部形成剪切角(shear angle)，并且所述电池单元的所述拐角部分对应于所述剪切角被切割。
4.根据权利要求2所述的袋电池切割设备，其中：
所述电池单元的所述侧面部分对应于沿所述电池单元的长度方向延伸的部分，并且从所述电池单元突出的电极引线在所述电池单元的长度方向上突出。
5.根据权利要求2所述的袋电池切割设备，其中：
所述电池单元包括所述电极组件所在的单元主体部和连接到所述单元主体部的气袋部，并且
所述切割部包括将所述单元主体部与所述气袋部连接的部分。
6.一种袋电池制造方法，包括以下步骤：
将电极组件容纳在电池壳体中；
经由所述电池壳体的气袋部注入电解液；
密封所述电池壳体以形成密封部；以及
切割所述密封部，
其中切割所述密封部的步骤同时切割电池单元的拐角部分和侧面部分。
7.根据权利要求6所述的袋电池制造方法，在切割所述密封部的步骤之前，进一步包括固定所述电池单元的位置。
8.根据权利要求6所述的袋电池制造方法，其中：
所述电池单元的所述侧面部分对应于沿所述电池单元的长度方向延伸的部分，并且从所述电池单元突出的电极引线在所述电池单元的长度方向上突出。
9.根据权利要求6所述的袋电池制造方法，其中：
所述密封部包括将所述气袋部与所述电极组件所在的单元主体部连接的部分。
10.根据权利要求6所述的袋电池制造方法，其中：
同时切割所述电池单元的所述拐角部分和所述侧面部分，使得所述电池单元的所述拐角部分相对于所述电池单元的所述侧面部分形成倾斜角。
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