CN115397599A - 焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件，该焊接设备包括：电极组件，电极组件配置为多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠；引导件，引导件配置为减小从电极组件突出的正极接片和负极接片的张力；砧座，砧座配置为使电极接片设置在其上；和焊头，焊头配置为对设置在砧座上的电极接片施加超声波。

Description

焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法 制造的电极组件

技术领域

本申请要求于2021年1月8日提交的韩国专利申请第2021-0002822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。

本发明涉及一种焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件。更具体地，本发明涉及一种用于在对齐电极接片以使得施加至电极接片的张力减小的状态下，将堆叠型电极组件的电极接片焊接的焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件。

背景技术

为了防止由于化石燃料的使用导致的环境污染加剧，已对作为替代能源的核能、太阳能、水力发电、风能等进行了积极研究。

二次电池被提出作为能够替代化石燃料的能源。二次电池的优点在于，可通过连续充电和放电重复使用二次电池并且可大大减少二次电池排放的二氧化碳的量。

此外，即使对于配置为储存由太阳能、水力发电、风能等产生的闲置电力并且在过载时使用储存的能量的储能系统(ESS)来说，也使用二次电池作为蓄电装置，从而可优化电力管理。

锂二次电池是一种二次电池，由于锂二次电池重量轻，具有高能量密度并且可用作高输出能源，所以对锂二次电池的需求增加。

锂二次电池通过来自正极的锂离子可逆地嵌入负极中并且锂离子从负极可逆地脱嵌的过程进行充电和放电。正极和负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠以构成电极组件。

电极组件与电解质一起被容纳在电池壳体中以构成锂二次电池。根据电池壳体的形状，锂二次电池可分为由包括树脂层和金属层的层压片制成的袋形电池单元、包括由金属材料制成的棱柱形电池壳体的棱柱形电池单元、或包括由金属材料制成的圆柱形电池壳体的圆柱形电池单元。其中，由于袋形电池单元可自由变形并且具有高能量密度这样的特性，袋形电池单元被用作各种装置的能源。

电极组件可配置为具有其中至少一个正极和至少一个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠的结构，其中正极和负极分别包括从其向外突出的正极接片和负极接片。

将如上所述突出的电极接片焊接的工序被称为预焊接(pre-welding)。通过预焊接工序形成电极接片束，并且电极引线可结合至电极接片束以用作电极端子。

当在对齐电极接片的过程中电极接片被紧绷的状态下执行焊接以形成电极接片束时，即使电极接片被施加较小的冲击，电极接片也会容易断裂。

由于该原因，已进行了各种尝试来开发能够提高电极接片的安全性的技术。

与之相关，专利文献1公开了一种电极组件制造方法，其在聚集并焊接电极接片的预焊接工序之前包括装载工序，即，在作为电极接片焊接的部分的焊接区域处的电极组件一侧设置一对负载，并且在负载彼此面对的方向上移动该对负载以与电极接片的相对两侧紧密接触。然而，在专利文献1中，使用一对负载是为了防止在预焊接工序期间产生的灰尘移动到电极组件。

此外，在专利文献1中，在装载工序期间可能在电极接片被拉伸的方向上施加张力，从而会降低电极接片的安全性。

专利文献2公开了一种电池单元制造方法，包括以下工序：制备包括形成有电极接片的电极板的电极组件，并且在距电极组件的端部的距离处在电极组件的厚度的1/5以内的点处使用引导夹具沿上下方向按压电极接片；以及预焊接工序，在被引导夹具按压的电极接片中的与引导夹具所在的区域相邻的部分形成焊接部分。

在专利文献2中，作为预焊接之前的步骤，包括使用引导夹具按压电极接片的工序。然而，执行上述工序是为了有效减小电极接片的焊接部分的死区空间，并未公开防止损坏电极接片的工序。

因此，高度需要能够减小在形成电极接片束的预焊接工序期间施加至电极接片的张力的技术。

(专利文献1)韩国专利申请公开第2020-0105272(2020.09.07)

(专利文献2)韩国专利申请公开第2018-0072065(2018.06.29)

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焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件，在包括通过焊接电极接片形成的电极接片束的电极组件中，该焊接设备能够使电极接片变形而松弛，从而可在延伸到焊接区域的电极接片的长度增加的状态下形成焊接区域。

技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于制造电极组件的焊接设备，所述焊接设备包括：电极组件，所述电极组件配置为使得多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠；引导件，所述引导件配置为减小从所述电极组件突出的电极接片的张力；设置在所述电极接片下方的下焊接单元；和设置在所述电极接片上方的上焊接单元。

所述下焊接单元可以是砧座，所述砧座配置为使所述电极接片设置在其上，并且所述上焊接单元可以是焊头，所述焊头配置为对设置在所述砧座上的所述电极接片施加超声波。

所述下焊接单元和所述上焊接单元可构成单个焊接装置，并且除了作为摩擦焊接的超声波焊接以外，还可使用配置为将电极接片彼此结合的所有常规手段，诸如电子束焊接(electron beam welding)和激光焊接。

所述引导件可包括位于所述电极接片上方的第一引导件和位于所述电极接片下方的第二引导件，并且所述第一引导件和所述第二引导件可彼此靠近或彼此远离移动。

所述第一引导件和所述第二引导件的每一个可包括形成为辊形状的旋转部或包括曲面的曲形部，并且所述旋转部的旋转轴可平行于每个电极接片的宽度。

所述第一引导件和所述第二引导件的每一个可进一步包括主体部，所述旋转部或所述曲形部结合至所述主体部的一端。

所述主体部可包括弯折部，并且所述主体部可在所述弯折部处弯折或者能够围绕所述弯折部的旋转轴旋转。

所述第一引导件的旋转部和所述第二引导件的旋转部可沿相反的方向旋转，以在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片。

可通过由磁场产生的斥力来提供所述旋转部的旋转力。或者，也可通过电机的旋转提供所述旋转部的旋转力。

可在所述电极接片通过所述引导件对齐的状态下所述上焊接单元和所述下焊接单元开始焊接。具体地，可在所述电极接片通过所述引导件对齐的状态下对所述焊头施加超声波。

此外，本发明提供了一种使用所述焊接设备的焊接方法。具体地，所述焊接方法包括以下步骤：(a)制备电极组件；(b)通过引导件在使电极接片彼此紧密接触的状态在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片；以及(c)将所述电极接片的焊接区域设置在上焊接单元与下焊接单元之间并且焊接所述电极接片，其中所述引导件包括位于所述电极接片上方的第一引导件和位于所述电极接片下方的第二引导件。

另外，可在步骤(b)与步骤(c)之间增加去除电极接片的在焊接区域外侧的部分的步骤。

可通过在所述第一引导件和所述第二引导件已移动而彼此靠近的状态下在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片的工序来执行步骤(b)。

可通过在所述第一引导件和所述第二引导件彼此靠近移动的同时在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片的工序来执行步骤(b)。

所述第一引导件的旋转部和所述第二引导件的旋转部可沿相反的方向旋转，以在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片。

所述电极接片可通过步骤(b)以松弛的状态对齐。

此外，本发明提供了一种通过所述焊接方法制造的电极组件。

根据本发明的所述电极组件是配置为多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠的电极组件，其中所述多个正极和所述多个负极包括从其向外突出的电极接片，每个电极接片包括将所述电极接片与电极板相连的第一点和在所述电极接片被结合以形成束的焊接区域开始处的第二点，并且从所述电极接片的所述第一点到所述第二点的长度大于所述第一点与所述第二点之间的最短长度。

从所述电极接片的所述第一点到所述第二点的长度可比所述第一点与所述第二点之间的所述最短长度长大于0mm到小于2mm，或者可比所述第一点与所述第二点之间的所述最短长度长大于0.0％到小于14.3％。

此外，本发明可提供上述解决手段的各种组合。

有益效果

通过上面的描述显见的是，在本发明中，使用引导件对齐电极接片，从而可在电极接片的张力降低的状态下执行预焊接。

由于在电极接片通过引导件而变松弛的状态下执行预焊接，所以即使电极组件的厚度由于充电和放电而变化，也可防止或延缓电极接片处于紧绷状态。

此外，在本发明中，基于长度的差异而得到延伸的电极接片，从而不会发生电极接片的断开，同时不会发生电极接片的折叠缺陷。

此外，即使电极接片由于施加至电极接片的外力而变形，也可获得进一步确保直到电极接片破裂所需的电极接片的长度。

如上所述，可增加从电极到延伸的电极接片的焊接区域的长度，从而可防止电极接片的破裂和断开。

附图说明

图1是根据本发明的电极组件和焊接设备的侧视图。

图2是根据第一实施方式的引导件的透视图。

图3是根据第二实施方式的引导件的透视图。

图4是根据第三实施方式的引导件的透视图。

图5是根据第四实施方式的引导件的透视图。

图6示出了根据本发明的焊接方法的顺序的一个示例。

图7示出了根据本发明的焊接方法的顺序的另一个示例。

图8是示出在引导件已移动而彼此靠近的状态下，在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序的侧视图。

图9是示出在引导件彼此靠近移动的同时，在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序的侧视图。

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。

下文中，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组件和焊接设备的侧视图。

参照图1，根据本发明的焊接设备是用于制造电极组件的焊接设备，其可用于在电极接片设置成在厚度方向上彼此重叠的状态下将多个电极接片焊接成为单个电极接片束。

具体地，焊接设备可包括：电极组件100，电极组件100配置为使得多个正极110和多个负极120在它们之间插置有隔膜130的状态下堆叠；引导件210和220，引导件210和220配置为减小从电极组件100突出的正极接片111和负极接片的张力；砧座310，砧座310配置为使电极接片设置在其上；和焊头320，焊头320配置为对设置在砧座310上的电极接片施加超声波。

引导件210和220可包括位于电极接片上方的第一引导件210和位于电极接片下方的第二引导件220，第一引导件210和第二引导件220的每一个可沿上下方向移动。因此，引导件可彼此靠近或彼此远离移动。

第一引导件210和第二引导件220朝向电极接片移动，并且在第一引导件210与第二引导件220之间的距离最小的状态下沿在朝向电极组件的方向上推动电极接片的方向旋转，其中第一引导件210和第二引导件220沿相反的方向旋转。

具体地，在电极组件位于左侧并且电极接片位于右侧的情况下，如图1中所示，第一引导件210沿顺时针方向旋转，第二引导件220沿逆时针方向旋转，从而在朝向电极组件的方向上推动电极接片。

或者，在电极组件位于右侧并且电极接片位于左侧的情况下，第一引导件210沿逆时针方向旋转，第二引导件220沿顺时针方向旋转，从而在朝向电极组件的方向上推动电极接片。

当在朝向电极组件的方向上推动电极接片时，电极接片变松弛。如上所述，在电极接片通过引导件对齐的状态下，可将电极接片设置在焊头与砧座之间，并且可对焊头施加超声波，从而可执行预焊接。

尽管参照图1仅描述了正极接片111，但根据本发明的焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件也可相同地应用于负极接片。此外，尽管参照图1描述了使用砧座310和焊头320的超声波焊接，但除了作为摩擦焊接的超声波焊接以外，还可使用配置为将电极接片彼此结合的所有常规手段，诸如电子束焊接(electronbeam welding)和激光焊接。

正极接片111可在一个方向上从正极110突出，负极接片可在与正极接片111突出的方向相反的方向上或在与正极接片突出的方向相同的方向上从负极120突出。在本申请的附图中，为了便于描述而省略了负极接片。

本申请中描述的正极接片的描述可相同地应用于负极接片的对齐、使用引导件确保负极接片的长度、以及负极接片的焊接。此外，多个正极接片和多个负极接片可分别从单个正极堆叠体和单个负极堆叠体突出，本申请中描述的正极接片的描述也可相同地应用于该情况。

正极接片111可以以相同位置形成在多个正极上，其中正极接片可被对齐从而在厚度方向上彼此重叠。在将重叠的正极接片111结合至正极引线之前，执行将正极接片结合以形成正极接片束的预焊接(pre-welding)工序。

对于图1中所示的电极组件，在电极组件100的厚度方向h的中央部分仅形成一个用于预焊接的焊接区域140，从而从最上侧电极和最下侧电极的每一个电极的电极接片到焊接区域140的距离最长。此外，当在最外侧电极接片被紧绷的状态下执行预焊接时，会容易发生断裂。

此外，当电极组件100随着进行充电和放电而膨胀时，最外侧电极接片与焊接区域140之间的距离会增加，从而最外侧电极接片可被进一步紧绷。结果，最外侧电极接片被损坏的风险很高。

或者，当在电池单元的使用过程中电极接片束与电极引线之间的结合部分在其中结合部分远离电极组件的电极的方向上移动时，所有电极接片被紧绷，从而会增加断裂的风险。

除了像图1中所示的电极组件中焊接区域形成在电极组件的高度方向的中央部分的情况以外，根据本发明的电极接片束处的焊接区域的位置还包括其中焊接区域形成在电极组件的高度方向的上端或下端或者形成两个或更多个电极接片束的情况。

具体地，在其中焊接区域形成在电极组件的高度方向(y轴方向)的上端的情况下，电极接片的长度可从电极组件的上端到下端逐渐增加，在其中焊接区域形成在电极组件的高度方向(y轴方向)的下端的情况下，电极接片的长度可从电极组件的上端到下端逐渐减小。然而，不管电极接片的长度如何，位于电极组件的最上端和最下端的电极接片的张力会最大地增加，并且短电极接片会比长电极接片被施加更大的张力。

因此，本发明提出了一种焊接设备和焊接方法，该焊接设备和焊接方法在使用引导件将电极接片设置为彼此重叠的状态下对齐电极接片，使得将电极接片与电极板相连的电极接片的第一点115和在焊接区域140开始处的电极接片的第二点116松弛之后，执行预焊接。

在使用该焊接设备和焊接方法制造的电极组件中，从电极接片的第一点115到电极接片的第二点116的长度可大于第一点115与第二点116之间的最短长度。

在本发明中，已经发现在延伸电极接片时，如果电极接片过度延伸，则在组装时电极接片可能折叠，从而会发生诸如断开之类的缺陷。从下面的实施方式能够看出，从电极接片的第一点到电极接片的第二点的长度可比第一点与第二点之间的最短长度长大于0mm到小于2mm，或者可比第一点与第二点之间的最短长度长大于0.0％到小于14.3％。

图2是根据第一实施方式的引导件的透视图。

参照图2，第一引导件210和第二引导件220在电极接片插置在它们之间的状态下进行设置。尽管为了便于描述图2示出了一个正极110和一个正极接片111，但是如图1中所示，第一引导件210和第二引导件220可在从电极组件突出的多个电极接片插置在它们之间的状态下进行设置。

第一引导件210和第二引导件220的每一个包括形成为辊形状的旋转部，并且旋转部的旋转轴230设置为平行于电极接片111的宽度W。基于图2，旋转部的旋转轴设置为平行于y轴。

第一引导件210沿顺时针方向旋转并且第二引导件220沿逆时针方向旋转，从而在朝向正极110的方向推动正极接片111。

根据本发明的第一引导件和第二引导件的每一个可包括形成为辊形状的旋转部或包括曲面的曲形部。图1至图6、图8和图9示出了旋转部，图7示出了曲形部。对于曲形部来说，没有单独的辊，曲形部设置在弯折部分的末端。

图3是根据第二实施方式的引导件的透视图。

参照图3，第一引导件410和第二引导件410能够单独地沿上下方向彼此靠近或彼此远离移动，其中配置为在朝向电极的方向推动电极接片的旋转部411和421分别结合至主体部412和422。

就是说，可对主体部412和422的每一个添加驱动部，使得第一引导件410和第二引导件410能够沿上下方向移动，并且旋转部411和421各自结合至主体部412和422中的相应一个主体部的在其中旋转部与电极接片接触的方向上的一端。

在如图3中所示旋转部结合至形成为大致长方体形状的主体部的结构中，旋转部可在其中在朝向电极接片的方向上更强力地推动旋转部的状态下旋转。

图4是根据第三实施方式的引导件的透视图。

参照图4，引导件包括第一引导件510和第二引导件520。

第一引导件510和第二引导件520分别包括主体部512和522以及旋转部511和521，并且主体部512和522能够弯折。

具体地，当第一引导件510和第二引导件520朝向电极接片束彼此靠近移动时，主体部512和522从侧面观察时可以是直的，在主体部512和522与电极接片束接触之后，分别包括旋转部511和521的主体部512a和522a可沿箭头指示的方向围绕弯折部513和523的旋转轴旋转。

如上所述，旋转部在推动电极接片的同时使电极接片变形而变松弛，从而在与焊接区域相反的方向上推动电极接片，因此可确保电极接片的第一点与电极接片的第二点之间更大的长度。

此外，在主体部能够弯折的情况下，可根据在电极组件的高度方向上形成焊接区域的位置单独地控制第一引导件和第二引导件的旋转角度和旋转速度，因此应用的对象可不限于具有特定形状的电极组件。

此外，除了通过旋转部的旋转以外，还可通过与电极接片束接触之后主体部的旋转在朝向电极的方向上推动电极接片，因此在使电极接片以松弛状态变形时可预期到协同效果。

在具体示例中，引导件可配置为具有其中引导件的与电极接片束接触的部分不旋转，并且在主体部形成弯折部，主体部围绕弯折部的旋转轴旋转的结构。

具体地，引导件包括第一引导件和第二引导件，第一引导件和第二引导件的每一个从侧面观察时是直的，第一引导件和第二引导件沿其中第一引导件和第二引导件彼此靠近的方向朝向接片束移动，并且第一引导件和第二引导件的主体部的与电极接片束接触的部分可在围绕弯折部的旋转轴在朝向电极组件的方向上旋转的同时在朝向电极组件的方向上推动电极接片束。

在图4所示的引导件中，可通过由磁场产生的斥力来提供包括旋转部511和521的主体部512a和522a的旋转力，其中在结合有旋转部511的第一引导件的主体部512a和结合有旋转部521的第二引导件的主体部522a中形成具有相同极性的磁场，并且这些主体部可通过在它们之间产生的斥力分别沿顺时针方向和逆时针方向旋转。

另外，在根据第三实施方式的引导件中，结合有旋转部的主体部512a和522a分别相对于主体部512b和522b来说不仅可以以左侧正(+)角旋转，而且还可以以右侧负(-)角旋转。

因此，当在主体部512a和522a以负(-)角旋转的状态下旋转部511和521与电极接片束接触时，主体部512a和522a以正(+)角旋转，并且旋转部511沿顺时针方向旋转，而旋转部521沿逆时针方向旋转，从而可在朝向电极组件的方向上推动电极接片。

图5是根据第四实施方式的引导件的透视图。

参照图5，引导件包括第一引导件610和第二引导件620。

第一引导件610和第二引导件620分别包括主体部612和622以及旋转部611和621，并且主体部612和622分别包括弯折部613和623。

主体部612和622分别在弯折部613和623处以具有小于90度的内角r弯折。第一引导件610和第二引导件620设置在延伸有电极接片的电极组件与焊接区域之间，并且在弯折部处弯折的主体部和旋转部设置在朝向电极组件的方向上。

如上所述，在使用包括弯折部的引导件的情况下，旋转部611和621在与电极接片束接触的同时开始旋转，从而可在朝向电极组件的方向上推动电极接片。此外，与图3中所示的从侧面观察时包括直的主体的引导件相比，可在朝向电极组件的方向上更长地推动电极接片束。

图3至图5示出了在电极组件位于左侧并且电极接片位于右侧时应用引导件的情况，其中第一引导件的旋转部沿顺时针方向旋转并且第二引导件的旋转部沿逆时针方向旋转，从而在朝向电极110的方向上推动电极接片111。

作为具体示例，图6示出了根据本发明的焊接方法的顺序的一个示例。

参照图6，根据本发明的焊接方法可包括以下步骤：(a)制备电极组件100；(b)通过引导件在使电极接片111彼此紧密接触的同时在朝向电极组件100的方向上推动电极接片111；(c)去除电极接片111的在焊接区域140外侧的部分；以及(d)将电极接片111的焊接区域140设置在焊头320与砧座310之间并且焊接电极接片111，其中引导件可包括位于电极接片111上方的第一引导件710和位于电极接片111下方的第二引导件720。

在步骤(b)中，第一引导件710的旋转部沿顺时针方向旋转，第二引导件720的旋转部沿逆时针方向旋转，从而在朝向电极组件的方向上推动电极接片，因此电极接片可在从紧绷状态变形为松弛状态的同时对齐。

图7示出了根据本发明的焊接方法的顺序的另一个示例。图7的焊接方法与图6的焊接方法相同，不同之处在于用第一引导件810和第二引导件820代替第一引导件710和第二引导件720，第一引导件810和第二引导件820的每一个包括弯折部而没有添加旋转部。图7示出了被添加有曲形部811和821的引导件。即使在使用通过弯折部的倾斜和末端的曲面形成的没有旋转部的曲形部811和821的情况下，电极接片也可从紧绷状态变形为松弛状态的同时对齐。

图8是示出在引导件已移动而彼此靠近的状态下，在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序的侧视图。

参照图8，可执行在第一引导件210和第二引导件220已移动而彼此靠近的状态下在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序。

就是说，第一引导件210和第二引导件220可在旋转部不旋转的状态下朝向电极接片分别向下和向上移动，并且在电极接片被推动的状态下旋转部开始旋转。

图9是示出在引导件彼此靠近移动的同时，在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序的侧视图。

参照图9，可通过在第一引导件210和第二引导件220彼此靠近移动的同时在朝向电极组件的方向上推动电极接片的工序来执行步骤(b)。

就是说，在第一引导件210和第二引导件220的旋转部与最外侧电极接片接触的同时旋转部开始旋转，并且甚至在推动电极接片的工序中旋转部也可连续旋转，使得第一引导件210与第二引导件220之间的距离最小。

在使用上述方法的情况下，可大大获得使最外侧电极接片变形而变松弛的效果。

<最外侧接片的长度延伸的效果对比>

电极接片在使用根据本发明的用于制造电极组件的焊接设备来延伸最外侧电极接片的长度的状态下被焊接，被连接至电极引线并且容纳在电池壳体中，从而完成袋形电池。

此时使用的电极组件是通过堆叠单元电池制造的，每个单元电池包括正极、隔膜、负极和隔膜。最外侧接片的最小长度，即，从第一点115到第二点116的长度是14mm，下面的表1示出了每个情况下的最外侧接片的增加长度。增加的长度百分比(％)是通过用最外侧接片的增加长度(mm)除以从第一点115到第二点116的长度而获得的值。

在根据表1的实施例和比较例中，通过计算机断层扫描(ComputerizedTomography，CT)图像拍摄来检查在完成的袋形电池中是否发生接片折叠。使用X-射线(X-ray)CT设备执行CT图像拍摄。如果接片长度增加过多，则在组装电池时在电池中可能发生折叠，这会容易导致在组装模块或电池组期间或在充电/放电过程中由于外力引起的断开缺陷。

在根据表1的实施例和比较例中，在50℃下执行1000次充电/放电循环，并且将电池单元分解，以检查接片是否断开。在实施例和比较例中，执行0.5C恒流充电，在达到4.2V之后执行恒压充电，当电流达到0.05C时完成充电。在0.5C恒流下执行放电，直至达到3V。

对于接片折叠和断开，检查了10个相同的样品，结果显示在表1中。

[表1]

能够看出，当使用根据本发明的用于制造电极组件的焊接设备将最外侧接片的长度增加了大于0mm到小于2mm或增加了大于最外侧接片的最短长度的0.0％到小于14.3％时，未发生接片折叠，并且在使用电池的过程中未发生接片断开。

在比较例1中，由于最外侧接片的长度没有增加，所以未发生折叠缺陷；然而，在组装电池期间或在使用电池的过程中发生了断开缺陷。在比较例2和3中，最外侧接片的长度增加过多，从而在组装电池期间发生了接片折叠，由此能够看出电池的长期稳定性和性能会受到影响。

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)

100：电极组件

110：正极

111：正极接片

115：第一点

116：第二点

120：负极

130：隔膜

140：焊接区域

210、410、510、610、710、810：第一引导件

220、420、520、620、720、820：第二引导件

811、821：曲形部

230：旋转轴

310：砧座

320：焊头

411、421、511、521、611、621：旋转部

412、422、512、512a、512b、522、522a、522b、612、622：主体部

513、523、613、623：弯折部。

工业实用性

本发明涉及一种用于制造电极组件的焊接设备、使用该焊接设备的焊接方法以及通过该焊接方法制造的电极组件，该焊接设备包括：电极组件，电极组件配置为多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠；引导件，引导件配置为减小从电极组件突出的电极接片的张力；砧座，砧座配置为使电极接片设置在其上；和焊头，焊头配置为对设置在砧座上的电极接片施加超声波，因此本发明具有工业实用性。

Claims (16)

1.一种用于制造电极组件的焊接设备，所述焊接设备包括：

电极组件，所述电极组件配置为使得多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠；

引导件，所述引导件配置为减小从所述电极组件突出的电极接片的张力；

设置在所述电极接片下方的下焊接单元；和

设置在所述电极接片上方的上焊接单元。

2.根据权利要求1所述的焊接设备，其中

所述下焊接单元是砧座，并且

所述上焊接单元是焊头，所述焊头配置为对设置在所述砧座上的所述电极接片施加超声波。

3.根据权利要求1所述的焊接设备，其中

所述引导件包括位于所述电极接片上方的第一引导件和位于所述电极接片下方的第二引导件，并且

所述第一引导件和所述第二引导件彼此靠近或彼此远离移动。

4.根据权利要求3所述的焊接设备，其中

所述第一引导件和所述第二引导件的每一个包括形成为辊形状的旋转部或包括曲面的曲形部，并且

所述旋转部的旋转轴平行于每个电极接片的宽度。

5.根据权利要求4所述的焊接设备，其中所述第一引导件和所述第二引导件的每一个进一步包括主体部，所述旋转部或所述曲形部结合至所述主体部的一端。

6.根据权利要求5所述的焊接设备，其中

所述主体部包括弯折部，并且

所述主体部在所述弯折部处弯折或者能够围绕所述弯折部的旋转轴旋转。

7.根据权利要求4所述的焊接设备，其中所述第一引导件的旋转部和所述第二引导件的旋转部沿相反的方向旋转，以在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片。

8.根据权利要求7所述的焊接设备，其中通过由磁场产生的斥力来提供所述旋转部的旋转力。

9.根据权利要求1所述的焊接设备，其中在所述电极接片通过所述引导件对齐的状态下所述上焊接单元和所述下焊接单元开始焊接。

10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的焊接设备的焊接方法，所述焊接方法包括以下步骤：

(a)制备电极组件；

(b)通过引导件在使电极接片彼此紧密接触的状态在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片；以及

(c)将所述电极接片的焊接区域设置在上焊接单元与下焊接单元之间并且焊接所述电极接片，其中

所述引导件包括位于所述电极接片上方的第一引导件和位于所述电极接片下方的第二引导件。

11.根据权利要求10所述的焊接方法，其中通过在所述第一引导件和所述第二引导件已移动而彼此靠近的状态下在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片的工序来执行步骤(b)。

12.根据权利要求10所述的焊接方法，其中通过在所述第一引导件和所述第二引导件彼此靠近移动的同时在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片的工序来执行步骤(b)。

13.根据权利要求10所述的焊接方法，其中所述第一引导件的旋转部和所述第二引导件的旋转部沿相反的方向旋转，以在朝向所述电极组件的方向上推动所述电极接片。

14.根据权利要求10所述的焊接方法，其中所述电极接片通过步骤(b)以松弛的状态对齐。

15.一种电极组件，所述电极组件配置为使得多个正极和多个负极在它们之间插置有隔膜的状态下堆叠，其中

所述多个正极和所述多个负极包括从其向外突出的电极接片，

每个电极接片包括将所述电极接片与电极板相连的第一点和在所述电极接片被结合以形成束的焊接区域开始处的第二点，并且

从所述电极接片的所述第一点到所述第二点的长度大于所述第一点与所述第二点之间的最短长度。

16.根据权利要求15所述的电极组件，其中从所述电极接片的所述第一点到所述第二点的长度比所述第一点与所述第二点之间的所述最短长度长大于0mm到小于2mm，或者比所述第一点与所述第二点之间的所述最短长度长大于0.0％到小于14.3％。

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