CN116568451A - 切口设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切口设备，其通过最小化烧蚀激光和切口激光之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度而能够解决切口质量差的问题，并且通过仅用一个设备执行现有的两个工序而能够降低空间和投资成本。根据本发明的切口设备涉及一种用于对二次电池中使用的电极片切口的切口设备，该切口设备包括烧蚀激光源单元，烧蚀激光源单元配置为照射在电极片上执行烧蚀操作的烧蚀激光；切口激光源单元，切口激光源单元配置为照射切口激光，其中切口激光发射到已被烧蚀激光执行烧蚀操作的地方，以对电极片切口；以及集成扫描器单元，从烧蚀激光源单元照射的烧蚀激光和从切口激光源单元照射的切口激光入射到集成扫描器单元。集成扫描器单元使烧蚀激光和切口激光发射到电极片上彼此相邻的位置。

Description

切口设备

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月24日提交的韩国专利申请第10-2020-0183967号以及2021年11月30日提交的韩国专利申请第10-2021-0169526号的优先权，通过引用将上述韩国专利申请整体结合在此。

技术领域

本发明涉及这样一种切口设备，其通过最小化烧蚀激光和切口激光之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度而能够解决切口质量差的问题，并且通过仅用一个设备执行现有的两个工序而能够降低空间和投资成本。

背景技术

二次电池是能够减小产品尺寸并且带来较少环境污染的环境友好能源。近来，由于上述优点，对二次电池的需求不断增加。就形状而言，二次电池可分为棱柱型和袋型。就材料而言，二次电池可分为具有高能量密度、高放电电压和高输出稳定性的诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池之类的锂二次电池，。

通常，这种二次电池以如下方式制造：通过将电极活性材料施加到集流体的表面上而构成正极板和负极板，并且在它们之间插入隔膜，从而制造出电极组件；电极组件被安装在圆柱形或棱柱形的金属罐或由铝层压板制成的袋型壳体内部；主要在电极组件中注入液体电解质，或者用液体电解质浸渍电极组件，或者使用固态电解质。

电极体被加工为具有暴露部分，暴露部分用作在构成电极组件(正极、负极、和隔膜)时将正极和负极与外部连接的电极端子。该加工通过使用切口设备来实现。

切口设备是用于通过切割电极片的暴露部分和其上被施加电极活性材料的涂覆部分的部分来形成端子部的设备。为此，切口设备通过使用冲压或激光来切割暴露部分的部分来形成端子部。近来，作为用于对电极片切口的设备，使用激光的设备比冲压设备更广泛地使用。激光设备能够在减少对电极的损伤的同时实现高效生产，因此其使用率正在增加。

图1(a)是图解根据相关技术的激光切口设备的透视图。图1(b)是图解通过根据相关技术的激光切口设备切口的电极片的截面的剖面图。

参照图1(a)，在电极片沿移动方向行进的同时，从烧蚀激光源单元10照射的烧蚀激光A首次发射到电极片S。然后，从切口激光源单元30照射的切口激光N二次发射到电极片S的已被发射烧蚀激光的区域。在这种情况下，烧蚀激光单元1和切口激光单元3在单独的状态和分离的位置进行操作。

参照图1(b)，可以向已被发射烧蚀激光A以执行烧蚀(ablation)操作的区域发射切口激光N。如图1(b)所示，烧蚀操作可旨在通过去除施加在集流体S1上的电极活性材料涂覆部分S2的相关部分来减小电极片S的一部分的厚度。此外，随后，当发射切口激光N时，可以对电极片S切口(notching)。电极片的切口可以表示电极片S在相关部分按照设计被完全切割。

在使用激光的切口工序中，如上所述的使用烧蚀的激光切口技术通过在切口之前的激光烧蚀来减小厚度，因此可以提高切口工序的生产率。然而，激光烧蚀工序和激光切口工序是单独的，因此需要将这两个激光束对准。当未对准时，无法正确执行切口。因此，需要可以减小烧蚀工序和切口工序之间的距离，并且对于对准几乎不敏感的切口设备和切口方法。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题而做出本发明，本发明的目的是提供一种切口设备，其通过最小化烧蚀激光和切口激光之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度而能够解决切口质量差的问题，并且通过仅用一个设备执行现有的两个工序而能够降低空间和投资成本。

技术方案

根据本发明的切口设备涉及一种用于对二次电池中使用的电极片切口的切口设备，所述切口设备包括：烧蚀激光源单元，所述烧蚀激光源单元配置为照射在所述电极片上执行烧蚀操作的烧蚀激光；切口激光源单元，所述切口激光源单元配置为照射切口激光，其中所述切口激光发射到已被所述烧蚀激光执行烧蚀操作的地方，以对所述电极片切口；以及集成扫描器单元，从所述烧蚀激光源单元照射的所述烧蚀激光和从所述切口激光源单元照射的所述切口激光入射到所述集成扫描器单元，其中所述集成扫描器单元使所述烧蚀激光和所述切口激光发射到所述电极片上彼此相邻的位置。

所述切口设备还可以包括使激光从其透射或从其反射的反射器单元，其中所述烧蚀激光和所述切口激光分别来自所述烧蚀激光源单元和所述切口激光源单元，并且经由所述反射器单元进入所述集成扫描器单。

所述烧蚀激光可以在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元，并且所述切口激光可以在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元。

所述反射器单元中的激光的透射率或反射率可以是根据入射激光的波长进行调节的。

所述烧蚀激光的波长可以为512nm至532nm，并且所述切口激光的波长可以为1060nm至1080nm。

所述切口激光的波长可以为512nm至532nm，并且所述烧蚀激光的波长可以为1060nm至1080nm。

所述反射器单元可以使所述烧蚀激光从其反射并且使所述切口激光从其透射。

在所述烧蚀激光源单元和所述反射器之间的所述烧蚀激光行进的路径上可设置有用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元和用于将激光束传输到期望地方的分离扫描器单元中的至少一个，并且所述烧蚀激光在经过所述光束尺寸调节单元和所述分离扫描器单元中的至少一个之后传输到所述反射器。

在所述切口激光源单元和所述反射器之间的所述切口激光行进的路径上可设置有用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元和用于将激光束传输到期望地方的分离扫描器单元中的至少一个，并且所述切口激光在经过所述光束尺寸调节单元和所述分离扫描器单元中的至少一个之后传输到所述反射器。

所述烧蚀激光源单元、所述切口激光源单元、所述反射器单元和所述集成扫描器单元可以集成并安装在一个结构中。

所述烧蚀激光可以在与所述电极片的行进方向垂直的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元，并且所述切口激光可以在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元。

有益效果

根据本发明的切口设备涉及一种用于对二次电池中使用的电极片切口的切口设备，该切口设备包括：烧蚀激光源单元，烧蚀激光源单元用于照射在电极片上执行烧蚀操作的烧蚀激光；切口激光源单元，切口激光源单元用于照射切口激光，其中切口激光发射到已被烧蚀激光执行烧蚀操作的地方，以对电极片切口；以及集成扫描器单元，从烧蚀激光源单元照射的烧蚀激光和从切口激光源单元照射的切口激光入射到集成扫描器单元。集成扫描器单元使烧蚀激光和切口激光发射到电极片上彼此相邻的位置。因此，可以通过最小化烧蚀激光和切口激光之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度从而解决切口质量差的问题，并且可以通过仅用一个设备执行现有的两个工序来降低空间和投资成本。

附图说明

图1(a)是图解根据相关技术的激光切口设备的透视图。

图1(b)是图解通过根据相关技术的激光切口设备切口的电极片的截面的剖面图。

图2是图解根据本发明实施方式1的切口设备的透视图。

图3是图解根据本发明实施方式2的切口设备的透视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方式，以便容易由本发明所属领域的技术人员实施。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不受以下实施方式的限制或约束。

为了清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且排除了与众所周知的功能或配置相关的描述，以免不必要地混淆本发明的主题。在本申请中，当在每幅图中给部件赋予参考标号时，在整个申请中相同或相似的部件将由相同或相似的参考标号表示。

此外，本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被限制性地解释为普通含义或基于字典的含义，而应被解释为基于发明人可以恰当地定义术语的概念以最佳方式描述他或她的发明的原则而符合本发明技术思想的含义和概念。

实施方式1

图2是图解根据本发明实施方式1的切口设备的透视图。

参照图2，根据本发明的切口设备100可以是用于对二次电池中使用的电极片S切口的切口设备。然而，本发明不限于电极片S。能够通过切口加工的诸如电极体、电极膜之类的对象也可以包括在本发明的范围内。

根据本发明实施方式1的切口设备100可以包括烧蚀激光源单元110、切口激光源单元130和集成扫描器单元170。

烧蚀激光源单元110可以配置为照射在电极片S上执行烧蚀操作的烧蚀激光A。如图1(b)所示，烧蚀(ablation)操作可以旨在通过去除活性材料涂覆部分的相关部分来减小电极片S的部分的厚度。

切口激光源单元130可以配置为照射切口激光N，并且切口激光发射到已被烧蚀激光A执行烧蚀操作的地方，以对电极片S切口(notching)。当发射切口激光N时，可以对电极片S切口。电极片S的切口可以表示电极片S在相关部分按照设计被完全切割。

集成扫描器单元170可以配置为使得从烧蚀激光源单元110照射的烧蚀激光A和从切口激光源单元130照射的切口激光N入射到集成扫描器单元170。扫描器单元可以配置为将激光束传输到期望的地方。特别是，集成扫描器单元170可以使烧蚀激光A和切口激光N发射到电极片S上彼此相邻的位置。也就是说，烧蚀激光A和切口激光N可以在经过集成扫描器单元170之后被发射到电极片S上彼此相邻的位置。在此，发射到彼此相邻的位置可以表示没有出现由于烧蚀激光A和切口激光N之间的未对准而导致切口质量差的状态。也就是说，彼此相邻的位置可以表示足够接近以确保没有问题地执行切口的位置。例如，烧蚀激光A的发射位置与切口激光N的发射位置之间的距离可以是0.1mm至50mm。

具有根据本发明实施方式1的上述配置的切口设备100可以通过最小化烧蚀激光A和切口激光N之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度而解决切口质量差的问题。

根据本发明实施方式1的切口设备100还可以包括使激光从其透射或从其反射的反射器单元150。烧蚀激光A和切口激光N可以分别来自烧蚀激光源单元110和切口激光源单元130，并且经由反射器单元150进入集成扫描器单元170。

参照图2，烧蚀激光A在与电极片S的行进方向F平行的方向上发射出来，然后可以经由反射器单元150入射到集成扫描器单元170。烧蚀激光A从参照图2的上侧行进到下侧，并且被从反射器单元150反射，然后可以转向参照图2的右侧，并且朝向电极片S行进。此外，烧蚀激光可以在到达电极片S之前经过集成扫描器单元170。

烧蚀激光A可以在从参照图2的上侧行进到下侧的同时，经过将在下文中描述的光束尺寸调节单元111和分离扫描器单元112。经过光束尺寸调节单元111和分离扫描器单元112的烧蚀激光A被相对于行进方向45度放置的反射器单元150反射，因此其行进方向会弯折90度，然后指向朝向电极片S的方向。

切口激光N在与电极片S的行进方向F垂直的方向上发射出来，然后可以经由反射器单元150入射到集成扫描器单元170。在此，切口激光N可以在从切口激光N的源出来之后入射到反射器单元150时，经过稍后将要描述的光束尺寸调节单元131。

切口激光N从参照图2的左侧朝向右侧射出，并且移动并直接经过反射器单元150，然后可以入射到集成扫描器单元170并到达电极片S。当从切口激光源单元130照射时的切口激光N的行进方向可以不在反射器单元150处弯折。也就是说，切口激光N可以在保持经过反射器单元150之前和之后行进方向的同时经过反射器单元150。

反射器单元150中的激光的透射率或反射率可以根据入射激光的波长进行调节。因此，反射器单元150可以配置为使烧蚀激光A从其反射并且切口激光N从其透射，或者使烧蚀激光A从其透射并且切口激光N从其反射。

在根据本发明实施方式1的切口设备100中，反射器单元150可以根据波长使烧蚀激光A从其反射并且切口激光N从其透射。

例如，烧蚀激光A的波长可以为512nm至532nm，切口激光N的波长可以为1060nm至1080nm。此外，反射器单元150可以配置为在波长大时具有高透射率和低反射率。在这种情况下，当波长小时，透射率会低，而反射率会高。因此，具有512nm至532nm波长的烧蚀激光A可从反射器单元150反射，而具有1060nm至1080nm波长的切口激光N可通过反射器单元150透射。

烧蚀激光A和切口激光N的波长可以定义为彼此区分的区域。

在根据本发明的切口设备100中，可以在烧蚀激光源单元110和反射器之间的烧蚀激光A行进的路径上设置用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元111和用于将激光束传输到期望地方的分离扫描器单元112中的至少一个。因此，烧蚀激光A可以在经过光束尺寸调节单元111和分离扫描器单元112中的至少一个之后传输到反射器。

参照图2，特别是，根据本发明实施方式1的切口设备100可以在烧蚀激光源单元110和反射器单元150之间设置光束尺寸调节单元111和扫描器单元112。烧蚀激光A可以在入射到反射器单元150之前经过光束尺寸调节单元111和分离扫描器单元112。

光束尺寸调节单元111可以调节激光束的尺寸，并且可以通过根据需要调节激光束的尺寸来使用激光束以执行必要的烧蚀。可以对烧蚀的尺寸或深度执行必要的调节。分离扫描器单元112可用于将激光传输到所需地方。可以调节烧蚀激光A的透射率，使得烧蚀激光A到达反射器单元150的准确位置。

也可以在切口激光源单元130和反射器单元150之间的切口激光N行进的路径上设置用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元和用于将激光束传输到期望位置的分离扫描器单元中的至少一个。在这种情况下，切口激光N可以在经过光束尺寸调节单元和分离扫描器单元中的至少一个之后传输到反射器。

参照图2，具体地，根据本发明实施方式1的切口设备100可以在切口激光源单元130和反射器单元150之间设置光束尺寸调节单元131。切口激光A可以在入射到反射器单元150之前经过光束尺寸调节单元131。可以通过调节切口激光N的光束尺寸来调节切口的程度、强度或速度。

如图2中所示，在从切口激光源单元130射出之后，切口激光N的方向在到达电极片S之前不弯折，并且这种情况可以配置为使得切口激光不经过分离扫描器单元112。然而，这仅是一个示例，并且可以根据需要添加分离扫描器单元112，使得切口激光N经过位于光束尺寸调节单元131和反射器单元150之间的分离扫描器单元112。

此外，在根据本发明实施方式1的切口设备100中，烧蚀激光源单元110、切口激光源单元130、反射器单元150和集成扫描器单元170可以集成并安装在一个结构中。此外，烧蚀激光源单元110、切口激光源单元130、光束尺寸调节单元111和131、分离扫描器单元112、反射器单元150和集成扫描器单元170可以全部集成并安装在一个结构中。当以上述方式集成并安装在一个结构中时，与通过两个工序执行切口的相关技术不同，可以用一个设备获得切口设备100。因此，可以减少空间和投资成本。

实施方式2

图3是图解根据本发明实施方式2的切口设备的透视图。

本发明的实施方式2与实施方式1的不同之处在于，从反射器单元250反射并具有弯折行进方向的激光是切口激光N，而传输经过反射器单元250并保持行进方向的激光是烧蚀激光A。

将重点描述实施方式2的不同之处，并且将尽可能省略与实施方式1共同的特征。也就是说，实施方式2中未描述的特征当然也可以根据需要被认为是实施方式1的特征。

参照图3，根据本发明实施方式2的切口设备200可以包括烧蚀激光源单元210、切口激光源单元230、反射器单元250和集成扫描器单元270。

烧蚀激光源单元210可以配置为照射在电极片S上执行烧蚀操作的烧蚀激光A。切口激光源单元230可以配置为照射切口激光N，并且切口激光发射到已被烧蚀激光A执行烧蚀操作的地方，以对电极片S切口。反射器单元250可以配置为根据波长而使激光从其透射或从其反射。集成扫描器单元270可以配置为使得从烧蚀激光源单元210照射的烧蚀激光A和从切口激光源单元230照射的切口激光N入射到集成扫描器单元270。集成扫描器单元270可以使烧蚀激光A和切口激光N发射到电极片S上彼此相邻的位置。在此，发射到彼此相邻的位置可以表示没有出现由于烧蚀激光A和切口激光N之间的未对准而导致切口质量差的状态。也就是说，彼此相邻的位置可以表示足够接近以确保没有问题地执行切口的位置。例如，烧蚀激光A的发射位置与切口激光N的发射位置之间的距离可以是0.1mm至50mm。

如图3中所示，在根据本发明实施方式2的切口设备200中，烧蚀激光A可以配置为在与电极片S的行进方向R垂直的方向上发射出来，然后经由反射器单元250入射到集成扫描器单元270。此外，切口激光N可以在与电极片S的行进方向R平行的方向上发射出来，然后经由反射器单元250入射到集成扫描器单元270。

参照图3，切口激光N沿与电极片S的行进方向R平行的方向发射出来，然后可以经由反射器单元250入射到集成扫描器单元270。切口激光N从参照图3的上侧行进到下侧，并且从反射器单元250反射，然后可以转向参照图3的右侧，并且朝向电极片S行进。此外，切口激光可以在到达电极片S之前经过集成扫描器单元270。

此外，切口激光N可以在从参照图3的上侧行进到下侧的同时经过光束尺寸调节单元231和分离扫描器单元232。经过光束尺寸调节单元231和分离扫描器单元232的切口激光N被相对于行进方向45度放置的反射器单元250反射，因此其行进方向会弯折90度，然后指向朝向电极片S的方向。

烧蚀激光A在与电极片S的行进方向R垂直的方向上发射出来，然后可以经由反射器单元250入射到集成扫描器单元270。在此，烧蚀激光A可以在从烧蚀激光源单元210出来之后并且在入射到反射器单元250之前经过光束尺寸调节单元211。

烧蚀激光A从参照图3的左侧朝向右侧射出，并且移动并直接经过反射器单元250，然后可以入射到集成扫描器单元270并到达电极片S。当从烧蚀激光源单元210照射时的烧蚀激光A的行进方向可以不在反射器单元250处弯折。也就是说，烧蚀激光A可以在经过反射器单元250之前和之后保持行进方向的同时经过反射器单元250。

在根据本发明实施方式2的切口设备200中，反射器单元250可以根据波长使切口激光N从其反射并且烧蚀激光A从其透射。

例如，切口激光N的波长可以是512nm到532nm，并且烧蚀激光A的波长可以是1060nm到1080nm。此外，反射器单元250可以配置为在波长大时具有高透射率和低反射率。在这种情况下，当波长小时，透射率会低，而反射率会高。因此，具有512nm至532nm波长的切口激光N可从反射器单元250反射，而具有1060nm至1080nm波长的烧蚀激光A可通过反射器单元250透射。

由于切口激光N和烧蚀激光A的波长定义为彼此区分的区域，因此两个激光束可以从反射器单元250入射到集成扫描器单元270。此外，集成扫描器单元270可以使烧蚀激光A和切口激光N发射到电极片S上彼此相邻的位置。

通过这样做，根据本发明实施方式2的切口设备200可以通过最小化烧蚀激光A和切口激光N之间的距离来降低切口相对于激光对准的灵敏度从而解决切口质量差的问题，并且可以通过仅使用一个设备执行现有的两个工序来降低空间和投资成本。

尽管通过具体实施方式和附图对本发明进行了描述，但本发明不限于此，本领域的技术人员可以在本发明的技术构思范围和所附权利要求的等效范围内对本发明进行各种改变和修改。

[标号说明]

1：烧蚀激光单元

3：切口激光单元

10：烧蚀激光源单元

30：切口激光源单元

100、200：切口设备

110、210：烧蚀激光源单元

111、211：

112、232：分离扫描器单元

130、230：切口激光源单元

131、231：光束尺寸调节单元

150、250：反射器单元

170、270：集成扫描器单元

S：电极片

S1：集流体

S2：电极活性材料涂覆部分

A：烧蚀激光

N：切口激光。

Claims (11)

1.一种用于对二次电池中使用的电极片切口的切口设备，所述切口设备包括：

烧蚀激光源单元，所述烧蚀激光源单元配置为照射在所述电极片上执行烧蚀操作的烧蚀激光；

切口激光源单元，所述切口激光源单元配置为照射切口激光，其中所述切口激光发射到已被所述烧蚀激光执行烧蚀操作的地方，以对所述电极片切口；以及

集成扫描器单元，从所述烧蚀激光源单元照射的所述烧蚀激光和从所述切口激光源单元照射的所述切口激光入射到所述集成扫描器单元，

其中所述集成扫描器单元使所述烧蚀激光和所述切口激光发射到所述电极片上彼此相邻的位置。

2.根据权利要求1所述的切口设备，还包括使激光从其透射或从其反射的反射器单元，

其中所述烧蚀激光和所述切口激光分别来自所述烧蚀激光源单元和所述切口激光源单元，并且经由所述反射器单元进入所述集成扫描器单元。

3.根据权利要求2所述的切口设备，其中所述烧蚀激光在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元，并且

所述切口激光在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元。

4.根据权利要求3所述的切口设备，其中所述反射器单元中的激光的透射率或反射率是根据入射激光的波长进行调节的。

5.根据权利要求4所述的切口设备，其中所述烧蚀激光的波长为512nm至532nm，并且所述切口激光的波长为1060nm至1080nm。

6.根据权利要求4所述的切口设备，其中所述切口激光的波长为512nm至532nm，并且所述烧蚀激光的波长为1060nm至1080nm。

7.根据权利要求5或6所述的切口设备，其中所述反射器单元使所述烧蚀激光从其反射并且使所述切口激光从其透射。

8.根据权利要求3所述的切口设备，其中在所述烧蚀激光源单元和所述反射器之间的所述烧蚀激光行进的路径上设置有用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元和用于将激光束传输到期望地方的分离扫描器单元中的至少一个，并且

所述烧蚀激光在经过所述光束尺寸调节单元和所述分离扫描器单元中的至少一个之后传输到所述反射器。

9.根据权利要求8所述的切口设备，其中在所述切口激光源单元和所述反射器之间的所述切口激光行进的路径上设置有用于调节激光束尺寸的光束尺寸调节单元和用于将激光束传输到期望地方的分离扫描器单元中的至少一个，并且

所述切口激光在经过所述光束尺寸调节单元和所述分离扫描器单元中的至少一个之后传输到所述反射器。

10.根据权利要求9所述的切口设备，其中所述烧蚀激光源单元、所述切口激光源单元、所述反射器单元和所述集成扫描器单元集成并安装在一个结构中。

11.根据权利要求2所述的切口设备，其中所述烧蚀激光在与所述电极片的行进方向垂直的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元，并且

所述切口激光在与所述电极片的行进方向平行的方向上发射出来，然后经由所述反射器单元入射到所述集成扫描器单元。