CN117836990A - 电极组件、用于电极组件的制造设备和用于电极组件的制造方法 - Google Patents

电极组件、用于电极组件的制造设备和用于电极组件的制造方法 Download PDF

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CN117836990A CN202380013228.1A CN202380013228A CN117836990A CN 117836990 A CN117836990 A CN 117836990A CN 202380013228 A CN202380013228 A CN 202380013228A CN 117836990 A CN117836990 A CN 117836990A
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Abstract

本发明涉及用于制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的电极组件制造设备,该设备包括:层叠台,在该层叠台上层叠第一电极、隔膜和第二电极使得包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠件被放置在层叠台上;隔膜供应单元,其向层叠台供应隔膜;第一电极供应单元,其向层叠台供应第一电极;第二电极供应单元,其向层叠台供应第二电极;第一电极层叠单元,其将从第一电极供应单元供应的第一电极层叠在层叠台上;以及第二电极层叠单元,其将从第二电极供应单元供应的第二电极层叠在层叠台上,其中,第一电极供应单元、第二电极提供单元、第一电极层叠单元和第二电极层叠单元中的至少一个包括对待加热对象进行加热而不与待加热对象物理直接接触的非接触式加热器,并且该加热器单独地加热第一电极和第二电极。

Description

电极组件、用于电极组件的制造设备和用于电极组件的制造 方法
技术领域
本申请要求于2022年3月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2022-0032112的优先权和权益,其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种电极组件及用于制造该电极组件的设备和方法。
背景技术
与一次电池不同,二次电池是可充电的,并且由于小规模和高容量的潜力,近年来已经得到了广泛的研究和开发。随着技术的发展和对移动装置的需求增加,对可充电电池作为能源的需求迅速增加。
根据电池壳体的形状,二次电池分类为硬币型电池、圆柱形电池、棱柱形电池和袋型电池。在二次电池中,安装在电池壳体内部的电极组件是能够充电和放电的发电装置,由电极和隔膜的层状结构组成。
电极组件可以大致分类为:卷芯型,其在隔膜置于涂覆有活性材料的片状的正极和负极之间的情况下进行卷绕;层叠型,其中多个正极和负极在隔膜置于它们之间的情况下顺序地层叠;以及层叠-折叠型,其中层叠型的单元电芯与长度很长的分离膜一起卷绕。
在此情况下,在层叠-折叠型的电极组件中,使用隔膜折叠成Z字形并且电极位于它们之间的形式的多个电极来制造电极组件。
在此过程中,施加热量和压力以确保电极和隔膜之间的粘合力。然而,由于使用多个电极,需要多次施加热量和压力以确保电极和隔膜的粘合力,并且由于电极之间的温度不均匀而存在电极组件的性能不均匀的问题。
为了解决这些问题,已经引入并应用了一种通过接触式加热器加热和层叠各个电极的方法,其中热源(或加热元件)物理接触并加热电极。然而,当使用接触式加热器时,电极组件中的所有电极都需要被加热到相同的温度。也就是说,即使电极和隔膜层叠在一起,并且通过接触式加热器加热并提供各个电极,仍然存在的问题在于:在层叠之后,在传输包括电极和隔膜等的层叠材料的过程中出现热损失(冷却),并且在进一步加热层叠材料以完成最终电极组件的过程中,难以确保通过外部加热而导致的电极之间的温度均匀性。此外,还存在电极组件的性能不均匀的问题。也就是说,由于电极之间的平均绝对偏差,存在诸如电极和隔膜的粘合力和排气性之类的电极组件的性能不均匀性的问题。
因此,需要仅在必要时单独加热电极以保持预定温度范围的方法。
<现有技术文献>
韩国专利公开第10-2013-0132230号
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种电极组件及用于制造该电极组件的设备和方法。
技术方案
本发明的示例性实施方式提供了一种用于制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的设备,该设备包括:层叠台,在该层叠台上层叠第一电极、隔膜和第二电极并且放置包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料;隔膜供应器,其被配置为向层叠台供应隔膜;第一电极供应器,其被配置为向层叠台供应第一电极;第二电极供应器,其被配置为向层叠台供应第二电极;第一电极层叠单元,其被配置为将由第一电极供应器供应的第一电极层叠到层叠台上;以及第二电极层叠单元,其被配置为将由第二电极供应器供应的第二电极层叠到层叠台上,其中,第一电极供应器、第二电极供应器、第一电极层叠单元和第二电极层叠单元中的至少一个包括不与待加热对象物理直接接触并且对待加热对象进行加热的非接触式加热器,并且其中第一电极和第二电极分别通过加热器被加热。
此外,本发明的示例性实施方式提供了一种制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的方法,该方法包括以下步骤:向层叠台供应隔膜并且在对隔膜进行加热的同时层叠隔膜;用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第一电极进行加热,并且向层叠台供应第一电极并且层叠第一电极;以及用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第二电极进行加热,并且向层叠台供应第二电极并层叠第二电极,其中,包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料被放置在层叠台上。
最后,本发明的示例性实施方式提供了一种电极组件,该电极组件包括:第一电极;隔膜;以及第二电极,其中第一电极、隔膜和第二电极沿层叠轴线层叠,并且其中层叠在电极组件的中部的隔膜的厚度比层叠在电极组件的最外部的隔膜的厚度厚1倍至1.09倍。
技术效果
根据本申请的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备和制造电极组件的方法因为可以仅在必要时选择性地对每个电极进行加热,所以可以减少用于制造电极组件的时间。
根据本申请的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备和制造电极组件的方法可以仅在选择性需要时容易地将电极的温度调整至预定温度范围,从而减少电极之间的温度偏差,从而提供具有均匀性能的电极组件。
根据本申请的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备和用于制造电极组件的方法可以用不同的温度对每个电极进行加热。因此,可以减少由于在制造电极组件的过程中传送包括电极的层叠材料的过程中出现的冷却以及为了制造最终的电极组件而对包括电极和隔膜的层叠材料进行诸如加压和加热的外部加热而导致的电极之间的温度不均匀性(平均绝对偏差),从而提供具有均匀性能的电极组件。
附图说明
图1是示例性地例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的顶平面图。
图2是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的概念的正视图。
图3是示例性地例示了通过根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备制造的电极组件的截面图。
图4是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的加压单元的立体图。
图5是示例性地例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中加压单元对层叠材料进行加压的状态的立体图。
图6是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的层叠台的立体图。
图7是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的隔膜供应器的立体图。
图8是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一电极安置台的立体图。
图9是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第二电极安置台的立体图。
图10是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一抽吸头的立体图。
图11是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一抽吸头的底平面图。
图12是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的保持装置和层叠台的顶平面图。
图13是例示了根据本发明的另一示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的概念的正视图。
图14的(a)是例示了根据本发明的示例性实施方式的第一加压单元50的立体图,而图14的(b)是例示了根据本发明的示例性实施方式的第二加压单元60的立体图。
图15的(a)是例示了对照示例1中的电极组件的拍摄图像,而图15的(b)是例示了示例1中的电极组件的拍摄图像。
[附图标记列表]
10:电极组件
11:第一电极
11a:第一电极接头
12:第二电极
12a:第二电极接头
14:隔膜
51:夹持器
51a:主体
51b:固定部
100、200:用于制造电极组件的设备
110:层叠台
111:台主体
112:层叠台加热器
120:隔膜供应器
121:隔膜加热单元
121a:本体
121b:隔膜加热器
122:隔膜辊
130:第一电极供应器
131:第一电极安置台
132:第一电极加热器
133:第一电极辊
134:第一切割器
135:第一传送带
136:第一电极供应头
140:第二电极供应器
141:第二电极安置台
142:第二电极加热器
143:第二电极辊
144:第二切割器
145:第二传送带
146:第二电极供应头
150:第一电极层叠单元
151:第一抽吸头
151a:真空抽吸孔
151b:底表面
152:第一电极非接触式加热器
153:第一移动单元
160:第二电极层叠单元
161:第二抽吸头
162:第二电极非接触式加热器
163:第二移动单元
170:保持装置
171:第一保持装置
172:第二保持装置
180:加压单元
181:第一加压块
182:第二加压块
183、184:加压加热器
290:视觉装置
291:第一摄像头
292:第二摄像头
R:旋转单元
S:层叠材料
具体实施方式
在下文中,将详细描述本发明,使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现示例性实施方式。然而,本发明可以以各种不同方式实现并且不限于本文描述的构造。
在整个本说明书中,除非明确相反地描述,否则词语“包含”或“包括”及其变型(诸如“包含于”、“所包含”、“包括于”或“所包括”)是指进一步包括提及的构成要素,但不排除任何其它构成要素。
在本说明书中,“p至q”是指“p以上、q以下”。
在本说明书中,“保持装置”是指在制造其中第一电极、隔膜和第二电极以第一电极和第二电极交替地设置于在层叠台上折叠的隔膜之间的形式层叠的层叠材料的过程中,执行夹持层叠在层叠台上的层叠材料以层叠第一电极或第二电极的功能的装置。保持装置的功能不同于在对层叠材料进行加热和加压的过程中夹持层叠材料夹持器。保持装置的具体操作过程可以参考稍后将描述的制造电极组件的方法的描述。
在本说明书中,以第一电极和第二电极交替地设置于被折叠的隔膜之间的形式层叠称为Z字形层叠。
折叠的隔膜可以是指隔膜在隔膜以Z字形方式交叠的同时层叠。更具体来说,隔膜通过以相对于层叠轴线在层叠轴线的左侧和层叠轴线的右侧之间交替地往复运动的形式被折叠而以Z字形方式层叠。此外,第一电极和第二电极以交替地设置于层叠的隔膜之间的形式层叠。这里,层叠轴线是指平行于第一电极、隔膜和第二电极层叠的方向并且穿过层叠有电极和隔膜的层叠材料的中心的假想轴线。
在本说明书中,“加热”可以与添加热量互换使用。
在本说明书中,“层叠材料”可以对应于未完成的电极组件。另外,在本说明书中,在对层叠材料进行加热和加压的步骤已经完成的情况下,此情况可以表示为完成的电极组件,并且在本说明书中,除非另有说明,否则术语“电极组件”是指完成的电极组件。
此外,在本说明书中,电极组件的最上端和最下端可以分别对应于层叠材料的上表面和下表面的位置,或者对应于未完成的电极组件的底表面和顶表面的位置。
在本发明的描述中,当确定公知相关技术的具体描述可能不必要地掩盖本发明的主题时,将省略这些具体描述。
本发明的示例性实施方式提供了一种用于制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的设备,该设备包括:层叠台,在该层叠台上层叠第一电极、隔膜和第二电极并且放置包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料;隔膜供应器,其被配置为向层叠台供应隔膜;第一电极供应器,其被配置为向层叠台供应第一电极;第二电极供应器,其被配置为向层叠台供应第二电极;第一电极层叠单元,其被配置为将由第一电极供应器供应的第一电极层叠到层叠台上;以及第二电极层叠单元,其被配置为将由第二电极供应器供应的第二电极层叠到层叠台上,其中第一电极供应器、第二电极供应器、第一电极层叠单元和第二电极层叠单元中的至少一个不与待加热对象物理直接接触,其中设备包括被配置为对待加热对象进行加热的非接触式加热器,以及其中第一电极和第二电极分别通过加热器被加热。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极供应器和第二电极供应器中的至少一个可以包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极供应器和第二电极供应器可以分别包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极层叠单元和第二电极层叠单元中的至少一个可以包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极层叠单元和第二电极层叠单元可以分别包括非接触式加热器。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的电极组件可以以使得隔膜以Z字形方式折叠和层叠并且第一电极和第二电极交替地分别层叠在层叠的隔膜之间的形式层叠。
根据本发明的示例性实施方式,用于制造电极组件的设备的电极组件可以是隔膜以Z字形形状折叠并且第一电极和第二电极交替地设置在折叠的隔膜之间的形式。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的第一电极供应器还包括第一电极安置台,第一电极在通过第一电极层叠单元层叠到层叠台上之前被安置在第一电极安置台上,其中第二电极供应器还包括第二电极安置台,第二电极在通过第二电极层叠单元层叠在层叠台上之前被安置在第二电极安置台上,以及其中第一电极安置台和第二电极安置台中的至少一个包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极安置台和第二电极安置台中的至少一个可以包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极安置台和第二电极安置台可以各包括非接触式加热器。
根据示例性实施方式,第一电极层叠单元还包括被配置为真空抽吸安置在第一电极安置台上的第一电极的第一抽吸头,其中第二电极层叠单元还包括被配置为真空抽吸安置在第二电极安置台上的第二电极的第二抽吸头,以及其中第一抽吸头和第二抽吸头中的至少一个分别包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一抽吸头和第二抽吸头中的至少一个可以包括非接触式加热器。
在本发明的示例性实施方式中,第一抽吸头和第二抽吸头可以分别包括非接触式加热器。
也就是说,与供应电极的构造相关联的构造可以各包括非接触式加热器。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备还可以包括对层叠材料进行加热和加压的加压单元。
根据本发明的示例性实施方式的加压单元可以被配置为对层叠在层叠台上的层叠材料进行加热和加压。
根据本发明的示例性实施方式,加压单元可以被配置为将层叠在层叠台上的层叠材料移动到加压单元,然后对层叠材料进行加热和加压。
本发明的示例性实施方式提供了一种用于制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的设备,该设备包括:隔膜供应器,其被配置为在层叠台中供应隔膜;以及第一电极供应器,其被配置为向层叠台供应第一电极;第二电极供应器,其被配置为向层叠台供应第二电极;层叠台,当向层叠台供应的第一电极、隔膜和第二电极被层叠时在其上制造包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料;第一电极层叠单元,其被配置为将从第一电极供应器供应的第一电极层叠在层叠台上;第二电极层叠单元,其被配置为将从第二电极供应器供应的第二电极层叠在层叠台上;以及加压单元,其被配置为对层叠在层叠台上的层叠材料进行加热和加压,其中,第一电极供应器、第二电极供应器、第一电极层叠单元和第二电极层叠单元中的至少一个不与待加热对象物理直接接触,其中该设备包括被配置为对待加热对象进行加热的非接触式加热器,并且其中第一电极和第二电极分别通过该加热器进行加热。
在本发明的示例性实施方式中,第一电极层叠单元可以被配置为将由第一电极供应器供应的第一电极层叠在层叠台上并对其进行加压,以使第一电极和隔膜粘合;以及第二电极层叠单元可以被配置为将由第二电极供应器供应的第二电极层叠在层叠台上并对其进行加压,以使第二电极和隔膜之间的部分粘合。在加压的过程中,也可以同时执行加热。
在第一电极层叠单元和第二电极层叠单元将第一电极和第二电极层叠在层叠台上并且进行加压以使电极和隔膜粘合的情况下,以及在第一抽吸头和第二抽吸头各包括非接触式加热器的情况下,本发明的示例性实施方式提供了一种用于通过层叠第一电极、隔膜和第二电极来制造电极组件的设备:该设备包括:层叠台,在该层叠台上以第一电极和第二电极交替地设置在折叠的隔膜之间的形式层叠第一电极、隔膜和第二电极;隔膜供应器,其被配置为加热隔膜以向层叠台供应隔膜;第一电极供应器,其被配置为加热并供应第一电极;第二电极供应器,其被配置为加热并供应第二电极;第一电极层叠单元,其被配置为将从第一电极供应器供应的第一电极层叠在层叠台上并对第一电极进行加压,以使第一电极和隔膜粘合;以及第二电极层叠单元,其被配置为将从第二电极供应器供应的第二电极层叠在层叠台上并对第二电极进行加压,以使第二电极和隔膜粘合,其中,第一电极供应器包括第一电极安置台,在通过第一电极层叠单元将第一电极层叠在层叠台上之前第一电极安置在第一电极安置台,其中,第二电极供应器包括第二电极安置台,在通过第二电极层叠单元将第二电极层叠在层叠台上之前第二电极安置在第二电极安置台上,其中,第一电极层叠单元包括被配置为真空抽吸安置在第一电极安置台上的第一电极的第一抽吸头,其中第二电极层叠单元包括被配置为真空抽吸安置在第二电极安置台上的第二电极的第二抽吸头,其中第一抽吸头和第二抽吸头各包括非接触式加热器,其中第一电极和第二电极通过加热器被加热。在此情况下,在加压的过程中,也可以同时处理加热。也就是说,该设备可以包括:第一电极层叠单元,其将由第一电极供应器供应的第一电极层叠在层叠台上并且对第一电极进行加热和加压,以使第一电极和隔膜粘合;以及第二电极层叠单元,其将由第二电极供应器供应的第二电极层叠在层叠台上并对第二电极进行加热和加压,以使第二电极和隔膜粘合。可以用如上的非接触式加热器来执行加热。
根据本申请的示例性实施方式,非接触式加热器可以通过辐射或感应加热来传递热量,以分别对第一电极和第二电极进行加热。
根据本发明的示例性实施方式,非接触式加热器可以包括:加热元件,其被配置为向待加热对象提供热量;以及凹陷的外壳,其被配置为保持加热元件不与待加热对象物理接触。
根据本申请的示例性实施方式,非接触式加热器可以通过辐射来传递热量。具体而言,非接触式加热器可以是非接触的红外加热器(IR加热器)。
也就是说,根据本申请的用于制造电极组件的设备具有以下优点:通过使用非接触式加热器,容易地仅在必要时选择性地对电极进行加热,并且可以将电极快速加热到所需温度。因此,每个单独的电极可以以不同的温度进行加热。因此,由于在电极组件制造期间传送包括电极的层叠材料的过程中出现的冷却以及为了制造成品电极组件对包括电极和隔膜的层叠材料的外部加热(诸如加压和加热),可以减少电极之间的温度不均匀性,从而提供具有均匀性能的电极组件。在此情况下,如上所述,优选的是非接触式加热器通过辐射来传递热量,具体示例是非接触的红外加热器(IR加热器),但不限于此。
另外,由于第一电极供应器和第二电极供应器以及第一电极层叠单元和第二电极层叠单元的构造中所包括的第一电极安置台和第二电极安置台、第一抽吸头和第二抽吸头等各自包括非接触式加热器,因此可以在需要时选择性地对各个电极进行加热以满足特定温度(下文中称为管理温度)范围,同时使结构的变形最小化。例如,利用非接触式加热器,构成电极组件的电极可以被层叠为使得外部电极被加热到较低温度并且中心电极被加热到较高温度,从而在满足各个电极的受控温度的温度范围内进行层叠。因此,可以在没有结构(未完成的电极组件)的结构变形的情况下减小电极之间的温度偏差(平均绝对偏差)。因此,可以提供具有均匀性能的电极组件。
根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备还可以包括:温度传感器,其被配置为测量第一电极和第二电极的表面温度;以及控制器,其被配置为基于由温度传感器测量到的温度调整非接触式加热器的加热温度,以将第一电极和第二电极的表面温度调整至受控温度范围。
在本发明的示例性实施方式中,受控温度范围可以为50℃至140℃,优选地从60℃至120℃。在保持受控温度范围的情况下,具有以下优点:在对电极进行加压以使到隔膜粘合的过程中,容易地进行粘合而没有结构变形。另外,当温度低于上述温度时,电极和隔膜的粘合(adhesion)可能减弱,导致单元组件分离并生产率下降。当温度高于上述温度时,隔膜排气性可能变得过大,导致产品性能变差。
在本发明的示例性实施方式中,可以在使第一电极和隔膜粘合的过程中以及在使第二电极和隔膜粘合的过程中应用加热。
也就是说,使第一电极和隔膜粘合的过程以及使第二电极和隔膜粘合的过程可以是加热和加压的过程。
在本发明的示例性实施方式中,控制器可以在第一电极和第二电极的表面温度被调整到受控温度范围时,执行使非接触式加热器的操作停止的功能。也就是说,本发明的用于制造电极组件的设备可以仅在必要时操作非接触式加热器以向电极施加热量。也就是说,控制器可以调整非接触式加热器是否操作。
根据本发明的示例性实施方式,层叠台可以包括:台主体,在该台主体上层叠第一电极、隔膜和第二电极;以及层叠台加热器,其被配置为对台主体进行加热,以对层叠在台主体上的层叠材料进行加热。
根据本发明的示例性实施方式,层叠台加热器可以是不与待加热对象物理直接接触并对待加热对象进行加热的非接触式加热器。
根据本发明的示例性实施方式,第一电极层叠单元可以被配置为将由第一电极供应器供应的第一电极层叠在层叠台上,并对第一电极进行加热和加压,以使第一电极和隔膜粘合。
根据本发明的示例性实施方式,第二电极层叠单元可以被配置为将由第二电极供应器供应的第二电极层叠在层叠台上,并对第二电极进行加热和加压,以使第一电极和隔膜粘合。
根据本发明的示例性实施方式,第一电极层叠单元将第一电极层叠在层叠台上并进行加热和加压以使第一电极和隔膜粘合,并且第二电极层叠单元将第二电极层叠在层叠台上并且进行加热和加压以使第二电极和隔膜粘合,可以各自独立地在40℃以上、110℃以下、(优选地50℃以上、100℃以下)的温度条件和0.3Mpa以上、5Mpa以下(优选1.5Mpa以上、5Mpa以下)压力条件下进行。
根据本发明的示例性实施方式,加热和加压可以执行至少5秒且不多于60秒,优选地至少5秒且不多于30秒。
上述条件可以对应于以下步骤:将第一电极层叠在层叠台上并对第一电极进行加热和加压以使第一电极和隔膜粘合;以及将第一电极层叠在层叠台上并对第一电极进行加热和加压以使第一电极和隔膜粘合。
当满足上述温度、压力和时间条件时,可以获得包括电极组件的电极和隔膜的适当水平的粘合和排气性,同时使对构成电极组件的单元电极的损坏最小化。
根据本发明的示例性实施方式,还可以包括加压单元以对层叠材料进行加压。通过加压单元对层叠材料进行加热和加压可以称为热压步骤。根据本发明的示例性实施方式,热压步骤可以包括:第一热压步骤,其中由夹持器夹持层叠材料并对层叠材料进行加热和加压;以及在第一热压步骤之后的第二热压步骤,其停止夹持器的夹持并且对层叠体进行加热和加压。
根据本发明的示例性实施方式的加压单元可以被配置为对层叠在层叠台上的层叠材料进行加热和加压。
根据本发明的示例性实施方式,加压单元可以被配置为将层叠在层叠台上的层叠材料移动到加压单元,然后对层叠材料进行加热和加压。
根据本发明的示例性实施方式,第一热压步骤可以包括:使用夹持器对层叠材料的上表面进行加压以固定层叠材料;以及将由夹持器固定的层叠材料在包括加压加热器的一对加压块之间移动;在一对加压块沿层叠材料的层叠轴线在彼此面对的方向上移动的同时,对固定的层叠材料进行表面加压;以及对由加压加热器固定的层叠材料进行加热。
根据本发明的示例性实施方式,第二热压步骤可以包括:在第一热压步骤之后停止对层叠材料的加热和加压;将夹持器与层叠材料间隔开;在包括加压加热器的一对加压块之间移动与夹持器间隔开的层叠材料;在一对加压块沿着与夹持器间隔开的层叠材料的层叠轴线在彼此面对的方向上移动的同时,对层叠材料进行加压;以及通过加压加热器对层叠材料进行加热。
根据本发明的示例性实施方式,在第一热压步骤中使用的加压块可以具有与夹持器相对应的凹槽。
根据本发明的示例性实施方式,夹持器与层叠材料间隔开可以包括:停止使用夹持器对层叠材料的上表面进行加压;以及将夹持器与层叠材料间隔开。
此外,在热压步骤(包括第一热压步骤和第二热压步骤)中,在包括加压加热器的一对加压块之间移动层叠材料可以包括不仅移动层叠材料本身,而且在层叠材料安置在层叠台上的状态下将层叠材料与层叠台一起移动。在此情况下,一对加压块和被加压加热器加热和加压的对象可以指层叠材料和层叠台。
在本申请的示例性实施方式中,第一热压步骤可以被配置为在50℃至90℃的温度条件和0.3Mpa至3Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达10秒至30秒。更优选地,可以在65℃至75℃的温度条件和1.5Mpa至2Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达10秒至20秒。
在本申请的示例性实施方式中,第二热压步骤可以被配置为在50℃至90℃的温度条件和0.3Mpa至6Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达5秒至60秒,优选在65℃以上且90℃以下的温度条件和1.5Mpa至6Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达5秒至30秒。更优选地,可以在65℃至85℃的温度条件和3Mpa至5.5Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达7秒至25秒。
当在满足上述条件的同时进行加热和加压时,包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料的电极和隔膜的粘合可以很容易,而不损坏第一电极、隔膜和第二电极,并且所制造的电极组件的性能可以是优异的。
此外,在本申请的示例性实施方式中,上述第二热压条件可以应用于热压步骤的温度条件、压力条件和时间条件。也就是说,热压步骤可被配置为在50℃至90℃的温度条件和0.3Mpa至6Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达5秒至60秒,优选地在65℃以上且90℃以下的温度条件以及1.5Mpa至6Mpa的压力条件对层叠材料进行加热和加压达5秒至30秒。更优选地,可以在65℃至85℃的温度条件和3Mpa至5.5Mpa的压力条件下对层叠材料进行加热和加压达7秒至25秒。
根据本发明的示例性实施方式,加压单元可以包括一对加压块,其中一对加压块在彼此面对的方向上移动,以对层叠在台上的层叠材料进行表面加压。
根据本发明的示例性实施方式,隔膜供应器可以具有形成于其中的隔膜穿过的通道,并且还包括被配置为成对穿过通道的隔膜进行加热的隔膜加热单元。
在根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中,第一电极层叠单元还可以包括第一移动单元,其被配置为将第一抽吸头移动至层叠台并且为第一抽吸头提供压力,以将第一电极层叠在层叠台上并且进行加压。第二电极层叠单元还可以包括第二移动单元,其被配置为将第二抽吸头移动到层叠台并为第二抽吸头提供压力,以将第二电极层叠在层叠台上并进行加压。在此情况下,层叠可以被表述为加载。
也就是说,在根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中,第一电极层叠单元可以包括被配置为真空抽吸并保持第一电极的第一抽吸头,并且还包括被配置为当第一抽吸头接近层叠台时将第一电极加载到层叠台上并进行加压的移动单元。第二电极层叠单元可以包括被配置为真空抽吸并保持第二电极的第二抽吸头,并且还包括被配置为当第二抽吸头接近层叠台时将第二电极加载到层叠台上并进行加压的第二移动单元。
此外,根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备还可以包括被配置为旋转层叠台的旋转单元。第一电极层叠单元可以设置在旋转单元的一侧上,并且第二电极层叠单元可以设置在旋转单元的另一侧上。当层叠第一电极时,旋转单元可以将层叠台旋转到一侧以面对第一抽吸头,以及当层叠第二电极时,将层叠台旋转到另一侧以面对第二抽吸头。旋转单元可以调整位置,使得抽吸头和层叠台彼此面对,并且电极可以层叠在层叠台上。
此外,根据示例性实施方式,该设备可以包括:保持装置,其被配置为当在层叠台上层叠第一电极或第二电极时夹持第一电极或第二电极,并将第一电极或第二电极固定至层叠台。保持装置可以防止电极组件扭曲。
根据示例性实施方式,保持装置可以当在层叠台上层叠第一电极时,夹持并固定层叠在层叠台的最高侧上的第二电极的上表面,以及当在层叠台上层叠第二电极时,夹持并固定层叠在层叠台的最高侧上的第一电极的上表面。
更具体来说,根据本发明的示例性实施方式的保持装置可以当在层叠台上层叠第一电极时,对层叠在层叠台的最高侧上的第二电极的上表面进行加压和固定,以及当在层叠台上层叠第二电极时对层叠在层叠台的最高侧上的第二电极的上表面进行加压和固定。也就是说,第一电极和第二电极的夹持可以以对电极和第二电极的上表面进行加压的方式来执行。
根据本发明的示例性实施方式,第一电极层叠单元可以设置在层叠台的一侧上,并且第二电极层叠单元可以设置在层叠台的另一侧上。该设备还可以包括驱动单元,其被配置为驱动层叠台使得层叠台的表面面对第一电极层叠单元或第二电极层叠单元。驱动单元当在层叠台上加载第一电极时,可以移动层叠台使得层叠台的表面面对第一抽吸头,以及当在层叠台上加载第二电极时,可以移动层叠台使得层叠台的表面面对第二抽吸头。在此情况下,驱动单元可以是允许层叠台进行往复运动的旋转单元。
也就是说,在根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中,旋转单元可以在朝向第一电极层叠单元的方向和在朝向第二电极层叠单元的方向上交替地旋转层叠台,以使得隔膜能够以Z字形方式折叠,使得隔膜位于第一电极和第二电极之间。
作为参考,为了以第一电极和第二电极交替地设置在折叠的隔膜之间的形式层叠第一电极、隔膜和第二电极,可以使用在向左和向右方向上移动层叠台的方法、在向左和向右方向上移动隔膜的方法、或者旋转层叠台的方法,并且可以应用本领域的普通技术。然而,在本说明书中,作为示例在附图中示出了利用旋转单元的方法。
本发明的示例性实施方式提供了一种制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的方法,该方法包括以下步骤:向层叠台供应隔膜并且在对隔膜进行加热的同时层叠隔膜;用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第一电极进行加热,并且向层叠台供应第一电极并且层叠第一电极;以及用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第二电极进行加热,并且向层叠台供应第二电极并层叠第二电极,其中包括第一电极、隔膜和第二电极的层叠材料被放置在层叠台上。在制造电极组件的方法中,电极组件可以是这样的形式,即隔膜以Z字形折叠,并且第一电极和第二电极交替地设置在折叠的隔膜之间。
也就是说,在根据本发明的示例性实施方式的制造电极组件的方法中,电极组件可以以使得隔膜以Z字形方式折叠和层叠并且第一电极和第二电极交替地分别层叠在层叠的隔膜之间的形式层叠。
另外,用于制造电极组件的设备的描述可以应用于非接触式加热器的描述。
如上所述,当第一抽吸头和第二抽吸头各包括非接触式加热器时,本发明的示例性实施方式提供了制造电极组件的方法,该方法包括以下步骤:将第一电极加热并供应至层叠台;将第二电极加热并供应至层叠台;将隔膜加热并供应至层叠台;以及通过将第一电极、隔膜和第二电极以第一电极和第二电极交替地设置在被折叠的隔膜之间的形式层叠在层叠台上来制造层叠材料。在将第一电极加热并供应至层叠台以及将第二电极加热并供应至层叠台的过程中,通过真空抽吸第一电极的第一抽吸头来供应第一电极,并且通过真空抽吸第二电极的第二抽吸头来供应第二电极,以及分别由第一抽吸头和第二抽吸头中包括的非接触式加热器对第一电极和第二电极进行加热。
也就是说,即使在本发明的制造电极组件的方法中,非接触式加热器也可以是通过辐射来传递热量的加热器,并且在具体示例中,非接触式加热器可以是如以上在设备中描述的非接触的红外加热器(IR加热器)。
用于制造本发明的电极组件的设备的描述适用于制造本发明的电极组件的方法。
在制造电极组件的方法中,用在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第一电极进行加热,并且向层叠台供应第一电极可以包括:测量第一电极的表面温度;以及通过基于测量到的温度调整非接触式加热器的加热温度,将第一电极的表面温度调整至受控温度范围。用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对待加热对象进行加热的非接触式加热器对第二电极进行加热,并且向层叠台供应第二电极可以包括:测量第二电极的表面温度;以及通过基于测量到的温度调整非接触式加热器的加热温度,将第二电极的表面温度调整至受控温度范围。
也就是说,在制造本发明的电极组件的方法中,将第一电极加热并供应至层叠台以及将第二电极加热并供应至层叠台可以包括:测量第一电极和第二电极的表面温度;以及基于测量到的温度调整非接触式加热器的加热温度,以将第一电极和第二电极的表面温度调整至受控温度范围。此外,受控温度范围可以为从50℃至140℃,优选地为从60℃至120℃。如上所述,在保持受控温度范围的情况下,具有以下优点:在对电极进行加压以粘合到隔膜的过程中,在没有结构变形的情况下容易地进行粘合。另外,当温度低于上述温度时,电极和隔膜的粘合可能减弱,导致单元组件分离并生产率下降。当温度高于上述温度时,隔膜排气性可能变得过大,导致产品性能变差。
制造电极组件的方法还可以包括:当第一电极和第二电极的表面温度被调整到受控温度范围时,停止非接触式加热器的操作。也就是说,可以仅在需要时对电极进行加热,以防止电极组件结构变形或损坏电极。这可以是因为使用了非接触式加热器,其可以快速加热并且在需要时容易停止操作。
本发明的制造电极组件的方法还可以包括:对层叠材料进行加热和加压的热压步骤。以上描述可以应用于热压步骤的描述。
本发明的制造电极组件的方法还可以包括:将第一电极层叠在层叠台上,并对第一电极进行加热和加压,以使第一电极和隔膜粘合;以及将第一电极层叠在层叠台上并进行加热和加压以使第一电极和隔膜粘合。将第一电极层叠在层叠台上以及对第一电极进行加热和加压的条件可以如上所述。
下文中,参照图1至图15,将更详细地描述作为本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备和制造电极组件的方法。
图1是示例性地例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的顶平面图,而图2是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的概念的正视图。这里,为了方便起见,在图1中,去除了图2所示的保持装置170。另外,在图1中,省略了加压单元180,并且呈现以下构造:其中第一电极层叠单元150和第二电极层叠单元160在将第一电极10和第二电极11层叠在层叠台110上的同时分别对第一电极10和第二电极11进行加热和加压。如上所述,还可以包括加压单元180,或者该设备可以具有其中加压单元180对第一电极10和第二电极11进行加热和加压的构造,同时省略了以下构造:其中第一电极层叠单元150和第二电极层叠单元160分别将第一电极10和第二电极11层叠在层叠台110上并对第一电极10和第二电极11进行加热和加压。在图2中,省略了图1所示的隔膜供应器120并且例示了加压单元180。
参照图1和图2,根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件100的设备可以包括:层叠台110;以及隔膜供应器120,其被配置为对隔膜14进行加热并且供应隔膜14;第一电极供应器130,其被配置为对进行加热并供应第一电极11;第二电极供应器140,其被配置为对第二电极12进行加热并且供应第二电极12;第一电极层叠单元150,其被配置为将第一电极11层叠在层叠台110上;第二电极层叠单元160,其被配置为将第二电极12层叠在层叠台110上;以及加压单元180,其被配置为使第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合。另外,根据本发明的示例性实施方式的制造电极组件的设备100还可以包括保持装置170,其被配置为当在层叠台110上层叠第一电极11和第二电极12时保持第一电极11和第二电极12。附加地,该设备可以具有以下构造:其中第一电极层叠单元150和第二电极层叠单元160中的每一个分别将第一电极10和第二电极11在层叠台110上进行层叠、加热和加压。
图3是示例性地例示了通过根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备或制造电极组件的方法而制造的电极组件的截面图。
参照图1至图3,根据本发明的示例性实施方式的制造电极组件的设备100是通过层叠第一电极11、隔膜14和第二电极12来制造电极组件10的设备。
电极组件10是能够充电和放电的发电装置,并且可以处于使得第一电极11、隔膜14和第二电极12交替地层叠和聚集的形式。这里,电极组件10可以处于例如隔膜14以Z字形方式折叠并且第一电极11和第二电极12交替地设置在折叠的隔膜14之间的形式。在此情况下,电极组件10可以以隔膜14围绕其最外部的形式来设置。
图7是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备的隔膜供应器的立体图。
参照图1和图7,隔膜供应器120可以对隔膜14进行加热并且向层叠台110供应隔膜14。另外,隔膜供应器120可以包括具有形成于其内的、隔膜14穿过的通道、以及对穿过通道的隔膜14进行加热的隔膜加热单元121。
隔膜加热单元121可以包括一对本体121a和对本体121a进行加热的隔膜加热器121b。一对本体121a可以彼此间隔开预定距离,以允许隔膜14穿过。这里,隔膜14可以以非接触方式被加热,例如,在不接触隔膜加热单元121的情况下通过穿过隔膜供应器。同时,本体121a可以形成为例如矩形块的形式。
隔膜供应器120还可以包括隔膜辊122,隔膜14卷绕在隔膜辊122上。这里,卷绕在隔膜辊122上的隔膜14逐渐展开,穿过隔膜加热单元121,并且可以向层叠台110供应隔膜14。
图4是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的加压单元的立体图,而图5是示例性地例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中加压单元对层叠材料进行加压的状态的立体图。
参照图3至图5,加压单元180可以对被加热并层叠的第一电极11、隔膜14和第二电极12进行加压,并且使第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合。
另外,加压单元180可以包括一对加压块181和182,其中一对加压块181和182在彼此面对的方向上移动并且可以对层叠的第一电极11、隔膜14和第二电极12的层叠材料S进行表面加压。
在此情况下,当隔膜14被配置为围绕层叠材料S的外表面时,在位于层叠材料S的最外部分的隔膜14的外部部分与面对隔膜14的外部分的第一电极11、第二电极12和隔膜14的内部部分之间也可出现粘合。因此,当第一电极11、隔膜14和第二电极12被层叠为形成电极组件10时,可以更有效地防止第一电极11和第二电极12以及隔膜14错位和未层叠(unstacked)。
此外,加压单元180还可以包括对一对加压块181和182进行加热使得一对加压块181和182对第一电极11的层叠材料S进行加热和加压的加压加热器183和184。因此,当用加压单元180加压层叠材料S时,可以更好地实现第一电极11、隔膜14和第二电极12之间的热熔融,得到更牢固的粘合。
一对加压块181和182可以具有形成为平面的加压面,并且加压面的水平长度和垂直长度可以比第一电极11、隔膜14和第二电极12层叠的层叠材料S的水平长度和垂直长度长。
一对加压块181和182可以包括第一加压块181和第二加压块182,并且第一加压块181和第二加压块182可以被配置为长方体形状的矩形块。
图6是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的层叠台的立体图。
参照图2和图6,第一电极11、隔膜14和第二电极12可以层叠在层叠台110中,使得第一电极11和第二电极12交替地设置在折叠的隔膜14之间。
另外,层叠台110可以包括:台主体111,第一电极11、隔膜14和第二电极12层叠在台主体111上;以及层叠台加热器112,其对台主体111进行加热以对正在层叠的层叠材料S进行加热。
第一电极11可以被配置为正极,第二电极12可以被配置为负极,但本发明并非必须限于此,例如,第一电极11可以被配置为负极,而第二电极12可以被配置为正极。
图8是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一电极安置台的立体图。
参照图2和图8,第一电极供应器130可以对第一电极11进行加热并且向第一电极层叠单元150供应第一电极11。
另外,第一电极供应器130可以包括:第一电极安置台131,其上安置在通过第一电极层叠单元150层叠在层叠台110上之前的第一电极11;以及第一电极加热器132,其被配置为对第一电极安置台131进行加热,以对第一电极11进行加热。
此外,第一电极供应器130还可以包括:第一电极辊133,第一电极11以片材的形式卷绕在第一电极辊133上;第一切割器134,其在第一电极11展开和供应时以预定间隔切割卷绕在第一电极辊133上的片材形式的第一电极11,以形成具有预定尺寸的第一电极11;第一传送带135,其移动通过第一切割器134切割后的第一电极11;以及第一电极供应头136,其真空抽吸由第一传送带135传输的第一电极11并将第一电极安置在第一电极安置台131上。这里,第一切割器134可以切割片状的第一电极11,使得当切割第一电极11时,第一电极接头11a从第一电极11的端部突出。
图9是例示了根据本发明的示例性实施方式的制造电极组件的设备中的第二电极安置台的立体图。
参照图2和图9,第二电极供应器140可以对第二电极12进行加热并且向第二电极层叠单元160供应第二电极12。
另外,第二电极供应器140可以包括:第二电极安置台141,其上安置在通过第二电极层叠单元160层叠在层叠台110上之前的第二电极12;以及第二电极加热器142,其被配置为对第二电极安置台141进行加热,以对第二电极12进行加热。
此外,第二电极供应器140还可以包括:第二电极辊143,第二电极12以片材的形式卷绕在第二电极辊143上;第二切割器144,其在第二电极12展开和供应时以预定间隔切割卷绕在第二电极辊143上的片状形式的第二电极12,以形成具有预定尺寸的第二电极12;第二传送带145,其移动通过第二切割器144切割后的第二电极12;以及第二电极供应头146,其真空抽吸由第二传送带145传输的第二电极12并将第二电极安置在第二电极安置台141上。这里,第二切割器144可以切割片状的第二电极12,使得当切割第二电极12时,第二电极接头12a从第二电极12的端部突出。
图10是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一抽吸头的立体图,而图11是例示了根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备中的第一抽吸头的底平面图。
参照图2、图10和图11,第一电极层叠单元150可以将第一电极11层叠在层叠台110上。
此外,第一电极层叠单元150可以包括第一抽吸头151、第一电极非接触式加热器152和第一移动单元153。
第一抽吸头151可以真空抽吸安置在第一电极安置台131上的第一电极11。在此情况下,第一抽吸头151具有形成在其底表面151b上的真空抽吸孔151a,使得第一电极11可以通过真空抽吸孔151a被抽吸,以将第一电极11固定到第一抽吸头151的底表面151b。这里,第一抽吸头151可以具有连接真空抽吸孔151a和形成于其内的真空抽吸装置(未示出)的通道。
具体来说,如图10的(a)所示,第一电极非接触式加热器152可以在不与正在被第一抽吸头151抽吸的第一电极11物理接触的情况下单独对第一电极11进行加热。也就是说,每个单独的电极可以单独加热,而不是通过用加热器对安置台等进行加热而被间接加热。在图10的(a)中,近似地例示了第一电极非接触式加热器152的位置,并且具体来说,第一电极非接触式加热器152包括灯152a和反射器152b,如图10的(b)和图10的(c)所示,并且被安装为位于第一抽吸头151的底表面151b上。底表面151b是指当从第一抽吸头151观察与电极接触的表面时没有形成真空抽吸孔151a的区域。也就是说,将第一电极非接触式加热器152安装为位于第一抽吸头151的底表面151b上意味着第一电极非接触式加热器152以不存在第一电极非接触式加热器152与第一抽吸头151的真空抽吸孔151a位置交叠的区域的形式设置。
如图10所示,非接触式加热器的布置是用于用非接触式加热器均匀对电极进行加热的最佳布置之一,但不限于此。可以局部地改变非接触式加热器的布置形式,使得考虑到电极的尺寸等实现设备的用于均匀地对电极进行加热的最佳布置。
图10的(b)是第一抽吸头151的底表面151b的顶平面图,并且如上所述,对于根据本申请的用于制造电极组件的设备,第一电极非接触式加热器152安装在与真空抽吸孔151a不交叠的位置,如图10的(b)所示。图10的(c)是关于图10的(b)的第一抽吸头151的底表面151b在方向A-A′的截面图。也就是说,如图10的(c)所示,第一电极非接触式加热器152包括灯152a和反射器152b,并且安装在与真空抽吸孔151a不交叠的位置处。在此第一电极非接触式加热器152中,可以通过由温度传感器(未示出)测量到的第一电极的温度来调整加热器是否操作以及加热器的加热温度。
更具体来说,如图10的(b)所示,可以在真空抽吸孔151a之间以凹形状的形式来形成凹槽,其中第一电极非接触式加热器152的灯152a可以设置在凹槽中。另外,还形成凹陷的外壳(未示出)以保护灯152a。在此情况下,尽管图10的(b)中未示出,但是可以形成用于将灯152a固定在凹槽中的保持器,其中凹槽以使得考虑到灯152a的尺寸,即使当灯152a被固定至凹槽时,该灯152a也不直接触摸第一电极的深度形成。可以使用反射器152b在损失尽可能小的情况下通过从灯152a产生的热,对第一电极进行加热。另外,相同的描述可以适用于对第二电极进行加热的第二电极非接触式加热器。
另外,图10例示了其中第一电极层叠单元150包括第一电极非接触式加热器152的情况,更具体来说,其中第一电极非接触式加热器152包括在第一抽吸头151的位置中的情况,但是这仅对应于一个示例,并且如上所述,非接触式加热器可以以图10所示的形式设置在第一电极安置台131上。
在此情况下,第一电极安置台还可以具有以凹形式形成在其内的凹槽,并且其内可以形成有保持器以将非接触式加热器的灯固定到凹槽。考虑到灯的尺寸,凹槽具有使得,即使当灯固定到凹槽时,灯与第一电极也不直接接触的深度。上述第一电极安置台的描述也可以应用于第二电极安置台。
第一移动单元153可以将第一抽吸头151移动到层叠台110,使得安置在第一电极安置台131上的第一电极11可以通过第一抽吸头151层叠在层叠台110上。
此外,参照图2,第二电极层叠单元160可以将第二电极12层叠在层叠台110上。这里,可以用与上述第一电极层叠单元150相同的结构来配置第二电极层叠单元160。在此情况下,第二电极层叠单元160可以包括第二抽吸头161、第二电极非接触式加热器(未示出)和第二移动单元163。
在此情况下,作为更具体的示例,当非接触式加热器是非接触红外加热器时,非接触式加热器可以包括红外灯和反射器。此外,可以形成凹槽,使得红外灯设置在凹槽内。
根据本发明的示例性实施方式,第二抽吸头161可以真空抽吸安置在第二电极安置台141上的第二电极12。
根据本发明的示例性实施方式,第二电极非接触式加热器可以在与正在通过第二抽吸头161抽吸的第二电极12没有发生物理接触的情况下对第二电极12进行单独加热。第一电极非接触式加热器的以上描述可以应用于第二电极非接触式加热器的类型、布置和结构。
第二移动单元163可以将第二抽吸头161移动到层叠台110,使得安置在第一电极安置台141上的第二电极12可以通过第二抽吸头161层叠在层叠台110上。
图12是例示了根据本发明的示例性实施方式的制造电极组件的设备中的保持装置和层叠台的顶平面图。
参照图1和图12,当第一电极11或第二电极12层叠在层叠台110上时,保持装置170可以夹持第一电极11或第二电极12并且将第一电极11或第二电极12固定至层叠台110。
此外,保持装置170在将第一电极11层叠在层叠台110上时,可以对层叠在层叠台110的最高侧上的第一电极11的上表面进行加压并固定,以及在将第二电极12层叠在层叠台110上时,可以对层叠在层叠台110的最高侧上的第二电极12的上表面进行加压和固定。
也就是说,当第一电极11和第二电极12被定位并层叠在隔膜14之间以形成层叠材料时,保持装置170可以以在朝向层叠台110的方向对表面进行加压方式夹持位于层叠材料的最高侧上的表面,以防止层叠材料移离层叠台110。
此外,保持装置170可以包括例如第一保持装置171和第二保持装置172,以保持第一电极11的两侧或者第二电极12的两侧。
此外,例如,当在保持装置170夹持第一电极11或第二电极12之后使层叠台110旋转时,隔膜14可以与层叠台110的旋转量成比例地从隔膜辊122展开并且向层叠台110供应。
此外,例如,保持装置170和层叠台110可以连接或联接至旋转装置(未示出)。在此情况下,旋转装置可以被配置为例如旋压模(mandrel)。这里,当保持装置170夹持第一电极11或第二电极12时,旋转装置可以使保持装置170和层叠台110旋转。
参照图1至图3,关于根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备100的操作,卷绕在隔膜辊122上的隔膜14穿过隔膜加热单元121并被供应。也就是说,隔膜14在穿过隔膜加热单元121的过程中被加热,并且加热后的隔膜14被供应至层叠台110。如上所述供应的隔膜14层叠在层叠台110上,并且通过加热的层叠台110对隔膜14进行加热。
此外,当对第一电极11进行加热并且从第一电极供应器130向第一电极层叠单元150供应第一电极11时,第一电极层叠单元150对第一电极11进行加热并将第一电极11层叠在被层叠在层叠台110上的隔膜14的上表面上。
在此情况下,保持装置170对第一电极11的上表面进行加压并固定第一电极11以防止第一电极11移离层叠台110。
然后,当层叠台110在朝向第二电极层叠单元160的方向旋转时,连续供应隔膜14并且隔膜14覆盖第一电极11的上表面。
此外,第二电极层叠单元160将从第二电极供应器140加热并供应的第二电极12层叠在覆盖第一电极11的上表面的隔膜14的一部分上。第二抽吸头161对第二电极层叠单元160中的第二电极12进行加压和加热,以对第二电极12连续地进行加热。
在此情况下,对第一电极11的上表面进行加压的保持装置170移离加压区域并对第二电极12的上表面进行加压,使得包括第二电极12的层叠材料不会移离层叠台110。
然后,重复层叠第一电极11和第二电极12的过程,并且以Z字形方式折叠隔膜14以形成其中隔膜14位于第一电极11和第二电极12之间的层叠材料。
此外,层叠材料移动到加压单元180,并且加压单元180对层叠材料进行加热和加压,以使被加热的第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合来制造电极。在此情况下,加热后的第一电极11、隔膜14和第二电极12通过加压单元180被加热和加压,并且可以被热熔融。
如上所述地配置的根据本发明的示例性实施方式的用于制造电极组件的设备100通过对第一电极11、隔膜14和第二电极12进行加热并层叠,并且通过用加压单元180进行加热和加压以使第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合,可以防止电极组件10展开,并且可以防止第一电极11、隔膜14和第二电极12在电极组件10中在层叠位置中错位。
根据本发明的另一示例性实施方式的用于制造电极组件的设备还可以包括检查第一电极或第二电极的视觉装置。图13是例示了还包括视觉装置的用于制造电极组件的设备的概念的正视图。
在图13中,为了方便省略了保持装置,并且用虚线例示了在顶平面图中位于后侧的加压单元180。另外,为了方便起见,图13中省略了第一电极非接触式加热器152和第二电极非接触式加热器162。
参照图13,用于制造电极组件的设备200可以包括:隔膜供应器120,其被配置为向层叠台110供应隔膜14;第一电极供应器130,其被配置为供应第一电极11;第二电极供应器140,其被配置为供应第二电极12;第一电极层叠单元150,其被配置为将第一电极11层叠到层叠台110上;第二电极层叠单元160,其被配置为将第二电极12层叠到层叠台110上;加压单元180,其被配置为使第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合;以及保持装置170,其被配置为当在层叠台110(参见图12)上层叠第一电极11和第二电极12时固定第一电极11和第二电极12,并且设备200还可以包括被配置为使层叠台110旋转的旋转单元R以及被配置为提供第一电极和第二电极的视觉检查的视觉装置290。
也就是说,图13中的用于制造电极组件的设备200与根据上述示例性实施方式的用于制造电极组件的设备100的不同之处在于:设备200还包括旋转单元R和视觉装置290。
更具体来说,在根据本发明的另一示例性实施方式的用于制造电极组件的设备200中,视觉装置290可以包括第一摄像头291和第二摄像头292。
第一摄像头291可以拍摄第一电极供应器130中安置在第一电极安置台131上的第一电极11,而第二摄像头292可以拍摄第二电极供应器140中安置在第二电极安置台141上的第二电极12。
通过用第一摄像头291和第二摄像头292进行拍摄而获得的图像信息可以用于检查第一电极11和第二电极12的层叠质量。在此情况下,可以检查第一电极11和第二电极12的安置位置、尺寸、层叠状态等。
旋转单元R可以在一个方向r1和另一方向r2上旋转层叠台110。这里,第一电极层叠单元150可以设置在旋转单元R的一侧上,并且第一电极层叠单元150可以设置在旋转单元R的另一侧上。
此外,旋转单元R可以在层叠第一电极11时将层叠台110旋转到一侧以面对第一抽吸头151,以及在层叠第二电极12时将层叠台110旋转到另一侧以面对第二抽吸头161。
此外,旋转单元R可以在朝向第一电极层叠单元150的方向上和在朝向第二电极层叠单元160的方向上交替地旋转层叠台110,使得隔膜14可以以Z字形方式折叠,其中隔膜14位于第一电极11和第二电极12之间。
在下文中,将描述根据本发明的另一示例性实施方式的用于制造电极组件的设备200的操作。
参照图1和图13,卷绕在隔膜辊122上的隔膜14穿过隔膜加热单元121并且供应隔膜14。也就是说,隔膜14在穿过隔膜加热单元121的过程中被加热,并且向层叠台110供应加热后的隔膜14。如上所述供应的隔膜14层叠在层叠台110上,并且通过加热后的层叠台110对隔膜14进行加热。
此外,当供应第一电极11并且将其安置在第一电极供应器130的第一电极安置台131上时,视觉装置290检查第一电极11的层叠质量。在此情况下,第一电极11通过第一电极安置台131被加热,第一电极安置台131由第一电极加热器132加热。
此外,当向第一电极层叠单元150供应加热后的第一电极11时,第一电极层叠单元150将第一电极11层叠在被层叠在层叠台110上的隔膜14的上表面上。
在此情况下,保持装置170对第一电极11的上表面进行加压并固定第一电极11,以防止第一电极11移离层叠台110。然后,当层叠台110通过旋转单元R在朝向第二电极层叠单元160的方向上旋转时,连续地供应隔膜14并且隔膜14覆盖第一电极11的上表面。
此外,当供应第二电极12并且将其安置在第二电极供应器140的第二电极安置台141上时,视觉装置290检查第二电极12的层叠质量。在此情况下,第二电极12通过由第二电极加热器加热的第二电极安置台141被加热。
此外,当向第二电极层叠单元160供应加热后的第二电极12时,第二电极层叠单元160将第二电极12层叠在被层叠在层叠台110上的隔膜14的上表面上。
在此情况下,对第一电极11的上表面进行加压的保持装置170移离加压区域并对第二电极12的上表面进行加压,使得包括第二电极12的层叠材料不会移离层叠台110。
然后,在旋转层叠台的同时重复层叠第一电极11和第二电极12的过程,从而隔膜14以Z字形方式折叠以形成隔膜14位于第一电极11与第二电极12之间的层叠材料。
此外,将层叠材料移动至加压单元180,并且加压单元180对层叠材料进行加热和加压,以使加热后的第一电极11、隔膜14和第二电极12粘合来制造电极。在此情况下,加热后的第一电极11、隔膜14和第二电极12通过加压单元180被加热和加压,并且可以热熔融(参见图3)。
另外,在图13的情况下,如上所述,第一电极层叠单元150可以包括第一抽吸头151、第一电极非接触式加热器152和第一移动单元153,而第二电极层叠单元160可以包括第二抽吸头161、第二电极非接触式加热器和第二移动单元163(未示出),其中对第一抽吸头151、第一电极非接触式加热器152和第一移动单元153、第二抽吸头161、第二电极非接触式加热器和第二移动单元163的描述如上所描述的。
换句话说,图13中的用于制造电极组件的设备200当与根据上述示例性实施方式的用于制造电极组件的设备100相比时,除了设备200还包括旋转单元R和视觉装置290之外,可以具有相同的构造。
此外,将参照图14详细描述本发明的加压单元。具体来说,图14的(a)是例示了根据本发明的示例性实施方式的第一加压单元50的立体图,而图14的(b)是例示了根据本发明的示例性实施方式的第二加压单元60的立体图。
参照图14的(a),第一加压单元50可以在用夹持器51固定层叠材料S的同时对层叠材料S进行加热和加压。第一加压单元50包括一对第一加压块50a和50b,并且一对第一加压块50a和50b的加压面除了与夹持器51的固定部51b相对应的形式的凹槽之外全部是平面的。
夹持器51可以包括:主体51a,其设置为与层叠材料S的长度x和高度y相对应,或者设置为比层叠材料S的长度x和高度y更宽;以及固定部51b,其以沿层叠材料S的宽度z方向的多个柱或板的形式设置在主体51a的一个表面处。这里,层叠材料S的长度x可以是指层叠材料S中从层叠材料S的一端到其另一端具有最长距离的部分,高度y可以是指层叠材料S在层叠方向上的距离,而宽度z可以是指水平地跨越层叠材料S的顶表面的距离。
固定部51b的位置沿主体51a的高度方向可调整,使得固定部51b与层叠材料S的上表面和下表面接触,并且可以固定层叠材料S。此后,第一加压单元50中所包括的一对第一加压块50a和50b在彼此面对的方向上移动并且对层叠材料S和夹持器51中的至少一个或更多个进行表面加压,以使层叠材料S中包含的电极和隔膜粘合。
参照图14的(b),第二加压单元60可以对已经由第一加压单元50初步加热和加压的层叠材料S进行最终加热和加压。第二加压单元60包括一对第二加压块60a和60b,其中一对加压块61和62在彼此面对的方向上移动,并且可以对层叠材料S进行表面加压。另外,第二加压单元60中所包括的一对第二加压块60a和60b可以具有与层叠材料S接触并且进行加压的加压面,所有加压面都是平面的。
本发明的示例性实施方式提供了一种电极组件,该电极组件包括:第一电极;隔膜;以及第二电极,其中第一电极、隔膜和第二电极沿层叠轴线层叠,并且其中层叠在电极组件的中部的隔膜的厚度比层叠在电极组件的最外部的隔膜的厚度厚1倍至1.09倍。
本发明的示例性实施方式提供了通过根据本发明的用于制造电极组件的设备或根据本发明的制造电极组件的方法而制造的电极组件。在通过根据本发明的用于制造电极组件的设备或根据本发明的制造电极组件的方法而制造的电极组件中,第一电极、隔膜和第二电极沿层叠轴线层叠,并且其中,层叠在电极组件的中部的隔膜的厚度可以比层叠在电极组件的最外部的隔膜的厚度厚1倍至1.09倍。
在本说明书中,“电极组件的最外部”是指相对于层叠轴线层叠的层叠材料的在层叠方向上的最上部位置或最下部位置。
另外,在本说明书中,“电极组件的中部”是指与相对于层叠轴线层叠的层叠材料在层叠方向上的最上部位置和最下部位置之间的中部相对应的位置。层叠轴如上所述。也就是说,层叠材料(未完成的电极组件)和电极组件的层叠轴线重合。
在本发明的示例性实施方式中,位于电极组件的中部的隔膜的厚度可以是位于电极最外部的隔膜的厚度的1倍以上且1.09倍以下,优选地,大于1倍且1.09倍以下,更优选地大于1倍且1.05倍以下,甚至更优选地大于1倍且1.03倍以下。
也就是说,在本发明的示例性实施方式中,电极组件可以使得位于电极组件的最外部的隔膜的厚度可以小于位于电极组件的中部的隔膜的厚度,并且位于电极组件的中部的隔膜的厚度可以是位于电极组件的最外部的隔膜的厚度的1.09倍以下。
本发明的示例性实施方式提供通过根据本发明的用于制造电极组件的设备或根据本发明的制造电极组件的方法而制造的电极组件。在通过根据本发明的用于制造电极组件的设备或根据本发明的制造电极组件的方法而制造的电极组件中,电极组件可以使得位于电极组件的最外部的隔膜的厚度可以小于位于电极组件的中部的隔膜的厚度,并且位于电极组件的中部的隔膜的厚度可以是位于电极组件的最外部的隔膜的厚度的1.09倍以下。
在本发明的示例性实施方式中,电极组件的隔膜厚度的偏差可以为9%以下,优选地5%以下,甚至更优选地3%以下。根据本发明的电极组件是通过对其中层叠有电极和隔膜的层叠材料(未完成的电极组件)进行加热和加压而制造的,并且由于电极组件的最外侧隔膜和电极组件的中部隔膜的厚度偏差最大,所以可以比较电极组件的最外侧隔膜和电极组件的中部隔膜的厚度,以确定电极组件的隔膜的厚度偏差是否包含在以上数值范围内。
因此,根据本申请的示例性实施方式的电极组件因为隔膜的厚度是均匀的而具有均匀的性能和更好的耐受电压。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩。也就是说,在层叠电极和隔膜以制造电极组件的过程期间以及在对电极和隔膜的层叠材料进行加热和加压的过程期间,可以压缩为了制造组件而供应的隔膜。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩,并且位于电极组件的最外部的隔膜的压缩比可以为3%至8%,优选地为4%至8%。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩,并且位于电极组件的中部的隔膜的压缩比可以为3%至8%,优选地为4%至8%。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩,位于电极组件的最外部的隔膜的压缩比可以为3%至8%,优选地4%至8%,并且位于电极组件的中部的隔膜的压缩比可以为3%至8%,优选地为4%至8%。
可以根据所提供的隔膜的厚度(原材料厚度、处理之前)与完成电极组装之后的隔膜的厚度(处理之后)之间的差,来计算隔膜的压缩比。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩,并且位于电极组件的最外部的隔膜的压缩比可以大于位于电极组件的中部的隔膜的压缩比。
在本发明的示例性实施方式中,与为了制造电极组件而供应的隔膜相比,电极组件的隔膜可以被压缩,并且位于电极组件的最外部的隔膜的压缩比大于位于电极组件的中部的隔膜的压缩比,并且压缩比的差可以为3%p(百分点),优选地为2%p,更优选地为1.5%p。
因此,根据本发明的示例性实施方式的电极组件的特征在于:在对未完成的电极组件进行加热和加压的过程中压缩隔膜以增加电极和隔膜的粘合。另一个特征在于:通过加热和加压而导致的隔膜压缩比的差依据隔膜在电极组件中的层叠位置而更小。因此,由于隔膜的厚度是均匀的,所以根据本发明的电极组件具有均匀的性能和更好的耐受电压。
在本发明的示例性实施方式中,电极组件的耐受电压可以为1.5kv以上。
此外,与根据本发明的用于制造电极组件的设备和用于制造电极组件的设备的构造相关的描述也可以应用于根据本发明的制造方法和通过根据本发明的制造方法而制造的电极组件。
也就是说,上述电极组件可以以使得隔膜以Z字形方式折叠和层叠并且第一电极和第二电极交替分别层叠在层叠的隔膜之间的形式层叠。
本发明的实施方式
虽然以上已经详细描述了本发明的示例性实施方式,但是本发明的范围不限于此,并且对于本领域普通技术人员来说显而易见的是,在不脱离如权利要求中记载的本发明的技术精神的情况下可以进行各种修改和变型。
<制造电极组件>
1)示例1
分别从阳极供应器、阴极供应器和隔膜供应器向层叠台供应十九个阳极、二十个阴极和隔膜。
更具体来说,阳极和阴极分别以从阳极片和阴极片切割的形式供应,并且隔膜以隔膜片材的形式提供。此后,层叠台旋转以折叠所供应的隔膜,并且层叠阳极、阴极和隔膜。
在此情况下,分别使用包括抽吸头、电极非接触式加热器和移动单元的电极层叠单元来供应阳极和阴极,并且电极非接触式加热器用于对电极进行加热,以满足下表1的受控温度(在实施方式1的情况下为60℃)。也就是说,加热并供应电极,使得阳极和阴极的表面温度满足60℃。
另外,在通过电极非接触式加热器对电极进行加热的同时供应电极的情况,在下表1中的预热应用处被标记为“O”。
同时,实施用保持装置对层叠在层叠台最高侧的阳极或阴极进行层叠,结果,通过以阳极和阴极交替地布置在折叠的隔膜之间的形式层叠在层叠台上,来制造使用39个电极的层叠材料。
在制造层叠材料之后,用夹持器夹持层叠材料并且在以70℃的温度条件和1.91MPa的压力条件对层叠材料进行加热的同时对层叠材料进行加压达15秒(进行第一热压步骤)。
在第一热压步骤之后,对层叠台进行加热,使得温度为70℃(温度条件),并实施其中通过加压单元的加压块向层叠材料施加2.71Mpa的压力(压力条件)达10秒(加压时间)的第二热压步骤,以制造实施方式1中的电极组件。
在制造电极组件的过程中,可以应用本发明的以上描述。
2)示例2至4、对照示例1和2
除了电极被加热并被供应以满足下表1中的受控温度之外,以与示例1相同的方法制造示例2至4以及对照示例1和2中的电极组件。
3)对照示例3
省略了在用电极非接触式加热器对电极进行加热的同时供应电极的过程,并且示例1中的第一热压步骤通过增加至30秒来实施,并且示例1中的第二热压步骤通过增加至30秒以确保电极和隔膜的粘合稳定性来实施,并且制造了示例3中的电极组件。
<实验示例1-评估隔膜粘合稳定性>
通过目视观察示例1至4和对照示例1至3中的电极组件的侧面部分来评估隔膜的粘合稳定性。
图15的(a)是例示了对照示例1中的电极组件的拍摄图像,而图15的(b)是例示了示例1中的电极组件的拍摄图像。
当观察到如图15的(a)所示的由于电极和隔膜的粘合不良而导致电极和隔膜未层叠的现象(在虚线圆圈所表示的位置处)时,在下表1中示出隔膜的粘合稳定性为“X”。相反,如图15的(b)所示,当没有观察到电极和隔膜之间的分离(在虚线圆圈所示的位置处)时,隔膜的粘合稳定性表示为“O”。
<实验示例2-评估隔膜排气性>
将示例1至4和对照示例1至3中的电极组件拆开,以收集基于电极组件的层叠方向与电极组件的上端和下端的中部的位置相对应的隔膜,然后切割以制备测量为5cm X 5cm(水平乘垂直)的隔膜样品。此后,用有机溶剂洗涤隔膜样品。
此后,在隔膜处于室温和0.05MPa压力的条件下,按照日本工业标准(JIS Gurley)的Gurley(格利)测量方法通过使用Toyoseiki的Gurley型密度计(No.158)测量100ml(或100cc)空气穿过1平方英寸的隔膜所需的时间,来测量示例1至4和对照示例1至3的排气性。
结果如下表1所示。
[表1]
如表1所示,从对照示例1的结果证实,在对电极进行单独加热的情况下,即使当电极的表面温度低于根据本发明的受控温度范围时,隔膜的粘合稳定性也很差。
另外,在对照示例2中,当电极的表面温度在根据本发明的受控温度范围之上时,隔膜的粘合稳定性没有问题,但电极组件的性能可以由于5940sec/100ml的过大排气值而劣化。
对照示例3在隔膜的粘合稳定性和隔膜的排气性方面可以与示例类似,但已证实:热压步骤需要比示例中实施更长时间。就大规模生产电极组件而言,增加的制造时间意味着示例1至4在工艺效率和成本方面优于对照示例3。
<实验示例3-评估隔膜原材料厚度的变化和隔膜压缩比>
针对示例1和对照示例3中的电极组件,评估隔膜原材料厚度的变化和隔膜压缩比。
具体来说,在测量层叠之前的隔膜原材料厚度之后,将示例1和对照示例3中的电极组件拆开,以收集基于电极组件的层叠方向位于与电极组件的上端(最外部)的隔膜以及与电极组件的上端和下端的中间位置(中部)相对应的隔膜,并且测量该过程前后隔膜原材料厚度的变化,并且结果示于下表2中。另外,由隔膜原材料厚度的变化值计算隔膜的压缩比,并示于下表2中。
[表2]
如表2所示,当不是对电极单独进行加热时,已证实:隔膜的原材料厚度的变化大,并且最外部的隔膜的原材料厚度不必要地过多减少,中间部分离膜的原材料厚度几乎没有变化。也就是说,对照示例3在隔膜的粘合稳定性和隔膜的排气性方面可以与示例类似,但是热压步骤需要比示例执行更长的时间段,并且与示例不同,已证实:隔膜厚度依据电极组件的位置而显著变化。
这意味着对于电极组件而言难以具有与电极组件的位置无关的均匀性能。也就是说,已证实了通过根据本发明的用于制造电极组件的设备和方法而制造的电极组件具有均匀性能。
<实验示例4-评估耐压>
针对示例1和对照示例3中的电极组件评估耐压。结果示于下表3中。
[表3]
耐压(kV)
示例1 1.58
对照示例3 1.17
如表3所示,已证实:当对电极单独进行加热时耐压比当不是对电极单独进行加热时更好。也就是说,对照示例3在隔膜的粘合稳定性和隔膜的排气性方面可以与示例类似,但是已证实:热压步骤需要比示例中实施更长的时间,并且耐压性能不如示例那么好。
从实验示例已证实,通过本发明的用于制造电极组件的设备和方法而制造的电极组件具有良好的电极和隔膜的稳定性,并且具有不导致隔膜变形的足够水平的排气性。
此外,已证实能够可以制造具有优异耐压和均匀性能的电极组件。

Claims (20)

1.一种用于制造包括第一电极、隔膜和第二电极的电极组件的设备,该设备包括:
层叠台,在该层叠台上层叠所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极并且放置包括所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极的层叠材料;
隔膜供应器,该隔膜供应器被配置为向所述层叠台供应所述隔膜;
第一电极供应器,该第一电极供应器被配置为向所述层叠台供应所述第一电极;
第二电极供应器,该第二电极供应器被配置为向所述层叠台供应所述第二电极;
第一电极层叠单元,该第一电极层叠单元被配置为将由所述第一电极供应器供应的所述第一电极层叠到所述层叠台上;以及
第二电极层叠单元,该第二电极层叠单元被配置为将由所述第二电极供应器供应的所述第二电极层叠到所述层叠台上,
其中,所述第一电极供应器、所述第二电极供应器、所述第一电极层叠单元和所述第二电极层叠单元中的至少一个包括非接触式加热器,该非接触式加热器不与待加热对象物理直接接触,并且对所述待加热对象进行加热,并且
其中,所述第一电极和所述第二电极分别通过所述加热器被加热。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述电极组件以如下形式层叠:使得所述隔膜以Z字形方式折叠和层叠,并且所述第一电极和所述第二电极交替地且分别层叠在所层叠的隔膜之间。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一电极供应器还包括第一电极安置台,所述第一电极在通过所述第一电极层叠单元层叠在所述层叠台上之前被安置在所述第一电极安置台上,
其中,所述第二电极供应器还包括第二电极安置台,所述第二电极在通过所述第二电极层叠单元层叠在所述层叠台上之前被安置在所述第二电极安置台上,并且
其中,所述第一电极安置台和所述第二电极安置台中的至少一个包括非接触式加热器。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述第一电极层叠单元还包括第一抽吸头,该第一抽吸头被配置为真空抽吸安置在所述第一电极安置台上的所述第一电极,
其中,所述第二电极层叠单元还包括第二抽吸头,该第二抽吸头被配置为真空抽吸安置在所述第二电极安置台上的所述第二电极,并且
其中,所述第一抽吸头和所述第二抽吸头中的至少一个包括非接触式加热器。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述非接触式加热器通过辐射加热或感应加热来传递热量,以分别对所述第一电极和所述第二电极进行加热。
6.根据权利要求1所述的设备,该设备还包括:
温度传感器,该温度传感器被配置为测量所述第一电极和所述第二电极的表面温度;以及
控制器,该控制器被配置为基于由所述温度传感器测量到的温度调整所述非接触式加热器的加热温度,以将所述第一电极和所述第二电极的表面温度调整至受控温度范围。
7.根据权利要求6所述的设备,其中,所述受控温度范围为50℃至140℃。
8.根据权利要求1所述的设备,其中,所述层叠台包括:台主体,在该台主体上层叠所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极;以及层叠台加热器,该层叠台加热器被配置为对所述台主体进行加热,以对层叠在所述台主体上的所述层叠材料进行加热。
9.根据权利要求8所述的设备,其中,所述层叠台加热器是不与待加热对象物理直接接触并对所述待加热对象进行加热的非接触式加热器。
10.根据权利要求1所述的设备,该设备包括:
保持装置,该保持装置被配置为当在所述层叠台上层叠所述第一电极或所述第二电极时夹持所述第一电极或所述第二电极,并且将所述第一电极或所述第二电极固定至所述层叠台。
11.根据权利要求10所述的设备,其中,当在所述层叠台上层叠所述第一电极时,所述保持装置夹持并固定层叠在所述层叠台的最高侧上的所述第二电极的上表面,并且当在所述层叠台上层叠所述第二电极时,所述保持装置夹持并固定层叠在所述层叠台的最高侧上的所述第一电极的上表面。
12.根据权利要求1所述的设备,该设备还包括加压单元,该加压单元被配置为对所述层叠材料进行加热和加压。
13.一种制造电极组件的方法,该电极组件包括第一电极、隔膜和第二电极,该方法包括以下步骤:
向层叠台供应所述隔膜并且在对所述隔膜进行加热的同时层叠所述隔膜;
用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对所述待加热对象进行加热的非接触式加热器对所述第一电极进行加热,并且向所述层叠台供应所述第一电极并层叠所述第一电极;以及
用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对所述待加热对象进行加热的非接触式加热器对所述第二电极进行加热,并且向所述层叠台供应所述第二电极并层叠所述第二电极,
其中,包括所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极的层叠材料被放置在所述层叠台上。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述电极组件以如下形式层叠:使得所述隔膜以Z字形方式折叠和层叠,并且所述第一电极和所述第二电极交替地且分别层叠在所层叠的隔膜之间。
15.根据权利要求13所述的方法,其中,所述非接触式加热器通过辐射加热或感应加热来传递热量,以对所述第一电极和所述第二电极进行加热。
16.根据权利要求13所述的方法,其中,用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对所述待加热对象进行加热的非接触式加热器对所述第一电极进行加热并且向所述层叠台供应所述第一电极的步骤包括以下步骤:
测量所述第一电极的表面温度;以及
通过基于测量到的温度调整所述非接触式加热器的加热温度,将所述第一电极的表面温度调整至受控温度范围,并且
其中,用被配置为在不与待加热对象物理直接接触的情况下对所述待加热对象进行加热的非接触式加热器对所述第二电极进行加热并且向所述层叠台供应所述第二电极的步骤包括以下步骤:
测量所述第二电极的表面温度;以及
通过基于测量到的温度调整所述非接触式加热器的加热温度,将所述第二电极的表面温度调整至所述受控温度范围。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述受控温度范围为50℃至140℃。
18.根据权利要求16所述的方法,该方法还包括以下步骤:当所述第一电极和所述第二电极的表面温度被调整到受控温度范围时,使所述非接触式加热器的操作停止。
19.一种电极组件,该电极组件包括:第一电极;隔膜;以及第二电极,其中,所述第一电极、所述隔膜和所述第二电极沿层叠轴线层叠,并且
其中,层叠在所述电极组件的中部的隔膜的厚度比层叠在所述电极组件的最外部的隔膜的厚度厚1倍至1.09倍。
20.根据权利要求19所述的电极组件,其中,所述电极组件的隔膜相对于为了制造所述电极组件而供应的隔膜被压缩,并且
其中,位于所述电极组件的最外部的隔膜具有3%至8%的压缩率,而位于所述电极组件的中部的隔膜具有3%至8%的压缩率。
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KR102578204B1 (ko) * 2018-08-27 2023-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조장치
KR102563163B1 (ko) * 2018-08-27 2023-08-04 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조장치
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