CN208570814U - 二次电池及用于制造该二次电池的设备 - Google Patents

二次电池及用于制造该二次电池的设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种二次电池及用于制造该二次电池的设备，该设备包括：基本单元片材供给部，其供给其中第一电极片材层压在其最外部上的半成品基本单元片材；膜片材供给部，其供给涂覆有稳定化锂金属粉末(SLMP)层的膜片材，使得膜片材紧密贴附至半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；膜片材挤压部，其挤压膜片材，以紧密贴附至半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个，使得粘合至半成品基本单元片材，膜片材挤压部使施加至膜片材的稳定化锂金属粉末层粘合至半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；和膜片材去除部，其从粘合至半成品基本单元片材的稳定化锂金属粉末层去除膜片材，以制造完成的基本单元片材。

Description

二次电池及用于制造该二次电池的设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月8日提交的韩国专利申请第10-2017-0057392号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本实用新型涉及一种二次电池及用于制造该二次电池的设备，尤其涉及一种通过稳定化锂金属粉末(stabilized lithium metal powder，SLMP)能够提高充电/放电效率以增加能量密度的二次电池及用于制造该二次电池的设备。
背景技术
一般来说，与不可充电的原电池不同，二次电池可充电和放电并且广泛用在诸如移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机等之类的电子装置、电动车辆或类似物中。
这种二次电池包括电极组件和容纳电极组件的壳体，电极组件具有其中隔膜和电极垂直层压的结构。
为了提高能量密度，针对负极来说，二次电池使用比石墨具有更高的每单位重量的容量的材料，诸如Si、Sn和SiO。
然而，虽然二次电池具有比石墨的容量更高的容量，却具有较低的充电/放电效率。因而，二次电池在增加能量密度方面具有限制。在此，当提高充电/放电效率时，也可增加能量密度。
实用新型内容
技术问题
本实用新型致力于解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种二次电池及用于制造该二次电池的设备，在该二次电池中稳定化锂金属粉末粘合至层压在电极组件最外部上的负极板的表面以显著提高负极板的充电/放电效率，由此增加能量密度。
技术方案
为了实现上述目的，根据本实用新型实施方式的用于制造二次电池的设备包括：基本单元片材供给部，所述基本单元片材供给部供给其中第一电极片材层压在其最外部上的半成品基本单元片材；膜片材供给部，所述膜片材供给部供给涂覆有稳定化锂金属粉末(SLMP)层的膜片材，使得所述膜片材紧密贴附至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；膜片材挤压部，所述膜片材挤压部挤压所述膜片材，以紧密贴附至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个，使得粘合至所述半成品基本单元片材，所述膜片材挤压部使施加至所述膜片材的所述稳定化锂金属粉末层粘合至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；和膜片材去除部，所述膜片材去除部从粘合至所述半成品基本单元片材的所述稳定化锂金属粉末层去除所述膜片材，以制造完成的基本单元片材。
所述完成的基本单元片材可具有其中所述稳定化锂金属粉末层、所述第一电极片材、第一隔膜片材、第二电极片材、第二隔膜片材、所述第一电极片材和所述稳定化锂金属粉末层按顺序层压的结构。
所述第一电极片材可以是负极片材，所述第二电极片材可以是正极片材，并且所述稳定化锂金属粉末层可粘合至层压在所述完成的基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个上的所述负极片材。
所述设备可进一步包括基本单元片材加热部，所述基本单元片材加热部加热所述膜片材层压于其上的所述半成品基本单元片材。
所述设备可进一步包括基本单元片材切割部，所述基本单元片材切割部将所述完成的基本单元片材切割成设定尺寸，以制造完成的基本单元，其中所述完成的基本单元可具有其中所述稳定化锂金属粉末层、第一电极板、第一隔膜、第二电极板、第二隔膜、第一电极板和所述稳定化锂金属粉末层按顺序层压的结构。
所述稳定化锂金属粉末层可具有比所述第一电极片材的厚度小的厚度。
根据本实用新型实施方式的二次电池包括其中第一电极板层压在其最外部上的基本单元和粘合至所述第一电极板的表面的稳定化锂金属粉末(SLMP)层。
所述第一电极板设置为负极板。
有益效果
第一：根据本实用新型第一实施方式的二次电池可具有其中稳定化锂金属粉末层粘合至层压在最外部上的第一电极片材的表面的特征。因而，第一电极片材可通过稳定化锂金属粉末层提高充电/放电效率，最终增加能量密度。
具体地，第一电极片材可设置为负极片材，负极片材可通过稳定化锂金属粉末层提高充电/放电效率，因而可显著增加能量密度，以显著提高二次电池的效率。
第二：在根据第二实施方式的用于制造二次电池的设备和方法中，其中多个电极片材和多个隔膜片材交替层压的基本单元片材可被粘合，并且同时稳定化锂金属粉末层可粘合至基本单元片材的最外部第一电极片材的表面。因此，可连续制造被粘合稳定化锂金属粉末层的基本单元片材。
具体地，在稳定化锂金属粉末层和基本单元片材彼此粘合之前，稳定化锂金属粉末层和基本单元片材可被加热，以升高温度，从而显著提高稳定化锂金属粉末层与基本单元片材之间的接合力。
此外，被粘合稳定化锂金属粉末层的基本单元片材可被切割成预定尺寸，以制造被粘合稳定化锂金属粉末层的基本单元。因此，具有高充电/放电效率和高能量密度的电极组件可通过如上所述制造的基本单元来制造。
此外，稳定化锂金属粉末层可具有比第一电极片材的厚度小的厚度。二次电池可增加能量密度并且还可防止厚度过度增加。
附图说明
图1是根据本实用新型第一实施方式的二次电池的剖面图；
图2是根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的设备的示图；
图3是图2中所例示的部分的放大图；
图4是例示根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的方法的流程图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本实用新型的实施方式，使得本实用新型所属领域的普通技术人员可很容易实施本实用新型的技术思想。然而，本实用新型可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此阐述的实施方式。在附图中，为了清楚起见将省略对于描述本实用新型来说不必要的任何元素，此外，附图中相似的参考标记表示相似的元素。
[根据本实用新型第一实施方式的二次电池]
根据本实用新型第一实施方式的二次电池包括其中最外部被粘合稳定化锂金属粉末(SLMP)层的电极组件。电极组件通过SLMP层可提高充电/放电效率，最终增加能量密度。
例如，如图1中所例示，根据本实用新型第一实施方式的二次电池1包括电极组件10和容纳电极组件10的壳体(未示出)。电极组件10包括基本单元(radical unit)11和稳定化锂金属粉末层12，第一电极板层压在基本单元11的最外部上，稳定化锂金属粉末层12粘合到第一电极板的表面。
在此，基本单元11具有其中第一电极板11a、第一隔膜11b、第二电极板11c、第二隔膜11d和第一电极板11a按顺序层压的结构。第一电极板11a是负极，第二电极板11c是正极。
因而，在根据本实用新型第一实施方式的二次电池1中，电极组件10通过将稳定化锂金属粉末(SLMP)层12粘合到层压在基本单元11最外部上的第一电极板11a的表面来制造。具体地，作为负极的第一电极板11a可通过SLMP层12提高充电/放电效率，因而电极组件10可提高能量密度，最终增加寿命。
SLMP层12可具有比电极板，即，第一电极板11a和第二电极板11c中的每一个，的厚度小的厚度。就是说，当SLMP层12具有比电极板的厚度大的厚度时，虽然可稳定地提高充电/放电效率，但制造成本可显著增加。此外，电极组件10可显著增加厚度，从而导致缺陷产品。
因而，SLMP层12具有比电极板的厚度小的厚度，以提高充电/放电效率并且由此还降低制造成本并防止电极组件10的缺陷发生。
SLMP层12可具有与第一电极板相等或稍小的表面区域(比第一电极板小1mm到5mm)。就是说，SLMP层12可粘合以设置在第一电极板11a的表面内部，从而防止SLMP层的边缘表面被外部冲击损坏。
如上所述，根据本实用新型第一实施方式的二次电池1可包括最外部被粘合SLMP层12的电极组件10，以提高充电/放电效率和能量密度。
最外部被粘合SLMP层12的电极组件10可通过根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的设备100制造。
[根据本实用新型第二实施方式的二次电池]
如图2和图3中所例示，根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的设备包括：基本单元片材供给部110，其供给第一电极片材层压在其最外部上的半成品基本单元片材11A；膜片材供给部120，其供给涂覆有稳定化锂金属粉末(SLMP)层12的膜片材20，使得紧密贴附至半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面中的每一个；膜片材挤压部130，其挤压并粘合被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面；膜片材去除部140，其从粘合到半成品基本单元片材11A的SLMP层12去除膜片材20，以制造完成的基本单元片材11B。
基本单元片材供给部110设置为一对供给辊。该对供给辊同时挤压半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面，以通过其旋转力将半成品基本单元片材11A供给至膜片材挤压部130。
半成品基本单元片材11A具有其中第一电极片材层压在其最外部上的结构。
例如，半成品基本单元片材11A具有其中第一电极片材、第一隔膜片材、第二电极片材、第二隔膜片材和第一电极片材垂直层压的结构。
在此，第一电极片材是负极片材，第二电极片材是正极片材。
膜片材供给部120设置为被缠绕涂覆有SLMP层12的膜片材20的膜片材缠绕辊。膜片材缠绕辊供给缠绕的膜片材20，以紧密贴附至半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面中的每一个。在此，供给膜片材20，使得SLMP层12面对半成品基本单元片材11A。
在此，SLMP层12紧密贴附至作为负极片材的第一电极片材的表面。
膜片材挤压部130设置为一对挤压辊。该对挤压辊同时挤压被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面，以将包括半成品基本单元片材11A的多个电极粘合至多个隔膜。
此外，膜片材挤压部130将施加至膜片材20的SLMP层12粘合至半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面中的每一个。
就是说，膜片材挤压部130粘合半成品基本单元片材11A并且将施加至膜片材20的SLMP层12同时粘合至半成品基本单元片材11A。
基本单元片材加热部125可进一步设置在膜片材供给部120与膜片材挤压部130之间，以提高半成品基本单元片材11A与SLMP层12之间的接合力。
基本单元片材加热部125包括一对加热部。该对加热部可分别设置在被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A的上部和下部上。当施加电力时，可产生高温热量，以加热被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A，使得半成品基本单元片材11A温度升高。因此，可激活电极、隔膜和SLMP层12之间的粘合，然后在该状态下，当挤压被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A时，可增大半成品基本单元片材11A与SLMP层12之间的粘合。
就是说，由于在通过基本单元片材加热部125加热被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A的状态下，通过膜片材挤压部130挤压半成品基本单元片材11A，所以可增加半成品基本单元片材11A的粘合力和SLMP层12的粘合力。
膜片材去除部140可从粘合至半成品基本单元片材11A的SLMP层12缠绕和收集膜片材20。因而，可从粘合至半成品基本单元片材11A的SLMP层12去除膜片材20，以制造完成的基本单元片材11B。
当通过膜片材去除部140去除膜片材时，完成的基本单元片材11B具有其中SLMP层、第一电极片材、第一隔膜片材、第二电极片材、第二隔膜片材、第一电极片材和SLMP层按顺序层压的结构。
在此，SLMP层12可粘合至作为负极片材的第一电极片材的外表面，以提高第一电极片材的充电/放电效率，由此增加二次电池的能量密度。
可进一步设置基本单元片材切割部150，基本单元片材切割部150切割如上所述制造的完成的基本单元片材11B，以制造完成的基本单元11C。
基本单元片材切割部150设置为垂直往复运动的切割刀片。切割刀片将以预定间隔供给的完成的基本单元片材11B切割成设定尺寸。
在此，完成的基本单元11C具有其中SLMP层12、第一电极板11a、第一隔膜11b、第二电极板11c、第二隔膜11d、第一电极板11a和SLMP层12层压的结构。
用于制造包括上述组成部分的二次电池的设备可连续制造其中被层压SLMP层12的基本单元，因而可制造具有上述结构的二次电池。
下文中，将描述用于制造具有上述组成部分的二次电池的方法。
[根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的方法]
根据本实用新型第二实施方式的用于制造二次电池的方法可包括：基本单元片材转移步骤(S10)、膜片材转移步骤(S20)、膜片材挤压步骤(S30)和膜片材去除步骤(S40)。
在此，可在膜片材转移步骤(S20)与膜片材挤压步骤(S30)之间进一步执行基本单元片材加热步骤(S25)。此外，可在膜片材去除步骤(S40)之后进一步执行基本单元制造步骤(S50)。
在基本单元片材转移步骤(S10)中，通过基本单元片材供给部110转移第一电极片材设置在其最外部上的半成品基本单元片材11A。
在膜片材转移步骤(S20)中，通过膜片材供给部120转移涂覆有稳定化锂金属粉末(SLMP)层的膜片材20，使得膜片材20紧密贴附至由基本单元片材供给部110转移的半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个。
在基本单元片材加热步骤(S25)中，可通过基本单元片材加热部125加热被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材11A的顶表面和底表面，以升高温度。
在膜片材挤压步骤(S30)中，可通过膜片材挤压部130挤压通过基本单元片材加热步骤(S25)加热的被紧密贴附膜片材20的半成品基本单元片材的顶表面和底表面。此外，施加至膜片材20的SLMP层12被粘合至半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个。
在膜片材去除步骤(S40)中，将膜片材20从粘合至半成品基本单元片材11A的SLMP层12缠绕和收集到膜片材去除部140，由此从粘合至半成品基本单元片材11A的SLMP层12去除膜片材20。结果，可制造完成的基本单元片材11B。
在基本单元制造步骤(S50)中，通过基本单元片材切割部150将完成的基本单元片材11B切割成设定尺寸，以制造完成的基本单元11C。
如上所述制造的完成的基本单元11C具有其中SLMP层12、第一电极板11a、第一隔膜11b、第二电极板11c、第二隔膜11d、第一电极板11a和SLMP层12按顺序层压的结构。
因此，本实用新型的范围由所附权利要求限定，而不是由前面的描述和在此描述的示例性实施方式限定。在本实用新型权利要求的等同物的含义内以及权利要求内进行的各种变形被认为是在本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种用于制造二次电池的设备，其特征在于，所述设备包括：
基本单元片材供给部，所述基本单元片材供给部供给其中第一电极片材层压在其最外部上的半成品基本单元片材；
膜片材供给部，所述膜片材供给部供给涂覆有稳定化锂金属粉末层的膜片材，使得所述膜片材紧密贴附至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；
膜片材挤压部，所述膜片材挤压部挤压所述膜片材，以紧密贴附至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个，使得粘合至所述半成品基本单元片材，所述膜片材挤压部使施加至所述膜片材的所述稳定化锂金属粉末层粘合至所述半成品基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个；和
膜片材去除部，所述膜片材去除部从粘合至所述半成品基本单元片材的所述稳定化锂金属粉末层去除所述膜片材，以制造完成的基本单元片材。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述完成的基本单元片材具有其中所述稳定化锂金属粉末层、所述第一电极片材、第一隔膜片材、第二电极片材、第二隔膜片材、所述第一电极片材和所述稳定化锂金属粉末层按顺序层压的结构。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一电极片材是负极片材，所述第二电极片材是正极片材，并且
所述稳定化锂金属粉末层粘合至层压在所述完成的基本单元片材的顶表面和底表面中的每一个上的所述负极片材。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括基本单元片材加热部，所述基本单元片材加热部加热所述膜片材层压于其上的所述半成品基本单元片材。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括基本单元片材切割部，所述基本单元片材切割部将所述完成的基本单元片材切割成设定尺寸，以制造完成的基本单元，
其中所述完成的基本单元具有其中所述稳定化锂金属粉末层、第一电极板、第一隔膜、第二电极板、第二隔膜、第一电极板和所述稳定化锂金属粉末层按顺序层压的结构。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述稳定化锂金属粉末层具有比所述第一电极片材的厚度小的厚度。
7.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括其中第一电极板层压在其最外部上的基本单元和粘合至所述第一电极板的表面的稳定化锂金属粉末层。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述第一电极板设置为负极板。
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