DE202022100080U1 - Electrode cutting device - Google Patents
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Abstract
Schneidevorrichtung für eine Elektrode, wobei die Schneidevorrichtung ein Schneidewerkzeug aufweist, das konfiguriert ist, eine Oberfläche einer Elektrode, die von einer Elektrodenrolle abgewickelt wird, mit einem Laserstrahl zu bestrahlen, wobei der bestrahlte Teil geschnitten wird, indem er verdampft oder geschmolzen wird. 1 . A cutting device for an electrode, wherein the cutting device has a cutting tool configured to irradiate a surface of an electrode unwound from an electrode roll with a laser beam, whereby the irradiated part is cut by being vaporized or melted.
Description
BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGREFERENCE TO RELATED APPLICATION
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Januar 2021 eingereichten vorläufigen koreanischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode und insbesondere eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode, mit der die Elektrode durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl statt durch Verwenden eines mechanischen Cutters geschnitten wird. Bei einer Elementarzelle, die durch Aufeinanderstapeln von Elektroden und Separatoren hergestellt wird, kann die erfindungsgemäße Schneidevorrichtung für eine Elektrode auch zum Schneiden des Separators verwendet werden.The present invention relates to a cutting device for an electrode, and more particularly to a cutting device for an electrode with which the electrode is cut by irradiating a laser beam instead of using a mechanical cutter. In a unit cell made by stacking electrodes and separators, the cutting device for an electrode according to the present invention can also be used for cutting the separator.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Im Gegensatz zu Primärbatterien sind Sekundärbatterien wiederaufladbar, und sie können eine kompaktere Größe und eine höhere Kapazität als Primärbatterien haben. Daher werden zurzeit Untersuchungen zu Sekundärbatterien durchgeführt. Aufgrund der technologischen Entwicklung und der wachsenden Nachfrage nach mobilen Geräten steigt der Bedarf an Sekundärbatterien als Energiequellen rasch.Unlike primary batteries, secondary batteries are rechargeable, and they can be more compact in size and higher in capacity than primary batteries. Therefore, studies on secondary batteries are currently being carried out. With the development of technology and the growing demand for mobile devices, the need for secondary batteries as power sources is increasing rapidly.
Eine solche Sekundärbatterie ist so konfiguriert, dass eine Elektrodenbaugruppe in einem Batteriegefäß (einer Tasche, einem Becher oder dergleichen) untergebracht ist. Die in dem Batteriegefäß montierte Elektrodenbaugruppe kann aufgrund ihrer Struktur, bei der eine positive Elektrode / ein Separator / eine negative Elektrode aufeinandergestapelt sind, mehrmals geladen und entladen werden. Die Elektrodenbaugruppe wird mit verschiedenen Verfahren hergestellt, aber in der Regel wie ein Stapelverfahren verwendet, bei dem zunächst einzelne Elementarzellen 4 hergestellt werden und dann mehrere Elementarzellen 4 aufeinandergestapelt werden, um die Elektrodenbaugruppe herzustellen.Such a secondary battery is configured such that an electrode assembly is accommodated in a battery case (a bag, a can, or the like). The electrode assembly mounted in the battery case can be repeatedly charged and discharged due to its structure in which a positive electrode/a separator/a negative electrode are stacked. The electrode assembly is manufactured by various methods, but usually used like a stacking method in which individual unit cells 4 are first manufactured and then a plurality of unit cells 4 are stacked to manufacture the electrode assembly.
In
Die Separatoren 3 (3a, 3b) werden ohne Unterbrechung kontinuierlich zugeführt; die negative Elektrode 2, die von einer Elektrodenrolle (einer negativen Elektrode) abgewickelt wird, wird zwischen dem oberen Separator 3a und dem unteren Separator 3b zugeführt; und die positive Elektrode 1 wird von einer Elektrodenrolle 1c (einer positiven Elektrode) zu einer Oberseite des oberen Separators 3a zugeführt.The separators 3 (3a, 3b) are continuously fed without interruption; the negative electrode 2 unwound from an electrode roll (a negative electrode) is fed between the
Hierbei werden die Separatoren 3 kontinuierlich zugeführt, ohne sie zu schneiden, während die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 mit einem Cutter 6 bzw. 7 auf eine bestimmte Größe geschnitten werden und dann eingelegt und zugeführt werden.Here, the separators 3 are continuously fed without being cut, while the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are cut to a predetermined size with cutters 6 and 7, respectively, and then loaded and fed.
Die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 werden paarweise auf der Oberseite und der Unterseite mit dem oberen Separator 3a dazwischen aufeinandergestapelt, wobei benachbarte positive Elektroden 1 und benachbarte negative Elektroden 2 mit bestimmten Abständen angeordnet werden.The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are stacked in pairs on the upper side and the lower side with the
Das heißt, die Separatoren 3 werden kontinuierlich zusammengefügt, aber die negative Elektrode 2 und die positive Elektrode 1 durchlaufen eine Laminiervorrichtung 9, wobei sie von einer benachbarten negativen Elektrode 2 bzw. einer benachbarten positiven Elektrode 1 mit einem bestimmten Abstand beabstandet sind. Die Laminiervorrichtung 9 bringt Wärme und Druck auf, sodass eine Haftung an Positionen erzielt wird, an denen die negativen Elektroden 2 und die positiven Elektroden 1 in Kontakt mit den Separatoren 3 sind.That is, the separators 3 are continuously joined, but the negative electrode 2 and the positive electrode 1 pass through a laminator 9 while being spaced apart from an adjacent negative electrode 2 and an adjacent positive electrode 1 by a certain distance, respectively. The laminator 9 applies heat and pressure to achieve adhesion at positions where the negative electrodes 2 and the positive electrodes 1 are in contact with the separators 3 .
Die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 durchlaufen die Laminiervorrichtung 9 und werden dabei an den Separator 3 angeklebt, und anschließend gehen sie durch Druckrollen 5 hindurch. Dann wird der Separator 3 zwischen der benachbarten positiven Elektrode 1 und einer positiven Elektrode 1 (zwischen der negativen Elektrode und der negativen Elektrode) zertrennt, sodass einzelne Elementarzellen 4 entstehen.The positive electrode 1 and the negative electrode 2 pass through the laminator 9 while being adhered to the separator 3 and then pass through
Ein Cutter 7 zum Schneiden der positiven Elektrode 1, ein Cutter 6 zum Schneiden der negativen Elektrode 2 und ein Cutter 8 zum Schneiden der Separatoren 3 führen alle ein Schneiden durch Aufbringen eines Drucks von Positionen über und unter den Elektroden oder Separatoren durch.A cutter 7 for cutting the positive electrode 1, a cutter 6 for cutting the negative electrode 2, and a
Wie jedoch in
Außerdem werden in dem Herstellungsprozess für die Elementarzellen 4 die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 2 zuerst geschnitten, und dann werden die einzelnen geschnittenen Elektroden 1 und 2 eingelegt, aber dies kann in einem kontinuierlichen Prozess erfolgen. Hier kann ein schnelleres Schneiden erforderlich sein, wenn der kontinuierliche Prozess verwendet wird. Das mechanische Schneideverfahren ist jedoch hinsichtlich der Schneidezeit begrenzt.Also, in the manufacturing process for the unit cell 4, the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are first cut, and then the individually cut electrodes 1 and 2 are laid, but this can be done in a continuous process. Faster cutting may be required here when using the continuous process. However, the mechanical cutting method is limited in cutting time.
Bei dem Stand der Technik, bei dem das Schneiden durchgeführt wird, wird außerdem ein Druck kontinuierlich auf Spitzen der Cutter 6, 7 und 8 aufgebracht. Daher kommt es zu einer Trennung von einer Schnittfläche der Elektrode (oder des Separators), wenn die Spitzen der Cutter stumpf werden.In addition, in the prior art in which the cutting is performed, a pressure is continuously applied to tips of the
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
TECHNISCHE AUFGABETECHNICAL TASK
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode bereitzustellen, bei der das Schneiden durch Laserbestrahlung statt durch physischen Kontakt erfolgt. Somit kann das Schneiden schneller und exakter durchgeführt werden, und eine Trennung an einer Schnittfläche einer Elektrode kann vermieden werden.In order to solve the problem described above, it is a primary object of the present invention to provide a cutting device for an electrode in which cutting is performed by laser irradiation instead of physical contact. Thus, cutting can be performed faster and more accurately, and separation at a cut surface of an electrode can be avoided.
Außerdem kann die Schneidevorrichtung für eine Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung auch zum Schneiden eines Separators sowie einer positiven und einer negativen Elektrode verwendet werden.In addition, the cutting device for an electrode according to the present invention can also be used for cutting a separator and a positive and a negative electrode.
TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode bereit.In order to achieve the above object, the present invention provides a cutting device for an electrode.
Ein Schneideverfahren für eine Elektrode ist ein Elektrodenschneideverfahren, das Folgendes umfasst: einen Elektrodenzuführschritt, in dem eine Elektrode, die von einer Elektrodenrolle abgewickelt wird, zu einem Schneidewerkzeug bewegt wird; einen Elektrodengeschwindigkeits-Einstellschritt, in dem eine Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode eingestellt wird, bevor die von der Elektrodenrolle abgewickelte Elektrode an dem Schneidewerkzeug ankommt; und einen Elektrodenschneideschritt, in dem die Elektrode, die an einer Schneideposition ankommt, von dem Schneidewerkzeug geschnitten wird, wobei während des Elektrodenschneideschritts das Schneidewerkzeug eine Oberfläche der Elektrode mit einem Laserstrahl bestrahlt, sodass die Elektrode dadurch geschnitten wird, dass sie verdampft oder geschmolzen wird.A cutting method for an electrode is an electrode cutting method including: an electrode supplying step in which an electrode, which is paid out from an electrode roll, is moved to a cutting tool; an electrode speed setting step in which a moving speed of the electrode is set before the electrode unwound from the electrode roll arrives at the cutting tool; and an electrode cutting step in which the electrode arriving at a cutting position is cut by the cutting tool, wherein during the electrode cutting step the cutting tool irradiates a surface of the electrode with a laser beam so that the electrode is cut by being vaporized or melted.
Eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrodenschneidevorrichtung, die ein Schneidewerkzeug aufweist, das so konfiguriert ist, dass es eine Oberfläche einer von einer Elektrodenrolle abgewickelten Elektrode mit einem Laserstrahl bestrahlt, wobei der bestrahlte Teil dadurch geschnitten wird, dass er verdampft oder geschmolzen wird.A cutting device for an electrode according to the present invention is an electrode cutting device having a cutting tool configured to irradiate a surface of an electrode unwound from an electrode roll with a laser beam, wherein the irradiated part is cut by evaporating or is melted.
Die erfindungsgemäße Schneidevorrichtung weist eine Puffereinheit auf, die zwischen der Elektrodenrolle und dem Schneidewerkzeug angeordnet ist, sodass die von der Elektrodenrolle abgewickelte Elektrode dem Schneidewerkzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zugeführt wird.The cutting device according to the invention has a buffer unit which is arranged between the electrode roll and the cutting tool so that the electrode unwound from the electrode roll is fed to the cutting tool at a predetermined speed.
Die Puffereinheit weist obere Rollen, die auf einer relativ oberen Seite angeordnet sind, und untere Rollen auf, die auf einer relativ unteren Seite angeordnet sind, wobei die Elektrode so angeordnet ist, dass sie abwechselnd über eine obere und eine untere Rolle läuft, wobei die oberen und/oder die unteren Rollen in einer Auf- und Abwärtsrichtung gleiten und eine Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode einstellen, während sich die Elektrode bewegt und über die oberen und die unteren Rollen läuft.The buffer unit has upper rollers arranged on a relatively upper side and lower rollers arranged on a relatively lower side, the electrode being arranged to alternately run over an upper and a lower roller, the slide the upper and/or the lower rollers in an up and down direction and adjust a moving speed of the electrode while the electrode moves and rides over the upper and the lower rollers.
Mindestens zwei oder mehr obere und untere Rollen sind so angeordnet, dass sich die untere Rolle zwischen benachbarten oberen Rollen befindet und sich die obere Rolle zwischen benachbarten unteren Rollen befindet.At least two or more upper and lower rollers are arranged such that the lower roller is between adjacent upper rollers and the upper roller is between adjacent lower rollers.
Die Puffereinheit weist weiterhin Eingangsrollen auf, die so konfiguriert sind, dass sie die Elektrode einlegen, bevor sie an den oberen und den unteren Rollen ankommt, wobei die Eingangsrollen jeweils an einer Oberseite und einer Unterseite der Elektrode angeordnet sind, sodass die Elektrode zwischen den Eingangsrollen hindurchläuft.The buffer unit further includes entry rollers configured to load the electrode before it arrives at the upper and lower rollers, the entry rollers being located at a top and a bottom of the electrode, respectively, so that the electrode is between the entry rollers runs through.
Die Puffereinheit weist weiterhin Ausgangsrollen auf, die so konfiguriert sind t, dass sie die Elektrode entnehmen, die über die oberen und die unteren Rollen gelaufen ist, wobei die Ausgangsrollen jeweils an der Oberseite und der Unterseite der Elektrode angeordnet sind, sodass die Elektrode zwischen den Ausgangsrollen hindurchläuft.The buffer unit further includes exit rollers configured to take out the electrode that has passed over the upper and lower rollers, the exit rollers being located respectively at the top and bottom of the electrode so that the electrode is between the exit rollers.
Ein Anhalten und ein Drehen der Eingangs- und der Ausgangsrollen können in Abhängigkeit von einer Schnittgeschwindigkeit des Schneidewerkzeugs eingestellt werden.Stopping and rotating of the input and output rollers can be adjusted depending on a cutting speed of the cutting tool.
Die Puffereinheit weist eine Messdose auf, und die Elektrode ist so angeordnet, dass sie über die Messdose hinwegläuft, wobei die Messdose eine Änderung einer darauf aufgebrachten Last erfasst.The buffer unit has a load cell, and the electrode is arranged to pass over the load cell, the load cell detecting a change in a load applied thereto.
Das Schneidewerkzeug emittiert den Laserstrahl durch eine telezentrische F-Theta-Linse.The cutting tool emits the laser beam through a telecentric f-theta lens.
Hier ätzt das Schneidewerkzeug die Elektrode mit einem Laserstrahl mit langem Impuls, der eine Impulsdauer von 10 ns oder mehr hat, und ätzt dann den Rest der Elektrode mit einem Laserstrahl mit kurzem Impuls, der eine Impulsdauer von weniger als 10 ns hat, und schneidet dann die Elektrode.Here the cutting tool etches the electrode with a long pulse laser beam having a pulse width of 10 ns or more and then etches the rest of the electrode with a short pulse laser beam having a pulse width of less than 10 ns and then cuts the electrode.
Das Schneidewerkzeug weist eine optische Vorrichtung auf, die so konfiguriert ist, dass sie eine mit dem Laserstrahl bestrahlte Position optisch überwacht, und die optische Vorrichtung kann eine Schneideposition auswählen und diese einstellen.The cutting tool has an optical device configured to optically monitor a position irradiated with the laser beam, and the optical device can select and adjust a cutting position.
VORTEILHAFTE WIRKUNGENBENEFICIAL EFFECTS
In der vorliegenden Erfindung mit den vorstehend beschriebenen technischen Merkmalen wird ein Schneideprozess an einer Elektrode (und/oder einem Separator) durch Laserbestrahlung ohne physischen Kontakt durchgeführt, wobei der Schneideprozess schneller und präziser durchgeführt wird wird.In the present invention having the technical features described above, a cutting process is performed on an electrode (and/or a separator) by laser irradiation without physical contact, whereby the cutting process is performed faster and more precisely.
Außerdem erfolgt kein Abrieb durch Kontakt mit einem Cutter, und somit kann das Auftreten einer Trennung an einer Schnittfläche unterdrückt werden.In addition, abrasion by contact with a cutter does not occur, and thus occurrence of separation at a cut surface can be suppressed.
Darüber hinaus kann eine Bewegungsgeschwindigkeit der von einer Elektrodenrolle abgewickelten Elektrode mittels einer Puffereinheit gesteuert werden, sodass ein stabiles Schneiden erreicht wird.In addition, a moving speed of the electrode unwound from an electrode roll can be controlled by a buffer unit, so that stable cutting is achieved.
Die Puffereinheit kann eine Bewegungslänge der Elektrode durch Anheben und Absenken der oberen und der unteren Rollen einstellen und kann somit die Bewegungsgeschwindigkeit einstellen. Es sind jeweils mehrere obere und untere Rollen vorgesehen, und Druck wird von einer großen Fläche aufgebracht. Dadurch kann eine Verformung durch den Druck vermieden werden, der beim Anheben und Absenken der oberen und der unteren Rollen entsteht.The buffer unit can adjust a moving length of the electrode by raising and lowering the upper and lower rollers, and thus can adjust the moving speed. Multiple upper and lower rollers are provided, respectively, and pressure is applied from a large area. This can prevent deformation from the pressure generated when the upper and lower rollers are raised and lowered.
Das Anhalten und Drehen jeder Eingangs- und Ausgangsrolle können in Abhängigkeit von einer Schnittgeschwindigkeit eines Schneidewerkzeugs eingestellt werden, sodass die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode effizienter gesteuert werden kann.The stopping and rotating of each input and output roller can be adjusted depending on a cutting speed of a cutting tool, so that the moving speed of the electrode can be more efficiently controlled.
Außerdem erfasst eine in der Puffereinheit vorgesehene Messdose eine Änderung einer Last der Elektrode und eine Hin- und Her-Bewegung der Elektrode. Mittels der erfassten Informationen können das Anheben und Absenken der oberen und der unteren Rollen und das Drehen und Anhalten der Eingangs- und der Ausgangsrollen gesteuert werden.In addition, a load cell provided in the buffer unit detects a change in a load of the electrode and a reciprocation of the electrode. The collected information can be used to control the raising and lowering of the upper and lower rollers and the turning and stopping of the input and output rollers.
Das Schneidewerkzeug ist so konfiguriert, dass es die Elektrode mit einem Laserstrahl mit langem Impuls, der eine Impulsdauer von 10 ns oder mehr hat, ätzt und dann den Rest der Elektrode mit einem Laserstrahl mit kurzem Impuls ätzt, der eine Impulsdauer von weniger als 10 ns hat, und anschließend die Elektrode schneidet. Dadurch wird ein Verlust durch Spritzen bei der Laserbestrahlung minimiert, und das Auftreten von Schlacke auf einer Schnittfläche kann minimiert werden.The cutting tool is configured to etch the electrode with a long pulse laser beam having a pulse width of 10 ns or more and then etch the remainder of the electrode with a short pulse laser beam having a pulse width of less than 10 ns has, and then cuts the electrode. Thereby, a spatter loss in laser irradiation is minimized, and occurrence of slag on a cut surface can be minimized.
Außerdem weist das Schneidewerkzeug eine optische Vorrichtung zum optischen Überwachen einer mit dem Laserstrahl bestrahlten Position auf, und die Schneideposition kann mittels der optischen Vorrichtung optimal ausgewählt werden.In addition, the cutting tool has an optical device for optically monitoring a position irradiated with the laser beam, and the cutting position can be optimally selected by the optical device.
Figurenlistecharacter list
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1A ist eine Darstellung, die schematisch ein Herstellen einer Elementarzelle zeigt.1A Fig. 12 is an illustration schematically showing manufacturing of a unit cell. -
1B zeigt eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem eine positive Elektrode auseinandergefaltet ist.1B Fig. 12 is a diagram showing a state where a positive electrode is unfolded. -
2 ist eine Darstellung, die eine erfindungsgemäße Schneidevorrichtung schematisch zeigt.2 Fig. 12 is an illustration schematically showing a cutting device according to the present invention. -
3A ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Laserstrahl mit langem Impuls von einem Schneidewerkzeug emittiert wird.3A Fig. 12 is an illustration showing a state in which a long pulse laser beam is emitted from a cutting tool. -
3B ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Laserstrahl mit kurzem Impuls von einem Schneidewerkzeug emittiert wird und obere und untere Rollen, die in einer Puffereinheit vorgesehen sind, angehoben und abgesenkt werden.3B Fig. 12 is a diagram showing a state in which a short pulse laser beam is emitted from a cutting tool and upper and lower rollers provided in a buffer unit are raised and lowered. -
4 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem zusätzlich eine optische Vorrichtung in der Nähe des Schneidewerkzeugs angeordnet ist.4 12 is a diagram showing a state in which an optical device is additionally arranged in the vicinity of the cutting tool.
AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNGMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, sodass Fachleute die vorliegende Erfindung problemlos ausführen können. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention can be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
Der Teil, der für die Beschreibung nicht relevant ist, wird weggelassen, um die vorliegende Erfindung übersichtlich zu gestalten, und in der gesamten Beschreibung werden dieselben oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.The part irrelevant to the description is omitted for the sake of clarity of the present invention, and the same or similar elements are denoted by the same reference numbers throughout the description.
Außerdem sollten Begriffe oder Wörter, die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, nicht restriktiv als normale oder Wörterbuch-basierte Bedeutungen interpretiert werden, sondern sie sollten als Bedeutungen und Begriffe interpretiert werden, die dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des Prinzips entsprechen, dass ein Erfinder den Begriff fachgerecht definieren kann, um seine Erfindung auf beste Weise zu beschreiben und zu erläutern.In addition, terms or words used in this specification and claims should not be interpreted restrictively as ordinary or dictionary-based meanings, but should be interpreted as meanings and terms that are within the scope of the present invention based on principle that an inventor can expertly define the term to best describe and explain his invention.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode (das heißt, eine positive und eine negative Elektrode), die zum Herstellen einer Elementarzelle 4 verwendet werden kann, in der Elektroden 1 und 2 zwischen einem unteren Separator 3b und einem oberen Separator 3a und über dem oberen Separator 3a gestapelt werden.The present invention relates to a cutting device for an electrode (i.e., a positive and a negative electrode) which can be used for manufacturing a unit cell 4 in which electrodes 1 and 2 are placed between a
Somit kann die erfindungsgemäße Schneidevorrichtung statt des Cutters 7 zum Schneiden der positiven Elektrode 1 und des Cutters 6 zum Schneiden der negativen Elektrode 2 von
Das heißt, die Cutter 6, 7 und 8 werden aus der Konfiguration von
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORMFIRST EMBODIMENT
Die vorliegende Erfindung stellt eine Schneidevorrichtung für eine Elektrode als eine erste Ausführungsform bereit. Die bei der ersten Ausführungsform bereitgestellte Schneidevorrichtung ist eine Vorrichtung zum Schneiden einer Elektrode auf eine vorbestimmte Größe, und sie weist ein Schneidewerkzeug 10 auf, das eine Oberfläche einer Elektrode 1, die von einer Elektrodenrolle 1C abgewickelt wird, mit einem Laserstrahl bestrahlt. Der bestrahlte Teil wird dadurch geschnitten, dass er verdampft oder geschmolzen wird.The present invention provides a cutting device for an electrode as a first embodiment. The cutting device provided in the first embodiment is a device for cutting an electrode to a predetermined size, and has a
Der von dem Schneidewerkzeug 10 emittierte Laserstrahl kann mit einer ausreichenden Ausgangsleistung emittiert werden, sodass das Schneiden als ein Verdampfen oder Schmelzen erfolgen kann, das auftritt, wenn der Separator und die Elektrode (eine positive und/oder eine negative Elektrode) bestrahlt werden.The laser beam emitted from the cutting
Das Schneidewerkzeug 10 kann den Laserstrahl durch eine telezentrische F-Theta-Linse emittieren. Die telezentrische F-Theta-Linse ist eine Linse, bei der der Laserstrahl zum Leuchten gebracht wird, indem zusätzlich ein optisches System verwendet wird, und Hauptlichtstrahlen treffen unabhängig von einem Strahlungswinkel stets vertikal auf eine Schnittfläche auf. Somit kann die Energie der Laserstrahlen effizienter als mit anderen Arten von Linsen fokussiert werden.The cutting
In den beigefügten Zeichnungen ist in der Schneidevorrichtung, die in der ersten Ausführungsform bereitgestellt wird, die Puffereinheit 30 zwischen der Elektrodenrolle 1c und dem Schneidewerkzeug 10 angeordnet, sodass die von der Elektrodenrolle 1c abgewickelte Elektrode 1 dem Schneidewerkzeug 10 mit einer Abwickelvorrichtung 20 zugeführt wird, die mit einer vorbestimmten Drehzahl betrieben wird.In the accompanying drawings, in the cutting device provided in the first embodiment, the
Die Puffereinheit 30 weist obere Rollen 31, die auf einer relativ oberen Seite angeordnet sind, und untere Rollen 32 auf, die auf einer relativ unteren Seite angeordnet sind.The
Wie gezeigt ist, können mindestens zwei oder mehr obere Rollen 31 und untere Rollen 32 so angeordnet werden, dass sich die untere Rolle 32 zwischen benachbarten oberen Rollen 31 befindet und sich die obere Rolle 31 zwischen benachbarten unteren Rollen 32 befindet.As shown, at least two or more
Außerdem ist die Elektrode 1 so angeordnet, dass sie abwechselnd über die obere Rolle 31 und die untere Rolle 32 läuft. Während sich die Elektrode 1 bewegt und über die oberen Rollen 31 und die unteren Rollen 32 läuft, gleiten die oberen Rollen 31 und/oder die unteren Rollen 32, vorzugsweise alle oberen Rollen 31 oder alle unteren Rollen 32, in einer Auf- und Abwärtsrichtung, wie in
Außerdem kann die Puffereinheit 30 weiterhin Eingangsrollen 33 zum Einlegen der Elektrode 1 vor dem Erreichen der oberen Rollen 31 und der unteren Rollen 32 sowie Ausgangsrollen 34 zum Entnehmen der Elektrode 1 aufweisen, nachdem sie über die oberen Rollen 31 und die unteren Rollen 32 geführt worden ist.In addition, the
Die Eingangsrollen 33 sind jeweils an einer Oberseite und einer Unterseite der Elektrode 1 angeordnet, sodass die Elektrode 1 zwischen ihnen hindurchläuft, und die Ausgangsrollen 34 sind jeweils an der Oberseite und der Unterseite der Elektrode 1 angeordnet, sodass die Elektrode 1 zwischen ihnen hindurchläuft.The input rollers 33 are each arranged on a top and a bottom of the electrode 1 so that the electrode 1 passes between them, and the exit rollers 34 are respectively arranged on a top and bottom of the electrode 1 so that the electrode 1 passes between them.
Somit kann die Elektrode 1, die durch die Eingangsrollen 33 und die Ausgangsrollen 34 gleitet, dazwischen fixiert werden, und daher werden das Anhalten und Drehen jeder der Eingangsrollen 33 und der Ausgangsrollen 34 in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit des Schneidewerkzeugs 10 gesteuert. Dementsprechend kann zusätzlich die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode 1 eingestellt werden.Thus, the electrode 1 slid by the input rollers 33 and the output rollers 34 can be fixed therebetween, and therefore the stopping and rotating of each of the input rollers 33 and the output rollers 34 are controlled depending on the cutting speed of the
Außerdem weist die Puffereinheit 30 eine Messdose 35 auf. Die Messdose 35 ist in Form einer Rolle vorgesehen und ist so angeordnet, dass die Elektrode 1 über die Messdose 35 laufen kann. Die Messdose 35 erfasst eine Änderung einer darauf aufgebrachten Last (durch die Spannung, die entsteht, wenn sich die Elektrode 1 bewegt). Somit kann, wenn die Last (oder der Druck), die/der auf die Messdose 35 aufgebracht wird, gemessen wird, ein auftretendes Vibrieren der Elektrode 1 erfasst werden. Außerdem kann mit diesen erfassten Informationen das Gleiten oder Drehen der oberen Rollen 31, der unteren Rollen 32, der Eingangsrollen 33 und der Ausgangsrollen 34 gesteuert werden. Dementsprechend kann die Elektrode 1 in einer flachen Form gehalten werden, wenn sie an dem Schneidewerkzeug 10 ankommt, und dadurch kann ein stabiles Schneiden erreicht werden.In addition, the
In der vorliegenden Erfindung kann der von dem Schneidewerkzeug 10 durchgeführte Schneideprozess in zwei Schritte unterteilt werden. Das heißt, wie in
Außerdem kann die Schneidevorrichtung bei der ersten Ausführungsform eine optische Vorrichtung 50 zum optischen Überwachen der mit dem Laserstrahl bestrahlten Position aufweisen. Wie in
Die Elektrode 1 wird mit der vorstehend beschriebenen Schneidevorrichtung geschnitten, und nach dem Schneiden werden ihre Segmente in einer vorbestimmten Anzahl aufeinandergestapelt und in einem Magazin 40 aufbewahrt. Alternativ kann, wie in
Die erste Ausführungsform ist für die Elektrode beschrieben worden. Sie kann aber auch zum Schneiden des Separators beim Herstellen von Einheitszellen verwendet werden, wenn es keine Probleme beim Führen über die oberen Rollen 31, die unteren Rollen 32, die Eingangsrollen 33 und die Ausgangsrollen 34 gibt.The first embodiment has been described for the electrode. However, it can also be used for cutting the separator when manufacturing unit cells if there are no problems in passing over the
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORMSECOND EMBODIMENT
Außerdem wird ein Schneideverfahren für eine Elektrode bereitgestellt, das für die bei der ersten Ausführungsform bereitgestellte Schneidevorrichtung verwendet werden kann.Also provided is a cutting method for an electrode which can be used for the cutting device provided in the first embodiment.
Das Schneideverfahren für eine Elektrode umfasst einen Elektrodenzuführschritt, einen Elektrodengeschwindigkeits-Einstellschritt und einen Elektrodenschneideschritt.The electrode cutting method includes an electrode feeding step, an electrode speed adjusting step, and an electrode cutting step.
In dem Elektrodenzuführschritt wird eine Elektrodenrolle (eine Positive-Elektrode-Rolle oder eine Negative-Elektrode-Rolle) abgewickelt, und eine abgewickelte Elektrode (eine positive oder eine negative Elektrode) wird zu einem Schneidewerkzeug 10 bewegt.In the electrode supplying step, an electrode roll (a positive electrode roll or a negative electrode roll) is unwound, and an unwound electrode (a positive or a negative electrode) is moved to a
Außerdem wird in dem Elektrodengeschwindigkeits-Einstellschritt während der Durchführung des Elektrodenzuführschritts eine Bewegungsgeschwindigkeit einer Elektrode 1 eingestellt, bevor die Elektrode 1 an dem Schneidewerkzeug 10 ankommt. Dieser Schritt kann durch Ansteuern oder Steuern der Puffereinheit 30 durchgeführt werden, die vorstehend beschrieben worden ist.Also, in the electrode speed setting step, a moving speed of an electrode 1 is set before the electrode 1 arrives at the
In dem Elektrodenschneideschritt wird die an einer Schneideposition ankommende Elektrode 1 von dem Schneidewerkzeug 10 geschnitten. In diesem Schritt bestrahlt das Schneidewerkzeug 10 die Oberfläche der Elektrode mit einem Laserstrahl, sodass die Elektrode dadurch geschnitten wird, dass sie verdampft oder geschmolzen wird.In the electrode cutting step, the electrode 1 arriving at a cutting position is cut by the cutting
In der vorliegenden Erfindung mit den vorstehend beschriebenen technischen Merkmalen wird ein Schneideprozess an einer Elektrode (und/oder einem Separator) durch Laserbestrahlung ohne physischen Kontakt durchgeführt, und der Schneideprozess wird schneller und präziser durchgeführt wird.In the present invention having the technical features described above, a cutting process is performed on an electrode (and/or a separator) by laser irradiation without physical contact, and the cutting process is performed faster and more precisely.
Außerdem erfolgt kein Abrieb durch Kontakt mit einem Cutter, und somit kann das Auftreten einer Trennung an einer Schnittfläche unterdrückt werden.In addition, abrasion by contact with a cutter does not occur, and thus occurrence of separation at a cut surface can be suppressed.
Darüber hinaus kann eine Bewegungsgeschwindigkeit der von einer Elektrodenrolle abgewickelten Elektrode 1 mittels der Puffereinheit 30 gesteuert werden, sodass ein stabiles Schneiden erreicht wird.In addition, a moving speed of the electrode 1 unwound from an electrode roll can be controlled by the
Die Puffereinheit 30 kann eine Bewegungslänge der Elektrode durch Anheben und Absenken von oberen Rollen 31 und unteren Rollen 32 einstellen und kann somit die Bewegungsgeschwindigkeit einstellen. Es sind jeweils mehrere obere Rollen 31 und untere Rollen 32 vorgesehen, und Druck wird von einer großen Fläche aufgebracht. Dadurch kann eine Verformung durch den Druck vermieden werden, der beim Anheben und Absenken der oberen Rollen 31 und der unteren Rollen 32 entsteht.The
Das Anhalten und Drehen jeder Eingangsrolle 33 und jeder Ausgangsrolle 34 können entsprechend der Schnittgeschwindigkeit der Schneidevorrichtung eingestellt werden, sodass die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode effizienter gesteuert werden kann.The stopping and rotating of each input roller 33 and each output roller 34 can be adjusted according to the cutting speed of the cutter, so that the moving speed of the electrode can be controlled more efficiently.
Außerdem erfasst eine in der Puffereinheit vorgesehene Messdose 35 eine Änderung einer Last der Elektrode und eine Hin- und Her-Bewegung der Elektrode. Mittels der erfassten Informationen können das Anheben und Absenken der oberen Rollen 31 und der unteren Rollen 32 und das Drehen und Anhalten der Eingangsrollen 33 und der Ausgangsrollen 34 gesteuert werden.In addition, a
Das Schneidewerkzeug 10 ist so konfiguriert, dass es die Elektrode mit einem Laserstrahl mit langem Impuls, der eine Impulsdauer von 10 ns oder mehr hat, ätzt und dann den Rest der Elektrode mit einem Laserstrahl mit kurzem Impuls ätzt, der eine Impulsdauer von weniger als 10 ns hat, und anschließend die Elektrode schneidet. Dadurch wird ein Verlust durch Spritzen bei der Laserbestrahlung minimiert, und das Auftreten von Schlacke auf einer Schnittfläche kann ebenfalls minimiert werden.The cutting
Außerdem weist die Schneidevorrichtung eine optische Vorrichtung 50 zum optischen Überwachen einer mit dem Laserstrahl bestrahlten Position auf, und die Schneideposition kann mittels der optischen Vorrichtung 50 optimal ausgewählt werden.In addition, the cutting device has an
Die vorliegende Erfindung ist zwar anhand von speziellen Ausführungsformen und Zeichnungen beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und verschieden Änderungen und Modifikationen können von einem Fachmann auf dem Fachgebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, innerhalb des technischen Grundgedankens der vorliegenden Erfindung und des entsprechenden Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden.Although the present invention has been described with reference to specific embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and various changes and modifications can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the technical spirit of the present invention and the appropriate scope of protection of the appended claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Schneidewerkzeugcutting tool
- 2020
- Abwickelvorrichtungunwinding device
- 3030
- Puffereinheitbuffer unit
- 3131
- Obere Rolleupper roll
- 3232
- Untere Rollebottom roll
- 3333
- Eingangsrolleentrance role
- 3434
- Ausgangsrolleexit roll
- 3535
- Messdoseload cell
- 4040
- Magazinmagazine
- 5050
- Optische Vorrichtungoptical device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- KR 1020210002905 [0001]KR 1020210002905 [0001]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |