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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Prioritätsrechte der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2020-0061489, eingereicht am 22.5.2020, welche hiermit in ihrer Gesamtheit inkorporiert wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrode, eine Sekundärbatterie und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode, und insbesondere auf eine Elektrode, in welcher, wenn eine Elektrodenplatte in regelmäßigen Abständen mit einem Cutter geschnitten wird, das Auftreten eines scharfen, risikogenerierenden Elements aufgrund eines Bedienungsfehlers oder einer Montagetoleranz verhindert wird, eine Sekundärbatterie, und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode.
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HINTERGRUNDWISSEN
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Zu den Sekundärbatterien gehören im Allgemeinen Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Ionen-Polymer-Batterien. Eine solche Sekundärbatterie wird in Kleingeräten wie Digitalkameras, P-DVDs, MP3Ps, Mobiltelefonen, PDAs, tragbaren Spielgeräten, Elektrowerkzeugen, E-Bikes und dergleichen sowie in Großgeräten, die eine hohe Leistung erfordern, wie Elektro- und Hybridfahrzeugen, Energiespeichervorrichtungen zum Speichern von überschüssigem Strom oder erneuerbarer Energie und Reservestromspeichergeräten, eingesetzt.
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Im Allgemeinen wird zur Herstellung der Lithium-Sekundärbatterie zunächst eine Aufschlämmung des Aktivmaterials für eine Elektrode auf einen positiven Elektrodenkollektor und einen negativen Elektrodenkollektor aufgebracht, um eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) herzustellen. Dann werden die Elektroden auf beide Seiten eines Separators laminiert, um eine Elektrodenanordnung zu bilden. Außerdem wird die Elektrodenanordnung in einem Batteriegehäuse untergebracht und anschließend das Batteriegehäuse versiegelt, nachdem ein Elektrolyt injiziert wurde.
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Ein Vorgang zur Herstellung der Sekundärbatterie ist im Wesentlichen in drei Schritte unterteilt, nämlich in einen Elektrodenvorgang, einen Montagevorgang und einen Formgebungsvorgang. Darüber hinaus ist der Elektrodenvorgang weiter unterteilt in einen Vorgang des Mischens des Aktivmaterials, einen Elektrodenbeschichtungsvorgang, einen Walzvorgang, einen Einkerbungsvorgang, einen Schneidevorgang und dergleichen. Unter diesen ist der Einkerbungsvorgang ein Vorgang des Einkerbens eines Nichtbeschichtungsabschnitts, der an einer Seite einer Elektrodenplatte ausgebildet ist, auf die kein Aktivmaterial für eine Elektrode aufgebracht ist, in Form einer Elektrodenlasche, um eine Elektrodenlasche zu bilden. Darüber hinaus ist der Schneidevorgang ein Vorgang des konstanten Schneidens der Elektrodenplatte in einer Breitenrichtung, um eine Vielzahl von Elektroden zu bilden.
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1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 4 zur Herstellung einer Elektrode, 2 ist eine Draufsicht auf eine Elektrodenplatte 5, auf der eine Markierung gemäß dem verwandten Stand der Technik ausgebildet ist, und 3 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 50 gemäß dem verwandten Stand der Technik.
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Bei der Herstellung der Elektrode 50 unter Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung der Elektrode gemäß dem verwandten Stand der Technik, wie in 1 dargestellt, wird zunächst die Elektrodenplatte 5 durch ein Transferelement 41 in Längsrichtung transferiert. Dann wird ein Nichtbeschichtungsabschnitt, der an einer Seite der Elektrodenplatte 5 ausgebildet ist, mit Hilfe eines Einkerbungselements 42 eingekerbt, um eine Elektrodenlasche 51 zu bilden. Dabei kann eine Schneidevorrichtung 43 die andere Seite der Elektrodenplatte 5 schneiden. Danach schneidet ein Cutter 44 die Elektrodenplatte 5 in regelmäßigen Abständen in Breitenrichtung, um die Elektrode 50 zu bilden.
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Gemäß dem verwandten Stand der Technik werden bei der Herstellung der Elektrode 50 unter Verwendung der Vorrichtung 4 zur Herstellung der Elektrode während der Bildung der Elektrodenlasche 51 auf der Elektrodenplatte 5 im Einkerbungsvorgang eine Vielzahl von Markierungen 52, von denen jede eine dreieckige Form hat, gemeinsam in regelmäßigen Abständen gebildet. Zudem wird in einem späteren Schneidevorgang die Elektrodenplatte 5 auf Grundlage der dreieckigen Markierungen 52 geschnitten, um eine Vielzahl von Elektroden 50 mit gleicher Breite zu bilden. Ferner kann jede der nach dem obigen Verfahren hergestellten Elektroden 50 in der Draufsicht eine abgeschrägte Ecke aufweisen.
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Da jede der Markierungen 52 die Form eines Dreiecks hat, muss eine Schnittlinie genau durch die Scheitelpunkte der Markierungen 52 verlaufen, wenn der Cutter 44 die Elektrodenplatte 5 schneidet. Doch selbst wenn die Schnittlinie beim Entwurf genau durch die Scheitelpunkte der Markierungen 52 verläuft, können aufgrund verschiedener Ursachen, wie beispielsweise eines Bedienungsfehlers oder einer Montagetoleranz der Vorrichtung 4 zur Herstellung der Elektrode, externer Störfaktoren oder Ähnlichem, Fehler auftreten, so dass eine tatsächliche Schnittlinie von der entworfenen Schnittlinie abweichen kann. Infolgedessen kann es vorkommen, dass der Cutter 44, wie in 2 dargestellt, die Elektrodenplatte 5 entlang der tatsächlichen Schnittlinie CL schneidet, welche nicht genau durch die Scheitelpunkte der Markierungen 52 verläuft. In der Elektrode 50 ist, wie in 3 dargestellt, an einer Seite eines Elektrodeneckteils 501 ein scharfes, risikogenerierendes Element 502 ausgebildet, welches ein Problem verursacht, bei dem ein mit der Elektrode 50 gestapelter Separator beschädigt wird. Darüber hinaus besteht bei einer externen Einwirkung ein Problem darin, dass das Aktivmaterial für eine Elektrode beschädigt wird und sich von der Elektrode 50 löst, da sich die Einwirkung auf das risikogenerierende Element 502 konzentriert. Insbesondere wenn die Elektrodenanordnung in ein beutelartiges Batteriegehäuse eingesetzt wird, beinträchtigen sich die Elektrodenanordnung aufgrund des risikogenerierenden Elements 502, welches auf dem Elektrodeneckteil 501 ausgebildet ist, und ein Gehäuseeckteil, wodurch Probleme entstehen, bei welchen das Aktivmaterial für eine Elektrode von der Elektrode 50 abgelöst wird und Risse im Inneren des Batteriegehäuses auftreten.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Ein Anliegen der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben genannten Probleme ist eine Elektrode, bei der, wenn eine Elektrodenplatte in regelmäßigen Abständen mit einem Cutter geschnitten wird, das Auftreten eines scharfen risikogenerierenden Elements aufgrund eines Bedienungsfehlers oder einer Montagetoleranz verhindert wird, eine Sekundärbatterie sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Elektrode bereitzustellen.
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Die Anliegen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf das vorgenannte Anliegen beschränkt, sondern andere, hier nicht näher beschriebene Anliegen werden dem Fachmann aus den nachfolgenden Beschreibungen klar ersichtlich sein.
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Technische Lösung
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Eine Elektrode, gebildet durch Aufbringen eines Aktivmaterials für eine Elektrode auf mindestens eine Oberfläche eines Elektrodenkollektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der obigen Probleme, umfasst ein abgeschrägtes Elektrodeneckteil, wobei das Elektrodeneckteil umfasst: einen flachen Abschnitt, der parallel zu einer Kante ausgebildet ist; und einen geneigten Abschnitt, der sich in einer Neigung von einem Ende des flachen Abschnitts erstreckt und mit der einen Kante verbunden ist.
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Darüber hinaus kann in dem geneigten Abschnitt ein Neigungswinkel zwischen dem geneigten Abschnitt und einer Verlängerungslinie des flachen Abschnitts ein spitzer Winkel sein.
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Außerdem kann die eine Kante eine Kante sein, an der eine Elektrodenlasche ausgebildet ist.
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Ferner kann der flache Abschnitt eine Länge von 0,1 mm bis 2,0 mm haben.
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Zudem kann ein erstes Verbindungsstück, durch das der flache Abschnitt und der geneigte Abschnitt miteinander verbunden sind, abgerundet sein, und ein zweites Verbindungsstück, durch das der geneigte Abschnitt und die eine Kante miteinander verbunden sind, kann abgerundet sein.
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Außerdem kann sich eine Neigung des geneigten Abschnitts so verändern, dass sich der geneigte Abschnitt von einem Ende des flachen Abschnitts aus erstreckt und mit einer Kante verbunden ist.
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Darüber hinaus kann sich die Neigung des geneigten Abschnitts mit einem konstanten Änderungsbetrag ändern.
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Eine Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der obigen Probleme umfasst: eine Elektrodenanordnung, gebildet durch Stapeln einer Elektrode und eines Separators; und ein Batteriegehäuse, in welchem die Elektrodenanordnung untergebracht ist, wobei die Elektrode ein abgeschrägtes Elektrodeneckteil umfasst, wobei das Elektrodeneckteil umfasst: einen flachen Abschnitt, der parallel zu einer Kante ausgebildet ist; und einen geneigten Abschnitt, der sich in einer Neigung von einem Ende des flachen Abschnitts erstreckt und mit der einen Kante verbunden ist.
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Darüber hinaus kann das Batteriegehäuse beutelartig gestaltet sein, und ein Gehäuseeckteil abgerundet.
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Zudem kann der Spalt zwischen dem anderen Ende des flachen Abschnitts des Elektrodeneckteils und einer Innenwand des Batteriegehäuses 0,15 mm oder mehr betragen.
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Eine Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der obigen Probleme umfasst: ein Transferelement, das so konfiguriert ist, dass es eine Elektrodenplatte in einer Längsrichtung transferiert; ein Einkerbungselement, das so konfiguriert ist, dass es einen Nichtbeschichtungsabschnitt einkerbt, der auf einer Seite der transferierten Elektrodenplatte ausgebildet ist, um eine Elektrodenlasche und eine trapezförmige Markierung in regelmäßigen Abständen auszubilden; und einen Cutter, der so konfiguriert ist, dass er die Elektrodenplatte in regelmäßigen Abständen in einer Breitenrichtung schneidet, um eine Elektrode zu bilden.
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Darüber hinaus kann die Markierung umfassen: eine Basis, die parallel zu einer Kante der Elektrodenplatte verläuft, und eine Hypotenuse, die sich in einer Neigung von jedem der beiden Enden der Basis erstreckt, um auf die eine Kante zu treffen.
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Ferner kann ein Neigungswinkel zwischen der Hypotenuse und einer Verlängerungslinie der Basis ein spitzer Winkel sein.
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Außerdem kann die Basis in der Markierung eine Länge von 0,2 mm bis 4,0 mm aufweisen.
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Zusätzlich kann das Einkerbungselement einen ersten Lasergenerator enthalten, der so konfiguriert ist, dass er den Nichtbeschichtungsabschnitt mittels eines Lasers einkerbt.
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Ferner kann die Vorrichtung eine Schneidevorrichtung umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie die andere Seite der Elektrodenplatte schneidet.
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Darüber hinaus kann die Schneidevorrichtung einen zweiten Lasergenerator enthalten, der so konfiguriert ist, dass er die andere Seite der Elektrodenplatte mittels eines Lasers schneidet.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Lösung der obigen Probleme umfasst: einen Einkerbungsschritt des Einkerbens eines Nichtbeschichtungsabschnitts, der auf einer Seite einer Elektrodenplatte ausgebildet ist, unter Verwendung eines Einkerbungselements, um eine Elektrodenlasche und eine trapezförmige Markierung in regelmäßigen Abständen auszubilden; und einen Schritt des Schneidens der Elektrodenplatte in regelmäßigen Abständen in einer Breitenrichtung unter Verwendung eines Cutters, um eine Elektrode zu bilden.
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Darüber hinaus kann die Markierung im Einkerbungsschritt umfassen: eine Basis, die parallel zu einer Kante der Elektrodenplatte verläuft, und eine Hypotenuse, die sich in einer Neigung von jedem der beiden Enden der Basis erstreckt, um auf die eine Kante zu treffen.
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Zudem kann die Schneidevorrichtung die andere Seite der Elektrodenplatte in Längsrichtung der Elektrodenplatte im Einkerbungsschritt schneiden.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Elektrodenanordnung bereit, welche die Elektrode enthält.
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Weitere Besonderheiten der Ausführungsformen sind in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
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Vorteilhafte Effekte
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zumindest die folgenden Effekte gegeben.
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Da jede der auf der Elektrodenplatte gebildeten Markierungen trapezförmig ist, kann selbst bei einem Bedienungsfehler oder bei einer Montagetoleranz während des Schneidens der Elektrodenplatte mit dem Cutter in regelmäßigen Abständen, verhindert werden, dass sich ein scharfes, risikogenerierendes Element auf der Elektrode bildet.
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Da das risikogenerierende Element nicht gebildet wird, kann selbst bei einer äußeren Einwirkung die Ablösung des Aktivmaterials für eine Elektrode von der Elektrode infolge der Beschädigung des Aktivmaterials für die Elektrode minimiert werden.
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Die Wirkungen der vorliegenden Erfindung sind nicht durch die vorstehende Beschreibung limitiert, so dass darüber hinausgehende Effekte in diese Beschreibung eingeschlossen sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 4 zur Herstellung einer Elektrode gemäß einem verwandten Stand der Technik.
- 2 ist eine Draufsicht auf eine Elektrodenplatte 5, auf der eine Markierung gemäß dem verwandten Stand der Technik ausgebildet ist.
- 3 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 50 gemäß dem verwandten Stand der Technik.
- 4 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 5 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 6 ist eine Draufsicht auf eine Elektrodenplatte 2, auf der eine Markierung 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
- 7 ist eine vergrößerte Ansicht der Markierung 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 8 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Elektrodeneckteils 201 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gehäuseeckteils 31a, wenn die Elektrode 20 in einem ersten Batteriegehäuse 3a gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht ist.
- 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gehäuseeckteils 31b, wenn die Elektrode 20 in einem zweiten Batteriegehäuse 3b gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht ist.
- 12 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20a gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 13 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20b gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 14 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20c gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung und deren Ausführungsmethoden werden durch die folgenden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen verdeutlicht. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen verkörpert werden und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt verstanden werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen dargestellt, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Erfindung vollständig vermittelt. Ferner wird die vorliegende Erfindung nur durch den Umfang der Ansprüche definiert. Gleiche Bezugsziffern beziehen sich durchgängig auf gleiche Elemente.
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Sofern die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriffe nicht anders definiert sind, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung, wie die allgemein vom Fachmann verstandene. Ferner sind die in einem allgemein gebräuchlichen Wörterbuch definierten Begriffe, sofern sie nicht klar und deutlich in der Beschreibung definiert sind, nicht ideell oder im Sinne einer übermäßig formalen Bedeutung auszulegen.
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In der folgenden Beschreibung werden die technischen Begriffe nur zur Erläuterung einer bestimmten beispielhaften Ausführungsform verwendet, ohne die vorliegende Erfindung einzuschränken. In dieser Beschreibung können die Begriffe in der Einzahl auch die Mehrzahl einschließen, sofern nicht spezifisch erwähnt. Die Bedeutung von „enthält (umfasst)“ und/oder „enthaltend (umfassend)“ schließt andere Komponenten neben einer genannten Komponente nicht aus.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
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4 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da eine auf einer Elektrodenplatte 2 gebildete Markierung 22 eine trapezförmige Form hat, selbst wenn beim Schneiden der Elektrodenplatte in regelmäßigen Abständen mit einem Cutter ein Bedienungsfehler oder eine Montagetoleranz auftritt, die Bildung eines scharfen, risikogenerierenden Elements an einer Elektrode 20 verhindert werden. Da das risikogenerierende Element nicht gebildet wird, kann sogar bei einer externen Einwirkung die Ablösung eines Aktivmaterials für eine Elektrode von der Elektrode infolge einer Beschädigung des Aktivmaterials der Elektrode minimiert werden. Insbesondere wenn die Elektrodenanordnung in das Batteriegehäuse 3 eingesetzt wird, kann eine Beeinträchtigung zwischen einem Elektrodeneckteil 201 und einem Gehäuseeckteil 31 verhindert werden, sodass eine Ablösung des Aktivmaterials für eine Elektrode 20 minimiert wird.
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Hierzu umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: einen Einkerbungsschritt des Einkerbens eines Nichtbeschichtungsabschnitts, der an einer Seite einer Elektrodenplatte 2 ausgebildet ist, unter Verwendung eines Einkerbungselements 12, um eine Elektrodenlasche 21 und eine trapezförmige Markierung 22 in regelmäßigen Abständen auszubilden; und einen Schneideschritt des Schneidens der Elektrodenplatte 2 in regelmäßigen Abständen in einer Breitenrichtung, um die Elektrode 20 auszubilden.
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Nachfolgend wird jeder der im Flussdiagramm von 4 dargestellten Schritte unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben.
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5 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Eine Vorrichtung 1 zur Herstellung einer Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Transferelement 11, das eine Elektrodenplatte 2 in einer Längsrichtung transferiert; ein Einkerbungselement 12, das einen Nichtbeschichtungsabschnitt einkerbt, der an einer Seite der transferierten Elektrodenplatte 2 ausgebildet ist, um Elektrodenlaschen 21 und trapezförmige Markierungen 22 in regelmäßigen Abständen zu bilden; und einen Cutter 14, der die Elektrodenplatte 2 in regelmäßigen Abständen in einer Breitenrichtung schneidet, um eine Elektrode 20 zu bilden.
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Das Transferelement 11 transferiert die Elektrodenplatte 2 in der Längsrichtung. Wie in 5 dargestellt, kann das Transferelement 11 als eine Vielzahl von Transferrollen bereitgestellt werden. So kann das Transferelement 11 bezüglich der Ober- und Unterseite der Elektrodenplatte 2 rotieren, um die Elektrodenplatte 2 in Längsrichtung zu transferieren.
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Das Einkerbungselement 12 ist an einer Seite der transferierten Elektrodenplatte 2 angeordnet. Außerdem wird der Nichtbeschichtungsabschnitt, der auf einer Seite der Elektrodenplatte 2 ausgebildet ist und auf dem das Aktivmaterial für eine Elektrode nicht aufgebracht ist, in Form der Elektrodenlasche 21 eingekerbt, um die Elektrodenlaschen 21 in regelmäßigen Abständen zu bilden. Das Einkerbungselement 12 kann ein erster Lasergenerator sein, der den Nichtbeschichtungsabschnitt mittels Laser einkerbt. Wird die Elektrodenplatte 2 unter Verwendung des Lasers 121 eingekerbt, kann das Einkerben schnell und präziser durchgeführt werden, als wenn ein allgemeines Messer verwendet wird, und insbesondere kann selbst bei einer komplizierten Form der Elektrodenlasche 21 das Einkerben einfach durchgeführt werden. Da jedoch eine Wellenlänge mit hoher Hitze und hoher Energie auf die Elektrodenplatte 2 einwirkt, wird viel Staub erzeugt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, einen Staubabscheider am Rand einer Seite der Elektrodenplatte 2 anzubringen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beim Einkerben des Nichtbeschichtungsabschnitts der Elektrodenplatte 2 durch das Einkerbungselement 12 auch die Markierungen 22, die jeweils trapezförmig sind, in regelmäßigen Abständen angebracht. Eine detaillierte Beschreibung der Markierungen 22 erfolgt später.
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Das Einkerbungselement 12 kann sich ausschließlich in der Breitenrichtung der Elektrodenplatte 2 bewegen und nicht in der Längsrichtung der Elektrodenplatte 2. Während sich die Elektrodenplatte 2 in Längsrichtung bewegt, kann zudem die Elektrodenlasche 21 geformt werden. In diesem Fall kann die Elektrodenlasche 21 trapezförmig ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Einkerbungselement 12 kann sich nicht nur in der Breitenrichtung der Elektrodenplatte 2, sondern auch in der Längsrichtung der Elektrodenplatte 2 bewegen. In diesem Fall kann die Elektrodenlasche 21 verschiedene Formen annehmen, beispielsweise eine rechteckige Form.
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Beim Aufbringen des Aktivmaterials für eine Elektrode bei der Elektrodenbeschichtung auf den Elektrodenkollektor, kann es vorkommen, dass das Aktivmaterial für eine Elektrode nicht vollständig auf das andere Ende der Elektrodenplatte 2 aufgebracht wird und das Aktivmaterial für eine Elektrode daher eine ungleichmäßige Dicke aufweist. In schwerwiegenden Fällen kann außerdem der Elektrodenkollektor an einigen Stellen freiliegen. Infolgedessen sind, wenn der Separator auf die Elektrode 20 gestapelt wird, nicht alle Oberflächen der Elektrode 20 gleichmäßig mit dem Separator laminiert, der Separator könnte aufquellen, und die Energieeffizienz der Sekundärbatterie könnte sich verschlechtern. Daher kann eine Schneidevorrichtung 13 bei der Durchführung des Einkerbungsvorgangs die andere Seite der Elektrodenplatte 2 in der Längsrichtung der Elektrodenplatte 2 schneiden. Auf diese Weise kann das Auftreten des Problems, in welchem die andere Seite der Elektrodenplatte 2 eine ungleichmäßige Dicke aufweist, verhindert werden. Darüber hinaus kann die Schneidevorrichtung 13 ein zweiter Lasergenerator sein, der die andere Seite der Elektrodenplatte 2 mit einem Laser schneidet.
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Der Cutter 14 ist in der Breitenrichtung der Elektrodenplatte 2 verlängert. Die Elektrodenplatte 2 wird dann in der Breitenrichtung in regelmäßigen Abständen geschnitten, um die Elektrode 20 zu bilden. Der Cutter 14 kann oberhalb der Elektrodenplatte 2 angeordnet sein, um die Elektrodenplatte 2 in der Breitenrichtung zu schneiden, während er sich aufwärts und abwärts bewegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Cutter 14 kann an der einen oder anderen Seite der Elektrodenplatte 2 angeordnet sein, um die Elektrodenplatte 2 zu schneiden, während er sich in Breitenrichtung der Elektrodenplatte 2 bewegt.
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Bei der Verwendung der Vorrichtung 1 zur Herstellung der Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung transferiert zunächst das Transferelement 11 die Elektrodenplatte 2 in Längsrichtung. Dann wird der an einer Seite der Elektrodenplatte 2 gebildete Nichtbeschichtungsabschnitt, zu welchem das Einkerbungselement 12 transferiert wird, eingekerbt, um die Elektrodenlaschen 21 und die trapezförmigen Markierungen 22 in regelmäßigen Abständen zu bilden (S401). Dabei kann die Schneidevorrichtung 13 die andere Seite der Elektrodenplatte 2 in Längsrichtung schneiden. Anschließend schneidet der Cutter 14 die Elektrodenplatte 2 in regelmäßigen Abständen in der Breitenrichtung, um die Elektrode 20 zu bilden (S402).
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6 ist eine Draufsicht auf die Elektrodenplatte 2, auf der die Markierung 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, und 7 ist eine vergrößerte Ansicht der Markierung 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden beim Einkerben des Nichtbeschichtungsabschnitts der Elektrodenplatte 2 durch das Einkerbungselement 12 während des Einkerbungsvorgangs, wie in 6 dargestellt auch an einer Seite der Elektrodenplatte 2 in regelmäßigen Abständen trapezförmige Markierungen 22 angebracht. Jede der Markierungen 22 ist zur Innenseite der Elektrodenplatte 2 hin vertieft. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass die Vielzahl von Elektrodenlaschen 21 in regelmäßigen Abständen zueinander und auch in einem konstanten Abstand zu den benachbarten Elektrodenlaschen 21 zu beiden Seiten derselben ausgebildet sind.
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Da jede der Markierungen 22, wie in 7 dargestellt, trapezförmig ist, umfasst die Markierung 22: eine Basis 221, die parallel zu einer Kante der Elektrodenplatte 2 verläuft, und eine Hypotenuse 222, die sich in einer Neigung von beiden Enden der Basis 221 erstreckt und mit der einen Kante verbunden ist.
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Die Basis 221 ist parallel zu einer Kante der Elektrodenplatte 2 ausgebildet. Dabei ist die eine Kante der Elektrodenplatte 2 eine Kante, an welcher die Einkerbung durch das Einkerbungselement 12 vorgenommen wird. Die eine Kante ist folglich eine Kante, an der die Elektrodenlasche 21 ausgebildet ist.
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Während der Cutter die Elektrodenplatte 2 in regelmäßigen Abständen schneidet, schneidet der Cutter die Elektrodenplatte 2 anhand der Markierungen 22. Hierbei verläuft gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine vom Cutter zu schneidende Schnittlinie durch eine Mitte der Basis 221. Wie oben beschrieben, kann jedoch die tatsächliche Schnittlinie CL aufgrund eines Bedienungsfehlers oder einer Montagetoleranz von der geplanten Schnittlinie abweichen. Aus diesem Grund muss die Länge L der Basis 221 angemessen lang sein. Angemessen lang bedeutet hier, dass sie lang genug ist, um einen maximalen Bereich des Fehlers einzuschließen, der zwischen der tatsächlichen Schnittlinie CL und der geplanten Schnittlinie auftreten kann. Das heißt, die Länge L der Basis 221 ist vorzugsweise länger als das Doppelte des maximalen Fehlers zwischen der tatsächlichen Schnittlinie CL und der geplanten Schnittlinie. Dadurch kann die tatsächliche Schnittlinie CL auch bei maximalem Fehler zwischen der tatsächlichen Schnittlinie CL und der geplanten Schnittlinie durch die Basis 221 der Markierung 22 verlaufen, um die Bildung eines scharfen, risikogenerierenden Elements 502 zu verhindern. Insbesondere kann bei der Markierung 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Länge L der Basis 221 0,2 mm bis 4,0 mm betragen.
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Die Hypotenuse 222 erstreckt sich von beiden Enden der Basis 221 jeweils in einer Neigung. Dabei ist es bevorzugt, dass ein Neigungswinkel θ zwischen der Hypotenuse 222 und einer Verlängerungslinie der Basis 221 ein spitzer Winkel ist. Außerdem ist die Hypotenuse 222 mit der einen Kante verbunden. Da, wie oben beschrieben, die Basis 221 und die eine Kante parallel zueinander sind, sind die Winkel, die durch die Verbindung der Basis 221 und der einen Kante mit der Hypotenuse 222 gebildet werden, dieselben wie Wechselwinkel. Da also der Neigungswinkel θ zwischen der Hypotenuse 222 und der Verlängerungslinie der Basis 221 ein spitzer Winkel ist, ist der Neigungswinkel θ zwischen der Hypotenuse 222 und einer Verlängerungslinie der einen Kante ebenfalls ein spitzer Winkel.
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Ein erstes Verbindungsstück, durch welches die Basis 221 und die Hypotenuse 222 miteinander verbunden sind, kann abgerundet sein. Auch ein zweites Verbindungsstück, durch welches die Hypotenuse 222 und eine Kante miteinander verbunden sind, kann abgerundet sein. Darüber hinaus sind, wie in 7 dargestellt, ein Krümmungsradius R1 des ersten Verbindungsstücks und ein Krümmungsradius R2 des zweiten Verbindungsstücks vorzugsweise gleich groß. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch unterschiedlich ausgestaltet sein.
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Vorzugsweise hat die Markierung 22 die Form eines gleichseitigen Trapezes. So können die beiden Hypotenusen 222, die auf beiden Seiten der Basis 221 gebildet werden, symmetrisch zueinander sein. Das heißt, die jeweiligen Neigungswinkel θ zwischen den beiden Hypotenusen 222 und der Verlängerungslinie der Basis 221 können gleich sein. 8 ist eine Draufsicht auf die Elektrode 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Elektrodeneckteils 201 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wenn der Cutter die Elektrodenplatte 2 entlang der tatsächlichen Schnittlinie CL schneidet, wird die Elektrode 20 wie in 8 dargestellt geformt. Da die Markierung 22 der Elektrodenplatte 2 trapezförmig ist, kann ein Elektrodeneckteil 201 eine abgeschrägte Form haben, in der zwei gerade Linien miteinander verbunden sind.
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Insbesondere umfasst die Elektrode 20 das abgeschrägte Elektrodeneckteil 201. Das Elektrodeneckteil 201 umfasst: einen flachen Abschnitt 2011, der parallel zu einer Kante 202 ausgebildet ist; und einen geneigten Abschnitt 2012, der sich in einer Neigung von einem Ende des flachen Abschnitts 2011 erstreckt und mit der einen Kante 202 verbunden ist. Die eine Kante 202 ist hier eine Kante, in der die Elektrodenlasche 21 ausgebildet ist.
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Der flache Abschnitt 2011 ist ein Abschnitt, welcher der Basis 221 der Markierung 22 entspricht, bevor die Elektrodenplatte 2 geschnitten wird. Somit ist der flache Abschnitt 2011 wie die Basis 221 der Markierung 22 parallel zu der einen Kante 202 ausgebildet und kürzer als die Länge L der Basis 221. Sofern kein Fehler zwischen der tatsächlichen Schnittlinie CL und der geplanten Schnittlinie vorliegt und somit die tatsächliche Schnittlinie CL und die geplante Schnittlinie genau übereinstimmen, entspricht eine Länge L/2 des flachen Abschnitts 2011 der halben Länge L der Basis 221. Das heißt, bei dem Elektrodeneckteil 201 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der flache Abschnitt 2011 eine Länge von 0,1 mm bis 2,0 mm aufweisen.
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Der geneigte Abschnitt 2012 ist ein Abschnitt, welcher der Hypotenuse 222 der Markierung 22 entspricht, bevor die Elektrodenplatte 2 geschnitten wird. Somit erstreckt sich der geneigte Abschnitt 2012 schräg von einem Ende des flachen Abschnitts 2011. Dabei ist es bevorzugt, dass ein Neigungswinkel θ zwischen dem geneigten Abschnitt 2012 und der Verlängerungslinie des flachen Abschnitts 2011 ein spitzer Winkel ist. Darüber hinaus ist der geneigte Abschnitt 2012 mit der einen Kante 202 verbunden. Da, wie oben beschrieben, der flache Abschnitt 2011 und die eine Kante 202 parallel zueinander sind, sind die Winkel, die durch die Verbindung des flachen Abschnitts 2011 und der einen Kante 202 mit dem geneigten Abschnitt 2012 gebildet werden, dieselben wie Wechselwinkel. Da also der Neigungswinkel zwischen dem geneigten Abschnitt 2012 und der Verlängerungslinie des flachen Abschnitts 2011 der spitze Winkel θ ist, ist der Neigungswinkel zwischen dem geneigten Abschnitt 2012 und der Verlängerungslinie der einen Kante 202 ebenfalls ein spitzer Winkel.
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Ein erstes Verbindungsstück, durch welches der flache Abschnitt 2011 und der geneigte Abschnitt 2012 miteinander verbunden sind, kann abgerundet sein. Auch ein zweites Verbindungsstück, durch welches der geneigte Abschnitt 2012 und die eine Kante 202 miteinander verbunden sind, kann abgerundet sein. Darüber hinaus sind, wie in 9 dargestellt, ein Krümmungsradius R1 des ersten Verbindungsstücks und ein Krümmungsradius R2 des zweiten Verbindungsstücks vorzugsweise gleich groß. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch unterschiedlich ausgestaltet sein.
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10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gehäuseeckteils 31a, wenn die Elektrode 20 in einem ersten Batteriegehäuse 3a gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht ist, und 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Gehäuseeckteils 31b, wenn die Elektrode 20 in einem zweiten Batteriegehäuse 3b gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht ist.
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Eine Sekundärbatterie kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Elektrode 20 hergestellt werden. Die Sekundärbatterie umfasst: eine Elektrodenanordnung, gebildet durch Stapeln der Elektrode 20 und eines Separators; und ein Batteriegehäuse 3, in welchem die Elektrodenanordnung untergebracht ist. Die Elektrode 20 umfasst einen abgeschrägten Elektrodeneckteil 201. Das Elektrodeneckteil 201 umfasst: einen flachen Abschnitt 2011, der parallel zu einer Kante 202 ausgebildet ist; und einen geneigten Abschnitt 2012, der sich in einer Neigung von einem Ende des flachen Abschnitts 2011 erstreckt und mit der einen Kante 202 verbunden ist.
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Das beutelartige Batteriegehäuse 3 wird durch Ziehformen hergestellt. Insbesondere wird das beutelartige Batteriegehäuse 3 hergestellt, indem ein flexibler Beutelfilm durch einen Stempel oder ähnliches gestreckt wird, um einen becherförmigen Bereich zu bilden. Da sich jedoch beim Ziehen die Spannung auf das einem Eckteil des Stempels entsprechende Gehäuseeckteil 31 konzentriert, kommt es leicht zu Rissen. Um das Auftreten von Rissen zu verringern, kann daher das Eckteil des Stempels abgerundet werden, so dass er nicht scharf geformt ist, und das Gehäuseeckteil 31 des Batteriegehäuses 3 kann entsprechend ebenfalls abgerundet sein.
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Nachdem die hergestellte Elektrode 20 mit dem Separator zur Elektrodenanordnung gestapelt wurde, wird die Elektrodenanordnung in dem beutelartigen Batteriegehäuse 3 untergebracht. Dabei kann es zwischen der Elektrode 20 und dem Batteriegehäuse 3 in Abhängigkeit von der Gesamtgröße des Elektrodeneckteils 201 und dem Krümmungsradius des Gehäuseeckteils 31 zu einer Beeinträchtigung kommen.
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Insbesondere ist, wie in den 10 und 11 illustriert, der Krümmungsradius r1 des Gehäuseeckteils 31 des ersten Batteriegehäuses 3a verhältnismäßig kleiner als ein Krümmungsradius r2 des Gehäuseeckteils 31 des zweiten Batteriegehäuses 3b. Die Elektrodenanordnung ist hier sowohl in dem ersten Batteriegehäuse 3a als auch in dem zweiten Batteriegehäuse 3b untergebracht. Wenn der Krümmungsradius r1 verhältnismäßig klein ist, kann es daher, wie in 10 illustriert, zu keiner Störung kommen, da der Spalt g1 zwischen dem anderen Ende des flachen Abschnitts 2011 des Elektrodeneckteils 201 und einer Innenwand des Batteriegehäuses 3 relativ groß ist. Wenn hingegen, wie in 11 dargestellt, der Krümmungsradius r2 relativ groß ist, kann die Beeinträchtigung auftreten, da ein Spalt g2 zwischen dem anderen Ende des flachen Abschnitts 2011 des Elektrodeneckteils 201 und der Innenwand des Batteriegehäuses 3 relativ schmal ist.
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In der Tat kann die Beeinträchtigung zwischen der Elektrode 20 und dem Batteriegehäuse 3 auftreten, wenn der Spalt zwischen dem anderen Ende des flachen Abschnitts 2011 des Elektrodeneckteils 201 und der Innenwand des Batteriegehäuses 3 weniger als 0,15 mm beträgt. Daher ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzuziehen, dass der Spalt zwischen dem anderen Ende des flachen Abschnitts 2011 des Elektrodeneckteils 201 und der Innenwand des Batteriegehäuses 3 0,15 mm oder mehr beträgt. Hierzu kann auch die Gesamtgröße des Elektrodeneckteils 201 gemäß dem Krümmungsradius des Gehäuseeckteils 31 des Batteriegehäuses 3 unterschiedlich gestaltet werden. Somit kann beim Einsetzen der Elektrodenanordnung in das Batteriegehäuse 3 eine Beeinträchtigung zwischen dem Elektrodeneckteil 201 und dem Gehäuseeckteil 31 verhindert werden, um eine Ablösung des Aktivmaterials für eine Elektrode 20 zu minimieren.
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12 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20a gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 13 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20b gemäß einer weiteren anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 14 ist eine Draufsicht auf eine Elektrode 20c gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der geneigte Abschnitt 2012 des Elektrodeneckteils 201 stets eine konstante Neigung auf, die sich von dem einen Ende des flachen Abschnitts 2011 bis zur Verbindung mit der einen Kante 202 erstreckt.
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Somit hat der geneigte Abschnitt 2012, wie in 8 und 9 dargestellt, von oben betrachtet eine gerade Form.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die geneigten Abschnitte der Elektrodeneckteile 201a, 201b und 201c jedoch nicht darauf beschränkt, und jeder der geneigten Abschnitte kann kontinuierlich geändert werden. Insbesondere kann die sich von einem Ende des flachen Abschnitts 2011 erstreckende Neigung des geneigten Abschnitts so verändern, dass sie mit der einen Kante 202 verbunden ist. So kann der geneigte Abschnitt von oben betrachtet eine gekrümmte Form haben.
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Insbesondere kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Neigung so verändert werden, dass sie einen konstanten Änderungsbetrag aufweist, und wie in 12 illustriert, kann ein Neigungswinkel θ des geneigten Abschnitts mit einem konstanten Änderungsbetrag von 0° auf 90° zunehmen. Demgegenüber kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 13 dargestellt, der Neigungswinkel θ des geneigten Abschnitts mit einem konstanten Änderungsbetrag von 90° auf 0° abnehmen. Alternativ kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 14 dargestellt, der Neigungswinkel θ des geneigten Abschnitts mit einem konstanten Änderungsbetrag von 0° zunehmen und dann wieder mit einem konstanten Änderungsbetrag auf 0° abnehmen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der geneigte Abschnitt kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise die Änderung mit einem ungleichmäßigen Betrag der Änderung.
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Da die tatsächliche Schnittlinie CL durch die Basis 221 in der Elektrodenplatte 2 verläuft, wird gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der flache Abschnitt 2011 auf dem Elektrodeneckteil A gebildet, wenn der Cutter die Elektrodenplatte 2 schneidet, um die Elektrode 20 zu bilden. Daher kann, selbst wenn der Bedienungsfehler oder die Montagetoleranz auftritt, verhindert werden, dass das scharfe, risikogenerierende Element 502 auf der Elektrode 20 gebildet wird. Da das risikogenerierende Element 502 nicht ausgebildet wird, kann außerdem die Ablösung des Aktivmaterials für eine Elektrode 20 aufgrund der Beschädigung des Aktivmaterials der Elektrode minimiert werden, selbst wenn die externe Einwirkung erfolgt. Insbesondere wenn die Elektrodenanordnung in das Batteriegehäuse 3 eingesetzt wird, kann eine Beeinträchtigung zwischen einem Elektrodeneckteil 201 und einem Gehäuseeckteil 31 verhindert werden, um die Ablösung des Aktivmaterials für eine Elektrode 20 zu minimieren.
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Diejenigen mit gewöhnlichem Fachwissen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung werden verstehen, dass die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne die technische Idee oder wesentliche Merkmale zu ändern. Daher sind die oben beschriebenen Ausführungsformen als illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten. Dementsprechend wird der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die angehängten Ansprüche statt durch die vorangehende Beschreibung und die darin beschriebenen Ausführungsbeispiele definiert. Verschiedene Änderungen, die im Sinne eines Äquivalents der Erfindungsansprüche und gemäß den Ansprüchen vorgenommen werden, sind als im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegend zu betrachten.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 4
- Vorrichtung zur Herstellung einer Elektrodenplatte
- 2, 5
- Elektrodenplatte
- 3
- Batteriegehäuse
- 11, 41
- Transferelement
- 12, 42
- Einkerbungselement
- 13, 43
- Schneidevorrichtung
- 14, 44
- Cutter
- 20, 50
- Elektrode
- 21, 51
- Elektrodenlasche
- 22, 52
- Markierung
- 201, 501
- Eckteil
- 202
- Eine Kante
- 221
- Basis
- 222
- Hypotenuse
- 502
- risikogenerierendes Element
- 2011
- Flacher Abschnitt
- 2012
- Geneigter Abschnitt