ES3034371T3 - Electrode driving roller and notching apparatus comprising same - Google Patents

Electrode driving roller and notching apparatus comprising same

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ES3034371T3
ES3034371T3 ES22865033T ES22865033T ES3034371T3 ES 3034371 T3 ES3034371 T3 ES 3034371T3 ES 22865033 T ES22865033 T ES 22865033T ES 22865033 T ES22865033 T ES 22865033T ES 3034371 T3 ES3034371 T3 ES 3034371T3
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Younghak Lee
Jun Wan Kim
Hak Sik Lee
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

La presente invención se refiere a un rodillo impulsor de electrodos para impulsar una lámina de electrodos recubierta de un material activo sobre un colector de corriente. El rodillo impulsor de electrodos comprende: una sección cilíndrica; y una sección cónica que se extiende desde un extremo de la sección cilíndrica, donde la sección cónica está conformada de tal manera que el diámetro exterior disminuye gradualmente hacia un extremo de la sección cónica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Rodillo de accionamiento de electrodos y aparato de entallado que comprende el mismo
Sector de la técnica
La presente solicitud reivindica el beneficio de la prioridad basada en las solicitudes de patente coreana n.° 10-2021 0115349, presentada el 31 de agosto de 2021, y 10-2022-0109300, presentada el 30 de agosto de 2022.
La presente invención se refiere a un rodillo de rodadura de electrodos y a un dispositivo de entallado que comprende el mismo.
Antecedentes de la invención
Con el creciente desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles, una batería secundaria recargable se utiliza ampliamente como fuente de energía para diversos dispositivos móviles. Además, la batería secundaria está atrayendo la atención como fuente de energía para un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido y similares, que se proponen como solución a la contaminación atmosférica causada por la existencia de un vehículo de gasolina y un vehículo diésel.
La batería secundaria se clasifica en batería con forma de moneda, batería cilíndrica, batería prismática y batería con forma de bolsa según la forma de la carcasa de batería en la que se incorpora el conjunto de electrodo. En general, el conjunto de electrodo incorporado en la carcasa de batería se clasifica en un tipo enrollado en el que se interpone y enrolla una membrana de separación entre un ánodo y un cátodo, un tipo apilado en el que se apilan una pluralidad de células unitarias con la membrana de separación interpuesta entre el ánodo y el cátodo, y un tipo apilado/plegado en el que las células unitarias se enrollan con una película de separación.
Una batería secundaria de este tipo puede fabricarse recubriendo una mezcla de electrodos, que es una mezcla de un material activo de electrodo, un material conductor, un aglutinante, etc., sobre un colector de corriente de electrodos y secándolo después para fabricar un electrodo, laminando el electrodo fabricado junto con la membrana de separación para formar un conjunto de electrodo, y después incrustándolo y sellándolo en una carcasa de batería junto con un electrolito. El conjunto de electrodo se clasifica en un tipo apilado, un tipo plegado, un tipo apiladoplegado, etc. en función de los métodos de fabricación. En el caso de un conjunto de electrodo de tipo apilado o de tipo apilado-plegado, los conjuntos unitarios tienen una estructura en la que un ánodo y un cátodo están laminados secuencialmente con una película de separación interpuesta entre los mismos. Con el fin de fabricar un conjunto de electrodo de este tipo, primero es necesario fabricar el ánodo y el cátodo con lengüetas de electrodo formadas en los mismos.
Es decir, con el fin de fabricar un electrodo unitario que tenga lengüetas de electrodo, primero se requiere un proceso de entallado para formar las lengüetas de electrodo en una lámina de electrodos continua recubierta con un material activo de electrodo en uno o ambos lados de la misma. El proceso de entallado consiste generalmente en un proceso de colocar una lámina de electrodos en una matriz y troquelar una parte de la lámina de electrodos mediante una prensa. En este caso, las láminas de electrodos son transportadas por rodillos de rodadura que funcionan en sincronismo con el funcionamiento de la prensa, y son perforadas secuencialmente para formar lengüetas de electrodos.
La superficie de la lámina de electrodos está conformada por una parte con recubrimiento recubierta con un material activo de electrodo, y una parte sin recubrimiento recubierta sin material activo de electrodo, y el rodillo de rodadura tiene forma cilíndrica. La lámina de electrodos se desplaza en estrecho contacto con una superficie periférica exterior del rodillo de rodadura. Cuando la lámina de electrodos se desplaza sobre el rodillo de rodadura de electrodos, como la parte con recubrimiento y la parte sin recubrimiento de la superficie de la lámina de electrodos tienen coeficientes de fricción diferentes, se produce una diferencia de tensión con el rodillo de rodadura de electrodos. Por tanto, se producen problemas como la rotura de la parte sin recubrimiento y la rotura en el límite entre la parte con recubrimiento y la parte sin recubrimiento.
Por tanto, existe una gran necesidad de una tecnología que pueda resolver los problemas anteriores.
Documentos de la técnica anterior
Técnica anterior adicional se divulga en los documentos KR 10-1759570 A, JP 2004327177 A y JP 2008173590 A.
Explicación de la invención
Problema técnico
Un objeto de la presente invención es proporcionar un rodillo de rodadura de electrodos que pueda resolver el problema de la aparición de roturas en el límite entre una parte con recubrimiento y una parte sin recubrimiento de una lámina de electrodos, cuando la lámina de electrodos es transportada por el rodillo de rodadura de electrodos. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de entallado que comprenda el rodillo de rodadura de electrodos.
Solución técnica
Para lograr el objetivo anterior, la presente invención proporciona un rodillo de rodadura de electrodos diseñado para hacer que una lámina de electrodos que incluye un colector de corriente que está recubierto con un material activo de electrodo se desplace,
en el que el rodillo de rodadura de electrodos comprende una sección cilíndrica, y una sección cónica que se extiende desde una parte de extremo de la sección cilíndrica, y la sección cónica tiene una forma en la que un diámetro exterior disminuye gradualmente hacia un extremo distal de la sección cónica,
en el que la sección cónica forma una superficie periférica exterior inclinada en un ángulo de 0,2 a 0,5 grados hacia el eje central en base a una superficie periférica exterior de la sección cilíndrica.
En una realización de la invención, una relación entre la longitud de la sección cilíndrica y una longitud de la sección cónica puede ser de 4:1 a 1:1.
En una realización de la invención, la sección cónica puede tener una forma troncocónica.
En una realización de la presente invención, la lámina de electrodos puede tener una parte con recubrimiento recubierta con un material activo de electrodo, y una parte sin recubrimiento no recubierta con el material activo de electrodo, y
el rodillo de rodadura de electrodos puede dimensionarse de forma que la parte sin recubrimiento se coloque en la sección cónica del rodillo de rodadura de electrodos.
En una realización de la presente invención, el rodillo de rodadura de electrodos puede dimensionarse de manera que la parte con recubrimiento de la lámina de electrodos se extienda hasta un límite entre la sección cilíndrica y la sección cónica del rodillo de rodadura de electrodos.
En una realización de la presente invención, la sección cilíndrica del rodillo de rodadura puede dimensionarse de manera que una parte de la lámina de electrodos, excepto la parte sin recubrimiento, pueda estar en contacto con la superficie periférica exterior de la sección cilíndrica.
Asimismo, la presente invención proporciona un dispositivo de entallado para formar una lengüeta de electrodo en una lámina de electrodos continua en la que un material activo de electrodo está recubierto por un lado o ambos lados de un colector de corriente en un proceso de fabricación de una célula de batería.
El dispositivo de entallado comprende:
una prensa que perfora la lámina de electrodos para que la lengüeta de electrodos pueda formarse en una parte de la lámina de electrodos;
una matriz formada con una abertura que tiene una forma correspondiente a la prensa para que pueda descargarse una chatarra perforada por la prensa; y
el rodillo de rodadura de electrodos de la presente invención que transporta la lámina de electrodos a la prensa de forma sincronizada con el funcionamiento de la prensa.
Efectos ventajosos
El rodillo de rodadura de electrodos de la presente invención incluye una sección cónica que se extiende desde un extremo lateral de una sección cilíndrica, y al disponer la parte sin recubrimiento de la lámina de electrodos en la sección cónica, es posible reducir las roturas que se producen en el límite entre la parte con recubrimiento y la parte sin recubrimiento de la lámina de electrodos cuando el electrodo está en funcionamiento.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra un rodillo de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
La FIG. 2 es una vista en sección transversal de la lámina de electrodos.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra un rodillo de rodadura de electrodos convencional.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que se aplican rodillos de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista frontal que muestra un dispositivo de entallado que incluye los rodillos de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
La FIG. 6 es un gráfico que muestra las tensiones efectivas máximas medidas de los rodillos de rodadura de electrodos de los ejemplos 1 a 4 y de los ejemplos comparativos 1 a 3.
Realizacion preferente de la invención
A continuación, la presente invención se describirá en detalle basándose en los dibujos adjuntos, de modo que una persona con conocimientos ordinarios en el campo técnico al que pertenece la presente invención pueda llevarla a cabo fácilmente. No obstante, esta invención puede materializarse de muchas formas diferentes y no se limita a las realizaciones expuestas en el presente documento.
Con el fin de describir con claridad la presente invención, se omiten las partes irrelevantes para la descripción, y los componentes iguales o similares se denotan con los mismos números de referencia en toda la memoria descriptiva. Además, los términos o palabras utilizados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones no deben interpretarse como limitados a su significado habitual o de diccionario, y deben ser interpretados por los inventores como un significado y concepto coherente con la idea técnica de la presente invención, basándose en el principio de que los conceptos de los términos pueden definirse adecuadamente para describir su invención de la mejor manera posible. La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra un rodillo de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 1, un rodillo 100 de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención es un rodillo 100 de rodadura de electrodos que hace que una lámina 10 de electrodos en la que un colector 11 de corriente está recubierto con un material activo de electrodo se desplace, y el rodillo 100 de rodadura de electrodos incluye una sección 110 cilíndrica y una sección 120 cónica que se extiende desde una parte de extremo de la sección 110 cilíndrica. La sección 120 cónica está configurada de manera que el diámetro exterior disminuye gradualmente hacia la parte de extremo distal de la sección cilíndrica 120.
En este caso, haciendo referencia a la FIG. 2, la lámina 10 de electrodos incluye una parte 12 con recubrimiento recubierta con un material activo de electrodo en un lado o ambos lados de un colector 11 de corriente y una parte 13 sin recubrimiento no recubierta con el material activo de electrodo.
En concreto, la parte 12 con recubrimiento de la lámina 10 de electrodos está recubierta de forma continua con el material activo de electrodo a lo largo de la dirección de marcha del rodillo 100 de rodadura de electrodos. Además, la parte 13 sin recubrimiento puede no estar recubierta con el material activo del electrodo en la parte lateral en la dirección de marcha del rodillo 100 de rodadura de electrodos.
Además, en el rodillo 100 de rodadura de electrodos, la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos está dispuesta para colocarse en la sección 120 cónica del rodillo 100 de rodadura de electrodos.
La FIG. 3 es una vista en perspectiva que muestra un rodillo de rodadura de electrodos según una realización convencional.
Haciendo referencia a la FIG. 3, el rodillo 100 de rodadura de electrodos convencional incluye una sección 110 cilíndrica y una sección 130 variable que tiene un diámetro menor que la sección 110 cilíndrica, de modo que se forma un escalón S1 en la superficie periférica exterior de la sección cilíndrica.
En este momento, la parte 12 con recubrimiento de la lámina 10 de electrodos puede estar dispuesta en una posición en la que esté en contacto con la superficie periférica exterior de la sección 110 cilíndrica, y la parte 13 sin recubrimiento puede estar dispuesta para colocarse en la sección 130 variable del rodillo 100 de rodadura de electrodos. Además, el límite entre la parte 12 con recubrimiento y la parte 13 sin recubrimiento puede estar en contacto con la superficie periférica exterior de la sección 110 cilíndrica. Por tanto, cuando el rodillo 100 de rodadura de electrodos se desplaza, debido a que la sección 110 cilíndrica hace tope directamente con el límite entre la parte 12 con recubrimiento y la parte 13 sin recubrimiento y actúa como una fuerza externa, el efecto de bloqueo y dispersión de la tensión es mínimo. Por tanto, cuando la lámina 10 de electrodos es transportada por el rodillo 100 de rodadura de electrodos, existe el problema de que la lámina 10 de electrodos se rompa.
Por tanto, la presente invención intenta resolver el problema anterior proporcionando el rodillo 100 de rodadura de electrodos que comprende la sección 120 cónica que se extiende desde una parte de extremo lateral de la sección 110 cilíndrica.
En lo sucesivo, el rodillo 100 de rodadura de electrodos, que es una realización de la presente invención, se describirá con más detalle con referencia a la FIG. 1.
En una realización de la invención, la relación entre la longitud (C) de la sección cilíndrica y la longitud (L) de la sección cónica puede estar entre 4:1 y 1:1, preferiblemente entre 3:2 y 7:3. De este modo es posible reducir la tensión generada en el límite entre la parte 12 con recubrimiento y la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos. Dentro del intervalo de relaciones mencionado, puede evitarse la ocurrencia de rotura de la lámina 10 de electrodos. Concretamente, si la tensión efectiva máxima generada en el límite entre la parte 12 con recubrimiento y la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos es de 50 MPa o más, la lámina 10 de electrodos puede romperse. Sin embargo, si la relación entre la longitud C de la sección cilíndrica y la longitud L de la sección cónica es de 4:1 a 1:1, la tensión efectiva máxima generada en el límite entre la parte 12 con recubrimiento y la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos es inferior a 50 MPa, y es posible resolver el problema de la rotura de la lámina 10 de electrodos en consecuencia. Si la relación entre la longitud C de la sección cilíndrica y la longitud L de la sección cónica está fuera del intervalo de 4:1 a 1:1, la tensión se genera a 50 MPa o más, y el efecto de mejora del problema de rotura generado en la lámina 10 de electrodos es bajo.
Además, en una realización de la presente invención, la sección 120 cónica tiene una forma troncocónica, y forma una superficie periférica exterior que está inclinada en un ángulo de 0,2 a 0,5 grados, preferiblemente, un ángulo de 0,25 a 0,35 grados, hacia el eje P central. En el intervalo de ángulos anterior, el contacto entre la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos y la sección 120 cónica puede minimizarse, y puede evitarse la rotura de la lámina 10 de electrodos.
La FIG. 4 es una vista en perspectiva que muestra un estado en el que se aplican los rodillos de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 4, en el rodillo 100 de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención, la parte 13 sin recubrimiento de la lámina 10 de electrodos está colocada en la sección 120 cónica, y en el rodillo 100 de rodadura de electrodos, la parte 12 con recubrimiento de la lámina 10 de electrodos puede estar dispuesta en el límite entre la sección 110 cilíndrica y la sección 120 cónica. Además, en la lámina 10 de electrodos, la parte excepto la parte 13 sin recubrimiento puede estar en contacto con la superficie periférica exterior de la sección 110 cilíndrica.
Por tanto, en el rodillo 100 de rodadura de electrodos según la realización de la presente invención configurado como se ha descrito anteriormente, al formar la sección 120 cónica en una parte de extremo de la sección 110 cilíndrica en la que la lámina 10 de electrodos está en contacto estrecho con la superficie periférica exterior cuando la lámina 10 de electrodos se desplaza, dado que la parte de la lámina 10 de electrodos excepto la parte 13 sin recubrimiento que no está recubierta con el material activo de electrodo puede ponerse en contacto estrecho con la superficie periférica exterior de la sección 110 cilíndrica, es posible evitar las roturas que se producen en el límite entre la parte 13 sin recubrimiento y la parte 12 con recubrimiento.
A continuación se describirá un dispositivo de entallado según una realización de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista frontal que muestra un dispositivo de entallado que comprende los rodillos de rodadura de electrodos según una realización de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 5, un dispositivo 200 de entallado según una realización de la presente invención comprende rodillos 100 de rodadura de electrodos que hacen que la lámina 10 de electrodos se desplace.
Más concretamente, el dispositivo 200 de entallado según una realización de la presente invención se compone de una prensa 210, una matriz 220 y un rodillo 100 de rodadura de electrodos, y la lámina 10 de electrodos continua, en donde el material activo de electrodo se aplica a uno o ambos lados de un colector de corriente, se desplaza sobre el rodillo 100 de rodadura de electrodos del dispositivo 200 de entallado.
La prensa 210 perfora la lámina 10 de electrodos a intervalos regulares para que se formen lengüetas de electrodos en la lámina 10 de electrodos, y el rodillo 100 de rodadura de electrodos se desplaza para transportar la lámina 10 de electrodos por la prensa 210 de forma sincronizada con el funcionamiento de la prensa 210.
Además, la matriz 220 está formada con una abertura 221 que tiene una forma correspondiente a la prensa 210, de modo que pueda descargarse la chatarra perforada por la prensa 210.
El rodillo 100 de rodadura de electrodos es según una realización de la presente invención descrita anteriormente.
Es evidente para los expertos en la técnica que pueden realizarse diversos cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente invención, y huelga decir que tales variaciones y modificaciones se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Descripción de símbolos
10: Lámina de electrodos, 11: Colector de corriente
12: Parte con recubrimiento, 13: Parte sin recubrimiento
100: Rodillo de rodadura de electrodos, 110: Sección cilíndrica
120. Sección cónica, 130: Sección variable
200: Dispositivo de entallado, 210: Prensa
220: Matriz, 221: Abertura

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un rodillo (100) de rodadura de electrodos diseñado para hacer que una lámina (10) de electrodos que incluye un colector (11) de corriente que está recubierto con un material activo de electrodo se desplace,
en el que el rodillo (100) de rodadura comprende una sección (110) cilíndrica, y una sección (120) cónica que se extiende desde una parte de extremo de la sección (110) cilíndrica, y
la sección (120) cónica tiene una forma en la que un diámetro exterior disminuye gradualmente hacia una parte de extremo distal de la sección (120) cónica,
caracterizado porquela sección (120) cónica forma una superficie periférica exterior inclinada en un ángulo de 0,2 a 0,5 grados hacia un eje (P) central en base a una superficie periférica exterior de la sección (110) cilíndrica.
2. El rodillo (100) de rodadura de electrodos según la reivindicación 1,
en el que una relación entre una longitud (C) de la sección cilíndrica y una longitud (L) de la sección cónica es de 4:1 a 1:1.
3. El rodillo (100) de rodadura de electrodos según la reivindicación 1,
en el que la sección (120) cónica tiene una forma troncocónica.
4. El rodillo (100) de rodadura de electrodos según la reivindicación 1,
en el que la lámina (10) de electrodos incluye una parte (12) con recubrimiento recubierta con un material activo de electrodo, y una parte (13) sin recubrimiento no recubierta con el material activo de electrodo, y
el rodillo (100) de rodadura de electrodos, cuando está en uso, está dispuesto de manera que la parte (13) sin recubrimiento está colocada en la sección (120) cónica del rodillo (100) de rodadura de electrodos.
5. El rodillo (100) de rodadura de electrodos según la reivindicación 4,
en el que el rodillo (100) de rodadura de electrodos, cuando está en uso, está dispuesto de manera que la parte (12) con recubrimiento de la lámina (10) de electrodos está colocada en un límite entre la sección (110) cilíndrica y la sección (120) cónica del rodillo (100) de rodadura de electrodos.
6. El rodillo (100) de rodadura de electrodos según la reivindicación 4, en el que, cuando está en uso, una parte de la lámina (10) de electrodos, excepto la parte (13) sin recubrimiento, está en contacto con la superficie periférica exterior de la sección (110) cilíndrica.
7. Un dispositivo (200) de entallado para formar una lengüeta de electrodo en una lámina (10) de electrodos continua en el que un material activo de electrodo está recubierto en un lado o ambos lados por un colector (11) de corriente en un proceso de fabricación de una célula de batería, comprendiendo dispositivo (200) de entallado:
una prensa (210) que perfora la lámina (10) de electrodos de modo que la lengüeta de electrodo se forma en una parte de la lámina (10) de electrodos;
una matriz (220) formada con una abertura (221) que tiene una forma correspondiente a la prensa (210) de modo que puede descargarse una chatarra perforada por la prensa (210); y
el rodillo (100) de rodadura de electrodos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 que transporta la lámina (10) de electrodos a la prensa (210) en sincronización con el funcionamiento de la prensa (210).
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