ES3039124T3 - Induction heating device, method for manufacturing electrode assembly including the same, and apparatus for manufacturing electrode assembly including the same - Google Patents

Induction heating device, method for manufacturing electrode assembly including the same, and apparatus for manufacturing electrode assembly including the same

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ES3039124T3 ES24156211T ES24156211T ES3039124T3 ES 3039124 T3 ES3039124 T3 ES 3039124T3 ES 24156211 T ES24156211 T ES 24156211T ES 24156211 T ES24156211 T ES 24156211T ES 3039124 T3 ES3039124 T3 ES 3039124T3
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Abstract

La presente invención tiene como objetivo proporcionar un dispositivo de calentamiento por inducción, un método para fabricar un conjunto de electrodos utilizando el mismo y un aparato para fabricar un conjunto de electrodos que incluye el mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de calentamiento por inducción, método para fabricar un conjunto de electrodos que incluye el mismo, y aparato para fabricar un conjunto de electrodos que incluye el mismo
Referencia cruzada con solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad sobre la Solicitud de patente coreana n.° 10-2023-0058195 presentada en la Oficina de Propiedad Intelectual de Corea el 4 de mayo de 2023.
Campo técnico
La presente invención está relacionada con un dispositivo de calentamiento por inducción, un método para fabricar un conjunto de electrodos usando el mismo, y un aparato para fabricar un conjunto de electrodos que incluye el mismo.
Antecedentes de la técnica
A diferencia de una batería primaria, una batería secundaria se puede recargar y se puede formar en un tamaño pequeño o para una gran capacidad. En consecuencia, actualmente se está llevando a cabo una gran cantidad de investigación y desarrollo sobre baterías secundarias. Junto con el desarrollo tecnológico y el aumento de la demanda de dispositivos móviles, la demanda de baterías secundarias como fuente de energía está aumentando considerablemente.
Las baterías secundarias se clasifican en baterías de tipo moneda, baterías de tipo cilíndrico, baterías de tipo prismático y baterías de tipo bolsa de acuerdo con la forma de una carcasa de batería. En una batería secundaria, un conjunto de electrodos montado dentro de una carcasa de batería es un dispositivo de generación de energía cargable y descargable que tiene una estructura en la que se apilan un electrodo y un separador.
El conjunto de electrodos puede clasificarse aproximadamente en un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina en el que se interpone un separador entre un electrodo positivo y un electrodo negativo, cada uno de los cuales se proporciona en forma de una lámina recubierta con un material activo, y luego se enrollan el electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo, un conjunto de electrodos de tipo apilado en el que se apilan secuencialmente una pluralidad de electrodos positivos y negativos con un separador entre ellos, y un conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado en el que las celdas unitarias de tipo apilado se enrollan con una película de separación que tiene una longitud larga.
En este caso, en el conjunto de electrodos de tipo apilado y plegado, el separador se pliega y apila en forma de zigzag, y el electrodo positivo o el electrodo negativo se inserta entre los pliegues del separador. Como resultado, se fabrica un conjunto de electrodos en el que el electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo están apilados. En este proceso, para unir los electrodos y el separador entre sí, se aplica calor y presión a la pila en la que están apilados el electrodo positivo, el separador y el electrodo negativo.
Sin embargo, se necesita mucho tiempo y mucha energía para unir los electrodos (electrodo positivo, electrodo negativo) y el separador en la pila aplicando calor y presión a la pila.
Al aplicar calor y presión a la pila, existe el problema de que el calor y la presión no se pueden aplicar de manera uniforme independientemente de las posiciones apiladas de los electrodos y el separador debido a la diferencia en las posiciones apiladas (alturas apiladas) de los electrodos y el separador en la pila. Es decir, se produce el problema de que la fuerza adhesiva entre el separador y los electrodos no es constante.
Como resultado, existe el problema de que el rendimiento del conjunto de electrodos no es uniforme.
Para resolver el problema, se ha considerado un método para calentar inductivamente una pila que incluye un electrodo y un separador. Sin embargo, debido a la forma de una bobina utilizada para el calentamiento por inducción, es difícil asegurar un nivel deseado de uniformidad en la temperatura.
En consecuencia, es necesario idear una bobina de calentamiento por inducción con una forma que asegure la uniformidad de la temperatura.
Lista de citas
Bibliografía de patente
Publicación de patente coreana n.° 10-2013-0132230
También el documento KR 102265236 B1 divulga un dispositivo de calentamiento por inducción para su uso en la fabricación de un conjunto de electrodos de acuerdo con la técnica anterior.
Resumen de la invención
La presente invención se ha realizado en un esfuerzo por proporcionar un dispositivo de calentamiento por inducción, para resolver un problema causado por una fuerza adhesiva no uniforme, un método para fabricar un conjunto de electrodos usando el mismo, y un aparato para fabricar un conjunto de electrodos que incluye el mismo. Los objetivos mencionados anteriormente de la presente invención se logran mediante las características definidas en las reivindicaciones independientes. Otras características preferidas se exponen en las reivindicaciones dependientes.
Una realización ilustrativa de la presente invención proporciona un dispositivo de calentamiento por inducción para su uso en la fabricación de un conjunto de electrodos. El dispositivo comprende al menos una placa de calentamiento por inducción con un espesor, que tiene una superficie principal de la misma formada a lo largo de su longitud y anchura, en donde la al menos una placa de calentamiento por inducción está adaptada para efectuar un calentamiento por inducción sobre un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; y una bobina de calentamiento por inducción integrada en la placa de calentamiento por inducción. La bobina de calentamiento por inducción comprende: una primera parte que se extiende a una primera profundidad predeterminada en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción, formando un patrón serpenteante con meandros, y una segunda parte que se extiende a lo largo de una periferia de la placa de calentamiento por inducción a una segunda profundidad predeterminada en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción.
La superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción puede estar dispuesta encarada hacia el conjunto de electrodos que se va a calentar por inducción.
La primera parte y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción pueden discurrir paralelas a la superficie principal de la placa de calentamiento por inducción.
La al menos una placa de calentamiento por inducción puede comprender una primera placa de calentamiento por inducción configurada para que el conjunto de electrodo sea colocado sobre la misma. La al menos una placa de calentamiento por inducción puede comprender además una segunda placa de calentamiento por inducción dispuesta opuesta a la primera placa de calentamiento por inducción de manera que el conjunto de electrodos pueda ser interpuesto entre la primera y la segunda placas de calentamiento por inducción.
La primera profundidad predeterminada y la segunda profundidad predeterminada pueden ser diferentes, y la bobina de calentamiento por inducción puede comprender además una tercera parte que conecta la primera y segunda partes.
La primera y la segunda profundidades predeterminadas pueden ser iguales.
La segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede estar dispuesta de tal manera que cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción, se cruza tangencialmente con una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción.
Cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede rodear la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción.
Cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción, la bobina de calentamiento por inducción puede tener al menos un bucle cerrado. La al menos una placa de calentamiento por inducción puede comprender un material no conductor.
Una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener una forma semielíptica. La forma semielíptica puede tener un radio largo en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción y un radio corto en la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción. El radio largo puede tener una longitud de 50 mm o más y 80 mm o menos. El radio corto puede tener una longitud de 10 mm o más o 40 mm menos.
La curva definida radialmente hacia afuera puede repetirse periódicamente a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción.
El período de repetición puede ser de 10 mm o más y de 30 mm o menos.
Otra realización ilustrativa de la presente invención proporciona un método para fabricar un conjunto de electrodos que comprende un primer electrodo, un separador y un segundo electrodo. El método comprende: apilar una pila que comprende el primer electrodo, el separador y el segundo electrodo sobre una mesa de apilamiento; efectuar un calentamiento por inducción calentando inductivamente la pila con el dispositivo de calentamiento por inducción; y calentar y prensar la pila calentada por inducción.
Otra realización ilustrativa más de la presente invención proporciona un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos para fabricar un conjunto de electrodos que comprende un primer electrodo, un separador y un segundo electrodo. El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos comprende: una mesa de apilamiento configurada para tener el primer electrodo, el separador y el segundo electrodo apilados sobre la misma; una unidad de calentamiento y prensado configurada para calentar y prensar la pila; y una unidad de calentamiento por inducción que incluye el dispositivo de calentamiento por inducción. La unidad de calentamiento por inducción puede configurarse para calentar inductivamente la pila antes de calentar y prensar la pila mediante la unidad de calentamiento y prensado.
El dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con la realización ilustrativa de la presente invención puede transferir calor de manera uniforme en el proceso de fabricación de un conjunto de electrodos, reduciendo así la falta de uniformidad de temperatura.
El dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con la realización ilustrativa de la presente invención tiene ventajas en términos de proceso porque puede aplicarse a conjuntos de electrodos de diversos tamaños.
El método de fabricación de conjuntos de electrodos y el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con las realizaciones ilustrativas de la presente invención pueden acortar el tiempo requerido para fabricar el conjunto de electrodos.
Dado que el método de fabricación de conjuntos de electrodos y el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con las realizaciones ilustrativas de la presente invención pueden ajustar fácilmente una temperatura del electrodo a un intervalo de temperatura específico para reducir una desviación de temperatura entre los electrodos, es posible proporcionar un conjunto de electrodos con un rendimiento uniforme.
El conjunto de electrodos de acuerdo con la realización ilustrativa de la presente invención tiene una pequeña desviación de permeabilidad al aire del separador dependiendo de la posición y, por lo tanto, tiene la ventaja de un rendimiento uniforme.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista que muestra ilustrativamente una unidad de calentamiento por inducción de la técnica relacionada.
La FIG. 2 es una vista que muestra un patrón de transferencia de calor de un conjunto de electrodos fabricado usando la unidad de calentamiento por inducción de la técnica relacionada.
Las FIGS. 3 y 4 son unas vistas que muestran ilustrativamente una unidad de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 5 es una vista que muestra un patrón de transferencia de calor y un patrón de fuerza adhesiva de un conjunto de electrodos fabricado usando una unidad de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención.
La FIG. 6 es una vista en planta que muestra ilustrativamente un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 7 es una vista frontal que muestra un concepto del aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la realización ilustrativa de la presente invención.
La FIG. 8 es una vista en sección transversal que muestra ilustrativamente un conjunto de electrodos general. Las FIGS. 9 y 10 son unas vistas que muestran ilustrativamente procesos de aplicación de un método de fabricación de conjuntos de electrodos o del uso de un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
La FIG. 11 (a) es una vista en perspectiva que muestra una primera unidad de calentamiento y prensado de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención, y la FIG. 11(b) es una vista en perspectiva que muestra una segunda unidad de calentamiento y prensado de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Descripción detallada
En lo sucesivo en el presente documento, se describirán en detalle realizaciones ilustrativas de la presente invención de tal manera que un experto en la materia a la que pertenece la presente invención pueda implementar fácilmente las mismas. Sin embargo, la presente invención puede llevarse a cabo de diversas formas diferentes, y no se limita a las configuraciones descritas en el presente documento.
Cuando en la presente memoria descriptiva una parte "incluye", "comprende" o "tiene" un elemento constituyente, a menos que se describa específicamente lo contrario, esto no significa que se excluya otro elemento constitucional, sino que significa que puede incluirse adicionalmente otro elemento constitucional.
En una realización ilustrativa de la presente invención, el conjunto de electrodos puede apilarse de tal manera que el primer electrodo y el segundo electrodo estén dispuestos alternativamente entre pliegues de un separador plegado. En otras palabras, una porción del separador se interpone entre los electrodos primero y segundo apilados alternativamente.
En la presente divulgación, la forma de apilamiento en la que el primer electrodo y el segundo electrodo están dispuestos alternativamente entre pliegues del separador plegado se denomina apilamiento en zigzag.
Describiendo más específicamente, el separador plegado puede significar un separador que se apila sobre sí mismo de manera superpuesta plegándose varias veces en forma de zigzag. Más específicamente, el separador puede tener un eje de apilamiento a lo largo del cual avanza el apilamiento mientras se apilan partes del mismo una encima de la otra, estando el separador plegado en forma de zigzag alternativamente desde el lado izquierdo del eje de apilamiento al lado derecho del eje de apilamiento, y viceversa. Además, de acuerdo con el apilamiento, el primer electrodo y el segundo electrodo pueden disponerse alternativamente entre pliegues del separador apilado. En este caso, el eje de apilamiento se refiere a un eje virtual, en cuya dirección están apilados el primer electrodo, el separador y el segundo electrodo. El eje de apilamiento puede pasar a través de un centro de la pila que incluye los electrodos y el separador.
Es decir, la configuración en la que el primer electrodo y el segundo electrodo están dispuestos alternativamente entre pliegues del separador significa que las porciones del separador se apilan una encima de la otra en una dirección del eje de apilamiento mientras el separador se pliega en forma de zigzag. En el presente documento, el primer electrodo y el segundo electrodo pueden insertarse alternativamente uno a uno en los respectivos espacios creados por el separador plegado (es decir, entre las porciones de separador apiladas unas sobre otras).
<Dispositivo de calentamiento por inducción>
Una realización ilustrativa de la presente invención proporciona un dispositivo de calentamiento por inducción que incluye una bobina de calentamiento por inducción. Un dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir una bobina de calentamiento por inducción y una placa de calentamiento por inducción.
El dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con la presente invención puede tener una característica tal que cuando la placa de calentamiento por inducción se ve desde arriba, una primera parte de la bobina de calentamiento por inducción presenta un patrón serpenteante con meandros, y una segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción está dispuesta cruzando de una parte a otra la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción, estando dispuesta en un plano diferente al de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción pueden estar dispuestas entre sí en planos a diferentes profundidades (por ejemplo, a lo largo de la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción) y pueden estar conectadas entre sí por una tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción. En este caso, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción pueden ser formadas integralmente estando conectadas por la tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción. La característica anterior hace posible optimizar el calentamiento por inducción para el conjunto de electrodos. Optimizar el calentamiento por inducción significa que un patrón de transferencia de calor, es decir, una marca, que se genera porque una cierta parte de un conjunto de electrodos se calienta relativamente más, no se genera y el conjunto de electrodos se puede calentar uniformemente.
El dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede usarse para la fabricación de un conjunto de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la placa de calentamiento por inducción puede incluir una primera placa de calentamiento por inducción sobre la que se colocará un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. La placa de calentamiento por inducción puede incluir además una segunda placa de calentamiento por inducción correspondiente a la primera placa de calentamiento por inducción. La segunda placa de calentamiento por inducción puede disponerse opuesta a la primera placa de calentamiento por inducción de modo que el conjunto de electrodos pueda interponerse entre la primera y la segunda placa de calentamiento por inducción. En este caso, la primera placa de calentamiento por inducción puede denominarse placa de calentamiento inferior, y la segunda placa de calentamiento por inducción puede denominarse placa de calentamiento por inducción superior.
En el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención, al menos una de la primera placa de calentamiento por inducción y la segunda placa de calentamiento por inducción puede tener una bobina de calentamiento por inducción incorporada en la misma. Tanto la primera placa de calentamiento por inducción como la primera placa de calentamiento por inducción pueden tener, respectivamente, una bobina de calentamiento por inducción incorporada en las mismas.
En otra realización de la presente invención, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede estar dispuesta en el mismo plano que la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción, en otras palabras, a una profundidad idéntica (p. ej., a lo largo de la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción). La segunda parte, sin embargo, puede omitirse para que no se cortocircuite con la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Es decir, la segunda parte puede estar dispuesta adyacente a la primera parte en el mismo plano evitando el contacto físico con la primera parte.
En una realización ilustrativa de la presente invención, cuando la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción está dispuesta en el mismo plano que la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción, la primera parte y la segunda parte son continuas entre sí. Es decir, la primera parte y la segunda parte están conectadas.
En una realización ilustrativa de la presente invención, se puede incluir además una tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción que conecta la primera parte y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción. Vista en planta, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede encontrarse tangencialmente con una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Es decir, la bobina de calentamiento por inducción puede tener una estructura de dos capas, una capa superior y una capa inferior. En este caso, la capa superior puede corresponder a una capa sobre la que está dispuesta la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción, y la capa inferior puede corresponder a una capa sobre la que está dispuesta la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción.
Una realización ilustrativa de la presente invención proporciona un dispositivo de calentamiento por inducción que incluye: una placa de calentamiento por inducción inferior que tiene una superficie sobre la que se coloca un objetivo de calentamiento; una placa de calentamiento por inducción superior que tiene una superficie orientada hacia una superficie de la placa de calentamiento por inducción inferior; y una bobina de calentamiento por inducción provista dentro de al menos una de la placa de calentamiento por inducción inferior y la placa de calentamiento por inducción superior. La bobina de calentamiento por inducción puede tener una estructura de dos capas, una capa superior y una capa inferior. La capa superior de la bobina de calentamiento por inducción puede tener un patrón serpenteante con meandros.
En una realización ilustrativa de la presente invención, una tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede estar dispuesta para extenderse en una dirección de altura (o dirección de profundidad) de la placa de calentamiento por inducción para conectar una primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y una segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción dispuesta en planos diferentes entre sí (o, en otras palabras, a diferentes profundidades). Es decir, la tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede extenderse en la dirección de altura o profundidad de la placa de calentamiento por inducción. La tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción también puede disponerse en una dirección vertical, que es la dirección de altura de la placa de calentamiento por inducción, o también puede extenderse en una dirección oblicua.
La capa inferior sobre la que está dispuesta la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede ser paralela a la capa superior sobre la que está dispuesta la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. En este caso, la capa superior de la bobina de calentamiento por inducción y la capa inferior de la bobina de calentamiento por inducción pueden estar separadas entre sí. Es decir, incluso en el caso de una estructura de dos capas, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción están dispuestas en diferentes planos para no cortocircuitarse entre sí.
En una realización ilustrativa de la presente invención, una longitud de la tercera parte puede ser de 0 mm o más. Más específicamente, la longitud puede tener una longitud de 0 mm o más y de 40 mm o menos, pero el límite superior de la longitud puede variar dependiendo del tamaño de la placa de calentamiento por inducción.
En este caso, la longitud de 0 mm de la tercera parte significa que la primera y la segunda partes de la bobina de calentamiento por inducción están dispuestas en el mismo plano, y la longitud mayor de 0 mm de la tercera parte significa que la primera parte y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción tienen una estructura de dos capas.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción pueden tener una estructura conectada. En este caso, en el caso de una estructura de dos capas, se puede incluir además una tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Por ejemplo, en el caso de una estructura de dos capas, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener un patrón serpenteante con meandros desde un punto de inicio hasta un punto final de la primera parte. Posteriormente, la bobina de calentamiento por inducción se extiende verticalmente desde el punto final de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción en una dirección hacia la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción. En este caso, la bobina que se extiende verticalmente significa la tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción. La segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede formarse a medida que la bobina de calentamiento por inducción se extiende desde un punto final de la tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción en una dirección hacia el punto de inicio de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción.
Una forma de la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción no está particularmente limitada siempre que pueda encontrarse tangencialmente con una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Sin embargo, en el caso de una estructura de dos capas, la segunda parte puede tener preferentemente una forma lineal porque se puede reducir el coste del proceso.
De forma adicional, si la bobina de calentamiento por inducción no tiene una estructura de dos capas, la tercera parte de la bobina de calentamiento por inducción no es necesaria. Además, una forma de la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción no está particularmente limitada siempre que no esté en cortocircuito con la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Cuando se ve en una dirección perpendicular a las dos capas, la segunda parte puede encontrarse tangencialmente con una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Sin embargo, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción tiene preferentemente porciones más lineales porque se puede reducir el coste del proceso.
En este caso, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener una porción que se extiende en una dirección para cruzar una porción de la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Sin embargo, el cruce no significa necesariamente un encuentro real de las dos partes de la bobina de calentamiento por inducción, cuando se ve en la dirección perpendicular a las dos capas. Es decir, cuando se ve en la dirección perpendicular a las dos capas, o en otras palabras, en la dirección de profundidad de la placa de calentamiento por inducción, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede encontrarse con la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción o rodear (una periferia de) la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción. Es decir, es posible que no se encuentren, cuando se ve en la dirección de profundidad de la placa de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción pueden formar juntas al menos un bucle cerrado, cuando se ve en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la placa de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la al menos una placa de calentamiento por inducción puede incluir un material no conductor. Es decir, en una realización ilustrativa de la presente invención, al menos una de la primera placa de calentamiento por inducción y la segunda placa de calentamiento por inducción puede incluir un material no conductor.
La placa de calentamiento por inducción puede incluir un generador de corriente alterna para proporcionar corriente alterna a la bobina de calentamiento por inducción y puede servir para proteger la bobina de calentamiento por inducción. El uso de un material no conductor como material de la placa de calentamiento por inducción es para evitar que una corriente inducida por la bobina de calentamiento por inducción se genere también en la placa de calentamiento por inducción.
La placa de calentamiento por inducción puede ser un molde hecho de un material no conductor. El material no conductor puede ser epoxi, pero no se limita a ello.
La bobina de calentamiento por inducción y la placa de calentamiento por inducción pueden constituir un conjunto. La unidad de calentamiento por inducción puede incluir un generador de corriente alterna, pero no se limita a ello, y puede aplicarse cualquier medio capaz de generar un fenómeno de inducción electromagnética para la bobina de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener un patrón serpenteante, que va de un lado a otro en una dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción mientras avanza en una dirección longitudinal.
En otras palabras, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener un patrón serpenteante con meandros que está integrado en la placa de calentamiento por inducción y va de un lado a otro en forma de zigzag en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción mientras avanza en la dirección longitudinal. En el patrón serpenteante con meandros, una forma semielíptica puede repetirse alternativamente, en donde la forma semielíptica tiene un radio largo en una dirección perpendicular a un eje central, es decir, en la dirección de anchura de la placa de calentamiento y un radio corto en una dirección del eje central, es decir, en la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción. El eje central significa una línea recta que pasa a través de un centro del patrón serpenteante en una dirección en la que avanza el patrón serpenteante con meandros.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción tiene una forma semielíptica que va de un lado a otro en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción. La forma semielíptica puede tener un radio largo en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción y un radio corto en la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción. El radio largo puede tener una longitud de 50 mm o más y de 80 mm o menos, y el radio corto puede tener una longitud de 10 mm o más y de 40 mm o menos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la forma semielíptica puede disponerse periódicamente a lo largo del eje central. De forma adicional, en una realización ilustrativa de la presente invención, un período de repetición de la forma semielíptica puede ser de 10 mm o más y de 30 mm o menos, preferentemente 10 mm o más y 25 mm o menos, y más preferentemente 10 mm o más y 25 mm o menos.
Cuando se cumplen las condiciones anteriores, la eficiencia del calentamiento por inducción se puede mejorar aún más.
La FIG. 1 muestra ilustrativamente un dispositivo de calentamiento por inducción de la técnica relacionada. Haciendo referencia a la FIG. 1, un dispositivo de calentamiento por inducción 90 puede incluir una bobina de calentamiento por inducción 91 y una placa de calentamiento por inducción 92. Más específicamente, pueden construirse unas bobinas de calentamiento por inducción 91a y 91b en las placas de calentamiento por inducción 92a y 92b. El dispositivo de calentamiento por inducción 90 de la técnica relacionada puede incluir una bobina de calentamiento por inducción 91 en forma de U. Las bobinas de calentamiento por inducción 91a y 91b pueden estar encaradas entre sí. La disposición específica de la bobina de calentamiento por inducción 91 puede ser como se muestra en la FIG. 1, pero no se limita a ello. Cuando se aplica corriente alterna a la bobina de calentamiento por inducción 91, se puede generar corriente inducida en los electrodos metálicos de la pila, por lo que los electrodos se calientan por la corriente inducida.
Cuando se usa la bobina de calentamiento por inducción en forma de U de la técnica relacionada, como se muestra en la FIG. 2, se puede confirmar que el calor transferido a la bobina de calentamiento por inducción presenta una gran diferencia dependiendo de las ubicaciones, y aparece un tipo específico de patrón de transferencia de calor. Las FIGS. 3 y 4 muestran un dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención. La FIG. 3 muestra ilustrativamente una forma en la que la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción tienen una estructura de dos capas, y la FIG. 4 muestra ilustrativamente una forma en la que la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción están dispuestas en el mismo plano.
La FIG. 3(a) muestra una forma de una bobina de calentamiento por inducción que aparece cuando se ve a través de la placa de calentamiento por inducción 192 en una vista en planta, o en una dirección de espesor de la placa de calentamiento por inducción, siendo la dirección del espesor perpendicular a una superficie principal de la placa de calentamiento por inducción. La FIG. 3(b) es una vista en perspectiva que muestra que la bobina de calentamiento por inducción está integrada en la placa de calentamiento por inducción 192. La FIG. 3(c) muestra una forma de la bobina de calentamiento por inducción que aparece cuando se ve a través de la placa de calentamiento por inducción 192 desde un lado lateral de la placa de calentamiento por inducción 192.
Con referencia a la FIG. 3(b), la bobina de calentamiento por inducción puede estar compuesta de tres partes. La bobina de calentamiento por inducción 191 puede incluir una primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción que va en forma de zigzag en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción 192, una segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción y una tercera parte 191c de la bobina de calentamiento por inducción que conecta la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte 19b de la bobina de calentamiento por inducción entre sí.
Suponiendo que la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción está dispuesta en un primer plano, la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción puede disponerse en un plano diferente del primer plano. Esto es para evitar un cortocircuito entre la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción y la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción.
Por lo tanto, la tercera parte 191c de la bobina de calentamiento por inducción puede avanzar en la dirección de profundidad, es decir, en la dirección del eje z de la placa de calentamiento por inducción para conectar la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción.
En otras palabras, la bobina de calentamiento por inducción 191 puede tener una estructura de dos capas y puede formarse integralmente mientras que la tercera parte 191c de la bobina de calentamiento por inducción conecta las dos capas.
Con referencia a la FIG. 3(b), suponiendo que la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción está dispuesta en una capa superior (segunda capa) y la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción está dispuesta en una capa inferior (primera capa), la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción, que está en la capa inferior, puede rodear la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción.
Es decir, cuando se ve en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción, la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción se encuentra tangencialmente con una curva definida radialmente hacia afuera (o forma semielíptica) de la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción.
Como se muestra en la FIG. 3(b), la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción se enrolla alrededor de la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción. Es decir, cuando se ve en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción, la segunda parte de la bobina de calentamiento por inducción puede tener una forma que rodee la primera parte de la bobina de calentamiento por inducción.
Como resultado, con referencia a la FIG. 3(a), que es una vista en planta, la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción que tiene el patrón serpenteante y la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción que tiene la forma lineal se combinan para crear múltiples bucles cerrados. La pluralidad de bucles cerrados están dispuestos para ser adyacentes entre sí a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción.
Cada uno de los bucles cerrados puede considerarse que constituye una unidad de calentamiento por inducción. Como resultado, en el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización de la presente invención, una pluralidad de unidades de calentamiento por inducción en forma de bucles cerrados están dispuestas de manera densa y adyacente en la placa de calentamiento por inducción, a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción. Por lo tanto, se pueden calentar objetivos de calentamiento de varios tamaños independientemente de las longitudes, siempre que las anchuras de los objetivos de calentamiento que se van a calentar por inducción sean constantes.
Por otro lado, haciendo referencia a la FIG. 4, a diferencia de la realización ilustrativa de la FIG. 3, la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción y la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción pueden estar dispuestas en el mismo plano, es decir, a la misma profundidad en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción.
En este caso, las dos partes pueden cortocircuitarse entre sí cuando la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción se encuentra con la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción. Por lo tanto, la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción puede diseñarse para evitar la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción en un lugar donde la segunda parte se acerca a la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción, por ejemplo, circunvalando la primera parte 191a, como se ilustra en la FIG. 4(c).
Como resultado, al igual que en el proceso de la FIG. 3, con referencia a la FIG. 4(a), que es una vista en planta, la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción, que tiene el patrón serpenteante, y la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción, que tiene la forma lineal, juntas forman múltiples bucles cerrados, cuando se ve en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción. La pluralidad de bucles cerrados están dispuestos para ser adyacentes entre sí a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción.
Cada uno de los bucles cerrados puede considerarse que constituye una unidad de calentamiento por inducción.
Cuando se ve en una vista en planta con referencia a las FIGS. 3(a) y 4(a), la segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción se encuentra con la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción. Sin embargo, esto no debe considerarse como una limitación. La segunda parte 191b de la bobina de calentamiento por inducción puede rodear la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción a una distancia predeterminada de la primera parte 191a de la bobina de calentamiento por inducción.
Como se muestra en la FIG. 5, se pudo confirmar que la pila se puede calentar uniformemente como resultado del calentamiento por inducción usando el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con la presente invención.
Es decir, observando el conjunto de electrodos completado y midiendo el patrón de fuerza adhesiva, se pudo confirmar que el patrón de fuerza adhesiva era uniforme (véase la FIG. 5).
<Método para fabricar el conjunto de electrodos>
Una realización ilustrativa de la presente invención proporciona un método para fabricar un conjunto de electrodos que incluye un primer electrodo, un separador y un segundo electrodo usando el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente invención incluye una etapa de calentamiento inductivo de la pila entre un proceso de apilamiento, que es una etapa de fabricación de la pila, y una etapa de calentamiento y prensado, que es una etapa de calentamiento y prensado de la pila.
La etapa de calentamiento y prensado implica una placa inferior configurada para colocar sobre la misma un conjunto de electrodos que se someterá a calentamiento y prensado y para aplicar calor, y una placa superior dispuesta en oposición a la placa inferior de modo que el conjunto de electrodos pueda interponerse entre la placa inferior y la superior. La placa inferior y la placa superior pueden ser bloques de presión configurados como un par. En la etapa de calentamiento y prensado de calentamiento y prensado del conjunto de electrodos, los electrodos ubicados en la parte más externa de la pila (más arriba y más abajo de la pila) están en contacto físico directo con la placa inferior y la placa superior y, por lo tanto, puede recibir más calor y presión que los electrodos en el centro de la pila. Esto se debe a que en la etapa de calentamiento y prensado, el calentamiento se efectúa mientras se efectúa el prensado en un estado en el que la parte más superior y la más inferior de la pila están en contacto físico.
Es decir, en la etapa de calentamiento y prensado, los electrodos en la pila se pueden calentar a diferentes temperaturas dependiendo de su posición, por lo que los electrodos y el separador tienen diferentes fuerzas adhesivas dependiendo de su posición. Como resultado, puede ocurrir el problema de que el rendimiento del conjunto de electrodos se vuelva no uniforme dependiendo de la posición dentro del conjunto de electrodos.
En consecuencia, en el método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con la presente invención, se aplica más calor a una región local, particularmente a una porción central de la pila a través de la etapa de calentamiento por inducción. El calor aplicado a la región local se difunde por todo el conjunto de electrodos. Al calentar y prensar el conjunto de electrodos en la etapa de calentamiento y prensado que sigue a la etapa de calentamiento por inducción, el conjunto de electrodos se puede calentar uniformemente en su conjunto.
Haciendo esto, se reduce la desviación de la permeabilidad al aire del separador dentro del conjunto de electrodos fabricado a través de la etapa de calentamiento y prensado y se reduce la desviación de la fuerza adhesiva entre el electrodo y el separador, de modo que se pueda fabricar un conjunto de electrodos con un rendimiento uniforme. En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de apilamiento puede incluir suministrar el primer electrodo a una mesa de apilamiento; suministrar el segundo electrodo a la mesa de apilamiento; y suministrar el separador a la mesa de apilamiento.
En la presente divulgación, "calentamiento por inducción" se refiere a calentar un objeto objetivo mediante el uso de una inducción electromagnética. De esta manera, se genera calor Joule en el objeto diana mediante la corriente inducida generada en el objeto diana por la inducción electromagnética. Por lo tanto, el calentamiento por inducción es un método de calentamiento capaz de calentar localmente incluso un objeto objetivo a una cierta distancia de un dispositivo de calentamiento, en comparación con un método de calentamiento directo para calentar un objeto objetivo en contacto directo con el objeto objetivo.
Se puede usar una bobina para efectuar el calentamiento por inducción, que puede definirse como una "bobina de calentamiento por inducción". El método de calentamiento por inducción tiene la ventaja de que es fácil controlar el calor y el tiempo aplicados a un objetivo de calentamiento. De forma adicional, el método de calentamiento por inducción es capaz de calentar sin contacto y, por lo tanto, no puede dañar el objetivo de calentamiento.
En la presente divulgación, "etapa de calentamiento por inducción" puede significar calentar localmente la pila usando un calentamiento por inducción electromagnética. La pila calentada localmente puede tener electrodos dispuestos en la porción central de la pila. Cuando se usa el método de calentamiento directo, el electrodo más superior o más inferior del conjunto de electrodos puede calentarse más que el electrodo central del conjunto de electrodos. Sin embargo, en el método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención, la porción central del conjunto de electrodos se calienta primero selectivamente a través de un método de calentamiento por inducción, y luego el conjunto de electrodos se calienta mediante un método de calentamiento directo en una etapa posterior de calentamiento y prensado, de modo que el conjunto de electrodos pueda calentarse uniformemente al final.
En una realización ilustrativa de la presente invención, en la etapa de calentamiento por inducción, una porción de la pila puede calentarse por inducción, y el calor se difunde a toda la pila, calentando así toda la pila.
En una realización ilustrativa de la presente invención, en la etapa de calentamiento por inducción, el primer electrodo o el segundo electrodo de la pila pueden calentarse por inducción. Más específicamente, en una realización ilustrativa de la presente invención, en la etapa de calentamiento por inducción, el primer electrodo o el segundo electrodo dispuestos en un centro de la pila pueden calentarse por inducción. En la etapa de calentamiento y prensado, se puede aplicar una cantidad relativamente pequeña de calor al primer electrodo o segundo electrodo dispuestos en el centro de la pila, en comparación con el primer electrodo o segundo electrodo dispuestos en la parte más externa de la pila. Sin embargo, dado que el calor se puede aplicar primero al primer electrodo o segundo electrodo dispuestos en el centro de la pila a través de la etapa de calentamiento por inducción, y luego se puede efectuar posteriormente la etapa de calentamiento y prensado, el calor se puede aplicar uniformemente en toda la pila.
En la presente divulgación, el calentamiento por inducción puede incluir calentamiento por inducción para toda la superficie de la pila, además del calentamiento por inducción solo para una región parcial (región local) de la superficie de la pila. Sin embargo, incluso cuando solo se calienta inductivamente una región parcial, se puede alcanzar el objeto de la presente invención. De forma adicional, el calentamiento por inducción se puede distinguir del calentamiento y prensado en que no se aplica presión a la pila.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción se puede efectuar durante 1 segundo a 60 segundos, preferentemente 5 segundos a 40 segundos, y más preferentemente 10 segundos a 30 segundos. El tiempo de calentamiento por inducción puede seleccionarse teniendo en cuenta el grado en el que el conjunto de electrodos se calienta de manera no uniforme en la etapa de calentamiento y prensado.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede calentar inductivamente la pila usando una bobina de calentamiento por inducción.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir una etapa de transporte de la pila hasta la etapa de calentamiento y prensado después de la etapa de apilamiento. En la etapa de transporte, la pila puede agarrarse con una pinza para transportar la pila.
La pinza puede mantener el agarre de la pila en la etapa de calentamiento y prensado.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede calentar inductivamente la pila mientras transporta la pila desde la mesa de pila a la unidad de calentamiento y prensado.
Más específicamente, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede incluir además agarrar la pila con una pinza que incluye una bobina de calentamiento por inducción y transportar la pila entre la etapa de apilamiento y la etapa de calentamiento y prensado. La etapa de calentamiento por inducción se puede efectuar con la pinza durante la etapa de transporte.
Más específicamente, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede incluir agarrar la pila con una pinza que incluye una bobina de calentamiento por inducción; transportar la pila agarrada hasta la etapa de calentamiento y prensado; y calentar inductivamente la pila con la bobina de calentamiento por inducción de la pinza mientras se transporta la pila.
Es decir, dado que la bobina de calentamiento por inducción está integrada o unida a la pinza, no es necesario proporcionar un espacio separado para el calentamiento por inducción, haciendo que un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos sea compacto.
Al mismo tiempo, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede incluir además transportar la pila hasta un dispositivo de calentamiento por inducción que incluye una bobina de calentamiento por inducción entre la etapa de apilamiento y la etapa de calentamiento y prensado, y la etapa de calentamiento por inducción puede ser efectuada por el dispositivo de calentamiento por inducción. Siempre que el dispositivo de calentamiento por inducción pueda efectuar calentamiento por inducción, se puede usar un método comúnmente usado en el campo relacionado.
Más específicamente, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede incluir agarrar la pila con una pinza y transportar la pila agarrada hasta un dispositivo de calentamiento por inducción que incluye una bobina de calentamiento por inducción; y calentar inductivamente la pila en el dispositivo de calentamiento por inducción.
Es decir, la pinza puede no estar equipada con una bobina de calentamiento por inducción, pero un dispositivo de calentamiento por inducción separado de la pinza puede incluir la bobina de calentamiento por inducción. Cuando se usa un dispositivo de calentamiento por inducción separado, la etapa de calentamiento por inducción se puede efectuar en una pila con un espesor mayor.
De forma adicional, cuando se usa el dispositivo de calentamiento por inducción separado como en la presente invención, una porción de lengüeta de electrodo que sobresale del electrodo puede calentarse adicionalmente mediante el dispositivo de calentamiento por inducción y, por lo tanto, se puede reducir una diferencia de temperatura entre la lengüeta de electrodo y el electrodo.
En una realización ilustrativa de la presente invención, en la etapa de calentamiento por inducción, la pila puede calentarse a una temperatura de 40 °C o superior y 90 °C o inferior, y preferentemente 50 °C o superior y 80 °C o inferior. Cuando la pila se calienta por inducción dentro del intervalo de temperatura descrito anteriormente, la pila se puede calentar sin dañar los electrodos y el separador dentro de la pila.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la bobina de calentamiento por inducción puede estar en contacto con la pila o separada de la pila por una distancia predeterminada.
Cuando la bobina de calentamiento por inducción está en contacto con la pila (la distancia entre la pila y la bobina de calentamiento por inducción es de 0 mm), la bobina de calentamiento por inducción puede transferir el máximo de calor y, por lo tanto, es posible aumentar la temperatura interna de la pila incluso si el calentamiento por inducción se efectúa durante un corto tiempo.
De forma adicional, cuando la bobina de calentamiento por inducción está separada de la pila por una distancia predeterminada, es posible aumentar la temperatura interna de la pila sin dañar la pila con el calor generado por la bobina de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la distancia predeterminada puede ser de 15 mm o menos. Más específicamente, en una realización ilustrativa de la presente invención, la distancia predeterminada puede ser mayor que 0 mm e igual o menor que 15 mm, preferentemente igual o mayor que 0,05 mm e igual o menor que 10 mm, y más preferentemente igual o mayor que 0,3 mm e igual o menor que 5 mm. Cuando se satisface esta distancia, es posible calentar inductivamente el electrodo sin dañar la pila, como se ha descrito anteriormente.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir adicionalmente una etapa de retirar la unidad de calentamiento por inducción de una línea de movimiento del conjunto de electrodos antes de la etapa de calentamiento y prensado. Haciendo esto, se puede evitar la colisión física entre la unidad de calentamiento por inducción y la unidad de calentamiento y prensado. De forma adicional, la colisión física entre la pinza y la unidad de calentamiento y prensado también se puede evitar implementando una primera etapa de calentamiento y prensado y una segunda etapa de calentamiento y prensado, lo que se describirá más adelante.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir además una etapa de espera para permitir que la pila permanezca en espera en un estado atmosférico durante un cierto período de tiempo entre la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de calentamiento y prensado. Después de la etapa de calentamiento por inducción, la pila calentada puede dejarse en un estado atmosférico durante un cierto período de tiempo predeterminado para que el calor aplicado a la pila por el calentamiento por inducción se difunda por toda la pila.
A través de la etapa de espera, el calor transferido a una región parcial de la pila puede transferirse a toda la región de la pila. De esta manera, deteniendo intencionadamente el calentamiento por inducción de la pila durante un cierto período de tiempo antes de continuar con la etapa de calentamiento y prensado, el calor transferido a la pila por el calentamiento por inducción se difunde uniformemente por toda la pila.
A continuación, calentando y prensando la pila en la etapa posterior de calentamiento y prensado, la uniformidad en el espesor del electrodo puede aumentar en todo el conjunto de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de espera puede efectuarse durante 3 segundos o más y 60 segundos o menos, preferentemente 5 segundos o más y 45 segundos o menos, y más preferentemente 10 segundos o más y 40 segundos o menos.
Cuando se cumple el intervalo de tiempo descrito anteriormente, es posible asegurar un tiempo durante el cual el calor transferido a una región parcial del electrodo dentro de la pila por el calentamiento por inducción puede distribuirse uniformemente por toda la pila. Es decir, si la etapa de espera se efectúa durante menos de 3 segundos, el calor transferido a una región parcial de la pila es difícil de transferir por todo el electrodo. Por otro lado, si la etapa de espera se efectúa durante más de 60 segundos, la temperatura del electrodo elevada por el calor transferido puede disminuir y, por lo tanto, puede haber un problema en el sentido de que se reduzca el efecto del calentamiento por inducción.
El tiempo de espera puede cambiarse de acuerdo con el tiempo de calentamiento y el intervalo de temperatura de calentamiento de la pila en la etapa de calentamiento y prensado posterior.
En una realización ilustrativa de la presente invención, para la etapa de fabricar una pila en la que el primer electrodo y el segundo electrodo están dispuestos alternativamente entre pliegues del separador plegado, se puede usar una tecnología que se usa comúnmente en el campo relacionado. Por ejemplo, pueden repetirse los procesos de apilar un primer electrodo sobre la mesa de apilamiento, cubrir el primer electrodo con un separador, apilar un segundo electrodo sobre una superficie superior del separador, plegar el separador para cubrir el segundo electrodo y, a continuación, apilar de nuevo un primer electrodo sobre la superficie superior del separador. Esto se denomina método de apilamiento en zigzag en la presente divulgación. En este caso, para efectuar el proceso de mover el separador mientras este cubre el primer electrodo o el segundo electrodo, se pueden aplicar diversos métodos, incluyendo un método en el que la mesa de apilamiento se mueve hacia la izquierda y hacia la derecha, un método en el que el separador se mueve hacia la izquierda y hacia la derecha, un método en el que la mesa de apilamiento gira, y similares.
En el método de apilamiento en zigzag, un mecanismo de sujeción puede agarrar la pila para mantener la alineación de la pila durante el proceso de apilamiento del primer electrodo, el segundo electrodo y el separador.
En la presente divulgación, el "mecanismo de sujeción" es una herramienta para agarrar una pila colocada sobre una mesa de pilas para apilar el primer electrodo o el segundo electrodo en el método de apilamiento en zigzag, que es diferente de la pinza para agarrar la pila en la etapa de calentamiento y prensado.
En una realización ilustrativa de la presente invención, el separador puede suministrarse en forma de lámina separadora. Es decir, el separador puede suministrarse en forma continua. De forma adicional, la "superficie superior" del electrodo/separador puede referirse a una superficie que es opuesta a una superficie que mira hacia la mesa de apilamiento.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir una etapa de calentamiento y prensado de calentamiento y prensado de la pila calentada inductivamente como se ha descrito anteriormente. En la etapa de calentamiento y prensado, la pila puede calentarse mientras está siendo prensada en una dirección del eje de apilamiento. De forma adicional, la etapa de calentamiento y prensado puede ser efectuada por una unidad de calentamiento y prensado, según se describe a continuación.
Además, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento y prensado puede incluir mover la pila entre un par de bloques de prensado que incluyen calentadores de prensa; prensar la superficie de la pila moviendo el par de bloques de prensado en la dirección del eje de apilamiento; y calentar la pila.
El par de bloques de prensado puede incluir una placa inferior y una placa superior orientada hacia la placa inferior. Además, en una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento y prensado puede incluir mover la pila entre un par de bloques de prensado; prensar la superficie de la pila moviendo el par de bloques de prensado en la dirección del eje de apilamiento; y calentar la pila mediante un calentador de prensa proporcionado por separado.
Es decir, el calentador de prensa puede estar incluido en el bloque de prensado o puede proporcionarse como una configuración separada.
El método para fabricar un conjunto de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir además una etapa de liberación del agarre de la pinza antes de la etapa de calentamiento y prensado. Es decir, la etapa de liberar el agarre de la pinza puede incluir dejar de prensar sobre la superficie superior de la pila mediante la pinza; y separar la pinza de la pila.
De forma adicional, la etapa de mover la pila entre el par de bloques de prensado, incluidos los calentadores de prensa en la etapa de calentamiento y prensado, puede incluir no solo un caso en el que solo se mueve la propia pila, sino también un caso en el que la pila, una vez colocada sobre la mesa de apilamiento, se mueve junto con la mesa de apilamiento. En este caso, un sujeto a calentar y prensar por el par de bloques de prensado y los calentadores de prensa puede referirse a la pila y la mesa de pilas.
En una realización ilustrativa de la presente invención, en la etapa de calentamiento y prensado, la pila puede calentarse y prensarse durante 5 segundos a 60 segundos en una condición de temperatura de 50 °C a 90 °C y una condición de presión de 0,5 MPa a 6,0 MPa. Más preferiblemente, la pila puede calentarse y prensarse durante 5 segundos a 30 segundos en una condición de temperatura de 65 °C a 90 °C y una condición de presión de 1,0 MPa a 6,0 MPa. Más preferiblemente, la pila puede calentarse y prensarse durante 7 segundos a 25 segundos en una condición de temperatura de 65 °C a 85 °C y una condición de presión de 3 MPa a 5,5 MPa.
Cuando el calentamiento y el prensado se realizan mientras se satisfacen las condiciones anteriores, las fuerzas adhesivas entre el primer electrodo y el separador y entre el separador y el segundo electrodo pueden mejorarse sin dañar el primer electrodo, el separador y el segundo electrodo. Como resultado, se puede mejorar el rendimiento del conjunto de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento y prensado no se efectúa mientras se efectúa la etapa de calentamiento por inducción.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la etapa de calentamiento por inducción puede incluir medir una distribución de temperatura en una superficie de la pila durante el calentamiento por inducción; ajustar una temperatura de calentamiento por inducción para la pila de acuerdo con la distribución de temperatura medida; y calentar inductivamente la pila basándose en la temperatura de calentamiento por inducción establecida. Es decir, ajustando la temperatura de calentamiento por inducción de la pila de acuerdo con la distribución de temperatura medida de la superficie superior de la pila, es posible calentar inductivamente el electrodo de manera eficiente sin usar energía innecesaria.
<Aparato de fabricación de conjuntos de electrodos>
Una realización ilustrativa de la presente invención proporciona un aparato para fabricar un conjunto de electrodos que incluye un primer electrodo, un separador y un segundo electrodo usando el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención.
A título indicativo, un estado de producto semiacabado en el que el primer electrodo, el separador y el segundo electrodo se apilan repetidamente se denomina pila, y se efectúa un proceso de enrollado del separador sobre el producto semiacabado para que un componente separado pueda clasificarse como un conjunto de electrodos. El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos incluye una unidad de calentamiento por inducción. La unidad de calentamiento por inducción del aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de la presente invención efectúa la etapa de calentamiento por inducción descrita anteriormente. Es decir, cuando se usa el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la presente invención, la pila que incluye el primer electrodo, el separador, y el segundo electrodo es calentada uniformemente en el proceso de efectuar la etapa de calentamiento y prensado por la unidad de calentamiento y prensado, por lo que se puede asegurar una fuerza adhesiva uniforme entre las capas respectivas de la pila. Haciendo esto, se reducen la desviación de permeabilidad al aire del separador, la desviación del cambio de espesor del separador y la desviación de la fuerza adhesiva de acuerdo con la posición apilada del conjunto de electrodos, por lo que se puede fabricar un conjunto de electrodos con un rendimiento uniforme mientras se reduce el volumen del conjunto de electrodos. De forma adicional, se puede fabricar un conjunto de electrodos con una mayor densidad de energía por unidad de volumen.
El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la presente invención puede incluir además una unidad de suministro de separadores configurada para suministrar el separador a la mesa de apilamiento; una primera unidad de suministro de electrodos configurada para suministrar el primer electrodo a la mesa de apilamiento; y una segunda unidad de suministro de electrodos configurada para suministrar el segundo electrodo a la mesa de apilamiento.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la unidad de calentamiento por inducción puede ser una pinza que agarra la pila para transportar la pila hasta la unidad de calentamiento y prensado. La pinza puede incluir una bobina de calentamiento por inducción. Como se ha descrito anteriormente, la bobina de calentamiento por inducción puede estar incorporada en la pinza o puede instalarse fuera de la pinza. Cuando la pinza sirve como unidad de calentamiento por inducción, se puede ahorrar un espacio de proceso para instalar la unidad de calentamiento por inducción. De forma adicional, también se puede acortar un tiempo de proceso porque se puede efectuar un calentamiento por inducción mientras se transporta la pila. La pinza puede efectuar una función de agarre de la pila mientras transporta la pila desde la mesa de pilas hasta la unidad de calentamiento y prensado. En una realización ilustrativa de la presente invención, la unidad de calentamiento por inducción puede instalarse por separado de la pinza para transportar la pila. Es decir, la unidad de calentamiento por inducción puede incluir un dispositivo de calentamiento por inducción que incluye una bobina de calentamiento por inducción; y una unidad de movimiento configurada para mover el dispositivo de calentamiento por inducción hasta una superficie de la pila. Cuando la unidad móvil mueve el dispositivo de calentamiento por inducción a una distancia apropiada de la pila, el dispositivo de calentamiento por inducción puede calentar inductivamente la pila. Cuando se completa el calentamiento por inducción en la pila, la unidad móvil puede separar el dispositivo de calentamiento por inducción de la pila.
En este caso, como se ha descrito anteriormente, existe la ventaja de que es fácil de aplicar incluso si la pila tiene un espesor alto, y existe la ventaja de que puede usarse incluso cuando se calienta inductivamente la lengüeta de electrodo.
En la presente memoria descriptiva, "unidad" significa una interfaz que efectúa una función específica dentro del aparato de fabricación de conjuntos de electrodos.
La bobina de calentamiento por inducción del aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede estar en contacto con la pila o separada de la pila por una distancia predeterminada. En este caso, la distancia predeterminada puede ser de 15 mm o inferior, más específicamente, superior a 0 mm e igual o inferior a 15 mm, preferentemente igual o superior a 0,05 mm e igual o inferior a 10 mm, y más preferentemente igual o superior a 0,3 mm e igual o inferior a 5 mm.
Las ventajas que se logran cuando la bobina de calentamiento por inducción está en contacto con la pila y cuando la bobina de calentamiento por inducción está separada de la pila por una distancia predeterminada son como se describen en el método para fabricar un conjunto de electrodos.
El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir además una unidad de control configurada para medir una distribución de temperatura en una superficie de la pila, para ajustar una temperatura de calentamiento por inducción para la pila de acuerdo con la distribución de temperatura medida, y para determinar si detener el calentamiento por inducción para la pila basándose en la temperatura de calentamiento por inducción y un tiempo de calentamiento por inducción para la pila.
De forma adicional, la unidad de control también puede configurarse para ajustar el tiempo de calentamiento por inducción para la pila.
Es decir, la unidad de control puede establecer una condición para efectuar la etapa de calentamiento por inducción y una condición para efectuar la etapa de espera. Para cada condición, se puede aplicar el contenido descrito en el método para fabricar un conjunto de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la unidad de calentamiento y prensado puede incluir un par de bloques de prensado, y puede estar configurada para prensar la superficie de la pila mientras el par de bloques de prensado se mueven uno hacia el otro.
La unidad de calentamiento y prensado incluye un par de bloques de prensado y un calentador de prensa para calentar los bloques de prensado. Mientras el calentador de prensa calienta los bloques de prensado, el par de bloques de prensado se mueven uno hacia el otro, de modo que la pila colocada entre los bloques de prensado pueda ser prensada entre las superficies.
En este caso, el par de bloques de prensado pueden incluir calentadores de prensa en su interior.
En otra realización ilustrativa de la presente invención, la unidad de calentamiento y prensado puede incluir dos unidades de calentamiento y prensado separadas. Es decir, la unidad de calentamiento y prensado puede incluir una primera unidad de calentamiento y prensado y una segunda unidad de calentamiento y prensado.
Haciendo referencia a la FIG. 7, la primera unidad de calentamiento y prensado puede incluir un par de primeros bloques de prensado. Las superficies de prensado del par de primeros bloques de prensado pueden incluir unas ranuras correspondientes a la pinza para prensar la pila mientras la pinza agarra la pila. Las superficies de prensado distintas de las ranuras pueden ser planas. La segunda unidad de calentamiento y prensado puede incluir un par de segundos bloques de prensado. Las superficies de prensado del par de segundos bloques de prensado pueden proporcionarse como planos. Es decir, cuando la pila está colocada sobre las superficies de prensado de los bloques de prensado, los segundos bloques de prensado pueden moverse mutuamente para calentar y prensar la pila. Cuando la unidad de calentamiento y prensado incluye dos unidades separadas como se ha descrito anteriormente, es posible evitar la pérdida de fuerza adhesiva entre las respectivas capas dentro de la pila debido al enfriamiento mientras se transporta la pila calentada.
Las condiciones para calentar y prensar la pila mediante la unidad de calentamiento y prensado son las mismas que las de la etapa de calentamiento y prensado descrita anteriormente.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la mesa de apilamiento puede incluir un cuerpo de mesa sobre el que se va a colocar la pila, y una unidad de accionamiento configurada para accionar el cuerpo de mesa. El cuerpo de mesa puede incluir un calentador de mesa de pila capaz de calentar la pila a una temperatura predeterminada cuando se coloca la pila.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la primera unidad de suministro de electrodos puede incluir al menos una de una primera mesa de asiento de electrodos, un primer rollo de electrodo, un primer cortador, una primera cinta transportadora y un primer cabezal de suministro de electrodos.
De forma adicional, la primera mesa de asentamiento de electrodos puede incluir un primer calentador de electrodos para calentar a una temperatura predeterminada el primer electrodo colocado sobre la primera mesa de asentamiento de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la segunda unidad de suministro de electrodos puede incluir al menos uno de una segunda mesa de asiento de electrodos, un segundo rollo de electrodo, un segundo cortador, una segunda cinta transportadora y un segundo cabezal de suministro de electrodos.
De forma adicional, la segunda mesa de asentamiento de electrodos puede incluir un segundo calentador de electrodos para calentar a una temperatura predeterminada el segundo electrodo colocado sobre la segunda mesa de asentamiento de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, una primera unidad de apilamiento de electrodos puede incluir un primer cabezal de succión que succiona por vacío el primer electrodo asentado sobre la primera mesa de asiento de electrodos. El primer electrodo puede moverse desde la primera mesa de asentamiento de electrodos hasta la mesa de apilamiento mediante la primera unidad de apilamiento de electrodos.
Una segunda unidad de apilamiento de electrodos puede incluir un segundo cabezal de succión que succiona por vacío el segundo electrodo asentado sobre la segunda mesa de asiento de electrodos. El segundo electrodo puede moverse desde la segunda mesa de asiento de electrodos hasta la mesa de apilamiento mediante la segunda unidad de apilamiento de electrodos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, el primer electrodo puede ser un electrodo positivo, y el segundo electrodo puede ser un electrodo negativo.
En una realización ilustrativa de la presente invención, el primer electrodo puede ser un electrodo negativo y el segundo electrodo puede ser un electrodo positivo.
En una realización ilustrativa de la presente invención, para colectores de corriente usados para un electrodo positivo y un electrodo negativo, se pueden usar materiales activos, materiales conductores, y similares, conocidos en la técnica sin limitación, y también para los métodos de fabricación del electrodo positivo y el electrodo negativo, se pueden usar métodos conocidos en la técnica relacionada sin limitación.
En una realización ilustrativa de la presente invención, en cuanto al separador, se pueden usar sin limitación materiales activos conocidos en la técnica, y también en cuanto a un método para fabricar un separador, se pueden usar métodos conocidos en la técnica relacionada sin limitación. Sin embargo, en una realización ilustrativa de la presente invención, el separador puede incluir un sustrato de polímero poroso y una capa de revestimiento porosa compuesta orgánica/inorgánica formada sobre al menos una superficie del sustrato polimérico, y la capa de revestimiento porosa compuesta orgánica/inorgánica puede incluir resinas aglutinantes particuladas y partículas inorgánicas.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la resina aglutinante particulada puede incluir al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en un polímero a base de flúor, una partícula de polímero acrílico y una partícula de polímero híbrido de una partícula de polímero acrílico y un polímero acrílico.
En una realización ilustrativa de la presente invención, el polímero a base de flúor puede ser un homopolímero de fluoruro de vinilideno, un copolímero de fluoruro de vinilideno y otro monómero polimerizable, o una mezcla de dos o más de los mismos.
En una realización ilustrativa de la presente invención, la partícula inorgánica puede ser AbO3, pero no se limita a ello.
Dado que se incluye la capa de revestimiento poroso de material compuesto orgánico/inorgánico, se puede fabricar un conjunto de electrodos que tenga una fuerza adhesiva aumentada entre el electrodo y el separador aplicando la etapa de calentamiento por inducción y la etapa de calentamiento y prensado descritas en el método de fabricación de conjuntos de electrodos y/o el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos.
En lo sucesivo en el presente documento, se describirá con más detalle un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos y un método de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención. La siguiente descripción supone que el conjunto de electrodos de la presente invención está apilado en zigzag.
La FIG. 6 es una vista en sección transversal que muestra un flujo de proceso de un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención, y la FIG. 7 es una vista en planta que muestra el flujo de proceso del aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la realización ilustrativa de la presente invención. En este caso, por conveniencia, en la Figura 6, se omiten un mecanismo de sujeción 170, una unidad de calentamiento y prensado 180 y una unidad de calentamiento por inducción 190 que se muestran en la FIG. 7, y en la FIG. 7 se omite una unidad de suministro de separador 120 que se muestra en la FIG. 6.
Haciendo referencia a las FIGS. 6 a 8, un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención incluye una unidad de suministro de separadores 120 que suministra un separador 14 a una mesa de apilamiento 110, una primera unidad de suministro de electrodos 130 que suministra un primer electrodo 11 a la mesa de apilamiento 110, y una segunda unidad de suministro de electrodos 140 que suministra un segundo electrodo 12 a la mesa de apilamiento 110. El separador 14, el primer electrodo 11 y el segundo electrodo 12 pueden suministrarse cada uno a la mesa de apilamiento 110 mientras se calientan en la primera unidad de suministro de electrodos 130 y la segunda unidad de suministro de electrodos 140.
El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención incluye una primera unidad de apilamiento de electrodos 150 que apila el primer electrodo 11 suministrado por la primera unidad de suministro de electrodos 130 sobre la mesa de apilamiento 110, y una segunda unidad de apilamiento de electrodos 160 que apila el segundo electrodo 12 suministrado por la segunda unidad de suministro de electrodos 140 sobre la mesa de apilamiento 110. En este caso, el separador 14 suministrado por la unidad de suministro de separadores 120 se apila en forma de zigzag mientras alterna entre el lado izquierdo y el lado derecho de un eje de apilamiento, y viceversa. En este caso, el primer electrodo 11 y el segundo electrodo 12 se insertan alternativamente en espacios creados al plegar el separador 14 y, como resultado, se proporciona una pila sobre la mesa de pilas 110, teniendo la pila en su interior el primer electrodo 11, el separador 14, el segundo electrodo 12 y el separador 14 repetidamente apilados.
La unidad de suministro de separadores 120 puede incluir una unidad de calentamiento de separadores 121 y un rodillo separador 122. La unidad de calentamiento de separadores 121 es aplicable selectivamente.
Más específicamente, la primera unidad de suministro de electrodos 130 puede incluir una primera mesa de asiento de electrodos 131, un primer calentador de electrodos 132, un primer rodillo de electrodos 133, un primer cortador 134, una primera cinta transportadora 135 y un primer cabezal de suministro de electrodos 136. El primer calentador de electrodos 132 es aplicable selectivamente.
La segunda unidad de suministro de electrodos 140 puede incluir una segunda mesa de asiento de electrodos 141, un segundo calentador de electrodos 142, un segundo rodillo de electrodos 143, un segundo cortador 144, una segunda cinta transportadora 145 y un segundo cabezal de suministro de electrodos 146. El segundo calentador de electrodos 142 es aplicable selectivamente.
La primera unidad de apilamiento de electrodos 150 apila el primer electrodo 11 sobre la mesa de apilamiento 110. En este caso, la primera unidad de apilamiento de electrodos 150 puede incluir un primer cabezal de succión 151, un primer calentador de cabezal (no mostrado) y una primera unidad móvil 153. De forma adicional, la segunda unidad de apilamiento de electrodos 160 apila el segundo electrodo 12 sobre la mesa de apilamiento 110. La segunda unidad de apilamiento de electrodos 160 puede incluir un segundo cabezal de succión 161, un segundo calentador de cabezal (no mostrado) y una segunda unidad móvil 163.
La primera unidad de apilamiento de electrodos 150 y la segunda unidad de apilamiento de electrodos 160 pueden incluir además unos calentadores (no mostrados) para precalentar el primer electrodo y el segundo electrodo de acuerdo con las circunstancias.
El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención puede incluir adicionalmente un mecanismo de sujeción 170 para asegurar el primer electrodo 11 y el segundo electrodo 12 en su lugar cuando están apilados sobre la mesa de apilamiento 110. Además, el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención incluye una unidad de calentamiento y prensado 180 que calienta y prensa la pila colocada sobre la mesa de pilas 110, con el fin de unir el primer electrodo 11, el separador 14 y el segundo electrodo 12 entre sí.
El aparato de fabricación de conjuntos de electrodos 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención incluye además una unidad de calentamiento por inducción 190 que calienta inductivamente la pila y permite que el calor se transfiera a los electrodos de la pila. De forma adicional, puede incluirse además una unidad de control (no mostrada) para controlar, por ejemplo, si accionar o no la unidad de calentamiento por inducción 190. Haciendo esto, es posible fabricar finalmente un conjunto de electrodos 10 como se muestra en la FIG. 8.
La FIG. 8 es una vista en sección transversal que muestra a modo de ejemplo un conjunto de electrodos fabricado mediante un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos y un método de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.
Haciendo referencia a la FIG. 8, el conjunto de electrodos 10 puede tener una forma apilada que incluye un separador plegado y apilado en forma de zigzag, y unos primeros electrodos o segundos electrodos insertados alternativamente en espacios entre pliegues del separador.
En este caso, el conjunto de electrodos 10 puede proporcionarse de tal forma que el separador 14 rodee la pila desde el exterior. Sin embargo, deberá observarse que la configuración del conjunto de electrodos 10 no se limita al ejemplo de la FIG. 8.
Las FIGS. 9 y 10 son unas vistas que muestran esquemáticamente un proceso de operación de la unidad de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención.
Específicamente, la FIG. 9 muestra un caso en el que la unidad de calentamiento por inducción 190 es una pinza 51. La pinza 510 puede incluir una bobina de calentamiento por inducción (no mostrada). La pinza 51 puede efectuar un calentamiento por inducción en la pila S mientras agarra la pila S. Mientras se efectúa el calentamiento por inducción mediante la pinza 51, la pila S puede transportarse a la unidad de calentamiento y prensado 180. En la unidad de calentamiento y prensado 180, la pila S puede calentarse y prensarse. En este caso, antes de calentar y prensar la pila S en la unidad de calentamiento y prensado 180, se puede efectuar un proceso (etapa) de espera, lo que permite que la pila S permanezca en espera durante un cierto período de tiempo predeterminado después de detener el calentamiento por inducción. En este caso, una unidad de control (no mostrada) puede establecer una condición del proceso de espera.
La FIG. 10 muestra otra realización ilustrativa del calentamiento por inducción, que ilustra que la pila S se calienta inductivamente usando la unidad de calentamiento por inducción 190 proporcionada por separado de la pinza 51. En este caso, la pila S se calienta por inducción después de moverse a la unidad de calentamiento por inducción. Cuando se completa el calentamiento por inducción, la pila S puede calentarse y prensarse en la unidad de calentamiento y prensado 180 como en la FIG. 4. En este caso, antes de calentar y prensar la pila S en la unidad de calentamiento y prensado 180, se puede efectuar un proceso (etapa) de espera, lo que permite que la pila S permanezca en espera durante un cierto período de tiempo predeterminado después de detener el calentamiento por inducción. Incluso en este caso, una condición del proceso de espera puede ser controlada por la unidad de control (no mostrada). Como se muestra en la FIG. 5, el proceso de espera puede efectuarse en un estado en el que la pila S sale de la unidad de calentamiento por inducción 190 y es agarrada por la pinza 51.
Para la unidad de calentamiento por inducción 190 de las FIGS. 9 y 10, se puede usar el dispositivo de calentamiento por inducción de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención.
En la presente invención, antes de la etapa de calentamiento y prensado, se efectúa previamente el calentamiento por inducción de los electrodos objetivo dispuestos en la porción central del conjunto de electrodos, que normalmente no se calientan de manera efectiva en la etapa de calentamiento y prensado del calentamiento y prensado del conjunto de electrodos.
La FIG. 11 muestra una configuración de la unidad de calentamiento y prensado 50, y muestra particularmente la realización según la cual la unidad de calentamiento y prensado 50 incluye una primera unidad de calentamiento y prensado 50 y una segunda unidad de calentamiento y prensado 60.
La FIG. 11 (a) es una vista en perspectiva que muestra la primera unidad de calentamiento y prensado 50, y la FIG.
11 (b) es una vista en perspectiva que muestra la segunda unidad de calentamiento y prensado 60.
Con referencia a la FIG. 11 (a), la primera unidad de calentamiento y prensado 50 puede calentar y prensar la pila S en un estado en el que la pila S está fijada por la pinza 51. La primera unidad de calentamiento y prensado 50 puede incluir un par de primeros bloques de prensado 50a y 50b. En el par de primeros bloques de prensado 50a y 50b, las superficies de prensado para prensar son todas planas excepto la(s) ranura(s) para recibir la(s) parte(s) de fijación 51b de la pinza 51.
La pinza 51 puede incluir un cuerpo principal 51a, que puede tener preferentemente una longitud (x) y una altura (y) correspondientes o superiores a las de la pila S, y estando una parte de fijación 51b, que sobresale del cuerpo principal 51a, configurada para contener la pila S. En este caso, la longitud (x) de la pila S significa la dimensión más larga desde un extremo al otro extremo de la pila S, la altura (y) significa una dimensión de la pila S en la dirección de apilamiento, y la anchura (z) puede significar una extensión horizontal de la pila S en una dirección perpendicular a la longitud (x) y la altura (y).
La parte de fijación 51b se puede ajustar en su posición a lo largo de la dirección de altura del cuerpo principal 51a, de modo que la parte de fijación 51 b pueda entrar en contacto con las superficies superior e inferior de la pila S, para fijar de ese modo la pila S.
A continuación, el par de primeros bloques de prensado 50a y 50b se mueven uno hacia el otro para calentar y prensar la pila S. Los electrodos y el separador dentro del conjunto de electrodos se unen de manera estable a través del calentamiento y el prensado.
La primera unidad de calentamiento y prensado 50 puede ser un componente que ayude al enfriamiento mientras se mueve el conjunto de electrodos calentado por inducción, y puede proporcionarse selectivamente. Es decir, la primera unidad de calentamiento y prensado puede omitirse en algunos casos.
Con referencia a la FIG. 11 (b), la segunda unidad de calentamiento y prensado 60 puede finalmente calentar y prensar la pila S que ha sido calentada y prensada principalmente por la primera unidad de calentamiento y prensado 50. La segunda unidad de calentamiento y prensado 60 incluye un par de segundos bloques de prensado 60a y 60b, y el par de bloques de prensado 61 y 62 pueden moverse uno hacia el otro para prensar la pila S entre las superficies de la misma. Además, en el caso del par de segundos bloques de prensado 60a y 60b incluidos en la segunda unidad de calentamiento y prensado 60, las superficies de prensado de los mismos para contactar y prensar la pila S pueden proporcionarse todas como planos.
La descripción del método de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la presente invención también puede aplicarse al aparato de fabricación de conjuntos de electrodos de acuerdo con la presente invención, y viceversa.
Aunque se han descrito en detalle las realizaciones ilustrativas de la presente invención, será evidente para un experto en la materia que el alcance de la presente invención no se limita a las mismas y que se pueden efectuar diversas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la presente invención definida en las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de calentamiento por inducción para su uso en la fabricación de un conjunto de electrodos, que comprende:
al menos una placa de calentamiento por inducción (192) con un espesor, que tiene una superficie principal de la misma formada a lo largo de su longitud y anchura, en donde la al menos una placa de calentamiento por inducción (192) está adaptada para efectuar un calentamiento por inducción de un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo, un electrodo negativo y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; y
una bobina de calentamiento por inducción (191) integrada en la placa de calentamiento por inducción (192), caracterizado por que
la bobina de calentamiento por inducción (191) comprende:
una primera parte (191a) que se extiende a una primera profundidad predeterminada en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción (192), formando un patrón serpenteante con meandros, y una segunda parte (191b) que se extiende a lo largo de una periferia de la placa de calentamiento por inducción (192) a una segunda profundidad predeterminada en la dirección del espesor de la placa de calentamiento por inducción (192).
2. El dispositivo de calentamiento por inducción de la reivindicación 1, en donde la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción (192) está dispuesta encarada hacia el conjunto de electrodos que se va a calentar por inducción.
3. El dispositivo de calentamiento por inducción de la reivindicación 1 o 2, en donde la primera parte (191a) y la segunda parte (191b) de la bobina de calentamiento por inducción (191) discurren paralelas a la superficie principal de la placa de calentamiento por inducción (192).
4. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en donde la al menos una placa de calentamiento por inducción (192) comprende:
una primera placa de calentamiento por inducción (192b) configurada para que el conjunto de electrodos sea colocado sobre la misma; y
una segunda placa de calentamiento por inducción (192a) dispuesta opuesta a la primera placa de calentamiento por inducción (192b) de manera que el conjunto de electrodos pueda interponerse entre la primera y segunda placas de calentamiento por inducción (192b, 192a).
5. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera profundidad predeterminada y la segunda profundidad predeterminada son diferentes, y la bobina de calentamiento por inducción (191) comprende además una tercera parte (191c) que conecta la primera y segunda partes (191a, 191b).
6. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la primera y segunda profundidades predeterminadas son iguales.
7. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda parte (191b) de la bobina de calentamiento por inducción (191) está dispuesta de tal manera que cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción (192), va a encontrarse tangencialmente con una curva de la primera parte (191a) de la bobina de calentamiento por inducción (191) definida radialmente hacia afuera.
8. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción (192), la segunda parte (191b) de la bobina de calentamiento por inducción (191) rodea la primera parte (191a) de la bobina de calentamiento por inducción (191).
9. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, cuando se la mira en la dirección del espesor perpendicular a la superficie principal de la al menos una placa de calentamiento por inducción (192), la bobina de calentamiento por inducción (191) presenta al menos un bucle cerrado.
10. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la al menos una placa de calentamiento por inducción (192) comprende un material no conductor.
11. El dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde una curva definida radialmente hacia afuera de la primera parte (191a) de la bobina de calentamiento por inducción (191) presenta una forma semielíptica,
en donde la forma semielíptica tiene un radio largo en la dirección de anchura de la placa de calentamiento por inducción (192) y un radio corto en la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción (192), en donde el radio largo tiene una longitud de 50 mm o más y de 80 mm o menos, y
en donde el radio corto tiene una longitud de 10 mm o más y de 40 mm o menos.
12. El dispositivo de calentamiento por inducción de la reivindicación 11, en donde la curva definida radialmente hacia afuera se repite periódicamente a lo largo de la dirección longitudinal de la placa de calentamiento por inducción (192).
13. El dispositivo de calentamiento por inducción de la reivindicación 12, en donde el período de repetición es de 10 mm o más y de 30 mm o menos.
14. Un método para fabricar un conjunto de electrodos que comprende un primer electrodo (11), un separador (14) y un segundo electrodo (12), comprendiendo el método:
apilar una pila (S) que comprende el primer electrodo (11), el separador (14) y el segundo electrodo (12) sobre una mesa de apilamiento (110);
efectuar un calentamiento por inducción calentando inductivamente la pila (S) con el dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y
calentar y prensar la pila calentada inductivamente (S).
15. Un aparato de fabricación de conjuntos de electrodos para fabricar un conjunto de electrodos que comprende un primer electrodo (11), un separador (14) y un segundo electrodo (12), comprendiendo el aparato de fabricación de conjuntos de electrodos:
una mesa de apilamiento (110) configurada para tener apilados sobre la misma el primer electrodo (11), el separador (14) y el segundo electrodo (12);
una unidad de calentamiento y prensado (180) configurada para calentar y prensar la pila (S); y
una unidad de calentamiento por inducción (190) que incluye el dispositivo de calentamiento por inducción de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13,
en donde la unidad de calentamiento por inducción (190) está configurada para calentar inductivamente la pila (S) antes de calentar y prensar la pila (S) mediante la unidad de calentamiento y prensado (180).
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