ES3054971T3 - Separator cutting device, and electrode cell manufacturing system comprising same - Google Patents

Separator cutting device, and electrode cell manufacturing system comprising same

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ES3054971T3
ES3054971T3 ES22784788T ES22784788T ES3054971T3 ES 3054971 T3 ES3054971 T3 ES 3054971T3 ES 22784788 T ES22784788 T ES 22784788T ES 22784788 T ES22784788 T ES 22784788T ES 3054971 T3 ES3054971 T3 ES 3054971T3
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Seo Jun Lee
Tae Su Kim
Hyuk Soo Lee
Jung Hyun Park
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LG Energy Solution Ltd
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Abstract

Un dispositivo de corte de separador, según una realización de la presente invención, puede cortar un separador en forma de lámina laminada con al menos un electrodo. El dispositivo de corte de separador puede comprender: un oscilador láser para emitir un haz láser; un escáner para controlar la trayectoria óptica del haz láser emitido por el oscilador láser; y un espejo lateral del escáner que refleja, hacia el separador, el haz láser que lo atraviesa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Dispositivo de corte de separador, y sistema de fabricación de celda de electrodos que comprende el mismoSector de la técnica
[0003] La presente invención se refiere a un dispositivo de corte de separador para cortar un separador en forma de hoja incluido en una pila de electrodos, y a un sistema de fabricación de celda de electrodos que incluye el mismo, es preciso ver las reivindicaciones 1 y 11.
[0004] Antecedentes de la invención
[0005] En los últimos años, el precio de las fuentes de energía ha aumentado debido al agotamiento de los combustibles fósiles, el interés por la contaminación ambiental se amplifica, y la demanda de fuentes de energía alternativas amigables con el medioambiente se ha convertido en un factor indispensable para la vida futura. Por consiguiente, estudios sobre varias tecnologías de generación de energía como, por ejemplo, energía solar, energía eólica, y energía mareomotriz, continúan, y dispositivos de almacenamiento de energía como, por ejemplo, baterías, para un uso más eficiente de la energía eléctrica generada son también de gran interés.
[0006] Además, a medida que aumentan el desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles electrónicos y vehículos eléctricos que usan baterías, aumenta rápidamente la demanda de baterías como fuentes de energía. Por consiguiente, se han llevado a cabo muchos estudios sobre baterías que sean capaces de satisfacer varias demandas.
[0007] En particular, en términos de materiales, existe una alta demanda de baterías secundarias de litio como, por ejemplo, baterías de iones de litio y baterías de polímero de iones de litio que tengan ventajas como, por ejemplo, alta densidad energética, tensión de descarga y estabilidad de salida.
[0008] La batería secundaria puede clasificarse según la estructura de una celda de electrodos que tiene una estructura de electrodo positivo/separador/electrodo negativo. La batería secundaria tipo pila tiene una estructura en la cual los electrodos, cada uno de los cuales se corta en un cierto tamaño, se apilan secuencialmente con un separador entre los mismos, y la batería secundaria tipo bobinado tiene una estructura en la cual los electrodos, cada uno de los cuales no se corta, y un separador interpuesto entre los electrodos se apilan para enrollarse al mismo tiempo.
[0009] En particular, un método para fabricar la batería secundaria tipo pila puede incluir un proceso de provisión de electrodos entre separadores superiores e inferiores, cada uno de los cuales tiene una forma de hoja, a un intervalo predeterminado para formar una pila de electrodos y un proceso de corte de porciones, en las cuales los electrodos no están apilados, de los separadores superiores e inferiores de la pila de electrodos en una dirección de ancho. En este aspecto, en la técnica anterior, los separadores superiores e inferiores se cortaron mecánicamente usando una cuchilla o similar. Sin embargo, de esta manera, existe el problema de que es difícil cortar, de forma rápida y precisa, el separador que tiene un ancho amplio o una velocidad de movimiento rápida. El documento DE 102019 115554 A1 muestra un dispositivo para el procesamiento con láser de una pieza de trabajo y el documento US 2019/160596 A1 (que describe el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 11) muestra un aparato de fabricación de hoja de electrodos.
[0010] Explicación de la invención
[0011] Problema técnico
[0012] Un objeto a lograr por la presente invención es proveer un dispositivo de corte de separador capaz de cortar, de manera rápida y precisa, un separador de una pila de electrodos.
[0013] Otro objeto a lograr por la presente invención es proveer un dispositivo de corte de separador capaz de instalarse en un espacio relativamente estrecho por encima de un separador.
[0014] Otro objeto adicional a lograr por la presente invención es proveer un sistema de fabricación de celda de electrodos que incluya el dispositivo de corte de separador.
[0015] Solución técnica
[0016] Un dispositivo de corte de separador según la presente invención se define en la reivindicación 1, para cortar un separador en forma de hoja laminado con al menos un electrodo. El dispositivo de corte de separador incluye un generador de láser configurado para emitir un haz láser; un escáner configurado para controlar una trayectoria óptica del haz láser emitido desde el generador de láser; y un espejo de extremo configurado para reflejar el haz láser que pasa a través del escáner hacia el separador y dispuesto en un lado del escáner.
[0017] Un punto de enfoque del haz láser enfocado sobre el separador puede ser variable dentro de un área de procesamiento en el separador por el escáner, y un área superficial del espejo de extremo puede ser menor que o igual a la mitad de un área superficial del área de procesamiento.
[0018] La altura del espejo de extremo puede ser más alta que la del escáner con respecto al separador.
[0019] El escáner incluye: un primer espejo de escaneo que rota alrededor de un primer eje de rotación; un segundo espejo de escaneo que rota alrededor de un segundo eje de rotación perpendicular al primer eje de rotación, configurado para reflejar el haz láser reflejado por el primer espejo de escaneo, y puede disponerse en una posición más alta que la del primer espejo de escaneo; y una lente condensadora configurada para condensar el haz láser reflejado por el segundo espejo de escaneo.
[0020] Cada uno de la lente condensadora y el espejo de extremo puede tener una altura mayor que la del primer espejo de escaneo con respecto al separador.
[0021] La lente condensadora se dispone, según la presente invención, entre el espejo de extremo y el segundo espejo de escaneo en una dirección horizontal.
[0022] El generador de láser puede emitir un haz láser que tiene una banda de longitud de onda de 9 micrómetros a 10,6 micrómetros.
[0023] El espejo de extremo puede incluir al menos un material de cobre (Cu), aluminio (Al), oro (Au), plata (Ag), tungsteno (W), molibdeno (Mo), o silicio (Si).
[0024] Un disipador térmico puede proveerse en el espejo de extremo.
[0025] El espejo de extremo puede incluir: un cuerpo de espejo; y una capa de recubrimiento aplicada al cuerpo de espejo para reflejar el haz láser y que tiene una reflectancia mayor que la del cuerpo de espejo.
[0026] El cuerpo de espejo puede incluir al menos uno de cobre (Cu), aluminio (Al), o silicio (Si), y la capa de recubrimiento puede incluir al menos uno de un dieléctrico o plata.
[0027] Un sistema de fabricación de celda de electrodos según la presente invención se define en la reivindicación 11, e incluye un laminador configurado para enrollar una pila de electrodos que incluye un par de separadores en forma de hoja y múltiples electrodos dispuestos a un intervalo predeterminado entre el par de separadores; y un dispositivo de corte de separador dispuesto detrás del laminador en una dirección de movimiento de la pila de electrodos y configurado para cortar una porción de cada uno del par de separadores, que corresponde entre los múltiples electrodos, en donde se provee un dispositivo de corte de separador como se describe más arriba. El dispositivo de corte de separador incluye un generador de láser configurado para emitir un haz láser; un escáner configurado para controlar una trayectoria óptica del haz láser emitido desde el generador de láser; y un espejo de extremo configurado para reflejar el haz láser que pasa a través del escáner hacia el separador y dispuesto en un lado del escáner.
[0028] Efectos ventajosos
[0029] Según la realización preferida de la presente invención, el separador de la pila de electrodos puede cortarse de manera rápida y precisa cuando se compara con el método de corte mecánico.
[0030] Además, dado que el punto de enfoque del láser se mueve rápidamente por el escáner, el separador que tiene el ancho amplio o la velocidad de movimiento rápida puede también cortarse de manera rápida y precisa.
[0031] Además, dado que la longitud de la trayectoria óptica del haz láser que pasa a través de la lente condensadora en la dirección vertical se reduce por el espejo de extremo, puede reducirse el espacio requerido para instalar el dispositivo de corte de separador por encima del separador.
[0032] Además, el espejo de extremo puede incluir al menos uno de cobre (Cu), aluminio (Al), oro (Au), plata (Ag), tungsteno (W), molibdeno (Mo), o silicio (Si). Por consiguiente, el espejo de extremo puede tener una alta resistencia al calor contra el haz láser y alta reflectancia.
[0033] Además, el espejo de extremo puede incluir la capa de recubrimiento. Por consiguiente, la reflectancia del espejo de extremo puede mejorarse aún más.
[0034] Además, el espejo de extremo puede estar provisto del disipador térmico. Por consiguiente, puede ser posible evitar que la reflectancia del espejo de extremo se reduzca y evitar que ocurra la deformación de la forma debida a la expansión térmica.
[0035] Breve descripción de los dibujos
[0036] La FIG. 1 es una vista esquemática que ilustra un sistema de fabricación de celda de electrodos según una realización de la presente invención.
[0037] La FIG. 2 es una vista que ilustra una configuración de un dispositivo de corte de separador según una realización de la presente invención.
[0038] La FIG. 3 es una vista en sección transversal de un espejo de extremo según una realización de la presente invención.
[0039] La FIG.4 es una vista en planta de un disipador térmico ilustrado en la FIG.3.
[0040] La FIG. 5 es una vista en sección transversal de un espejo de extremo según otra realización de la presente invención.
[0041] Realización preferente de la invención
[0042] De aquí en adelante, realizaciones preferidas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos anexos de modo que las personas con experiencia ordinaria en la técnica puedan llevar a cabo fácilmente la presente invención. Sin embargo, la presente invención puede implementarse mediante varias formas diferentes y no está limitada a o restringida por los siguientes ejemplos.
[0043] Con el fin de explicar claramente la presente invención, descripciones detalladas de porciones que son irrelevantes para la descripción o tecnologías conocidas relacionadas que pueden oscurecer innecesariamente la esencia de la presente invención se han omitido y, en la presente memoria descriptiva, símbolos de referencia se añaden a componentes en cada dibujo. En este caso, los numerales de referencia iguales o similares se asignan a elementos iguales o similares a lo largo de la memoria descriptiva.
[0044] Asimismo, los términos o las palabras usadas en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones no deben interpretarse de forma restrictiva como significados ordinarios o significados basados en diccionarios, sino que deben interpretarse como significados y conceptos que se adaptan al alcance de la presente invención según el principio de que el inventor puede definir, de manera adecuada, el concepto de un término para describir y explicar su invención de la mejor manera.
[0045] La FIG. 1 es una vista esquemática que ilustra un sistema de fabricación de celda de electrodos según una realización de la presente invención, y la FIG.2 es una vista que ilustra una configuración de un dispositivo de corte de separador según una realización de la presente invención.
[0046] Un sistema de fabricación de celda de electrodos según una realización de la presente invención puede incluir desenrolladoras 11 y 12 de separadores, desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos, cortadores 31, 32 y 33 de electrodos, un laminador 40, y un dispositivo 100 de corte de separador.
[0047] Un rodillo de separador sobre el cual se enrolla el separador 1 en forma de hoja puede montarse en las desenrolladoras 11 y 12 de separador.
[0048] Las desenrolladoras 11 y 12 de separador pueden desenrollar el rodillo de separador para desenrollar el separador 1. Por ejemplo, cada una de las desenrolladoras 11 y 12 de separador puede incluir un rodillo, sobre el cual se monta el rodillo de separador, y un motor que permite que el rodillo rote.
[0049] Las desenrolladoras 11 y 12 de separador pueden proveerse en un par para desenrollar un par de separadores 1 que son paralelos entre sí. En mayor detalle, las desenrolladoras 11 y 12 de separador pueden incluir una primera desenrolladora 11 de separador que desenrolla un separador 1a superior y una segunda desenrolladora 12 de separador que desenrolla un separador 1b inferior. El par de separadores 1 puede moverse en paralelo entre sí por un rodillo de guía.
[0050] Un rodillo de electrodos sobre el cual se enrolla el electrodo 2 en forma de hoja puede montarse en cada una de las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos. Cada una de las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos puede desenrollar el rodillo de electrodos para desenrollar el electrodo 2. Por ejemplo, cada una de las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos puede incluir un rodillo, sobre el cual se monta el rodillo de electrodo, y un motor que permite que el rodillo rote.
[0051] Las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos pueden proveerse en pluralidad. En mayor detalle, las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos pueden incluir una primera desenrolladora 21 de electrodos que desenrolla el electrodo 2 entre el par de separadores 1 y una segunda desenrolladora 22 de electrodos que desenrolla el electrodo 2 hacia una superficie superior del separador 1a superior. Las desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos pueden incluir además una tercera desenrolladora 23 de electrodos que desenrolla el electrodo 2 hacia una superficie inferior del separador 1b inferior.
[0052] El electrodo 2 desenrollado de la primera desenrolladora 21 de electrodos puede extenderse en una dirección paralela al separador 1. Por otro lado, el electrodo 2 desenrollado de la segunda desenrolladora 22 de electrodos y la tercera desenrolladora 23 de electrodos puede extenderse en una dirección oblicua con respecto al separador 1. Los cortadores 31, 32 y 33 de electrodos pueden cortar el electrodo 2 a un intervalo predeterminado. Cada uno de los cortadores 31, 32 y 33 de electrodos puede incluir una hoja y estar en contacto directo con el electrodo 2 para cortar mecánicamente el electrodo 2.
[0053] Los cortadores 31, 32 y 33 de electrodos pueden proveerse en pluralidad para cortar los electrodos 2 en forma de hoja desenrollados de las múltiples desenrolladoras 21, 22 y 23 de electrodos. En mayor detalle, los cortadores 31, 32 y 33 de electrodos pueden incluir un primer cortador 31 de electrodos que corta el electrodo 2 desenrollado de la primera desenrolladora 21 de electrodos, un segundo cortador 32 de electrodos que corta el electrodo 2 desenrollado de la segunda desenrolladora 22 de electrodos, y un tercer cortador 33 de electrodos que corta el electrodo 2 desenrollado de la tercera desenrolladora 23 de electrodos.
[0054] Los múltiples electrodos 2 cortados por los respectivos cortadores 31, 32 y 33 de electrodos pueden disponerse a un intervalo predeterminado en una dirección longitudinal del separador 1.
[0055] Los múltiples electrodos 2 cortados por el primer cortador 31 de electrodos pueden disponerse entre el par de separadores 1, los múltiples electrodos 2 cortados por el segundo cortador 32 de electrodos pueden disponerse sobre una superficie superior del separador 1a superior, y los múltiples electrodos 2 cortados por el tercer cortador 33 de electrodos pueden disponerse sobre una superficie inferior del separador 1b inferior.
[0056] Por consiguiente, el par de separadores 1 en forma de hoja y los múltiples electrodos 2 cortados pueden apilarse, de manera alterna, para formar una pila 3 de electrodos.
[0057] El laminador 40 puede enrollar (laminar) la pila 3 de electrodos. En mayor detalle, el laminador 40 puede enrollar el par de separadores 1 en forma de hoja y los múltiples electrodos 2 dispuestos a intervalos predeterminados entre el par de separadores 1 entre sí.
[0058] Por ejemplo, el laminador 40 puede incluir un par de calentadores espaciados entre sí con la pila 3 de electrodos entre los mismos. Además, el laminador 40 puede además incluir un par de rodillos (no se muestran) dispuestos detrás del par de calentadores en una dirección de movimiento de la pila 3 de electrodos. Sin embargo, la configuración del laminador 40 no se limita a ello y puede variar según sea necesario.
[0059] El dispositivo 100 de corte de separador puede disponerse detrás del laminador 40 en la dirección de movimiento de la pila 3 de electrodos.
[0060] El dispositivo 100 de corte de separador puede cortar una porción, en la cual no se apila el electrodo 2, del par de separadores 1 de la pila 3 de electrodos laminada por el laminador 40. Es decir, el dispositivo 100 de corte de separador puede cortar una porción del par de separadores 1, que corresponde entre los múltiples electrodos 2. Por consiguiente, puede fabricarse una celda 4 de electrodos en la cual se apilan, de manera alterna, los separadores 1 cortados y los electrodos 2.
[0061] El dispositivo 100 de corte de separador puede cortar el separador 1 en forma de hoja en una manera sin contacto usando un láser. Es decir, el dispositivo 100 de corte de separador puede ser un escáner láser 3D.
[0062] En mayor detalle, el dispositivo 100 de corte de separador puede incluir un generador 110 de láser que emite un haz láser, un escáner 130 que controla una trayectoria óptica del haz láser emitido desde el generador 110 de láser, y un espejo 135 de extremo que refleja el haz láser que pasa a través del escáner 130 hacia el separador 1.
[0063] El generador 110 de láser puede ser un láser CO<2>en el cual un medio para generar el haz láser es dióxido de carbono. Es decir, el generador 110 de láser puede emitir un haz láser que tiene una banda de longitud de onda de 9 micrómetros a 10,6 micrómetros. Por ejemplo, el generador 110 de láser puede emitir un haz láser que tiene una longitud de onda de 9,3 micrómetros.
[0064] Dado que el haz láser que tiene la banda de longitud de onda puede generar calor alto, el separador 1 puede calentarse para fundirse o evaporarse. Por lo tanto, cuando se compara con el corte mecánico, existen las ventajas de que es posible un corte preciso y prolijo, y de que no ocurre desgaste mecánico.
[0065] El haz láser emitido desde el generador 110 de láser puede incidir en el escáner 130 a través de al menos un espejo 120 de conversión de trayectoria.
[0066] Por ejemplo, el espejo 120 de conversión de trayectoria puede incluir un primer espejo 120a, un segundo espejo 120b, y un tercer espejo 120c, que se disponen secuencialmente con respecto a la trayectoria óptica del haz láser. El generador 110 de láser puede emitir el haz láser en una dirección horizontal, el primer espejo 120a puede disponerse en un lado del generador 110 de láser, el segundo espejo 120b puede disponerse por encima del primer espejo 120a, y el tercer espejo 120c puede disponerse en un lado del segundo espejo 120b y también disponerse por encima del escáner 130. En este caso, el primer espejo 120a puede reflejar el haz láser emitido desde el generador 110 de láser hacia arriba hacia el segundo espejo 120b, el segundo espejo 120b puede reflejar el haz láser reflejado por el primer espejo 120a hacia el tercer espejo 120c en una dirección horizontal, y el tercer espejo 120c puede reflejar el haz láser reflejado por el segundo espejo 120b hacia abajo hacia el escáner 130.
[0067] Sin embargo, la dirección en la cual el generador 110 de láser emite el haz láser y el número y la disposición de los espejos 120 de conversión de trayectoria pueden cambiarse según sea necesario.
[0068] El escáner 130 puede ser un galvanómetro.
[0069] El escáner 130 puede incluir un controlador 131 de ancho óptico, un par de espejos 132 y 133 de escaneo, y una lente 134 condensadora, que se disponen secuencialmente a lo largo de una trayectoria del haz láser.
[0070] El controlador 131 de ancho óptico puede variar una distancia entre un punto P de enfoque del haz láser y el separador 1. Por ejemplo, el punto P de enfoque del haz láser puede ajustarse para disponerse en o adyacente a una superficie del separador 1a superior y, en este caso, el separador 1a superior puede cortarse fácilmente. Además, el punto P de enfoque del haz láser puede ajustarse para disponerse en o adyacente a una superficie del separador 1b inferior y, en este caso, el separador 1b inferior puede cortarse fácilmente.
[0071] Sin embargo, la presente invención no se encuentra limitada a ello, y si una salida del haz láser es suficientemente fuerte, aunque el punto P de enfoque del haz láser se disponga entre el par de separadores 1, dispuesto por encima del separador 1a superior, o dispuesto debajo del separador 1b inferior, el par de separadores 1 puede cortarse al mismo tiempo.
[0072] En mayor detalle, el controlador 131 de ancho óptico puede incluir una primera lente 131a y una segunda lente 131b a través de las cuales el haz láser pasa secuencialmente y cuya distancia entre las mismas es ajustable. Es decir, el controlador 131 de ancho óptico puede incluir un mecanismo de ajuste de distancia (no se muestra) que permite que una distancia entre la primera lente 131a y la segunda lente 131b varíe.
[0073] La primera lente 131a y la segunda lente 131b pueden disponerse en una línea recta. Preferiblemente, la primera lente 131a y la segunda lente 131b pueden disponerse en una dirección vertical, y la segunda lente 131b puede disponerse debajo de la primera lente 131a. Es decir, la primera lente 131a puede disponerse entre la segunda lente 131b y un espejo 120c de conversión de trayectoria en la dirección vertical.
[0074] Un ancho del haz láser que pasa a través del controlador 131 de ancho óptico puede variar según la distancia entre la primera lente 131a y la segunda lente 131b. Por consiguiente, el haz láser puede ser incidente en paralelo a la lente 134 condensadora que se describirá más adelante, puede ser incidente en un estado divergente, o puede ser incidente en un estado convergente. Dado que la longitud focal de la lente 134 condensadora es fija, una distancia entre el punto P focal del haz láser y el separador 1 puede variar según el estado del haz láser incidente en la lente 134 condensadora.
[0075] El par de espejos 132 y 133 de escaneo puede permitir el punto P focal del haz láser enfocado en el separador 1 dentro de un área A1 de procesamiento predeterminada. El área A1 de procesamiento puede disponerse en el separador 1 en forma de hoja y puede significar un área cortada en cada separador 1.
[0076] El par de espejos 132 y 133 de escaneo puede rotar alrededor de ejes 132a y 133a de rotación que son perpendiculares entre sí. El par de espejos 132 y 133 de escaneo puede incluir un primer espejo 132 de escaneo y un segundo espejo 133 de escaneo, que secuencialmente reflejan el haz láser.
[0077] El primer espejo 132 de escaneo rota alrededor del primer eje 132a de rotación y puede reflejar el haz láser que pasa a través del controlador 131 de ancho óptico al segundo espejo 133 de escaneo. Según la rotación del primer espejo 132 de escaneo, el punto P focal del haz láser puede variar en una primera dirección (p. ej., una dirección transversal) dentro del área A1 de procesamiento.
[0078] El segundo espejo 133 de escaneo rota alrededor del segundo eje 133a de rotación perpendicular al primer eje 132a de rotación y refleja el haz láser reflejado del primer espejo 132 de escaneo a la lente 134 condensadora. Según la rotación del segundo espejo 133 de escaneo, el punto P focal del haz láser puede variar en una segunda dirección (p. ej., dirección longitudinal) perpendicular a la primera dirección dentro del área A1 de procesamiento.
[0079] Según la separación 1, la altura h1 del primer espejo 132 de escaneo puede ser menor que la del segundo espejo 133 de escaneo. Es decir, el segundo espejo 133 de escaneo puede disponerse en una posición más alta que el primer espejo 132 de escaneo con respecto al separador 1.
[0080] El primer espejo 132 de escaneo puede disponerse debajo del controlador 131 de ancho óptico y puede reflejar el haz láser que pasa verticalmente a través del controlador 131 de ancho óptico en una dirección oblicua hacia arriba hacia el segundo espejo 133 de escaneo.
[0081] Dado que el punto P focal del haz láser se mueve rápidamente dentro del área A1 de procesamiento solo por la mínima rotación de cada uno de los espejos 132 y 133 de escaneo, el dispositivo 100 de corte de separador puede también cortar rápidamente el separador 1 de área grande.
[0082] La lente 134 condensadora se dispone entre el segundo espejo 133 de escaneo y el espejo 135 de extremo con respecto a la trayectoria óptica del haz láser.
[0083] La lente 134 condensadora puede ser una lente F-theta.
[0084] La lente 134 condensadora puede condensar el haz láser reflejado desde el par de espejos 132 y 133 de escaneo para formar el punto P focal del haz láser.
[0085] Dado que la lente 134 condensadora tiene una longitud focal única, la longitud de la trayectoria óptica de la lente 134 condensadora al separador 1 en la cual se dispone el área A1 de procesamiento tiene que asegurarse para formar el punto P focal dentro del área A1 de procesamiento en el separador 1.
[0086] Suponiendo que el dispositivo 100 de corte de separador no incluye el espejo 135 de extremo, la lente 134 condensadora puede disponerse para mirar al separador 1 en la dirección vertical desde un lado superior del separador 1. En este caso, la longitud vertical entre la lente 134 condensadora y el separador 1 tiene que garantizarse tanto como la longitud de la trayectoria óptica. Es decir, dado que un espacio requerido para instalar el dispositivo 100 de corte de separador por encima del separador 1 tiene que ser suficientemente grande, es difícil aplicar el dispositivo 100 de corte de separador a un sistema de fabricación de celda de electrodos, que corta el separador en la manera mecánica, según la técnica relacionada.
[0087] El espejo 135 de extremo se dispone en un lado del escáner 130 para resolver este problema.
[0088] El espejo 135 de extremo refleja el haz láser que pasa a través de la lente 134 condensadora hacia el separador 1. El espejo 135 de extremo preferiblemente tiene un material que tiene alta reflectancia y alta resistencia al calor con respecto al haz láser emitido desde el generador 110 de láser. En mayor detalle, el espejo 135 de extremo puede incluir al menos uno de cobre (Cu), aluminio (Al), oro (Au), plata (Ag), tungsteno (W), molibdeno (Mo), o silicio (Si). El espejo 135 de extremo mira a la lente 135 condensadora en la dirección horizontal y mira al separador 1 en la dirección vertical. Es decir, la lente 134 condensadora se dispone entre el espejo 135 de extremo y el segundo espejo 133 de escaneo en la dirección horizontal.
[0089] Asimismo, la altura h2 del espejo 135 de extremo puede ser mayor que la del escáner 130 con respecto al separador 1. La altura del escáner 130 puede significar la altura h1 del primer espejo 132 de escaneo, que es un componente óptico dispuesto a la altura más baja en el escáner 130.
[0090] La suma de una primera longitud L1 de trayectoria óptica formada de manera aproximadamente horizontal de la lente 134 condensadora al espejo 135 de extremo y una segunda longitud L2 de trayectoria óptica formada de manera aproximadamente vertical del espejo 135 de extremo al separador 1 puede significar una longitud de trayectoria óptica (L1+L2) que tiene que garantizarse según la longitud focal de la lente 134 condensadora.
[0091] Por consiguiente, la distancia h2 vertical entre la capa 1 de separación y el espejo 135 de extremo puede ser más corta que la longitud de trayectoria óptica (L1+L2). Asimismo, como se describe más arriba, la distancia h1 vertical entre el separador 1 y el escáner 130 puede ser menor que la distancia h2 vertical entre el separador 1 y el espejo 135 de extremo.
[0092] Es decir, cuando se compara con un caso en el cual el espejo 135 de extremo no existe, existe la ventaja de que se reduce el espacio requerido para la instalación del dispositivo 100 de corte de separador por encima del separador 1.
[0093] Con el fin de garantizar la misma área que el área A1 de procesamiento, cuando la segunda longitud L2 de trayectoria óptica se convierte en más larga, un área superficial del espejo 135 de extremo se convierte en estrecha, y cuando la segunda longitud L2 de trayectoria óptica se convierte en más corta, un área superficial del espejo 135 de extremo se convierte en más ancha.
[0094] Por lo tanto, con el fin de evitar que el área superficial del espejo 135 de extremo se convierta en demasiado ancha o que la segunda longitud L2 de trayectoria óptica sea demasiado larga, es preferible diseñar un área superficial apropiada del espejo 135 de extremo.
[0095] En mayor detalle, el área superficial del espejo 135 de extremo puede ser menor que o igual a la mitad del área superficial del área A1 de procesamiento. Preferiblemente, el área superficial del espejo 135 de extremo puede ser 1/4 o menos y 1/16 o más del área superficial del área A1 de procesamiento.
[0096] Asimismo, la segunda longitud L2 de trayectoria óptica puede ser mayor que la primera longitud L1 de trayectoria óptica. Preferiblemente, la segunda longitud L2 de trayectoria óptica puede ser mayor que o igual a 2 veces y menor que o igual a 4 veces la primera longitud L1 de trayectoria óptica.
[0097] La FIG.3 es una vista en sección transversal del espejo de extremo según una realización de la presente invención, y la FIG.4 es una vista en planta del disipador térmico en la FIG.3.
[0098] El espejo 135 de extremo puede incluir un cuerpo 136 de espejo y una capa 137 de recubrimiento aplicada al cuerpo 136 de espejo.
[0099] Es preferible que el cuerpo 136 de espejo tenga un material que tenga alta durabilidad y resistencia al calor, y que la capa 137 de recubrimiento tenga un material que tenga una reflectancia mayor que el cuerpo de espejo. En mayor detalle, el cuerpo 136 de espejo puede incluir al menos uno de cobre (Cu), molibdeno (Mo) o silicio (Si), o la capa 137 de recubrimiento puede incluir al menos uno de un dieléctrico o plata (Ag).
[0100] Sin embargo, también es posible, por supuesto, que el espejo 135 de extremo no incluya la capa 137 de recubrimiento, y que el cuerpo 136 de espejo refleje directamente el haz láser. En este caso, el cuerpo 136 de espejo puede incluir al menos uno de cobre (Cu), aluminio (Al), oro (Au), plata (Ag), tungsteno (W), molibdeno (Mo), o silicio (Si), y preferiblemente, al menos uno de tungsteno (W), molibdeno (Mo) o silicio (Si) teniendo una estabilidad térmica relativamente alta.
[0101] El espejo 135 de extremo puede incluir un disipador 138 térmico. El espejo 135 de extremo puede mantenerse a temperatura ambiente aproximadamente y, más en particular, puede mantenerse a 15 grados Celsius a 30 grados Celsius por el disipador 138 térmico.
[0102] Cuando el disipador 138 término no se provee en el espejo 135 de extremo, si la temperatura del espejo 135 de extremo aumenta por el haz láser, la reflectancia del haz láser puede disminuir, y también, la absorción puede aumentar y, por consiguiente, la temperatura del espejo 135 de extremo puede aumentar aún más para deformar la forma del espejo 135 de extremo por la expansión térmica. El disipador 138 térmico puede disipar rápidamente el calor del espejo 135 de extremo para resolver esta cuestión.
[0103] El disipador 138 térmico puede disponerse en un lado opuesto de la capa 137 de recubrimiento con respecto al cuerpo 136 de espejo. Es decir, la capa 137 de recubrimiento puede aplicarse a una superficie del cuerpo 136 de espejo, y el disipador 138 térmico puede proveerse en la otra superficie del cuerpo 136 de espejo.
[0104] El disipador 138 térmico puede enfriar el cuerpo 136 de espejo en una manera de enfriamiento por agua. En mayor detalle, el disipador 138 térmico puede ser una placa de enfriamiento que tiene un paso 139c a través del cual pasa un refrigerante. Una entrada 139a a través de la cual se introduce el refrigerante y una salida 139b a través de la cual fluye el refrigerante pueden conectarse al paso 139c. El refrigerante puede ser agua, pero no se limita a ello. Con el fin de aumentar el área de contacto para el refrigerante, el paso 139c puede doblarse al menos una vez en el disipador 138 térmico. Por ejemplo, el paso 139c puede incluir múltiples porciones rectas que se extienden en paralelo entre sí y múltiples porciones curvadas que comunican, de manera alterna, ambos extremos de las múltiples porciones rectas.
[0105] La FIG. 5 es una vista en sección transversal de un espejo de extremo según otra realización de la presente invención.
[0106] Esta realización es la misma que la realización anterior excepto que un disipador 138’ térmico enfría un cuerpo 136 de espejo en una manera de enfriamiento por aire y, por consiguiente, se omitirá el contenido duplicado, y más abajo se describirán principalmente las diferencias.
[0107] En esta realización, el dispositivo 100 de corte de separador puede incluir además un ventilador 140 de disipación de calor que mira al disipador 138’ térmico del espejo 135 de extremo.
[0108] En este caso, el disipador 138’ térmico puede ser una aleta de disipación de calor que maximiza un área de contacto con un flujo de aire soplado por el ventilador 140 de disipación de calor. En mayor detalle, el disipador 138’ térmico puede incluir una placa que está en contacto con el cuerpo 136 de espejo y múltiples aletas que sobresalen de la placa a un lado opuesto del cuerpo 136 de espejo.
[0109] Además, el disipador térmico provisto en el espejo 135 de extremo puede configurarse de manera variada según sea necesario. Por ejemplo, el disipador térmico puede incluir un elemento termoeléctrico que enfría el espejo 135 de extremo por un efecto Peltier.
[0110] El objeto descrito más arriba se considerará ilustrativo, y no restrictivo, y las reivindicaciones anexas pretenden cubrir todas las modificaciones, mejoras y otras realizaciones que caigan dentro del alcance de la presente descripción.
[0111] Por consiguiente, la realización de la presente invención se considerará ilustrativa, y no restrictiva, y la presente invención no está limitada a la realización anterior.
[0112] Por lo tanto, el alcance de la presente invención se define no por la descripción detallada de la invención sino por las reivindicaciones anexas, y todas las diferencias dentro del alcance se interpretarán como incluidas en la presente invención.
[0113] Descripción de los símbolos
[0114] 1: separador 2: electrodo
[0115] 3: pila de electrodos 100: dispositivo de corte de separador
[0116] 110: generador de láser 120: espejo de conversión de trayectoria
[0117] 130: escáner 131: controlador de ancho óptico
[0118] 132: primer espejo de escaneo 133: segundo espejo de escaneo
[0119] 134: lente condensadora 135: espejo de extremo
[0120] 136: cuerpo de espejo 137: capa de recubrimiento
[0121] 138: disipador térmico A1: área de procesamiento
[0122] P: punto de enfoque

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (100) de corte de separador para cortar un separador (1) en forma de hoja laminado con al menos un electrodo (2),
el dispositivo (100) de corte de separador comprendiendo:
un generador (110) de láser configurado para emitir haz láser;
un escáner (130) configurado para controlar una trayectoria óptica del haz láser emitido desde el generador (110) de láser;
y
el dispositivo (100) de corte de separador estando caracterizado por lo siguiente:
un espejo (135) de extremo configurado para reflejar el haz láser que pasa a través del escáner (130) hacia el separador (1) y dispuesto en un lado del escáner
en donde el escáner (130) comprende:
un primer espejo (132) de escaneo que rota alrededor de un primer eje (132a) de rotación;
un segundo espejo (133) de escaneo que rota alrededor de un segundo eje (133a) de rotación perpendicular al primer eje (132a) de rotación, y configurado para reflejar el haz láser reflejado por el primer espejo (132) de escaneo, y
una lente (134) condensadora configurada para condensar el haz láser reflejado por el segundo espejo (133) de escaneo
y en donde la lente (134) condensadora se dispone entre el espejo (135) de extremo y el segundo espejo (133) de escaneo en la dirección horizontal.
2. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde un punto (P) de enfoque del haz láser enfocado en el separador (1) es variable dentro de un área de procesamiento en el separador (1) por el escáner (130), y
un área superficial del espejo (135) de extremo es menor que o igual a la mitad del área superficial del área (A1) de procesamiento.
3. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde la altura del espejo (135) de extremo es más alta que la del escáner (130) con respecto al separador (1).
4. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde el segundo espejo (133) de escaneo se dispone en una posición más alta que la del primer espejo (132) de escaneo.
5. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde cada uno de la lente (134) condensadora y el espejo (135) de extremo tiene una altura más alta que la del primer espejo (132) de escaneo con respecto al separador (1).
6. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde el generador (110) de láser emite un haz láser que tiene una banda de longitud de onda de 9 micrómetros a 10,6 micrómetros.
7. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde el espejo (135) de extremo comprende al menos un material de cobre (Cu), aluminio (Al), oro (Au), plata (Ag), tungsteno (W), molibdeno (Mo), o silicio (Si).
8. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde un disipador térmico se provee en el espejo de extremo.
9. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 1, en donde el miembro (135) de extremo comprende:
un cuerpo (136) de espejo; y
una capa (137) de recubrimiento aplicada al cuerpo (136) de espejo para reflejar el haz láser y que tiene una reflectancia mayor que la del cuerpo (136) de espejo.
10. El dispositivo (100) de corte de separador de la reivindicación 9, en donde el cuerpo (136) de espejo comprende al menos uno de cobre (Cu), aluminio (Al), o silicio (Si), y
la capa (137) de recubrimiento comprende al menos uno de un dieléctrico o plata.
11. Un sistema de fabricación de celda de electrodos que comprende:
un laminador (40) configurado para enrollar una pila (3) de electrodos que comprende un par de separadores (1) en forma de hoja y múltiples electrodos (2) dispuestos a un intervalo predeterminado entre el par de separadores (1);caracterizado por queel sistema de fabricación de celda de electrodos comprende:
un dispositivo (100) de corte de separador como se define en las reivindicaciones 1 a 10 dispuesto detrás del laminador (40) en una dirección de movimiento de la pila (3) de electrodos y configurado para cortar una porción de cada uno del par de separadores (1), que corresponde entre los múltiples electrodos (2).
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