ES3058159T3 - Laminator having improved adhesiveness for producing unit structures - Google Patents

Laminator having improved adhesiveness for producing unit structures

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ES3058159T3
ES3058159T3 ES21872739T ES21872739T ES3058159T3 ES 3058159 T3 ES3058159 T3 ES 3058159T3 ES 21872739 T ES21872739 T ES 21872739T ES 21872739 T ES21872739 T ES 21872739T ES 3058159 T3 ES3058159 T3 ES 3058159T3
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Hyeok Jeong
Soon Kwan Kwon
Su Taek Jung
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Abstract

La presente invención se refiere a un laminador para mejorar la adhesividad de electrodos y separadores durante la producción de estructuras unitarias, comprendiendo el laminador: un medio de calentamiento para calentar una lámina de estructura unitaria sobre la que se apilan electrodos y separadores; y rodillos de presión, que comprenden un par de rodillos, superior e inferior, para prensar la lámina de estructura unitaria calentada, en donde los rodillos de presión comprenden en su interior un medio de calentamiento para elevar la temperatura del rodillo de presión, siendo la temperatura promedio de los rodillos de presión más alta que la temperatura promedio de la lámina de estructura unitaria. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Laminador que presenta adhesividad mejorada para la producción de cuerpos estructurales unitarios
[0003] Campo técnico
[0004] La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud de patente coreana n.º 10-2020-00125809, presentada el 28 de septiembre de 2020.
[0005] La presente invención se refiere a un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios, que incluye un medio configurado para elevar la temperatura de un rodillo de prensado y un soplador de aire configurado para inyectar aire a la parte media del rodillo de prensado con el fin de incrementar la fuerza de adhesión entre un electrodo y un separador durante la formación de un cuerpo estructural unitario.
[0006] Antecedentes de la técnica
[0007] Con el desarrollo tecnológico de los dispositivos móviles, tales como teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y cámaras digitales, y un incremento en la demanda de los mismos, se ha llevado a cabo investigación activa sobre las baterías secundarias, que son capaces de ser cargadas y descargadas. Además, las baterías secundarias, que son fuentes de energía que sustituyen a los combustibles fósiles que causan contaminación del aire, se han aplicado a vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés), vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés), vehículos eléctricos híbridos enchufables (P-HEV, por sus siglas en inglés) y a sistemas de almacenamiento de energía (SAE, ESS en inglés).
[0008] Como baterías secundarias existe una batería secundaria de litio, una batería de níquel-cadmio, una batería de hidruro de níquel y una batería de níquel-zinc, las cuales son ampliamente utilizadas actualmente. En particular, se ha llevado a cabo activamente la investigación y el desarrollo de la batería secundaria de litio, que presenta una tensión operativa elevada y una densidad energética por unidad de peso elevada.
[0009] Una batería secundaria de este tipo incluye un conjunto de electrodos configurado para presentar una estructura en la que los electrodos y los separadores están apilados alternadamente y una carcasa configurada para recibir el conjunto de electrodos. El conjunto de electrodos, que es un elemento de generación de energía configurado para presentar una estructura en la que un electrodo positivo y un electrodo negativo están apilados en el estado en el que un separador está interpuesto entre ellos, se clasifica como un conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina, que está configurado para presentar una estructura en la que una placa de electrodo positivo de tipo lámina larga con un material activo aplicado en la misma y una placa de electrodo negativo de tipo lámina larga con un material activo aplicado en la misma están enrolladas en el estado en que un separador se encuentra interpuesto entre ellas, o un conjunto de electrodos de tipo apilado, que está configurado para presentar una estructura en la que una pluralidad de placas de electrodos positivos que presentan un tamaño predeterminado y una pluralidad de placas de electrodo negativo que presentan un tamaño predeterminado están apiladas secuencialmente en el estado en el que los separadores están intercalados entre ellas.
[0010] Se ha desarrollado un conjunto de electrodos tipo apilado y doblado, que está configurado para presentar una estructura en la que las monoceldas, cada una de las cuales presenta una estructura de electrodo positivo/separador/electrodo negativo que presenta un tamaño unitario predeterminado, o biceldas, cada una de las cuales presenta una estructura de electrodo positivo (electrodo negativo)/separador/electrodo negativo (electrodo positivo)/separador/electrodo positivo (electrodo negativo), están dobladas utilizando una película de separación continua larga, como conjunto de electrodos que presenta una estructura avanzada, que es una combinación del conjunto de electrodos de tipo rollo de gelatina y el conjunto de electrodos de tipo apilado.
[0011] Además, también se ha desarrollado un conjunto de electrodos de tipo laminado y apilado, que está configurado para presentar una estructura en la que se apilan cuerpos estructurales unitarios, en cada uno de los cuales están laminados electrodos y separadores entre sí en un estado de apilamiento alterno, que se apilan, con el fin de mejorar la procesabilidad de un conjunto convencional de electrodos de tipo apilado y satisfacer la demanda de diversos tipos de baterías secundarias.
[0012] Un aparato para fabricar dicho cuerpo estructural unitario se muestra en las FIGS.1 y 2.
[0013] La FIG.1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un aparato de fabricación de cuerpo estructural unitario convencional, y la FIG.2 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una parte de un laminador convencional para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios.
[0014] Al describir el aparato convencional de fabricación de cuerpos estructurales unitarios en referencia a las FIGS.1 y 2, el aparato convencional de fabricación de cuerpos estructurales unitarios incluye rodillos de bobinado 21 y 22 de separador que presentan separadores enrollados en torno a los mismos, rodillos de bobinado 11 y 12 de electrodo que presentan electrodos enrollados en torno a los mismos; cortadores 31 y 32 configurados para cortar los electrodos a un tamaño predeterminado y para ubicar los electrodos cortados sobre los separadores; laminadores L<1>y L<2>configurados para aplicar calor y presión en una lámina de un cuerpo estructural unitario constituido por los electrodos y los separadores que están apilados, para adherir los electrodos y los separadores entre sí, y un cortador 33 configurado para cortar la lámina de cuerpo estructural unitario adherida para formar un cuerpo estructural unitario 1. En este caso, los laminadores L<1>y L<2>están configurados para adherir los electrodos y los separadores que están apilados uno sobre otro. Tal como se muestra en la FIG.2, cada laminador incluye un rodillo de prensado R y un medio de calentamiento (no mostrado) configurado para calentar la lámina de cuerpo estructural unitario antes de que la lámina de cuerpo estructural unitario llegue al rodillo de prensado R.
[0015] En los laminadores convencionales L<1>y L<2>, sin embargo, la temperatura media T<2>del rodillo de prensado R es más baja que la temperatura T<1>de la lámina del cuerpo estructural caliente, y la lámina del cuerpo estructural, cuya temperatura es relativamente alta, y el rodillo de prensado R están en contacto continuo entre sí, por lo que la temperatura del rodillo de prensado R se eleva por encima de una temperatura establecida inicialmente.
[0016] En particular, cuando la temperatura de una parte media R<2>del rodillo de prensado R supera la temperatura de una parte periférica R<1>del rodillo de prensado R, se genera una diferencia en la expansión térmica entre la parte media R<2>y la parte periférica R<1>del rodillo de prensado R, que generalmente es un rodillo rígido realizado en un material metálico.
[0017] Es decir, la parte media R<2>, cuya temperatura es relativamente alta, se expande mucho más, aplicando de esta manera mucha más presión en una parte media de la lámina de cuerpo estructural unitario cuando se presiona, y por lo tanto, la parte media de la lámina de cuerpo estructural unitario presenta suficiente fuerza de adhesión, mientras que no se proporciona suficiente fuerza de adhesión en una parte periférica de la lámina de cuerpo estructural unitario.
[0018] Por otro lado, si la fuerza de adhesión de la lámina de cuerpo estructural unitario en la parte periférica del mismo no es suficiente, hay una alta probabilidad de que se produzca una separación entre los electrodos y los separadores en un proceso de transferencia del cuerpo estructural unitario o en procesos posteriores.
[0019] Con el fin de resolver dicho problema, por lo tanto, es necesario realizar la operación de prensado con una presión más alta de lo necesario o incrementar la fuerza de adhesión a través de un proceso adicional.
[0020] El documento KR20170063222A describe que un dispositivo de laminación que utiliza rodillos está formado de tal manera que la temperatura de una zona del mismo correspondiente a la parte media en la dirección longitudinal de un conjunto de electrodos es más baja que la temperatura de las zonas del mismo correspondientes a las partes terminales en la dirección longitudinal del conjunto de electrodos. El dispositivo de laminación puede estar diseñado para utilizar un alambre caliente o un elemento calefactor en las partes del mismo que entran en contacto con las partes terminales en dirección longitudinal del conjunto de electrodos, y para comprender un elemento de enfriamiento en la parte media en la dirección longitudinal del conjunto de electrodos.
[0021] El documento KR20200067575A describe un aparato de laminación y un método que implican una pluralidad de rodillos calefactores. El documento CN208050577U describe la pulverización de aire a alta presión para eliminar el polvo y un líquido de enfriamiento sobre la superficie de un rodillo a alta temperatura.
[0022] Exposición
[0023] Problema técnico
[0024] La presente invención se ha llevado a cabo en vista de los problemas mencionados anteriormente, y es un objetivo de la presente invención proporcionar un laminador para fabricar cuerpos estructurales unitarios que incluyan un medio configurado para elevar la temperatura de un rodillo de prensado y un soplador de aire configurado para inyectar aire a la parte media del rodillo de prensado con el fin de fabricar un cuerpo estructural unitario con una mayor fuerza de adhesión en una parte periférica del mismo.
[0025] Solución técnica
[0026] La presente invención es un laminador según la reivindicación independiente 1 y un método según la reivindicación independiente 7. Las realizaciones preferentes se definen en las reivindicaciones dependientes.
[0027] Con el fin de conseguir el objetivo anteriormente indicado, un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención incluye un medio de calentamiento configurado para calentar una lámina de cuerpo estructural unitario que incluye un electrodo y un separador en un estado apilado y un rodillo de prensado que comprende un par de rodillos, superior e inferior, y configurado para presionar la lámina de cuerpo estructural unitario caliente, en donde el rodillo de prensado incluye un medio de elevación de la temperatura configurado para elevar la temperatura del rodillo de prensado, y la temperatura media del rodillo de prensado es más alta que la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario.
[0028] Además, el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención incluye un soplador de aire diseñado para inyectar aire al rodillo de prensado, en donde el soplador de aire presenta una temperatura inferior a la temperatura media del rodillo de prensado.
[0029] Además, en el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención, el soplador de aire inyecta aire en una parte media del rodillo de prensado de tal manera que la temperatura de la parte media del rodillo de prensado sea más baja que la temperatura de una parte periférica del rodillo de prensado.
[0030] Además, en el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención, se puede proporcionar un soplador de aire de forma individual en cada uno de los rodillos superior e inferior del rodillo de prensado.
[0031] Además, en el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención, el soplador de aire puede inyectar aire continuamente en la parte media del rodillo de prensado.
[0032] Además, en el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención, la longitud del rodillo de prensado en dirección axial puede ser mayor que la anchura de la lámina de cuerpo estructural unitario. Además, en el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención, el rodillo de prensado puede ser un rodillo rígido realizado en un material metálico.
[0033] Además, el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención puede incluir, además, un sensor de temperatura configurado para medir la temperatura de la parte media del rodillo de prensado y la temperatura de la parte periférica del rodillo de prensado.
[0034] Además, un método para la fabricación de un cuerpo estructural unitario según la presente invención se define en la reivindicación 7 e incluye apilar un separador y un electrodo cortados a un tamaño predeterminado para formar una lámina de cuerpo estructural unitario, calentar la lámina de cuerpo estructural unitario, prensar la lámina de cuerpo estructural unitario calentada utilizando un rodillo de prensado para adherir el electrodo y el separador entre sí, y cortar la lámina de cuerpo estructural unitario con el electrodo y el separador adheridos entre sí, en donde, durante la etapa de adhesión, la temperatura de una parte media del rodillo de prensado es más baja que la temperatura de una parte periférica del rodillo de prensado.
[0035] Además, en el método para la fabricación de un cuerpo estructural unitario según la presente invención, la temperatura media del rodillo de prensado puede ser más alta que la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario.Efectos ventajosos
[0036] Un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención presenta la ventaja de que la temperatura de una parte periférica de un rodillo de prensado es más alta que la temperatura de una parte media del rodillo de prensado, por lo que es posible incrementar la fuerza de adhesión de una lámina de cuerpo estructural unitario en una parte periférica del mismo.
[0037] Además, el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención presenta la ventaja de que el laminador incluye un soplador de aire, lo que permite evitar un cambio de temperatura debido al contacto entre el rodillo de prensado y un cuerpo estructural unitario, de manera que la parte periférica del rodillo de prensado se mantiene constantemente a una temperatura uniformemente más alta que la temperatura de la parte media del rodillo de prensado.
[0038] Además, el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención presenta la ventaja de que se incrementa la fuerza de adhesión de la lámina de cuerpo estructural unitario en la parte periférica del mismo, lo que permite fabricar un cuerpo estructural unitario con la fuerza de adhesión deseada sin procesos adicionales.
[0039] Descripción de los dibujos
[0040] La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra esquemáticamente un aparato de fabricación de cuerpo estructural unitario convencional.
[0041] La FIG.2 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una parte de un laminador convencional para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios.
[0042] La FIG.3 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una parte de un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según una realización de la presente invención.
[0043] La FIG. 4 es una vista frontal que muestra esquemáticamente una parte del laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según una realización de la presente invención.
[0044] La FIG. 5 es una vista que muestra una diferencia en la fuerza de adhesión basada en la posición entre (a) un cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según una realización de la presente invención y (b) un cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador convencional para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios.
[0045] Mejor modo
[0046] Además, en todos los dibujos se utilizan números de referencia iguales para referirse a partes iguales que realizan funciones u operaciones similares. En el caso en que se señala que una parte está conectada a otra parte en la especificación, no solo puede la parte estar directamente conectada a la otra parte, sino que la parte también puede estar conectada indirectamente a la otra parte a través de una parte adicional. Además, la inclusión de un determinado elemento no implica que otros elementos estén excluidos, sino que tales elementos pueden ser incluidos posteriormente, a menos que se indique lo contrario.
[0047] A continuación en el presente documento se describirá un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según la presente invención en referencia a los dibujos adjuntos.
[0048] La FIG. 3 es una vista en planta que muestra esquemáticamente una parte de un laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según una realización de la presente invención, y la FIG.4 es una vista frontal que muestra esquemáticamente una parte del laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios según una realización de la presente invención.
[0049] Al describir en detalle el laminador 100 según la presente invención, en referencia a las FIGS.3 y 4, el laminador 100 incluye un medio de calentamiento (no mostrado) configurado para elevar la temperatura de una lámina de cuerpo estructural unitario S, un rodillo de prensado 110 configurado para prensar la lámina de cuerpo estructural unitario S, y un soplador de aire 120.
[0050] En primer lugar, el medio de calentamiento está configurado para incrementar la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario antes de que la lámina de cuerpo estructural unitario sea prensada por el rodillo de prensado 110 con el fin de incrementar la fuerza de adhesión entre un electrodo y un separador. El método de calentamiento no se encuentra particularmente limitado. Puede seleccionarse y utilizarse cualquiera de los métodos de calentamiento indirecto conocidos basados en la radiación y la convección.
[0051] Además, resulta preferente que la temperatura de calentamiento de la lámina de cuerpo estructural unitario S esté comprendida entre 60 °C y 105 °C. Si la temperatura de calentamiento es inferior a 60 °C, es difícil garantizar la fuerza de adhesión entre el electrodo y el separador. Si la temperatura de calentamiento es superior a 105 °C, por otro lado, pueden ocurrir defectos, tales como el deterioro del rendimiento, debido a la contracción del separador.
[0052] A continuación, el rodillo de prensado 110, que incluye un par de rodillo de prensado superior 111 y rodillo de prensado inferior 112, prensa la lámina de cuerpo estructural unitario S que pasa entre el rodillo de prensado superior y el rodillo de prensado inferior, a la vez que gira de manera que el electrodo y el separador se adhieran entre sí.
[0053] En consecuencia, el rodillo de prensado 110 está formado de tal manera que la longitud del rodillo de prensado en dirección axial es mayor que la anchura de la lámina de cuerpo estructural unitario S que pasa entre los constituyentes del rodillo de prensado 110.
[0054] Se proporciona un medio de elevación de la temperatura (no mostrado) en el rodillo de prensado 110, configurado para incrementar la temperatura media T<2>del rodillo de prensado 110. El incremento de la temperatura significa calentar el rodillo de prensado 110 de tal manera que la temperatura media T<2>del rodillo de prensado 110 sea mayor que la temperatura T<1>de la lámina de cuerpo estructural unitario S.
[0055] El medio para elevar la temperatura no está particularmente limitado siempre que el medio para elevar la temperatura esté situado en el rodillo de prensado 110 de modo que se caliente el rodillo de prensado 110, y se puede utilizar cualquiera de los diversos dispositivos conocidos.
[0056] Por otro lado, como el rodillo de prensado 110 se utiliza un rodillo rígido realizado en cualquiera de diversos materiales metálicos. La longitud de un metal cambia dependiendo de un cambio en su temperatura, es decir, el metal se expande térmicamente, y cada metal presenta un coeficiente de expansión térmica inherente.
[0057] El coeficiente de expansión térmica se clasifica normalmente en un coeficiente de expansión térmica lineal y un coeficiente de expansión térmica de volumen. En la presente invención, el «coeficiente de expansión térmica» se refiere al «coeficiente de expansión térmica lineal», a menos que se indique lo contrario.
[0058] Por ejemplo, el acero inoxidable presenta un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 9 a 18 [10<-6>/°C] en un intervalo de 0 ºC a 100 °C dependiendo del tipo del mismo.
[0059] Específicamente, el acero inoxidable a base de ferrita presenta un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 9,3 a 12 [10<-6>/°C], el acero inoxidable a base de martensita presenta un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 9,9 a 12 [10<-6>/°C], y el acero inoxidable a base de austenita presenta un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 9,8 a 25 [10<-6>/°C].
[0060] En el caso en que el rodillo de prensado 110 esté realizado en un metal, tal como acero inoxidable, puede producirse un gradiente de temperatura en el rodillo de prensado 110 dependiendo de la posición del mismo, lo que puede provocar una diferencia en la expansión térmica.
[0061] Además, en el laminador 100 según la presente invención, se proporciona adicionalmente el soplador de aire 120, que está configurado para inyectar aire al rodillo de prensado 110.
[0062] El soplador de aire 120 está constituido por un soplador de aire superior 121 correspondiente al rodillo de prensado superior 111 y un soplador de aire inferior 122 correspondiente al rodillo de prensado inferior 112.
[0063] El soplador de aire 120 inyecta aire que presenta una temperatura inferior a la temperatura media T<2>del rodillo de prensado 110 en una parte media R<2>del rodillo de prensado 110 calentada a una temperatura superior a la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario S por los medios de elevación de la temperatura, de manera que la temperatura de la parte media R<2>del rodillo de prensado 110 sea inferior a la temperatura de una parte periférica R<1>del rodillo de prensado.
[0064] Como resultado, la parte periférica R<1>del rodillo de prensado 110, que presenta una temperatura más alta que la temperatura de la parte media R<2>del rodillo de prensado 110, se expande térmicamente mucho más que la parte media del rodillo de prensado, y se aplica mucha más presión en una parte periférica de la lámina de cuerpo estructural unitario S por la parte periférica R<1>que presenta un diámetro incrementado mucho mayor que el diámetro de la parte media debido a una diferencia en la expansión térmica.
[0065] Como consecuencia, la parte periférica de la lámina de cuerpo estructural unitario S presenta una fuerza de adhesión más alta que la fuerza de adhesión en la parte restante de la lámina de cuerpo estructural unitario, lo que permite evitar una mala adhesión en la parte periférica de la lámina de cuerpo estructural unitario.
[0066] Además, debido a que el laminador 100 según la presente invención incluye el soplador de aire 120, tal como se ha indicado anteriormente, la parte media R<2>del rodillo de prensado 110 se mantiene constantemente a una temperatura uniformemente más baja que la temperatura de la parte periférica R<1>del rodillo de prensado 110 sin influencias debidas al contacto con la lámina de cuerpo estructural unitario S desde la etapa inicial del proceso, lo que permite prensar la lámina de cuerpo estructural unitario S con una presión uniforme mientras se lleva a cabo el proceso.
[0067] Por otro lado, las condiciones del aire inyectado por el soplador de aire 120, tales como la temperatura, la velocidad y la cantidad del mismo, pueden seleccionarse adecuadamente dentro de un intervalo en el que la temperatura de la parte media R<2>del rodillo de prensado 110 aproximadamente la temperatura T<1>de la lámina de cuerpo estructural unitario S, aunque las condiciones del aire no están particularmente limitadas.
[0068] Un cuerpo estructural unitario con una fuerza de adhesión incrementada en una parte periférica del mismo puede fabricarse utilizando el laminador 100 para la fabricación de cuerpos estructurales unitario según la presente invención. Al describir un método de fabricación del cuerpo estructural unitario, en primer lugar, un separador y un electrodo cortados a un tamaño predeterminado se apilan para formar una lámina de cuerpo estructural unitario, y la lámina de cuerpo estructural unitario formada se introduce en el laminador y se calienta utilizando el medio de calentamiento. Posteriormente, la lámina de cuerpo estructural unitario se prensa utilizando el rodillo de prensado en el estado en el que la temperatura de la parte periférica del rodillo de prensado es más alta que la temperatura de la parte media del rodillo de prensado para adherir el electrodo y el separador entre sí.
[0069] En este momento, la temperatura media del rodillo de prensado es más alta que la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario caliente.
[0070] Finalmente, un electrodo adherido al separador y otro electrodo adherido al separador se separan el uno del otro mediante un corte para formar un cuerpo estructural unitario con una fuerza de adhesión incrementada entre el electrodo y el separador en una parte periférica del mismo.
[0071] Como resultado, es posible evitar defectos que pueden ocurrir debido a la separación entre el electrodo y el separador en un proceso de transferencia del cuerpo estructural unitario o en procesos posteriores de fabricación de una celda de batería utilizando el cuerpo estructural unitario.
[0072] Los cuerpos estructurales unitarios pueden apilarse para formar un conjunto de electrodos, en donde el conjunto de electrodos formado puede alojarse en una carcasa, e inyectarse una solución electrolítica en la carcasa para formar una celda de batería.
[0073] Además, se puede conectar una pluralidad de celdas de batería entre sí en serie o en paralelo, y se pueden añadir diversos tipos de componentes para fabricar un módulo de batería o un paquete de baterías. El módulo de batería o paquete de baterías fabricado se utiliza como fuente de alimentación para diversos tipos de dispositivos.
[0074] La FIG.5 es una vista que muestra una diferencia en la fuerza de adhesión basada en la posición entre (a) un cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios y (b) un cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador convencional para la fabricación de cuerpos estructurales unitarios.
[0075] En la FIG.5, una porción más oscura indica que la fuerza de adhesión entre el electrodo y el separador es mayor, y una parte más clara indica que la fuerza de adhesión entre el electrodo y el separador es menor.
[0076] Además, la fuerza de adhesión se refiere al valor de la resistencia al pelado medido utilizando un instrumento de medición de fuerza adhesiva a temperatura normal.
[0077] Al describir una diferencia en la fuerza de adhesión entre el cuerpo estructural unitario según la presente invención y el cuerpo estructural unitario convencional en referencia a la FIG. 5, la fuerza de adhesión del cuerpo estructural unitario en la parte periférica del mismo es alta debido a que el rodillo de prensado presenta una gran expansión térmica en la parte periférica del mismo, tal como se muestra claramente en (a) de la FIG. 5, mientras que la parte media del cuerpo estructural unitario convencional se prensa con una presión más elevada, lo que provoca que la fuerza de adhesión del cuerpo estructural unitario en la parte media sea alta, tal como se muestra en (b) de la FIG.5. Tal como se puede observar a partir de lo anterior, hay una diferencia clara en la fuerza de adhesión basada en la posición entre el cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador 100 para fabricar cuerpos estructurales unitario según la presente invención y el cuerpo estructural unitario fabricado utilizando el laminador convencional. Aunque los detalles específicos de la presente invención se han descrito en detalle, los expertos en la materia apreciarán que la descripción detallada de la misma describe solo realizaciones preferentes de la presente invención y, por lo tanto, no limita el alcance de la presente invención. De acuerdo con lo anteriormente expuesto, los expertos en la materia apreciarán que son posibles diversas modificaciones y cambios, sin apartarse del alcance según las reivindicaciones adjuntas.
[0078] Descripción de números de referencia
[0079] 100: laminador
[0080] 110: rodillo de prensado
[0081] 111: rodillo de prensado superior
[0082] 112: rodillo de prensado inferior
[0083] 120: soplador de aire
[0084] 121: soplador de aire superior
[0085] 122: soplador de aire inferior
[0086] S: lámina de cuerpo estructural unitario
[0087] R<1>: parte periférica de rodillo de prensado
[0088] R<2>: parte media de rodillo de prensado
[0089] T<1>: temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario
[0090] T<2>: temperatura media del rodillo de prensado

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Laminador (100) para fabricar cuerpos estructurales unitarios, en donde el laminador (100) comprende:
un medio de calentamiento configurado para calentar una lámina de cuerpo estructural unitario (S) que incluye un electrodo y un separador en un estado apilado, y
un rodillo de prensado (110) que comprende un par de rodillos, superior e inferior (111, 112), y configurado para prensar la lámina de cuerpo estructural unitario caliente (S),
en el que el rodillo de prensado (110) incluye un medio de elevación de la temperatura configurado para elevar la temperatura (T<2>) del rodillo de prensado (110) en su interior, y
la temperatura media (T<2>) del rodillo de prensado (110) es superior a la temperatura (T<1>) de la lámina de cuerpo estructural unitario (S),
caracterizado porque
el laminador (100) comprende, además, un soplador de aire (120) configurado para inyectar aire al rodillo de prensado (110), en donde el soplador de aire (120) presenta una temperatura inferior a la temperatura media (T<2>) del rodillo de prensado (110),
en donde el soplador de aire (120) inyecta aire en una parte media (R<2>) del rodillo de prensado (110) de modo que la temperatura de la parte media (R<2>) del rodillo de prensado (110) sea inferior a la temperatura de una parte periférica (R<1>) del rodillo de prensado (110).
2. Laminador (100) según la reivindicación 1, en el que el soplador de aire (120) se proporciona individualmente en cada uno de los rodillos, superior e inferior (111, 112), del rodillo de prensado (110).
3. Laminador (100) según la reivindicación 2, en el que el soplador de aire (120) inyecta continuamente aire hacia la parte media (R<2>) del rodillo de prensado (110).
4. Laminador (100) según la reivindicación 1, en el que la longitud del rodillo de prensado (110) en dirección axial es mayor que la anchura de la lámina de cuerpo estructural unitario (S).
5. Laminador (100) según la reivindicación 1, en el que el rodillo de prensado (110) es un rodillo rígido realizado en un material metálico.
6. Laminador (100) según la reivindicación 1, que comprende, además, un sensor de temperatura configurado para medir la temperatura de la parte media (R<2>) del rodillo de prensado (110) y la temperatura de la parte periférica (R<1>) del rodillo de prensado (110).
7. Método para fabricar un cuerpo estructural unitario con una fuerza de adhesión incrementada entre un electrodo y un separador utilizando el laminador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el método comprende:
apilar un separador y un electrodo cortado a un tamaño predeterminado para formar un lámina de cuerpo estructural unitario (S),
calentar la lámina de cuerpo estructural unitario (S),
prensar la lámina de cuerpo estructural unitario caliente (S) utilizando un rodillo de prensado (110) para adherir el electrodo y el separador entre sí, y
cortar la lámina de cuerpo estructural unitario (S) con el electrodo y el separador adheridos entre sí, en donde durante la etapa de adhesión, la temperatura de una parte media (R<2>) del rodillo de prensado (110) es inferior a la temperatura de una parte periférica (R<1>) del rodillo de prensado (110).
8. Método según la reivindicación 7, en el que la temperatura media (T<2>) del rodillo de prensado (110) es superior a la temperatura de la lámina de cuerpo estructural unitario (S).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20260007901A (ko) * 2024-07-08 2026-01-15 주식회사 엘지에너지솔루션 가열장치 및 그를 포함하는 라미네이션설비

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2293568A (en) * 1940-06-22 1942-08-18 Wingfoot Corp Process for laminating rubber hydrochloride to paper
US5019203A (en) 1986-02-19 1991-05-28 D&K Custom Machine Design, Inc. Double sided laminating machine
US6161604A (en) * 1995-04-24 2000-12-19 Heidelberger Druckmaschinen Ag Web-up apparatus and method
JP3834009B2 (ja) 2003-03-24 2006-10-18 ソニー株式会社 電池電極の製造方法および電池電極製造用ホットプレス装置
KR100992295B1 (ko) 2003-10-02 2010-11-05 주식회사 포스코 초기 크라운 형성을 위한 압연롤의 프로파일 제어장치
GB2466061B (en) * 2008-12-11 2013-09-04 Acco Uk Ltd Temperature control in a laminating device
US8216415B2 (en) * 2009-09-04 2012-07-10 Quinn Reed M Manufacture of kinesiology tape
JP5604231B2 (ja) 2010-08-31 2014-10-08 ユニ・チャーム株式会社 吸収性物品に係るプレス装置、及びプレス方法
KR101528027B1 (ko) * 2012-06-28 2015-06-12 주식회사 엘지화학 전극조립체의 제조공정
KR102133786B1 (ko) * 2012-08-28 2020-07-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 고체 상태 배터리 제조
JP2014120273A (ja) 2012-12-14 2014-06-30 Toyota Industries Corp 電極製造装置
KR101428308B1 (ko) 2012-12-21 2014-08-07 주식회사 포스코 연연속 압연 방법 및 연연속 압연 장치
JP6011859B2 (ja) 2012-12-26 2016-10-19 三菱レイヨン株式会社 多孔質電極基材前駆体シートの製造方法および多孔質電極基材前駆体シート
JP6209900B2 (ja) 2013-08-22 2017-10-11 日産自動車株式会社 シート状電極の製造方法及び圧延装置の制御方法
KR101763993B1 (ko) 2014-10-30 2017-08-01 주식회사 엘지화학 기본 단위체 제조 장치 및 전극 조립체의 제조 방법
JP2016139582A (ja) 2015-01-29 2016-08-04 トヨタ自動車株式会社 電極作成方法
KR102149931B1 (ko) * 2015-11-30 2020-08-31 주식회사 엘지화학 가스 트랩 현상을 개선시킨 이차전지
CN208050577U (zh) * 2018-03-30 2018-11-06 上海贺力液压机电有限公司 热轧机立辊辊身润滑装置
KR102759173B1 (ko) 2018-12-03 2025-01-24 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법
KR102516224B1 (ko) * 2018-12-04 2023-03-30 주식회사 엘지에너지솔루션 라미네이션장치 및 방법, 그를 포함하는 이차전지 제조설비
KR102226816B1 (ko) 2019-04-25 2021-03-15 (주)하이코리아 고 기밀성 고무발포 폼 테이프 및 이의 제조방법
CN110212232B (zh) * 2019-06-26 2020-09-29 东莞市佳的自动化设备科技有限公司 锂电池复合机、热压复合系统及其复合方法
KR102101831B1 (ko) 2019-09-30 2020-04-17 이소라 라미네이팅으로 단위셀을 제작하는 제작 공정과 그 단위셀로 전극조립체를 형성하는 제작 공정이 간소화 되는 이차 전지 제조 시스템
US11201347B2 (en) 2019-09-30 2021-12-14 Sora Lee Secondary-cell manufacturing system for forming an electrode assembly using lamination

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