JP2013544428A - 電極アセンブリのための折畳み装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、単位セルを移送するための装置を提供し、それは、板状単位セルが分離フィルムに巻き込まれる構造を有するスタック／折畳み型電極アセンブリを製造する連続プロセスで単位セルを整列させて折畳み装置に移送するための装置であり、単位セルを連続して供給するための単位セル供給部分と、単位セル供給ユニットでの単位セルの位置を取り込むことによって得られる画像信号を制御部分に送るための位置検査ユニットと、位置検査部分から受け取る画像信号に基づいて単位セルの整列を確認するため、およびグリッパーの動作を制御するための制御部分と、単位セル供給部分から供給される単位セルを一度に１単位ずつ受け取るため、および制御部分からの位置補正信号に従って単位セルの位置を補正し、次いでそれを移送部分に移送するための２つ以上のグリッパーと、単位セルを折畳み装置に移送するための単位セル移送部分とを備える。

Description

本発明は、電極アセンブリのための折畳み装置に関し、より詳しくは、平面状単位セルが分離フィルムを覆って巻き上げられた構造を有するスタック／折畳み型電極アセンブリを製造するための連続プロセスで使用される、単位セルを配置して折畳み装置に移送するための単位セル移送装置に関し、単位セルを順番に導入するための単位セルフィーダーと、単位セルフィーダーにおける単位セルの位置の写真を撮って（または画像を取り込んで）画像信号を取得し、次いでその画像信号を下記の制御部に送る位置検査部と、検査部から受け取る画像信号に基づいて単位セルの整列を確認して下記のグリッパーの挙動を制御する制御部と、それぞれが、セルフィーダーから供給される単位セルを一度に１単位ずつ把持し、次いで制御部が提供する位置補償信号による単位セルの位置補償の後に、その単位セルを下記の移送部に移送する、２つ以上のグリッパーと、上記の単位セルを折畳み装置に移送するための単位セル移送部とを含む。

携帯機器の技術的発展およびそれの需要が、増加し続けるにつれて、エネルギー源としての電池に対する需要もまた、増加している。そのような二次電池の中でも、高いエネルギー密度および活動電位、長いサイクル寿命ならびに減少した自己放電を有するリチウム二次電池が、市販されるようになり、当技術分野で広く使用されるようになった。

二次電池を形成するためのカソード／セパレーター／アノード構造を有する電極アセンブリは、それの構造の観点から、ゼリーロール（巻き型）アセンブリおよびスタック（積層型）アセンブリに広く分類されることができる。ゼリーロール型電極アセンブリは、電流コレクターとして使用される金属箔に電極活性材料を塗布し、それを乾燥してプレス加工し、プレス加工した材料を所望の幅および長さを有する帯状体に切り離し、セパレーターを使用してアノードおよびカソードを分離し、帯状体製品を渦巻き形に巻くことによって製作されることもある。ゼリーロール型電極アセンブリは、円筒状電池の形成に適しているが、それは、角型またはポーチ型電池への応用において、電極活性材料の剥離、低い空間有用性、その他などの不都合を有する。他方では、スタック型電極アセンブリは、複数のカソードおよびアノード単位を順番にスタックする構造を含み、角型電池を容易に形成する利点を有する。しかしながら、アセンブリを製作するときの複雑なプロセスおよび外部衝撃がそれに加えられるときに電極の突出に起因して生じる短絡などの問題をもたらす。

前述の問題を克服するために、上記のゼリーロール型およびスタック型アセンブリの組合せである、改善された構造を有する電極アセンブリが開発されて、「スタック／折畳み型電極アセンブリ」と呼ばれており、カソード／セパレーター／アノード構造の所定単位サイズを有するフルセル(full cell)またはカソード（アノード）／セパレーター／アノード（カソード）／セパレーター／カソード（アノード）構造の所定単位サイズを有するバイセル(bi-cell)が、長い全長を有する連続セパレーターフィルムを使用して折り畳まれ、例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３などの公開された文書に詳細に述べられており、これらの開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。本明細書では、上記のような構造を有する電極アセンブリは、スタック／折畳み型電極アセンブリと呼ばれることもある。

スタック型またはスタック／折畳み型電極アセンブリが電池ケースに取り付けられた構造を有する二次電池は、異なる形状を有することもあり、それの代表的な例は、アルミニウム積層シートでできたポーチ型ケースを使用するリチウムイオンポリマー電池（LiPB）であることもある。

リチウムイオンポリマー電池（LiPB）は、電解質を含浸させた電極アセンブリを含む構造を有することもあり、そのアセンブリは、互いに熱融合した電極（カソードおよびアノード）ならびにセパレーターから成り、アルミニウム積層シートで形成されたポーチ型ケースに密封されたスタック型電極アセンブリまたはスタック／折畳み型電極アセンブリが、最も多く使用される。それに応じて、リチウムイオンポリマー電池はしばしば、「ポーチ型電池」と呼ばれることもある。

上記のように、スタック型電極アセンブリまたはスタック／折畳み型電極アセンブリを製作するためには、それぞれの単位セル（フルセルまたはバイセル）は、整列され、分離フィルムを覆って巻かれなければならない。もし単位セルが、所定間隔で積層されるときにわずかでも正しく整列されないならば、電池の製造を完了した後のテスト中に故障が生じることもある。または、電池をテストした後の充放電で電圧低下の問題が引き起こされることもある。

それに応じて、上記の従来の問題を解決するための技術についての強い必要性が今もなおある。

韓国特許出願公開第２００１−００８２０５８号明細書 韓国特許出願公開第２００１−００８２０５９号明細書 韓国特許出願公開第２００１−００８２０６０号明細書

したがって、本発明は、上記の従来の問題を解決することおよび関連技術分野での技術的制約を克服することを対象とする。

広範囲に及ぶ徹底的調査および実験の結果として、平面状単位セルが分離フィルムを覆って巻かれた構成を有するスタック／折畳み型電極アセンブリを製造するための連続プロセスに関して、単位セルフィーダーと、位置検査部と、制御部と、２つ以上のグリッパーと、単位セル移送部とから成る特定構造を有する単位セル移送装置が、下記のように開発された。また、そのような単位セル移送装置が、スタック／折畳み型電極アセンブリを製造するための連続プロセスで使用される場合には、単位セルは、簡単な作業プロセスによって折り畳み中に適切に整列されることが確認され、それによって本発明が達成される。

それに応じて、本発明は、平面状単位セルが分離フィルムを覆って巻かれた構造を有するスタック／折畳み型電極アセンブリを製造するために、連続プロセスで単位セルを整列させて折畳み装置に移送するための単位セル移送装置を提供し、それは、
単位セルを順番に導入するための単位セルフィーダーと、
単位セルフィーダーにおける単位セルの位置の画像を取り込み、取得した画像信号を下記の制御部に送る位置検査部と、
取得した画像信号に基づいて単位セルの整列を検査し、下記のグリッパーの挙動を制御する制御部と、
セルフィーダーから供給される単位セルを一度に１単位ずつ把持し、制御部から出力される位置補償信号出力に従って単位セルの位置を補償し、その結果を下記の（単位セル）移送部に移送する少なくとも２つのグリッパーと、
単位セルを折畳み装置に移送するための単位セル移送部との構成を有する。

本発明によると、単位セルは、例えばフルセルまたはバイセルであってもよい。

フルセルは、カソード／セパレーター／アノードの単位構造から成るセルであり、カソードおよびアノードは、セルの両端にそれぞれ位置する。そのようなフルセルは、カソード／セパレーター／アノードの一次構造を有するセルであってもよく、またはカソード／セパレーター／アノード／セパレーター／カソード／セパレーター／アノード構造を備えてもよい。

別法として、バイセルは、カソード／セパレーター／アノード／セパレーター／カソード単位構造またはアノード／セパレーター／カソード／セパレーター／アノード単位構造などの、セルの両端に位置する同一電極を有するセルを含んでもよい。本説明では、カソード／セパレーター／アノード／セパレーター／カソード構造を有するセルは、「Ｃ型バイセル」と呼ばれることもあり、一方アノード／セパレーター／カソード／セパレーター／アノード構造を有するセルは、「Ａ型バイセル」と呼ばれることもある。すなわち、Ｃ型バイセルは、セルの両側に位置するカソードを含み、一方Ａ型バイセルは、それの両側に位置するアノードを含む。

そのようなバイセルは、セルの両側に提供される電極が同じ構成を有する限りは、それのカソード、アノードおよび／またはセパレーターの数の観点から特に制限されない。

フルセルおよびバイセルは、カソードおよびアノードをそれらの間にセパレーターを挿入しながら相互に結合することによって製作されてもよい。そのような結合は、例えば熱融合によって行われてもよい。

フルセルおよびバイセルのそれぞれでのカソードは、例えばカソード活性材料、導電性材料およびバインダーの混合物をカソード電流コレクターに塗布し、被覆された材料を乾燥してプレス加工することによって製作されてもよい。適宜、フィラーが、混合物に加えられてもよい。

上記のカソード電流コレクターは一般に、３μｍから５００μｍの範囲の厚さを有するように製作される。そのようなカソード電流コレクターは、電池の化学修飾を引き起こすことなく導電性を有する限り特に制限されない。例えば、カソード電流コレクターは、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、または炭素、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理されたアルミニウムもしくはステンレス鋼などを使用して製作されてもよい。電流コレクターは、電極活性材料への接着を強化するために、それの表面に微細な凹凸を有するように加工されてもよい。加えて、電流コレクターは、フィルム、シート、フォイル、ネット、多孔質構造体、発泡体、不織布などを含む様々な形を有してもよい。

カソード活性材料は、２つ以上の遷移金属を含有するリチウム遷移金属酸化物、例えば、１つまたは複数の遷移金属で置換されるリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２等の層状化合物、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２、その他などのＬｉ_１＋ｘＭｎ_２−ｘＯ_４（ただしｘは０から０．３３に及ぶ）によって表されるリチウムマンガン酸化物、リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）、ＬｉＶ_３Ｏ_８、ＬｉＦｅ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７、その他などのバナジウム酸化物、ＬｉＮｉ_１−ｘＭ_ｘＯ_２（ただしＭ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、ＢまたはＧａ、およびｘ＝０．０１〜０．３）によって表されるＮｉ部位型（ｓｉｔｅ ｔｙｐｅ）リチウムニッケル酸化物、ＬｉＭｎ_２−ｘＭ_ｘＯ_２（ただしＭ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、ＺｎまたはＴａ、およびｘ＝０．０１〜０．１）またはＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（ただしＭ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ）によって表されるリチウムマンガン複合酸化物、Ｌｉがアルカリ土類金属イオンによって部分的に置換されるＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ジスルフィド化合物、Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_３等をそれらに特に限定することなく備えることができる。

導電性材料は一般に、カソード活性材料を含む混合物の全重量に対して１重量％から３０重量％の量を加えられる。そのような導電性材料は、電池の化学修飾を引き起こすことなく導電性を有する限り特に制限されない。導電性材料は、例えば天然黒鉛または人造黒鉛などの黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェン（ｋｅｔｃｈｅｎ）ブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サマー（ｓｕｍｍｅｒ）ブラック等のカーボンブラック、炭素繊維または金属繊維などの導電性繊維、フッ化炭素、アルミニウム、ニッケル粉末等の金属粉末、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、ポリフェニレン誘導体などの導電性物質、および同様のものを含むことができる。

上記のバインダーは、導電性材料との活性材料の結合および電流コレクターへの接合を補助し、通常はカソード活性材料を含有する混合物の全重量に対して１重量％から３０重量％の量を加えられる。そのようなバインダーの例は、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、デンプン、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブチレンゴム、フッ素化ゴム、様々な共重合体等を含むことができる。

フィラーは、カソードの膨張を抑制するための補助材料であり、適宜使用され、電池の化学修飾を引き起こすことなく繊維状材料を含む限り特に制限されない。フィラーは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、その他などのオレフィン重合体、ガラス繊維または炭素繊維などの繊維状材料等を含んでもよい。

一方では、本明細書で使用されるアノードは、アノード活性材料をアノード電流コレクターに塗布し、それを乾燥してプレス加工することによって製作され、適宜、導電性材料、バインダー、フィラーなどが、上記のようにさらに含まれてもよい。

アノード電流コレクターは一般に、３μｍから５００μｍの範囲の厚さを有するように製作される。そのようなアノード電流コレクターは、電池の化学修飾を引き起こすことなく高い導電性を有する限り特に制限されない。例えば、アノード電流コレクターは、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、炭素、ニッケル、チタンもしくは銀で表面処理された銅またはステンレス鋼、アルミニウム−カドミウム合金などを使用して製作されてもよい。カソード電流コレクターと同様に、アノード電流コレクターは、電極活性材料への接着を強化するために、それの表面に微細な凹凸を有するように加工されてもよい。加えて、アノード電流コレクターは、フィルム、シート、フォイル、ネット、多孔質構造体、発泡体、不織布などを含む様々な形を有してもよい。

アノード活性材料の例は、難黒鉛化性炭素（しばしば「硬質炭素」と呼ばれる）、黒鉛炭素、その他などの炭素、Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０＜ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０＜ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１−ｘＭｅ’_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ、Ｍｅ’＝Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ族元素（周期表で）、ハロゲン、０＜ｘ≦１、１≦ｙ≦３、１≦ｚ≦８）などの金属複合酸化物、リチウム金属、リチウム合金、シリコン合金、スズ合金、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４およびＢｉ_２Ｏ_５などの金属酸化物、ポリアセチレンなどの導電性ポリマー、Ｌｉ−Ｃｏ−Ｌｉ材料などを含んでもよい。

本明細書で使用されるセパレーターは、カソードとアノードとの間に挿入され、高いイオン透過性および優れた機械的強度を有する薄い絶縁層を使用して形成されてもよい。セパレーターは典型的には、０．０１μｍから１０μｍの孔径および５μｍから３００μｍの厚さを有する。セパレーターとしては、耐化学性および疎水性を有する、ポリプロピレンもしくはポリエチレンなどのオレフィン重合体および／またはガラス繊維でできたシートまたは不織布が使用される。ポリマーを含む固体電解質が電解質として用いられるときは、固体電解質はまた、セパレーターとしての機能を果たすことができる。

本発明では、単位セルフィーダーは、特定の制限なしに、単位セルを順番に導入することができる任意の装置または構造とすることができる。好ましい例としては、コンベヤーベルトを使用することができる。コンベヤーベルトが、単位セルを供給するために使用される場合には、単位セルは、コンベヤーベルトの上に載せられて連続して導入されてもよい。

検査部は、例えば単位セルが移送される前に単位セルの位置の画像を取り込むために単位セルフィーダーの上部に取り付けられたカメラを含んでもよい。カメラは、単位セルの上面全体、またはさもなければその一部の画像を取り込んでもよい。単位セルは、所定寸法を有するので、補償に必要な情報は、単位セルの一部でも画像を取り込むことによって取得できる。したがって、カメラは好ましくは、単位セルの一部の画像を取り込むように構成される。そのような構成の結果として、単位セルが、別の単位セルに部分的に重なるときでさえ、検査部は、重なりに起因して部分的に隠された単位セルの位置の画像信号を生成することができ、それ故にプロセス設計に柔軟性を与える。すなわち、単位セルが、移動距離を減らすために（製造）プロセスで互いにかつ部分的に重なり、それ故に生産性の改善を達成するとき、有用な位置情報を取得できる。

好ましい実施形態によると、検査部は、単位セルの片面の両エッジの画像を取り込むことによって取得される画像信号を生成してもよい。

制御部は、画像信号による単位セルの配置をプリセット配置と比較してもよく、もし単位セル配置とプリセット配置との間に差があるならば、その差を補償するための位置補償信号をグリッパーに送ってもよい。

例えば、画像信号による単位セルの配置がプリセット配置と比較され、その結果から前者が一方向にそれていることが分かる場合には、制御部は、それた長さを反対方向に補償するための補償信号をグリッパーに送ってもよい。

本明細書では、プリセット配置は、主題の（製造）プロセスにおける特定の単位セルの標準的ポジティブ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）配置に関する情報のことであってもよい。本説明では、制御部は、画像信号から取得される単位セルの配置を前述のポジティブ配置と重ね合わせて比較することによってポジティブ配置からの単位セル配置の位置の逸脱を推定してもよい。上記のように、検査部が、単位セルの片面の両エッジの画像を取り込んで画像信号を形成する場合、両エッジのポジティブ配置情報は、制御部に保存され、次いで検査部が提供する単位セル配置と比較されてもよい。

一方で、グリッパーは、制御部によって与えられる位置補償情報に従って単位セルの位置を補償しながら各単位セルを単位セル移送部に移送することができる限り、その構造の観点から特に限定されない。

好ましくは、グリッパーは、単位セルを交互に把持するために第１のグリッパーおよび第２のグリッパーを含んでもよく、第１のグリッパーが、単位セルを把持してそれを単位セル移送部に移送する間に、第２のグリッパーは、把持位置に戻り、第１のグリッパーの移送プロセスが終了する時点で（次に来る）単位セルを移送し始める。

上記の動きを実現するために、例えば、第１のグリッパーおよび第２のグリッパーは、単位セル移送部へと移動する単位セルの方向に対して左側および右側に位置してもよい。

単位セル移送部は、単位セルをグリッパーから受け取り、次いでそれを折畳み装置に移送してもよく、例えばコンベヤーベルトを含んでもよい。特定の一実施形態によると、単位セル移送部は、反対方向に回転しながら互いに向き合うように配置される一対のコンベヤーベルトを有してもよく、単位セルは、コンベヤーベルトの間に挿入されて移送されてもよい。

好ましい実施形態によると、単位セルフィーダーおよび単位セル移送部は、互いに隣接してもよく、単位セルフィーダーでの単位セルが垂直に移動して単位セル移送部に移送されるように、単位セルフィーダーと単位セル移送部との間の隣接場所に垂直ステップを有してもよい。

垂直ステップが、上記のように提供される場合は、単位セルを垂直に移送しながら単位セルの位置を補償することによって、長さ方向での移送時間を減らすことができる。

より詳しくは、単位セルフィーダーおよび単位セル移送部のそれぞれが垂直ステップを有する構造によると、第１の単位セルが、移送中に垂直に移動する間に、第２の単位セルは、写真画像を取り込む場所に提供されてもよい。すなわち、第１の単位セルが、垂直ステップに対して垂直に移動して単位セル移送部に移送される間に、第２の単位セルは、第１の単位セルの下部で重なり位置に移動してもよい。

この場合には、上記のように、検査部は、単位セルの一部の画像を取り込むことによって取得される画像信号を生成し、次いでそれを制御部に移送してもよく、それによって処理速度を増加させる。

好ましくは、突き出たシルが、単位セル移送部に隣接した単位セルフィーダーでの従動ローラーの外側に形成されてもよく、そのシルは、グリッパーが第２の単位セルを把持する場合にその単位セルの動きを止めるためにその単位セルの前部に接触してもよい。

検査部でカメラを使用して単位セルの画像を取り込むために、単位セルは、停止しなければならない。また、単位セルフィーダーの供給速度は、停止時間を相殺するために単位セル移送部の移送速度よりも速くてもよい。

好ましい実施形態によると、第１の単位セルが、第１のグリッパーによって移送される間に、第２の単位セルは、写真画像を取り込む検査部の位置にフィーダーから移動する。この場合には、第１の単位セルおよび第２の単位セルは、互いに垂直にかつ部分的に重なり、検査部でのカメラは、第２の単位セルの重ならない面の両エッジの画像を取り込み、画像信号を取得して生成し、その画像信号を制御部に送る。次いで、制御部は、位置補償信号を決定して第２のグリッパーに送る。第２のグリッパーは、その位置補償信号を受け取り、第２の単位セルを移送する。また、第２のグリッパーが、第２の単位セルを移送する間に、第１のグリッパーは、それの元の位置に戻りもする。そのような一連の手順は、繰り返されてもよい。

垂直ステップが低すぎる場合は、スクラッチが単位セル間で生じることもある。反対に、垂直ステップが高すぎる場合は、垂直移送距離が、延ばされることもあり、それは、処理速度を高めないことになる。それに応じて、単位セルフィーダーと単位セル移送部との間の垂直ステップは、前述の理由を考慮して３ｍｍから１０ｍｍ、より好ましくは４ｍｍから７ｍｍに及んでもよい。

垂直ステップは、単位セル移送部が単位セルフィーダーの上にまたはさもなければ下に位置する構成を有してもよい。単位セルフィーダーがコンベヤーベルトである場合には、単位セルは、コンベヤーベルトの上に載せられて導入される。したがって、単位セル移送部を単位セルフィーダーの上に提供することが、より効果的なこともあり、それ故にグリッパーの動きを簡略化する。

本発明はまた、前述の装置を使用して製作されるスタック／折畳み型電極アセンブリ、ならびに前述の電極アセンブリおよびリチウム塩含有非水電解質を含むリチウム二次電池も提供する。

本明細書で使用されるリチウム塩を含有する非水電解質は、リチウム塩ならびに電解質を含む。電解質は、非水有機溶媒、有機固体電解質、無機固体電解質、または同様のものであってもよい。

非水有機溶媒は、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、ガンマブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロキシフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、ギ酸メチル、酢酸メチル、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、または同様のものを含む非プロトン性有機溶媒であってもよい。

有機固体電解質の例は、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキシド誘導体、ポリプロピレンオキシド誘導体、リン酸エステル重合体、かくはんポリリシン（ｐｏｌｙ ａｇｉｔａｔｉｏｎ ｌｙｓｉｎｅ）、ポリエステル硫化物、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン、イオン性解離基（ｉｏｎｉｃ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｇｒｏｕｐ）を有するポリマー、または同様のものを含んでもよい。

無機固体電解質の例は、Ｌｉ_３Ｎ、ＬｉＩ、Ｌｉ_５ＮＩ_２、Ｌｉ_３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、ＬｉＳｉＯ_４、ＬｉＳｉＯ_４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ、Ｌｉ_２ＳｉＳ_３、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４、Ｌｉ_４ＳｉＯ_４−ＬｉＩ−ＮｉＯＨ、Ｌｉ_３ＰＯ_４−Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２、その他などのＬｉの窒化物、ハロゲン化物および／または硫酸塩を含んでもよい。

本明細書で使用されるリチウム塩は、非水電解質で容易に溶解される材料であり、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＢ_１０Ｃｌ_１０、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＮＬｉ、クロロボランリチウム、低級脂肪族カルボン酸リチウム、リチウム４−フェニルホウ酸、イミド、または同様のものを含んでもよい。

加えて、充放電特性および難燃性を改善するために、例えば、ピリジン、亜リン酸トリエチル、トリエタノールアミン、環状エーテル、エチレンジアミン、ｎ−グリム、ヘキサホスホリックトリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン染料、Ｎ−置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ−置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２−メトキシエタノール、三塩化アルミニウム、または同様のものが、非水電解質に加えられてもよい。もし必要ならば、不燃性を与えるために、非水電解質は、四塩化炭素および三フッ化エチレンなどのハロゲン含有溶媒をさらに含んでもよい。さらに、高温貯蔵特性を改善するために、非水電解質は、二酸化炭素ガスをさらに含んでもよい。

本発明に従って製作される二次電池は、小型機器のための電力源である電池セルに使用されてもよく、また中型機器および／または大型機器のための電力源である、複数の電池セルを有する中型電池モジュールおよび／または大型電池モジュールの単位セルとして用いられてもよい。

本明細書で述べる中型機器および／または大型機器の好ましい例は、電池モーターからの動力によって動作する動力工具、例えば電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などを含む電気自動車、例えば電動バイク、電動スクーターなどを含む電動二輪車、電動ゴルフカートなどをそれらに特に限定されることなく含んでもよい。

本発明の上記および他の目的、特徴ならびに他の利点は、添付の図面を併用する次の詳細な説明からより明確に理解されることになる。

本発明の例となる実施形態による単位セル移送装置を例示する概略図である。 本発明の例となる実施形態による単位セル移送装置を例示する概略平面図である。 本発明の例となる実施形態による単位セル移送装置の構成を例示する図である。

以下では、本発明の例となる実施形態が、次の例を参照してより詳細に述べられることになる。しかしながら、当業者は、これらの実施形態が、例示目的で開示され、本発明の範囲を制限しないことを理解するであろう。

図１は、本発明の例となる実施形態による単位セル移送装置を例示する概略図であり、図２は、上記の単位セル移送装置を例示する概略平面図であり、図３は、単位セル移送装置の構成を例示する。

上記の図を参照すると、単位セル１０を順番に導入するための単位セルフィーダー１００は、それの両端でローラーによって駆動されるコンベヤーベルトから成り、単位セル１０は、コンベヤーベルトの上に載せられて導入される。

そのため、単位セル１０が、所定時間止められている間に、検査部２００は、単位セル１０の位置情報の画像を取り込み、それから取得される画像情報を制御部３００に送る。

制御部３００は、画像情報をプリセット配置と比較し、配置の逸脱が見いだされる場合に、比較した結果を補償するための位置補償信号をグリッパー４００に送る。

グリッパー４００は、第１のグリッパー４１０、第２のグリッパー４２０ならびに位置補償信号を受け取って第１のグリッパー４１０および第２のグリッパー４２０を駆動するための駆動部４３０から成る。適宜、駆動部４３０を含まないこともできるが、その代わりに、グリッパーは、第１のグリッパー４１０および第２のグリッパー４２０が駆動部として機能する構成を有してもよい。

グリッパー４００は、所定時間止められた単位セル１０を把持し、制御部３００によるアクションの指示に従って位置を補償しながら、単位セルを単位セルフィーダー１００から単位セル移送部５００に移送する。

図を参照すると、グリッパー４００の第２のグリッパー４２０は、単位セル１０を単位セルフィーダー１００から把持し、それを単位セル移送部５００に移送する。また、次の単位セルが、第１のグリッパー４１０によって把持されて移送される場合には、第２のグリッパー４２０は、その次の単位セルを把持するための位置に戻る。

単位セル移送部５００は、単位セルフィーダー１００に対して垂直ステップを有する一対のコンベヤーベルトを含み、それは、反対方向に回転しながら互いに向き合うように配置される。グリッパー４００によって把持された単位セル１０は、コンベヤーベルトの間に挿入され、次いで移送される。

上記のコンベヤーベルトの対は、両端にローラーを有し、該ローラーが時計方向に回転してコンベヤーベルトを駆動する下部コンベヤーベルト５１０と、両端にローラーを有し、該ローラーが反時計方向に回転してコンベヤーベルトを駆動する上部コンベヤーベルト５２０とを含むことができる。

検査部２００および制御部３００は、単位セル１０の一部、例えば単位セルの片面の両端の画像を取り込むことによって位置情報を分析することができる。したがって、第１の単位セルが、無作為に選択され、グリッパー４００によって垂直方向に持ち上げられる場合、単位セルフィーダー１００は、単位セルを連続して移動させ、それによって第２の単位セルが第１の単位セルの垂直下方に位置することを可能にする。したがって、第２の単位セルは、上側から見て第１の単位セルと部分的に重なる。検査部２００のカメラは、重ならない部分の画像を取り込み、グリッパー４００が、単位セルを単位セル移送部５００に移送する場合に、位置補償を実行することができる。

それに応じて、整列は、単位セル１０が重なっている間に行うことができ、それによって処理速度が著しく高められることを可能にする。

本発明の好ましい実施形態が、添付の図面と併せて上で述べられたが、当業者は、様々な変更および変形が、前述の説明に基づいて、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく可能であることを理解するであろう。

前述のことから明らかなように、本発明による単位セル移送装置は、単位セルを効果的に整列させ、加工率を改善することができ、それ故に処理速度を高めることができる。

１０ 単位セル
１００ 単位セルフィーダー
２００ 検査部
３００ 制御部
４００ グリッパー
４１０ 第１のグリッパー
４２０ 第２のグリッパー
４３０ 駆動部
５００ 単位セル移送部
５１０ 下部コンベヤーベルト
５２０ 上部コンベヤーベルト

Claims (15)

1. 単位セルを配置および折畳み装置に移送するための単位セル移送装置であって、該装置は、平面状単位セルが分離フィルムを覆って巻き上げられた構造を有するスタック／折畳み型電極アセンブリを製造するための連続プロセスで使用され、該装置は、
   単位セルを順番に導入するための単位セルフィーダーと、
   前記単位セルフィーダーにおける前記単位セルの位置の画像を取り込んで画像信号を取得し、次いで前記画像信号を下記の制御部に送る位置検査部と、
   前記検査部から受け取る画像信号に基づいて前記単位セルの整列状態を確認して下記のグリッパーの挙動を制御する前記制御部と、
   それぞれが、前記セルフィーダーから供給される単位セルを一度に１単位ずつ把持し、次いで前記制御部が提供する位置補償信号による前記単位セルの位置補償の後に、前記単位セルを下記の移送部に移送する、２つ以上のグリッパーと、
   上記の前記単位セルを折畳み装置に移送するための単位セル移送部とを備える、単位セル移送装置。
2. 前記単位セルは、バイセルまたはフルセルである、請求項１に記載の装置。
3. 前記単位セルフィーダーは、コンベヤーベルトであり、前記単位セルは、前記コンベヤーベルトの上に載せられて導入される、請求項１に記載の装置。
4. 前記検査部は、前記単位セルフィーダーの上部に取り付けられたカメラであり、前記単位セルの一部だけの画像を取り込むことによって取得される画像信号を生成する、請求項１に記載の装置。
5. 前記検査部は、前記単位セルの片面の両エッジの画像を取り込むことによって取得される前記画像信号を生成する、請求項４に記載の装置。
6. 前記制御部は、前記画像信号による前記単位セルの配置をプリセット配置と比較し、前記単位セル配置と前記プリセット配置との間に差がある場合は、前記差を補償するための位置補償信号を前記グリッパーに送る、請求項１に記載の装置。
7. 前記グリッパーは、前記単位セルを交互に把持するために第１のグリッパーおよび第２のグリッパーを含み、前記第１のグリッパーが、単位セルを把持してそれを単位セル移送部に移送する間に、前記第２のグリッパーは、把持位置に戻り、前記第１のグリッパーの移送プロセスが終了する時点で次に来る単位セルを移送し始める、請求項１に記載の装置。
8. 前記第１のグリッパーおよび前記第２のグリッパーは、前記単位セルを前記単位セル移送部に移動させる方向に対して左側および右側に位置する、請求項７に記載の装置。
9. 前記単位セル移送部は、反対方向に回転しながら互いに向き合うように配置される一対のコンベヤーベルトを有し、前記単位セルは、前記コンベヤーベルトの間に挿入されて移送される、請求項１に記載の装置。
10. 前記単位セルフィーダーおよび前記単位セル移送部は、互いに隣接しており、前記単位セルフィーダーでの単位セルが垂直に移動して前記単位セル移送部に移送されるように、前記単位セルフィーダーと前記単位セル移送部との間の隣接場所に垂直ステップを有する、請求項１に記載の装置。
11. 第１の単位セルが、前記垂直ステップに対して垂直に移動して前記単位セル移送部に移送される間に、第２の単位セルは、前記第１の単位セルの下部の重なり位置に移動する、請求項１０に記載の装置。
12. 突き出たシルは、前記単位セル移送部に隣接した前記単位セルフィーダーにおける従動ローラーの外側に形成され、前記シルは、前記グリッパーが前記第２の単位セルを把持する場合に前記単位セルの動きを止めるために前記単位セルの前部に接触する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記垂直ステップは、３ｍｍから１０ｍｍの高さを有する、請求項１０に記載の装置。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置を使用して製作されるスタック／折畳み型電極アセンブリ。
15. 請求項１４に記載のスタック／折畳み型電極アセンブリを含む二次電池。

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