JP2016006765A

JP2016006765A - 電気自動車用２次電池の電極板移送装置

Info

Publication number: JP2016006765A
Application number: JP2015101733A
Authority: JP
Inventors: リ，ケ−ソル; Kye-Seol Lee
Original assignee: KOEM CO Ltd
Current assignee: KOEM CO Ltd
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2035-05-19
Also published as: KR101604052B1; KR20150134671A; US9695004B2; US20150336760A1; JP6281711B2

Abstract

【課題】密閉されたボックス（円筒状または角状）内に電極ロールを積層させて構成する電気自動車用２次電池の製作工程において、高い集積度でボックス内に電極ロールが充填されることができるようにするにあたり、電極の移送における破損を防止できるようにした電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置を提供する。
【解決手段】電極５０１を一方向に構成した電極板５００を利用して電極ロールを製作する場合、移送ローラーの外面で電極５０１の移動位置にガイドローラーを構成して、電極５０１が破損することなく移送し、巻き取ることで電極ロールを製作可能にした電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
【選択図】図１１

Description

本発明は、密閉されたボックス（円筒状または角状）内に電極ロールを積層させて構成される電気自動車用２次電池の製作工程において、高い集積度でボックス内に電極ロールが充填されることができるように電極を一方向に構成した電極ロールを利用して電極ロールを製作する場合、この電極ロールで電極が破損することなく移送して巻き取って電極ロールを製作可能にした電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置に関する。

一般的に、リチウムイオン電池は、リチウムの反応性が大き過ぎて安定性問題の解決が難しいため常用化されることができなかったが、最近になって常用化され始めた。リチウムイオン電池は、他の電池に比べて多くの強点を有している。

第一、リチウム金属は、他のいずれの金属より軽いため、エネルギー密度が非常に大きい。第二、起電力が大きい。第三、メモリー効果（ｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔ：充電する前に電池が完全に放電されなければならない性質）がなく、完全に放電せずにある程度充電されている状態でも充電が可能である。第四、自己放電による電力損失が非常に少ない。

このような長所を有するリチウムイオン２次電池は、陰極の充電反応が比較的速くなされるリチウムイオンの流入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）反応で急速充電が可能であり、リチウムイオンの状態で存在するので、安定性を備えた高電圧電池であり、充電容量が大きく小型化が可能であるという点で、携帯電話やノート型パソコンのような携帯用電子機器に主に採択されており、近来では、電気自動車のバッテリーに使用されている。

リチウムイオン２次電池は、陽極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、陰極（Ａｎｏｄｅ）活物質を金属箔（ＡｌｏｒＣｕｆｏｉｌ）に塗布して陽極と陰極を製造し、分離膜（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を両電極間に入れて巻いて製作したゼリー・ロール（ＪＥＬＬＹＲＯＬＬ）を製作し、製作されたゼリー・ロールを円筒状または角状の金属容器に挿入し、電解液（ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）を充填し、密封して完成する。

ここで、前記ゼリー・ロール（電極ロール）は、陰極極板を先ず巻き、その上に分離膜、分離膜上に陽極極板が巻かれ、最上部に陽極が分離膜を挟んで陰極を囲み、分離膜が表面に位置し、分離膜が最終仕上げられて、ゼリー・ロールが完成する。

図１は、ゼリー・ロールの構造を示し、図２は、製作完了後の形状を示す。

図１に示すように、電極板１０において、陽極と陰極は一端で極板が外部に露出するように電極１１を形成し、図２に示すように、両端で陽極（＋）と陰極（−）が構成されるように電極１１を巻き取ってゼリー・ロールを完成する。

電気自動車用の角状電池の場合、燃費及びその使用時間を考慮して最大限効率的な性能を有するようにするために、できれば小さいサイズと重量で製造されることが好ましく、できれば高い集積度で電極板が内部に充積される必要がある。

従って、同一サイズの空間により多くの電極板を充積させるためには、近板の面積をより広くすればそれほどの容量が増加するという点を勘案して、同じ方向に電極を配列することができるように電極の一部分を除去することで、電極を一側端に陽極と陰極を構成するようにして、他方の電極空間ほど電極板の面積を増加させる電極板ロールが製作されて常用化された。

図３及び図４は、容積率を増加させた新しい電気自動車用の角状電池ロールの例を示す。

図３のように、電極板２０において、電極部分の一部を取り外し除去して電極２１を形成し、図４のように、陽極（＋）と陰極（−）を同じ方向に構成されるように電池ロールを巻き取る。

図４のように、陽極（＋）と陰極（−）がそれぞれ同じ位置に置かれて積層されるように、電極２１の間隔を合わせて電極２１を形成する。

このように電池ロールを製作することで、従来の電池ロールにおける一端の電極部分ほど電極板で形成することができるので、その分容量が増大する。従って、同じ空間（角状バッテリー）内にさらに多くの容量を提供する電池ロールを積層することができるので、全体のバッテリー容量を増大させることができる。

しかし、図３のような形態の電極板を従来の巻取装置のような移送ローラーを利用して移送させて巻き取る場合、電極部分が移送ローラーを通過しながら巻き上がり、破損（裂け）するという問題点が発生して、電池ロールの巻取過程で不良が発生するので、深刻な生産率の低下及び不良発生の恐れがある。

本発明は、このように電極の一定部分を取り外し除去して一端の同じ方向に陽極と陰極の電極が構成された電極板からなる電池ロールを巻き取る装置における前記電極板を移送するための移送装置に関する。

本発明では、一方向に電極をまとめて構成することができるように、電極の一定部分を除去して電極が構成された電極板を移送するための移送装置に関し、移送ローラーの外面で電極の移動位置にガイドローラーを構成して、電極の移送において破損が防止できるようにした電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置を提供する。

本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置は、電極板を移送させるための移送ローラーと、本体パネルに設置固定して移送ローラーに結合して移送ローラーの固定及び回転軸として構成され、移送ローラーの前端でガイド固定部を結合固定させるための固定軸部と、固定軸部に結合固定し、ガイドローラーを固定させるためのガイド固定部と、ガイド固定部に結合固定し、移送ローラーの外面に位置して移送ローラーを経由する電極板５００によって回転しながら電極板の電極をガイドするガイドローラーとを含んで構成されることを特徴とする。

前記ガイド固定部は、ガイドローラーの設置位置を調節し、前記移送ローラーとガイドローラーとの設置角度を調節し、前記ガイドローラーは、二つ以上で構成され、電極板の移送経路に沿って電極板に加えられる力を考慮して前記ガイド固定部に設置されるようにしたことを特徴とする。

このような本発明によると、一方向に電極が構成された電極ロールの製作において、電極部分が移送される時に、ガイドローラーによって電極を案内して移送することで、移送ローラーによって電極が移送する時の破損を防止することができる。

従来の電極板の構造を示した図面である。従来の電極板で製作された電極ロールの構造を示した図面である。本発明に適用される電極板の構造を示した図面である。本発明に適用される電極板で製作された電極ロールの構造を示した図面である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の構成を示した斜視図である。本発明において、ガイドローラーの長さ調節構成を示した斜視図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の構成を示した分離斜視図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の構成を示した側断面図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の正面図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の設置例を示した正面図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の設置例を示した斜視図である。本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置の設置例を示した、電極板が設置される前の状態を示した斜視図である。

本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置を添付の図５乃至図１２に示した実施例を参照して説明すると、以下の通りである。

電極板５００を移送させるための移送ローラー１００と、本体パネル６００に設置固定して移送ローラー１００に結合して移送ローラー１００の固定及び回転軸として構成され、移送ローラー１００の前端でガイド固定部２００を結合固定させるための固定軸部３００と、固定軸部３００に結合固定し、ガイドローラー４００を固定させるためのガイド固定部２００と、ガイド固定部２００に結合固定し、移送ローラー１００の外面に位置して移送ローラー１００を経由する電極板５００によって回転しながら電極板５００の電極５０１をガイドするガイドローラー４００とを含んで構成される。

前記固定軸部３００は、本体パネル６００に固定手段３１０によって設置固定され、移送ローラー１００が結合する移送ローラー結合部３０１が構成され、移送ローラー結合部３０１の前後端では移送ローラー１００と移送ローラー結合部３０１との間にベアリング３２０が結合して、移送ローラー１００が移送ローラー結合部３０１を軸として回転する構造で結合し、移送ローラー１００が結合した移送ローラー結合部３０１の前端には、固定軸３００を固定させる固定リング３３０が結合する固定リング結合部３０１ａが構成され、移送ローラー結合部３０１の末端には、ガイド固定部２００が結合するガイドローラー固定結合部３０２が構成される。

前記ガイド固定部２００は、ガイド固定結合部３０２に結合し、固定手段２１０によって固定するように構成された固定軸結合部２０１と、ガイドローラー４００が結合固定するガイドローラー固定部２０２とを含んで構成される。

そして、前記ガイドローラー４００は、前記ガイドローラー固定部２０２に結合固定し、ローラー部４２０を結合固定及び回転軸として作用するローラー固定軸４１０及び固定部４３０と、ローラー固定軸４１０及び固定部４２０とローラー部４３０の間にベアリング４４０が設置されてローラー固定軸４１０上で回転する構造で移送ローラー１００を経由する電極板５００の一部及び電極５０１をガイドするローラー部４２０とを含んで構成される。

前記ローラー固定軸４１０は、ガイドローラー固定部２０２に結合して固定手段２２０によって固定するガイド固定部４１０ａが構成され、その反対端にローラー部４２０がベアリング４４０と共に結合するローラー結合部４１０ｂが構成され、ローラー結合部４１０ｂは、ベアリング４４０と共に結合してローラー部４２０が回転する構造であり、ローラー部４２０が前後移動可能な構造からなる。

即ち、ローラー部４２０の位置を移動可能にする構造で、ガイドローラー４００の位置を移動させることができるようにして移送ローラー１００と向い合う位置を調節する。

そして、前記移送ローラー１００の外周面に沿って弾性リング結合溝が形成され、弾性リング結合溝に弾性リング１１０が結合し、前記ガイドローラー４００と接触して、移送ローラー１００とガイドローラー４００との間の間隔を形成して、電極板５００の電極５０１が曲がることなく通過されるようにする。

即ち、移送ローラー１００の回転によって電極５０１がガイドローラー４００内に進入する時に移動する電極５０１によって、ガイドローラー４００が負荷なく回転し、電極５０１を安全に通過させることができる。

前記ガイドローラー４００と移送ローラー１００との間隔は、０．５ｍｍで構成される。

このような構成からなる本発明の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置は、電極板の電極で一定部分を除去した状態で構成した電極板を移送して巻き取るための装置において電極板を移送するための移送装置であり、移送ローラーの外面に沿ってガイドローラーを一つ以上構成して、移送過程で電極の破損を防止可能にしたことをその技術的特徴とする。

本体パネル６００に固定軸部３００が設置され、固定軸部３００上に移送ローラー１００が回転する構造で結合し、移送ローラー１００の前端でガイド固定部２００が設置され、ガイド固定部２００にガイドローラー４００が設置されて、移送ローラー１００の外面にガイドローラー４００が一定間隔で設置される構造からなる。

図７に示すように、固定軸部３００は、移送ローラー結合部３０１とその前端でガイド固定結合部３０２が構成され、移送ローラー１００には、ベアリング３２０が共に結合して移送ローラー１００が回転する構造で結合する。

最後に、固定リング３３０が移送ローラー結合部３０１の固定リング結合部３０１ａに結合し、固定手段３４０によって結合することで、移送ローラー１００が移送ローラー結合部３０１上で安全に回転する結合構造を完了する。

前記ガイド固定部２００の固定軸結合部２０１がガイド固定結合部３０２に結合し、下端から固定手段２１０によって固定結合する。

前記ガイド固定部２００は、上端では、ガイドローラー固定部２０２が構成され、ガイドローラー固定部２０２にガイドローラー４００が結合固定し、図５及び図７に示すように、移送ローラー１００の外面に間隔を置いて設置される。

この時、移送ローラー１００の外面には弾性リング１１０が結合し、ガイドローラー４００は、弾性リング１１０と接触しながら、移送ローラー１００とガイドローラー４００は、電極５０１を通過させるための隙間が発生する。

前記ガイドローラー固定部２０２は、半円状の溝で構成され、ガイドローラー４００の設置位置、即ち、移送ローラー１００とのガイドローラー４００の設置角度を調節可能にする。

前記ガイドローラー固定部２０２は、移送ローラー１００の曲律からなり、前記ガイドローラー４００の結合位置に関係なく、移送ローラー１００の外面上に同じ間隔を置いて設置されるようにする。

前記ガイドローラー４００と移送ローラー１００との間隔は、０．１〜０．２ｍｍとなるように構成される。

前記ガイドローラー４００のローラー固定軸４１０がガイドローラー固定部２０２に結合し、固定手段２２０によって固定され、ローラー固定軸４１０のその反対端でベアリング４４０を通じてローラー部４２０が結合して回転する構造でローラー固定軸４１０にローラー部４２０が結合する。

固定部４３０をベアリング４４０を通じてローラー部４２０に結合して、結合を完了する。

前記固定部４３０を外部方向に傾斜面を置いて形成して、最初の電極板５００を挟む時に便利に構成する。

前記ガイドローラー４００は、一つ以上構成してもよく、設置された位置によって移送ローラー１００の設置角度を調整することができる。

図５乃至図７は、本発明の電極板巻取移送装置の設置例を示す。

本発明の実施例では、ガイドローラー４００を三つ設置し、その設置位置によって移送ローラー１００と設置角度を調節して設置する。

本実施例では、移送ローラー１００が三つ設置されているが、より多くの移送経路を提供するように移送ローラー１００を三つ以上構成してもよい。

このように設置された移送装置は、電極５０１を内側、即ちガイドローラー４００の方向に電極板５００を固定部４３０から挟んで移送ローラー１００とガイドローラー４００との間に挟んで設置する。

前記固定部４３０が傾斜面を有し、容易に電極板５００を挟み込むことができる。

この時、電極５０１の位置によって、ローラー部４２０をローラー結合部４１０ｂ上で前後移動させて、図６のようにガイドローラー４００の位置を調節することができる。

設置が完了して巻取装置を動作させれば、電極板５００が引かれながら各移送ローラー１００に沿って移送し、この時、移送ローラー１００と電極板５００に密着したガイドローラー４００が電極５０１をガイドしながら巻き上がらないようにして破損を防止する。

前記移送ローラー１００によって移送する電極板５００により、負荷なく回転するガイドローラー４００は、移送ローラー１００の外面に沿って結合した弾性リング１１０によって接触しているので、弾性リング１１０によって提供される弾性力により移送する電極５０１を安全に通過させる。

図１０及び図１１に示すように、移送ローラー１００の各位置にガイドローラー４００が設置され、移送ローラー１００の回転及び移送する経路に沿って電極５０１を取るので、電極５０１の裂けを防止することができる。
これを勘案すると、移送ローラー１００の曲律及び設置された位置によって電極板５００の電極に力を受ける位置が変わる。従って、その位置を考慮してガイドローラー４００を設置すれば、電極５０１が破損することなく移送ローラー１００を安全に通過することができる。

Claims

電極板５００を移送させるための移送ローラー１００と、本体パネル６００に設置固定して移送ローラー１００に結合して移送ローラー１００の固定及び回転軸として構成され、移送ローラー１００の前端でガイド固定部２００を結合固定させるための固定軸部３００と、固定軸部３００に結合固定し、ガイドローラー４００を固定させるためのガイド固定部２００と、ガイド固定部２００に結合固定し、移送ローラー１００の外面に位置して移送ローラー１００を経由する電極板５００によって回転しながら電極板５００の電極５０１をガイドするガイドローラー４００とを含んで構成されることを特徴とする電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記移送ローラー１００の外周面に沿って前記ガイドローラー４００の接触面に弾性リング結合溝を形成し、前記弾性リング結合溝に弾性リング１１０を結合して移送ローラー１００とガイドローラー４００とが弾性リング１１０を挟んで接触して弾性リング１１０による隙間を提供することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記ガイド固定部２００は、ガイドローラー４００との設置位置を調節し、前記移送ローラー１００とガイドローラー４００との設置角度を調節し、
前記ガイドローラー４００は、二つ以上で構成され、電極板５００の移送経路に沿って電極板５００に加えられる力を考慮して前記ガイド固定部２００に設置することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記ガイド固定部２００は、上端にはガイドローラー固定部２０２が構成され、ガイドローラー固定部２０２にガイドローラー４００が結合固定し、移送ローラー１００の外面に設置されるように構成し、
前記ガイドローラー固定部２０２は、移送ローラー１００の曲律による半円状の溝で構成され、多数個のガイドローラー４００を電極板５００の移送経路に沿って電極板５００に加えられる力を考慮してその設置位置を調節することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記固定軸部３００は、本体パネル６００に固定手段３１０によって設置固定され、移送ローラー１００が結合する移送ローラー結合部３０１が構成され、移送ローラー結合部３０１の前後端には移送ローラー１００と移送ローラー結合部３０１との間にベアリング３２０が結合して移送ローラー１００が移送ローラー結合部３０１を軸として回転する構造で結合し、移送ローラー１００が結合した移送ローラー結合部３０１の前端には、固定軸３００を固定させる固定リング３３０が結合する固定リング結合部３０１ａが構成され、移送ローラー結合部３０１の末端にはガイド固定部２００が結合するガイドローラー固定結合部３０２が構成され、
前記ガイド固定部２００は、ガイド固定結合部３０２に結合し、固定手段２１０によって固定するように構成された固定軸結合部２０１と、ガイドローラー４００が結合固定するガイドローラー固定部２０２とを含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記ガイドローラー４００は、前記ガイドローラー固定部２０２に結合固定し、ローラー部４２０を結合固定及び回転軸として作用するローラー固定軸４１０及び固定部４３０と、ローラー固定軸４１０及び固定部４２０とローラー部４３０との間にベアリング４４０が設置され、ローラー固定軸４１０上で回転する構造で移送ローラー１００を経由する電極板５００の一部及び電極５０１をガイドするローラー部４２０とを含んで構成され、
前記ローラー固定軸４１０は、ガイドローラー固定部２０２に結合し、固定手段２２０によって固定するガイド固定部４１０ａが構成され、その反対端にローラー部４２０がベアリング４４０と共に結合するローラー結合部４１０ｂが構成され、ローラー結合部４１０ｂは、ベアリング４４０と共に結合してローラー部４２０が回転する構造であり、ローラー部４２０が前後移動可能な構造からなることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。
前記固定部４３０が傾斜面を有し、容易に電極板５００を挟み込むことができることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車用２次電池の電極板巻取移送装置。