JP6249510B2 - スクラップ除去部を含むノッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクラップ除去部を含むノッチング装置に関する。

最近、充放電可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源または補助電力装置などとして広範囲に使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車（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（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ ＨＥＶ）などの動力源としても注目されている。

このような二次電池は、電極組立体が電解液と共に電池ケースに内蔵される形態で製造される。前記電極組立体は、製造方法によってスタック型、フォールディング型、スタック−フォールディング型などに区分される。スタック型又はスタック−フォールディング型電極組立体の場合、単位組立体が、正極と負極が分離膜を挟んで順次積層される構造となっている。このような電極組立体を作るためには、電極タブが形成された正極と負極を先に製造することが必要である。

すなわち、電極タブが形成された単位電極を製造するためには、まず、片面又は両面に電極活物質が塗布されている連続的な電極シートに電極タブを形成するノッチング過程が必要である。前記ノッチング過程は、一般に、ダイ上に電極シートを位置させ、プレスを使用して電極シートの一部を打ち抜く工程からなる。

前記プレスによって打ち抜かれて形成される残余物、すなわち、スクラップは、ダイ上に前記プレスの形状に対応して形成されている開口を通して排出される。このような過程において、スクラップは、重力によって開口を通してダイの外部に排出されるのが一般的であるが、ダイの内部との摩擦により、ダイの外部に排出されずにダイの上端面の開口の入口に残存する場合が発生する。この場合、電極シートが打ち抜かれた後、グリッパーによって電極シートが移送されるとき、残存しているスクラップに電極シートが掛かるようになる。電極シートがスクラップに掛かる場合、電極タブ部位に折り畳みが発生したり、電極シートに塗布されている活物質が剥がれて粉塵が発生し得る。

したがって、上記のような問題点を解決するための新たなノッチング装置の開発が必要な実情である。

本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

本発明の目的は、安定的に電極シートに電極タブを形成すると同時に、スクラップの排出を円滑に行うことができるノッチング装置を提供することである。

本発明の他の目的は、上記のようなノッチング装置を使用することで、優れた作動特性を発揮する二次電池を提供することである。

したがって、上記のような目的を達成するための本発明に係るノッチング装置は、電池の生産工程において片面又は両面に電極活物質が塗布されている連続的な電極シートに電極タブを形成するノッチング装置であって、
前記電極シートの一部に電極タブが形成され得るように電極シートを打ち抜くプレスであって、下端面から空気を噴射する空気噴射口が形成されており、少なくとも１つ以上のスクラップ除去部が装着されている、プレスと、
前記プレスによって打ち抜かれたスクラップが排出され得るように、前記プレスに対応する形状の開口が形成されているダイと、
前記プレスの動作に同期化され、前記プレスに対応する大きさだけ電極シートを移送するグリッパーと、
を含んでいる。

すなわち、本発明に係るノッチング装置は、プレスの下端面に形成されている空気噴射口を介してスクラップに空気を噴射することによって、スクラップをダイの外部に効果的に排出することができる。また、少なくとも１つ以上のスクラップ除去部を装着することによって、空気の推力でもスクラップがダイの表面から排出されない場合には、追加的に物理的な力を加えてスクラップをダイの外部に完全に排出することができる。

一実施例において、前記スクラップ除去部は、打ち抜かれたスクラップがプレスの下端面から分離されてダイの開口に排出され得るように、ダイの開口方向に作動した後、弾性的に元の位置に復元される構造であってもよい。

具体的に、前記スクラップ除去部は、弾性的な元の位置への復元のために圧縮スプリングを含んでいてもよい。この場合、前記スクラップ除去部は、スクラップと接触して下向き力を加える斥力部と、前記斥力部と結合されて復元力を加える圧縮スプリングとを含む構造からなっていてもよい。前記斥力部の一端は、前記プレスの下端面から一部突出していてもよく、前記斥力部の他端は、前記プレスの内部に装着されている圧縮スプリングに結合されていてもよい。前記斥力部は、円柱または多角柱構造のバーからなっていてもよい。

このような構造によって、前記プレスが電極シートと接触して電極シートを打ち抜く前には、前記斥力部は、前記圧縮スプリングによって圧縮されて単純に電極シートに接触している状態であり得る。前記プレスが電極シートを打ち抜いてスクラップが生成された後には、前記斥力部が、前記圧縮スプリングの復元力によってスクラップをダイの開口に排出することができる。

前記斥力部は、プレスの下端面から１ｃｍ〜５ｃｍだけ弾性的に突出していてもよい。前記斥力部がプレスの下端面から突出した長さが１ｃｍ未満である場合には、スクラップが打ち抜かれた後、スクラップをダイの開口から十分に押し出すことができない。一方、前記斥力部がプレスの下端面から突出した長さが５ｃｍを超える場合には、スクラップを排出した後に電極シートをグリッパーによって移送する過程で、突出した斥力部に電極シートが掛からないように、突出した斥力部の長さだけ追加的にプレスの位置を上向きに移動させなければならないため、工程時間が増加するという問題がある。したがって、プレスの下端面から弾性的に突出している斥力部の適正な長さは１ｃｍ〜５ｃｍであってもよく、より具体的には２ｃｍ〜３ｃｍであってもよい。

前記圧縮スプリングの復元力は１Ｎ〜１０Ｎであってもよい。前記圧縮スプリングの復元力が１Ｎ未満である場合には、前記圧縮スプリングの復元力によってスクラップをダイの開口から十分に押し出すことができない。一方、前記スプリングの復元力が１０Ｎを超える場合には、前記プレスによってスクラップが打ち抜かれる前に、前記斥力部が電極シートを変形させることがある。したがって、前記圧縮スプリングの適正な復元力は１Ｎ〜１０Ｎであってもよく、より具体的には４Ｎ〜６Ｎであってもよい。

前記空気噴射口は、前記プレスの下端面の全体にわたって形成されていてもよい。したがって、スクラップの全面に同一の推力が加わるので、スクラップがダイの開口上に垂直に落下し得、ダイの内側壁との大きな摩擦なしにダイの外部に排出され得る。

また、前記空気噴射口は、前記斥力部の中央に形成されていてもよい。

本発明はまた、前記ノッチング装置を使用して製造される電極組立体を提供する。

本発明はまた、前記電極組立体が電解液と共に電池ケースの内部に密封されている二次電池を提供する。

本発明はまた、前記二次電池を単位電池として含んでいることを特徴とする電池パックを提供する。

本発明はまた、前記電池パックを電源として含むことを特徴とするデバイスを提供し、前記デバイスは、具体的に、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群から選択されてもよい。

このようなデバイスの構造及び作製方法は当業界で公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明を省略する。

本発明の一実施例に係るノッチング装置の側面図である。 図１のプレスの平面図である。 図１のプレスの垂直断面図である。

以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。

図１には、本発明の一実施例に係るノッチング装置の側面図が模式的に示されており、図２には、図１のプレスの平面図が模式的に示されており、図３には、図１のプレスの垂直断面図が模式的に示されている。

図１乃至図３を参照すると、ノッチング装置１０は、プレス１００、ダイ２００、及びグリッパー３００からなっている。

プレス１００の平面視の構造は、電極シート２０に電極タブを形成するために、電極タブに対応する形状の凹凸１１０を含む構造からなっている。

空気噴射口１２０は、プレス１００の平面視で全面にわたって形成されており、スクラップ除去部１３０は、プレス１００の平面視で中心において同一の間隔で離隔して形成されている。

このような空気噴射口１２０とスクラップ除去部１３０の位置により、スクラップの全面に均一に推力を加えることができ、したがって、スクラップをダイの外部に容易に排出することができる。

プレス１００のスクラップ除去部１３０は、斥力部１３１と圧縮スプリング１３２からなっている。圧縮スプリング１３２はプレス１００の内部に装着されており、斥力部１３１の上端は圧縮スプリング１３２と結合されている。斥力部１３１の下端は、プレス１００の下端面から２ｃｍの長さＨだけ突出している。

ダイ２００には、プレス１００に対応する形状の開口２１０が形成されている。

以上、本発明の実施例に係る図面を参照して説明したが、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。

以上で説明したように、本発明に係るノッチング装置は、プレスの下端面に形成されている空気噴射口を介してスクラップに空気を噴射することによって、スクラップをダイの外部に効果的に排出することができる。また、少なくとも１つ以上のスクラップ除去部を装着することによって、空気の推力でもスクラップがダイの表面から排出されない場合には、追加的に物理的な力を加えてスクラップをダイの外部に完全に排出することができる。

１０ ノッチング装置、２０ 電極シート、１００ プレス、１２０ 空気噴射口、１３０ スクラップ除去部、１３１ 斥力部、１３２ 圧縮スプリング、２００ ダイ、２１０ 開口、３００ グリッパー

Claims (8)

1. 電池の生産工程において片面又は両面に電極活物質が塗布されている連続的な電極シートに電極タブを形成するノッチング装置であって、
   前記電極シートの一部に電極タブが形成され得るように電極シートを打ち抜くプレスであって、下端面から空気を噴射する空気噴射口が形成されており、少なくとも１つ以上のスクラップ除去部が装着されている、プレスと、
   前記プレスによって打ち抜かれたスクラップが排出され得るように、前記プレスに対応する形状の開口が形成されているダイと、
   前記プレスの動作に同期化され、前記プレスに対応する大きさだけ電極シートを移送するグリッパーと、を含み、
   前記スクラップ除去部は、スクラップと接触して下向き力を加える斥力部と、前記斥力部と結合されて復元力を加える圧縮スプリングであって、打ち抜かれたスクラップがプレスの下端面から分離されてダイの開口に排出され得るように、前記斥力部をダイの開口方向に作動した後、弾性的に元の位置に復元する、圧縮スプリングと、を含んでおり、
   前記斥力部に空気噴射口が形成されていることを特徴とする、ノッチング装置。
2. 前記斥力部は、円柱または多角柱構造のバー（ｂａｒ）であることを特徴とする、請求項１に記載のノッチング装置。
3. 前記斥力部は、プレスの下端面から１ｃｍ〜５ｃｍだけ弾性的に突出していることを特徴とする、請求項２に記載のノッチング装置。
4. 前記斥力部は、プレスの下端面から２ｃｍ〜３ｃｍだけ弾性的に突出していることを特徴とする、請求項３に記載のノッチング装置。
5. 前記プレスの下端面には、複数のさらなる空気噴射口が全面にわたって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のノッチング装置。
6. 前記斥力部に形成された空気噴射口が、前記斥力部の中央に位置していることを特徴とする、請求項２に記載のノッチング装置。
7. 前記圧縮スプリングの復元力は１Ｎ〜１０Ｎであることを特徴とする、請求項１に記載のノッチング装置。
8. 前記圧縮スプリングの復元力は４Ｎ〜６Ｎであることを特徴とする、請求項７に記載のノッチング装置。

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