KR20220116528A - 리튬 배터리 제조 공정 및 설비 - Google Patents

리튬 배터리 제조 공정 및 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR20220116528A
KR20220116528A KR1020227024844A KR20227024844A KR20220116528A KR 20220116528 A KR20220116528 A KR 20220116528A KR 1020227024844 A KR1020227024844 A KR 1020227024844A KR 20227024844 A KR20227024844 A KR 20227024844A KR 20220116528 A KR20220116528 A KR 20220116528A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
prism
battery
assembly
strip
lithium battery
Prior art date
Application number
KR1020227024844A
Other languages
English (en)
Inventor
웬준 리
윤하오 리우
바오펭 호우
허이겐 유
용웨이 리
Original Assignee
베이징 웰리온 뉴 에너지 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베이징 웰리온 뉴 에너지 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 filed Critical 베이징 웰리온 뉴 에너지 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Publication of KR20220116528A publication Critical patent/KR20220116528A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

본 발명에 개시되는 리튬 배터리 제조 공정은: 사전 컴파운딩, 적층을 위한 권취, 절단, 재료 리클레이밍, 연속 가공 및 완제품 조립의 순차적인 구현 공정을 거쳐 각각의 전극 및 세퍼레이터가 적층, 가공 및 형성되고, 최종적으로 배터리 조립식 제품으로 조립되는 것을 포함한다. 리튬 배터리 제조 공정은 구현이 간단하고 효율적이며, 리튬 배터리 제품의 연속 제조를 실현할 수 있고, 이것에 의해 배터리 제조 효율이 크게 향상되고, 그것에 상응하여 전체 공정 흐름을 단순화해서 작업자의 노동 집약도를 저감한다. 또한, 상기 리튬 배터리 제조 공정을 위한 리튬 배터리 제조 설비가 개시된다.

Description

리튬 배터리 제조 공정 및 설비
본 출원은 2019년 12월 27일에 출원번호 201911380391.3으로 출원되고, 발명의 명칭이 "리튬 배터리 제조 공정 및 설비"인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 리튬 배터리 제조 및 가공의 기술 분야, 특히 리튬 배터리 제조 공정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 리튬 배터리 제조 공정을 위한 리튬 배터리 제조 설비에 관한 것이다.
현재 리튬 배터리의 제조 및 가공 공정에 있어서, 리튬 배터리의 코어에 대해서는 양극, 세퍼레이터, 및 음극이 순차적으로 배열되어야 하며, 그 제조 방법은 통상 권취형 및 적층형의 두 가지 유형으로 나뉜다. 그 중에서 권취형 배터리 제조 공정은 중심 코어를 고정한 다음, 전극과 세퍼레이터를 함께 감아 배터리 어셈블리를 형성하는 것이며; 이 방법은 원통형 배터리의 제조 및 가공에 주로 사용되지만, 이 제조 공정은 코어의 높은 내부 저항으로 이어지며, 소형 배터리 모델의 제조에만 적합하다. 적층형 배터리의 제조 공정은 동일한 사양에 따라 전극과 세퍼레이터를 미리 절단하여 피스로 만든 다음, 아래에서 위로 쌓아 전극 귀부를 납땜하고, 최종적으로 배터리 어셈블리가 패키징에 의해 형성되며; 이 공정 방법은 각형 배터리의 제조 및 가공에 일반적으로 사용되지만, 이 방법은 적층 메커니즘의 작동 동안 주기적인 일시 중지로 인해 전체 공정 제조 효율이 낮아진다.
따라서, 리튬 배터리의 연속 제조 및 가공을 어떻게 쉽고 효율적으로 실현할 것인가는 당업자가 해결해야 할 중요한 기술적 문제이다.
본 발명의 목적은 리튬 배터리의 연속 제조 및 가공을 쉽고 효율적으로 실현할 수 있는 리튬 배터리 제조 공정을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 리튬 배터리 제조 공정을 위한 리튬 배터리 제조 설비를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 리튬 배터리 제조 공정을 제공한다.
사전 컴파운딩: 양극, 세퍼레이터, 음극, 및 세퍼레이터가 임의의 순서로 가지런히 쌓인 다음, 인입 롤러(lead-in roller)에 의해 적당히 롤링되어 배터리 스트립으로 컴파운딩되고, 배터리 스트립이 상기 인입 롤러의 고정축 회전을 통해 하류의 프리즘으로 연속해서 보내어지는 단계;
적층을 위한 권취: 프리즘의 연속적인 고정축 회전을 통해 배터리 스트립이 프리즘의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층되며, 프리즘의 외주면 상에 권취된 배터리 스트립이 가압 어셈블리에 의해 가압되는 단계;
절단: 프리즘의 임의의 베어링면 상의 배터리 스트립의 권취층의 수가 제품의 설정된 권취층 수를 충족하면, 제품의 권취층 수를 충족하는 상응하는 베어링면 상의 배터리 스트립이 절단 어셈블리에 의해 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로 정밀하게 절단되는 단계;
재료 리클레이밍: 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 프리즘과 함께 하류의 리클레이밍 스테이션까지 연속적으로 및 동기적으로 회전하도록 한 다음, 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 장치에 의해 프리즘으로부터 제거되고, 하류의 저장 스테이션 또는 하류의 공정 설비에 배치되는 단계;
연속 가공: 상술한 절단 공정 및 리클레이밍 공정이 순차적으로 순환하여 반복되고, 상술한 공정을 완전히 거친 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 하나씩 제거되는 단계;
완제품 조립: 연속 가공함으로써 제조된 단일 배터리 조립식 제품의 수가 제품 요구사항을 충족하면, 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 가지런히 쌓인 다음, 배터리 조립식 제품으로 균일하게 조립되는 단계.
바람직하게는 사전 컴파운딩 공정에 있어서, 세퍼레이터는 연속적인 긴 스트립 재료이고, 양극 및 음극은 연속적인 긴 스트립 재료이거나 절단된 불연속적인 전극 재료이다.
바람직하게는 사전 컴파운딩 공정에 있어서, 양극 및 음극이 불연속적인 전극 재료인 경우, 세퍼레이터 상의 사전 컴파운딩 공정을 완료한 인접한 두 전극 간의 거리는 프리즘 상의 배터리 스트립의 권취층의 수와 양의 상관관계가 있다.
바람직하게는 적층을 위한 권취 공정에 있어서, 인입 롤러와 프리즘 사이의 배터리 스트립의 장력은 일정하게 유지되고, 배터리 스트립의 장력 변동 범위는 50N 이하이다.
또한, 본 발명은 상기 항목에 기재된 리튬 배터리 제조 공정에 사용되는 리튬 배터리 제조 설비를 제공하고, 배터리 스트립과 매칭되는 인입 롤러, 회전 샤프트, 및 고정축을 중심으로 회전하도록 회전 샤프트를 구동하기 위한 메인 모터가 제공되는 프레임을 포함하고, 여기서 회전 샤프트의 외측은 연동 운동을 위한 프리즘과 동축으로 슬리빙되고, 프리즘의 외벽은 그 원주를 따라 배열되고 배터리 스트립과 매칭되는 복수의 베어링면을 갖고, 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 어셈블리가 베어링면 상에 제공되며;
베어링면의 저부와 회전 샤프트 사이에 지지 프레임이 신축가능하게 연결되고, 베어링면은 지지 프레임의 연장 단부와 정렬되고 매칭된 관통 구멍을 갖고, 베어링면의 외측에는 관통 구멍과 정렬되고 매칭된 가압 플레이트가 제공되고, 가압 플레이트의 후면에는 텔레스코픽 실린더가 연결되고, 텔레스코픽 실린더의 연장 단부와 가압 플레이트 사이에 제 1 스프링이 연결되며;
프리즘의 일측면에는 리클레이밍 어셈블리가 제공되고, 프리즘의 타측면에는 절단 어셈블리가 제공되며, 여기서 인입 롤러, 절단 어셈블리, 가압 플레이트, 및 리클레이밍 어셈블리가 배터리 스트립의 이송방향을 따라 상류로부터 하류로 순차적으로 배열된다.
바람직하게는 프리즘은 정다각형 프리즘이다.
바람직하게는 회전 샤프트는 정다각형 프리즘이고, 회전 샤프트의 각각의 측면은 각각의 베어링면과 일대일 대응되고 평행하게 매칭되며, 지지 프레임은 회전 샤프트의 각각의 측면과, 그 측면과 정렬되고 매칭된 베어링면 사이에 위치된다.
바람직하게는 가압 어셈블리는 베어링면 상에 고정된 베이스를 포함하고, 베이스의 상부에는 프리즘의 축과 평행한 방향으로 커넥팅 로드가 제공되고, 프리즘의 중앙에 가까운 커넥팅 로드의 일단부에는 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 핸들이 제공되고, 프리즘의 축방향을 따라 순차적으로 배열된 제 1 스윙 로드 및 제 2 스윙 로드가 커넥팅 로드와 베이스 사이에 각각 제공되고, 베이스 간의 인접 단부, 제 1 스윙 로드, 커넥팅 로드 및 제 2 스윙 로드는 순차적으로 힌지 결합되어 4-바 연동 메커니즘을 형성하고, 각각의 힌지 샤프트의 연장방향은 베이스가 위치되는 베어링면에 평행하고, 프리즘의 축에 대해 수직하며, 또한 베이스에는 4-바 연동 메커니즘의 연동 운동을 구동하기 위한 가압 모터가 제공된다.
바람직하게는 가이드 포스트는 베이스가 위치되는 베어링면에 수직한 방향을 따라 커넥팅 로드의 단부를 통과하고, 가압 핸들은 가이드 포스트의 저부에 연결되고, 가이드 포스트는 커넥팅 로드의 단부의 저면과 가압 핸들의 상면 사이에 매립된 제 2 스프링으로 슬리빙되고, 가압 핸들의 저부에는 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가요성 가스켓이 제공된다.
바람직하게는 절단 어셈블리는 절단 헤드 및 제 1 위치 제어 시스템을 포함하고, 상기 절단 헤드는 레이저 절단 헤드, 절단 에지를 구비한 나이프, 또는 가열 기능을 구비한 고온 나이프 중 어느 하나이고, 제 1 위치 제어 시스템은 가이드 레일 또는 다축 기계식 암 상에서 제어가능하게 움직이는 슬라이더로 구성된 슬라이더 이동 메커니즘이다.
바람직하게는 리클레이밍 어셈블리는 파지 헤드 및 제 2 위치 제어 시스템을 포함하고, 파지 헤드는 핑거 구동 부재에 의해 구동되는 클램핑 플레이트이고, 제 2 위치 제어 시스템은 가이드 레일 또는 다축 기계식 암 상에서 제어가능하게 움직이는 슬라이더로 구성된 슬라이더 이동 메커니즘이다.
바람직하게는 핑거 구동 부재는 핑거 에어 실린더 또는 핑거 모터이다.
상술한 배경기술과 비교하여, 본 발명에 의해 제공되는 리튬 배터리 제조 공정에 있어서, 사전 컴파운딩, 적층을 위한 권취, 절단, 재료 리클레이밍, 연속 가공 및 완제품 조립을 순차적으로 거쳐 각각의 전극과 세퍼레이터가 적층, 가공 및 형성되고, 최종적으로 배터리 조립식 제품으로 조립된다. 리튬 배터리 제조 공정은 구현이 간단하고 효율적이며, 리튬 배터리 제품의 연속 제조를 실현할 수 있고, 이것에 의해 배터리 제조 효율이 크게 향상되고, 그에 상응하여 전체 공정 흐름을 단순화하여 작업자의 노동 집약도를 저감한다.
또한, 본 발명에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 설비에 대해서는 작동 공정 동안, 양극, 세퍼레이터, 음극 및 다른 세퍼레이터가 순차적으로 정렬되고 적층되어 인입 롤러에 배치되고, 인입 롤러의 고정축 회전의 안내 하에 각각의 전극 및 세퍼레이터가 적층되어 배터리 스트립 어셈블리를 형성해서 프리즘으로 연속적으로 이송되고, 프리즘의 고정축 회전의 작용 하에 프리즘의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 순차적으로 적층된다. 권취 및 적층 공정 동안, 배터리 스트립의 입력 스테이션으로의 이동 시에 배터리 스트립이 베어링면 상에 스무스하고 정확하게 정렬되고 권취될 수 있도록, 프리즘의 임의의 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션으로 이동하려고 할 때, 베어링면 상의 상응하는 가압 어셈블리가 해방되고 들어올려진다. 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션을 통과하고 베어링면 상의 배터리 스트립이 제자리에 정렬되고 권취되면, 상기 상응하는 가압 어셈블리가 다시 아래로 내려가 배터리 스트립을 적당히 가압하여 배터리 스트립 어셈블리의 각각의 구성요소의 적층 및 압축 구조의 강도를 보장한다. 그 후, 베어링면은 계속 이동하고, 베어링면의 하류에 위치한 인접한 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션으로 순차적으로 이동된 다음, 배터리 스트립이 그 위에 정렬되고 권취되며, 전체 프리즘은 고정축을 중심으로 순환하여 회전하고, 프리즘의 임의의 베어링면 상에 적층된 배터리 스트립 어셈블리의 수 및 구조가, 설정된 권취층의 수를 만족할 때까지 배터리 스트립이 그것의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층된 다음, 베어링면은 절단 어셈블리에 상응하는 스테이션까지 프리즘과 함께 계속 회전하고, 절단 어셈블리는 베어링면 상의 배터리 스트립 어셈블리를 절단하여 단일 셀 어셈블리 조립식 제품을 형성한다. 적절한 각도로 계속 회전한 후, 프리즘은 회전을 멈추고, 텔레스코픽 실린더는 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품과 가압 플레이트의 전단면이 완전히 접촉할 때까지 이동하도록 연장되고 가압 플레이트를 구동한다. 이 때, 상응하는 가압 어셈블리가 해방되고 들어올려져 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리됨과 동시에 지지 프레임이 관통 구멍으로부터 돌출되어서, 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 베어링면으로부터 들어올려지고 분리된 다음, 지지 프레임은 프리즘의 외주면으로부터 점차 멀리 이동하도록 계속 연장되고 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품을 구동한다. 이 공정 동안, 제 1 스프링은 연속적으로 가압된다. 그 후, 가압 플레이트와 지지 프레임 사이에 클램핑된 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 확실하게 클램핑된 다음, 지지 프레임 및 텔레스코픽 실런더는 점차 후퇴되고, 제 1 스프링은 가압 플레이트와 지지 프레임이 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리될 때까지 리셋되도록 점차 연장되고, 그 후 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 제조 및 가공을 완료하기 위해서, 하류의 저장 스테이션으로 들어가도록 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 스무스하게 제거될 수 있으며; 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 절단 공정이 완료된 후, 인접한 베어링면 상의 상응하는 배터리 스트립은 절단 어셈블리 스테이션까지 특정 각도로 프리즘과 연동해서 계속 회전한 다음, 회전을 멈추고 절단을 행한 다음, 이전의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 형성 및 리클레이밍 공정을 순차적으로 반복하기만 하면 되고, 리클레이밍이 완료된 후, 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품은 그것의 수가 어셈블리 요구사항을 충족할 때까지 저장 스테이션에 순차적으로 쌓인 다음, 복수의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 균일하게 조립되어 완전한 배터리 조립식 제품을 형성할 수 있다. 상술한 리튬 배터리 제조 설비의 작동 공정은 안정적이고 효율적이며, 설비의 연속 작동 및 배터리 어셈블리의 연속 제조는 다양한 구성요소의 조정을 통해 실현될 수 있고, 이는 리튬 배터리의 제조 및 가공 효율을 크게 향상시키고, 이것에 의해 리튬 배터리 제조 공정에서 필요로 되는 수동 조작을 크게 줄이고 작업자의 노동 집약도를 저감한다.
본 발명의 실시형태 또는 종래 기술의 기술적 해결 방법을 보다 명확하게 설명하기 위해서, 실시형태 또는 종래 기술의 설명에 사용되는 첨부 도면을 이하에서 간략히 소개한다. 명백히, 하기 설명에 도시된 첨부 도면은 단지 본 발명의 일부 실시형태일 뿐이다. 당업자에 대해, 창의적인 노력 없이도 이들 도면에 따라 다른 도면도 얻어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 특정 실시형태에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 공정의 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 특정 실시형태에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 설비의 외부 구조의 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 하우징 내부의 각각의 어셈블리의 매칭 구조의 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 도 2의 중앙 부분 구조의 단면도이다.
구체적으로 10-프레임, 101-인입 롤러, 102-제 1 인입 롤러, 103-제 2 인입 롤러, 104-회전 샤프트, 105-메인 모터, 11-프리즘, 111-베어링면, 112-지지 프레임, 113-관통 구멍, 114-가압 플레이트, 115-텔레스코픽 실린더, 116-제 1 스프링, 121-베이스, 122-커넥팅 로드, 123-가압 핸들, 124-제 1 스윙 로드, 125-제 2 스윙 로드, 126-가압 모터, 127-가이드 포스트, 128-제 2 스프링, 129-가요성 가스켓, 131-제 1 메인 가이드 레일, 132-제 1 슬라이더, 133-절단 헤드, 134-제 1 보조 가이드 레일, 141-제 2 메인 가이드 레일, 142-제 2 슬라이더, 143-클램핑 플레이트, 144-핑거 구동 부재, 145-제 2 보조 가이드 레일, 20-배터리 스트립, 21-양극, 22-음극, 23-세퍼레이터이다.
본 발명의 목적은 리튬 배터리의 연속 제조 및 가공을 쉽고 효율적으로 실현할 수 있는 리튬 배터리 제조 공정을 제공하는 것이며; 또한 상기 리튬 배터리 제조 공정을 위한 리튬 배터리 제조 설비도 제공한다.
당업자가 본 발명의 해결책을 보다 잘 이해하기 위해서, 본 발명은 첨부 도면 및 특정 실시형태를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명된다.
본 발명의 특정 실시형태에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 공정의 플로우차트인 도 1을 참조한다.
특정 실시형태에 있어서, 본 발명에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 공정은 다음의 단계를 포함한다.
단계 S1: 사전 컴파운딩;
양극(21), 세퍼레이터(23), 음극(22), 및 다른 세퍼레이터(23)가 위에서 아래로 순차적으로 가지런히 쌓인 다음, 인입 롤러(101)에 의해 적당히 롤링되어 배터리 스트립(20)을 컴파운딩하고, 배터리 스트립(20)이 상기 인입 롤러(101)의 고정축 회전을 통해 하류의 프리즘(11)으로 연속해서 보내어진다.
단계 S2: 적층을 위한 권취;
프리즘(11)의 연속적인 고정축 회전을 통해 배터리 스트립(20)이 프리즘(11)의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층되며, 프리즘(11)의 외주면 상에 권취된 배터리 스트립(20)이 가압 어셈블리에 의해 가압된다.
단계 S3: 절단;
프리즘(11)의 임의의 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20)의 권취층의 수가 제품의 설정된 권취층 수를 충족할 때, 제품의 권취층 수를 충족하는 상응하는 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20)이 절단 어셈블리에 의해 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로 정밀하게 절단된다.
단계 S4: 재료 리클레이밍;
단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 프리즘(11)과 함께 하류의 리클레이밍 스테이션까지 연속적으로 및 동기적으로 회전하도록 한 다음, 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 장치에 의해 프리즘(11)으로부터 제거되고, 하류의 저장 스테이션에 배치된다.
단계 S5: 연속 가공;
상술한 절단 공정 및 리클레이밍 공정이 순차적으로 순환하여 반복되고, 각각의 제거된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 저장 스테이션에서 하나씩 쌓인다.
단계 S6: 완제품 조립;
저장 스테이션에서 쌓인 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 수가 제품 요구사항을 충족할 때, 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 가지런히 쌓인 다음, 배터리 조립식 제품으로 균일하게 조립된다.
도 2-4를 참조한다. 도 2는 본 발명의 특정 실시형태에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 설비의 외부 구조의 개략적인 다이어그램이고; 도 3은 도 2의 하우징 내부의 각각의 어셈블리의 매칭 구조의 개략적인 다이어그램이고; 도 4는 도 2의 중앙 부분 구조의 단면도이다.
특정 실시형태에 있어서, 상술한 리튬 베터리 제조 공정에 사용되는 본 발명에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 설비는 배터리 스트립(20)과 매칭되는 인입 롤러(101), 회전 샤프트(104), 및 고정축을 중심으로 회전하도록 회전 샤프트(104)를 구동하기 위한 메인 모터(105)가 제공되는 프레임(10)을 포함하고, 여기서 회전 샤프트(104)의 외측은 연동 운동을 위한 프리즘(11)과 동축으로 슬리빙되고, 프리즘(11)의 외벽은 그것의 원주를 따라 배열되고 배터리 스트립(20)과 매칭되는 복수의 베어링면(111)을 갖고, 상기 배터리 스트립(20)과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 어셈블리가 베어링면(111) 상에 제공되며; 베어링면(111)의 저부와 회전 샤프트(104) 사이에 지지 프레임(112)이 신축가능하게 연결되고, 베어링면(111)은 지지 프레임(112)의 연장 단부와 정렬되고 매칭된 관통 구멍(113)을 갖고, 상기 베어링면(111)의 외측에는 관통 구멍(113)과 정렬되고 매칭된 가압 플레이트(114)가 제공되고, 가압 플레이트(114)의 후면에 텔레스코픽 실린더(115)가 연결되고, 텔레스코픽 실린더(115)의 연장 단부와 가압 플레이트(114) 사이에 제 1 스프링(116)이 연결되며; 프리즘(111)의 일측면에는 리클레이밍 어셈블리가 제공되고, 프리즘(111)의 타측면에는 절단 어셈블리가 제공되며, 여기서 절단 어셈블리, 가압 플레이트(114) 및 리클레이밍 어셈블리가 프리즘(11)의 재료 이송방향을 따라 상류로부터 하류로 순차적으로 배열된다.
상기 설비의 작동 동안, 양극(21), 세퍼레이터(23), 음극(22) 및 다른 세퍼레이터(23)가 순차적으로 정렬되고 적층되어 인입 롤러(101)에 배치되고, 인입 롤러(101)의 고정축 회전의 안내 하에 각각의 전극 및 세퍼레이터(23)가 적층되어 배터리 스트립(20) 어셈블리를 형성해서 프리즘(11)으로 연속적으로 이송되고, 프리즘(11)의 고정축 회전의 작용 하에 프리즘(11)의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 순차적으로 적층된다. 권취 및 적층 공정 동안, 배터리 스트립(20)의 입력 스테이션으로의 이동 시에 상기 배터리 스트립(20)이 베어링면(111) 상에 스무스하고 정확하게 정렬되고 권취될 수 있도록, 프리즘(11)의 임의의 베어링면(111)이 배터리 스트립(20)의 입력 스테이션으로 이동하려고 할 때, 베어링면(111) 상의 상응하는 가압 어셈블리가 해방되고 들어올려진다. 베어링면(111)이 배터리 스트립(20)의 입력 스테이션을 통과하고 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20)이 제자리에 정렬되고 권취되면, 상응하는 가압 어셈블리는 다시 아래로 내려가 배터리 스트립(20)을 적당히 가압하여 배터리 스트립(20) 어셈블리의 각각의 구성요소의 적층 및 압축 구조의 강도를 보장한다. 그 후, 베어링면(111)은 계속 이동하고, 베어링면(111)의 하류에 위치한 인접한 베어링면(111)이 배터리 스트립(20)의 입력 스테이션으로 순차적으로 이동된 다음, 배터리 스트립(20)이 그 위에 정렬되고 권취되며, 전체 프리즘(11)은 고정축을 중심으로 순환하여 회전하고, 프리즘(11)의 임의의 베어링면(111) 상에 적층된 배터리 스트립(20) 어셈블리의 수 및 구조가, 설정된 권취층의 수를 만족할 때까지 배터리 스트립(20)이 그것의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층된 다음, 베어링면(111)은 절단 어셈블리에 상응하는 스테이션까지 프리즘(11)과 함께 계속 회전하고, 절단 어셈블리는 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20) 어셈블리를 절단하여 단일 셀 어셈블리 조립식 제품을 형성한다. 적절한 각도로 계속 회전한 후, 프리즘(11)은 회전을 멈추고, 텔레스코픽 실린더(115)는 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품과 가압 플레이트(114)의 전단면이 완전히 접촉할 때까지 이동하도록 연장되고 가압 플레이트(114)를 구동한다. 이 때, 가압 어셈블리가 해방되고 들어올려져 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리됨과 동시에 지지 프레임(112)이 관통 구멍(113)으로부터 돌출되어서, 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 베어링면(111)으로부터 들어올려지고 분리된 다음, 지지 프레임(112)은 프리즘(11)의 외주면으로부터 점차 멀리 이동하도록 계속 연장되고 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품을 구동한다. 이 공정 동안, 제 1 스프링(116)은 연속적으로 가압된다. 그 후, 가압 플레이트(114)와 지지 프레임(112) 사이에 클램핑된 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 확실하게 클램핑된 다음, 지지 프레임(112) 및 텔레스코픽 실런더(115)는 점차 후퇴되고, 제 1 스프링(116)은 가압 플레이트(114)와 지지 프레임(112)이 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리될 때까지 리셋되도록 점차 연장되고, 그 후 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 제조 및 가공을 완료하기 위해서, 하류의 저장 스테이션으로 들어가도록 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 스무스하게 제거될 수 있으며; 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 절단 공정이 완료된 후, 인접한 베어링면(111) 상의 상응하는 배터리 스트립(20)은 절단 어셈블리 스테이션까지 프리즘(11)과 연동해서 계속 회전하고, 절단을 행한 다음, 이전의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 형성 및 리클레이밍 공정을 순차적으로 반복하기만 하면 되고, 리클레이밍이 완료된 후, 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품은 그것의 수가 설비 요구사항을 충족할 때까지 저장 스테이션에 순차적으로 쌓인 다음, 복수의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 균일하게 조립되어 완전한 배터리 조립식 제품을 형성할 수 있다. 상술한 리튬 배터리 제조 설비의 작동 공정은 안정적이고 효율적이며, 설비의 연속 작동 및 배터리 어셈블리의 연속 제조는 다양한 구성요소의 조정을 통해 실현될 수 있고, 이는 리튬 배터리의 제조 및 가공 효율을 크게 향상시키고, 이것에 의해 리튬 배터리 제조 공정에서 필요로 되는 수동 조작을 크게 줄이고 작업자의 노동 집약도를 저감한다.
또한, 프리즘(11)은 정다각형 프리즘(11)이다. 실제 적용에 있어서, 프리즘(11)의 측면(즉, 본문에 설명된 베어링면(111))의 수는 적어도 3개이다. 실제 설비 작동의 안정성, 단일 사이클 작동의 가공 효율, 및 설비 제조 비용 및 사용을 고려하여, 프리즘(11)의 측면의 수는 8개인 것이 바람직하고; 또한 설비의 작동 동안, 동일한 라운드의 권취 상태에서 각각의 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20)은 공정 위치의 순서에 따라 다음 스테이션으로 하나씩 진행되고, 현재 권취되고 있는 동일한 수의 적층층을 가진 배터리 스트립(20)의 가장 마지막 한 피스가 마지막 층의 권취의 초기 공정을 완료하면, 다음 라운드에서 권치될 배터리 스트립(20)의 가장 앞의 한 피스가 초기 공정으로 진행되며, 후속 권취 공정에 있어서 그것은 항상 이전 라운드에서 권취된 배터리 스트립(20)의 가장 마지막 한 피스를 따라가며 각각의 공정을 순차적으로 점차 완료함과 동시에, 다음 라운드에서 배터리 스트립(20)의 권취의 후속 섹션도 가장 앞의 한 피스를 따라가며 하나씩 각각의 공정으로 진행되어 권취 및 상응하는 공정 단계를 완료하고, 이것에 의해 상이한 배치(batch) 및 라운드 간의 배터리 스트립(20)의 매끄러운 가공을 실현하고, 설비의 무부하를 회피하고, 전체 가공 효율 및 공정 효과를 개선한다.
예를 들면, 제 1 라운드에서 프리즘(11) 상의 배터리 스트립(20)의 각각의 부분이 하나씩 절단되고 제거됨에 따라, 제 1 라운드의 권취와 제 2 라운드의 권취 간의 스무스한 연결을 완료하기 위해서, 제 1 라운드에서 배터리 스트립(20)과의 매칭으로부터 분리된 각각의 베어링면(111)은 제 2 라운드의 배터리 스트립(20)을 순차적으로 수용하고, 배터리 스트립(20)은 순차적으로 정렬되고 권취되며, 후속 라운드의 권취는 이 공정의 순서에 따라 구현될 수 있고, 이것에 의해 전체 공정의 연속적인 구현을 실현한다.
상기 프리즘(11)의 측면의 수는 단지 바람직한 실시형태를 도시하기 위한 일례일 뿐이라는 점에 유의해야 한다. 실제 적용에 있어서, 작업자는 원칙적으로 리튬 배터리 제조 설비의 실제 적용을 위한 요구사항을 충족하는 한, 특정 작업 조건에 따라 프리즘(11)의 측면의 수를 유연하게 선택할 수 있다.
또한, 회전 샤프트(104)는 정다각형 프리즘(11)이고, 회전 샤프트(104)의 각각의 측면은 각각의 베어링면(111)에 일대일 대응되고 평행하게 끼워맞춰지며, 지지 프레임(112)은 회전 샤프트(104)의 임의의 측면과, 그 측면과 정렬되고 매칭된 베어링면(111) 사이에 위치된다. 또한, 회전 샤프트(104)는 프리즘(11)과 동축으로 정렬된 정다각형 프리즘(11) 구조로 되어 있어 회전 샤프트(104)와 프리즘(11)의 연동 회전의 안정성을 더욱 최적화하는 데 도움이 됨과 동시에, 회전 샤프트(104)에 의해 지지 프레임(112)에 제공되는 구조적 지지가 보다 안정적이고 확실할 수 있으며, 상응하는 응력 분포가 보다 균일하다는 것을 보장한다.
특히, 상기 가압 어셈블리는 상기 베어링면(111) 상에 고정된 베이스(121)를 포함하고, 여기서 프리즘(11)의 축과 평행한 방향을 따라 베이스(121)의 상부에 커넥팅 로드(122)가 제공되고, 프리즘(11)의 중앙 부분에 가까운 커넥팅 로드(122)의 일단부에는 배터리 스트립(20)과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 핸들(123)이 제공되고, 프리즘(11)의 축방향을 따라 순차적으로 배열된 제 1 스윙 로드(124) 및 제 2 스윙 로드(125)가 커넥팅 로드(122)와 베이스(121) 사이에 각각 제공된다. 베이스(121) 간의 인접 단부, 제 1 스윙 로드(124), 커넥팅 로드(122) 및 제 2 스윙 로드(125)는 순차적으로 힌지 결합되어 4-바 연동 메커니즘(122)을 형성하고, 각각의 힌지 샤프트의 연장방향은 베이스(121)가 위치되는 베어링면(111)에 평행하고, 프리즘(11)의 축에 대해 수직하며, 또한 베이스(121)에는 4-바 연동 메커니즘(122)의 연동 운동을 구동하기 위한 가압 모터(126)가 제공된다. 실제 작동에 있어서, 가압이 필요로 될 때, 가압 모터(126)는 4-바 연동 메커니즘의 연동 운동을 구동하여, 상응하는 베어링면(111) 상의 배터리 스트립(20)을 완전히 접촉하고 가압할 때까지 내리누르도록 가압 핸들(123)을 움직이게 하고; 가압을 해제할 필요가 있을 때, 가압 모터(126)는 4-바 연동 메커니즘(122)의 연동 운동을 구동하여, 배터리 스트립(20)으로부터 들어올려지고 분리되도록 가압 핸들(123)을 움직이게 한다.
또한, 상술한 가압 모터(126)는 가압 능력을 가진 다른 구동 장치로 대체될 수 있고, 작업자는 원칙적으로 리튬 배터리 제조 설비 및 그것의 상응하는 제조 공정의 요구사항을 충족하는 한, 실제 작업 조건에 따라 유연하게 선택할 수 있음을 주목해야 한다.
실제 적용에 있어서, 어셈블리 구조의 연동 운동 효과 및 실제 작동 효율을 고려하여, 제 1 스윙 로드(124)의 유효 길이를 L1, 제 2 스윙 로드(125)의 유효 길이를 L2라고 하면, 0.5≤L1/L2≤2이고, 여기서 상기 상술한 유효 길이는 로드 몸체의 양단부에서 힌지 지점 간의 로드 몸체 부분의 축방향 길이를 지칭한다.
보다 구체적으로, 가이드 포스트(127)는 베이스(121)가 위치되는 베어링면(111)에 수직한 방향을 따라 커넥팅 로드(122)의 단부를 통과하고, 가압 핸들(123)은 가이드 포스트(127)의 저부에 연결되고, 가이드 포스트(127)는 커넥팅 로드(122)의 단부의 저면과 가압 핸들(123)의 상면 사이에 매립된 제 2 스프링(128)으로 슬리빙된다. 가압 핸들(123)의 저부에는 배터리 스트립(20)과의 접촉 및 매칭을 위한 가요성 가스켓(129)이 제공된다. 핸들(123)의 상하 왕복 운동 동안의 어긋남 또는 풀림을 회피하기 위해, 가이드 포스트(127)는 가압 핸들(123)의 상하 왕복 운동을 위한 신뢰할 수 있는 제한 위치 안내를 제공할 수 있고, 이것에 의해 가압 핸들(123)과 배터리 스트립(20) 사이의 정렬 정확도 및 응력 분포 효과를 보장하고; 동시에, 가요성 가스켓(129)은 가압 핸들(123)이 배터리 스트립(20)과 접촉할 때 구조적 충격을 효과적으로 완화할 수 있고, 이것에 의해 배터리 스트립(20) 어셈블리의 구조적 완전성을 보호한다.
상술한 가요성 가스켓(129)은 특정 적용에 있어서 플라스틱 패드, 실리콘 패드 또는 스펀지 패드와 같은 연질 재료로 제조될 수 있다. 원칙적으로, 작업자는 가압 핸들(123)과 배터리 스트립(20) 사이의 접촉 및 협력의 요구사항을 충족할 수 있는 한, 작업 조건에 따라 가요성 가스켓(129)의 재료를 유연하게 선택할 수 있다.
한편, 절단 어셈블리는 절단 헤드(133) 및 제 1 위치 제어 시스템을 포함하고, 제 1 위치 제어 시스템에는 프리즘(11)의 축에 평행한 방향을 따라 제 1 메인 가이드 레일(131)이 제공되고, 제 1 메인 가이드 레일(131) 상에 제 1 슬라이더(132)가 이동가능하게 제공되고, 배터리 스트립(20)과 협력하도록 제 1 슬라이더(132) 상에 절단 헤드(133)가 제공되며; 프레임(10)에는 제 1 메인 가이드 레일(131)에 수직한 연장방향을 따라 제 1 메인 가이드 레일(131)의 2개의 단부와 각각 정렬되는 제 1 보조 가이드 레일(134)이 제공되고, 제 1 메인 가이드 레일(131)은 제 1 보조 가이드 레일(134) 상에 슬라이딩가능하게 제공된다. 절단하고, 절단 후 배터리 어셈블리 제품의 상응하는 절단 정확성 및 효과를 보장하기 위해서, 적층형 배터리 스트립(20) 어셈블리의 절단이 필요한 경우에 제 1 슬라이더(132) 및 절단 헤드(133)는 제 1 메인 가이드 레일(131) 및 제 2 메인 가이드 레일(141)에 의해 형성된 2차 평면 2축 이동 메커니즘을 통해 상응하는 절단 위치로 빠르고 정확하게 이동할 수 있다. 단일 절단이 완료된 후, 구조적 간섭이나 프리즘(11)과 같은 주요 이동 부품의 작동 공정에 대한 역효과를 회피하기 위해서, 슬라이더 및 절단 헤드(133)는 상술한 2차 평면 2축 이동 메커니즘에 의해 적절한 위치로 이동될 수 있고, 이것에 의해 설비의 전체 작동 효율 및 안정성을 보장한다.
또한, 절단 헤드(133)는 레이저 절단 헤드(133), 하드 블레이드, 열 절단 헤드(133), 초음파 절단 헤드(133), 공압 절단 헤드(133), 또는 유압 커팅 헤드(133) 중 어느 하나일 수 있다. 실제 공정 효과 및 작동 효율을 고려하여, 절단 헤드(133)는 레이저 절단 헤드(133)인 것이 바람직하다. 물론, 절단 헤드(133)의 종류는 상기에 한정되지 않고, 실제 적용에 있어서 원칙적으로 배터리 스트립(20)의 절단 효율 및 절단 후 배터리 어셈블리 조립식 제품의 품질이 보장될 수 있는 한, 작업 조건의 필요성에 따라 작업자가 유연하게 절단 헤드(133)의 종류를 선택할 수 있다.
또한, 리클레이밍 어셈블리는 파지 헤드 및 제 2 위치 제어 시스템을 포함하고, 여기서 제 2 위치 제어 시스템은 프리즘(11)의 축에 평행한 방향을 따라 배열된 제 2 메인 가이드 레일(141)을 포함하고, 제 2 메인 가이드 레일(141)에는 제 2 슬라이더(142)가 이동가능하게 제공되며; 구체적으로, 파지 헤드는 제 2 슬라이더(142) 상에 제공된 2개의 클램핑 플레이트(143)이고, 또한 제 2 슬라이더(142)에는 2개의 클램핑 플레이트(143)를 분리가능하고 서로 맞물리도록 구동할 수 있는 핑거 구동 부재(144)가 제공되고, 프레임(10)에는 제 2 메인 가이드 레일(141)에 수직한 연장방향을 따라 제 2 메인 가이드 레일(141)의 2개의 단부와 각각 정렬되는 제 2 보조 가이드 레일(145)이 제공된다. 제 2 메인 가이드 레일(141)은 제 2 보조 가이드 레일(145) 상에 슬라이딩가능하게 제공된다. 제 2 메인 가이드 레일(141)과 제 2 보조 가이드 레일(145)의 협력에 의해 형성된 2차 평면 2축 이동 메커니즘은 제 2 슬라이더(142), 핑거 구동 부재(144) 및 상응하는 클램핑 플레이트(143)를 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품에 상응하는 위치로 빠르고 정확하게 이동시킬 수 있기 때문에 프리즘(11)이, 가압 플레이트(114) 및 지지 프레임(112)에 의해 클램핑된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품을 절단 후의 리클레이밍 스테이션으로 이동시키도록 구동할 때, 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품은 핑거 구동 부재(144)에 의해 클램핑 플레이트(143)의 개방 및 폐쇄를 구동함으로써 정확하게 클램핑되고 이전 스테이션으로부터 제거된 다음, 그것을 하류의 저장 스테이션으로 정확하게 이송한다. 작동이 완료된 후, 프리즘(11)과 같은 주요 이동 부품과의 구조적 간섭을 회피하기 위해서, 제 1 메인 가이드 레일(131)과 제 2 메인 가이드 레일(141) 간의 협력에 의해 제 2 슬라이더(142), 핑거 구동 부재(144) 및 상응하는 클램핑 플레이트(143)는 적절한 위치로 빠르게 이동될 수 있고, 이것에 의해 설비의 전체 작동 효율과 안정성을 보장한다.
물론, 상술한 제 1 위치 제어 시스템 및 제 2 위치 제어 시스템의 구조적 형태는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다. 실제 적용에 있어서, 상술한 위치 제어 시스템의 특정 매칭 구조는 이들에 한정되지 않으며, 구체적으로 그것의 구조는 또한 다축 매니퓰레이터 등일 수 있으며, 작업자는 실제 작업 조건 및 설비 조립 및 사용의 요구 사항에 따라 각각의 위치 제어 시스템의 구조를 유연하게 선택할 수 있다.
또한, 핑거 구동 부재(144)는 핑거 에어 실린더 또는 핑거 모터이다. 물론, 핑거 구동 부재(144)의 구체적인 구조 및 구동 형태는 원칙적으로 클램핑 플레이트(143)의 작동 효율 및 클램핑 정확도가 보장될 수 있는 한, 실제 작업 조건에 따라 유연하게 선택될 수 있다.
또한, 배터리 스트립(20)의 이송방향을 따라 인입 롤러(101)와 프리즘(11) 사이에 제 1 인입 롤러(102) 및 제 2 인입 롤러(103)가 순차적으로 나란히 제공된다. 세퍼레이터(23) 전극과 같은 적층체의 오정렬 또는 주름을 회피하기 위해서, 제 1 인입 롤러(102)는 배터리 스트립(20)이 프리즘(11) 스테이션으로 들어가기 전에 배터리 스트립(20)을 정확하게 안내하고 적당히 가압하도록 제 2 인입 롤러(103)와 협력하고, 이것에 의해 배터리 스트립(20)의 후속 권취 및 적층 효과 및 최종 배터리 어셈블리 조립식 제품의 품질을 보장한다.
상기로부터, 본 발명에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 설비에 대해서는 작동 공정 동안, 양극, 세퍼레이터, 음극 및 다른 세퍼레이터가 순차적으로 정렬되고 적층되어 인입 롤러에 배치되고, 인입 롤러의 고정축 회전의 안내 하에 각각의 전극 및 세퍼레이터가 적층되어 배터리 스트립 어셈블리를 형성해서 프리즘으로 연속적으로 이송되고, 프리즘의 고정축 회전의 작용 하에 프리즘의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 순차적으로 적층된다. 권취 및 적층 공정 동안, 배터리 스트립의 입력 스테이션으로의 이동 시에 배터리 스트립이 베어링면 상에 스무스하고 정확하게 정렬되고 권취될 수 있도록, 프리즘의 임의의 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션으로 이동하려고 할 때, 베어링면 상의 상응하는 가압 어셈블리가 해방되고 들어올려진다. 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션을 통과하고 베어링면 상의 배터리 스트립이 제자리에 정렬되고 권취되면, 상응하는 가압 어셈블리가 다시 아래로 내려가 배터리 스트립을 적당히 가압하여 배터리 스트립 어셈블리의 각각의 구성요소의 적층 및 압축 구조의 강도를 보장한다. 그 후, 베어링면은 계속 이동하고, 베어링면의 하류에 위치한 인접한 베어링면이 배터리 스트립의 입력 스테이션으로 순차적으로 이동된 다음, 배터리 스트립이 그 위에 정렬되고 권취되며, 전체 프리즘은 고정축을 중심으로 순환하여 회전하고, 프리즘의 임의의 베어링면 상에 적층된 배터리 스트립 어셈블리의 수 및 구조가, 설정된 권취층의 수를 만족할 때까지 배터리 스트립이 그것의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층된 다음, 베어링면은 절단 어셈블리에 상응하는 스테이션까지 프리즘과 함께 계속 회전하고, 절단 어셈블리는 베어링면 상의 배터리 스트립 어셈블리를 절단하여 단일 셀 어셈블리 조립식 제품을 형성한다. 적절한 각도로 계속 회전한 후, 프리즘은 회전을 멈추고, 이 때, 텔레스코픽 실린더는 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품과 가압 플레이트의 전단면이 완전히 접촉할 때까지 이동하도록 연장되고 가압 플레이트를 구동한다. 이 때, 가압 어셈블리가 해방되고 들려올려져 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리됨과 동시에 지지 프레임이 관통 구멍으로부터 돌출되어서, 절단 및 형성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 베어링면으로부터 들어올려지고 분리된 다음, 지지 프레임은 프리즘의 외주면으로부터 점차 멀리 이동하도록 계속 연장되고 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품을 구동한다. 이 공정 동안, 제 1 스프링은 연속적으로 가압된다. 그 후, 가압 플레이트와 지지 프레임 사이에 클램핑된 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 확실하게 클램핑된 다음, 지지 프레임 및 텔레스코픽 실런더는 점차 후퇴되고, 제 1 스프링은 가압 플레이트와 지지 프레임이 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로부터 분리될 때까지 리셋되도록 점차 연장되고, 그 후 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 제조 및 가공을 완료하기 위해서, 하류의 저장 스테이션으로 들어가도록 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 어셈블리에 의해 스무스하게 제거될 수 있으며; 상기 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 절단 공정이 완료된 후, 인접한 베어링면 상의 상응하는 배터리 스트립이 절단 어셈블리 스테이션까지 프리즘과 연동해서 계속 회전한 다음, 이전의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 형성 및 리클레이밍 공정을 순차적으로 반복하기만 하면 되고, 리클레이밍이 완료된 후, 각각의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품은 그것의 수가 어셈블리 요구사항을 충족할 때까지 저장 스테이션에 대해 순차적으로 쌓인 다음, 복수의 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 균일하게 조립되어 완전한 배터리 조립식 제품을 형성할 수 있다. 상술한 리튬 배터리 제조 설비의 작동 공정은 안정적이고 효율적이며, 설비의 연속 작동 및 배터리 어셈블리의 연속 제조는 다양한 구성요소의 조정을 통해 실현될 수 있고, 이는 리튬 배터리의 제조 및 가공 효율을 크게 향상시키고, 이것에 의해 리튬 배터리 제조 공정에서 필요로 되는 수동 조작을 크게 줄이고 작업자의 노동 집약도를 저감한다.
본 발명에 의해 제공된 리튬 배터리 제조 공정 및 그 리튬 배터리 제조 공정에 사용된 리튬 배터리 제조 설비에 대해 상기에서 상세히 설명된다. 본 발명의 원리 및 구현은 특정예를 사용하여 본원에 설명되고, 상기 실시형태의 설명은 단지 본 발명의 방법 및 정신을 이해하는 데 도움이 되기 위해 사용될 뿐이다. 당업자는 본 발명의 원리로부터 벗어나는 일 없이 여러 개선 및 수정이 또한 본 발명에 이루어질 수 있고, 이들 개선 및 수정은 또한 본 발명의 청구범위의 보호 범위에 속한다는 점을 주목해야 한다.

Claims (12)

  1. 사전 컴파운딩: 양극, 세퍼레이터, 음극, 및 다른 세퍼레이터가 임의의 순서로 가지런히 쌓인 다음, 인입 롤러에 의해 적당히 롤링되어 배터리 스트립으로 컴파운딩되고, 상기 배터리 스트립이 상기 인입 롤러의 고정축 회전을 통해 하류의 프리즘으로 연속해서 보내어지는 단계;
    적층을 위한 권취: 상기 프리즘의 연속적인 고정축 회전을 통해 상기 배터리 스트립이 상기 프리즘의 외주면 상에 연속적으로 권취되고 적층되며, 상기 프리즘의 외주면 상에 권취된 상기 배터리 스트립이 가압 어셈블리에 의해 가압되는 단계;
    절단: 상기 프리즘의 임의의 베어링면 상의 상기 배터리 스트립의 권취층의 수가 제품의 설정된 권취층의 수를 충족하면, 제품의 권취층의 수를 충족하는 상응하는 베어링면 상의 상기 배터리 스트립이 절단 어셈블리에 의해 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품으로 정밀하게 절단되는 단계;
    재료 리클레이밍: 상기 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 하류의 리클레이밍 스테이션까지 프리즘과 함께 연속적으로 및 동기적으로 회전하도록 한 다음, 상기 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 리클레이밍 장치에 의해 프리즘으로부터 제거되고, 하류의 저장 스테이션 또는 하류의 공정 설비에 배치되는 단계;
    연속 가공: 상기 절단 공정 및 리클레이밍 공정이 순차적으로 순환하여 반복되고, 상기 공정을 완전히 거친 각각의 상기 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 하나씩 제거되는 단계;
    완제품 조립: 연속 가공에 의해 생성된 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품의 수가 제품 요구사항을 충족하면, 각각의 상기 단일 배터리 어셈블리 조립식 제품이 가지런히 쌓인 다음, 배터리 조립식 제품으로 균일하게 조립되는 단계를 포함하는 리튬 배터리 제조 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    사전 컴파운딩 공정에 있어서, 상기 세퍼레이터는 연속적인 긴 스트립 재료이고, 상기 양극 및 상기 음극은 연속적인 긴 스트립 재료이거나 절단된 불연속적인 전극 재료인 리튬 배터리 제조 공정.
  3. 제 2 항에 있어서,
    사전 컴파운딩 공정에 있어서, 상기 양극 및 상기 음극이 불연속적인 전극 재료인 경우, 상기 세퍼레이터 상의 사전 컴파운딩 공정을 완료한 인접한 두 전극 간의 거리는 상기 프리즘 상의 상기 배터리 스트립의 권취층의 수와 양의 상관관계가 있는 리튬 배터리 제조 공정.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적층을 위한 권취 공정에 있어서, 상기 인입 롤러와 상기 프리즘 사이의 상기 배터리 스트립의 장력은 일정하게 유지되고, 상기 배터리 스트립의 장력 변동 범위는 50N 이하인 리튬 배터리 제조 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 리튬 배터리 제조 공정에서 사용되는 리튬 배터리 제조 설비로서,
    배터리 스트립과 매칭되는 인입 롤러, 회전 샤프트, 및 고정축을 중심으로 회전하도록 상기 회전 샤프트를 구동하기 위한 메인 모터가 제공된 프레임을 포함하고, 상기 회전 샤프트의 외측은 연동 운동을 위한 프리즘과 동축으로 슬리빙되고, 상기 프리즘의 외벽은 그것의 원주를 따라 배열되고 상기 배터리 스트립과 매칭되는 복수의 베어링면을 갖고, 상기 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 어셈블리가 베어링면에 제공되며;
    상기 베어링면의 저부와 상기 회전 샤프트 사이에 지지 프레임이 신축가능하게 연결되고, 상기 베어링면은 상기 지지 프레임의 연장 단부와 정렬되고 매칭된 관통 구멍을 갖고, 상기 베어링면의 외측에는 상기 관통 구멍과 정렬되고 매칭된 가압 플레이트가 제공되고, 상기 가압 플레이트의 후면에 텔레스코픽 실린더가 연결되고, 상기 텔레스코픽 실린더의 연장 단부와 상기 가압 플레이트 사이에 제 1 스프링이 연결되며;
    상기 프리즘의 일측면에는 리클레이밍 어셈블리가 제공되고, 상기 프리즘의 타측면에는 절단 어셈블리가 제공되고, 상기 인입 롤러, 상기 절단 어셈블리, 상기 가압 플레이트, 및 상기 리클레이밍 어셈블리는 상기 배터리 스트립의 이송방향을 따라 상류로부터 하류로 순차적으로 배열되는 리튬 배터리 제조 설비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프리즘은 정다각형 프리즘인 리튬 배터리 제조 설비.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 회전 샤프트는 정다각형 프리즘이고, 상기 회전 샤프트의 각각의 측면은 각각의 상기 베어링면과 일대일 대응되고 평행하게 매칭되며, 상기 지지 프레임은 상기 회전 샤프트의 각각의 측면과, 그 측면과 정렬되어 매칭된 상기 베어링면 사이에 위치되는 리튬 배터리 제조 설비.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 가압 어셈블리는 상기 베어링면 상에 고정된 베이스를 포함하고, 상기 베이스의 상부에는 상기 프리즘의 축과 평행한 방향으로 커넥팅 로드가 제공되고, 상기 프리즘의 중앙에 가까운 상기 커넥팅 로드의 일단부에는 상기 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가압 핸들이 제공되고, 상기 커넥팅 로드와 상기 베이스 사이에는 상기 프리즘의 축방향을 따라 순차적으로 배열된 제 1 스윙 로드 및 제 2 스윙 로드가 각각 제공되고; 상기 베이스 간의 인접 단부, 상기 제 1 스윙 로드, 상기 커넥팅 로드, 및 상기 제 2 스윙 로드가 순차적으로 힌지 결합되어 4-바 연동 메커니즘을 형성하고, 각각의 힌지 샤프트의 연장방향은 상기 베이스가 위치되는 상기 베어링면에 평행하고, 상기 프리즘의 축에 대해 수직하며, 또한 상기 베이스에는 4-바 연동 메커니즘의 연동 운동을 구동하기 위한 가압 모터가 제공되는 리튬 배터리 제조 설비.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스가 위치되는 상기 베어링면에 대해 수직한 방향을 따라 상기 커넥팅 로드의 단부를 가이드 포스트가 통과하고, 상기 가압 핸들은 상기 가이드 포스트의 저부에 연결되고, 상기 가이드 포스트는 상기 커넥팅 로드의 단부의 저면과 상기 가압 핸들의 상면 사이에 매립된 제 2 스프링으로 슬리빙되고, 상기 가압 핸들의 저부에는 상기 배터리 스트립과의 접촉 및 매칭을 위한 가요성 가스켓이 제공되는 리튬 배터리 제조 설비.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 절단 어셈블리는 절단 헤드 및 제 1 위치 제어 시스템을 포함하고, 상기 절단 헤드는 레이저 절단 헤드, 절단 에지를 구비한 나이프, 또는 가열 기능을 구비한 고온 나이프 중 어느 하나이고, 상기 제 1 위치 제어 시스템은 가이드 레일 또는 다축 기계식 암 상에서 제어가능하게 움직이는 슬라이더로 구성된 슬라이더 이동 메커니즘인 리튬 배터리 제조 설비.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 리클레이밍 어셈블리는 파지 헤드 및 제 2 위치 제어 시스템을 포함하고, 상기 파지 헤드는 핑거 구동 부재에 의해 구동되는 클램핑 플레이트이고, 상기 제 2 위치 제어 시스템은 가이드 레일 또는 다축 기계식 암 상에서 제어가능하게 움직이는 슬라이더로 구성된 슬라이더 이동 메커니즘인 리튬 배터리 제조 설비.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 핑거 구동 부재는 핑거 에어 실린더 또는 핑거 모터인 리튬 배터리 제조 설비.
KR1020227024844A 2019-12-27 2020-12-23 리튬 배터리 제조 공정 및 설비 KR20220116528A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911380391.3 2019-12-27
CN201911380391.3A CN111082154B (zh) 2019-12-27 2019-12-27 一种锂电池生产工艺及设备
PCT/CN2020/138599 WO2021129659A1 (zh) 2019-12-27 2020-12-23 一种锂电池生产工艺及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220116528A true KR20220116528A (ko) 2022-08-23

Family

ID=70318819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227024844A KR20220116528A (ko) 2019-12-27 2020-12-23 리튬 배터리 제조 공정 및 설비

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230344012A1 (ko)
EP (1) EP4084183A1 (ko)
JP (1) JP2023508483A (ko)
KR (1) KR20220116528A (ko)
CN (1) CN111082154B (ko)
WO (1) WO2021129659A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111082154B (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种锂电池生产工艺及设备
CN113871689A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 东莞市鑫泓宇智能技术有限公司 圆柱电池检测折边角一体机
CN114309063B (zh) * 2021-12-16 2024-02-27 江苏润孚机械轧辊制造有限公司 一种锂电池极片轧机
CN114406750A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 漳州明德工贸有限公司 一种锂电池智能加工设备及加工工艺
CN216831141U (zh) * 2022-01-28 2022-06-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种切刀驱动装置及裁切设备
CN114614064B (zh) * 2022-03-08 2023-09-12 云南昆船设计研究院有限公司 一种圆柱形电池正极帽与锌筒的自动组装压紧设备及方法
CN115498237A (zh) * 2022-07-01 2022-12-20 深圳市海目星激光智能装备股份有限公司 电池合芯装置
CN115911504B (zh) * 2023-01-05 2023-05-09 河南锂动电源有限公司 一种用于软包电池卷芯的绕卷装置
CN116632370B (zh) * 2023-07-24 2023-10-03 新乡市弘力电源科技有限公司 一种全极耳圆柱锂离子电池装配加工装置
CN117464344B (zh) * 2023-12-26 2024-03-12 今创集团股份有限公司 一种储能集装箱装配装置
CN117691200B (zh) * 2024-02-04 2024-05-03 珠海市嘉德电能科技有限公司 一种锂电池电芯的封装结构

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8021775B2 (en) * 2001-07-13 2011-09-20 Inventek Corporation Cell structure for electrochemical devices and method of making same
CN1874045A (zh) * 2005-06-01 2006-12-06 深圳市创明电池技术有限公司 电池卷芯半自动卷绕设备
KR101037873B1 (ko) * 2008-03-22 2011-05-31 주식회사 엘지화학 금속 클래드의 결합방법
JP5277736B2 (ja) * 2008-06-09 2013-08-28 日産自動車株式会社 双極型電池の製造方法、および双極型電池の製造装置
JP5462580B2 (ja) * 2009-10-15 2014-04-02 コマツＮｔｃ株式会社 積層型電池製造装置
WO2012054312A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 Microvast, Inc. Continuous prismatic cell stacking system and method
JP2012199211A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Ihi Corp 電極積層体の製造装置および製造方法
US20130189564A1 (en) * 2012-01-21 2013-07-25 Jaeger XIE Lithium Ion Battery and Manufacturing Method Thereof
JP2013179035A (ja) * 2012-01-31 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd 非双極型電池の製造方法、および非双極型電池の製造装置
CN103219546A (zh) * 2013-03-27 2013-07-24 深圳市吉阳自动化科技有限公司 卷绕式叠片机以及电池卷绕叠片方法
JP6618352B2 (ja) * 2015-12-25 2019-12-11 三洋化成工業株式会社 積層電池の製造装置
CN105742688B (zh) * 2016-05-04 2018-06-05 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置
CN106784524B (zh) * 2016-12-06 2019-04-30 广州载德自动化智能科技有限公司 用于锂电池制造的双隔膜连续叠片生产线
CN106505254A (zh) * 2016-12-29 2017-03-15 深圳市三本机械有限公司 叠片机
JP6787241B2 (ja) * 2017-04-28 2020-11-18 トヨタ自動車株式会社 電極積層体及び電池の製造方法
CN109301339A (zh) * 2018-10-08 2019-02-01 东莞阿李自动化股份有限公司 电芯卷绕工艺
CN110492181A (zh) * 2019-07-05 2019-11-22 哈工大机器人(中山)无人装备与人工智能研究院 一种叠片装置及一体式模叠装置
CN111082154B (zh) * 2019-12-27 2022-07-12 北京卫蓝新能源科技有限公司 一种锂电池生产工艺及设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP4084183A1 (en) 2022-11-02
CN111082154B (zh) 2022-07-12
JP2023508483A (ja) 2023-03-02
US20230344012A1 (en) 2023-10-26
CN111082154A (zh) 2020-04-28
WO2021129659A1 (zh) 2021-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20220116528A (ko) 리튬 배터리 제조 공정 및 설비
CN109390635B (zh) 一种z式叠片电芯的自动叠片机构
CN107331885B (zh) 一种电芯加工设备
JP4199008B2 (ja) 自動化されたリチウム２次電池製造システム用パッキング装置
CN202170022U (zh) 一种电芯包膜设备
KR101052327B1 (ko) 이차전지의 전지롤 와인딩장치
CN105742688B (zh) 一种用于卷绕式叠片电池自动卷绕的装置
EP4091762A1 (en) Roll changing apparatus and tab welding equipment
WO2022037588A1 (zh) 一种包膜机
CN110676516A (zh) 一种锂电池叠片设备
CN108766914A (zh) 叠片装置及串焊机
CN109759845B (zh) 一种全自动锂电池极耳裁切超声波焊接设备
CN104362375A (zh) 电芯卷绕装置
CN110600809B (zh) 一种电池电芯制备装置及其使用方法
CN114940296B (zh) 一种报废动力锂电池电芯拆解用热切机构
CN108369871B (zh) 一种卷绕设备
CN210379321U (zh) 一种电池电芯制备装置
CN114671278A (zh) 一种隔膜自动接带装置及其接带方法
CN215008307U (zh) 电池制造设备
CN109671971A (zh) 一种全自动包装机
CN115275369A (zh) 一种叠片装置及叠片方法
KR102300705B1 (ko) 이차전지용 전극 커팅장치
CN114024017A (zh) 连续往复移动叠片机构及叠片方法
CN207883850U (zh) 一种卷绕设备
CN210754427U (zh) 圆卷针下料装置