TW201740602A - 製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組 - Google Patents

製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組 Download PDF

Info

Publication number
TW201740602A
TW201740602A TW106100771A TW106100771A TW201740602A TW 201740602 A TW201740602 A TW 201740602A TW 106100771 A TW106100771 A TW 106100771A TW 106100771 A TW106100771 A TW 106100771A TW 201740602 A TW201740602 A TW 201740602A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
secondary battery
electrode member
cable
bobbin
Prior art date
Application number
TW106100771A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI689123B (zh
Inventor
嚴仁晟
權佑韓
金帝映
盧錫仁
李東燦
Original Assignee
Ｌｇ化學股份有限公司
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 Ｌｇ化學股份有限公司 filed Critical Ｌｇ化學股份有限公司
Publication of TW201740602A publication Critical patent/TW201740602A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI689123B publication Critical patent/TWI689123B/zh

Links

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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/02—Winding-up or coiling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/44—Arrangements for rotating packages in which the package, core, or former is engaged with, or secured to, a driven member rotatable about the axis of the package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H55/00—Wound packages of filamentary material
    • B65H55/005—Wound packages of filamentary material with two or more filaments wound in parallel on the bobbin
    • 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
    • H01M10/05—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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本案揭示一種用於製備纜型二次電池組之方法，其包括於桿形繞組芯周圍設置經配置用以接續地供給第一電極構件之第一電極捲線軸、經配置用以接續地供給隔離層扁帶之隔離層捲線軸、以及經配置用以接續地供給第二電極構件之第二電極捲線軸；基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該第一電極捲線軸，以在該繞組芯外側捻轉條狀結構之該第一電極構件；基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該隔離層捲線軸，以在該第一電極構件之外側捻轉該隔離層扁帶；以及基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該第二電極捲線軸，以在該隔離層扁帶之外側捻轉條狀結構之該第二電極構件，其中，該第一電極構件之寬度以及該第二構件之寬度分別小於繞組周長，且該隔離層扁帶之寬度係大於該繞組周長。

Description

製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組
本申請案主張2016年1月7日於大韓民國申請之韓國專利申請案第10-2016-0002252號的優先權，該等之揭示內容係以引用方式整體併入本文中。
本發明係關於一種纜型二次電池組，更尤其是，一種用於製備纜型二次電池組之設備及方法，其經配置用以自動化地製備一纜型二次電池組，以及藉由該方法製備之一纜型二次電池組。
鋰二次電池組(lithium secondary battery)具有許多優點，諸如相對高能量密度、高操作電壓、優異儲存性以及長期使用壽命，據此，鋰二次電池組廣泛地運用在各種可攜式電子裝置，諸如個人電腦、攝錄影機、行動電話、可攜式CD撥放器、PDA或其類似者。
一般而言，鋰二次電池包括圓柱型或矩型外殼，以及 與電解液一併組裝容納於該外殼內之電極。在此，該電極組件係藉由堆疊一正極、一隔離層以及一負極所製成，並大致上具有一捲繞式結構(jelly-roll wound structure)或一堆疊式結構。
再者，近來，一種可自由修飾且據此可應用於各種領域之纜型二次電池組已被提出。該纜型二次電池組係一細長型電池組(elongated battery)，具有相較其直徑而言之一大長度，且包括一中空陽極層、圍繞該陽極層之一隔離層、以及圍繞該隔離層之一陰極層。
韓國專利公開案第2013-0040160號揭示一種關於該纜型二次電池組之技術。
韓國專利公開案第2013-0040160號揭示一種纜型二次電池組，其以一預定形狀之水平剖面延伸於一長度方向，並包括含有一電解液之一鋰離子供應芯；一內部電極，經形成用以圍繞該鋰離子供應芯之外表面且具有一螺旋式電極，其係藉由將具有一內部電極活性材料塗佈於其上之雙線式(two wire-type)電流集電器螺旋地捻轉(twist)所製成；一隔離層，經形成用以圍繞該內部電極之一外表面，以防止該電極短路；以及一外部電極，經形成用以圍繞該隔離層之一外表面並具有一外部電極活性材料與一外部集電器。
然而，由於未有自動化組裝該內部電極、該隔離層以及該外部電極之技術，使得該纜型二次電池組可能不易於量產(mass-produced)，而需要一對策。
本揭示內容是設計用以解決相關領域之問題，因此本揭示內容係導向提出一種用於製備纜型二次電池組之設備及方法，其可藉由接續地捻轉該纜型二次電池組之一內部電極、一隔離層以及一外部電極而使纜型二次電池組之組裝製程自動化，且亦導向提出一種藉由該方法製備之纜型二次電池組。
本揭示內容之一方面在於，提出一種用於製備纜型二次電池組之設備，其包括：一桿形繞組芯(winding core)；以及一電池組元件供給單元，具有經配置用以接續地供給一第一電極構件之一第一電極捲線軸(bobbin)、經配置用以接續地供給一隔離層扁帶(ribbon)之一隔離層捲線軸、以及經配置用以接續地供給一第二電極構件之一第二電極捲線軸，其中，令該繞組芯及該電池組元件供給單元中至少一者旋轉，以沿著該繞組芯之長度方向於該繞芯組之周長上按序地捻轉該第一電極構件、該隔離層扁帶、以及該第二電極構件。
根據本揭示內容之用於製備纜型二次電池組之該設備，可進一步包括一支撐件，經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉，其中，複數個第一電極捲線軸可 分別以固定間隔之方式佈置於該繞組芯四周，且可旋轉地裝設於該支撐件。
該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸可裝設於一常見旋轉框(rotating frame)以整體地旋轉，該旋轉框經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉。
該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸可經分別地安裝以調整相對於該繞組芯之一繞組角度。
根據本揭示內容之用於製備纜型二次電池組之該設備，可進一步包括一第一支撐桿，經配置用以支撐該隔離層捲線軸，以及一第二支撐桿，經配置用以支撐該第二電極捲線軸，其中該第一支撐桿及該第二支撐桿可分別地安裝於該常見旋轉框，以成為以各樞軸部件為基準之角度調整的樞軸。
該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸可分別地裝設於一第一旋轉桿及一第二旋轉桿以彼此獨立旋轉，該第一旋轉桿及第二旋轉桿經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉。
該第一電極構件可具有一結構，該結構中之一線係以二次電池組之負極活性材料塗覆。
該第二電極構件可具有條狀(strip)結構。
該第一電極構件之寬度及該第二電極構件之寬度可分別小於一繞組周長，且該隔離層扁帶之寬度可大於該繞組周長。
當該繞組芯具有一圓形剖面，該第一電極構件及該第 二電極構件之寬度(W)可分別滿足以下等式：W<D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
當該繞組芯具有一橢圓剖面，該第一電極構件及該第二電極構件之寬度(W)可分別滿足以下等式：W<L(L：繞組周長)。
當該隔離層扁帶經捲繞重疊為兩層時，該隔離層扁帶之寬度(W)可滿足以下等式：W>2D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
該第一電極構件可具有0.4至0.5mm之寬度，該隔離層扁帶可具有7mm或更少之寬度，且該第二電極構件可具有3mm或更少之寬度。
該隔離層扁帶可經捻轉重疊該全寬之50%或更少。
本揭示內容之另一方面在於，提出一種用於製備纜型二次電池組之方法，其包括：(a)於一桿形繞組芯周圍設置經配置用以接續地供給一第一電極構件之一第一電極捲線軸、經配置用以接續地供給一隔離層扁帶之一隔離層捲線軸、以及經配置用以接續地供給一第二電極構件之一第二電極捲線軸；(b)基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉該第一電極捲線軸，以在該繞組芯外側捻轉一條狀結構之該第一電極構件；(c)基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉該隔離層捲線軸，以在該第一電極構件之一外側捻轉該隔離層扁帶；以及(d)基於與該繞組芯之軸一致的一軸旋轉該第二電極捲線軸，以在該隔離層扁帶之一外側捻轉一條狀結構之該第二電極構件，其中，該第一電極 構件之寬度以及該第二電極構件之寬度分別小於一繞組周長，且該隔離層扁帶之寬度大於該繞組周長。
本揭示內容之另一方面在於，提出一種藉由該方法製備之一纜型二次電池組。
根據本揭示內容，由於建置出接續地供給用於形成一纜型二次電池組之一負極線材、一隔離層扁帶、以及一正極線材而使一自動化系統能夠自動地組裝一纜型二次電池組，故該纜型二次電池組之生產率經改善。
1‧‧‧第一電極構件
2‧‧‧隔離層扁帶
3‧‧‧第二電極構件
100‧‧‧繞組芯
110‧‧‧第一電極捲線軸
111‧‧‧支撐件
111a‧‧‧支撐臂
120‧‧‧隔離層捲線軸
120a‧‧‧第一支撐桿
130‧‧‧第二電極捲線軸
130a‧‧‧第二支撐桿
140‧‧‧常見旋轉框
141‧‧‧第一框架
142‧‧‧第二框架
121‧‧‧樞軸部件
131‧‧‧樞軸部件
123‧‧‧第一旋轉桿
133‧‧‧第二旋轉桿
W1、W2、W3‧‧‧寬度
隨附圖示表示本揭示內容之一較佳實施例，且連同前文之揭示內容而被用於提供對本揭示內容之技術特徵之進一步理解，且因而本揭示內容將不被詮釋為限於該等圖式。
圖1為根據本揭示內容所繪示之一種用於製備纜型二次電池組之設備之主要組件的透視圖。
圖2為根據本揭示內容一具體實施例所示之一種用於製備纜型二次電池組之設備之透視圖。
圖3為根據本揭示內容另一具體實施例所示之一種用於製備纜型二次電池組之設備之透視圖。
圖1為根據本揭示內容所繪示之一種用於製備纜型二次電池組之設備之主要組件的透視圖。
參照圖1，用於製備纜型二次電池組之該設備包括一桿形繞組芯100，以及一電池組元件供給單元，用於供給該繞組芯100之第一電極構件1、一隔離層扁帶2、以及一第二電極構件3。該電池組元件供給單元包括用於接續地供給該第一電極構件1之一第一電極捲線軸110、用於接續地供給該隔離層扁帶2之一隔離層捲線軸120、以及用於接續地供給該第二電極構件3之一第二電極捲線軸130。
該繞組芯100可利用給定長度及直徑之一桿(rod)來實行。由於該繞組芯100係以具有短直徑(例如0.5mm)之一桿配置，該繞組芯100可由與一預定支撐結構接觸而被支撐，該預定支撐結構係以一聚合物塗覆以預防該繞組芯100在捻轉製程中因該線材之張力而被彎曲。
該第一電極捲線軸110為捲繞用於形成纜型二次電池組中內部電極之該第一電極構件1的一種捲線軸。該第一電極構件1係由銅線所製，該銅線以常見於鋰二次電池組之負極活性材料塗覆。較佳地，該第一電極構件1經螺旋地捻轉以供至纜型二次電池組之負極。
複數個第一電極捲線軸110係以預定間隔之方式設置於該支撐件111上以圍繞著該繞組芯100，且係可旋轉地裝設於該支撐件111上以使該第一電極構件1可經撤除。為此，該支撐件111可放射狀地配有用於支撐各第一電極 捲線軸110之支撐臂111a。
該隔離層捲線軸120為捲繞用於形成纜型二次電池組中隔離層之隔離層扁帶2的一種捲線軸。作為該隔離層扁帶2，可使用鋰二次電池組中之帶形常見隔離薄膜。
該第二電極捲線軸130為捲繞用於形成纜型二次電池組中外部電極之第二電極構件3的一種捲線軸。該第二電極構件3具有一結構，該結構中係將常見於鋰二次電池組之正極活性材料塗覆於一導電條(conductor strip)上。較佳地，該第二電極構件3經螺旋地捻轉以供至纜型二次電池組之正極。
用於製備纜型二次電池組之該設備運作以沿著該繞組芯100之長度方向於該繞芯組100周圍按序地捻轉該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3。為此，該第一電極捲線軸110、該隔離層捲線軸120、以及該第二電極捲線軸130可按序地沿著該繞組芯100之軸線方向上佈置。
用於製備纜型二次電池組之該設備係根據該繞組芯100之長度方向，藉由旋轉該繞組芯100及該電池組元件供給單元中至少一者而按序地在該繞組芯100之周圍捻轉該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3。此後，本揭示內容將以該繞組芯100不旋轉但該電池組元件供給單元旋轉之方式製備纜型二次電池組之情況為基準來敘述。
根據本揭示內容之一實施例，如圖2所示，用於製備 纜型二次電池組之該設備包括一支撐件111，經安裝用以可基於與該繞組芯100一致的一軸旋轉以支撐該第一電極捲線軸110，以及一常見旋轉框140，經配置以一體地支撐該隔離層捲線軸120及該第二電極捲線軸130。在此具體實施例中，該繞組芯100係經安裝用以可沿著該軸線方向向前及向後移動。
該支撐件111係經配置以具有實質上盤形(disc-shaped)之本體，且扮演著藉由支撐該第一電極捲線軸110且在該繞組芯100周圍旋轉該第一電極捲線軸110以在該繞組芯100周圍捻轉該第一電極構件1之角色。在此，該繞組芯100可經設置以穿過該支撐件111之中心。
該常見旋轉框140扮演著藉由支撐該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130且一體地在該繞組芯100周圍旋轉該隔離層扁帶2以及該第二電極構件3以在該繞組芯100周圍捻轉該隔離層扁帶2以及該第二電極構件3之角色。此時，該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130係可旋轉地裝設於該常見旋轉框140，以使該隔離層扁帶2以及該第二電極構件3可捲繞完成。
在該常見旋轉框140上，該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130係於該繞組芯100之軸線方向上彼此間以一特定距離佈置。此外，該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130係安裝於該常見旋轉框140，使得對於該繞組芯100而言係彼此間相對地放置。為此目的，在該常見旋轉框140之兩側配有一預定形狀之第一框架141 以及第二框架142，以支撐該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130。
由於該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130藉由該常見旋轉框140在該繞組芯100周圍一體地旋轉，彼等在該繞組芯100周圍捲繞之角度(亦即捲繞角度)可被獨立地控制。為此，支撐該隔離層捲線軸120之第一支撐桿120a以及支撐該第二電極捲線軸130之第二支撐桿130a係分別地安裝於該第一框架141以及該第二框架142，以藉由用於角度調整之不同樞軸部件121及131為中心轉動。
當該支撐件111及該常見旋轉框140旋轉時，如前述所配置之用於製備纜型二次電池組之該設備在該移動的繞組芯100周圍按序地捻轉該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3，其中該繞組芯100係依軸線方向移動，而該第一電極捲線軸110、該隔離層捲線軸120、以及該第二電極捲線軸130係沿著該繞組芯100之周長旋轉。據此，該電池組元件係在該繞組芯100周圍沿著長度方向被捻轉，而形成在徑向層壓(laminated)之繞組電池(winding cell)。如前述所製備之繞組電池經切割為一預定長度接著被分開，並從該繞組芯100之軸線方向取出。
根據本揭示內容之另一具體實施例，如圖3所示，用於製備纜型二次電池組之該設備包括一支撐件111，經安裝用以可基於與該繞組芯100一致的一軸旋轉以支撐該第 一電極捲線軸110，以及一第一旋轉桿123以及一第二旋轉桿133，經配置以分別支撐該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130。在此具體實施例中，該繞組芯100維持一固定狀態而不會在軸線方向上移動。
該隔離層捲線軸120以及該第二電極捲線軸130係裝設於該第一旋轉桿123及該第二旋轉桿133之末端以彼此獨立地旋轉，其中該第一旋轉桿123及該第二旋轉桿133係單獨地可依與該繞組芯100一軸一致的一旋轉軸旋轉。
在依前述所配置之用於製備纜型二次電池組之設備中，當該支撐件111、該第一旋轉桿123、以及該第二旋轉桿133旋轉時，該第一電極捲線軸110、該隔離層捲線軸120、以及該第二電極捲線軸130在該繞組芯100周圍旋轉，並在該繞組芯100周圍按序地捻轉該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3。據此，該電池組元件係在該繞組芯100周圍沿著長度方向被捻轉，而形成在徑向層壓之繞組電池。在形成繞組電池後，從該繞組電池移除該繞組芯100，以獲得一纜型二次電池組。
螺旋捻轉於該繞組芯100上之該電池組元件之該第一電極構件1的寬度以及該第二電極構件3的寬度係小於該對應電池組元件之繞組周長，而該隔離層扁帶2之寬度係經設計為大於其繞組周長。在此，該「寬度」係指橫跨各電池組元件而與其長度方向正交之最大距離。該「繞組周長」係指在其中該對應電池組元件經螺旋捲繞於該繞組芯100外側之狀態時，在正交於該繞組芯100之長度方向的 方向上所測量之周圍長度。
當該繞組芯100具有一圓形剖面時，該第一電極構件1以及該第二電極構件3係各經設計為滿足W<D x π關係式。在此，W為各電池組元件之寬度，D為各電池組元件之捲繞內徑，且π為圓周率。更具體而言，參照圖3，該第一電極構件1之寬度(W1)滿足W1<D x π關係式，而該第二電極構件3之寬度(W3)滿足W3<D x π關係式。根據此配置，該第一電極構件1以及該第二電極構件3可有效地在該繞組芯100周圍螺旋地捲繞而不會彼此重疊。
舉例而言，當該繞組芯100之直徑為0.5mm時，直接捲繞於該繞組芯100外側之該第一電極構件1之捲繞內徑為0.5mm，以至於該第一電極構件1之寬度(W1)係經設計為1.57mm(=0.5mm×3.14)或更小。
假設該第一電極構件1之厚度為0.4mm，則該隔離層扁帶2之捲繞內徑為1.33mm(2×0.4mm+0.5mm)，若該隔離層扁帶2之寬度W2為4.082mm(=1.3mm×3.14)，則該隔離層扁帶2可經捲繞成單一層而無重疊。
為了避免該第一電極構件1以及該第二電極構件3之間之短路，可選擇性地至少部分捲繞該隔離層扁帶2以重疊為兩層。當隔離層扁帶2經捲繞為兩層時，該隔離層扁帶2之寬度W2係經設計為滿足此式W>2D x π。在此，D為捲繞內徑，而π為圓周率。
舉例而言，若該隔離層扁帶2之寬度W2係經設計為 大於8.164mm(=2×1.3mm×3.14)，則該隔離層扁帶2可經捲繞為重疊兩層。
當該繞組芯100具有一橢圓剖面時，螺旋捲繞於該繞組芯100上之該電池組元件中的該第一電極構件1以及該第二電極構件3寬度係經設計為滿足W<L關係式。在此，W為各電池組元件之寬度，且L為各電池組元件之捲繞周長。更具體而言，參照圖3，該第一電極構件1之寬度W1滿足W1<L關係式，而該第二電極構件3之寬度W3滿足W3<L關係式。
為了在操作用於製備用於纜型二次電池組之設備時能有效地供給與捲繞該電極構件1、3、以及該隔離層扁帶2，該第一電極構件1之寬度W1可界定為0.4至0.5mm，該隔離層扁帶2之寬度W2可界定為7mm或更少，而該第二電極構件3之寬度W3可界定為3mm或更少。
為了在該繞組芯100周圍捲繞該隔離層扁帶2時無任何間隙(gap)，該隔離層扁帶2可經捻轉使50%或更少之總寬度會重疊。此時，該隔離層扁帶2之捻轉角度可為21至24度，且該第二電極構件3之捻轉角度可較佳地為25至28度。
如前所述，根據本揭示內容之用於製備纜行二次電池組之該設備可藉由自動化地進行組裝製程來量產纜型二次電池組，其中組成該纜型二次電池組中該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電池構件3係接續地被供給以在該繞組芯100周圍形成捲繞電池，於該捲繞電池 中該內部電極、該隔離層、以及該外部電極係經按序地捻轉。
根據本揭示內容之另一具體實施例，提出一種用於製備纜型二次電池組之方法，其包括於一桿形繞組芯周圍設置捲線軸作為一電池組元件供給單元之製程，以及在供給電池組元件時旋轉各捲線軸，使得該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3在該繞組芯100周圍被按序地捲繞與捻轉之製程。
在設置捲線軸之製程中，該第一電極捲線軸110、該隔離層捲線軸120、以及該第二電極捲線軸130係分別以預定之角度設置。換言之，能夠持續地供給具條狀結構之第一電極構件1的該第一電極捲線軸110、能夠持續地供給該隔離層扁帶2的該隔離層捲線軸120、以及能夠持續地供給具條狀結構之第二電極構件3的該第二電極捲線軸130係經設置於該繞組芯100周圍。
作為電池組元件，該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3係分別地捲繞在該第一電極捲線軸110、該隔離層捲線軸120、以及該第二電極捲線軸130周圍。在此，該第一電極構件1之寬度以及該第二電極構件3之寬度係經設定為小於其各自之捲繞周長，使得在經由捻轉製程在該繞組芯100周圍螺旋捻轉時，該第一電極構件1以及該第二電極構件3不會重疊。此外，該隔離層扁帶2之寬度係經設定為大於該捲繞周長，以在經由捻轉製程在該繞組芯100周圍螺旋捻轉時，使重疊情況發 生。
在該捻轉製程中，以與該繞組芯100之軸一致的一軸旋轉該第一電極捲線軸110以在該繞組芯100周圍螺旋捲繞與捻轉具有條狀結構之該第一電極構件1的製程、以與該繞組芯100之軸一致的一軸旋轉該隔離層捲線軸120以於該第一電極構件1外側螺旋捲繞與捻轉該隔離層扁帶2的製程、以及以與該繞組芯100之軸一致的一軸旋轉該第二電極捲線軸130以於該扁帶2外側螺旋捲繞與捻轉該條狀結構之第二電極構件3的製程係自動地按序進行。
當執行根據本揭示內容之製備纜型二次電池組之方法時，能有效地供給與捲繞該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3之各電池組元件之寬度數值範圍係與前文所述者相同，據此，彼等內容將不再贅述。
根據本揭示內容之另一實施例，提出一種纜型二次電池組，其係藉由以上方法所製備，以使該第一電極構件1、該隔離層扁帶2、以及該第二電極構件3按序地捻轉，該電池組元件係於徑向層壓(laminated)，且各電池組元件之寬度係落於前述數值範圍中。
產業利用性
若應用本揭示內容，可藉由自動化組裝該纜型二次電池組之製程，而更有效地生產該纜型二次電池組。
1‧‧‧第一電極構件
2‧‧‧隔離層扁帶
3‧‧‧第二電極構件
100‧‧‧繞組芯
110‧‧‧第一電極捲線軸
111‧‧‧支撐件
111a‧‧‧支撐臂
120‧‧‧隔離層捲線軸
130‧‧‧第二電極捲線軸

Claims (21)

  1. 一種用於製備纜型二次電池組之設備，其包括：桿形繞組芯；以及電池組元件供給單元，具有經配置用以接續地供給第一電極構件之第一電極捲線軸、經配置用以接續地供給隔離層扁帶之隔離層捲線軸、以及經配置用以接續地供給第二電極構件之第二電極捲線軸，其中令該繞組芯及該電池組元件供給單元中至少一者旋轉，以沿著該繞組芯之長度方向於該繞組芯之周長上按序地捻轉該第一電極構件、該隔離層扁帶、以及該第二電極構件。
  2. 根據請求項1之用於製備纜型二次電池組之設備，更包括：支撐件，經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉，其中，複數個第一電極捲線軸係分別以固定間隔之方式佈置於該繞組芯四周，且可旋轉地裝設於該支撐件。
  3. 根據請求項2之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸係裝設於常見旋轉框，其經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的軸一體地旋轉。
  4. 根據請求項3之用於製備纜型二次電池組之設備， 其中，該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸係分別地經安裝用以調整相對於該繞組芯之繞組角度。
  5. 根據請求項4之用於製備纜型二次電池組之設備，進一步包括：經配置用以支撐該隔離層捲線軸之第一支撐桿以及經配置用以支撐該第二電極捲線軸之第二支撐桿，其中，該第一支撐桿及該第二支撐桿係分別安裝於該常見旋轉框，以成為以各樞軸部件為基準之角度調整之樞軸。
  6. 根據請求項2之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該隔離層捲線軸及該第二電極捲線軸係分別裝設於第一旋轉桿以及第二旋轉桿以彼此獨立旋轉，該第一旋轉桿及第二旋轉桿經安裝用以可基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉。
  7. 根據請求項1之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該第一電極構件可具有一結構，該結構中之一線係以二次電池組之負極活性材料塗覆。
  8. 根據請求項7之用於製備纜型二次電池組之設備，其中該第二電極構件具有條狀結構。
  9. 根據請求項8之用於製備纜型二次電池組之設備， 其中，該第一電極構件之寬度及該第二電極構件之寬度係分別小於繞組周長，以及，其中該隔離層扁帶之寬度係大於該繞組周長。
  10. 根據請求項9之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該繞組芯具有圓形剖面，以及其中，該第一電極構件及該第二電極構件之寬度(W)分別滿足以下等式：W<D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
  11. 根據請求項9之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該繞組芯具有一橢圓剖面，以及其中該第一電極構件及該第二電極構件之寬度(W)分別滿足以下等式：W<L(L：繞組周長)。
  12. 根據請求項9之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該隔離層扁帶經捲繞以重疊為兩層時，該隔離層扁帶之寬度(W)滿足以下等式：W>2D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
  13. 根據請求項1之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該第一電極構件具有0.4至0.5mm之寬度，該隔離層扁帶具有7mm或更少之寬度，且該第二電極構 件具有3mm或更少之寬度。
  14. 根據請求項13之用於製備纜型二次電池組之設備，其中，該隔離層扁帶經捻轉以重疊該全寬之50%或更少。
  15. 一種用於製備纜型二次電池組之方法，其包括：(a)於桿形繞組芯周圍設置經配置用以接續地供給第一電極構件之第一電極捲線軸、經配置用以接續地供給隔離層扁帶之隔離層捲線軸、以及經配置用以接續地供給第二電極構件之第二電極捲線軸；(b)基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該第一電極捲線軸，以在該繞組芯外側捻轉條狀結構之該第一電極構件；(c)基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該隔離層捲線軸，以在該第一電極構件之外側捻轉該隔離層扁帶；以及(d)基於與該繞組芯之軸一致的軸旋轉該第二電極捲線軸，以在該隔離層扁帶之外側捻轉條狀結構之該第二電極構件，其中，該第一電極構件之寬度以及該第二電極構件之寬度分別小於繞組周長，且該隔離層扁帶之寬度係大於該繞組周長。
  16. 根據請求項15之用於製備纜型二次電池組之方法， 其中，在該步驟(a)中，設置具有圓形剖面之該繞組芯，以及其中，該第一電極構件以及該第二電極構件之寬度(W)分別滿足以下等式：W<D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
  17. 根據請求項15之用於製備纜型二次電池組之方法，其中，在該步驟(a)中，設置具有橢圓剖面之該繞組芯，以及其中，該第一電極構件以及該第二電極構件之寬度(W)分別滿足以下等式：W<L(L：繞組周長)。
  18. 根據請求項15之用於製備纜型二次電池組之方法，其中，該隔離層扁帶經捲繞以重疊為兩層時，該隔離層扁帶之寬度(W)滿足以下等式：W>2D x π(D：繞組內徑，π：圓周率)。
  19. 根據請求項15之用於製備纜型二次電池組之方法，其中，該第一電極構件具有0.4至0.5mm之寬度，該隔離層扁帶具有7mm或更少之寬度，且該第二電極構件具有3mm或更少之寬度。
  20. 根據請求項19之用於製備纜型二次電池組之方法， 其中，在該步驟(c)中該隔離層扁帶經捻轉以重疊該全寬之50%或更少。
  21. 一種纜型二次電池組，係根據請求項15至20中任一項所定義之方法製備。
TW106100771A 2016-01-07 2017-01-09 製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組 TWI689123B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20160002252 2016-01-07
KR10-2016-0002252 2016-01-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201740602A true TW201740602A (zh) 2017-11-16
TWI689123B TWI689123B (zh) 2020-03-21

Family

ID=59273877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106100771A TWI689123B (zh) 2016-01-07 2017-01-09 製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10615458B2 (zh)
EP (1) EP3349293B1 (zh)
JP (1) JP6594532B2 (zh)
KR (1) KR102012866B1 (zh)
CN (1) CN108352574B (zh)
TW (1) TWI689123B (zh)
WO (1) WO2017119799A1 (zh)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4626452B1 (zh) * 1968-07-23 1971-07-31
JP2001110445A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Sony Corp コード型バッテリ
TWI264020B (en) 2002-02-08 2006-10-11 Hirakawa Hewtech Corp Foamed coaxial cable with high precision and method of fabricating same
JP3749875B2 (ja) * 2002-04-17 2006-03-01 平河ヒューテック株式会社 高精度発泡同軸ケーブルの製造方法
KR100686678B1 (ko) * 2003-05-22 2007-02-26 히라까와 휴테크 가부시끼가이샤 발포 동축 케이블 및 그 제조 방법
JP2005339818A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Hirakawa Hewtech Corp 高精度発泡同軸ケーブル
JP5348414B2 (ja) * 2009-09-04 2013-11-20 株式会社村田製作所 電気化学デバイスおよびその製造方法
US9812730B2 (en) * 2011-08-02 2017-11-07 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Biocompatible wire battery
WO2013055188A1 (ko) 2011-10-13 2013-04-18 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
US8993172B2 (en) * 2011-12-10 2015-03-31 Kalptree Energy, Inc. Li-ion battery and battery active components on metal wire
KR20140121628A (ko) * 2013-04-08 2014-10-16 주식회사 고려이노테크 로터리 방식으로 리드선에 씰링필름을 접착시키는 장치
CN104393324B (zh) * 2013-05-07 2017-08-15 株式会社Lg化学 线缆型二次电池
EP2822084B1 (en) 2013-05-07 2016-12-14 LG Chem, Ltd. Cable-type secondary battery
KR101783922B1 (ko) 2014-06-19 2017-10-10 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지
KR101790119B1 (ko) 2015-04-21 2017-10-25 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지 제조장치
US20180183052A1 (en) * 2016-12-27 2018-06-28 Nanotek Instruments, Inc. Process for Flexible and Shape-Conformal Cable-Shape Alkali Metal-Sulfur Batteries

Also Published As

Publication number Publication date
US10615458B2 (en) 2020-04-07
WO2017119799A1 (ko) 2017-07-13
KR102012866B1 (ko) 2019-08-21
US20180287212A1 (en) 2018-10-04
JP6594532B2 (ja) 2019-10-23
KR20170082994A (ko) 2017-07-17
EP3349293A1 (en) 2018-07-18
EP3349293A4 (en) 2018-07-18
CN108352574A (zh) 2018-07-31
JP2018530885A (ja) 2018-10-18
CN108352574B (zh) 2021-02-02
TWI689123B (zh) 2020-03-21
EP3349293B1 (en) 2020-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10381688B2 (en) Cylindrical electrochemical cells and method of manufacture
JP2013521656A5 (zh)
US20110165444A1 (en) sort of li-ion power cell
CN102282714B (zh) 电池和制造该电池的方法、制造电池卷芯的方法及设备和电池卷芯
CN106816641B (zh) 涡旋卷绕电极和制造涡旋卷绕电极的方法
JP2009199974A (ja) 非水系二次電池用電極群とそれを用いた二次電池
JP2023530532A (ja) 電極アセンブリの作成装置及び電極アセンブリの作成方法
US20170154723A1 (en) Core case unit, coil component, and method for producing coil component
CN102823053A (zh) 互连接合
US20180226852A1 (en) Rotating electric machine
JP5108917B2 (ja) 巻回素子の製造装置
KR20130103202A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JP2012033421A (ja) 巻回素子の製造装置
KR20160016046A (ko) 극판 권취 장치
CN103199305A (zh) 锂离子电芯及其制备方法
CN104009259B (zh) 用于二次电池的具有组装型芯轴的卷绕装置
TWI689123B (zh) 製備纜型二次電池組之設備及方法與藉由該方法製備之纜型二次電池組
WO2014207883A1 (ja) 扁平捲回形二次電池
JP2011040567A (ja) 超電導コイル装置及び該超電導コイル装置を具備した超電導回転機
JP2009295292A (ja) 超電導線材ラッピング装置および絶縁被覆付超電導線材の製造方法
JPH0935738A (ja) 捲回型電極の製造方法および製造装置
KR20150144984A (ko) 젤리롤형 전극 조립체 제조 방법 및 이를 통해 제조된 젤리롤형 전극 조립체
US10505232B2 (en) Stacked, rolled-electrode battery cell with y-axis bending
JP2012256684A (ja) 超電導コイルおよび超電導機器
CN218568936U (zh) 一种锂离子极组卷绕机构