TW202220275A - 電池組組合系統以及使用其之電池組組合方法 - Google Patents

電池組組合系統以及使用其之電池組組合方法 Download PDF

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姜春權
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Abstract

揭露一種電池組組合系統以及一種使用所述電池組組合系統的電池組組合方法，所述電池組組合系統包括：電池芯供應單元，被配置成以對準狀態供應多個電池芯；機器手臂，被配置成移動所述多個電池芯；電漿處理單元，被配置成利用電漿處理所述多個電池芯；以及組合單元，在所述組合單元中設置有被配置成在其中接納所述多個電池芯的電池組殼體，由此可獲得所述多個電池芯的極佳的電漿效果且可容易地組合電池組。

Description

電池組組合系統以及使用其之電池組組合方法
本申請案主張於2020年9月4日提出申請的韓國專利申請案第2020-0113155號的優先權權益，所述韓國專利申請案的揭露內容特此全文併入本案供參考。
本發明是有關於一種電池組組合系統以及一種使用所述電池組組合系統的電池組組合方法，且更具體而言，是有關於一種執行電漿處理以便增加電池組與散熱件之間的耦合力的電池組組合系統以及一種使用所述電池組組合系統的電池組組合方法。
一種能夠重複充電及放電的二次電池，其優點在於電池芯的壽命長且以二次電池可拆卸地附接至裝置或內置於裝置中的形式使用。使用二次電池作為能源的裝置的種類已增加。
具體而言，由於鋰離子的移動而被充電及放電的鋰二次電池已不僅被用於小型電池芯的領域，而且被用於中型或大型電池組的領域，小型電池芯被用於行動裝置或小型電子產品，中型或大型電池組被用作需要高輸出及高電壓的電動車輛或電力儲存系統的能源，此乃因鋰二次電池具有高能量密度及放電電壓的優點。
基於電池殼體的形狀，鋰二次電池被分類為具有安裝於圓柱形金屬罐中的電極組合的圓柱形二次電池、具有安裝於稜柱形金屬罐中的電極組合的稜柱形二次電池、或者具有安裝於由鋁層疊體片製成的袋狀殼體中的電極組合的袋狀二次電池。其中，圓柱形二次電池的優點在於圓柱形二次電池的容量相對大，且在於圓柱形二次電池結構穩定。
為製造包括圓柱形二次電池作為單位胞元的電池組，可執行將多個圓柱形電池芯以緊湊狀態設置於電池組殼體中、添加散熱構件（例如散熱件）並氣密地密封電池組殼體的製程。
為增加散熱件與所述多個電池芯之間的黏合力，在其間施加黏合劑。為增加黏合劑的黏合力，可利用電漿處理散熱件及電池芯的其中散熱件與電池芯彼此黏合的表面。
與此相關，圖1是示出利用電漿處理傳統圓柱形電池芯的底表面的製程的立體圖。
參照圖1，電池組殼體100包括上部殼體110及下部殼體120，且在電池組殼體100中以預定間隔設置多個電池芯200。
可將被配置成穩定地固定電池芯200的框架130添加至上部殼體110及下部殼體120中的每一者的內部。
將所述多個電池芯200設置成使得其上表面201在上部殼體110與下部殼體120彼此耦合的狀態下面朝上。為利用電漿處理所述多個電池芯200的下表面202，基於x軸將電池組旋轉180度，且然後移除下部殼體120，使得所述多個電池芯200的下表面202暴露出。
在此種狀態下，利用電漿處理所述多個電池芯200的下表面202，再次添加下部殼體120，且基於x軸將電池組旋轉180度以返回至其原始狀態。
在使用以上方法利用電漿處理電池芯的下表面的情形中，需要將電池芯安裝於電池組殼體中且然後旋轉電池組的製程以及移除及安裝上部殼體的製程，此使得整個製程變得複雜。
此外，在電漿處理中，電漿處理效果相依於靶與電漿裝置之間的距離而大幅變化。出於此種原因，有必要維持恆定的距離。然而，在以上製程中，難以在靶與電漿裝置之間維持恆定的距離。
因此，非常需要一種能夠簡單地對多個電池芯執行電漿處理、藉此改善生產率且一致地達成電漿處理效果的電池組組合系統。
[技術問題]
鑑於以上問題作出了本發明，且本發明的一個目的是提供一種電池組組合系統以及一種使用所述電池組組合系統的電池組組合方法，所述電池組組合系統被配置成使得在多個電池芯被對準成並排設置的狀態下，所述多個電池芯的底部被利用電漿進行處理，由此一致地且極佳地表現出所述多個電池芯的電漿處理效果。 [技術解決方案]
為達成以上目的，根據本發明的電池組組合系統包括：電池芯供應單元，被配置成以對準狀態供應多個電池芯；機器手臂，被配置成移動所述多個電池芯；電漿處理單元，被配置成利用電漿處理所述多個電池芯；以及組合單元，在所述組合單元中設置有被配置成在其中接納所述多個電池芯的電池組殼體。
根據本發明的所述電池組組合系統可更包括設置於所述電池組殼體中的散熱件。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，黏合劑可被施加至所述散熱件的第一表面。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，在所述散熱件的所述第一表面被利用電漿進行處理的狀態下，所述黏合劑可被施加至所述散熱件的所述第一表面。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，所述機器手臂可被控制成使得在所述多個電池芯設置於所述電漿處理單元上方以便與所述電漿處理單元間隔開預定距離的狀態下執行電漿處理。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，所述預定距離可為1毫米。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，所述電漿處理單元可設置於所述電池芯供應單元與所述組合單元之間。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，所述機器手臂可包括被配置成保持或放下所述多個電池芯的抓持器。
在根據本發明的所述電池組組合系統中，框架構件可安裝於所述電池組殼體中，且所述多個電池芯可設置於所述框架構件處。
另外，本發明提供一種使用所述電池組組合系統的電池組組合方法。具體而言，所述電池組組合方法包括：（a）使所述電池芯供應單元中的多個電池芯對準；（b）在保持所述多個電池芯的狀態下將所述多個電池芯轉移至所述電漿處理單元；（c）利用電漿處理所述多個電池芯；以及（d）將步驟（c）的所述多個電池芯設置於所述電池組殼體中。
在根據本發明的所述電池組組合方法中，所述多個電池芯與電漿輻射單元之間的距離可為恆定的。
根據本發明的所述電池組組合方法可更包括：製備欲設置於所述電池組殼體中的散熱件；利用電漿處理所述散熱件的第一表面；以及將黏合劑施加至所述散熱件的被利用所述電漿進行處理的所述第一表面。 [有利效果]
如藉由閱讀以上說明而顯而易見，根據本發明的電池組組合系統能夠以對準狀態供應多個電池芯，且在使用機器手臂維持所述多個電池芯的對準狀態的狀態下移動所述多個電池芯，由此可在電池芯對準的狀態下利用電漿處理所述電池芯。
因此，可在電漿處理單元與電池芯的底部之間維持恆定的距離，由此可獲得恆定的電漿處理效果。
另外，可確保可最大限度地獲得電漿處理效果的條件，由此可顯著地增加黏合劑的黏合力。
現在，將參照附圖詳細闡述本發明的較佳實施例，使得本發明所屬技術中具有通常知識者可容易地實施本發明的較佳實施例。然而，在詳細闡述本發明的較佳實施例的操作的原理時，當本文中所包括的已知功能及配置可能模糊本發明的標的物時，將省略對所述已知功能及配置的詳細說明。
另外，在所有圖式中，相同的參考編號將用於指代執行相似功能或操作的部件。在一個部件在說明書通篇中被稱為連接至另一部件的情形中，所述一個部件不僅可直接連接至所述另一部件，而且所述一個部件可藉由又一部件間接連接至所述另一部件。另外，包括某一元件並不意味著排除其他元件，而是意味著除非另外提及，否則可更包括此種元件。
另外，除非特別約束，否則藉由限制或添加來體現元件的說明可應用於所有發明，且不限制特定發明。
此外，在本發明的說明及本申請案的申請專利範圍中，除非另外提及，否則單數形式旨在包括複數形式。
此外，除非另外提及，否則在本發明的說明及本申請案的申請專利範圍中，「或」包括「及」。因此，「包括A或B」意味著三種情形，即包括A的情形、包括B的情形以及包括A及B的情形。
另外，除非上下文另有明確指示，否則所有數值範圍包括最低值、最高值以及其間的所有中間值。
將參照隨附圖式詳細闡述本發明的實施例。
圖2是根據本發明的電池組組合系統的平面圖。
參照圖2，根據本發明的電池組組合系統包括：電池芯供應單元300，被配置成以對準狀態供應多個電池芯；機器手臂400，被配置成移動所述多個電池芯；電漿處理單元500，被配置成利用電漿處理所述多個電池芯；以及組合單元600，在組合單元600中設置有被配置成在其中接納所述多個電池芯的電池組殼體610。
根據本發明的用於將所述多個電池芯接納於電池組殼體中以便組合電池組的所述電池組組合系統的特徵在於：所述電池組組合系統包括電漿處理單元，所述電漿處理單元被配置成改造所述多個電池芯的下表面，以便改善用於固定所述多個電池芯的黏合劑的黏合性。
對所述多個電池芯的下表面的電漿處理可在機器手臂400抓持所述多個電池芯的狀態下執行。為快速執行對電池芯的電漿處理以及電池組的組合製程，電漿處理單元500可設置於自電池芯供應單元300供應的電池芯被轉移至組合單元600的路徑上。
即，電漿處理單元500可設置於電池芯供應單元300與組合單元600之間。
組合單元600可包括轉移工具，所述轉移工具被配置成轉移電池組殼體610，使得電池組殼體610被定位成鄰近於機器手臂400。
舉例而言，傳送帶或軌道可用作轉移工具。
在具體實例中，黏合劑被施加至電池組殼體的下表面的其中安裝有電池芯的內表面，且電池組殼體的下表面與電池芯藉由黏合劑彼此耦合。
為增加黏合劑的黏合力，利用電漿處理電池組殼體的下表面，且將黏合劑施加至電池組殼體的下表面。另外，可利用電漿處理電池芯的下表面。即，藉由黏合劑彼此貼靠的電池組殼體的內表面與電池芯的下表面可被改造成親水性的，由此可改善黏合劑的黏合性。
舉例而言，電池芯中的每一者可為圓柱形電池芯。
電池組殼體可包括具有相似高度的上部殼體及下部殼體。作為另一選擇，電池組殼體可包括由下表面及四個側表面構造成的殼體本體及殼體蓋。
電池芯供應單元300包括安裝部分310，所述多個電池芯以對準狀態安裝於安裝部分310中，安裝部分的底部是平坦的。因此，所述多個電池芯可被對準成使得其間不會出現高度差。
隨後，安裝部分310在由箭頭指示的方向上移動，以便在電池芯安裝於其中的狀態下被定位成鄰近於機器手臂400。
機器手臂400將在安裝部分310中對準的電池芯在無變化地抓持電池芯的狀態下轉移至電漿處理單元500上方。此時，電池芯的對準得以維持。因此，可在電池芯的底部與電漿裝置之間維持恆定的距離。
電池組殼體中可安裝有框架構件，且所述多個電池芯可設置於框架構件處。因此，可穩定地固定所述多個電池芯。
在另一具體實例中，圖3是根據本發明的電池組的分解立體圖。
參照圖3，電池組包括上部殼體111及下部殼體121，且被配置成穩定地安裝電池芯211的框架構件131及132分別設置於上部殼體111及下部殼體121內部。
圖3所示電池組更包括散熱件140，以確保自所述多個電池芯211產生的熱能的快速散熱。
散熱件140可設置於下部殼體121的下表面的內表面與電池芯211之間。為將電池芯穩定地安裝於此種結構中，在散熱件140與電池芯211的下表面之間施加黏合劑是較佳的。黏合劑可被施加至散熱件140的設置有電池芯211的第一表面141。
此時，為增加黏合劑對散熱件的第一表面141的黏合力，可在利用電漿處理第一表面的狀態下將黏合劑施加至散熱件的第一表面141。
圖4是圖2所示機器手臂的側視圖。
參照圖4，機器手臂400被配置成可在地面上在方向a上旋轉，且包括三個可旋轉的關節結構401、402及403。
另外，機器手臂400包括被配置成保持或放下所述多個電池芯211的抓持器410。
因此，機器手臂可執行以下製程：在關節結構401、402及403被展開或折疊的同時在保持自電池芯供應單元供應的所述多個電池芯211的狀態下移動至電漿處理單元，且在電漿處理之後將電池芯211安裝於電池組殼體中。
另外，機器手臂400可被控制成使得在所述多個電池芯211設置於電漿處理單元上方以便與電漿處理單元間隔開預定距離的狀態下執行電漿處理。
因此，由機器手臂轉移的電池芯中的所有者是在與電漿裝置恆定地間隔開的狀態下被利用電漿進行處理，由此電池芯中的所有者可被改造成相同的水準。
圖5是抓持器的前視圖。
參照圖5，示出被配置成包繞圓柱形電池芯的側表面的兩個抓持器410中的一者，其中抓持器被配置成包繞圓柱形電池芯中的每一者的側表面的約50%。
抓持器410設置有分別對應於圓柱形電池芯的側表面的凹陷411，使得圓柱形電池芯可被穩定地安裝。
凹陷411中的每一者的外表面可進行防滑動（anti-slip）處理，以便防止圓柱形電池芯中對應的一者滑動。
作為另一選擇，抓持器410可被配置成執行真空抽吸，以便在維持圓柱形電池芯的對準狀態的同時穩定地固定所述圓柱形電池芯。
圖6是示出電漿處理的立體圖。
參照圖6，在電池芯211安裝於抓持器410處的狀態下將電池芯211移動至電漿處理單元500，且使電池芯211停止於電漿裝置510上方。
電漿處理的效果受到電漿裝置510與電池芯211的下表面之間的距離H的影響。為對電池芯中的所有者達成相同的電漿效果，距離H必須維持恆定。
在使用根據本發明的電池組組合系統的情形中，使用能夠執行準確及微小控制的機器手臂來轉移電池芯，且因此可對電池芯中的所有者達成恆定的電漿處理效果。
即，在使用機器手臂400的情形中，可使距離H維持恆定。舉例而言，距離H可為1毫米。
使用所述電池組組合系統的電池組組合方法可包括（a）使電池芯供應單元中的多個電池芯對準的步驟、（b）在保持所述多個電池芯的狀態下將所述多個電池芯轉移至電漿處理單元的步驟、（c）利用電漿處理所述多個電池芯的步驟以及（d）將步驟（c）的所述多個電池芯設置於電池組殼體中的步驟。
此時，所述多個電池芯與電漿輻射單元之間的距離可維持恆定。
此外，在電池組包括散熱件的情形中，電池組組合方法可更包括利用電漿處理散熱件的上面設置有電池芯的第一表面的步驟以及將黏合劑施加至被利用電漿進行處理的第一表面以便增加添加於散熱件與電池芯之間的黏合劑的黏合力的步驟。
在下文中，將參照以下實例闡述本發明，提供以下實例是為更容易理解本發明，且本發明的範疇不限於此。 ＜實例＞
製備出了欲設置於電池組殼體中的散熱件，且利用電漿處理了散熱件的第一表面。
將黏合劑施加至散熱件的被利用電漿進行處理的第一表面，以便增加黏合劑對散熱件的黏合力。
使用圖2中所示電池組組合系統以對準狀態將多個電池芯供應至電池芯供應單元，且使用機器手臂將所述多個電池芯轉移至電漿處理單元。執行了設定，使得所述多個電池芯的底表面與電漿裝置之間的距離為1毫米，且利用電漿處理了所述多個電池芯的底表面。
將如上所述被利用電漿進行處理的所述多個電池芯設置於施加至散熱件的第一表面的黏合劑上。
使用來自應用電漿公司（Applied Plasma Inc）的三維（three-dimensional，3D）+iZET執行了電漿處理。 ＜比較例＞
製備出了欲設置於電池組殼體中的散熱件，且將黏合劑施加至散熱件的第一表面。
使用圖2中所示電池組組合系統以對準狀態將多個電池芯供應至電池芯供應單元，且使用機器手臂將所述多個電池芯轉移並設置於施加至散熱件的第一表面的黏合劑上。
為檢查安裝於實例及比較例中的每一者的電池組殼體中的電池芯的黏合力，量測了當每一各別的電池芯與散熱件分離時的張力。結果示於下表1中。 [表1]
   張力(千克力)
實例 186.6
比較例 99.6
參照上表1，可看出，其中執行了電漿處理的實例的張力較其中未執行電漿處理的比較例的張力高約87%。
具體而言，可看出，當在電漿裝置與所述多個電池芯的底表面之間的距離維持在1毫米的狀態下執行電漿處理時，如在實例中，可獲得顯著的增加黏合力的效果。
熟習本發明所屬技術者將理解，基於以上說明，在本發明的範疇內，各種應用及修改是可能的。 [工業適用性]
如藉由閱讀以上說明而顯而易見，根據本發明的電池組組合系統能夠以對準狀態供應多個電池芯，且在使用機器手臂維持所述多個電池芯的對準狀態的狀態下移動所述多個電池芯，由此可在電池芯對準的狀態下利用電漿處理所述電池芯。
因此，可在電漿處理單元與電池芯的底部之間維持恆定的距離，由此可獲得恆定的電漿處理效果。
另外，可確保可最大限度地獲得電漿處理效果的條件，由此可顯著地增加黏合劑的黏合力。
100、610:電池組殼體 110、111:上部殼體 120、121:下部殼體 130:框架 131、132:框架構件 140:散熱件 141:第一表面 200、211:電池芯 201:上表面 202:下表面 300:電池芯供應單元 310:安裝部分 400:機器手臂 401、402、403:關節結構 410:抓持器 411:凹陷 500:電漿處理單元 510:電漿裝置 600:組合單元 a:方向 H:距離/電漿裝置與電池芯的下表面之間的距離 x:軸
圖1是示出利用電漿處理傳統圓柱形電池芯的底表面的製程的立體圖。 圖2是根據本發明的電池組組合系統的平面圖。 圖3是根據本發明的電池組的分解立體圖。 圖4是圖2所示機器手臂的側視圖。 圖5是抓持器的前視圖。 圖6是示出電漿處理的立體圖。
200:電池芯
300:電池芯供應單元
310:安裝部分
400:機器手臂
500:電漿處理單元
600:組合單元
610:電池組殼體

Claims (12)

  1. 一種電池組組合系統，包括： 電池芯供應單元，被配置成以對準狀態供應多個電池芯； 機器手臂，被配置成移動所述多個電池芯； 電漿處理單元，被配置成利用電漿處理所述多個電池芯；以及 組合單元，在所述組合單元中設置有被配置成在其中接納所述多個電池芯的電池組殼體。
  2. 如請求項1所述的電池組組合系統，更包括設置於所述電池組殼體中的散熱件。
  3. 如請求項2所述的電池組組合系統，其中黏合劑被施加至所述散熱件的第一表面。
  4. 如請求項3所述的電池組組合系統，其中在所述散熱件的所述第一表面被利用電漿處理的狀態下，所述黏合劑被施加至所述散熱件的所述第一表面。
  5. 如請求項1所述的電池組組合系統，其中所述機器手臂被控制成使得在所述多個電池芯設置於所述電漿處理單元上方以便與所述電漿處理單元間隔開預定距離的狀態下執行電漿處理。
  6. 如請求項5所述的電池組組合系統，其中所述預定距離為1毫米。
  7. 如請求項1所述的電池組組合系統，其中所述電漿處理單元設置於所述電池芯供應單元與所述組合單元之間。
  8. 如請求項1所述的電池組組合系統，其中所述機器手臂包括被配置成保持或放下所述多個電池芯的抓持器。
  9. 如請求項1所述的電池組組合系統，其中 框架構件安裝於所述電池組殼體中，且 所述多個電池芯設置於所述框架構件處。
  10. 一種使用如請求項1至9中任一項所述的電池組組合系統的電池組組合方法，所述電池組組合方法包括： （a）使所述電池芯供應單元中的多個電池芯對準； （b）在保持所述多個電池芯的狀態下將所述多個電池芯轉移至所述電漿處理單元； （c）利用電漿處理所述多個電池芯；以及 （d）將步驟（c）的所述多個電池芯設置於所述電池組殼體中。
  11. 如請求項10所述的電池組組合方法，其中在所述步驟（c）中，所述多個電池芯與電漿輻射單元之間的距離是恆定的。
  12. 如請求項10所述的電池組組合方法，更包括： 製備欲設置於所述電池組殼體中的散熱件； 利用電漿處理所述散熱件的第一表面；以及 將黏合劑施加至所述散熱件的被利用所述電漿處理的所述第一表面。
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