TWM485519U

TWM485519U - 疊層電極結構的生產設備

Info

Publication number: TWM485519U
Application number: TW103207952U
Authority: TW
Inventors: Marcel Stuck
Original assignee: Jonas & Redmann Automationstechnik Gmbh
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2014-09-01

Description

疊層電極結構的生產設備

本創作是有關一種電池元件(cell)之組件(component)的生產技術，尤指一種二次電池之疊層電極結構的生產設備。

近年來，隨著智慧型手機、平板電腦、行動娛樂裝置等行動終端產品的普及與高性能化，發展具高電池容量、高輸出功率、輕量化及良好安全性的二次電池已成為必然趨勢。

就具有疊層電極結構的二次電池而言，其雖可透過堆疊電極板的方式來提高電池容量，但此類二次電池於生產時，因為纖薄的電極板及隔離層須嚴格按照尺寸製作(陽極板、陰極板及隔離層的厚度不到0.15mm)，並須在極短的時間內以微米精度進行堆疊，故生產此類二次電池乃是自動化企業的一大挑戰。

在現有的專利文獻中，已知有公開一種疊層電極結構的生產技術，係於限制桿之間引入連續的隔離層，並配合限制桿的特殊排列方式使該連續的隔離層交錯折疊，從而數個電極板可分別嵌入該連續的隔離層所折疊形成的帶狀間隙；當完成電極板之配置後，可將限制桿從側面抽離。

除此之外，已知有公開另一種疊層電極結構的生產技術，係利用一特殊裝置抽出預定長度之隔離層，並將其折疊以形成可容納電極板的帶狀間隙，且於隔離層之轉向過程中對其施加牽引力，同時利用夾持裝置將電極板固定。

在符合目前技術水準的生產過程中會出現以下問題：隔離層於開卷及形成帶狀間隙的過程中，可能會受到技術限制而形成翹曲或因過大的拉伸應力而發生撕裂，造成整個疊層電極結構無法使用。另外，全自動生產過程容易發生故障，且無法保持生產週期，由此導致機台的工作效率受到限制，從而在經濟效益方面帶來不利的影響。

綜上所述，本新型創作人有鑒於現有二次電池之疊層電極結構的生產技術實在有其改良之必要性，遂以其多年從事相關領域的設計及製造經驗，積極地研究如何實現穩定的全自動生產過程並達到極高的重複性及精度，在各方條件的審慎考量下終於開發出本新型。

本創作之主要目的在於提供一種疊層電極結構的生產設備，其可於電極板的堆疊過程持續以較高的品質折疊隔離層，且所生產的疊層電極結構可滿足二次電池所需的迴圈穩定性、使用壽命及效率。

為實現上述目的及功效，本創作採用以下技術方案：一種疊層電極結構的生產設備，適於堆疊數個電極板，並利用一連續的隔離膜使任兩相鄰的電極板彼此隔離，所述堆疊電極組件之製造裝置包括一堆疊台、一導向裝置、一搬送裝置及一壓緊裝置。

該堆疊台具有一台面，該台面定義出供該些電極板堆疊的一堆疊區域及位於該堆疊區域周圍的一周邊區域；該導向裝置設置於該堆疊區域內，用以提供該連續的隔離膜至該台面上；該搬送裝置設置於該周邊區域內，用以搬送每一該些電極板至該堆疊區域內，其中，該搬送裝置上設有一增壓模組，用以產生定向氣流以幫助該連續的隔離膜轉向形成一轉折部；該壓緊裝置設置於該周邊區域內，用以壓制該轉折部使其定型。

綜上所述，採用本創作之堆疊電極結構的生產設備，不需要複雜的中間環節就能使連續的隔離膜毫無損傷地構成多層交錯折疊，並妥善隔離堆疊電極結構中之任兩相鄰的電極板，相較於習知堆疊電極結構的生產技術，本創作具有明顯的優越性。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

100‧‧‧疊層電極結構的生產設備

1‧‧‧堆疊台

10‧‧‧台面

S‧‧‧堆疊區域

P‧‧‧周邊區域

2‧‧‧導向裝置

3‧‧‧搬送裝置

30‧‧‧增壓模組

31‧‧‧第一出氣噴嘴

4‧‧‧壓緊裝置

4a‧‧‧第一壓緊裝置

4b‧‧‧第二壓緊裝置

41‧‧‧負壓模組

42‧‧‧第二出氣噴嘴

43‧‧‧導向結構

5‧‧‧電極板

6‧‧‧連續的隔離膜

61‧‧‧轉折部

61a‧‧‧第一轉折部

61b‧‧‧第二轉折部

62‧‧‧容置間隙

W1、W2‧‧‧寬度

圖1至5為本創作之第一實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。

圖6為本創作之第二實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。

圖7為本創作之第三實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。

圖8為本創作之第四實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。

本揭露書的內容涉及一種疊層電極結構的生產設備，其特點在於，搬送裝置上設有能夠產生定向氣流的增壓模組，如此搬送裝置於堆疊電極板時，可利用增壓模組施加氣流作用於連續的隔離膜，以幫助其無損傷地形成轉折部。進一步地，若配合導向裝置往復移動於第一操作位置與第二操作位置之間，再加上壓緊裝置於適當時機進行壓制，則本創作能夠使連續的隔離膜形成高品質的交錯折疊並妥善分離兩相鄰的電極板。

如上所述，本創作不僅可以應用於(鋰)二次電池之疊層電極結構的生產，而且可以廣泛用於須針對後續加工過程加工出具有柔韌性的平整薄膜的製作流程。

以下將透過特定具體實施例並配合所附圖式說明本創作的結構特徵及使用方式，本領域的技術人員可經由本創作的揭露內容輕易暸解本創作的特點及功效，並在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更，以基於不同的觀點施行或應用本創作。

[第一實施例]

請參考圖1，為本創作之第一實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。如圖所示，疊層電極結構的生產設備100至少包括一堆疊台1、一導向裝置2、一搬送裝置3及一壓緊裝置4。

在本具體實施例中，堆疊台1的下方設有一底座(圖中未顯示)，以此作為地基來提供支撐效果；原則上，適於支撐堆疊台1的底座可為任何構造、型式，本創作非對此加以限制。另外，堆疊台1具有一台面10，其可定義出一堆疊區域S及位於堆疊區域S周圍的一周邊區域P，其中堆疊區域S用以提供疊層電極結構之電極組件放置及堆疊，並且堆疊區域S及周邊區域P可提供像是導向裝置2、搬送裝置3及壓緊裝置4等構件安裝及設置。

須得說明的是，本實施例所提到的電極組件係包括數個電極板5及一連續的隔離膜6；進一步言之，所述該些電極板5中含有交互堆疊的正極板與負極板，且相鄰的正、負極板藉由連續的隔離膜6彼此隔離。原則上，電極板5及連續的隔離膜6的材料選擇乃是本領域的技術人員所熟知且可根據電池表現而做適當調整，故在此不予贅述。

導向裝置2設置於堆疊區域S內，具體地說，一連續的隔離膜6之材料卷係先經由輸送元件(圖中未顯示)進入到導向裝置2，之後再通過導向裝置2輸送至堆疊區域S內。於實際實施時，導向裝置2係平行於台面10，且可於第一操作位置與第二操作位置之間往復移動，藉此使連續的隔離膜6於堆疊區域S內構成多層折疊；另一方面，適於輸送連續的隔離膜6之輸送元件可為驅動輥、張緊輥、空轉輥或換向輥，由於應用前述之驅動元件的驅動技術屬於常規技術，所以在此將不特別作說明。

搬送裝置3設置於周邊區域P內，其數量至少大於一，於實際實施時，搬送裝置3可為任何能承受電極組件重量的夾持式搬送裝置或吸附式搬送裝置，例如機械手臂或吸盤，但本創作並不局限於此；換句話說，搬送裝置3主要係利用夾持方式或吸附方式將電極板5搬送至堆疊區域S內。

值得注意的是，搬送裝置3的一側設有一增壓模組31，其具有一第一出氣噴嘴32，所述增壓模組31可藉第一出氣噴嘴32施加特定方向且經過淨化的電離空氣氣流於連續的隔離膜6，以幫助其無損傷地形成轉折部61。再者，為避免電極板5於搬送及/或放置時受到損傷，搬送裝置3的寬度W1須不大於電極板5的寬度W2，使電極板5的周緣向外凸伸出搬送裝置3，並且搬送裝置3須通過一傾斜角度來放置電極板5。

請一併參考圖1及2，壓緊裝置4設置於周邊區域P內，其數量至少大於一，於實際實施時，壓緊裝置4可包括壓制板及可予以驅動運作之驅動元件(圖中未顯示)，例如氣壓缸、油壓缸或馬達等，本創作並不局限於此。值得注意的是，壓緊裝置4可配合導向裝置2從第一操作位置移動至第二操作位置(如圖2所示)使連續的隔離膜6翻摺後，壓制轉折部61以使其定型，並形成能收納電極板5之容置間隙62，進而連續的隔離膜6能平整地形成於電極板5上。

請復參考圖1，並請配合參考圖2至5，本實施例之疊層電極結構的生產設備100的結構特徵已詳細說明如上，接下來將進一步說明疊層電極結構的生產設備100的操作流程。

請先參考圖1所示，由導向裝置2提供連續的隔離膜6於堆疊台1之台面10上，並利用第一壓緊裝置4壓制連續的隔離膜6的頭端；此後，搬送裝置3自承載複數片電極板5的載具(圖中未顯示)中取出一片電極板5(如正電極板)，並將其放置於台面10上之連續的隔離膜6上；與此同時，增壓模組31沿著搬送裝置3之傾斜方向對連續的隔離膜6噴出氣流，使連續的隔離膜6因著氣流作用而形成第一轉折部61a。

請接著參考圖2所示，當連續的隔離膜6的第一轉折部61a形成後，導向裝置2從第一操作位置移動至第二操作位置，並利用第二壓緊裝置4壓制第一轉折部61a以使其定型，原先壓制連續的隔離膜6的頭端的第一壓緊裝置4則於此時移開，以便進行下一次的堆疊。

請接著參考圖3所示，當連續的隔離膜6的第一轉折部61a定型後，搬送裝置3又自承載複數片電極板5的載具中取出一片電極板5(如負電極板)，並將其放置於電極板5(如正電極板)上之連續的隔離膜6上；與此同時，增壓模組31沿著搬送裝置3之傾斜方向對連續的隔離膜6噴出氣流，使連續的隔離膜6因著氣流作用而形成第二轉折部61b。

請接著參考圖4所示，當連續的隔離膜6的第二轉折部61b形成後，導向裝置2從第二操作位置移動至第一操作位置，並利用第二壓緊裝置4壓制第二轉折部61b以使其定型，原先壓制連續的隔離膜6的第一轉折部61a的第一壓緊裝置4則於此時移開，以便進行下一次的堆疊。附帶一提，第一轉折部61a與第二轉折部61b的位置係相互交錯，以此配置方式，則相鄰的兩片電極板5可為連續的隔離膜6所分離。

請接著參考圖5所示，當連續的隔離膜6的第二轉折部61b定型後，搬送裝置3再自承載複數片電極板5的載具中取出一片電極板5(如正電極板)，並將其放置於電極板5(如負電極板)上之連續的隔離膜6上；與此同時，增壓模組31沿著搬送裝置3之傾斜方向對連續的隔離膜6噴出氣流，使連續的隔離膜6因著氣流作用而形成第三轉折部(圖中未標示)。以此方式持續進行電極板的堆疊，則可生產出二次電池的疊層電極結構。

[第二實施例]

請參考圖6，為本創作之第二實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。本實施例與第一實施例不同的地方在於，壓緊裝置4的下方更進一步設有一負壓模組41，所述負壓模組41能夠產生定向吸力。據此，當搬送裝置3上之增壓模組31對連續的隔離膜6施加定向氣流時，壓緊裝置4上之負壓模組41可同時產生吸力以幫助轉折部能更加順利地形成。換句話說，本實施例之疊層電極結構的生產設備100主要係利用推力及吸引力同時作用於連續的隔離膜6的相對二側，藉此形成更高品質的轉折部61。

[第三實施例]

請參考圖7，為本創作之第三實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。本實施例與第二實施例不同的地方在於，壓緊裝置4的一側係設有一第二出氣噴嘴42，所述第二出氣噴嘴42能夠產生特定方向且經過淨化的電離空氣氣流。據此，當搬送裝置3上之增壓模組31利用第一出氣噴嘴32產生定向氣流於連續的隔離膜6一側的同時，壓緊裝置4上之第二出氣噴嘴42則施加定向氣流於連續的隔離膜6另一側(相對側)，如此同樣夠形成更高品質的轉折部。附帶一提，第二出氣噴嘴42所噴出氣流的位置須略高於第一出氣噴嘴32所噴出氣流的位置。

[第四實施例]

請參考圖8，為本創作之第四實施例之疊層電極結構的生產設備之實施示意圖。本實施例與第二及第三實施例不同的地方在於，壓緊裝置4的一側係設有一導向結構43，所述導向結構43例如但不限於導向輥。據此，當搬送裝置3上之增壓模組31利用第一出氣噴嘴32產生定向氣流於連續的隔離膜6一側的同時，壓緊裝置4則藉由導向結構43抵壓連續的隔離膜6另一側(相對側)，如此同樣夠形成更高品質的轉折部。附帶一提，導向結構43 之抵壓位置須略高於第一出氣噴嘴32之噴出氣流的位置。

再者，本創作不僅可以應用於(鋰)二次電池之疊層電極結構的生產，而且可以廣泛用於須針對後續加工過程加工出具有柔韌性的平整薄膜的製作流程，具有普遍的實用性。

除此之外，本創作能夠生產出極高精度的堆疊電極結構，以持續達到二次電池所需的迴圈穩定性、使用壽命及效率，滿足現有和未來的自動化要求。

以上所述僅為本創作的實施例，其並非用以限定本創作的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍落入本創作的專利保護範圍內。