用于電池的卷繞設備的材料更換裝置和制造電池的方法與流程

2015年11月10日遞交到韓國知識產權局的名稱為“用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置”的韓國專利申請No.10-2015-0157467通過引用被整體合并于此。

技術領域

示例性實施例涉及用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置。

背景技術：

通常，鋰離子二次電池的制造方法可以包括：通過堆疊第一隔板、負極板、第二隔板和正極板并卷繞堆疊的結構來提供電極組件；密封電極組件；以及將電解質注入到殼體中。

技術實現要素：

根據示例性實施例，提供一種用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置，所述材料更換裝置可以包括：聯接到供應材料卷并將材料供應到卷繞構件的供應材料單元；和聯接到備用材料卷并鉸接到所述供應材料單元的備用材料單元，其中所述備用材料卷相對于所述供應材料單元的角度由于所述備用材料單元的鉸接旋轉而變化。

所述供應材料單元可以包括：供應旋轉軸，所述供應材料卷圍繞該供應旋轉軸旋轉；和成形為允許所述供應旋轉軸從中穿過的板單元。

當卷繞在所述供應材料卷上的材料被用完時，所述供應材料單元可將所述供應旋轉軸移動到所述板單元的內側，以便用所述備用材料卷替換所述供應材料卷。

所述供應旋轉軸可穿過所述板單元的通孔，并且所述通孔可具有比所述供應材料卷小的直徑。

所述備用材料單元可包括：鉸接到所述供應材料單元的第二板單元；從所述第二板單元的一個表面突出并聯接到所述備用材料卷的聯接軸；和位于所述備用材料卷和所述第二板單元之間并沿著所述聯接軸推動所述備用材料卷的傳送板。

所述備用材料單元可在所述聯接軸和所述供應材料單元的供應旋轉軸沿相同的線延伸的位置處沿著所述聯接軸推動所述備用材料卷。

所述備用材料單元可進一步包括傳送單元，該傳送單元包括圍繞所述傳送板和所述第二板單元之間的鉸鏈軸彼此聯接的至少一對支撐構件。

在所述傳送單元的延伸狀態下，所述傳送板和所述第二板單元可彼此分開長于或等于所述聯接軸的長度的最大距離。

所述傳送單元可以對所述傳送板施加壓力。

所述材料更換裝置可以進一步包括從所述板單元突出的至少一個引導輥。

根據另一示例性實施例，一種制造電池的方法可以包括：從第一隔板卷供應第一隔板，從第二隔板卷供應第二隔板，從負極板卷供應負極板，并從正極板卷供應正極板；堆疊所述第一隔板、所述負極板、所述第二隔板和所述正極板，從而形成堆疊結構；用卷繞構件沿一個方向旋轉所述堆疊結構；使用示例性實施例的所述材料更換裝置用備用材料卷更換所述第一隔板卷、所述第二隔板卷、所述負極板卷或所述正極板卷中的一個。

根據一示例性實施例，一種制造電池的方法可以包括：供應多個供應材料卷，所述多個供應材料卷中的每個的包括第一隔板、第二隔板、負極板和正極板中的至少一個的材料；堆疊所述多個供應材料卷的材料，從而形成堆疊結構；用卷繞構件沿一個方向旋轉所述堆疊結構；使用材料更換裝置用備用材料卷更換所述多個供應材料卷中的一個，其中所述材料更換裝置包括：聯接到所述多個供應材料卷中的至少一個并將該至少一個供應材料卷的材料供應到所述卷繞構件的供應材料單元；和聯接到所述備用材料卷并鉸接到所述供應材料單元的備用材料單元，其中所述備用材料卷相對于所述供應材料單元的角度基于所述備用材料單元的鉸接旋轉而變化。

附圖說明

通過參考附圖詳細描述示例性實施例，對于本領域普通技術人員來說特征將變得顯而易見，附圖中：

圖1示出顯示二次電池的制造方法的示意圖；

圖2示出根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置的示意圖；

圖3示出顯示根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中的用于推動備用材料的備用材料單元的構造的詳圖；

圖4示出顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中當備用材料單元被折疊時供應材料卷從供應材料單元分離的狀態的圖；

圖5示出顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中供應材料單元的供應旋轉軸已向前移動的狀態的圖；和

圖6示出顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中通過傳送單元的操作將備用材料卷聯接到供應旋轉軸的狀態的圖。

具體實施方式

現在將參考附圖在下文中更充分地描述示例實施例；然而，示例實施例可以以不同的形式體現，并且不應被解釋為限于本文所提出的實施例。相反，這些實施例被提供以使得本公開將是全面和完整的，并且將把示例性實施方式充分傳達給本領域技術人員。

在繪制的圖中，為了例示清楚，層和區域的尺寸可能被放大。相同的附圖標記始終表示相同的元件。

圖1是顯示二次電池的制造方法的示意圖。

如圖1所示，為了制造二次電池，第一隔板11、第二隔板12、負極板13和正極板14可被供應。更詳細地，第一隔板11由多次卷繞的第一隔板卷11a供應，第二隔板12由多次卷繞的第二隔板卷12a供應，負極板13由多次卷繞的負極板卷13a供應，正極板14由多次卷繞的正極板卷14a供應。

另外，負極板13可以位于第一隔板11和第二隔板12之間，正極板14可以位于第二隔板12的后面。例如，包括第一隔板11、負極板13、第二隔板12和正極板14的堆疊結構可被提供。另外，堆疊結構可以通過卷繞構件15沿一個方向旋轉，從而獲得或制造具有果子凍卷構造的電極組件。

在根據示例性實施例的材料更換裝置中，可以在供應第一隔板11、第二隔板12、負極板13和/或正極板14時更換卷，同時減小材料更換裝置的體積或尺寸。現在將詳細描述材料更換裝置。

圖2是根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置的示意圖，圖3是顯示根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中的用于推動備用材料的備用材料單元的構造的詳圖。

如圖2所示，根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置100可以包括供應材料單元110、框架間隔單元120和備用材料單元130。可選地，框架間隔單元120可為供應材料單元110的一部分。

供應材料單元110可以包括：聯接到供應材料卷1的供應旋轉軸111、成形為使得供應旋轉軸111從中穿過的板單元112、以及從板單元112突出的引導輥單元113。

供應旋轉軸111可以被聯接到提供在其中的單獨的電動機以接收旋轉力，并且可以沿一方向旋轉。供應旋轉軸111可以通過供應旋轉軸111的旋轉而從所聯接的供應材料卷1展開供應材料。供應旋轉軸111可以水平地移動其端部111a，供應材料卷1被施加到端部111a。更詳細地，供應旋轉軸111可以被提供成使得端部111a在與供應旋轉軸111相同的線上來回移動。因此，如果端部111a向前移動以便然后突出并暴露到板單元112的外側，供應材料卷1可以被聯接到端部111a。另外，如果端部111a向后移動以便然后位于板單元112內，端部111a可以不被暴露，并且與端部111a聯接的供應材料卷1可以從端部111a落下和分離，這將在后面描述。

板單元112可以被提供為基本上垂直于供應旋轉軸111。板單元112可以包括通孔112a，供應旋轉軸111穿過該通孔112a。板單元112可被用于在供應材料卷1的材料用完之后將供應材料卷1從供應旋轉軸111分離。板單元112的通孔112a可以具有比供應旋轉軸111大且比供應材料卷1小的直徑，即使在材料已經被用完之后也是如此。當供應旋轉軸111的端部111a向后(例如沿圖2的負y軸方向)移動以使供應材料卷1從供應旋轉軸111的端部111a分離時，端部111a可以穿過板單元112的通孔112a并向后移動到板單元112的內側。然而，由于材料被用完的供應材料卷1不能穿過通孔112a，所以板單元112可以防止供應材料卷1向后移動。因此，材料被用完的供應材料卷1可以從供應旋轉軸111的端部111a分離。可選地，可以提供單獨的圓筒，而不管板單元112的通孔112a的直徑如何，由此通過該單獨的圓筒卡住供應材料卷1來防止供應材料卷1向后移動。

引導輥單元113可以包括至少一個引導輥(例如，113a、113b和113c)，并且可以從板單元112突出。例如，引導輥單元113可以包括三個引導輥113a、113b和113c，并且可以基本平行于供應旋轉軸111。引導輥單元113可以允許從供應材料卷1解開卷繞的材料沿著預定路徑展開同時保持適當的張力，直到材料到達如圖1所示的卷繞構件15。為此，引導輥單元113被構造成能夠自由地軸向旋轉。

框架間隔單元120可以被聯接到并基本垂直于供應材料單元110的板單元112。框架間隔單元120可以具有使得其從板單元112突出超過供應旋轉軸111的端部111a的長度。因此，如后面將描述的那樣，即使供應材料卷1被聯接到供應旋轉軸111的端部111a，備用材料單元130也可以旋轉約90度以被設置為基本平行于供應旋轉軸111。

為此，框架間隔單元120可以包括在與備用材料單元130聯接的端部處突出的鉸鏈聯接單元121。備用材料單元130可以與鉸鏈聯接單元121接合并被鉸接到鉸鏈聯接單元121。相應地，備用材料單元130可圍繞鉸鏈聯接單元121旋轉超過90度。

參見圖2和圖3，備用材料單元130可以被聯接到框架間隔單元120的鉸鏈聯接單元121。備用材料單元130可以包括：聯接到備用材料卷2的聯接軸131，備用材料卷2用于替換材料被用完的供應材料卷1；支撐聯接軸131的板單元132；位于板單元132和備用材料卷2之間并與備用材料卷2成表面接觸的傳送板133；以及用于將傳送板133沿著聯接軸131推離板單元132的傳送單元134。

聯接軸131可在備用材料單元130和框架間隔單元120延伸并基本對齊的狀態下被聯接到備用材料卷2。聯接軸131的端部131a可以被暴露到備用材料卷2的外側，由此將備用材料卷2保持在穩定聯接狀態。

板單元132可以支撐聯接軸131和與聯接軸131的后表面聯接的結構。板單元132可以包括待與框架間隔單元120的鉸鏈聯接單元121聯接的鉸鏈聯接單元132a和鉸鏈軸132b。板單元132的鉸鏈聯接單元132a可以與框架間隔單元120的鉸鏈聯接單元121接合以聯接到鉸鏈聯接單元121，鉸鏈軸132b可以從板單元132的鉸鏈聯接單元132a的上方穿過板單元132的鉸鏈聯接單元132a，從而板單元132可以保持在板單元132被鉸接到框架間隔單元120的狀態。這樣，板單元132可以圍繞鉸鏈軸132b從圖2所示的位置旋轉約90度。另外，板單元132可以在其邊緣處包括把手132c，由此便于操作者握持板單元132以使板單元132圍繞鉸鏈軸132b旋轉。

傳送板133可以被聯接到聯接軸131，并且可以保持傳送板133與備用材料卷2成表面接觸的狀態。傳送板133可以從板單元132沿聯接軸131來回移動。當傳送板133向前移動(例如，沿圖4的負y軸方向)時，備用材料卷2可以被推離聯接軸131的端部131a，以被聯接到供應材料單元110的供應旋轉軸111。另外，傳送板133可以進一步包括固定傳送板133的位置的松散材料(LM)引導單元133a。備用材料卷2的端部可以在備用模式期間松散開以被固定，松散材料引導單元133a可以被鎖定在單獨的軸(未示出)上。如果傳送板133在備用材料卷2被傳送到供應旋轉軸111之后直接向后移動(例如，沿圖4的正y軸方向)，材料可能被該單獨的軸損壞。松散材料引導單元133a可以向后引導傳送板133，以防止當傳送板133向后移動時該單獨的軸與備用材料卷2的材料接觸。

傳送單元134可以位于傳送板133和板單元132之間。傳送單元134可以通過x型連桿被連接到傳送板133。更詳細地，傳送單元134可以具有至少一對彼此交叉成字母X形狀的支撐構件134a和134b，該對支撐構件134a和134b可以相對于鉸鏈軸134c被鉸接。因此，支撐構件134a和134b可以相對于鉸鏈軸134c延伸或收縮。

傳送單元134可在供應材料單元110的正常操作期間收縮和折疊。當備用材料卷2將被聯接到供應材料單元110的供應旋轉軸111時，傳送單元134可延伸以將傳送板133推離板單元132。在傳送單元134延伸的狀態下，傳送板133和板單元132之間的最大延伸距離可以長于或等于聯接軸131的長度。相應地，傳送單元134可以經由傳送板133將聯接到聯接軸131的備用材料卷2推離聯接軸131。因此，備用材料卷2可以沿聯接軸131移動，以便然后被聯接到供應材料單元110的供應旋轉軸111。此后，傳送單元134可以再次收縮和折疊，以準備容納另一備用材料卷。在下文中，將更詳細地描述根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置的操作。

圖4是顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中當備用材料單元被折疊時供應材料卷從供應材料單元分離的狀態的圖，圖5是顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中供應材料單元的供應旋轉軸已向前移動的狀態的圖，圖6是顯示在根據一實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中通過傳送單元的操作將備用材料卷聯接到供應旋轉軸的狀態的圖。

再次參見圖2，在根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置100中，在備用材料單元130的板單元132被設置為與框架間隔單元120基本對齊的狀態下，備用材料卷2可以被聯接到聯接軸131。在這種情況下，備用材料卷2可以相對于供應材料卷1保持約90度的角度。材料更換裝置100在這種情況下比在供應材料卷1和備用材料卷2彼此平行設置的情況下占據更小的空間。因此，可以減小材料更換裝置100的尺寸。

如圖4所示，備用材料單元130的板單元132可以圍繞鉸鏈軸132b旋轉，從而備用材料單元130相對于框架間隔單元120以約90度的角度設置。因此，備用材料單元130的聯接軸131可以被定位成與供應材料單元110的供應旋轉軸111沿相同的線延伸。

此后，供應材料單元110的供應旋轉軸111向后移動(例如，沿圖4的負y軸方向)，從而供應材料單元110的端部111a可位于板單元112的內側。另外，由于板單元112的通孔112a可以具有比材料被用完的供應材料卷1小的直徑，所以可以防止供應材料卷1移動到板單元112的內側。如上所述，可以通過單獨的圓筒防止供應材料卷1移動到板單元112的內側。因此，如圖4所示，材料被用完的供應材料卷1可以從供應旋轉軸111分離，然后落下。這里，供應材料卷1可以由操作者回收以進行處置。

參見圖5，供應材料單元110的供應旋轉軸111移動以被暴露，使得端部111a可再次突出到板單元112的外側。因此，如上所述，供應材料卷1可被移除，并且不帶有供應材料卷1的供應旋轉軸111可以突出到板單元112的外側。

參見圖6，備用材料單元130的傳送單元134可以延伸以將傳送板133推向供應材料單元110。相應地，傳送板133可以沿著連接軸131推動備用材料卷2，并且備用材料卷2可以被聯接到供應材料單元110的供應旋轉軸111。此后，可以執行將材料被用完的供應材料卷1的端部聯接到備用材料卷2的端部。

因此，在根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置100中，備用材料單元130可以保持與供應材料單元110正交。在供應材料卷1和備用材料卷2的更換期間，通過使備用材料單元130旋轉約90度，備用材料單元130可以被移動至相對于供應材料卷1成約90度。這種構造可以減小材料更換裝置100的尺寸。

另外，在根據一示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置100中，當供應材料卷1的材料被用完時，供應材料單元110的供應旋轉軸111向后移動以移除供應材料卷1，并且備用材料卷2可以通過備用材料單元130的傳送單元134被聯接到供應旋轉軸111，由此促進材料的替換。

根據另一實施例的制造二次電池的方法包括：供應多個供應材料卷，該多個供應材料卷中的每個包括第一隔板、第二隔板、負極板和正極板中的至少一個的材料；堆疊該多個供應材料卷的材料，從而形成堆疊結構；用卷繞構件沿一個方向旋轉堆疊結構；使用材料更換裝置用備用材料卷更換該多個供應材料卷中的一個，其中該材料更換裝置包括：聯接到該多個供應材料卷中的至少一個并將該至少一個供應材料卷的材料供應到卷繞構件的供應材料單元；和聯接到備用材料卷并鉸接到供應材料單元的備用材料單元，其中備用材料卷相對于供應材料單元的角度基于備用材料單元的鉸接旋轉而變化。

作為總結和回顧，可以分別提供卷狀構造的正極板、負極板和隔板，以便隨后供應。如果卷繞在卷上的基材被用完，則可能需要用另一個卷更換該卷。

鑒于用于隔板的基材的特性，可能存在對隔板的直徑的尺寸限制，并且卷可能需要頻繁替換。

因此，在提供電極組件時，由于卷的頻繁替換，卷繞設備的操作停止時間可能延長，由此降低鋰離子二次電池的可制造性。

示例性實施例可以提供用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置，其可以快速且準確地替換用于二次電池的基礎材料，同時具有簡化的構造并且同時占據減小的用于安裝的體積或空間。

如上所述，在根據示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中，備用材料單元可以被保持為與供應材料單元正交，并且相對于供應材料卷成約90度。當用備用材料卷更換供應材料卷時，這種構造通過使備用材料單元旋轉約90度而允許材料更換裝置的尺寸或體積減小。

另外，在根據示例性實施例的用于二次電池的卷繞設備的材料更換裝置中，當供應材料卷的材料被用完時，供應材料單元的供應旋轉軸向后移動以移除供應材料卷，并且備用材料卷通過備用材料單元的傳送單元被聯接到供應旋轉軸，由此促進材料的替換。

在本文中已經公開了示例實施例，盡管特定術語被使用，但它們僅以一般和描述性的含義被使用和解釋，而不是為了限制的目的。在某些情況下，如截止本申請遞交時對本領域普通技術人員將是顯而易見的那樣，結合特定實施例描述的特征、特性和/或元件可以單獨使用或與結合其它實施例描述的特征、特性和/或元件組合使用，除非另有明確說明。因此，本領域技術人員應當理解，可以在不脫離如以所附權利要求中提出的本發明的精神和范圍的情況下對形式和細節進行各種改變。