切割方法与流程

本发明涉及切割方法，特别是用于切割板材的方法，其中，所述板材能够用于例如电池或储能单元的电能存储设备中的电极的分离器。

特别的但不是唯一的，本发明能够用于形成非矩形形状的元件(单元)，其中，所述元件(单元)用作电能存储单元的一部分。

背景技术：

形成施加至分离器的至少一个板材的、一个接一个的成行排列且留有一定空间的电极排列，然后在电极之间的空间内切割所述板材，用于制造用于生产电能存储设备的单元。

专利文献第JP 2013119095A号公开了一种固态激光切割设备，所述固态激光切割设备用于在两个矩形电极之间的空间内以直的切割线来切割二次电解电池的分离器的板。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供用于切割位于两个电极之间的分离器板材的切割方法和或设备。

一个优点是使得能够实现精确和有效的非直线切割。

一个优点是使得能够以非矩形的电极来制造高质量的单元(cell)。

一个优点是获得清洁干净的切割，特别是不留下附加至切割边缘的材料丝线或碎片——这会使得切割不完美且不能彻底地分离切割边缘。

一个优点是避免对材料产生过量的变形或其他损害，特别是在切割边缘处。

一个优点是允许快速和高效的切割。

一个优点是提供便宜且简单的方法和/或设备。

此等目标和优点，以及其他目标和优点通过根据权利要求书中限定的方法和/或设备来实现。

在一个实施例中，切割方法包括：提供在分离器板材上成行设置的非矩形电极排列的步骤；以及后续步骤通过以至少一个可运动激光束来执行第一切割线而切割所述板材的步骤，然后，所述第一切割线与由至少一个可运动激光束形成的第二切割线相交，相交方向横交于第一切割线在相交点的边缘切割。

附图说明

参考附图能够更好地理解和实施本发明，所述附图以非限制性示例的方式示出了本发明的一个实施例。

图1带有连续的分离器板材的电极排列的俯视图。

图2是图1所示电极排列的另一视图，其中，分离器板的将要被切割与去除的区域被示意性地示出。

图3以示意的方式示出在图2所示的前述区域被切割与去除之后得到的分离的单元。

图4示出根据本发明一实施例的切割方法的第一步骤。

图5示出根据前述切割方法的第二步骤。

图6示出以前述切割方法得到的单元。

图7是图4局部的放大图。

图8是图5局部的放大图。

图9是示意图，示出用于执行前述方法的切割设备的一个实施例的示意性正视图。

具体实施方式

参考前述附图，1整体上表示设置在用于多个电极的分离器的连续板材S上的多个电极E的排列。如该实施例中这样，电极E一个接一个在纵向上成排设置，在一个电极和另一个电极之间留出一定的空间(例如留出恒定的空间)。从而，可以允许在各对相邻电极E之间的空间内切割板材S。

在图2中，虚线表示成对的相邻电极之间的切割线(其横交于前述的纵向)，而实线表示将要去除的区域。在图3中，示出切割与去除边角料之后剩下的单元。

板材S可以沿着前述纵向连续延伸。电极的排列1能够以已知而本文未披露的方式制造。特别地，电极的排列1可以在平行于前述纵向的前进方向F上被输送(图9)。板材S可以被侧向地约束，例如由第一纵向边(例如右边)和与第一纵向边相对的第二纵向边(例如左边)约束。两个相对的纵向边可以是直的。

如同在该实施例中一样，设置在板材S上的电极E可以包括非矩形的电极。在附图中，示出了非矩形电极的具体示例。但是，可以提供多种不同形状电极的(特别是非矩形的)。

电极E可以被施加至板材S，而附着至板材S。特别地，可以提供通过层压(以已知的方式)来将电极E与板材S相耦合的步骤。该层压步骤可以在材料S的切割步骤之前。

特别地，本发明的方法包括以激光装置来切割用于电极的分离器的板材S的步骤，特别的以固态型激光装置来进行切割。具体地，所述切割可以在两个相邻电极E之间的空间内进行。所述激光装置设置用于发出至少一束激光束，所述激光束能够执行至少一个切割运动，所述切割运动包括至少一个非直线运动部分。在该实施例中，所述切割可以用于形成用于制造电能存储设备的单个单元。

特别地，用于电极的分离器的板材S可以沿着至少两条不同的切割线被切割，其中第一切割线T1与第二切割线T2相交，相交方向在相交点处横交于第一切割线。所述激光装置可以包括用于发出至少两束激光束的装置，所述激光束能够执行与前述切割线T1和T2相对应的切割运动。在图4和图5中，两条切割线T1和T2的执行方向已经以箭头表示。所述切割也能够以与箭头表示方向相反的方向来执行。

如同在该例子中一样，前述的相交方向可以在相交点处垂直于第一切割线T1。

如同在该例子中一样，第二切割线T2可以在第一切割线T1之后被执行(至少在相交点处)。所述相交点特别地可以是第一切割线T1的中点。前述的切割线T1和T2可以在施加至连续板材S的两个非矩形电极E之间的区域内实施。第二切割线T2可以越过与第一切割线T1的相交点(例如越过几毫米或者几十毫米)——切割线T2在切割线T1之后执行，或者相反，切割线T2在切割线T1之前执行，且越过相交点——以确保所述材料在所述相交点处分离(以将所述板分为两个不同的部分)。

所述板材S例如可以包括两个、三个或更多个附加的膜。所述电极E可以例如被层压在分离器材料的两个附加的膜之间。可以在所述切割区域中进行层压后在两个附加的膜之间形成空气间隙。所述切割步骤可以包括(同时)在形成所述空气间隙的切割区域中切割所述两个附加的膜。固态型激光切割使得即使在存在空气间隙的情况下也能够形成清洁与精确的切割。

第一切割线T1可以在板材S的第一边处开始和/或结束。如同在该实施例中一样，第一切割线T1的开始部和/或结束部可以横交于(垂直于)板材S的所述边。第二切割线T2可以在板材S的第二边和第一切割线T1的中点之间执行，例如，在板材S的第二边处开始，而在第一切割线T1的中点处结束。

第一切割线T1可以包括至少一个中部2，所述中部具有至少一个平行于所述纵向的部分。所述相交点可以特别地设置在所述中部2处。

特别地，中部2可以包括弯曲部，所述弯曲部的形状设置为具有至少一个点，所述点的切线平行于所述纵向。在具体的实施例中，第一切割线T1包括一个半椭圆形式的中部2，但是很多其他形式也是可行的，例如半圆形，或滚花形状、曲折形状；在弯曲形状之外，还可以提供第一切割线T1的直线型的中部(特别是平行于前述纵向)。

所述板材S可以包括例如一个或多个层的聚合物板(例如微孔聚合物板)，所述聚合物板包括聚合物的组合，所述聚合物选自由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)组成的组。特别地，这些层的(微孔)聚合物板可以加载有无机颗粒。所述无机颗粒例如可以选自由氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)，二氧化钛(TiO₂₎、碳酸钙(CaCO₃)组成的组。所述板材的厚度例如可以在12和30微米之间。

在图9中，示意性地示出了用于实施上述方法的设备。所述设备可以包括至少一个激光源3(特别是一个固态激光源)，所述激光源能够发出一个激光束，所述激光束照射分离器板材，且能够在一个切割方向上运动，以执行前述的切割线T1和T2。可以提供能够产生数个激光束的激光装置(例如第一激光束用于第一切割线T1，第二激光束用于第二切割线T2)。可以设置数个激光源3(例如在该实施例中两个激光源3).

所述设备可以包括输送装置，所述输送装置用于沿前进方向F输送电极排列。此种输送装置例如可以包括(闭环)连续输送带4，电极排列1设置在连续输送带4上。电极排列4可以断续地或连续地运动。在后一种情况下，所述激光装置的至少一部分进行往复运动(在用于执行切割线T1和T2的切割运动之外)，对于前进运动，使得：在切割期间，所述切割激光束能够追随输送电极排列1的带4的运动；对于后退运动，在不进行切割时，其能够返回至开始点，从而被定位用于后续切割。

使用固态型激光装置，使得能够减少HAZ(heat affected zone，热影响区)，以获得相当高的切割速度(例如，大约600-700mm/秒)，以及实现相当复杂的切割路径。

上面公开的切割方法属于执行两条切割线，所述两条切割线的相交方向横交于相交切割线中的一条，确保有效的切割，特别是在切割是非直线的时，例如避免产生没有完全切割的材料的区域，此种区域将导致材料的丝线、碎片或毛刺的形成，所述材料的丝线、碎片或毛刺附着至切割边缘，结果导致不彻底地分离所述边缘。

已经进一步发现，所述切割边缘没有起皱，改善了制品材料的质量。