电极组件制造装置及使用其的电极组件制造方法

专利名称：电极组件制造装置及使用其的电极组件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种电极组件制造装置及使用该电极组件制造装置的电极组件制造 方法，更具体地，涉及能防止电极板损伤的电极组件制造装置以及使用该制造装置的电极 组件制造方法。
背景技术：
一般地，二次电池是可再充电的，能被制成较小的尺寸和高容量。随着小型和轻重 量的便携式电子装置快速发展，近来已经进行了许多研究以开发用作便携式电子装置的驱 动电源的二次电池。二次电池分为镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、锂二次电池等。其中，锂二次电池由 于其高工作电压和每单位重量的高能量密度而被广泛用于高科技电子装置。在这些锂二次电池中，将示意性地描述棱柱型二次电池的结构。棱柱型二次电池 包括裸电池，对应于二次电池自身；保护电路单元；电极端子，具有裸电池的正电极端子 和负电极端子；以及镍引出端(tab)，与正电极端子或负电极端子电接触。裸电池包括电极组件，通过堆叠电极板而形成，该电极板具有第一电极板、第二 电极板和插设在其间的隔板(s^arator)；金属罐(metal can)，用于容纳电极组件和电解 液；以及盖组件(cap assembly)，用于覆盖金属罐的开口侧。盖组件通常具有盖板(cap plate)，通过焊接将盖板固定到罐的开口侧来密封罐。电极端子通过绝缘层连接到盖板，以 与罐绝缘。如上所述，包括于裸电池中的电极组件通过堆叠电极板而形成。在堆叠方法中，如 果在将电极组件竖立之后在不同的高度将力施加到电极组件的两侧，则电极组件被堆叠。 然而，如果通过该方法堆叠电极组件，则第一电极板或第二电极板会被施加的力损伤。

发明内容
在一个实施例中，提供一种电极组件制造装置和使用其的电极组件制造方法，其 能通过堆叠电极板而防止电极板在电极组件的制造过程中被损伤并能易于制造电极组件。根据本发明的方面，提供一种制造电极组件的方法，该方法包括在第一引导件 (guide)和第二引导件之间设置电极板，第一引导件和第二引导件以预定间距布置；以及 折叠电极板，使得电极板的相同表面彼此相对，其中电极组件的宽度由第一引导件和第二 引导件确定。电极板可以位于第一引导件和第二引导件之间并且缠绕在滚轴(roll)周围，滚 轴可以左右移动使得电极板从滚轴展开。第一引导件和第二引导件之间的间距可以被控制。第一引导件和所述第二引导件中每个的高度都可以改变。用于沿水平方向挤压电极板的夹具可以在折叠电极板的过程中被使用。折叠电极板可以包括折叠电极板以相对于电极板的竖直表面具有预定角度；以及折叠已被折叠而具有预定角度的电极板，以与所述电极板的水平表面平行。在折叠电极板以具有预定角度的过程中，预定角度是70度。根据本发明的另一方面，提供一种用于制造电极组件的装置，该装置包括第一 引导件和第二引导件，以预定间距布置；工作板(working plate)，控制其上第一引导件和 第二引导件之间的间距，工作板具有设置在其上的折叠电极板；夹具(jig)，用于折叠电极 板；以及滚轴，位于工作板上，滚轴周围缠绕有电极板，滚轴从邻近第一引导件的位置移动 到邻近第二引导件的位置。用于移动第一引导件和第二引导件的引导件传送器件(guide transferdevice) 可以进一步形成在工作板上。第一引导件和第二引导件还可以包括固定部分，该固定部分用于将第一引导件和 第二引导件的位置分别固定到接触引导件传送器件的位置。第一引导件和第二引导件中每个的高度可以改变。夹具可以包括第一夹具、第二夹具和第三夹具。第一夹具和第三夹具可以被放下，并保持相对于电极板的垂直表面成70度的角度。如上所述，在根据本发明实施例的电极组件制造装置和使用该电极组件制造装置 的电极组件制造方法中，可以防止在堆叠电极板的过程中对活性材料的损伤并能够均勻地 堆叠电极板。


附图与说明书一起示出了本发明的示范性实施例，并且附图与文字描述一起用于 解释本发明的原理，在附图中图1是根据本发明实施例的锂二次电池的示意性分解透视图；图2是示出图1的电极组件的结构的视图；图3是示出用于形成图2的电极组件的电极板堆叠装置的正视图；图4A和图4B是示出图3的第一引导件的实施例的结构图。
具体实施例方式在以下的详细描述中，仅简单地通过示例的方式示出并描述了本发明的特定示范 性实施例。如本领域技术人员所能理解地，所述实施例可以以各种不同的方式修改，而都不 背离本发明的精神或范围。因此，附图和文字描述应被认为在本质上是示意性的，而不是限 制性的。此外，当元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上，或间接在另一 元件上且在其间存在一个或多个插入元件。此外，当元件被称为“连接到”另一元件时，它可 以直接连接到另一元件，或者间接连接到另一元件而在其间插设一个或多个插入元件。在 下文中，相同的附图标记指代相同的元件。图1是根据本发明实施例的锂二次电池的示意性分解透视图。虽然在此描述了棱 柱型锂二次电池，但是本发明不限于棱柱型锂二次电池。也就是，圆柱型锂二次电池或袋 (pouch)型锂二次电池可以应用于本发明。它们也属于本发明的范围。参照图1，此实施例的锂二次电池包括罐100和容纳在罐100中的电极组件200。如图ι所示，此实施例的二次电池还可以包括用于密封罐100的上部开口 IOOa的盖组件 300。罐100可以由金属材料形成为长方体形状，罐100自身可以起到端子的功能。然 而，罐100的形状不限于此。此时，罐100的极性形成为与以后将描述的第一电极板210的 极性相反。虽然在此附图中没有示出，但是罐100可以具有预定形状的热辐射区放大部分， 形成为延伸罐100的热辐射区，使得在罐100内部产生的热能够易于释放到罐100外部。罐 100设置有在其一个表面处敞开的上部开口 100a，电极组件200通过上部开口 IOOa容纳在 罐100中。电极组件200包括第一电极板210、第二电极板220以及插设在第一电极板210与 第二电极板220之间的隔板230。第一电极板210和第二电极板220形成为被折叠起来。隔板230可以包括能在电极组件200的第一电极板210和第二电极板220之间进 行电子传导并激活锂离子的移动的多孔材料。例如，隔板230可以包括聚乙烯(PE)、聚丙 烯(PP)或其复合膜。隔板230的宽度形成为比第一电极板210和第二电极板220中每个 的宽度都宽，从而可以有效防止在第一电极板210和第二电极板220的上端和下端处可能 发生的电短路现象。在此实施例的锂二次电池中，隔板230设置为围绕电极组件200的最外周。隔板 230可以由包括陶瓷的材料形成。在此实施例的锂二次电池中，罐100的极性可以是正电极或负电极中的任何一 个。第一电极板210的最外部位于比第二电极板220的最外部更靠外的位置。因此， 罐100被构造为使得当它被穿透时它与第一电极板210首先短路。同时，盖组件300包括盖板340、绝缘板350、端子板360和电极端子330。当盖组 件300通过分离的绝缘壳(insulating case) 370与电极组件200绝缘时，它连接到罐100 的上部开口 100a，从而密封罐100。盖板340由金属板形成，该金属板具有与罐100的上部开口 IOOa相对应的尺寸和 形状。具有预定尺寸的端子通孔341形成在盖板340的中央处，电极端子330被插入到端 子通孔341中。当电极端子330被插入到端子通孔341中时，用于电极端子330与盖板340 之间绝缘的管型垫圈(tube-typegasket)335连接到电极端子330的外表面，电极端子330 和垫圈335 —起插入到端子通孔341中。具有预定尺寸的电解液注入孔342可以形成在盖 板340的一侧，安全排气口(未示出)可以形成在盖板340的另一侧。通过减小盖板340 的截面厚度，安全排气口形成为与盖板340成一体。在盖组件300连接到罐100的上部开 口 IOOa之后，电解液通过电解液注入孔342被注入到罐100中，电解液注入孔342通过塞 子(stopper) 343被紧密地密封。电极端子330连接到第一电极板210的第一电极引出端217或第二电极板220的 第二电极引出端227，从而用作第一电极端子或第二电极端子。用于防止短路的绝缘带218 缠绕在第一电极引出端217和第二电极引出端227的一部分周围，第一电极引出端217和 第二电极引出端227从电极组件200引出。同时，锂二次电池的其它构造能够易于被本领域技术人员实现，因此，将省略其详 细描述。
图2是示出图1的电极组件的结构的视图。参照图2，电极组件200通过堆叠包括第一电极板和第二电极板以及隔板(未示 出)的电极板而形成，活性材料层涂覆在第一电极板和第二电极板上，隔板插设在第一电 极板210与第二电极板220之间。此时，电极组件200通过折叠电极板形成为Z字形，其中 第一电极板210与第一电极板210相对并且第二电极板220与第二电极板220相对。图3是示出用于形成图2的电极组件的电极板堆叠装置的正视图。参照图3，电极板堆叠装置包括第一引导件401、第二引导件402、工作板403、第一 夹具404、第二夹具405、第三夹具406和滚轴407。第一引导件401和第二引导件402以预定间距设置在工作板405上，工作板403上 堆叠有电极板500。第一引导件401和第二引导件402之间的间距由通过堆叠电极板500 而形成的电极组件的尺寸来确定。如果电极组件的尺寸大，则第一引导件401和第二引导 件402之间的间距形成为宽的。如果电极组件的尺寸小，则第一引导件401和第二引导件 402之间的间距形成为窄的。电极板500的尺寸通过第一引导件401和第二引导件402而 保持恒定。第一引导件401和第二引导件402还包括引导件传送器件(未示出)，该引导件 传送器件易于控制第一引导件401和第二引导件402之间的间距并设定所控制的间距。导 轨(未示出)可以用作引导件传送器件的示例。用于将第一引导件401和第二引导件402 固定在导轨上的固定部分被分别固定到第一引导件401和第二引导件402。因而，第一引导 件401和第二引导件402被固定到诸如导轨的引导件传送器件上，从而在设定位置处不移 动。电极板500被缠绕在滚轴407周围，滚轴407位于工作板403上方。第一夹具404位于第一引导件401和第二引导件402之间。第一夹具404形成为 邻近第一引导件401且平行于第一引导件401。电极板500从滚轴407展开以形成在第一 引导件401和第二引导件402之间。此时，滚轴407靠近第二引导件402设置。第一夹具 404沿第二引导件402的方向被放下，使得电极板500弯曲。如果力通过第一夹具404被过 度施加到电极板500，则电极板可能被损伤。因此，第一夹具404被放下，同时保持相对于第 一引导件401呈约70度的角度。如果这样，缠绕在滚轴407周围的电极板500被更多地展 开。在电极板500以第一夹具404被放下的状态折叠时，电极板500被移除或恢复到 初始位置所在的位置。然后，通过利用分离设置的第二夹具405施加力到电极板500，电极 板500被更多地折叠，使得折叠的电极板500水平于工作板403，从而形成水平于工作板 403的第一电极板层。此时，缠绕在滚轴407周围的电极板500被更多地展开。在移除第二 夹具405之后，第三夹具406设置在第一引导件401和第二引导件402之间。第三夹具406 形成为邻近第二引导件402且平行于第二引导件402。此时，移动滚轴407的位置，使得滚 轴407设置为靠近第一引导件401。然后，第三夹具406沿第一引导件401的方向被放下， 使得电极板500被折叠。此时，第三夹具406也被放下同时保持相对于第二引导件402呈 约70度的角度，从而防止过度的力施加到电极板500。第三夹具406被移除或回复到初始 位置。然后，第二夹具405形成为邻近第二引导件402且平行于第二引导件402。接着，第 二夹具405沿相对于工作板403为水平的方向挤压电极板500，从而形成相对于工作板403 水平的第二电极板层。具有如图2所示的Z字形的电极组件通过以相同的方式堆叠电极板而形成。这里，电极板使用第一夹具和第三夹具堆叠成Z字形。然而，电极板可以仅使用一个夹具堆叠成 Z字形。图4A和图4B是示出图3的第一引导件的实施例的结构图。参照图4A和图4B，引导件401的高度对应于将被堆叠的电极板的高度而改变。第一引导件401包括第一子引导件401a和第二子引导件401b。第一子引导件 401a和第二子引导件401b通过铰链(hinge) 401c彼此连接。如果堆叠的电极板的高度低， 则第一子引导件401a和第二子引导件401b如图4B所示地展开。如果堆叠的电极板的高 度高，则第一子引导件401a和第二子引导件401b绕铰链401c旋转并设置成直线，如图4A 所示。 尽管在图4A和图4B中仅示出了 一个第一引导件401，但是第二引导件402还可以 被构造为与第一引导件401相同。尽管已经结合特定的示范性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于 所公开的实施方式，而是相反地，本发明旨在覆盖包括在权利要求书及其等效物的精神和 范围内的各种变型和等同布置。本申请要求于2009年12月10日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请 No. 10-2009-0122481的优先权和权益，其全部内容通过引用的方式结合于此。
权利要求
1.一种制造电极组件的方法，包括在第一引导件和第二引导件之间设置电极板，所述第一引导件和所述第二引导件以预 定间距布置；以及折叠所述电极板，使得所述电极板的相同表面彼此相对，其中所述电极组件的宽度由所述第一引导件和所述第二引导件确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极板位于所述第一引导件和所述第二引导 件之间并且围绕滚轴缠绕，所述滚轴左右移动使得所述电极板从所述滚轴展开。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一引导件和所述第二引导件之间的所述间 距是可控的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一引导件和所述第二引导件中每个的高度 都是可变的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中用于沿水平方向挤压所述电极板的夹具在折叠所 述电极板的过程中被使用。
6.根据权利要求1所述的方法，其中折叠所述电极板包括折叠所述电极板以具有相对于所述电极板的竖直表面的预定角度；以及折叠已被折叠而具有所述预定角度的所述电极板，使得与所述电极板的水平表面平行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在折叠所述电极板以具有所述预定角度的过程 中，所述预定角度是70度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电极板包括正电极板和负电极板，具有涂覆 在其上的活性材料；以及隔板，插设在所述正电极板与所述负电极板之间。
9.一种用于制造电极组件的装置，包括第一引导件和第二引导件，以预定间距布置；工作板，控制其上的所述第一引导件和所述第二引导件之间的间距，所述工作板具有 设置在其上的折叠电极板；夹具，用于折叠所述电极板；以及滚轴，位于所述工作板上，所述滚轴周围缠绕有所述电极板，并且所述滚轴从邻近所述 第一引导件的位置移动到邻近所述第二引导件的位置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中用于移动所述第一引导件和所述第二引导件的 弓I导件传送器件进一步形成在所述工作板上。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一引导件和所述第二引导件还包括固定 部分，所述固定部分用于将所述第一引导件和所述第二引导件的位置分别固定到接触所述 引导件传送器件的位置处。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一引导件和所述第二引导件中每个的高 度都是可变的。
13.根据权利要求9所述的装置，其中所述夹具包括第一夹具、第二夹具和第三夹具。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述第一夹具和所述第三夹具被放下，并保持 相对于所述电极板的竖直表面成70度的角度。
全文摘要
本发明提供一种电极组件制造装置及使用其的电极组件制造方法，其能够防止在制造电极组件的过程中对电极板的损伤并能易于制造电极组件。在用于制造电极组件的方法中，电极板设置在以预定间距布置的第一引导件和第二引导件之间。电极板被折叠，使得电极板的相同表面彼此相对。在该方法中，电极组件的宽度由第一引导件和第二引导件确定。
文档编号H01M10/058GK102097655SQ20101015551
公开日2011年6月15日 申请日期2010年4月2日 优先权日2009年12月10日
发明者李尚埈 申请人:三星Sdi株式会社