本公开内容涉及一种包括鼓风单元的制造电极组件用的装置。
背景技术：
近来，二次电池被广泛地用作诸如移动电话、笔记本电脑和摄像机之类的移动装置的电源。特别地，因包括高的操作电压和高的每单位重量能量密度在内的诸多优点，锂二次电池的使用已迅速地增加。
根据电解质和电极的构造，锂二次电池可分为锂离子电池、锂离子聚合物电池、或锂聚合物电池。在锂二次电池的类型中，锂离子聚合物电池不太可能泄漏电解质且更容易制造，正在被越来越多地使用。
锂离子聚合物电池(lipb)具有这样的结构：其中电极(正极和负极)和隔板被热熔在一起的电极组件是用电解质浸渍，且主要是以电极组件密封在由铝层压片组成的袋形壳体中的形式来使用。因此，lipb通常被称为袋型电池。
图1a示意性地示出了包括堆叠/折叠型电极组件的典型二次电池的典型结构，图1b示意性地示出了制造图1a的电极组件的工序。
参照图1a，二次电池10具有这样的结构：其中由正极、负极、和置于其间的隔板组成的电极组件30被构建到袋型电池壳体20中，且正极接片31和负极接片32被焊接到两个电极引线40和41并且暴露到电池壳体20的外部。
电池壳体20由诸如铝层压片之类的软包装材料制得，且包括：壳体主体21，所述壳体主体包括在其上能够容纳电极组件30的凹形储存部23；和盖22，所述盖具有耦接到壳体主体21的一侧。
在二次电池10中所用的电极组件30具有图1a所示的堆叠/折叠结构。在电极组件30中，多个正极接片31和多个负极接片32分别被焊接到电极引线40和41。绝缘膜51和52分别附接到电极引线40和41。
参照图1b，电极组件30通过如下方法制造：将多个单元电池61和62布置在隔板片50上，并且将隔板片50依次地卷绕在单元电池61和62上。
特别地，当覆盖第一单元电池61的隔板片50的端部70(所谓的“零位隔板”)在第一单元电池61的第一卷绕工序之后落下且翻转时，第一单元电池61的表面和第二单元电池62的表面彼此接触，并因此经常发生导致低电压问题的难题。
因此，对于能够通过从根本上消除这些问题而在用于电极组件的制造工序期间将隔板片与单元电池的分离最小化的技术存在着显著的需求。
技术实现要素：
技术问题
提供本公开内容以解决现有技术的以上技术问题。
本公开内容提供一种电极组件制造装置，能够在堆叠/折叠型电极组件的制造工序期间防止隔板片的连字符形(hyphen-shaped)折叠，并使得因电极之间接触而引起的低电压问题所致的缺陷最小化。
技术方案
本公开内容提供一种藉由将隔板片围绕多个布置在该隔板片上的单元电池进行卷绕(winding)来制造电极组件的装置。
电极组件制造装置包括：传送带(conveyor)，所述传送带被构造成将其上布置有多个单元电池的隔板片朝着卷绕器(winder)和切割器引入；
切割器，所述切割器位于与传送带分开的位置，且被构造成当在多个单元电池中位于隔板片的行进方向的顶端的第一单元电池位于卷绕器上时，切割器沿着行进方向切割与第一单元电池隔开一预定距离的隔板片的一部分；
下鼓风单元(lowerairblowingunit)，所述下鼓风单元位于切割器的下方，且被构造成将空气喷到隔板片的端部上，使得已切割的隔板片的端部能够沿着从地面向上的方向进行弯曲；
卷绕器(winder)，所述卷绕器位于传送带和切割器之间，且被构造成藉由以下方法依次地层压多个单元电池：将第一单元电池沿逆时针方向首次卷绕为第一单元电池的顶表面面向地面，和在等待预定时间之后将第一单元电池重复地二次卷绕以在隔板片的端部被弯曲的同时进行操作；和
上鼓风单元(upperairblowingunit)，所述上鼓风单元被构造成将空气喷到隔板片的端部，使得在第一单元电池被首次卷绕的同时隔板片的端部能够朝着第一单元电池的地面沿着向下的方向进行弯曲。
因此，提供一种电极组件制造装置，藉由除了常规使用的传送带和切割器之外的下鼓风单元(lowerairblowingunit)以及上鼓风单元(upperairblowingunit)，该电极组件制造装置能够将因电极间的接触引起的低电压问题所致的缺陷最小化；所述下鼓风单元被构造成将空气喷到隔板片的端部上，使得隔板片的端部可在首次卷绕期间沿着从地面向上的方向进行弯曲；所述上鼓风单元用于在第一单元电池的首次卷绕之后将空气喷到隔板片的端部，使得隔板片的端部能够朝着地面沿着向下的方向进行弯曲。
在一些示例性实施方式中，电极组件可以是堆叠/折叠型电极组件。
特别地，堆叠/折叠型电极组件可以是通过下述方式制造的电极组件：将具有隔板插置于正极和负极之间的结构的单元电池布置在隔板片上，然后将该隔板片进行折叠(folding)和卷绕(winding)。
在另一示例性实施方式中，单元电池可以是具有正极/隔板/负极的结构的全电池(fullcell)。
在一些示例性实施方式中，单元电池可以是具有正极/隔板/负极/隔板/正极或负极/隔板/正极/隔板/负极的结构的双电池。
在另一个示例性实施方式中，可以在行进方向上距第一单元电池10mm至25mm的距离来切割隔板片，使得隔板片的端部能够充分地接触由上鼓风单元和下鼓风单元喷出的空气。
作为卷绕器的一个具体实例，卷绕器可包括：夹具(gripper)，被构造成夹持并固定第一单元电池的两侧端；和旋转部，被构造成卷绕由夹具所夹持的第一单元电池。
卷绕器可具有这样的结构：其中第一单元电池在约160°至180°的尺寸范围内进行首次卷绕，使得从上鼓风单元喷出的空气能够以直线喷向隔板片的端部。特别地，卷绕器可具有这样的结构：其中第一单元电池在约171°至179°的尺寸范围内进行首次卷绕。
此外，卷绕器可以具有这样的结构，其中，在首次卷绕之后卷绕器等待约0.2秒至1.0秒的一段时间以进行操作，从而使得空气能够由上鼓风单元喷到隔板片的端部上持续足够的时间。基于从上鼓风单元喷出的空气量、以及上鼓风单元和隔板片之间的距离和角度，可以调整卷绕器等待操作的结构。
作为上鼓风单元的一个具体实例，上鼓风单元可包括：喷嘴，所述喷嘴被构造成将空气喷到隔板片上；气缸，所述气缸连接到喷嘴且被构造成调节喷出的空气量；气缸支撑件，所述气缸支撑件连接到气缸并被构造成支撑气缸；和传感器部，所述传感器部连接到气缸的上部，且被构造成感测喷嘴和隔板片的位置以调节鼓风单元的位置。
在一些示例性实施方式中，喷嘴和隔板片之间的距离可以是20mm至45mm，使得隔板片的端部能够藉由从喷嘴喷出的空气朝着地面充分地弯曲。
此外，从喷嘴的端部延伸的假想直线与从隔板片的端部延伸的假想直线所形成的角度可以是20°至45°，使得隔板片的端部能够藉由从喷嘴喷出的空气朝着地面充分地弯曲。
而且，上鼓风单元可以0.1mpa至0.5mpa的喷射压力将空气向下吹到隔板片上持续0.10秒至0.35秒，使得隔板片的端部能够藉由从喷嘴喷出的空气朝着地面充分地弯曲。
另外，下鼓风单元可具有常规的压缩空气鼓风机的结构，其中空气被喷到隔板片的端部上，使得已切割的隔板片的端部能够从地面向上弯曲。
在另一示例性实施方式中，第一单元电池可布置在隔板片上以与第二单元电池分开一个单元电池的宽度。
本公开内容还提供一种由所述用于制造电极组件的装置所制造的电极组件。
本公开内容还提供一种电池单元，所述电池单元具有在其中电极组件与电解质一起被构建到电池壳体中的结构。
电池单元并不受到特别地限制，但作为具体实例，电池单元可以是诸如锂离子电池和锂离子聚合物电池(lipb)之类的锂二次电池，其具有包括更高的能量密度、放电电压、以及输出稳定性的优点。
有益效果
如上所述，藉由包括下鼓风单元(lowerairblowingunit)和上鼓风单元(upperairblowingunit)，根据本公开内容的电极组件制造装置能够在用于电极组件的制造工序期间防止隔板片的连字形折叠，并使得因电极之间接触而引起的低电压问题所致的缺陷最小化，所述下鼓风单元将空气喷到隔板片的端部上，使得隔板片的端部能够沿着从地面向上的方向进行弯曲；所述上鼓风单元将空气吹到隔板片的端部，使得隔板片的端部能够藉由从喷嘴喷出的空气而朝着地面充分地弯曲。
附图说明
图1a是常规的锂二次电池的分解图。
图1b是制造图1a的电极组件的工序的示意图。
图2是根据本公开内容一个示例性实施方式的电极组件制造装置的透视图。
图3是图2的电极组件制造装置的侧视图。
图4是图2的电极组件制造装置的俯视图。
图5是图2的电极组件制造装置的前视图。
图6是其中布置有多个待放入图2的电极组件制造装置中的单元电池的隔板片的示例性平面图。
图7是根据本公开内容另一示例性实施方式的电极组件制造装置的透视图。
图8是图7的电极组件制造装置的侧视图。
具体实施方式
下文中，将参照所附附图描述本公开内容的各实施方式。然而，在此提供的描述是为了更好地理解本公开内容，并且本公开内容的范围并不受限于此。
图2是根据本公开内容一个示例性实施方式的电极组件制造装置的示例性透视图；图3是图2的电极组件制造装置的示例性侧视图；图4是图2的电极组件制造装置的示例性俯视图；图5是图2的电极组件制造装置的示例性前视图；和图6是其中布置有多个待放入图2的电极组件制造装置中的单元电池的隔板片的示例性平面图。
参照图2至图5，电极组件制造装置100包括传送带(未示出)、切割器(未示出)、下鼓风单元120、卷绕器130和上鼓风单元140。
电极组件可以是堆叠/折叠型电极组件。特别地，堆叠/折叠型电极组件是通过以下方式形成：将具有隔板插置在正极和负极之间的结构的第一单元电池210和第二单元电池220布置在隔板片200上，并且将该隔板片进行折叠(floding)或卷绕(winding)，如图6所示。
单元电池可以是具有正极/隔板/负极的结构的全电池(fullcell)。根据本公开内容的另一示例性实施方式，单元电池可以是具有正极/隔板/负极/隔板/正极或负极/隔板/正极/隔板/负极的结构的双电池。
传送带和切割器具有本领域常用的结构和功能。传送带使其中布置有多个单元电池的隔板片200朝着卷绕器130移动，当第一单元电池210位于卷绕器130上时，在行进方向上，切割器将隔板片的端部201切出距离第一单元电池21010mm至25mm的长度(l)，所述长度位于隔板片200的行进方向的顶端处。就是说，隔板片200可被切出长度(l)，所述长度在向外的行进方向上距离第一单元电池21010mm至25mm，使得隔板片200的端部201能够与由鼓风单元120和140喷出的空气进行充分的接触。
下鼓风单元120将空气喷到隔板片200的端部201上，使得已切割的隔板片200的端部201能够从地面向上进行弯曲。下鼓风单元120具有常规的压缩空气鼓风机的结构。尽管未在图中具体示出，但是例如，直径为0.5mm至1.0mm的喷嘴(孔)相对于直径为3mm至5mm且长度为250mm至350mm的铝管以30mm至50mm的间隔进行布置，并且刻度附着在其两侧以便于位置移动。优选但不限于在6mm的气动配合条件和0.2mpa至0.5mpa的气压下喷出空气，使得隔板片200的卷绕角度为90°。
卷绕器130包括夹持并固定第一单元电池210的两侧端的夹具131和将由夹具131所夹持的第一单元电池210进行卷绕的旋转部132。沿逆时针方向以约160°至180°的角度、且更优选为约171°至179°的角度，卷绕器130将第一单元电池210进行首次卷绕，使得第一单元电池的顶表面面向地面，并且重复地二次卷绕第一单元电池210以在等待0.1秒至0.3秒、更优选等待0.2秒之后，将多个单元电池层压在其上以进行操作。考虑到能够防止喷出空气的涡流的角度，首次卷绕的角度范围是在停止卷绕之后隔板片的端部201接触隔板片的底部的位置角。
上鼓风单元140包括：将空气喷到隔板片200上的喷嘴141、连接到喷嘴141且被构造成调节喷出空气量的气缸142、连接到气缸142且被构造成支撑气缸142的气缸支撑件143、和连接到气缸142的上部且被构造成感测喷嘴141和隔板片200的位置以调节鼓风单元140的位置的传感器部144。特别地，喷嘴141和隔板片200之间的距离优选为约20mm至45mm，从喷嘴141的端部延伸的假想直线与从隔板片200的端部延伸的假想直线所形成的角度优选为20°至45°。在第一单元电池210的首次卷绕之后，上鼓风单元140以0.1mpa至0.5mpa、优选0.3mpa至0.4mpa的喷射压力将空气喷到隔板片200的端部201上0.1至0.35秒、更优选为0.2秒至0.25秒，使得隔板片200的端部201能够朝着第一单元电池210的地面充分地弯曲。
参照图6，将隔板片200沿着箭头方向放入电极组件制造装置中，将第一单元电池210布置在隔板片200上以与第二单元电池220分开一个单元电池的宽度。
图7是根据本公开内容另一示例性实施方式的电极组件制造装置的示例性透视图，图8是图7的电极组件制造装置的示例性侧视图。
参照图7和图8，电极组件制造装置300包括下鼓风单元320、卷绕器330和上鼓风单元340。
上鼓风单元340包括：将空气喷到隔板片(未示出)上的喷嘴341、连接到喷嘴341且被构造成调节喷出空气量的气缸342、连接到气缸342且被构造成支撑气缸342的气缸支撑件343、和连接到气缸342的上部且被构造成感测喷嘴341和隔板片200的位置以调节鼓风单元340的位置的传感器部344。
除了上述结构之外的其余结构均与参照图2至图6所述的实施方式的结构相同，将省略对其的详细描述。
同时，根据本公开内容制造的锂二次电池包括正极、负极、隔板、和含有锂盐的非水电解质溶液。
正极可通过以下方式制备：例如，将正极活性材料、导电材料、和粘合剂的混合物涂覆到正极集电器上，然后将该涂覆的混合物进行干燥。根据需要可将填料进一步添加到所述混合物中。
正极活性材料可包括，例如，锂钴氧化物(licoo2)、锂镍氧化物(linio2)等的层状化合物、或由一种或多种过渡金属所取代的化合物；锂锰氧化物，如li1+xmn2-xo4(其中x＝0-0.33)、limno3、limn2o、limno2等；锂铜氧化物(li2cuo2)；钒氧化物，如liv3o8、life3o4、v2o5、cu2v2o7等；由化学式lini1-xmxo2(其中m＝co、mn、al、cu、fe、mg、b、或ga，x＝0.01-0.3)所表示的ni位的锂镍氧化物；由化学式limn2-xmxo2(其中m＝co、ni、fe、cr、zn或ta，x＝0.01-0.1)或化学式li2mn3mo8(其中m＝fe、co、ni、cu或zn)所表示的锂锰复合氧化物；由linixmn2-xo4所表示的尖晶石结构的锂锰复合氧化物；其中部分li被碱土金属离子所取代的limn2o4；二硫化合物；fe2(moo4)3，和类似物。但是，本公开内容可不受限于此。
通常，导电剂被添加为以使得导电剂为基于含有正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至30重量％。导电剂并没有特别地限制，只要导电剂表现出高的导电性同时导电剂不会在施用该导电剂的电池中引起任何化学变化即可。举例来说，石墨，例如天然石墨或人工石墨；炭黑，例如炭黑、乙炔黑、ketjen黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、热炭黑；导电纤维，例如碳纤维或金属纤维；金属粉末，例如氟化碳粉末、铝粉、或镍粉；导电晶须，例如氧化锌或钛酸钾；导电金属氧化物，例如钛氧化物；或聚苯撑的衍生物可以用作导电剂。
粘合剂是辅助在活性材料与导电剂之间的粘合以及辅助与集电器的粘合的一种组分。粘合剂通常以基于含有正极活性材料的混合物的总重量的1重量％至30重量％的量来添加。作为粘合剂的实例，可使用聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(cmc)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(epdm)、磺化epdm、苯乙烯丁二烯橡胶、氟橡胶、以及各种共聚物。
填料是一种可选组分，用于抑制正极的膨胀。对于填料没有特别地限制，只要填料不会在施用该填料的电池中引起任何化学变化，并且是由纤维材料制成即可。作为填料的实例，可以使用烯烃聚合物，如聚乙烯和聚丙烯；以及纤维材料，如玻璃纤维和碳纤维。
负极是通过将负极活性材料涂覆到负极集电器并进行干燥而制备的。可选地，根据需要可以将上述组分选择性地添加到负极活性材料中。
作为负极活性材料，例如，可以使用碳，如非石墨化碳或石墨系碳；金属复合氧化物，如lixfe2o3(0≤x≤1)、lixwo2(0≤x≤1)、snxme1-xme’yoz(me：mn、fe、pb、ge；me’：al、b、p、si、元素周期表第1、2和3族元素、卤素；0≤x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅系合金；锡系合金；金属氧化物，如sno、sno2、pbo、pbo2、pb2o3、pb3o4、sb2o3、sb2o4、sb2o5、geo、geo2、bi2o3、bi2o4、或bi2o5；导电聚合物，如聚乙炔；或li-co-ni系材料。
隔板和隔膜是插置于正极和负极之间，且使用具有高的离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。隔板的孔径通常为0.01μm至10μm，隔板的厚度通常为5μm至130μm。例如，可以使用烯烃基聚合物，例如耐化学性和疏水性的聚丙烯；由玻璃纤维、聚乙烯等制得的片或无纺布可被使用作为隔板的实例。当诸如聚合物之类的固体电解质用作电解质时，固体电解质也可起到隔板的作用。
同时，在一具体实例中，为了提高电池安全性，隔板和安全隔板各自可以是有机/无机复合多孔安全增强隔板(srs)。
srs隔板可被构造为使得包括无机颗粒和粘合剂聚合物在内的活性层被涂布在聚烯烃基隔板基材上。srs隔板可以具有在隔板基材中所包括的孔结构和由在作为活性层成分的无机颗粒之间的间隙体积所形成的均匀孔结构。
相较于使用常规隔板的情形，有机/无机复合多孔隔板的使用具有如下优点：抑制因在形成(formation)工序期间溶胀(swelling)所致的电池厚度的增加，并且当粘合剂聚合物用液体电解质浸渍时，胶凝聚合物能够同时地用作电解质。
此外，藉由调控作为隔板中活性层的组分的无机颗粒和粘合剂聚合物的含量，有机/无机复合多孔隔板能够表现出优异的粘合力特性，以使得电池组装工序能够容易地进行。
无机颗粒并没有特别地限制，只要无机颗粒是电化学稳定的即可。也就是说，能够用于本发明的无机颗粒并没有特别地限制，只要在施用该无机颗粒的电池的工作电压范围内(例如，基于li/li+0至5v)，无机颗粒不被氧化和/或还原即可。特别地，在使用具有离子传输能力的无机颗粒的情形下，在电化学元件中的离子电导率能够得到提高，由此电池的性能得以改善。因此，优选无机颗粒的离子电导率尽可能地高。此外，在无机颗粒具有高密度的情形下，在涂布时可能难以分散无机颗粒，且电池的重量可能增加。由于这些原因，优选无机颗粒的密度尽可能地低。另外，在无机颗粒具有高介电常数的情况下，在液体电解质中的电解质盐(如锂盐)的解离度可能增加，由此电解质溶液的离子电导率得以改善。
含有锂盐的非水电解质溶液可包括极性有机电解质溶液和锂盐。非水液体电解质溶液、有机固体电解质、无机固体电解质、和类似物可用作电解质溶液。
作为非水液体电解质溶液的实例，可提及非质子有机溶剂，如n-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯、以及丙酸乙酯。
作为有机固体电解质的实例，可提及聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、多聚赖氨酸(agitationlysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯、以及含有离子解离基团的聚合物。
作为无机固体电解质的实例，可提及锂(li)的氮化物、卤化物以及硫酸盐，如li3n、lii、li5ni2、li3n-lii-lioh、lisio4、lisio4-lii-lioh、li2sis3、li4sio4、li4sio4-lii-lioh、和li3po4-li2s-sis2。
锂盐是一种在上述非水电解质中易于溶解的材料，且可以包括，例如，licl、libr、lii、liclo4、libf4、lib10cl10、lipf6、licf3so3、licf3co2、liasf6、lisbf6、lialcl4、ch3so3li、cf3so3li、(cf3so2)2nli、氯硼烷锂、低级脂肪族羧酸锂、四苯硼酸锂、以及酰亚胺。
此外，为了改进充电和放电特性以及阻燃性，举例来说，吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、乙二醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、n-取代的恶唑烷酮、n,n-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化铝等可加入至非水电解质溶液。根据情况，为了赋予不燃性，非水电解质溶液可进一步包括含卤溶剂，如四氯化碳和三氟乙烯。而且，为了改进高温储存特性，非水电解质溶液可进一步包含二氧化碳气体。
尽管为了说明的目的已经公开了本公开内容的示例性实施方式，但是本领域技术人员将认识到，在不背离所附权利要求书中公开的本公开内容的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。