电池单元制造装置的制作方法

1.本发明涉及一种电池单元制造装置。


背景技术：

2.近年来，能够充电和放电的二次电池广泛用作无线移动设备的能源。此外，二次电池作为为解决使用化石燃料的传统汽油车辆和柴油车辆等造成大气污染的方案提出的电动汽车(ev)和混合动力电动汽车(hev)等的动力源而受到关注。
3.另一方面，电池单元经过折叠外装材料的接合部(或密封部)的工艺。电池单元通过移送装置从特定位置移动到另一位置。传统的移送装置在真空吸附电池单元的状态下移动电池单元。然而，当电池单元的表面的平坦度不均匀时，可能存在电池单元不能稳定地吸附到移送装置的问题。因此，电池单元可能无法移动到准确的位置，此外，可能存在设备运转率降低的问题。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明的目的在于提高电池单元的制造过程的效率和可靠性。具体地，本发明的目的在于使折叠电池单元的外装材料的工艺稳定地进行。
6.(二)技术方案
7.在实施例中，提供一种电池单元制造装置，其包括移送电池单元的运载架，运载架包括：第一板，按压电池单元的一个表面；第二板，按压与电池单元的一个表面相对的另一表面；夹持部件，沿彼此面对的方向按压第一板和第二板；以及位置调整部，设置在第一板和第二板中的至少一处，并且调整第一板和第二板中的至少一个的位置。
8.在实施例中，第一板和第二板在第一方向上彼此面对，第一板和第二板可以形成为电池单元的至少一部分在垂直于第一方向的第二方向上比第一板和第二板更突出。
9.在实施例中，位置调整部可以包括：第一对齐槽，设置在第一板的一侧面；以及第二对齐槽，设置在与第一板的一侧面相对的另一侧面。
10.在实施例中，第一对齐槽和第二对齐槽可以沿垂直于第一板和第二板彼此面对的方向的方向排列。
11.在实施例中，电池单元制造装置可以进一步包括：第一对齐部件，其端部插入第一对齐槽；以及第二对齐部件，其端部插入第二对齐槽，第一对齐部件的端部和第二对齐部件的端部具有不同的形状。
12.在实施例中，第一对齐部件的端部可以包括彼此相连形成第一角度的两个第一倾斜面，第一对齐槽可以包括彼此相连形成第一角度的两个第二倾斜面，两个第一倾斜面分别与两个第二倾斜面接触。
13.在实施例中，第二对齐部件的端部可以包括曲面。
14.在实施例中，夹持部件可以包括：引导轴，从第一板延伸并贯穿第二板；以及弹性
部件，连接到引导轴，并且朝向第一板按压第二板。
15.在实施例中，夹持部件可以进一步包括摩擦减小部件，其设置在第二板和引导轴之间。
16.在实施例中，摩擦减小部件的外表面可以结合到第二板，摩擦减小部件的内表面可以与引导轴接触。
17.在实施例中，夹持部件可以进一步包括止动件，其设置在引导轴的端部，弹性部件设置在止动件和第二板之间。
18.在实施例中，电池单元制造装置可以进一步包括缓冲垫，其设置在第一板和电池单元之间以及第二板和电池单元之间中的至少一处以接触电池单元。
19.在实施例中，缓冲垫可以包括发泡海绵。
20.在实施例中，电池单元制造装置可以进一步包括折叠装置，其沿第二方向与运载架并排布置，并且弯曲电池单元的外装材料中的至少一部分。
21.在实施例中，运载架可以进一步包括保护部件，其设置在第一板和第二板之间，防止折叠装置与容纳电池单元的电极组件的主体部碰撞。
22.在实施例中，保护部件可以设置在电池单元的至少一侧，保护部件在第二方向上的长度大于或等于第一板和第二板在第二方向上的长度。
23.(三)有益效果
24.根据本发明，其目的在于提高电池单元的制造过程的效率和可靠性。具体地，本发明的目的在于使折叠袋型电池单元的外装材料的接合部的工艺准确稳定地进行。
附图说明
25.图1示意性地示出根据一个实施例的电池单元的折叠工艺。
26.图2示出袋型电池单元。
27.图3示出在一个实施例中电池单元的接合部根据折叠工艺而变形的过程。
28.图4是根据一个实施例的运载架的主视图。
29.图5是根据一个实施例的运载架的分解图。
30.图6是根据一个实施例的运载架的侧视图。
31.图7是根据一个实施例的运载架的俯视图。
32.图8是根据一个实施例的运载架的后视图。
33.图9示出在一个实施例中运载架对齐到工作台之前的状态。
34.图10示出在一个实施例中运载架对齐到工作台的状态。
35.附图标记说明
36.10：电池单元
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100：运载架
37.110：基板
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120：加压板
38.130：夹持部件
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140：缓冲垫
39.150：电池单元保护部件
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113：第一对齐槽
40.114：第二对齐槽
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200：工作台
41.300：第一对齐部件
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400：第二对齐部件
42.500：折叠装置
具体实施方式
43.在以下说明的本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被限定地解释为通常的含义或词典上的含义，应本着发明人可以适当地定义术语的概念以通过最佳的方法说明本发明的原则，解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。因此，在本说明书中记载的实施例和图中示出的结构仅仅是本发明的最优选的实施例，而并不代表本发明的所有技术思想，因此应理解为本技术可以包括可代替该实施例的各种等同物和变形例。
44.以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。然而，本发明的实施例可以改变为其他各种形式，并且本发明的范围不限于以下说明的实施例。另外，本发明的实施例是为了向本领域的普通技术人员更完整地说明本发明而提供的。在附图中，可以放大表示组件的形状和尺寸等，以更清楚地进行说明。
45.另外，除非在上下文中另有明确定义，否则本说明书中的单数的表述包括复数的表述，并且在整个说明书中相同的附图标记指代相同的组件或相应的组件。
46.此外，在本说明书中，上侧、上部、下侧、下部、侧面、前面、后面等表述是基于附图中所示的方向来表述的，并且相应对象的方向发生变化时，可以用不同的方式表示。
47.此外，在本说明书中使用的“第一”、“第二”等包括序数的术语可以用于描述各种组件，但是所述组件不受所述术语的限制，所述术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一组件可以被命名为第二组件，类似地，第二组件也可以被命名为第一组件。
48.图1示意性地示出根据一个实施例的电池单元10的折叠工艺。图2示出袋型电池单元10。图3示出在一个实施例中电池单元10的接合部根据折叠工艺而变形的过程。以下，参照图1至图3描述电池单元10的折叠工艺。
49.首先参照图2，电池单元10包括电极组件11和包覆电极组件11的外装材料12(或袋)。电极组件11可以以正极板、负极板和电解质依次堆叠的形式提供，并且在正极板和负极板之间可以进一步包括隔膜。
50.外装材料12可以以包覆电极组件11的形式提供以构成电池单元10的外观，并且可以保护电极组件11免受外部冲击。此外，外装材料12可以从外部密封电极组件11。电池单元10包括沿长度方向延伸的电极接头，并且电极接头连接到电极组件11的电极板(正极板或负极板)。
51.外装材料12可以犹如三明治一样以从两面包覆电极组件11的形式提供。例如，外装材料12可以包括包覆电极组件11的上部的第一外装材料12a和包覆电极组件11的下部的第二外装材料12b。外装材料12的内侧部分可以包覆电极组件11，并且周边部分可以接合到相对侧的外装材料12的周边部分。例如，第一外装材料12a和第二外装材料12b在边缘部分彼此接合。
52.在一个实施例中，第一外装材料12a和第二外装材料12b可以由一个外装材料12提供。例如，外装材料12可以包括折叠部，并且可以以折叠部为边界分为第一外装材料12a和第二外装材料12b。
53.在一个实施例中，电池单元10可以分为主体部10a和接合部10b。主体部10a是指具有与电极组件11相对应的厚度的部分。主体部10a的截面可以由电极组件11和覆盖电极组件11的两侧的外装材料12组成。接合部10b是指从主体部10a沿长度方向(或垂直于堆叠方
向的方向)延伸的较薄的部分。例如，接合部10b的截面可以由彼此接合的两层外装材料(例如：第一外装材料12a和第二外装材料12b)组成。
54.参照图1，折叠工艺由在折叠工艺中电池单元10所对应的工作台和折叠装置进行。接合部10b的折叠可以通过两个以上的折叠工艺进行。参照图1，电池单元10经过四次折叠工艺，每一次折叠工艺由对应的工作台210、220、230、240和折叠装置进行。
55.例如，参照图3，接合部10b可以在第一折叠工艺中经过多个步骤靠近主体部10a折叠大约90度，并且在第二折叠工艺中再次折叠90度以处于折叠180度的状态。最后，接合部10b可以位于邻近主体部10a的侧壁14。
56.在图1中示出了折叠工艺包括四个折叠工艺，但这仅是示例，折叠工艺可以包括两个折叠工艺或五个以上的折叠工艺。
57.参照图1，在一个实施例中，电池单元10以被夹持到运载架100状态进行折叠工艺。另外，移送装置不直接移送电池单元10，而是通过移送运载架100来间接移送电池单元10。运载架100可以以真空吸附盘、夹持装置等各种方式结合到移送装置。因此，电池单元10可以被相对稳定地移送。
58.参照图1，电池单元10的折叠工艺包括以下步骤：第一步骤，准备运载架10；第二步骤，将电池单元10夹持到运载架100中；第三步骤，将夹持到运载架100中的电池单元10的接合部10b至少折叠一次；以及第四步骤，在完成折叠工艺之后，从运载架100中分离电池单元10。
59.在一个实施例中，载板100包括从两侧保持电池单元10的两个板110、120，并且电池单元10在被夹在两个板110、120之间的状态下进行折叠工艺。将参照图4至图8描述运载架100的结构的细节。在两个板110、120之间的间距增加的状态下，电池单元10位于两个板之间，然后板110、120之间的间距减小，同时电池单元10夹持(或固定)到运载架100。
60.在一个实施例中，将电池单元10设置在运载架100中的第二步骤可以包括以下步骤：增加运载架100的两个板110、120的间距；将电池单元10设置在两个板110、120之间；以及通过再次减小两个板110、120的间距来夹持电池单元10。
61.在一个实施例中，第二步骤可以包括在设备或装备内对齐运载架100和电池单元10的过程。在一个实施例中，第二步骤可以进一步包括将运载架100对齐到工作台200的特定位置的步骤。参照图9和图10详细描述运载架100相对于工作台200的对齐过程。
62.在一个实施例中，第二步骤可以进一步包括将电池单元10对齐到运载架100的特定位置的步骤。例如，可以执行使电池单元10的中心位于运载架100的中心的对齐过程。又例如，参照图6或图7，电池单元10可以在运载架100内对齐，使电池单元10的接合部10b从板110、120突出到外部。
63.在一个实施例中，当接合部10b在第三步骤中被折叠多次时，第三步骤进一步包括移送到与每个折叠相对应的工作台的过程。例如，当在完成第一折叠工艺之后执行第二折叠工艺时，夹持到运载架100的电池单元10从第一工作台210移送到第二工作台220。在电池单元10被移送到另一个工作台之后，执行将电池单元10对齐到工作台的特定位置的步骤。参照图9和图10详细描述运载架100的对齐过程。
64.由于电池单元10固定到运载架100，通过调整运载架100的位置，电池单元10可以对齐到工作台的特定位置。例如，第二折叠工艺至第四折叠工艺可以包括在全面折叠工艺
之前将电池单元10(即，运载架100)设置在工作台的特定位置处的步骤。因此，电池单元10可以相对于折叠装置设置在准确的位置，并且接合部10b可以被相对准确地折叠。
65.在一个实施例中，将电池单元10从运载架100中分离的第四步骤可以包括以下步骤：增加运载架100的两个板110、120的间距；以及从两个板110、120之间取出电池单元10。
66.图1示意性地示出了折叠设备。折叠设备可以分为上部设备和下部设备。在上部设备中，对夹持到运载架100的电池单元10执行折叠工艺，并且通过下部设备将空的运载架100移送到折叠工艺的开始位置。
67.在上部设备中执行的过程包括：将电池单元10夹持到运载架100中的电池单元放入(cell take in)过程；在通过运载架100移送电池单元10的同时折叠电池单元10的过程(folding work)；以及折叠完成后从运载架100中取出电池单元10的电池单元取出(cell take out)过程。空的运载架100下降到下部设备，并被回收(或移送)到下部设备的前侧。空的运载架100上升到上部设备，新的电池单元10再次放入空的运载架100中。
68.图4至图8示出了一个实施例的在图1中描述的折叠工艺中夹持电池单元10的运载架100。图4是根据一个实施例的运载架100的主视图。图5是根据一个实施例的运载架100的分解图。图6是根据一个实施例的运载架100的侧视图。图7是根据一个实施例的运载架的俯视图。图8是根据一个实施例的运载架100的后视图。
69.在一个实施例中，运载架100被构成为夹持电池单元10。当运载架100夹持电池单元10时，电池单元10可以被固定到运载架100中。
70.在一实施例中，运载架100可以包括：基板110(或第一板)；加压板120(或第二板)，与基板110隔开；以及夹持部件130。在电池单元10位于基板110和加压板120之间的状态下，两个板110、120通过夹持部件130从两个面按压电池单元10。电池单元10可以通过电池单元10的表面与板110、120之间的摩擦力固定在运载架100中。
71.在一个实施例中，夹持部件130可以被构成为将加压板120和基板110沿堆叠方向(即，z方向)按压设置在加压板120和基板110之间的电池单元10。在一个实施例中，夹持部件130可以包括从基板110延伸的引导轴131和提供加压力的弹性部件132。弹性部件132可以以例如螺旋弹簧的形式提供。
72.引导轴131可以固定地结合到基板110。引导轴131可以插入加压板120的孔123中，加压板120可以相对于基板110沿引导轴131的延伸方向(例如，z轴方向)移动。
73.在一个实施例中，在引导轴131的端部设置有被构成为防止螺旋弹簧从引导轴131脱落的止动件133。例如，止动件133可以被设置为具有外径大于引导轴131的外径的盘形状。弹性部件132可以被构成为一端由止动件133支撑并且另一端按压加压板120。
74.在一个实施例中，在运载架100中，可以在加压板120和引导轴131之间设置起到轴承作用的摩擦减小部件。例如，如图4所示，摩擦减小部件可以包括引导衬套134。然而，摩擦减小部件的构造不限于附图所示，并且可以使用能够减小加压板120和引导轴131之间的摩擦力的任何一种。
75.在一个实施例中，引导衬套134被设置成包括中空的圆筒状，并且引导轴131插入引导衬套134的中空。当引导衬套134被设置为圆筒状时，引导衬套134可以被构成为外周面结合到加压板120，并且内周面接触引导轴131。
76.在加压板120沿引导轴131移动时，引导衬套134可以减小在加压板120和引导轴
131之间产生的摩擦力。可以在引导衬套134的内周面涂覆润滑脂等润滑剂。在这种情况下，弹性部件132的下端可以位于引导衬套134上端。
77.参照图5，引导衬套134可以进一步包括引导轴131插入的圆筒部134a和从圆筒部134a的端部沿径向延伸的凸缘部134b。凸缘部134b的外径可以大于圆筒部134a的外径。圆筒部134a可以插入加压板120的孔123中，并且凸缘部134b可以安置到加压板120的上表面121。另外，引导衬套134是用于使两个板110、120之间的相对运动更平滑的构造，并且在其他实施例中可以省略。
78.在一个实施例中，运载架100可以在与电池单元10接触的部分包括缓冲垫140。例如，缓冲垫140可以设置在面对电池单元10的基板110的上表面111和/或加压板120的后表面122上。
79.基板110和加压板120中的至少一个可以通过缓冲垫140按压电池单元10。
80.在一个实施例中，缓冲垫140可以包括发泡海绵。然而，缓冲垫140的材料不限于此。缓冲垫140可以变形为与电池单元10的表面相对应的形态。缓冲垫140可以对应于电池单元10的表面变形，从而与电池单元紧密接触。因此，即使电池单元10的表面不平坦，电池单元10也可以稳定地固定在运载架100内部。
81.在一个实施例中，运载架100可以包括电池单元保护部件150。电池单元保护部件150可以位于电池单元10的至少一侧。
82.电池单元保护部件150可以防止折叠装置500与电池单元10的主体部10a碰撞。
83.参照图6，折叠装置500可以设置在运载架100的至少一侧。例如，折叠装置500可以在垂直于基板110和加压板120彼此面对的方向的方向上与运载架100并排设置。
84.折叠装置500可以被构成为弯曲电池单元10的外装材料的至少一部分(例如，接合部)。例如，折叠装置可以夹住电池单元10的接合部10b并且沿顺时针或逆时针方向旋转以弯曲接合部10b。
85.为了防止折叠装置500在弯曲电池单元10的接合部10b的过程中与电池单元10的主体部10a碰撞，折叠装置500可以被构成为在与主体部10a碰撞之前首先与电池单元保护部件150碰撞。即，电池单元保护部件150可以限制折叠装置500的驱动范围，以防止折叠装置500对主体部10a施加冲击。
86.电池单元保护部件150的宽度可以大于或等于电池单元10的主体部10a的宽度。或者，电池单元保护部件150的宽度可以大于或等于基板110和加压板120的宽度。这里所说的“宽度”可以表示图6的y轴方向的长度。
87.为了防止在夹持电池单元10的过程中发生干扰，电池单元保护部件150的高度可以形成为小于或等于电池单元10的主体部10a的厚度。这里所说的“高度”或“厚度”可以表示图6的z轴方向的长度。电池单元10的接合部10b在通过折叠装置500的同时沿箭头方向a折叠，当折叠装置500与电池单元10的主体部10a碰撞时，电池单元10可能会损坏。在一个实施例中，折叠装置500可以被构成为在折叠过程中首先与位于电池单元10的前侧的电池单元保护部件150发生碰撞，如果出现异常，可以在电池单元10损坏之前采取措施。例如，当折叠装置500与电池单元保护部件150发生干涉时，可以调整折叠装置500的y轴方向位置，或者可以生成折叠工艺中存在异常的通知。
88.参照图7和图8，在一个实施例中，运载架100可以被构成为将电池单元10的接合部
10b暴露于外侧。参照图6，为了使折叠装置500折叠电池单元10的接合部10b，接合部10b可以暴露于运载架100的外部。
89.如图7所示，运载架100的加压板120的宽度可以与电池单元10的主体部10a的宽度大致一致。如图8所示，运载架100的基板110的宽度可以与电池单元10的主体部10a的宽度大致一致。这里所说的“宽度”可以指图7或图8的y轴方向的长度。
90.在一个实施例中，在电池单元10容纳在运载架100中的情况下，当沿z轴方向观察运载架100时，电池单元10的接合部10b可以向两侧板110、120外部突出。此外，电池单元10的主体部10a可以不向两侧板110、120外部突出。向运载架100外部突出的接合部10b通过折叠工艺向主体部10a侧折叠。
91.参照图1，电池单元10最初容纳在运载架100中的步骤进一步包括将电池单元10相对于运载架100对齐的步骤，此时可以将电池单元10相对于运载架100对齐为如图6或图7所示的形式。
92.在一实施例中，运载架100可以包括位置调整部，所述位置调整部引导基板110和加压板120中的至少一个的位置对齐。在执行折叠工艺期间，位置调整部可以引导运载架对齐到准确的位置。
93.在一个实施例中，位置调整部可以包括设置在基板110和加压板120中的至少一处的对齐槽113、114。例如，如图8所示，一个以上的对齐槽113、114可以设置在运载架100的基板110的至少一侧。
94.对齐槽113、114可以是从基板110的侧面112a、112b向内侧凹陷的楔形槽。然而，对齐槽113、114的形状不限于此。
95.对齐槽113、114可以包括第一对齐槽113和第二对齐槽114，一个以上的第一对齐槽113和第二对齐槽114分别设置在基板110的两侧面112a、112b。第一对齐槽113和第二对齐槽114可以沿基板110的宽度方向彼此对齐。
96.对齐槽113、114可以在折叠工艺过程中引导运载架100的准确位置。在下文中，参照图9至图10详细描述运载架100的位置对齐。
97.图9示出了在一个实施例中运载架100对齐到工作台200之前的状态。图10示出了在一个实施例中运载架100对齐到工作台200的状态。在图9和图10中，未示出设置在基板110上的电池单元10、夹持部件130和加压板120，但这是为了描述方便而省略的。
98.参照图9至图10，运载架100可以包括对齐槽113、114。在一个实施例中，对齐槽113、114设置在基板110的侧面112a、112b，使运载架100在折叠工艺中对齐到准确的位置。然而，对齐槽113、114的位置不限于图中所示，例如也可以设置在基板110的另一侧面112c。
99.参照图9和图10，在一个实施例中，运载架100对齐过程可以包括：第一步骤，第一对齐部件300移动到指定位置；以及第二步骤，通过第二对齐部件400推动运载架100，使运载架100与第一对齐部件300紧密接触。在一个实施例中，可以同时执行第一步骤和第二步骤。例如，在第一对齐部件300移动到指定位置的同时，第二对齐部件400可以推动运载架100。
100.例如，在第一对齐部件300移动到指定位置的状态下，第二对齐部件400以部分容纳在第二对齐槽114中的状态沿+y方向推动运载架100。因此，运载架100沿+y方向移动，直到第一对齐槽113接触第一对齐部件300的端部301，最后对齐到指定位置。
101.在一个实施例中，第一对齐槽113可以以与第一对齐部件300的端部301相对应的形式设置。在一个实施例中，当从z轴方向观察时，第一对齐部件300的端部301被设置为具有第一角度的v字形，并且第一对齐槽113可以被设置为具有第一角度的v字形。例如，第一对齐部件300的端部301包括形成第一角度的第一倾斜面301a和第二倾斜面301b，第一对齐槽113可以被定义为形成第一角度的第三倾斜面113a和第四倾斜面113b之间的空间。
102.在一个实施例中，第二对齐部件400的端部可以被设置为不同于第二对齐槽114的形状。在一个实施例中，第二对齐部件400的端部401可以被设置为具有曲面的u字形，并且第二对齐部件114可以被设置为v字形。例如，第二对齐槽114可以被定义为第五倾斜面114a与第六倾斜面114b之间的空间。
103.在一个实施例中，第一对齐部件300和第一对齐槽113可以面接触，第二对齐部件400和第二对齐槽114可以点接触(或线接触)。
104.在实施例中，用户可以通过调整第一对齐部件300的位置，将运载架100准确地设置在所需位置。即，基于第一参考线rp1和第二参考线rp2调整第一对齐部件300的x轴和y轴位置，然后将运载架的第一对齐槽113与第一对齐部件300对齐，运载架的x轴和y轴位置可以准确地对齐到参考线rp1、rp2。因此，运载架100可以总是对齐到预定位置，并且折叠工艺可以在电池单元的预定位置处进行。
105.在上文中，根据本发明的实施例描述了本发明的构造和特征，但是本发明不限于此，可以在本发明的思想和范围内进行各种改变或修改，这对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的，因此，这样的改变或修改应包括在权利要求书的范围内。