二次电池制造设备和二次电池制造方法与流程

相关申请的交叉引用本技术要求于2022年1月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2022-0005741的权益，其全部内容通过引用结合于此。本公开涉及二次电池制造设备和二次电池制造方法，并且更具体地，涉及防止过程中的缺陷率和电池性能的劣化的二次电池制造设备，以及二次电池制造方法。

背景技术：

1、通常，存在各种类型的二次电池，例如镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这样的二次电池已经用于需要高输出的大型产品中(例如电动车辆和混合动力车辆)、用于存储剩余电力或新的且可再生能源的蓄电设备、和备用蓄电设备及小型产品(例如数码相机、p-dvd、mp3p、移动电话、pda、便携式游戏设备、电动工具和电动自行车)。

2、为了制造这样的锂二次电池，首先，将电极活性材料浆料涂覆到正极集流器和负极集流器以制造正极和负极，正极和负极层叠在隔膜的两侧上以形成具有预定形状的电极组件。然后，将电池组件容纳在电池壳中，向电池壳注入电解质溶液以密封电池壳。

3、电极组件被分类为各种类型。可以提及以下类型：简单层叠型，其中正极、隔膜和负极简单地交替层叠而不制造单元电芯；层压和层叠型(l&s)，其中，首先使用正极、隔膜和负极制造单元电芯，然后层叠这些单元电芯；层叠和折叠型(s&f)，其中，多个电极或单元电芯被间隔开并附接到一侧很长的隔膜片的一个表面上，并且该隔膜片从一端在相同方向上被重复折叠；z-折叠型，其中，多个电极或单元电芯交替地附接到一侧很长的隔膜片的一个表面和另一个表面，并且交替地重复在特定方向上从一端折叠隔膜片然后在相反方向上对其进行折叠的过程，等等。

4、其中，为了制造层压和层叠型、层叠和折叠型或z折叠型电极组件，可以首先制造单元电芯。通常，为了制造单元电芯，将隔膜分别层压在中心电极的上表面和下表面上，然后可以将上电极进一步层压在最上端上。此外，可以进行向其中层叠有电极和隔膜的层叠体施加热和压力的层压过程。通过进行这样的层压过程，可以通过在电极和隔膜之间进行粘合而牢固地形成单元电芯。

5、顺便提及，常规地，直到对其中层叠了电极和隔膜的层叠体进行层压过程，电极和隔膜没有彼此粘合并且仅彼此接触。因此，存在这样的问题，即，在为了执行层压过程而传输层叠体的过程期间，电极偏离规定位置。此外，由于层压过程向层叠体施加高热和高压，所以可能发生电极断裂的问题。此外，近来，已经开发了即使在小的热和压力下也可以粘合到电极的隔膜，但是这样的隔膜具有生产成本被过度消耗并且过程效率被降低而不经济的问题。

6、另一方面，为了解决这样的问题，可以考虑使用粘合剂制造单元电芯的方法，但是在这种情况下，粘合剂存在于电极表面上，使得电极在该部分中不能执行适当的功能，这会引起电池性能劣化的问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开的目的是提供一种二次电池制造设备和二次电池制造方法，其防止在层叠电极和隔膜以制造单元电芯时电极或隔膜偏离规定位置。

3、本公开的另一个目的是提供一种二次电池制造设备和二次电池制造方法，与通过层压的传统的基本单元主体电芯制造方法相比，其能够降低生产成本，降低由高热和高压引起的过程中的缺陷率，并且防止电池性能的劣化。

4、然而，本公开的实施方式要解决的问题不限于上述问题，并且可以在包括在本公开中的技术思想的范围内进行各种扩展。

5、技术方案

6、根据本公开的一个实施方式，提供了一种二次电池制造方法，所述二次电池制造方法包括以下步骤：电极组件制造步骤，该电极组件制造步骤制造电极组件，在该电极组件中，电极和隔膜通过粘合剂固定，以使所述电极和所述隔膜交替层叠；以及电池电芯制造步骤，该电池电芯制造步骤将电极组件与电解质溶液一起容纳在袋壳体中并密封所述袋壳体以制造电池电芯，其中，所述电极组件制造步骤包括形成第一粘合部分和第二粘合部分的步骤，所述第一粘合部分形成在所述电极和所述隔膜之间，所述第二粘合部分形成在被包含在所述电极组件中的多个隔膜当中的彼此相邻的隔膜之间，并且其中，所述第二粘合部分形成为沿着与所述电极和所述隔膜层叠的方向垂直的方向布置在所述第一粘合部分的外侧上。

7、形成所述第一粘合部分的第一粘合剂和形成所述第二粘合部分的第二粘合剂使用彼此不同种类的粘合剂。

8、所述第一粘合剂的至少一部分在溶解于电解质溶液中时在所述隔膜上形成粘合剂的涂覆标记。

9、所述第二粘合剂可以具有不溶解于电解质溶液中的特性。

10、所述第一粘合部分可以形成为包括布置在所述电极和所述隔膜之间的相同位置处的粘合图案。

11、所述第一粘合部分可以形成为包括布置为在所述电极和所述隔膜之间彼此交叉的粘合图案。

12、所述第一粘合部分和所述第二粘合部分中的至少一者可以通过以点状涂覆粘合剂而形成。

13、可以通过以点状涂覆粘合剂来形成所述第一粘合部分。

14、所述第二粘合部分可以由具有多个开口的粘合层形成。

15、所述隔膜可以形成为具有通过折叠矩形隔膜片而形成的锯齿形。

16、所述隔膜具有面向彼此的长边和面向彼此的短边，并且形成所述第二粘合部分的粘合层可以沿着所述隔膜的长边形成。

17、形成所述第二粘合部分的粘合层可以通过涂覆摆动图案的粘合剂来形成，并且摆动图案可以具有两条线彼此交叉的图案形状。

18、在所述二次电池制造方法中，所述电池电芯制造步骤还包括在高于常温的温度下对电池电芯充电和激活的形成过程，并且在所述形成过程期间，粘合剂的至少一部分可以溶解于电解质溶液中。

19、所述形成过程可以在50摄氏度以上且70摄氏度以下的温度进行。

20、所述形成过程可以包括使用夹具对初始电芯的两个侧表面进行按压的夹具按压过程。

21、所述形成过程在55摄氏度以上且65摄氏度以下的温度进行，并且所述粘合剂在所述形成过程期间完全溶解于电解质溶液中，从而可以去除位于电极表面上的粘合剂。

22、所述电池电芯制造步骤还可以包括预充电。

23、所述电池电芯制造步骤还可以包括在所述形成过程之前的固化。

24、所述粘合剂是丙烯酸酯基粘合剂，所述电解质溶液可以是有机溶剂。

25、所述二次电池制造方法还包括制造基本单元主体的基本单元主体制造步骤，所述基本单元主体是所述电极和所述隔膜的层叠单元主体，其中，所述电极组件可以通过将固定带附接到通过层叠多个基本单元主体而形成的电极层叠件的周边来制造。

26、所述基本单元主体制造步骤可以包括以下步骤：将下隔膜从下隔膜卷轴上展开的步骤；通过第一喷嘴将粘合剂涂覆到从所展开的下隔膜片面朝上的一个表面的至少一部分上的步骤；将第一电极安置在所述下隔膜的涂覆有粘合剂的一个表面上的步骤；将上隔膜从上隔膜卷轴展开的步骤；通过第二喷嘴将粘合剂涂覆到所展开的上隔膜的与所述第一电极抵接的一个表面的至少一部分上的步骤；通过第三喷嘴将粘合剂涂覆到上隔膜片中的面朝上的另一表面的至少一部分上的步骤；以及在所述第三喷嘴涂覆所述粘合剂之后，将第二电极安置在所述上隔膜的涂覆有所述粘合剂的所述另一表面上的步骤。

27、所述第一喷嘴、所述第二喷嘴和所述第三喷嘴可以以多个点的形式涂覆粘合剂。

28、所述二次电池制造方法还包括基本单元主体制造步骤，其制造折叠所述隔膜以覆盖所述电极并且层叠所述电极和所述隔膜的基本单元主体，其中，所述电极组件可以通过重复地形成所述基本单元主体来制造。

29、所述基本单元主体制造步骤包括：将下隔膜从下隔膜卷轴展开并且由电极片形成多个电极的步骤；将层叠有电极的隔膜从隔膜卷轴展开的步骤；将所述隔膜安置在工作台的上表面上的步骤；以及通过喷嘴将粘合剂涂覆到安置在所述工作台上的所述隔膜和所述电极的至少一部分上的步骤，其中，所述电极包括第一电极和第二电极。

30、所述二次电池制造方法还包括在涂覆所述粘合剂的步骤之后折叠的步骤，其中，在折叠步骤中，当所述第一电极安置在所述隔膜上时，所述隔膜的一侧被折叠以覆盖所述第一电极，并且当所述第二电极安置在所述隔膜上时，所述隔膜的另一侧可以被折叠以便覆盖所述第二电极。

31、喷嘴可以以多个点的形式涂覆粘合剂。

32、所述电解质溶液可以使用gelyte电解质溶液。

33、所述电解质溶液可以包括氟基低聚物、聚碳酸酯基低聚物或硅基低聚物。

34、根据本公开的另一实施方式，提供了一种包括通过交替地层叠电极和隔膜而形成的电极组件的二次电池制造设备，所述二次电池制造设备包括：电极卷轴，形成有多个电极的电极片围绕该电极卷轴展开；隔膜卷轴，其中，与电极层叠在一起的隔膜片被展开；以及喷嘴，该喷嘴用于将粘合剂涂覆到所述电极片、所述电极、所述隔膜片和所述隔膜中的至少一个上，其中，通过改变通过喷嘴注入的粘合剂的种类，在所述电极和所述隔膜之间形成第一粘合部分，并且在包含在所述电极组件中的多个隔膜中的彼此相邻的隔膜之间形成第二粘合部分。

35、所述喷嘴具有多个喷嘴，并且形成所述第一粘合部分和所述第二粘合部分的粘合剂可以分别通过不同的喷嘴涂覆。

36、所述隔膜卷轴可以包括用于展开下隔膜片的下隔膜卷轴和用于展开上隔膜片的上隔膜卷轴。

37、所述二次电池制造设备可以包括：第一喷嘴，该第一喷嘴用于将粘合剂涂覆到从所述下隔膜卷轴展开的下隔膜片中的面朝上的一个表面的至少一部分上；第二喷嘴，该第二喷嘴用于将粘合剂涂覆到所述上隔膜片与安置在所述下隔膜片的涂覆有所述粘合剂的一个表面上的电极接触的至少一部分上；以及第三喷嘴，该第三喷嘴用于将粘合剂涂覆到所述上隔膜片的面朝上的另一表面的至少一部分上。

38、所述第一喷嘴、所述第二喷嘴和所述第三喷嘴可以以多个点的形式涂覆粘合剂。

39、所述二次电池制造设备还可以包括压力轧辊，所述压力轧辊布置在层叠件的上表面和下表面二者上并向所述层叠件施加压力，所述层叠件包括所述下隔膜片、安置在所述下隔膜片的一个表面上的电极、所述上隔膜片和安置在所述上隔膜片的另一个表面上的电极。

40、所述二次电池制造设备还可以包括切割器，所述切割器以预定间隔切割所述层叠件。

41、所述二次电池制造设备还可以包括切割器，所述切割器将所述电极片切割成预定尺寸，以安置在所述下隔膜片的一个表面上。

42、所述二次电池制造设备还可以包括其上安置有所述隔膜的工作台，其中，在所述隔膜安置在所述工作台上的状态下将所述粘合剂涂覆到所述隔膜。

43、所述二次电池制造设备还可以包括吸附电极的集管(header)和传输所述电极以使所述集管吸附所述电极的传输装置。

44、形成所述第二粘合部分的喷嘴可以以摆动图案涂覆粘合剂。

45、有益效果

46、根据一些实施方式，当通过交替地层叠电极和隔膜来制造电极组件时，可以通过粘合剂防止电极或隔膜偏离规定位置。

47、另外，当粘合剂的至少一部分溶解于电解质溶液中时，在隔膜上形成粘合剂的涂覆痕迹，并且粘合剂的涂覆痕迹不包含粘合剂的组分，从而防止由于粘合剂引起的电池性能的劣化。

48、此外，与通过层压的传统基本单元主体电芯制造方法相比，可以降低生产成本，并且可以降低由高热和高压引起的过程中的缺陷率。