二次电池的电极开槽装置、通过电极开槽装置制造的二次电池的电极、和二次电池的制作方法

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月25日提交的韩国专利申请第10
‑
2019
‑
0048650号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请整体结合在此。
3.技术领域
4.本发明涉及一种二次电池的电极开槽装置、通过电极开槽装置制造的二次电池的电极、和二次电池。


背景技术：

5.与一次电池不同，二次电池是可再充电的，而且紧凑尺寸和高容量的可能性也较高。因而，近来正在对二次电池进行诸多研究。随着技术发展和对移动装置需求的增加，对作为能源的二次电池的需求正迅速增加。
6.根据电池壳体的形状，可再充电电池分为硬币型电池、圆柱型电池、棱柱型电池和袋型电池。在这样的二次电池中，安装在电池壳体中的电极组件是具有其中电极和隔膜进行堆叠的结构的可充电和放电的电力产生装置。
7.此外，电极组件可大致分为果冻卷型(jelly
‑
roll)电极组件、堆叠型电极组件和堆叠/折叠型电极组件，在果冻卷型电极组件中，隔膜插置在正极与负极之间，正极和负极的每一个都设置为涂覆有活性材料的片的形式，然后正极、隔膜和负极进行卷绕，在堆叠型电极组件中，多个正极和负极在它们之间具有隔膜的情况下顺序地堆叠，在堆叠/折叠型电极组件中，堆叠型单元电池与具有较长长度的隔离膜一起卷绕。
8.在相关技术中，将电极片的端部开槽，从而在应用于电极组件的电极上形成电极接片。
9.然而，由于因在电极制造过程中发生的电极集流体的伸长(elongation)而出现的局部变形，所以存在难以维持电极的张力(tension)以及主要在电极被开槽时产生的电极的台阶部分的问题。就是说，由于每当电极被开槽时电极的被开槽的部分不一致，因此产生了电极在每当电极被开槽时在被开槽的部分处具有不同宽度的台阶部分的问题。结果，当正极和负极被开槽并被堆叠以制造电极组件时，产生了在正极与负极之间发生悬垂(overhang)效应的问题(悬垂是指正极的整个表面未面对负极的状态，因而出现正极被暴露的表面，从而导致析锂和容量劣化)。在此，当电极被开槽时，由于模具向上/向下移动，电极的移动大大增加，从而显著引起电极的开槽(notching)缺陷。
10.[现有技术文献](专利文献)韩国专利公开第10
‑
2014
‑
0015647号


技术实现要素：

[0011]
技术问题
[0012]
本发明的一个方面是提供一种当在电极上形成电极接片时能够使电极的移动最
小化的二次电池的电极开槽装置、通过电极开槽装置制造的二次电池的电极、和二次电池。
[0013]
技术方案
[0014]
根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置将电极片的未涂布部分开槽以提供电极接片，所述二次电池的电极开槽装置可包括：一对开槽模具，所述一对开槽模具配置为按压并开槽所述电极片的两个表面；和移动防止辊部，所述移动防止辊部设置在所述一对开槽模具的按压表面上，从而当所述电极片被开槽时防止所述电极片移动。
[0015]
此外，根据本发明一实施方式的二次电池的电极可通过所述二次电池的电极开槽装置制造。
[0016]
此外，根据本发明一实施方式的二次电池可通过根据本发明一实施方式的所述二次电池的电极开槽装置制造。
[0017]
有益效果
[0018]
根据本发明，当在电极上形成电极接片时，可在开槽模具上安装移动防止辊部，以防止电极移动。因此，当正极和负极进行堆叠以制造电极组件时，能够进行一致的开槽，从而使正极与负极之间的悬垂(overhang)最小化。
附图说明
[0019]
图1是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置的概念性正视图。
[0020]
图2是图解通过根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置被开槽的电极片的示例的平面图。
[0021]
图3是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置的透视图。
[0022]
图4是沿图3的线a
‑
a’截取的剖面图。
[0023]
图5是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置中的移动防止辊部的透视图。
[0024]
图6是根据本发明另一实施方式的二次电池的电极开槽装置的正视图。
具体实施方式
[0025]
通过下面结合附图的详细描述，本发明的目的、具体优点和新颖特征将变得更加明显。应当注意，尽可能用相同的标号来给本技术的附图中的部件添加参考标号，即使这些部件在其他附图中示出。此外，本发明可以以不同的形式实施，不应被解释为限于在此阐述的实施方式。在本发明的以下描述中，将省略可能会不必要地模糊本发明的主旨的相关技术的详细描述。
[0026]
图1是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置的概念性正视图，图2是图解通过根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置被开槽的电极片的示例的平面图。
[0027]
参照图1和图2，根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置100包括：按压并开槽电极片10的两个表面的一对开槽模具130；和当电极片10被开槽时防止电极片10移动的移动防止辊部140。
[0028]
更详细地说，根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置100是将电极片10的未涂布部分13开槽以提供电极接片14的开槽装置。
[0029]
应用于根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置100的电极片10可与隔膜(未示出)交替堆叠，从而被制造为电极组件。在此，电极组件可以是可充电和放电的电力产生元件并且可被容纳在电池壳体中而被制造为二次电池(未示出)。
[0030]
电极片10可被切割器150切割成预定尺寸而被制造为电极10’。在此，电极10’可由正极或负极构成。在此，可以以其中正极、隔膜和负极交替堆叠以彼此结合的形式来制造电极组件。
[0031]
此外，可以以其中电极活性材料12被施加至电极集流体11的形式提供电极片10。在此，电极片10可设置有未被涂布电极活性材料12的未涂布部分13的区域。
[0032]
图3是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置的透视图，图4是沿图3的线a
‑
a’截取的剖面图。
[0033]
参照图2至图4，一对开槽模具130可按压并开槽(notching)电极片10的两个表面。
[0034]
此外，一对开槽模具130可包括彼此面对设置的上模具110和下模具120。
[0035]
在上模具110中可限定有上辊容纳槽111，并且在下模具120中可限定有下辊容纳槽121，从而容纳移动防止辊部140。
[0036]
在此，上辊容纳槽111和下辊容纳槽121可限定在上模具110和下模具120的相对的侧面中。
[0037]
在此，上辊容纳槽111和下辊容纳槽121可在彼此面对的方向上彼此对应地限定在上模具110和下模具120中。
[0038]
此外，下辊142可容纳在下模具120的下辊容纳槽121中，并且当上模具110朝向下模具120移动时，上辊141可容纳在上模具110的上辊容纳槽111中。
[0039]
此外，上模具110和下模具120可在与电极片10的行进方向s垂直的竖直方向上移动。在此，例如，下模具120可固定，上模具110可竖直移动以按压电极片10，从而提供电极接片14。在此，例如，电极片10可沿下模具120的顶表面行进，并且移动防止辊部140可安装在下模具120的下辊容纳槽121中。
[0040]
在上模具110上可设置有朝向下模具120突出的开槽突出部112，并且在下模具120中可与开槽突出部112对应地限定有开槽凹槽部122。因而，电极片10可被开槽突出部112和开槽凹槽部122开槽，从而提供电极接片14。就是说，上模具110可朝向下模具120移动，上模具110的开槽突出部112可插入到下模具120的开槽凹槽部122中，以将设置在上模具110与下模具120之间的电极片10的开槽部分n按压并开槽。在此，开槽突出部112可设置成例如以方柱形状突出。
[0041]
图5是根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置中的移动防止辊部的透视图。
[0042]
参照图1、图3和图5，移动防止辊部140可设置在一对开槽模具130的按压表面上，从而当电极片10被开槽时防止电极片10移动。
[0043]
此外，移动防止辊部140可包括一对辊141和142。电极片10可在一对辊141和142之间穿过并且被一对辊141和142支撑。在此，移动防止辊部140可进一步包括支撑一对辊141和142的支撑框架143。
[0044]
一对辊141和142可包括支撑电极片10的上部的上辊141和支撑电极片10的下部的下辊142，以支撑电极片10的上部和下部，从而防止电极片10移动。在此，上辊141和下辊142
能够旋转地支撑在支撑框架143上。
[0045]
此外，例如，下辊142的最上部可与下模具120的顶表面设置在同一平面。此外，上辊141的最下部可向上设置为高于下模具120的顶表面。
[0046]
支撑框架143可固定至下模具120的下辊容纳槽121的底表面，并且上辊141和下辊142能够旋转地结合至支撑框架143。
[0047]
此外，支撑框架143竖直地延伸。上辊141可结合至支撑框架143的上部，下辊142可结合至支撑框架143而设置在上辊下方。
[0048]
在上模具110和下模具120中分别设置有多个上辊容纳槽111和多个下辊容纳槽121。在此，移动防止辊部140可设置为多个。多个移动防止辊部140可分别固定至下模具120的下辊容纳槽121。因而，电极片10在行进方向上的多个位置可被多个移动防止辊部140支撑，以保持张力(tension)。
[0049]
此外，例如，可在下模具120的开槽凹槽部122的以电极片10的行进方向为基准的前侧和后侧的每一侧设置一个或多个移动防止辊部140。因而，当通过开槽突出部112和开槽凹槽部122将电极片10开槽时，可保持电极片10的张力，以防止发生开槽误差。
[0050]
当电极片10的行进方向s被称为x轴方向，并且上模具110的竖直移动方向被称为z轴方向时，上辊141和下辊142的旋转轴141a和142a可与y轴方向平行设置。
[0051]
上辊141和下辊142的每一个可具有圆柱形状并且在旋转轴141a和142a的方向上延伸。就是说，上辊141和下辊142可在y轴方向上延伸。
[0052]
在此，例如，参照图2至图4，上辊141和下辊142的每一个的延伸宽度c可等于或大于电极片10的宽度a。
[0053]
此外，再例如，上辊141和下辊142的每一个的延伸宽度c可等于或大于电极片10中的电极活性材料12的涂布宽度b。
[0054]
参照图1和图2，在如上所述配置的根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置100中，当通过一对开槽模具130将电极片10开槽以提供电极接片14时，可设置防止电极片10移动的移动防止辊部140，以使开槽误差的发生最小化。特别是，当将电极片10开槽时电极片10的被开槽的开槽部分n的位置可保持恒定。因而，每当将电极片10开槽时可改变电极片10的边移动边被开槽的部分，从而防止产生其中电极在y轴方向上具有不同宽度的台阶部分。
[0055]
在此，可在电极片10的行进方向上设置多个移动防止辊部140，从而当将电极片10开槽时保持电极片10的张力，由此显著减少开槽误差的发生。因而，当隔膜与电极10’的正极和负极进行堆叠以制造电极组件时，可最小化或防止正极与负极之间的悬垂。
[0056]
此外，如上所述配置的根据本发明一实施方式的二次电池的电极开槽装置100可通过移动防止辊部140防止电极片10移动并且保持张力，从而增加开槽速度，由此减少制造时间。
[0057]
下文中，将描述本发明另一实施方式的二次电池的电极开槽装置。
[0058]
图6是根据本发明另一实施方式的二次电池的电极开槽装置的正视图。
[0059]
参照图6，根据本发明另一实施方式的二次电池的电极开槽装置200包括：按压并开槽电极片10的两个表面的一对开槽模具130；当电极片10被开槽时防止电极片10移动的移动防止辊部140；以及引导电极片的行进的行进辊260和270。
[0060]
根据本发明另一实施方式的电极开槽装置200与根据前述实施方式的二次电池的电极开槽装置不同之处在于，电极开槽装置200进一步包括行进辊260和270。因而，将省略或简要描述该实施方式与根据前述实施方式重复的内容，将主要描述它们之间的不同。
[0061]
更详细地说，在根据本发明另一实施方式的二次电池的电极开槽装置200中，一对开槽模具130可按压并开槽(notching)电极片10的两个表面。
[0062]
此外，一对开槽模具130可包括彼此面对设置的上模具110和下模具120。
[0063]
在上模具110中可限定有上辊容纳槽111，并且在下模具120中可限定有下辊容纳槽121，从而容纳移动防止辊部140。
[0064]
移动防止辊部140可设置在一对开槽模具130的按压表面上，从而当电极片10被开槽时防止电极片10移动。
[0065]
此外，移动防止辊部140可包括一对辊141和142。电极片10可在一对辊141和142之间穿过并且被一对辊141和142支撑。在此，移动防止辊部140可进一步包括支撑一对辊141和142的支撑框架143。
[0066]
可将行进辊260和270分别设置在一对开槽模具130的以电极片10的行进方向s为基准的前侧和后侧，以引导电极片10的行进或者进行旋转从而使电极片10在行进方向g上行进。
[0067]
此外，例如，行进辊260和270可在电极片10被开槽时暂时停止电极片10的行进，然后在完成开槽之后再次使电极片10行进。
[0068]
再例如，即使在电极片10被开槽时，行进辊260和270仍可持续保持电极片的行进。
[0069]
虽然已经参照本发明的示例性实施方式具体示出并描述了本发明，但是应当理解，本发明的范围不限于根据本发明的二次电池的电极开槽装置、通过其制造的二次电池的电极、和二次电池。本领域普通技术人员将理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种改变。
[0070]
此外，本发明的保护范围将由所附权利要求书来阐明。