制造电极组件的装置和方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年11月19日提交的韩国专利申请no.10
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2019
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0148933的优先权，该韩国专利申请通过引用整体并入本文中。
3.技术领域
4.本发明涉及一种制造电极组件的装置和方法，所述装置和方法能够以新的堆叠方式制造对称的电极组件。


背景技术：

5.通常，与不可充电的一次电池不同，二次电池是指可充电和可放电的电池。二次电池被广泛用于诸如移动电话、笔记本电脑和便携式摄像机等高科技电子领域。
6.二次电池被分为将电极组件埋入金属罐中的罐型二次电池和将电极组件埋入袋中的袋型二次电池。
7.罐型二次电池包括电极组件、电解液、用于容纳电极组件和电解液的罐以及盖组件，该盖组件被安装在罐的开口上，并且袋型二次电池包括电极组件、电解液，以及容纳电极组件和电解液的袋。
8.电极组件被分为堆叠结构、缠绕型(凝胶卷型(jelly
‑
roll type))结构或堆叠/折叠型结构。堆叠结构具有构成电极组件的电极单元(正极、隔膜和负极)彼此分开堆叠的结构。
9.然而，将电极组件精确地对齐在上述堆叠的电极组件中是非常困难的，并且特别是，存在以下问题：在弯曲电极组件时会出现缺陷。


技术实现要素：

10.技术问题
11.本发明是为了解决上述问题而发明的，并且本发明的目的是提供一种制造电极组件的装置和方法，其中，提出了一种电极组件的新的堆叠方法以改进电极组件的对齐并防止电极组件弯曲，并且特别是，制造上部和下部彼此对称的电极组件。
12.技术方案
13.用于实现上述目的的根据本发明的制造电极组件的方法包括：初级堆叠体制造步骤(s10)，在该初级堆叠体制造步骤中，第一电极和第二电极以隔膜在它们之间的方式交替地堆叠在工作台的顶表面上，使得第一电极被堆叠成放置在最上端和最下端中的每一个处；次级堆叠体制造步骤(s20)，在该次级堆叠体制造步骤中，第一电极和第二电极以隔膜在它们之间的方式交替地堆叠在初级堆叠体上，使得第二电极被堆叠成放置在最下端；堆叠体旋转步骤(s30)，在该堆叠体旋转步骤中，放置在工作台上的初级堆叠体和次级堆叠体一起旋转180
°
角以改变初级堆叠体和次级堆叠体的位置；以及电极组件制造步骤(s40)，在该电极组件制造步骤中，第一电极和第二电极以隔膜在它们之间的方式交替地堆叠在初级
堆叠体上，使得第二电极被堆叠成放置在最下端以制造三级堆叠体。
14.堆叠体旋转步骤(s30)可以包括：通过使用夹持器来夹持放置在工作台上的初级堆叠体和次级堆叠体的过程(s31)；允许工作台远离初级堆叠体下降的过程(s32)；通过夹持器使初级堆叠体和次级堆叠体一起旋转180
°
角的过程(s33)；以及允许工作台上升以支承次级堆叠体的过程(s34)。
15.堆叠体旋转步骤(s30)还可以包括(s31a)：在过程(s31)和过程(s32)之间通过使用第一拍摄部件来对放置在工作台上的初级堆叠体的最下端进行拍摄并且从所拍摄的图像测量初级堆叠体的第一基准线的过程(s31a)；在过程(s34)之后通过使用第二拍摄部件对初级堆叠体的最上端进行拍摄并且从所拍摄的图像测量初级堆叠体的第二基准线的过程(s35)；以及通过测量部件将第一基准线和第二基准线的位置彼此进行比较以计算误差值的过程(s36)。
16.基准线可以是沿宽度方向或长度方向将放置在工作台上的初级堆叠体等分为彼此对称的线。
17.在电极组件制造步骤(s40)中，隔膜、第一电极和第二电极可以移动误差值并被堆叠在初级堆叠体上。
18.通过电极组件制造步骤(s40)制造的电极组件可以具有其上部和下部关于中心彼此对称的堆叠结构。
19.初级堆叠体制造步骤(s10)可以包括允许工作台下降以使得堆叠在工作台上的堆叠体的最上端恒定地保持高度的过程。
20.电极组件制造步骤(s40)可以包括允许工作台下降以使得堆叠在工作台上的堆叠体的最上端恒定地保持高度的过程。
21.在次级堆叠体制造步骤(s20)中，第二电极可以被堆叠在最上端。
22.在电极组件制造步骤(s40)中，第二电极可以被堆叠在最上端。
23.该方法还可以包括在电极组件制造步骤(s40)之后，在设定压力下按压电极组件以结合电极组件的结合步骤(s50)。
24.根据本发明的制造电极组件的装置包括：工作台；装载构件，所述装载构件被配置为将第一电极和第二电极以隔膜位于它们之间的方式交替地堆叠在工作台的顶表面上以制造堆叠体；夹持器，所述夹持器被配置为夹持堆叠在工作台上的堆叠体以使所述堆叠体旋转180
°
角；测量构件，所述测量构件包括：第一拍摄部件，所述第一拍摄部件被配置为对堆叠在工作台上的堆叠体的最下端进行第一次拍摄；第二拍摄部件，所述第二拍摄部件被配置为在使所述堆叠体旋转180
°
角之后，对堆叠体的最上端进行第二次拍摄；以及测量部件，所述测量部件被配置为通过将从堆叠体的第一次拍摄的图像测量的第一基准线与从堆叠体的第二次拍摄的图像测量的第二基准线进行比较来计算误差值。
25.装载构件可以被配置为在将堆叠体旋转180
°
角之后在将隔膜、第一电极和第二电极移动误差值的同时堆叠在堆叠体的顶表面上。
26.当夹持器夹持堆叠体时，工作台可以远离堆叠体下降。
27.每个拍摄部件可以包括红外相机。
28.有益效果
29.根据本发明的制造二次电池的方法可以包括初级堆叠体制造步骤(s10)、次级堆
叠体制造步骤(s20)、堆叠体旋转步骤(s30)以及电极组件制造步骤(s40)。因此，可以通过新的堆叠方法来制造电极组件，并且可以制造其上部和下部彼此对称的电极组件。特别地，可以防止电极组件弯曲。
30.另外，在根据本发明的制造二次电池的方法中，堆叠体旋转步骤(s30)可以包括：通过使用夹持器来夹持初级堆叠体和次级堆叠体的过程(s31)；允许工作台远离初级堆叠体下降的过程(s32)；通过夹持器使初级堆叠体和次级堆叠体旋转180
°
角的过程(s33)；以及允许工作台上升以支承次级堆叠体的过程(s34)。因此，次级堆叠体可以稳定地旋转。
31.另外，在根据本发明的制造二次电池的方法中，堆叠体旋转步骤(s30)包括在步骤(s31)和步骤(s32)之间将旋转之前的初级堆叠体的基准线与旋转之后的初级堆叠体的基准线进行比较的过程。因此，可以检查初级堆叠体的位置变化，并且因此，可以通过由于改变后的位置引起的误差值来校正堆叠位置，从而防止发生堆叠失败。
32.另外，在根据本发明的制造二次电池的方法中，基准线可以被设置为沿宽度方向或长度方向将初级堆叠体等分为彼此对称的线。因此，可以相同地设置初级堆叠体的基准线。
33.另外，在根据本发明的制造二次电池的方法中，可以执行电极组件制造步骤(s40)，使得隔膜、第一电极和第二电极移动误差值，并且然后被堆叠在次级堆叠体上。因此，可以预先防止堆叠失败。
34.在制造二次电池的方法中，可以执行初级堆叠体制造步骤(s10)，使得其上堆叠有电极和隔膜的工作台不断地下降。因此，可以恒定地保持堆叠在工作台上的堆叠体的最上端的高度，以提高堆叠效率。
35.在制造二次电池的方法中，可以执行电极组件制造步骤(s240)，使得在上面放置有次级堆叠体的工作台不断地下降。因此，可以恒定地保持堆叠在工作台上的堆叠体的最上端的高度，以提高堆叠效率。
附图说明
36.图1是根据本发明的第一实施方式的电极组件的截面图。
37.图2是例示根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法的流程图。
38.图3是示出根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法中的初级堆叠体制造步骤(s10)的截面图。
39.图4是示出根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法中的次级堆叠体制造步骤(s20)的截面图。
40.图5至图8是示出根据本发明第二实施方式的制造电极组件的方法中的堆叠体旋转步骤(s30)的截面图。
41.图9是示出根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法中的电极组件制造步骤(s40)的截面图。
42.图10是示出根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法中的结合步骤(s50)的截面图。
具体实施方式
43.在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式以使得本发明所属领域的技术人员可以容易地实施本发明的技术思想。然而，本发明可以以许多不同形式来实施，并且不应当解释为限于本文阐述的实施方式。在附图中，为了清楚起见，将省略用于描述本发明的任何不必要的内容，并且附图中相同的附图标记表示相同的要素。
44.[根据本发明的第一实施方式的电极组件]
[0045]
如图1所示，根据本发明的第一实施方式的电极组件10包括初级堆叠体10a、放置在初级堆叠体10a下方的次级堆叠体10b以及放置在初级堆叠体10a上的三级堆叠体10c。
[0046]
初级堆叠体
[0047]
在初级堆叠体10a中，第一电极11和第二电极12以隔膜13位于它们之间的方式交替地堆叠。这里，第一电极11被放置在最上端和最下端中的每一个处。也就是说，在初级堆叠体10a中，上部和下部相对于第二电极12具有相同的堆叠结构，所述第二电极12被放置在上部和下部之间。
[0048]
例如，初级堆叠体10a具有五层结构，在该五层结构中，第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13和第一电极11被顺序地堆叠。
[0049]
次级堆叠体
[0050]
在次级堆叠体10b中，当在图1中观察时，次级堆叠体10b被放置在初级堆叠体10a的下方，并且第一电极11和第二电极以隔膜13在它们之间的方式交替地堆叠。这里，第二电极12被堆叠成放置在与初级堆叠体10a相对应的最上端。另选地，隔膜13被插置在位于初级堆叠体10a的最下端处的第一电极11与位于次级堆叠体10b的最上端处的第二电极12之间。
[0051]
例如，次级堆叠体10b具有十层结构，在该十层结构中，隔膜13、第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13和第二电极12沿垂直方向被顺序地堆叠。这里，第二电极12也被放置在次级堆叠体10b的最下端处。
[0052]
三级堆叠体
[0053]
当在图1中观察时，三级堆叠体10c被放置在初级堆叠体10a上，并且具有关于初级堆叠体10a与次级堆叠体10b对称的堆叠结构。
[0054]
在三级堆叠体10c中，第一电极11和第二电极12以隔膜13在它们之间的方式交替地堆叠在初级堆叠体10a上。这里，第二电极12被放置在与初级堆叠体10a相对应的最下端处。另选地，隔膜13被插置在位于初级堆叠体10a的最上端处的第一电极11与位于次级堆叠体10b的最下端处的第二电极12之间。
[0055]
例如，三级堆叠体10c具有十层结构，在该十层结构中，第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12和隔膜13沿垂直方向被顺序地堆叠。这里，第二电极12也被放置在三级堆叠体10c的最上端处。
[0056]
第一电极是正极，并且第二电极是负极，反之亦然。
[0057]
因此，在根据本发明的第一实施方式的电极组件10中，三级堆叠体10c、初级堆叠体10a和次级堆叠体10b沿垂直方向堆叠，但是次级堆叠体10b和三级堆叠体10c具有关于初级堆叠体10a的对称堆叠的结构。
[0058]
使用制造电极组件的装置100来制造根据本发明的第一实施方式的具有上述结构的电极组件10。
[0059]
[根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的装置]
[0060]
参照图1、图5和图10，根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的装置100包括：工作台110；装载构件120，其被配置为在工作台110的顶表面上以隔膜在第一电极和第二电极之间的方式交替地堆叠第一电极和第二电极；夹持器130，其被配置为夹持堆叠在工作台110上的堆叠体，以使堆叠体旋转180
°
角；测量构件140；以及结合构件150，所述结合构件150被配置为结合所述堆叠体，所述测量构件140包括：第一拍摄部件141，其被配置为对堆叠在工作台110上的堆叠体的最下端进行第一次拍摄；第二拍摄部件142，其被配置为在将堆叠体旋转180
°
角之后对堆叠体的最上端进行第二次拍摄；以及测量部件143，其被配置为通过将从堆叠体的第一次拍摄的图像测量的第一基准线与从堆叠体的第二次拍摄的图像测量的第二基准线进行比较来计算误差值。
[0061]
装载构件120被配置为在将堆叠体旋转180
°
角之后，在将隔膜、第一电极和第二电极移动误差值的同时堆叠在堆叠体的顶表面上，从而防止发生堆叠失败。
[0062]
当夹持器130夹持堆叠体时，工作台110可以远离堆叠体下降，以防止当旋转堆叠体时堆叠体被卡在工作台110上。
[0063]
第一拍摄部件141和第二拍摄部件142中的每一个可以是红外相机，并且因此对放置在工作台110上的堆叠体进行准确地拍摄，以测量堆叠体的基准线。
[0064]
在下文中，将描述根据本发明的第二实施方式的通过使用具有上述组成的用于制造电极组件的装置100来制造电极组件的方法。
[0065]
[根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法]
[0066]
如图2至图10所示，根据本发明的第二实施方式的制造电极组件的方法包括：初级堆叠体制造步骤(s10)；次级堆叠体制造步骤(s20)；堆叠体旋转步骤(s30)；电极组件制造步骤(s40)，在该电极组件制造步骤(s40)中制造三级堆叠体以完成电极组件；以及结合步骤(s50)，该结合步骤(s50)将初级堆叠体、次级堆叠体和三级堆叠体彼此结合。
[0067]
初级堆叠体制造步骤
[0068]
如图3所示，在初级堆叠体制造步骤(s10)中，第一电极11和第二电极12以隔膜13在它们之间的方式交替地堆叠在工作台110的顶表面上，以制造初级堆叠体10a。这里，第一电极11被堆叠成放置在初级堆叠体10a的最上端和最下端中的每一个处。工作台110具有平坦的顶表面，使得初级堆叠体10a水平放置。
[0069]
例如，在初级堆叠体制造步骤(s10)中，准备装载有第一电极11的装载箱、装载有第二电极12的装载箱以及装载有隔膜13的装载箱。然后，通过使用装载构件120选择性地拉出装载在装载箱中的第一电极11、第二电极12和隔膜13，以便堆叠在工作台110的顶表面上。也就是说，使用装载构件120将第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13和第一电极11顺序地堆叠在工作台110的顶表面上，以制造具有五层结构的初级堆叠体10a。
[0070]
初级堆叠体制造步骤(s10)还包括在设定压力下按压初级堆叠体10a以结合初级堆叠体10a的过程。因此，可以防止放置在初级堆叠体10a中的第一电极11、第二电极12和隔膜13移动。
[0071]
初级堆叠体制造步骤(s10)还包括允许工作台110下降以使得堆叠在工作台10上的堆叠体的最上端恒定地保持高度的过程。因此，不需要调节装载构件120的高度，因此，可以将电极和隔膜稳定地堆叠在工作台110上。
[0072]
次级堆叠体制造步骤
[0073]
如图4所示，在次级堆叠体制造步骤(s20)中，在放置在工作台110上的初级堆叠体10a的顶表面上制造次级堆叠体10b。
[0074]
也就是说，在次级堆叠体制造步骤(s20)中，第一电极11和第二电极12以隔膜13在它们之间的方式交替地堆叠在初级堆叠体10a上，以制造次级堆叠体10b。这里，第二电极12被堆叠成放置在次级堆叠体10b的最下端处。
[0075]
例如，在次级堆叠体制造步骤(s20)中，制造了具有十层结构的次级堆叠体10b，在该次级堆叠体10b中，第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12和隔膜13沿垂直方向被顺序地堆叠在放置在工作台110上的初级堆叠体10a的顶表面上。这里，次级堆叠体的上部和下部具有关于次级堆叠体的中心对称堆叠的结构。
[0076]
因此，初级堆叠体10a和次级堆叠体10b被放置在工作台110的顶表面上。
[0077]
次级堆叠体制造步骤(s20)还包括将初级堆叠体10a和次级堆叠体10b结合的过程。也就是说，放置在工作台110上的初级堆叠体10a和次级堆叠体10b可以在设定压力下被按压以提高初级堆叠体10a和次级堆叠体10b之间的结合力。
[0078]
堆叠体旋转步骤
[0079]
如图5至图8所示，在堆叠体旋转步骤(s30)中，使初级堆叠体10a和次级堆叠体10b旋转，以使得初级堆叠体10a被放置在次级堆叠体10b上。
[0080]
也就是说，堆叠体旋转步骤(s30)包括：通过使用夹持器130来一起夹持放置在工作台110上的初级堆叠体10a和次级堆叠体10b的过程(s31)；允许工作台110远离次级堆叠体10b下降以使得当初级堆叠体10a和次级堆叠体10b旋转时工作台110不会被卡住的过程(s32)；通过夹持器130使初级堆叠体10a和次级堆叠体10b一起旋转180
°
角的过程(s33)；以及允许工作台110上升以支承次级堆叠体10b的过程(s34)。
[0081]
也就是说，初级堆叠体10a被放置在上侧，次级堆叠体10b被放置在下侧。
[0082]
堆叠体旋转步骤(s30)包括通过使用测量构件140来测量初级堆叠体10a和次级堆叠体10b旋转之前和之后的位置误差的过程。测量构件140包括第一拍摄部件141、第二拍摄部件142和测量部件143。
[0083]
也就是说，堆叠体旋转步骤(s30)包括：在过程(s31)与过程(s32)之间通过使用第一拍摄部件141对放置在工作台上的初级堆叠体10a的最下端进行拍摄并从所拍摄的图像测量初级堆叠体10a的第一基准线o1的过程(s31a)；在过程(s34)之后通过使用第二拍摄部件142对初级堆叠体10a的最上端进行拍摄并从所拍摄的图像测量初级堆叠体10a的第二基准线o2的过程(s35)；以及通过测量部件143将第一基准线o1和第二基准线o2的位置相互进行比较来计算误差值的过程(s36)。
[0084]
也就是说，在堆叠体旋转步骤(s30)中，在初级堆叠体10a和次级堆叠体10b的旋转之后，测量位置是否发生改变。
[0085]
第一基准线和第二基准线是指沿宽度方向或长度方向将放置在工作台110上的初级堆叠体10a等分为彼此对称的线。
[0086]
电极组件制造步骤
[0087]
如图9所示，在电极组件制造步骤(s40)中，在初级堆叠体10a的顶表面上制造三级
堆叠体10c，以完成电极组件10。
[0088]
也就是说，在电极组件制造步骤(s40)中，第一电极11和第二电极12以隔膜13在它们之间的方式交替地堆叠在放置在工作台110上的初级堆叠体10a上，以制造三级堆叠体10c。这里，第二电极12被堆叠在三级堆叠体10c的最下端。
[0089]
因此，在电极组件制造步骤(s40)中，可以完成顺序地堆叠有三级堆叠体10c、初级堆叠体10a和次级堆叠体10b的电极组件10。
[0090]
这里，在电极组件制造步骤(s40)中，隔膜、第一电极和第二电极可移动在堆叠体旋转步骤(s30)中测量的误差值，然后被堆叠在初级堆叠体10a上以防止发生堆叠失败。
[0091]
例如，在电极组件制造步骤(s40)中，制造了具有十层结构的三级堆叠体10b，在该三级堆叠体10b中，第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12、隔膜13、第一电极11、隔膜13、第二电极12和隔膜13沿垂直方向被顺序地堆叠在放置在工作台110上的初级堆叠体10a的顶表面上。这里，在电极组件制造步骤(s40)中，第二电极12被堆叠在最上端处，因此，三级堆叠体具有其上部和下部关于中心彼此对称的堆叠结构。
[0092]
特别地，次级堆叠体10b和三级堆叠体10c具有关于初级堆叠体10a对称堆叠的结构，因此，可以容易地制造对称的电极组件。特别地，由于次级堆叠体和三级堆叠体具有对称的结构，因此可以防止成品电极组件弯曲。
[0093]
电极组件制造步骤(s40)还包括允许工作台110下降以使得堆叠在工作台110上的堆叠体的最上端恒定地保持高度的过程。因此，由于不需要调节装载构件120的高度，因此可以稳定地堆叠电极和隔膜。
[0094]
结合步骤
[0095]
如图10所示，在结合步骤(s50)中，由初级堆叠体10a、次级堆叠体10b和三级堆叠体10c构成的电极组件10使用结合构件150进行结合。因此，可以制造成品电极组件10。
[0096]
因此，本发明的范围由所附的权利要求限定而不是由本文描述的前面描述和示例性实施方式限定。在本发明的权利要求的等同物的意义内和在权利要求内进行的各种修改被认为是在本发明的范围内。
[0097]
[符号的描述]
[0098]
100：制造电极组件的装置
[0099]
110：工作台
[0100]
120：装载构件
[0101]
130：夹持器
[0102]
140：测量构件
[0103]
150：结合构件