制造单元电芯的设备和方法与流程

1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月25日提交的韩国专利申请no.10-2020-0036393和2021年1月21日提交的韩国专利申请no.10-2021-0008932的优先权，这两个韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。技术领域
[0003][0004]
本发明涉及单元电芯制备设备和方法，并且更具体地，涉及在上电极堆叠在通过堆叠中部电极和隔膜而形成的堆叠件上时可以防止上电极的位置移位的单元电芯制备设备和方法。


背景技术：

[0005]
通常，二次电池的类型包括镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池。这些二次电池不仅应用于诸如数码相机、p-dvd、mp3p、移动电话、pda、便携式游戏装置、电动工具和电动自行车这样的小产品中，而且也应用于诸如电动汽车和混合动力车辆以及电力储存装置和储存所产生的剩余电力或可再生能量的备用电力储存装置这样的需要高输出的大产品中。
[0006]
为了制备这样的二次电池，首先，用电极活性材料浆料分别涂覆正极集流体和负极集流体以制备正极和负极，然后，将正极和负极堆叠在隔膜的两侧，以形成具有预定形状的电极组件。然后，在将电极组件容纳在电池壳体中并注入电解质溶液之后，密封电池壳体。
[0007]
电极组件被分类为各种类型。例如，存在未制备单元电芯并且简单地将正极、隔膜和负极交叉并连续堆叠的简单堆叠型、首先使用正极、隔膜和负极制备单元电芯然后堆叠这些单元电芯的层压和堆叠型(l&s)、多个电极或单元电芯分隔开并附接到隔膜片材的一侧长度较大的一个表面并且从一端将隔膜片材在相同方向上反复折叠的堆叠和折叠型(s&f)以及交替地重复将多个电极或单元电芯交替附接到隔膜片材的一侧长度较大的一个表面和另一个表面并且从一端将隔膜片材在特定方向上折叠然后在相反方向上折叠的处理的z折叠型。
[0008]
在它们当中，为了制备层压和堆叠型(l&s)电极组件，首先，必须制备单元电芯。通常，为了制备单元电芯，在通过传送带等将中部电极移动到一侧的同时，将隔膜分别堆叠在中部电极的上表面和下表面上，此后，进一步在最上端上堆叠上电极。另外，在某些情况下，可以进一步在最下端上堆叠下电极。然后，执行向堆叠有电极和隔膜的堆叠件施加热量和压力的层压工艺。由于执行了层压工艺，因此电极和隔膜可以被粘结在一起，以牢固地形成单元电芯。
[0009]
然而，通常，层压工艺是在下隔膜、中部电极、上隔膜和上电极全部堆叠之后执行的。因此，由于总厚度大，因此热量没有传递到堆叠件的内部，因此，存在粘合力降低的问
题。特别地，最内侧的中部电极与上隔膜之间的界面处的粘合力降低，因此，由于电极和隔膜没有彼此粘合，因此存在电极不在恰当的位置的问题。
[0010]
[现有技术文献]韩国专利申请公开no.2014-0022620


技术实现要素：

[0011]
技术问题
[0012]
本发明的一方面提供了可以防止在上电极堆叠在通过堆叠中部电极和隔膜片材而形成的堆叠件上时上电极的位置移位的单元电芯制备设备和方法。
[0013]
本发明的目的不限于上述的，但本领域的技术人员根据以下描述将清楚地理解本文中未描述的其它目的。
[0014]
技术方案
[0015]
根据本发明的一方面，提供了一种用于制备单元电芯的设备，该设备包括：中部电极卷轴，将成为多个中部电极的中部电极片材从其退绕；隔膜卷轴，将与所述中部电极堆叠的隔膜片材从其退绕；层压件，该层压件用于层压在所述多个中部电极彼此分隔开并在所述隔膜片材的纵向方向上设置成行的同时将所述多个中部电极与所述隔膜片材堆叠而形成的堆叠件；第一喷嘴，该第一喷嘴用于将粘合剂喷涂到所述隔膜片材的设置在所述堆叠件的最上层上的上表面；以及上电极卷轴，将成为将堆叠在被喷涂所述粘合剂的所述堆叠件的上表面上的多个上电极的上电极片材从其退绕。
[0016]
另外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括设置在所述中部电极上方以在所述中部电极与所述隔膜片材堆叠之前拍摄所述中部电极的第一视觉传感器。
[0017]
此外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括设置在所述上电极上方以在所述上电极与所述堆叠件堆叠之前拍摄所述上电极的第二视觉传感器。
[0018]
另外，所述层压件可以包括用于在旋转的同时向所述堆叠件施加热量和压力的加热辊。
[0019]
此外，所述层压件还可以包括用于向所述堆叠件的整个表面施加热量和压力的加热器。
[0020]
另外，所述隔膜卷轴可以包括：上隔膜卷轴，将堆叠在所述中部电极的上表面上的上隔膜片材从其退绕；以及下隔膜卷轴，将堆叠在所述中部电极的下表面上的下隔膜片材从其退绕。
[0021]
此外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括下电极卷轴，将成为要堆叠在所述堆叠件的下表面上的多个下电极的下电极片材从所述下电极卷轴退绕。
[0022]
另外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括用于向所述下电极的上表面喷涂粘合剂的第二喷嘴。
[0023]
此外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括设置在所述下电极上方以在所述下电极与所述堆叠件堆叠之前拍摄所述下电极的第三视觉传感器。
[0024]
另外，所述用于制备单元电芯的设备还可以包括当所述上电极与所述堆叠件堆叠时在旋转的同时向所述上电极和所述堆叠件施加压力的轧辊。
[0025]
此外，所述第一喷嘴可以被设置为在所述隔膜片材的宽度方向上彼此分隔开的多个。
[0026]
另外，相对于所述多个第一喷嘴，所述粘合剂的喷洒周期、喷洒面积和喷洒量中的至少一个可以彼此不同。
[0027]
此外，所述上隔膜片材可以包括：第一基材层；以及第一涂层，该第一涂层被涂覆在所述第一基材层的上表面上，并在喷涂所述粘合剂的同时结合到所述上电极。所述下隔膜片材可以包括：第二基材层；以及第二涂层，该第二涂层被涂覆在所述第二基材层的上表面上，并结合到所述中部电极。所述第一涂层的结合剂含量可以低于所述第二涂层的结合剂含量。
[0028]
另外，所述第一涂层的结合剂含量可以在2重量％至3重量％的范围内。
[0029]
此外，所述第二涂层可以具有10重量％至20重量％的结合剂含量，并且可以是安全增强隔膜(srs)涂层。
[0030]
另外，所述上隔膜片材可以包括第一基材层，该第一基材层在喷涂所述粘合剂的同时结合到所述上电极。所述下隔膜片材可以包括：第二基材层；以及涂层，该涂层被涂覆在所述第二基材层的上表面上，并结合到所述中部电极。
[0031]
根据本发明的另一方面，提供了一种制备单元电芯的方法，该方法包括以下步骤：切割从中部电极卷轴退绕的中部电极片材，以形成多个中部电极；通过在所述多个中部电极彼此分隔开并在从隔膜卷轴退绕的隔膜片材的纵向方向上设置成行的同时将所述多个中部电极堆叠在所述隔膜片材上来形成堆叠件；用层压件来层压所述堆叠件；通过第一喷嘴将粘合剂喷涂到所述隔膜片材的设置在所述堆叠件的最上层上的上表面上；切割从上电极卷轴退绕的上电极片材，以形成多个上电极；以及将所述多个上电极堆叠在所述堆叠件的被喷涂所述粘合剂的上表面上。
[0032]
另外，所述方法还可以包括在形成所述堆叠件之前，用设置在所述中部电极上方的第一视觉传感器拍摄所述中部电极。
[0033]
此外，所述方法还可以包括在堆叠所述上电极之前，用设置在所述上电极上方的第二视觉传感器拍摄所述上电极。
[0034]
另外，所述上电极的堆叠可以在所述多个上电极彼此分隔开并在所述隔膜片材的长度方向上设置成行的同时将所述多个上电极堆叠在所述堆叠件的上表面上。
[0035]
此外，所述层压可以包括在所述加热辊旋转的同时，由加热辊向所述堆叠件施加热量和压力。
[0036]
另外，所述层压还可以包括在所述加热辊施加热量和压力之前，由加热器向所述堆叠件的整个表面施加热量和压力。
[0037]
此外，当执行所述上电极的形成时，还可以执行通过切割从下电极卷轴退绕的下电极片材来形成多个下电极，并且当执行所述上电极的堆叠时，还可以执行将所述多个下电极堆叠在所述堆叠件的下表面上。
[0038]
另外，当执行将所述粘合剂喷涂到所述堆叠件的上表面上时，还可以执行由第二喷嘴将粘合剂喷涂到所述下电极的上表面上。
[0039]
此外，在将所述粘合剂喷涂到所述堆叠件的上表面上时，被喷涂所述粘合剂的区域可以对应于所述上电极的边缘的至少一部分。
[0040]
另外，在将所述粘合剂喷涂到所述堆叠件的上表面上时，被喷涂所述粘合剂的区域可以包括与所述上电极的四个顶点对应的区域。
[0041]
此外，在将所述粘合剂喷涂到所述堆叠件的上表面上时，被喷涂所述粘合剂的区域可以形成平行于所述堆叠件的移动方向的多个行。
[0042]
另外，一个行中被喷涂所述粘合剂的区域之间的间距可以小于另一行中被喷涂所述粘合剂的区域之间的间距。
[0043]
此外，一个行中被喷涂所述粘合剂的每个区域的尺寸可以小于另一行中被喷涂所述粘合剂的每个区域的尺寸。
[0044]
另外，相对于所述堆叠件的宽度方向，一个行可以比另一行更靠外侧地定位。
[0045]
此外，所述一个行可以对应于所述上电极的电极接头。
[0046]
本发明的其它具体细节被包括在具体描述和附图中。
[0047]
有益效果
[0048]
根据本发明的实施方式，可以实现至少以下效果。
[0049]
由于首先对通过堆叠中部电极和隔膜而形成的堆叠件执行层压工艺并接着堆叠上电极，因此热量在层压工艺期间传递到堆叠件的内部，因此，可以防止电极与隔膜之间的粘合力降低的问题。
[0050]
另外，由于在经历层压工艺的堆叠件的上表面上涂覆了粘合剂之后堆叠上电极，因此可以防止上电极的位置移位。
[0051]
根据本发明的效果不限于如以上例示的内容，而是在本说明书中包括更多种效果。
附图说明
[0052]
图1是根据本发明的实施方式的制备单元电芯的方法的流程图；
[0053]
图2是根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意图；
[0054]
图3是详细例示了根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意性侧视图；
[0055]
图4是根据本发明的实施方式的上隔膜片材的截面图；
[0056]
图5是根据本发明的实施方式的下隔膜片材的截面图；
[0057]
图6是例示了根据本发明的实施方式的喷嘴的图；
[0058]
图7是例示了利用粘合剂的图3的上电极和上隔膜片材之间的粘合区域的图；
[0059]
图8是根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意图；
[0060]
图9是详细例示了根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意性侧视图；
[0061]
图10是例示了根据本发明的另一实施方式的喷嘴的图；
[0062]
图11是例示了利用粘合剂的图9的上电极和上隔膜片材之间的粘合区域的图；
[0063]
图12是根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意图；以及
[0064]
图13是详细例示了根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备的示意性侧视图。
具体实施方式
[0065]
将通过参考附图描述的以下实施方式来阐明本发明的优点和特征及其实现方法。
然而，本发明可以按不同的形式来实施并不应该被理解为限于本文中阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本发明的范围充分传达给本领域的技术人员。另外，本发明仅由权利要求书的范围限定。相同的参考标号始终是指相同的元件。
[0066]
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以旨在具有本领域的技术人员所理解的含义。另外，除非有特别明确的定义，否则通用词典中定义的术语不应该被异常或夸张地解释。
[0067]
本文中使用的术语只是出于描述特定示例实施方式的目的，不旨在是限制本发明。在本说明书中，单数形式的术语可以包括复数形式，除非做相反表示。还应该理解，术语“包括”和/或“包括有”当在本说明书中使用时，指明所述部件的存在，而不排除存在或添加一个或更多个其它部件。
[0068]
下文中，将参考附图来详细描述本发明的优选实施方式。
[0069]
图1是根据本发明的实施方式的制备单元电芯的方法的流程图。
[0070]
根据本发明的实施方式，由于首先对通过堆叠中部电极112和隔膜12而形成的堆叠件20执行层压工艺并接着堆叠上电极1122，因此热量在层压工艺期间传递到堆叠件20的内部，因此，可以防止电极11与隔膜12之间的粘合力降低的问题。另外，由于在经历层压工艺的堆叠件20的上表面上涂覆了粘合剂之后堆叠上电极1122，因此可以防止上电极1122的位置移位。
[0071]
为此目的，根据本发明的实施方式的制备单元电芯的方法包括以下步骤：切割从中部电极卷轴111退绕的中部电极片材1111，以形成多个中部电极1112(s101)；通过在多个中部电极1112彼此分隔开并在从隔膜片材卷轴121和122退绕的隔膜片材1211和1221的纵向方向上设置成行的同时在隔膜片材1211和1221上堆叠多个中部电极1112来形成堆叠件20(s102)；用层压件层压堆叠件20(s103)；通过第一喷嘴14将粘合剂喷涂在设置在堆叠件20的最上层的隔膜片材1211和1221的上表面上(s104)；切割从上电极卷轴112退绕的上电极片材1121，以形成多个上电极1122；以及将多个上电极1122堆叠在堆叠件20的被喷涂粘合剂的上表面上(s105)。
[0072]
下文中，将参考图2和图3来详细描述图1的流程图中例示的各步骤。
[0073]
图2是根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备1的示意图。
[0074]
如图2中例示的，根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备1可以包括：中部电极卷轴111，将成为多个中部电极1112的中部电极片材1111从其退绕；隔膜卷轴121和122，将与中部电极1112堆叠的隔膜片材1211和1221从其退绕；层压件，其用于层压通过在多个中部电极1112彼此分隔开并在隔膜片材1211和1221的纵向方向上设置成行的同时将多个中部电极1112与隔膜片材1211和1221堆叠而形成的堆叠件20；第一喷嘴14，其用于向设置在层压堆叠件20的最上层的隔膜片材1211和1221的上表面喷涂粘合剂；以及上电极卷轴112，将成为要堆叠在堆叠件20的被涂覆粘合剂的上表面上的多个上电极1122的上电极片材1121从其退绕。另外，隔膜卷轴121和122可以包括：上隔膜卷轴121，将堆叠在中部电极1112的上表面上的上隔膜片材1211从其退绕；以及下隔膜卷轴122，将堆叠在中部电极1112的下表面上的下隔膜片材1221从其退绕。
[0075]
中部电极卷轴111是中部电极片材1111缠绕在其上的卷轴，并且中部电极片材
1111从中部电极卷轴111退绕。然后，切割中部电极片材1111，以形成中部电极1112。可以通过在电极集流体上涂覆电极活性材料、导电剂和结合剂的浆料，干燥然后按压被涂覆的电极集流体来制备电极片材1111和1121。
[0076]
上隔膜卷轴121和下隔膜卷轴122是隔膜片材1211和1221缠绕在其上的卷轴。另外，从上隔膜卷轴121退绕的上隔膜片材1211堆叠在通过切割中部电极片材1111而形成的中部电极1112的上表面上，并且从下隔膜卷轴121退绕的下隔膜片材1221堆叠在中部电极1112的下表面上。结果，形成顺序堆叠下隔膜片材1221、中部电极1112和上隔膜片材1211的堆叠件20。堆叠件20是通过在多个中部电极1112彼此分隔开并在隔膜片材1211和1221的纵向方向上设置成行的同时将多个中部电极1112堆叠在隔膜片材1211和1221上而形成的。
[0077]
层压件对通过堆叠中部电极1112和隔膜12而形成的堆叠件20的整个表面进行层压。表述“层压”是指通过向堆叠件20施加热量和压力来结合中部电极1112和隔膜12。如图2中例示的，层压件可以包括用于向堆叠件20的整个表面施加热量和压力的加热器15以及在旋转的同时向堆叠件20施加压力的加热辊16。
[0078]
加热器15由上加热器151和下加热器152构成，其中，上加热器151和下加热器152均可以向堆叠件20的上表面和下表面的整个表面施加热量和压力。在加热器15中，与堆叠件20接触的表面(即，上加热器151的下表面和下加热器152的上表面)可以形成为基本上平坦。因此，可以向堆叠件20的整个表面均匀地施加热量和压力。
[0079]
在加热器15向堆叠件20施加热量和压力之后，加热辊16可以在旋转的同时向堆叠件20施加热量和压力。通常，在旋转的同时施加压力的加热辊16所施加的压力高于仅用平坦表面施加压力的加热器15所施加的压力。因此，在加热器15向堆叠件20施加热量和压力之后，加热辊16向堆叠件20施加比加热器15施加的热量和压力大的热量和压力，使得施加到堆叠件(20)的热量和压力可以逐步地增加。即，可以在防止由于温度和压力的快速变化而使堆叠件20的内部受损的同时更强有力地层压堆叠件20。
[0080]
喷嘴14将粘合剂喷涂于层压堆叠件20的上表面。在这种情况下，由于上隔膜片材1211堆叠在堆叠件20的最上层上，因此粘合剂被涂覆到上隔膜片材1211的上表面。
[0081]
喷嘴14可以沿着隔膜片材1211和1221的宽度方向被设置为彼此分隔开的多个。因此，粘合剂可以同时涂覆到上隔膜片材1211的上表面的不同区域。因此，可以快速执行喷嘴14的粘合剂涂覆操作。
[0082]
例如，多个喷嘴14中的一些可以在上隔膜片材1211的宽度方向上的两个边缘附近喷涂粘合剂，而其它喷嘴可以在上隔膜片材1211的中部附近喷涂粘合剂。
[0083]
可以独立地调整从多个喷嘴14喷洒的粘合剂的喷洒速度、喷洒量或喷洒面积。对于多个第一喷嘴14，粘合剂的喷洒周期、喷洒面积和喷洒量中的至少一个可以被调整为彼此不同。
[0084]
期望的是，将粘合剂均匀地喷涂到堆叠件20的上表面。然而，如果将粘合剂喷涂到堆叠件20的上表面的整个表面，则所喷涂的粘合剂量可能过大。因此，粘合剂可能流向堆叠件20的外部从而污染其它部件，并且当制备二次电池时，产生电力的功能可能不顺畅。因此，可以通过以点的形式喷涂粘合剂的点涂覆方法或以线的形式喷涂粘合剂的线涂覆方法来向堆叠件20的上表面喷涂粘合剂。
[0085]
相比之下，如果所喷涂粘合剂的量过小，则在堆叠件20移动时，上电极1122仍未固
定到堆叠件20，并且上电极1122可能不在恰当的位置。因此，期望的是，被喷涂粘合剂的区域之间的间距不过大。
[0086]
即使隔膜12被电解质溶液浸渍，粘合剂也必须保持粘合性。因此，期望的是，粘合剂具有不因化学原因而改性的耐腐蚀性。这种粘合剂为热熔粘合剂，其中，粘合剂可以包括改性的烯烃类热塑性树脂。
[0087]
上电极卷轴112是上电极片材1121缠绕在其上的卷轴，并且上电极片材1121从上电极卷轴112退绕。切割上电极片材1121以形成多个上电极1122，并且将多个上电极1122堆叠在堆叠件20的被喷涂粘合剂的上表面上。在这种情况下，多个上电极1122可以在彼此分隔开并在隔膜片材1211和1221的纵向方向上设置成行的同时堆叠在堆叠件20的上表面上。由于上电极1122和中部电极1112具有不同的尺寸，因此分隔开的间隔可以不同。然而，期望的是，上电极1122和中部电极1112二者对准并被设置为使得它们的中部重合。
[0088]
可以使用如上所述的用于制备单元电芯的设备1，如下地执行根据本发明的实施方式的制备单元电芯的方法。
[0089]
如图2中例示的，当中部电极片材1111首先从中部电极卷轴111退绕时，第一切割器131切割中部电极片材1111(s101)。然后，形成多个中部电极1112。上隔膜片材1211从上隔膜卷轴121退绕并堆叠在中部电极1112的上表面上，并且下隔膜片材1221从下隔膜卷轴122退绕并堆叠在中部电极1112的下表面上，以形成堆叠件20(s102)。在这种情况下，为了使下隔膜片材1221、中部电极1112和上隔膜片材1211容易且强有力地相互粘合，第一轧辊181可以分别设置在堆叠件20的两侧，并可以在旋转的同时向堆叠件20施加压力。
[0090]
在形成堆叠件20之后，层压件对堆叠件20进行层压(s103)。如上所述，层压件包括加热器15和加热辊16，并且当进行层压时，在加热器15向堆叠件20的整个表面施加热量和压力之后，加热辊16可以在旋转的同时向堆叠件20施加热量和压力。
[0091]
当层压工艺完成时，第二切割器132以预定间隔切割堆叠件20，并且喷嘴14向被切割的堆叠件20的上表面涂覆粘合剂(s104)。当上电极片材1121从上电极卷轴112退绕时，第三切割器133切割上电极片材1121，以形成上电极1122。另外，将上电极1122堆叠在堆叠件20的已被涂覆粘合剂的上表面上(s105)。结果，制备出顺序堆叠下隔膜片材1221、中部电极1112、上隔膜片材1211和上电极1122的单元电芯2。在这种情况下，为了使上电极1122和堆叠件20容易且强有力地彼此粘合，第二轧辊182可以分别设置在上电极1122和堆叠件20的两个侧面上，并可以在旋转的同时向上电极1122和堆叠件20施加压力。
[0092]
图3是详细例示了根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备1的示意性侧视图。
[0093]
如图3中例示的，根据本发明的实施方式的用于制备单元电芯的设备1还可以包括：第一视觉传感器171，其设置在中部电极1112上方，以在中部电极1112与隔膜片材1211和1221堆叠之前拍摄中部电极1112；以及第二视觉传感器172，其设置在上电极1122上方，以在上电极1122与堆叠件20堆叠之前拍摄上电极1122。
[0094]
第一视觉传感器171和第二视觉传感器172通过拍摄特定区域并接收特定区域的图像信号来获取图像。为此目的，视觉传感器通常包括诸如电荷耦合器件(ccd)或互补型金属氧化物半导体(cmos)这样的成像器件。特别地，根据本发明的实施方式的第一视觉传感器171和第二视觉传感器172可以通过分别拍摄中部电极1112和上电极1122来获取图像。
[0095]
尽管在图中未示出，但用于制备单元电芯的设备1还可以包括可以通过中部电极1112和上电极1122的图像来确定中部电极1112和上电极1122是否有缺陷的控制器(未示出)。控制器可以通过将所获得的图像与先前存储的优质产品的中部电极1112和上电极1122的图像进行比较来确定中部电极1112和上电极1122的尺寸和形状是否有缺陷或损坏。
[0096]
当使用这些第一视觉传感器171和第二视觉传感器172时，设置在中部电极1112上方的第一视觉传感器171可以在中部电极1112和隔膜片材1211和1221堆叠以形成堆叠件20之前拍摄中部电极1112，并且设置在上电极1122上方的第二视觉传感器172可以在将上电极1122堆叠在堆叠件20上之前拍摄上电极1122。即，在将电极11与隔膜12堆叠之前，可以预先确认是否只有电极11有缺陷。
[0097]
图4是根据本发明的实施方式的上隔膜片材的截面图，并且图5是根据本发明的实施方式的下隔膜片材的截面图。
[0098]
隔膜片材1211和1221可以分别包括基材层1211a和1221a以及涂层1211b和1221b。
[0099]
基材层1211a和1221a是多孔基材，其中，基材层1211a和1221a可以包括聚乙烯树脂或聚丙烯树脂。
[0100]
涂层1211b和1221b可以通过分别用包括填料和结合剂的陶瓷浆料涂覆基材层1211a和1221a来形成。涂层1211b和1221b可以是陶瓷涂层。例如，填料可以包括矾土(氧化铝)，并且结合剂可以包括聚偏二氟乙烯(pvdf)。
[0101]
具体地，上隔膜片材1211可以包括第一基材层1211a和涂覆在第一基材层1211a的上表面上的第一涂层1211b，并且下隔膜片材1211可以包括第二基材层1221a和涂覆在第二基材层1221a的上表面上的第二涂层1221b。
[0102]
因此，可以通过上述层压工艺将中部电极1112结合到第二涂层1221b的上表面。第二涂层1221b可以是安全增强隔膜(srs)涂层。例如，第二涂层1221b中结合剂的量可以在10重量％至20重量％的范围内。
[0103]
另外，喷嘴14可以向第一涂层1211b的上表面喷涂粘合剂，并且上电极1122可以通过粘合剂结合到第一涂层1211b的上表面。因此，第一涂层1211b中结合剂的量可以低于第二涂层1221b中结合剂的量。具体地，第一涂层1211b中结合剂的量可以小于第二涂层1221b中结合剂量的一半。结果，第一涂层1211b的厚度t1可以小于第二涂层1221b的厚度t2。
[0104]
即，由于第一涂层1211b中结合剂的量减少，因此上隔膜片材1211的厚度可以减小，并且单元电芯2的能量密度可以提高。
[0105]
具体地，第一涂层1221b中结合剂的量可以在2重量％至3重量％的范围内。因此，在保持第一涂层1211b的厚度尽可能薄的同时，可以保持第一涂层1211b与第一基材层1211a之间的结合。如果第一涂层1211b中结合剂的量小于2重量％，则存在第一涂层1211b与第一基材层1211a之间的结合没有保持的问题。另外，如果第一涂层1211b中结合剂的量大于3重量％，则第一涂层1211b的厚度会增加。
[0106]
上隔膜片材1211不包括第一涂层1211b的配置也是可以的。在这种情况下，喷嘴14可以向第一基材层1211a的上表面涂覆粘合剂，并且上电极1122的下表面可以通过粘合剂结合到第一基材层1211a的上表面。
[0107]
因此，存在上隔膜片材1211的厚度变薄的优点。然而，就稳定性而言，期望当上电极1122是正极时应用上隔膜片材1211不包括第一涂层1211b的配置。
[0108]
图6是例示了根据本发明的实施方式的喷嘴的图。
[0109]
根据本实施方式的喷嘴14可以通过将粘合剂颗粒和压缩空气一起喷洒以薄雾的形式喷洒粘合剂s。具体地，喷嘴14可以包括具有内部空间的壳体141、用于向壳体141内部供应粘合剂s的管道142以及用于向壳体141内部供应压缩空气的管路143。
[0110]
另外，可以在壳体141的下端处形成用于朝向堆叠件20的上隔膜片材1211一起喷洒粘合剂s和压缩空气的喷洒部141a。
[0111]
即，当通过管道142供应到壳体141的粘合剂s被排放到喷洒部141a时，压缩空气从管路143注入到壳体141中，使得粘合剂s可以与压缩空气一起通过喷洒部141a排放。
[0112]
在用压缩空气进行排放的过程中，在粘合剂颗粒被压缩空气分裂时，粘合剂s变成薄雾，并且在该状态下，粘合剂s可以被涂覆到上隔膜片材1211的上表面(更具体地，第一涂层1211b)。
[0113]
由于通过这种喷洒方法涂覆的粘合剂s可以在预定位置以预定量的小颗粒形式涂覆，因此粘合剂s可以均匀地涂覆到上隔膜片材1211的第一涂层1211b的上表面，并可以均匀地渗入被涂覆粘合剂的整个区域，因此，可以在不浪费粘合剂s的情况下提供最佳粘合。
[0114]
然而，喷嘴14的配置不限于此，当然，可以采用随后将描述的喷墨式喷洒方法(参见图10)。
[0115]
图7是例示了利用粘合剂的图3的上隔膜片材和上电极之间的粘合区域的图。
[0116]
上电极1122可以呈具有相对短的一对短边和相对长的一对长边的矩形形状。上电极1122可以堆叠在上隔膜片材1211上，使得长边平行于上隔膜片材1211的宽度方向。
[0117]
通过粘合剂彼此结合的粘合区域a1可以处于上电极1122和上隔膜片材1211之间。即，粘合区域a1可以意指喷嘴14在上隔膜片材1211的上表面上涂覆粘合剂的区域。
[0118]
作为第一示例，如图7的(a)中例示的，粘合区域a1可以沿着上电极1122的周缘延伸。在这种情况下，粘合区域a可以具有矩形环形，并可以围绕非粘合区域a2。
[0119]
因此，上电极1122的下表面的边缘部分可以粘合到上隔膜片材1211。另外，粘合区域a可以突出以对应于从上电极1122突出的电极接头。
[0120]
作为第二示例，如图7的(b)中例示的，粘合区域a1可以沿着上电极1122的两个短边延伸。因此，上电极1122的下表面的与两个短边相邻的部分可以粘合到上隔膜片材1211。在这种情况下，非粘合区域a2可以包括与上电极1122的下表面的两个长边相邻的区域。另外，粘合区域a可以突出以对应于从上电极1122突出的电极接头。
[0121]
作为第三示例，如图7的(c)中例示的，粘合区域a1可以沿着上电极1122的两个长边延伸。因此，上电极1122的下表面的与两个长边相邻的部分可以粘合到上隔膜片材1211。在这种情况下，非粘合区域a2可以包括与上电极1122的下表面的两个短边相邻的区域。
[0122]
如在第一示例至第三示例中，在向堆叠件20的上表面喷涂粘合剂的步骤中，被喷涂粘合剂的区域可以对应于上电极1122的边缘的至少一部分。
[0123]
作为第四示例，如图7的(d)中例示的，粘合区域a1可以位于与上电极1122的四个顶点对应的区域中。因此，与上电极1122的下表面的四个顶点相邻的部分可以粘合到上隔膜片材1211。在这种情况下，非粘合区域a2可以包括与上电极1122的下表面的两个长边相邻的区域的一部分以及与其两个短边相邻的区域的一部分。
[0124]
相对于第一示例至第四示例，粘合区域a另外可以包括与上电极1122的中部对应
的区域(未示出)。作为第五示例，如图7的(e)中例示的，粘合区域a1可以包括沿着上电极1122的周缘延伸的第一区域以及除了第一区域之外的平行于上电极1122的短边或长边延伸并穿过上电极1122的中部的第二区域。因此，与第一示例的粘合力相比，更牢固的粘合力是可能的。
[0125]
粘合区域a1可以围绕非粘合区域a2。可以形成通过粘合区域a1的第二区域彼此分隔的多个非粘合区域a2。另外，粘合区域a1可以突出以对应于从上电极1122突出的电极接头。
[0126]
相对于第一示例至第五示例，粘合区域a1的面积可以小于非粘合区域a2的面积。作为第六示例，如图7的(f)中例示的，粘合区域a1可以具有与上电极1122对应的形状。因此，上电极1122的整个下表面可以粘合到上隔膜片材1211。在这种情况下，不存在非粘合区域a2。
[0127]
如在第一示例至第六示例中，在向堆叠件20的上表面涂覆粘合剂的步骤中，被涂覆粘合剂的区域可以包括与上电极1122的四个顶点对应的区域。
[0128]
图8是根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备1a的示意图，并且图9是详细例示了根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备1a的示意性侧视图。
[0129]
根据本发明的实施方式，首先，对通过堆叠中部电极1112和隔膜12而形成的堆叠件20执行层压工艺，然后堆叠上电极1122。结果，由于在层压工艺中热量传递到堆叠件20的内部，因此可以防止电极11与隔膜12之间的粘附力降低的问题。因此，在层压工艺中不需要对堆叠件20施加过多的热量和压力。
[0130]
因此，在根据本发明的另一实施方式的制备单元电芯的设备1a中，如图8和图9中例示的，从层压器中去除加热器15，并且只有加热辊16层压堆叠件20。通常，由于加热辊16可以向堆叠件20施加比加热器15更高的压力，因此仅加热辊16可以充分地层压堆叠件20。
[0131]
如上所述，由于从层压件去除了加热器15，因此可以防止用于制备单元电芯的设备1a的复杂性，可以减小总体积，并且可以降低成本。然而，为了防止堆叠件20的内部由于温度和压力的快速变化而受损，必须调整加热辊16，使得施加到堆叠件20的热量和压力没有过大。
[0132]
图10是例示了根据本发明的另一实施方式的喷嘴的图。
[0133]
根据本实施方式的喷嘴14＇可以通过压力腔室141a＇中的压力变化来以细小液滴的形式喷墨式喷洒粘合剂s。具体地，喷嘴14＇可以包括具有压力腔室141a＇的壳体141＇、设置在壳体141＇一侧并移动以引起压力腔室141a体积变化的壁142＇以及用于向压力腔室141a＇供应粘合剂s的管道143＇。
[0134]
另外，可以在壳体141＇的下端处形成粘合剂s通过其朝向堆叠件20的上隔膜片材1211排放的排放口141b。
[0135]
粘合剂s在其填充在压力腔室141a＇中的状态下由于粘合剂s的粘性而没有通过排放口141b排放。在这种情况下，如果壁142＇在减小压力腔室141a＇的体积的方向上移动，则压力腔室141a＇的内部压力增大，并且粘合剂s通过排放口141b排放到外部，以喷涂到上隔膜片材1211的上表面。此外，当壁142＇恢复到其原始状态时，粘合剂s的排放停止。
[0136]
由于通过这种喷墨式喷洒方法喷涂的粘合剂s可以在预定位置以预定量的小颗粒
形式喷涂，因此粘合剂s可以均匀地喷涂到上隔膜片材1211的第一涂层1211b的上表面，并可以均匀地渗入被涂覆粘合剂的整个区域，因此，可以在不浪费粘合剂s的情况下提供最佳粘合。
[0137]
然而，喷嘴14＇的配置不限于此，当然，可以采用先前描述的喷洒方法(参见图6)。
[0138]
图11是例示了利用粘合剂的图9的上电极和上隔膜片材之间的粘合区域的图.
[0139]
通过粘合剂彼此粘合的粘合区域a3、a4和a5可以位于上电极1122和上隔膜片材1211之间。相对于本实施方式，粘合区域a3、a4和a5可以沿着平行于上隔膜片材1211的移动方向的多行设置。粘合区域a3、a4和a5中的每一个可以通过粘合剂的点涂覆来形成。因此，位于同一行中的多个粘合区域a3、a4和a5可以相对于上隔膜片材1211的移动方向彼此分隔开。
[0140]
即，在将粘合剂喷涂到堆叠件20的上表面的步骤中，被喷涂粘合剂的区域可以形成平行于堆叠件20的移动方向的多个行。
[0141]
具体地，粘合区域a3、a4和a5可以包括形成与上电极1122的短边相邻的行的多个第一粘合区域a3、形成与上电极1122的电极接头对应的行的多个第二粘合区域a4以及形成位于第一粘合区域a3和第二粘合区域a4内的行的多个第三粘合区域a5。
[0142]
另外，通过不同地控制多个喷嘴14＇的喷洒周期，特定行中的粘合剂涂覆区域之间的间距可以不同于另一行中的粘合剂涂覆区域之间的间距。
[0143]
例如，粘合剂可以被更密集地喷洒到与上电极1122的电极接头和上电极1122的边缘对应的区域，这些区域需要的粘合力大。具体地，多个第一粘合区域a3之间的间距可以大于多个第二粘合区域a4之间的间距，并可以小于多个第三粘合区域a5之间的间距。
[0144]
另外，通过不同地控制多个喷嘴14＇的喷洒量或喷洒面积，特定行中涂覆粘合剂的区域的面积可以被形成为大于另一行中涂覆粘合剂的区域的面积。
[0145]
例如，可以在与上电极1122的中部对应的没有粘合剂泄漏风险的区域中更广泛地喷洒粘合剂。具体地，各第一粘合区域a3的尺寸可以大于各第二粘合区域a4的尺寸，并可以小于各第三粘合区域a5的尺寸。
[0146]
图12是根据本发明的另一实施方式的制备单元电芯的设备1b的示意图。
[0147]
如上所述，电极组件被分类为各种类型。例如，存在简单堆叠型、层压和堆叠型(l&s)、堆叠和折叠型(s&f)以及z折叠型。
[0148]
根据本发明的实施方式和另一实施方式，制备出顺序堆叠隔膜12、电极11、隔膜12和电极11的单元电芯2。因此，电极11形成在单元电芯2的一个表面上，并且隔膜12形成在其另一个表面上。这些单元电芯2主要在制备层压和堆叠型电极组件时使用。然而，当制备堆叠和折叠型或z折叠型电极组件时，主要使用在其两面上形成电极11的单元电芯2a。
[0149]
如图12中例示的，根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备1b还包括下电极卷轴113，将成为要堆叠在堆叠件20的下表面上的多个下电极1132的下电极片材1131从下电极卷轴113退绕。
[0150]
下电极卷轴113是下电极片材1131缠绕在其上的卷轴，并且下电极片材1131从下电极卷轴113退绕，并且切割下电极片材1131以形成多个下电极1132。此外，当第一喷嘴14a将粘合剂喷涂到被切割堆叠件20的上表面时，第二喷嘴14b也可以将粘合剂喷涂到下电极1132的上表面。被喷涂粘合剂的下电极1132堆叠在堆叠件20的下表面上。在这种情况下，多
个下电极1132可以在彼此分隔开并在隔膜片材1211和1221的长度方向上设置成行的同时堆叠在堆叠件20的下表面上。上电极1122、中部电极1112和下电极1132可以彼此分隔不同的间距，但由于具有相同极性的电极11具有相同的尺寸，因此期望的是间距总是恒定的。因此，如果上电极1122和下电极1132是具有相同极性的电极11，则与隔膜片材1211和1221分隔的间距可以是恒定的。另外，期望的是，上电极1122、中部电极1112和下电极1132全都对准并被设置为使得其中部重合。
[0151]
当堆叠件20的层压工艺完成时，第二切割器132以预定间隔切割堆叠件20，并且第一喷嘴14向切割的堆叠件20的上表面涂覆粘合剂(s104)。当上电极片材1121从上电极卷轴112退绕时，第三切割器133切割上电极片材1121，以形成上电极1122。另外，当下电极片材1131从下电极卷轴113退绕时，第四切割器134切割下电极片材1131，以形成下电极1132。然后，第二喷嘴14将粘合剂喷涂于下电极1132的上表面。
[0152]
上电极1122堆叠在堆叠件20的被喷涂粘合剂的上表面上，并且被喷涂粘合剂的下电极1132堆叠在堆叠件20的下表面上。结果，制备出顺序堆叠下电极1132、下隔膜片材1221、中部电极1112、上隔膜片材1211和上电极1122的单元电芯2b。
[0153]
图13是详细例示了根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备1b的示意性侧视图。
[0154]
根据本发明的另一实施方式的用于制备单元电芯的设备1b还可以包括第三视觉传感器173，该第三视觉传感器173设置在下电极1132上方，以在下电极1132与堆叠件20堆叠之前(具体地，在第二喷嘴14b将粘合剂喷涂到下电极1132的上表面上之前)拍摄下电极1132。即，第三视觉传感器173可以通过拍摄下电极1132来获取图像。结果，第三视觉传感器173可以在下电极1132与堆叠件20堆叠之前，确定下电极1132的尺寸和形状是否有缺陷或损坏。
[0155]
本领域的普通技术人员将理解的是，可以在不脱离如随附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，在本文中进行形式和细节上的各种改变。因此，要理解，已经通过例示而非限制的方式来描述本发明。因此，本发明的范围由随附权利要求书而非以上具体描述限定，并且要理解，从所附权利要求书的含义、范围和等同构思推导出的所有改变或修改都落入本发明的范围内。
[0156]
[对符号的描述]
[0157]
1:单元电芯制备设备
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2：单元电芯
[0158]
11:电极
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12：隔膜
[0159]
14:喷嘴
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15：加热器
[0160]
16:加热辊
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20：堆叠件
[0161]
111:中部电极卷轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
112：上电极卷轴
[0162]
113:下电极卷轴
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121：上隔膜卷轴
[0163]
122:下隔膜卷轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
131：第一切割器
[0164]
132:第二切割器
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133：第三切割器
[0165]
134:第四切割器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14a：第一喷嘴
[0166]
14b：第二喷嘴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
151：上加热器
[0167]
152:下加热器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
171：第一视觉传感器
[0168]
172:第二视觉传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
173：第三视觉传感器
[0169]
181:第一轧辊
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
182：第二轧辊
[0170]
1111:中部电极片材
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1121：上电极片材
[0171]
1131:下电极片材
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1112：中部电极
[0172]
1122:上电极
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1132：下电极
[0173]
1211:上隔膜片材
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1221：下隔膜片材