專利名稱：用于切割電極片的新穎裝置和使用該裝置制造的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于切割電極組件的新穎裝置和使用該裝置制造的二次電池。本發(fā)明尤其涉及一種用于切割電極片層壓件以由電極片層壓件形成多個(gè)單元電極層壓件的裝置，其中，兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)電極片被層壓，電極活性材料被施加到連續(xù)電極片的一個(gè)或兩個(gè)表面，該裝置包括:刀具，該刀具用于在設(shè)定位置處切割電極片層壓件，由此形成單元電極層壓件；以及兩個(gè)或更多個(gè)輸送夾持器，該輸送夾持器被布置在刀具的基于電極片層壓件的進(jìn)給方向的前方處，輸送夾持器根據(jù)刀具的操作以與單元電極層壓件對(duì)應(yīng)的大小的一個(gè)節(jié)距拉動(dòng)和輸送電極片層壓件，其中，在輸送夾持器中的一個(gè)輸送夾持器拉動(dòng)并且輸送電極片層壓件的同時(shí)，其余的輸送夾持器移動(dòng)到用于拉動(dòng)的位置。
背景技術(shù)：
近來，可再充電的二次電池被廣泛用作無線移動(dòng)裝置的能量來源或者輔助動(dòng)力裝置。另外，作為被認(rèn)為以解決由使用化石燃料的常規(guī)的汽油車輛、柴油車輛等引起的空氣污染的替換物的電動(dòng)車輛(EV )、混合電動(dòng)車輛(HEV )、插電式混合電動(dòng)車輛(PHEV )等的電源，二次電池正在受到極大的關(guān)注。在電極組件被與電解質(zhì)溶液一起安裝在電池殼體中的狀態(tài)下，制造了這種二次電池。取決于所采用的制造方法，電極·組件被劃分成堆疊式、折疊式、堆疊-折疊式等。在堆疊式或者堆疊-折疊式電極組件的情形中，單元組件具有如下的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中陰極和陽極被按此次序?qū)訅阂允狗指粑锝橛陉帢O和陽極之間。為了制造這種電極組件，首先需要制造具有二分電池或者全電池結(jié)構(gòu)的單元電極層壓件。為了制造單元電極層壓件，用于以單元電極的間隔切割電極片層壓件的過程是有必要的，兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)電極片被層壓，在該連續(xù)電極片中，電極活性材料被施加到連續(xù)電極片的一個(gè)或兩個(gè)表面。通常通過使用刀具切割層壓件來實(shí)施該切割過程，并且通常使用了連續(xù)進(jìn)給方式。連續(xù)進(jìn)給方式是刀具與電極片層壓件同步并同時(shí)實(shí)施切割的方法。以此方式，電極片層壓件被不停地連續(xù)進(jìn)給，并且刀具與電極片層壓件一起移動(dòng)并且反復(fù)涂敷。結(jié)果，刀具在電極片層壓件的運(yùn)動(dòng)方向上移動(dòng)，并且執(zhí)行切割同時(shí)它以預(yù)定距離周期地來回移動(dòng)。然而，盡管當(dāng)電極片層壓件以低速率移動(dòng)時(shí)使用該連續(xù)進(jìn)給方式的切割確保了合適的生產(chǎn)效率，但是當(dāng)電極片層壓件的進(jìn)給速率是高的時(shí)，嚴(yán)重的噪音、磨損的極大增大并且因此刀具置換時(shí)間的減小的問題發(fā)生在刀具切割電極片層壓件的區(qū)域處。結(jié)果，存在進(jìn)給速率增大的根本限制，因此限制了生產(chǎn)效率。因此，存在研制新穎的切割裝置以解決這些問題的需要。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明已經(jīng)被進(jìn)行解決以上問題和尚待解決的其它技術(shù)問題。
具體地，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠以高速率穩(wěn)定地切割電極片的切割裝置。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于切割電極片層壓件以由電極片層壓件形成多個(gè)單元電極層壓件的裝置，其中，兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)電極片被層壓，電極活性材料被施加到連續(xù)電極片的一個(gè)或兩個(gè)表面，該裝置包括:刀具，該刀具用于在設(shè)定位置處切割電極片層壓件，由此形成單元電極層壓件；和兩個(gè)或更多個(gè)輸送夾持器，該輸送夾持器被布置在刀具的基于電極片層壓件的進(jìn)給方向的前方處，輸送夾持器根據(jù)刀具的操作以與單元電極層壓件的對(duì)應(yīng)的大小的一個(gè)節(jié)距拉動(dòng)和輸送電極片層壓件，其中，在輸送夾持器中的一個(gè)輸送夾持器拉動(dòng)并且輸送電極片層壓件的同時(shí)，其余的輸送夾持器移動(dòng)到用于拉動(dòng)的位置。即，根據(jù)本發(fā)明的切割裝置具有如下的構(gòu)造，在該構(gòu)造中，布置在刀具的前方處的夾持器以一個(gè)節(jié)距交替地·拉動(dòng)電極片，并且刀具在設(shè)定位置處切割通過夾持器的操作傳遞的電極片，因此即使在快速進(jìn)給條件下也執(zhí)行穩(wěn)定的切割，并且如與常規(guī)輸送刀具比較顯著地增大了刀具置換時(shí)間，由此顯著地改進(jìn)了生產(chǎn)率。電極片層壓件例如是用于制造全電池的片狀層壓件和用于制造二分電池的片狀層壓件。全電池具有陰極/分隔物/陽極的單元結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，陰極和陽極被分別地布置在電池的兩側(cè)處。這種全電池的實(shí)例包括陰極/分隔物/陽極電池(最基本的結(jié)構(gòu))、陰極/分隔物/陽極/分隔物/陰極/分隔物/陽極等。為了使用這種全電池來構(gòu)造電化學(xué)電池諸如二次電池，多個(gè)全電池應(yīng)該被層壓成陰極和陽極彼此面對(duì)且分隔物介于陰極和陽極之間。二分電池是如下的電池，在該電池中，在電池的兩側(cè)處布置完全相同的電極，諸如陰極/分隔物/陽極/分隔物/陰極單元結(jié)構(gòu)或者陽極/分隔物/陰極/分隔物/陽極單元結(jié)構(gòu)。為了使用這種二分電池來構(gòu)造電化學(xué)電池諸如二次電池，多個(gè)二分電池應(yīng)該被層壓為使得在分隔物介于陰極和陽極之間的狀態(tài)下，具有陰極/分隔物/陽極/分隔物/陰極結(jié)構(gòu)的二分電池面對(duì)具有陽極/分隔物/陰極/分隔物/陽極結(jié)構(gòu)的二分電池。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，輸送夾持器可以包括:與刀具鄰近的第一輸送夾持器和布置在第一輸送夾持器的前方的第二輸送夾持器，以交替地拉動(dòng)電極片層壓件。包括兩個(gè)夾持器的這種夾持器會(huì)被寬泛地地稱作“雙重夾持器”。具體地，雙重夾持器操作為使得在第一輸送夾持器拉動(dòng)電極片層壓件并將該電極片層壓件并輸送到刀具的同時(shí)，第二輸送夾持器返回到用于拉動(dòng)的位置，并且即將在第一輸送夾持器的輸送完成時(shí)第二輸送夾持器開始將電極片層壓件輸送到刀具。在這種結(jié)構(gòu)中，用于當(dāng)?shù)毒邔㈦姌O片層壓件切割成單元電極層壓件時(shí)固定電極片層壓件的固定夾持器可以被布置在以下位置中的至少一個(gè)區(qū)域中:(i)第二輸送夾持器的前方、( )在第一輸送夾持器和第二輸送夾持器之間和(iii)在第一輸送夾持器和刀具之間。因此，電極片能夠被均勻地和穩(wěn)定地切割。在一些情形中，該裝置可以進(jìn)一步包括切分器，該切分器用于在刀具在電極片層壓件的長度方向(縱向方向)上切割電極片層壓件之后切分電極片層壓件的寬度方向(豎直方向)。在此情形中，在具有兩倍的寬度方向上的長度的電極片層壓件被切分器切分之后，電極的位置被改變。結(jié)果，如與帶有一個(gè)寬度長度的電極片相比，能夠兩倍地改進(jìn)生產(chǎn)效率。只要任何刀具能夠容易地切割電極片，就可以不特別限制地使用該刀具。例如，刀具可以是閘刀式刀具，在該閘刀式刀具中，長的刀具切割電極片同時(shí)向下行進(jìn)。刀具例如被凸輪驅(qū)動(dòng)以實(shí)時(shí)地跟蹤電極片的輸送，并且由此自動(dòng)地切割電極片。在此情形中，凸輪通過從電極片獲得圖像數(shù)據(jù)和分析該圖像數(shù)據(jù)來主動(dòng)地操作。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于拉動(dòng)被切割的單元電極層壓件并將該單元電極層壓件裝載到輸送傳送器上的后夾持器可以進(jìn)一步被布置在刀具的后部處。具體地，后夾持器可以包括與刀具鄰近的第一后夾持器和布置在第一后夾持器和輸送傳送器之間的第二后夾持器，以交替地拉動(dòng)單元電極層壓件并且將該單元電極層壓件進(jìn)給到輸送傳送器。在該結(jié)構(gòu)中，在第一后夾持器將被切割的單兀電極層壓件輸送到輸送傳送器的同時(shí)，第二后夾持器返回到原始位置，并且即將在第一后夾持器的輸送被完成時(shí)第二后夾持器開始將電極片層壓件輸送到輸送傳送器。在第一后夾持器的輸送和第二后夾持器的返回到原始位置的過程中，第一后夾持器和第二后夾持器的位置被轉(zhuǎn)換。結(jié)果，如與使用一個(gè)夾持器來轉(zhuǎn)移電極片的結(jié)構(gòu)相比，能夠進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)效率。
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本發(fā)明提供了一種電極組件，該電極組件包括使用切割裝置來制造的多個(gè)單元電極層壓件。電極組件具有如下的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，陰極和陽極被層壓為使得分隔物介于陰極和陽極之間。例如，通過將借助于以溶劑諸如NMP (甲基吡咯烷酮)混合含有陰極活性材料的陰極混合物制備的漿液施加到陰極集電器，隨后進(jìn)行干燥和滾壓來制造陰極。除了陰極活性材料，陰極混合物可以進(jìn)一步可選地含有組分諸如導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑或者填料。作為引起電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，陰極活性材料是包括兩種或更多種過渡金屬的鋰過渡金屬氧化物，并且陰極活性材料的實(shí)例包括但不限于:層狀化合物諸如鋰鈷氧化物(LiCoO2)或者鋰鎳氧化物(LiNiO2),該層狀化合物被一種或多種過渡金屬代替；鋰錳氧化物，該鋰錳氧化物被一種或者多種過渡金屬取代；鋰鎳氧化物，該鋰鎳氧化物由分子式LiNi1^yMyO2表示(在該分子式中，M=Co, Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zn或者Ga，鋰鎳氧化物包括這些元素中的一種或者多種元素，0.01 ^0.7);鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物，該鋰鎳鈷錳復(fù)合氧化物由分子式 Li1+zNibMnc;COl_(b+c;+d)Md0(2_e)Ae 諸如 Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/302 或者Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.202 (在該分子式中，-0.5 彡 z 彡 0.5,0.1 ^ b ^ 0.8,0.1 彡 c 彡 0.8、O 彡 d 彡 0.2、0 彡 e 彡 0.2、b+c+d〈l、M=Al、Mg、Cr、T1、Si 或者 Y、A=F、P 或者 Cl)表示；和橄欖石鋰金屬磷酸鹽，該橄欖石鋰金屬磷酸鹽由分子式Lii+JV^yM’yPOhX^在該分子式中,M=過渡金屬，優(yōu)選是Fe、Mn、Co或者N1、M’ =Al、Mg或者T1、X=F、S或者N、-0.5彡x彡+0.5、O ^ y ^ 0.5并且O彡z彡0.1)表示。
通常，基于包括陰極活性材料的混合物的總重量按重量計(jì)I到30%的量添加導(dǎo)電材料。只要任何導(dǎo)電材料具有合適的傳導(dǎo)性，而不在電池中引起不利的化學(xué)變化，就可以不特別限制地使用該導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料的實(shí)例包括如下的導(dǎo)電材料，該導(dǎo)電材料包括石墨；碳黑，諸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱炭黑；導(dǎo)電纖維，諸如碳纖維和金屬纖維；金屬粉末，諸如碳氟化物粉末、鋁粉末和鎳粉末；導(dǎo)電晶須，諸如氧化鋅和鈦酸鉀；導(dǎo)電金屬氧化物，諸如氧化鈦；和聚苯衍生物。粘結(jié)劑是如下的組分，該組分加強(qiáng)了電極活性材料到導(dǎo)電材料和集電器的結(jié)合。通常，基于包括陰極活性材料的混合物的總重量，粘結(jié)劑被以按重量計(jì)I到30%的量添加。粘結(jié)劑的實(shí)例包括聚乙二烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡膠(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡膠、氟橡膠和各種共聚物。填料是可選地用于抑制電極膨脹的組分。只要任何填料不在制造的電池中引起不利的化學(xué)變化，就可以不特別限制地使用該填料，并且該填料是纖維狀材料。填料的實(shí)例包括:烯聚合物諸如聚乙烯和聚丙烯；和纖維狀材料諸如玻璃纖維和碳纖維。通常，陰極集電器被制造成具有3到500 μ m的厚度。只要任何陰極集電器具有合適的傳導(dǎo)性而不在制造的電池中引起不利的化學(xué)變化，就可以不特別限制地使用該陰極集電器。陰極集電器的實(shí)例包括不銹鋼、·鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳和鋁或者以碳、鎳、鈦或銀表面處理的不銹鋼。這些集電器包括該集電器的表面上的細(xì)小的不規(guī)則物從而加強(qiáng)到電極活性材料的粘著。另外，可以以包括薄膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡織物的各種形式使用集電器。例如，通過將借助于以溶劑諸如NMP混合含有陽極活性材料的陽極混合物而制備的漿液施加到陽極集電器，隨后進(jìn)行干燥來制造陽極。陽極混合物可以進(jìn)一步可選地含有組分諸如如以上提到的導(dǎo)電材料、粘結(jié)劑或者填料。 陽極活性材料的實(shí)例包括碳和石墨材料諸如天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、碳纖維、硬碳、碳黑、碳納米管、二萘嵌苯、活性碳；能夠與鋰形成合金的金屬、諸如Al、S1、Sn、Ag、B1、Mg、Zn、In、Ge、Pb、Pd、Pt和Ti以及含有這些元素的化合物；具有金屬及其化合物的碳和石墨材料的復(fù)合物；和含鋰的氮化物。在這些之中，碳基活性材料、硅基活性材料、錫基活性材料或者硅碳基活性材料是較優(yōu)選的。該材料可以單獨(dú)地或者以以上的材料中的兩種或者更多種的組合地使用。通常，陽極集電器被制造成具有3到500 μ m的厚度。只要任何陽極集電器具有合適的傳導(dǎo)性而不在電池中引起不利的化學(xué)變化，就可以不特別限制地使用該陽極集電器。陽極集電器的實(shí)例包括銅、不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳和銅或者以碳、鎳、鈦或銀進(jìn)行表面處理的不銹鋼，以及鋁鎘合金。與陰極集電器類似，陽極集電器包括陽極集電器的表面上的細(xì)小的不規(guī)則物從而加強(qiáng)到電極活性材料的粘著。另外，可以以包括薄膜、片、薄片、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡織物的各種形式使用集電器。分隔物介于陰極和陽極之間。對(duì)于分隔物，使用具有高離子滲透性和機(jī)械強(qiáng)度的絕緣薄膜。通常，分隔物具有0.01到10 μ m的孔徑和5到300 μ m的厚度。對(duì)于分隔物，使用由具有耐化學(xué)性和疏水性的烯聚合物諸如聚丙烯和/或玻璃纖維或者聚乙烯制成的片或者無紡織物。當(dāng)采用固體電解質(zhì)諸如聚合物作為電解質(zhì)時(shí)，固體電解質(zhì)還可以用作分隔物和電解質(zhì)。本發(fā)明還提供一種具有如下結(jié)構(gòu)的二次電池，在該結(jié)構(gòu)中，電極組件被與含有鋰鹽的非水電解質(zhì)溶液一起密封在電池殼體中。含有鋰鹽的非水電解質(zhì)由非水電解質(zhì)和鋰鹽構(gòu)成，并且優(yōu)選的電解質(zhì)的實(shí)例包括非水有機(jī)溶劑、有機(jī)固體電解質(zhì)、無機(jī)固體電解質(zhì)等。非水溶劑的實(shí)例包括非質(zhì)子有機(jī)溶劑諸如N-甲基-2-吡咯烷酮、丙烯碳酸鹽、乙烯碳酸鹽、丁烯碳酸鹽、二甲基碳酸鹽、二乙基碳酸鹽、Y-丁內(nèi)酯、乙二醇二甲醚、四羥基franc (tetrahydroxy franc)>2-甲基四氫呋喃、二甲基亞砜、1、3_ 二氧戍環(huán)、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊環(huán)、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、原甲酸甲酯、二氧戊環(huán)衍生物、環(huán)丁砜、甲基環(huán)丁砜、1、3- 二甲基-2-咪唑烷酮、丙烯碳酸鹽衍生物、四氫呋喃衍生物、乙醚、丙酸甲酯和丙酸乙酯。有機(jī)固體電解質(zhì)的實(shí)例包括聚乙烯衍生物、聚氧化乙烯衍生物、聚氧化丙烯衍生物、磷酸酯聚合物、聚攪動(dòng)賴氨酸(poly agitation lysine)、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和包含離子離解基團(tuán)的聚合物。無機(jī)固體電解質(zhì)的實(shí)例包括鋰的氮化物、鹵化物和硫化物諸如Li3N、Lil、Li5NI2, Li3N-Li1-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-Li1-LiOH, Li2SiS3、Li4SiO4, Li4SiO4-Li1-LiOH 和Li3P04-Li2S_SiS2?！や圎}是能夠易于溶解在上述的非水電解質(zhì)中的材料，并且該鋰鹽的實(shí)例包括LiCl、LiBr、Li1、LiC104、LiBF4、LiB1(lCl1(l、LiPF6、LiCF3S03、LiCF3C02、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3L1、CF3SO3L1、(CF3SO2) 2NL1、氯硼烷鋰、低脂肪羧酸鋰、鋰四苯硼酸鹽和酰亞胺。另外，為了改進(jìn)充電/放電特性和阻燃性，例如嘧唆、亞磷酸三乙酯、三羥乙基胺、環(huán)醚、乙二胺、η-甘醇二甲醚、六磷酸磷酰三胺、硝基苯衍生物、硫磺、醌、N-取代惡唑烷酮、N、N-取代咪唑啉、乙二醇烷基醚、鎗鹽、吡咯、2-甲氧基乙醇、三氯化鋁等可以被添加到非水電解質(zhì)。如果有必要，為了造成不燃性，非水電解質(zhì)可以進(jìn)一步包含含有鹵素的溶劑諸如四氯化碳和乙烯三氟化物。此外，為了改進(jìn)高溫存儲(chǔ)特性，非水電解質(zhì)可以進(jìn)一步包含二氧化碳?xì)怏w等。電池殼體可以是層壓片被熱結(jié)合到的筒形罐、矩形罐或者袋。通常，在這些之中，袋狀殼體可以由于優(yōu)點(diǎn)諸如低的重量、低的制造成本和容易的形狀變化而使用。層壓片包括其中實(shí)施熱結(jié)合的內(nèi)樹脂層、屏障金屬層和施加耐久性的外樹脂層。外樹脂層應(yīng)該具有優(yōu)良的對(duì)外部環(huán)境的耐受性，從而需要預(yù)定水平或者大于預(yù)定水平的抗拉強(qiáng)度和耐候性。在這點(diǎn)上，用于外涂層的聚合物樹脂可以包含呈現(xiàn)優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度和耐候性的聚鄰苯二甲酸酯(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者取向尼龍。另外，外涂層由聚鄰苯二甲酸酯(PEN)制成和/或在該外涂層的外表面處設(shè)置有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層。聚鄰苯二甲酸酯(PEN)如與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比即使在小的厚度下也呈現(xiàn)優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度和耐候性，并且因此適于用作外涂層。用于內(nèi)樹脂層的聚合物樹脂可以是如下的聚合物樹脂，該聚合物樹脂具有熱結(jié)合特性(熱粘著特性)、電解質(zhì)溶液的低的吸濕性以防止電解質(zhì)溶液滲透到聚合物樹脂中，且既不被電解質(zhì)溶液膨脹也不被沉積，并且較優(yōu)選地是氯化聚丙烯(CPP)薄膜。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的層壓片可以包括具有5到40 μ m的厚度的外涂層、具有20到150 μ m厚度的屏障層和具有10到50 μ m厚度的內(nèi)密封劑層。當(dāng)層壓片的各個(gè)層的厚度過度地小時(shí)，不能夠獲得材料的屏障性能和強(qiáng)度的改進(jìn)，并且另一方面，當(dāng)厚度過度地大時(shí)，不利地，加工性劣化并且片的厚度增大。這種二次電池可以被用于用作小型裝置的電源的電池單元，以及包括用作要求高溫穩(wěn)定性、長周期特性、高速率特性等的中型和大型裝置的電源的多個(gè)電池單元的中型和大型電池模塊的單元電池。優(yōu)選的中型和大型裝置的實(shí)例包括但不限于由電池驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)提供動(dòng)力的動(dòng)力工具；包括電動(dòng)車輛(EV)、混合電動(dòng)車輛(HEV)和插電式混合電動(dòng)車輛(PHEV)的電動(dòng)車輛；包括電動(dòng)自行車(E-bike)、電動(dòng)摩托車(E-scooter)的電動(dòng)雙輪車輛；電動(dòng)高爾夫球車；電力存儲(chǔ)系統(tǒng)等。


結(jié)合附圖根據(jù)以下詳細(xì)說明，將更清楚地理解本發(fā)明的以上和其它的目的、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的切割裝置的示意圖；圖2是示出了圖1的切割·裝置的局部示意圖；圖3是示出了圖1的切割裝置的過程的示意圖；并且圖4是示出了圖1的電極片層壓件的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考以下的實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。這些實(shí)例僅被提供用于說明本發(fā)明并且不應(yīng)該被解釋成限制本發(fā)明的范圍和精神。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的切割裝置的示意圖。圖2是示出了圖1的切割裝置的局部示意圖。圖3是示出了圖1的切割裝置的過程的局部示意圖。圖4是示出了圖1的電極片層壓件的平面示意圖。參考這些圖，切割裝置100以單元電極層壓件的間隔切割電極片層壓件10，其中，兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)電極片被層壓，在該連續(xù)電極片中，電極活性材料被施加到連續(xù)電極片的一個(gè)或兩個(gè)表面，以通過電極片層壓件10形成多個(gè)單元電極層壓件15。電極片層壓件10是用于制造包括陰極片/分隔物/陽極片結(jié)構(gòu)的全電池的片狀層壓件，或者用于制造包括陰極片/分隔物/陽極片/分隔物/陰極片結(jié)構(gòu)或者陽極片/分隔物/陰極片/分隔物/陽極片結(jié)構(gòu)的二分電池的片狀層壓件。切割裝置100包括:刀具20，該刀具20在設(shè)定位置處切割電極片層壓件10 ;和雙重夾持器結(jié)構(gòu)的第一輸送夾持器30a和第二輸送夾持器30b,基于電極片層壓件10的進(jìn)給方向，該第一輸送夾持器30a和該第二輸送夾持器30b被布置在刀具20的前方處,并且根據(jù)刀具20的操作以與單元電極層壓件15對(duì)應(yīng)的大小的一個(gè)節(jié)距拉動(dòng)和輸送電極片層壓件10。閘刀式刀具20通過獲得圖像的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、分析圖像數(shù)據(jù)并且由此執(zhí)行主動(dòng)切割的凸輪25來驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)第一輸送夾持器30a和第二輸送夾持器30b的操作，電極片10被以在單元電極層壓件15之間的距離(P)進(jìn)給到刀具20，并且該距離被稱作“節(jié)距(p)”。第一輸送夾持器30a與刀具鄰近,第二輸送夾持器30b被布置在第一輸送夾持器30a的后方處，并且它們交替地拉動(dòng)電極片層壓件10。S卩，在第一輸送夾持器30a拉動(dòng)電極片層壓件10并將電極片層壓件10輸送到刀具20時(shí)，第二輸送夾持器30b返回到用于拉動(dòng)的位置，并即將在第一輸送夾持器30a的輸送完成時(shí)第二輸送夾持器30b將電極片層壓件輸送到刀具20。這樣，兩個(gè)輸送夾持器30a和30b被使用并且執(zhí)行以上的操作，由此使刀具20能夠在設(shè)定位置處以高速率切割并且盡管高-速率切割也仍然防止刀具20的使用壽命的縮短。另外，固定夾持器35被布置在第二輸送夾持器30b的前方處并且在第一輸送夾持器30a和第二輸送夾持器30b之間，因此使刀具20能夠容易地將電極片層壓件10切割成單元電極層壓件15。除了這些構(gòu)件之外，還可以添加切分器(未示出)，該切分器在刀具20在電極片層壓件的長度方向(縱向方向)上切割電·極片層壓件10之后切分電極片層壓件10的寬度方向(豎直方向)。同時(shí),與刀具20鄰近的第一后夾持器40a和布置在第一后夾持器40a和輸送傳送器50之間的第二后夾持器40b被布置成在刀具20的后方處交替地拉動(dòng)被切割的單元電極層壓件15并且第二后夾持器40b將被切割的單元電極層壓件15進(jìn)給到輸送傳送器50。具體地，在第一后夾持器40a將被切割的單兀電極層壓件15輸送到輸送傳送器50時(shí)，第二后夾持器40b返回到原始位置并且即將在第一后夾持器40a的輸送完成時(shí)，開始將電極片層壓件15輸送到輸送傳送器50。因此，在第一后夾持器40a輸送和第二后夾持器40b返回到原始位置的過程中，第一后夾持器40a和第二后夾持器40b的位置被轉(zhuǎn)換。因此，后夾持器由執(zhí)行以上限定的操作的一對(duì)第一后夾持器40a和第二后夾持器40b構(gòu)成，由此在如以上提到的切割期間有效地輸送待快速地進(jìn)給的單元電極層壓件15并且進(jìn)一步改進(jìn)了全過程的生產(chǎn)效率。雖然已經(jīng)為了說明的目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域中的一般技術(shù)人員會(huì)理解，在不脫離本發(fā)明的如在所附權(quán)利要求中公開的范圍和精神的情況下，各種變型、添加和替代都是可能的。工業(yè)實(shí)用性如根據(jù)前述明顯地，通過以高速率進(jìn)給電極片層壓件的雙重夾持器和在設(shè)定位置處反復(fù)地切割電極片層壓件的刀具的組合，根據(jù)本發(fā)明的切割裝置以高速率穩(wěn)定地切割電極片同時(shí)使刀具的磨損最小化,并且因此減少成本并極大地改進(jìn)了總體過程的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種用于切割電極片層壓件以由所述電極片層壓件形成多個(gè)單元電極層壓件的裝置，在所述電極片層壓件中，兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)電極片被層壓，電極活性材料被施加到所述連續(xù)電極片的一個(gè)或兩個(gè)表面，所述裝置包括: 刀具，所述刀具用于在設(shè)定位置處切割所述電極片層壓件，由此形成單元電極層壓件；和 兩個(gè)或更多個(gè)輸送夾持器，基于所述電極片層壓件的進(jìn)給方向，所述輸送夾持器被布置在所述刀具的前方，所述輸送夾持器根據(jù)所述刀具的操作而以與所述單元電極層壓件對(duì)應(yīng)的大小的一個(gè)節(jié)距拉動(dòng)并且輸送所述電極片層壓件， 其中，在所述輸送夾持器中的一個(gè)輸送夾持器拉動(dòng)和輸送所述電極片層壓件時(shí)，其余的輸送夾持器向用于拉動(dòng)的位置移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電極片層壓件是用于制造包括陰極片/分隔物/陽極片結(jié)構(gòu)的全電池的片狀層壓件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述電極片層壓件是用于制造包括陰極片/分隔物/陽極片/分隔物/陰極片結(jié)構(gòu)或者陽極片/分隔物/陰極片/分隔物/陽極片結(jié)構(gòu)的二分電池的片狀層壓件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸送夾持器包括與所述刀具鄰近的第一輸送夾持器和布置在所述第一輸送夾持器的后方的第二輸送夾持器，以交替地拉動(dòng)所述電極片層壓件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，在所述第一輸送夾持器拉動(dòng)所述電極片層壓件并且將所述電極片層壓件輸送到所述刀具時(shí)，所述第二輸送夾持器返回用于拉動(dòng)的位置，并且緊接在所述第一輸送夾持器的輸送完成之后，所述第二輸送夾持器開始將所述電極片層壓件輸送到所述刀具。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，用于當(dāng)所述刀具將所述電極片層壓件切割成單元電極層壓件時(shí)固定所述電極片層壓件的固定夾持器被布置在以下區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域中:(i)所述第二輸送夾持器的前方、( )在所述第一輸送夾持器和所述第二輸送夾持器之間以及(iii)在所述第一輸送夾持器和所述刀具之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括切分器，所述切分器用于在所述刀具在所述電極片層壓件的長度方向(縱向方向)上切割所述電極片層壓件之后，切分所述電極片層壓件的寬度方向(豎直方向)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述刀具是閘刀式刀具。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述刀具由凸輪驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，在所述刀具的后方進(jìn)一步布置后夾持器，以用于拉動(dòng)被切割的所述單元電極層壓件并且將被切割的所述單元電極層壓件裝載到輸送傳送器上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述后夾持器包括與所述刀具鄰近的第一后夾持器和布置在所述第一后夾持器和所述輸送傳送器之間的第二后夾持器，以交替地拉動(dòng)所述電極片層壓件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，在第一后夾持器將被切割的所述單元電極層壓件輸送到所述輸送傳送器時(shí)，所述第二后夾持器返回原始位置，并且緊接在所述第一后夾持器的輸送完成之后，所述第二后夾持器開始將所述電極片層壓件輸送到所述輸送傳送器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，在所述第一后夾持器的輸送和所述第二后夾持器返回所述原始位置的過程中，所述第一后夾持器和所述第二后夾持器的位置被轉(zhuǎn)換。
14.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到13中的任一項(xiàng)所述的裝置制造的電極組件。
15.—種二次電池，其中，根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極組件與電解質(zhì)溶液一起被密封在電池殼體中。
16.一種電池組，包括作為單元電池的兩個(gè)或更多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求15所述的二次電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池組，其中，所述電池組被用作電動(dòng)車輛(EV)、混合電動(dòng)車輛(HEV)、插電式混合電動(dòng)車輛(PHEV )或者電力存儲(chǔ)系統(tǒng)的電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于切割的裝置，該裝置是用于切割電極片堆疊體的裝置，以由具有連續(xù)的并且在一側(cè)或者兩側(cè)上以電極活性材料施加的兩個(gè)或更多個(gè)電極片的電極片堆疊體來制造多個(gè)單元電極堆疊體，并且該裝置包括刀具，該刀具用于在電極片堆疊體被固定到適當(dāng)?shù)奈恢脮r(shí)通過切割電極片堆疊體來制造單元電極堆疊體；以及兩個(gè)或更多個(gè)夾持器，該夾持器位于刀具的基于供應(yīng)電極片被供應(yīng)的方向上的前方以根據(jù)刀具的運(yùn)動(dòng)每次一個(gè)節(jié)距地接收和輸送電極片，該一個(gè)節(jié)距與單元電極的大小對(duì)應(yīng)，其中，當(dāng)該夾持器中的一個(gè)夾持器接收并且輸送電極片時(shí)，另一個(gè)夾持器移動(dòng)到接收位置。
文檔編號(hào)H01M10/04GK103222096SQ201180055322
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者閔基泓, 黃成敏, 趙知?jiǎng)? 鄭太允, 孫正三, 鄭守澤, 韓昌敏, 白賢淑, 金省炫, 宋基勛, 樸相赫, 李漢成, 金炳根 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)