專利名稱：用于刻槽的新型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)明涉及一種用于刻槽的新型裝置。具體地，本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置用于以單元電極的間隔對其中在其一個或兩個表面上涂布有電極活性材料的連續(xù)電極片進行刻槽，從而由電極片形成多個單元電極，該裝置包括:擠壓器，所述擠壓器用于在設(shè)定位置處在電極片的頂部和底部上擠壓出槽口 ；和兩個以上夾持器，所述夾持器基于電極片的進給方向布置在擠壓器的后方，并且根據(jù)擠壓器的操作，以對應于單元電極的尺寸的一個節(jié)距拉動且輸送電極片，其中，當所述夾持器中的一個夾持器拉動并且輸送電極片時，其余夾持器移動到用于拉動的位置。
背景技術(shù)：
近來，可再充電二次電池被 廣泛用作無線移動裝置的能源或者輔助動力裝置。另夕卜，作為作為替代物提出以解決由使用化石燃料的常規(guī)汽油車輛、柴油車輛等引起的空氣污染的電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)、插電式混合電動車輛(PHEV)等的電源，二次電池正在受到極大關(guān)注。在其中將電極組件與電解液一起地安裝在電池殼體中的狀態(tài)下制造這種二次電池。根據(jù)制造方法，將電極組件劃分成堆疊型、折疊型、堆疊-折疊型等。在堆疊型或者堆疊-折疊型電極組件的情形中，單元組件具有其中隔著隔膜依次層壓正極和負極的結(jié)構(gòu)。為了制造這種電極組件，首先需要制造正極和負極。S卩，為了制造單元電極如正極和負極，首先，要求用于以單元電極的間隔對其中在其一個或兩個表面上涂布有電極活性材料的連續(xù)電極片進行刻槽的過程。通常通過使用擠壓器對電極片的一部分刻槽而進行刻槽過程。擠壓設(shè)備是用于以預定形狀的形式處理電極片，待擠壓的材料的設(shè)備，并且通常以連續(xù)進給方式進行處理。這種連續(xù)進給方式是其中擠壓器同時輸送和擠壓電極片的方法，并且其特征在于，被擠壓的電極片被連續(xù)地進給而不停止。參考圖1描述這種連續(xù)進給方式，該設(shè)備包括:用于以預定形狀的形式擠壓電極片10的擠壓器20 ;和用于將電極片10進給到擠壓器20的進給器30，并且擠壓器20也用作進給器。即，擠壓器20擠壓電極片10并同時輸送一半的輸送長度，并且在進給器20輸送剩余的輸送長度的狀態(tài)下，備用進給器30連續(xù)輸送電極片10。以預定速率連續(xù)地輸送電極片10。然而，盡管這種連續(xù)進給方式能夠以預定速率進給電極片10，因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)擠壓器20的穩(wěn)定擠壓，但是，因為由于當擠壓器10左右移動時與擠壓器10 —起移動的模具22的慣性而難以以高速率進給電極片，所以發(fā)生生產(chǎn)效率降低的問題，因此導致成本增加。因此，需要開發(fā)用于解決這些問題的新型刻槽裝置。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，進行了本發(fā)明以解決以上問題和尚待解決的其它技術(shù)問題。本發(fā)明的一個目的在于提供一種用于在電極片上以高速率穩(wěn)定地形成槽口的刻
槽裝置。本發(fā)明的另一個目的在于提供使用該刻槽裝置發(fā)揮優(yōu)良操作性質(zhì)的二次電池。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種裝置，所述裝置用于以單元電極的間隔對其中在其一個或兩個表面上涂布有電極活性材料的連續(xù)電極片進行刻槽，從而由電極片形成多個單元電極，所述裝置包括:擠壓器，所述擠壓器用于在設(shè)定位置處在電極片的頂部和底部上擠壓出槽口 ；和兩個以上夾持器，所述夾持器基于電極片的進給方向布置在擠壓器的后方，并且根據(jù)擠壓器的操作，以對應于單元電極的尺寸的一個節(jié)距拉動且輸送電極片，其中，當所述夾持器中的一個夾持器拉動且輸送電極片時，其余夾持器移動到用于拉動的位置。S卩，根據(jù)本發(fā)明的刻槽裝置具有如下構(gòu)造，其中，布置在擠壓器的后方的夾持器以一個節(jié)距拉動電極片，并且擠壓器僅擠壓通過夾持器的操作輸送的電極片，由此與其中擠壓器還執(zhí)行輸送的傳統(tǒng)構(gòu)造相比，快速地在電極上形成槽口。在一個優(yōu)選實施方案中，夾持器可以包括與擠壓器鄰近的第一夾持器和布置在第一夾持器的后方的第二夾持器以交替地拉動電極片。包括兩個夾持器的這種夾持器還會被寬泛地稱作“雙重夾持器”。具體地，雙 重夾持器的操作如下。在第一夾持器從擠壓器拉動電極片并且輸送該電極片的同時，第二夾持器返回用于拉動的位置并且在第一夾持器的輸送完成之后立即開始從擠壓器輸送電極片。槽口分別形成在電極片的頂部和底部上，使得槽口是相互對稱的。因此，能夠在隨后的切割過程期間容易地對槽口進行切割。基于這種構(gòu)造，擠壓器的擠壓速率例如為150到300SPM(行程數(shù)每分鐘)，這與還用作進給器的傳統(tǒng)擠壓器相比是增大的。例如，用作進給器和擠壓器兩者的擠壓器具有100SPM以下的擠壓速率。擠壓器可以包括具有至少兩個空腔的模具以通過一個擠壓操作形成多個槽口。在此情形中，能夠提高生產(chǎn)效率。優(yōu)選地，模具具有四個到六個空腔。包括這種模具的擠壓器能夠通過一個擠壓操作形成4到6個槽口并且槽口可以具有諸如突出部的形狀。在一些情形中，擠壓器可以在行單元之間擠壓出槽口，使得電極片在其運動方向上被劃分成兩個以上行單元，并且以一個節(jié)距在各個行單元處形成兩個以上單元電極。在此情形中，槽口可以在劃分在各個行處的電極片的頂部和底部處形成，并且與不以行單元劃分的電極片相比，能夠2倍地改進生產(chǎn)效率。在一個優(yōu)選實施方案中，刻槽裝置可以進一步包括張力部，該張力部用于在與夾持器的輸送方向相反的方向上在擠壓器的后方對電極片施加后張力。張力部可以包括被設(shè)為能夠旋轉(zhuǎn)的輥和被軸向地連接到輥的馬達，其中馬達與夾持器冋步。
在此情形中，馬達在夾持器停止處的前方5到IOmm的點處停止操作。結(jié)果，電極片與輥一起滑移并且因此對電極片施加后張力。張力部可以包括用于輸送電極片的輥，以及用于使輥停止的磁粉制動器或扭矩限制器。具體地，在夾持器完成電極片向擠壓器的輸送之前，磁粉制動器或者扭矩限制器保持輥以對電極片施加后張力。刻槽裝置可以具有如下結(jié)構(gòu)，其中，纏繞電極片的退繞機和用于控制電極片的曲折的曲折控制器依次布置在張力部的前方。在此情形中，該裝置可以進一步包括張力維持模塊，該張力維持模塊被布置在曲折控制器和張力部之間以與退繞機一起對電極片維持預定的張力。這種張力維持模塊可以由重量補償器(weight dancer)或者空氣補償器(airdancer)構(gòu)成。在一些情形中，刻槽裝置可以進一步包括檢查器，該檢查器用于在夾持器的后方檢查被擠壓器刻槽的電極片。在此情形中，檢查器可以包括用于從被擠壓的電極片獲得圖像數(shù)據(jù)的照相機和用于分析圖像數(shù)據(jù)的決定模塊。同時，電極片可以包括突出部。在刻槽過程中，該突出部可以與槽口一起形成。本發(fā)明還提供一種使用該刻槽裝置制造的電極組件。該電極組件具有其中隔著隔膜依次層壓正極和負極的結(jié)構(gòu)。例如，通過對正極集電器涂布通過混合包含正極活性材料的正極混合物與溶劑如NMP而制備的漿液，隨后進行干燥和軋制而制造正極。除了正極活性材料之外，正極混合物可以進一步任選地包含諸如導電材料、粘合劑或者填料的成分。作為引起電化學反應的物質(zhì)，正極活性材料是包含兩種以上過渡金屬的鋰過渡金屬氧化物并且其實例包括但不限于被一種或多種過渡金屬取代的層狀化合物如鋰鈷氧化物(LiCoO2)或鋰鎳氧化物(LiNiO2);被一種或者多種過渡金屬取代的鋰錳氧化物；由式LiNi1^yMyO2表示的鋰鎳氧化物(其中M=Co> Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B、Cr、Zn或Ga,鋰鎳氧化物包含所述元素中的一種或多種元素，0.01 ≤ y ≤ 0.7);由Li1+zNibMnc;COl_(b+c;+d)Md0(2_dAe 如 LiLzNiljZ3Cov3MnljZ3O2 或 LiLzNia4Mna4Coa2O2 (其中-0.5 ≤ z ≤ 0.5,0.1 ≤ b ≤ 0.8,
0.1 ≤ c ≤ 0.8，0 ≤ d ≤ 0.2，0 ≤ e ≤ 0.2，b+c+d〈l，M=Al、Mg、Cr、T1、Si 或 Y，A=F、P 或 Cl)表示的鋰鎳鈷錳復合氧化物；以及由式LihMhM’ yP04_zXz表示的橄欖石鋰金屬磷酸鹽(其中 M=過渡金屬，優(yōu)選 Fe、Mn、Co 或 Ni，M’ =Al、Mg 或 Ti，X=F, S 或者 N，-0.5 ≤ x ≤ +0.5，O ≤ y ≤ 0.5 并且 O ≤ z ≤ 0.1)。基于包含正極活性材料的混合物的總重量，通常以I重量％至30重量％的量添加導電材料?？梢允褂萌魏螌щ姴牧隙鴽]有特別限制，只要其具有適當?shù)膶щ娦远辉陔姵刂幸鸩焕幕瘜W變化即可。導電材料的實例包括以下導電材料，其包括石墨；炭黑如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑和熱裂法炭黑；導電纖維如碳纖維和金屬纖維；金屬粉末如氟化碳粉末、鋁粉末和鎳粉末；導電晶須如氧化鋅和鈦酸鉀；導電金屬氧化物如氧化鈦；和聚苯醚衍生物。
粘合劑是增強電極活性材料對導電材料和集電器的結(jié)合的成分?；诎龢O活性材料的混合物的總重量，通常以I重量％至30重量％的量添加粘合劑。粘合劑的實例包括聚乙二烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素(CMC)、淀粉、羥丙基纖維素、再生纖維素、聚乙烯基批咯燒酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯二烯三元聚合物(EPDM)、磺化EPDM、丁苯橡膠、氟橡膠和各種共聚物。填料是任選地用于抑制電極膨脹的成分?？梢允褂萌魏翁盍隙鴽]有特別限制，只要其不在制造的電池中引起不利的化學變化并且是纖維狀材料即可。填料的實例包括烯烴聚合物如聚乙烯和聚丙烯；和纖維狀材料如玻璃纖維和碳纖維。正極集電器通常被制造成具有3至500 μ m的厚度?？梢允褂萌魏握龢O集電器而沒有特別限制，只要其具有適當?shù)膶щ娦远辉谥圃斓碾姵刂幸鸩焕幕瘜W變化即可。正極集電器的實例包括不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳、和鋁或者利用碳、鎳、鈦或銀表面處理過的不銹鋼。這些集電器在其表面上包括微細的不規(guī)則從而增強對電極活性材料的粘附。另外，可以以包括膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡布的各種形式使用集電器。例如，通過對負極集電器涂布通過混合包含負極活性材料的負極混合物與溶劑如NMP而制備的漿液， 隨后進行干燥而制造負極。負極混合物可以進一步任選地包含諸如如上所述的導電材料、粘合劑或填料的成分。負極活性材料的實例包括碳和石墨材料如天然石墨、人造石墨、膨脹石墨、碳纖維、硬碳、炭黑、碳納米管、二萘嵌苯、活性碳；能夠與鋰形成合金的金屬如Al、S1、Sn、Ag、B1、Mg、Zn、In、Ge、Pb、Pd、Pt和Ti以及包含這些元素的化合物；碳和石墨材料與金屬及其化合物的復合物；和含鋰氮化物。其中，碳基活性材料、硅基活性材料、錫基活性材料或硅碳基活性材料是更加優(yōu)選的。所述材料可以單獨使用或者以兩種以上的組合使用。負極集電器通常被制造成具有3到500 μ m的厚度?？梢允褂萌魏呜摌O集電器而沒有特別限制，只要其具有適當?shù)膶щ娦远辉陔姵刂幸鸩焕幕瘜W變化即可。負極集電器的實例包括銅、不銹鋼、鋁、鎳、鈦、燒結(jié)碳和銅或者利用碳、鎳、鈦或銀表面處理過的不銹鋼，以及鋁鎘合金。與正極集電器類似，負極集電器在其表面上包括微細的不規(guī)則從而增強對電極活性材料的粘附。另外，可以以包括膜、片、箔、網(wǎng)、多孔結(jié)構(gòu)、泡沫和無紡布的各種形式使用集電器。隔膜設(shè)置在正極和負極之間。作為隔膜，使用具有高離子滲透性和機械強度的絕緣薄膜。隔膜典型地具有0.01至10 μ m的孔徑和5至300 μ m的厚度。作為隔膜，使用由具有耐化學性和疏水性的烯烴聚合物如聚丙烯和/或玻璃纖維或者聚乙烯制成的片或無紡布。當采用固體電解質(zhì)如聚合物作為電解質(zhì)時，固體電解質(zhì)還可以用作隔膜和電解質(zhì)兩者。本發(fā)明還提供一種二次電池，該二次電池具有其中將電極組件與含鋰鹽的非水電解液一起密封在電池殼體中的結(jié)構(gòu)。含鋰鹽的非水電解質(zhì)由非水電解質(zhì)和鋰鹽構(gòu)成。并且，優(yōu)選地，所述非水電解質(zhì)的實例包括非水有機溶劑、有機固體電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)等。非水溶劑的實例包括非質(zhì)子有機溶劑如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、Y-丁內(nèi)酯、1，2-二甲氧基乙烷、四羥基franc,2-甲基四氫呋喃、二甲基亞砜、1，3-二氧戊環(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、三甲氧基甲烷、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、碳酸亞丙酯衍生物、四氫呋喃衍生物、乙醚、丙酸甲酯和丙酸乙酯。有機固體電解質(zhì)的實例包括聚乙烯衍生物、聚環(huán)氧乙烷衍生物、聚環(huán)氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、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的聚合物。無機固體電解質(zhì)的實例包括鋰的氮化物、鹵化物和硫酸鹽如Li3N、Lil、Li5NI2,Li3N-Li1-LiOH' LiSiO4' LiSiO4-Li1-LiOH' Li2SiS3' Li4SiO4' Li4SiO4-Li1-LiOH 和Li3P04-Li2S_SiS2。鋰鹽是在上述非水電解質(zhì)中能夠易于溶解的材料并且其實例包括LiCl、LiBr,Li 1、LiClO4' LiBF4' LiB10Cl10, LiPF6' LiCF3SO3' LiCF3CO2' LiAsF6' LiSbF6' LiAlCl4' CH3SO3L1、CF3SO3L1、(CF3SO2) 2NL1、氯硼烷鋰、低級脂族羧酸鋰、四苯基硼酸鋰和酰亞胺。另外，為了改進充電/放電特性和阻燃性，可以將例如吡唆、亞磷酸三乙酯、三乙醇胺、環(huán)醚、乙二胺、正甘醇二甲醚、六磷酸三酰胺(hexaphosphoric triamide)、硝基苯衍
生物、硫、醌亞胺染料、N-取代的曝唑烷酮、N, N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、銨鹽、批咯、2-甲氧基乙醇、三氯化鋁等添加到非水電解質(zhì)中。如果必要，為了賦予不燃性，非水電解質(zhì)可以進一步包含含鹵素的溶劑如四氯化碳和三氟乙烯。此外，為了改進高溫存儲特性，非水電解質(zhì)可以進一步包含二氧化碳氣體等。電池殼體可以是熱結(jié)合層壓片的圓筒形罐、矩形罐或者袋。其中，由于諸如低重量、低制造成本和形狀容易改變的優(yōu)點，可以通常地使用袋形殼體。層壓片包括其中進行熱結(jié)合的內(nèi)部樹脂層、阻擋金屬層和施加耐久性的外部樹脂層。外部樹脂層應該具有優(yōu)良的外部環(huán)境耐受性，因此要求預定水平以上的抗拉強度和耐候性。在這方面，用于外部涂層層的聚合物樹脂可以包含顯示優(yōu)良抗拉強度和耐候性的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者取向尼龍。另外，外部涂層由聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成和/或在其外表面處設(shè)置有聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)層。聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)與聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比即使在小厚度下也顯示優(yōu)良的抗拉強度和耐候性，并且因此適合用作外部涂層。用于內(nèi)部樹脂層的聚合樹脂可以是具有熱結(jié)合性質(zhì)(熱粘附性質(zhì))、低的電解液吸濕性以防止電解液滲透到其中并且不被電解液膨脹或沉積的聚合樹脂，并且更加優(yōu)選是氯化聚丙烯(CPP)膜。在一個優(yōu)選實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的層壓片可以包括具有5至40 μ m的厚度的外部涂層、具有20至150 μ m的厚度的阻擋層和具有10至50 μ m的厚度的內(nèi)部密封劑層。當層壓片的各個層的厚度過小時，不能期待材料的阻擋性能和強度的改進，并且另一方面，當厚度過大時，不利地，可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，以及用作要求高溫穩(wěn)定性、長循環(huán)特性和高倍率特性 等的中型和大型裝置的電源的包含多個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例包括但不限于利用電池驅(qū)動的馬達提供動力的電動工具；包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV)的電動車輛；包括電動自行車(E-自行車)、電動踏板車(E-踏板車)的電動雙輪車輛；電動高爾夫球車；電力存儲系統(tǒng)等。


圖1是示出常規(guī)刻槽裝置的局部示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的刻槽裝置的局部示意圖；圖3是示出圖2的電極片的平面示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的電極片的平面示意圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的刻槽裝置的構(gòu)造的示意圖；并且圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的刻槽裝置的過程的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參考以下實例更加詳細地描述本發(fā)明。這些實例僅被提供用于說明本發(fā)明并且不應該被解釋成限制本發(fā)明的范圍和主旨。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的刻槽裝置的局部示意圖。圖3是圖2的電極片的平面示意圖。參考這些圖，刻槽裝置IOOa以單元電極16的間隔對其中在其兩個表面上都涂布有電極活性材料的連續(xù)電極片10進行刻槽，從而由連續(xù)電極片10制造多個單元電極16。另外，刻槽裝置IOOa包括:在設(shè)定位置處在電極片10的頂部和底部上擠壓各個槽口 11和12的擠壓器20a，以及根據(jù)擠壓器20a的操作，以對應于單元電極16的尺寸的一個節(jié)距(P)拉動且輸送電極片10的雙重夾持器結(jié)構(gòu)的第一夾持器30a和第二夾持器30b。第一夾持器30a和第二夾持器30b基于電極片10的進給方向布置在擠壓器20a的后側(cè)，并且當?shù)谝粖A持器30a拉動且輸送電極片10時，第二夾持器30b向用于拉動的位置移動。具體地，在第一夾持器30a從擠壓器20a拉動電極片10并且將其輸送到位置B的同時，第二夾持器30b返回用于拉動的位置C并且從完成第一夾持器30a的輸送的位置B從擠壓器20a連續(xù)輸送電極片10。通過擠壓器20a在電極片10的頂部和底部上形成槽口 11和12，使得它們是相互對稱的。另外，擠壓器20a包括模具22a，從而擠壓電極片10以形成槽口 11和12，并且僅擠壓處于設(shè)定狀態(tài)中的電極片10。同時，擠壓器20a與第一夾持器30a和第二夾持器30b同步。S卩，在擠壓器20a停止時，第一夾持器30a和第二夾持器30b以一個節(jié)距(P)拉動電極片10并且將電極片10進給到擠壓器20a，并且在擠壓器20a擠壓時，其操作停止。另外，在夾持電極片10的狀態(tài)下，第一夾持器30a和第二夾持器30b通過拉動操作以一個節(jié)距(P)向擠壓器進給電極片 10。第一夾持器30a和第二夾持器30b交替地操作。即，在第一夾持器30a操作，從位置‘A’移動到位置‘B’并且以一個節(jié)距進給電極片10的同時，第二夾持器30b從位置‘D’返回位置‘C’ (等待位置)并且被布置成使得它接連地(緊接地)從第一夾持器30a進給電極片10。當?shù)谝粖A持器30a的操作完成時，S卩，當?shù)谝粖A持器30a移動到位置‘B’時，完成進給并且擠壓器20a擠壓出槽口，第二夾持器30b夾持電極片10以準備進給，并且第二夾持器30b從位置‘C’移動到位置‘D’并且在通過擠壓器20a的擠壓完成之后立即接連地進給電極片10。在夾持器進給電極片10并且然后返回原始位置的同時，其中使用兩個夾持器30a和30b的這種構(gòu)造防止當使用一個夾持器時發(fā)生的間歇進給的發(fā)生，并且因此進一步改進
生產(chǎn)效率。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的電極片的平面示意圖。與圖2—起參考圖4，擠壓器20a在第一行和第二行之間擠壓出槽口 13和14，并且兩個單元電極在電極 片IOa的運動方向上被以一個節(jié)距(P)劃分成兩個行單元并且兩個單元電極被以一個節(jié)距(P)在各個行單元處刻槽。擠壓器20a包括模具22b，模具22b具有四對空腔以通過單個擠壓操作形成四個突出部15與槽口 11、12、13和14。另外，在電極片IOa上形成槽口 11、12、13和14的過程中，擠壓器20a形成四個突出部15。這些突出部15形成在電極片IOa的未涂布電極活性材料的區(qū)域中并且在電極片IOa的各個單元行處具有對稱結(jié)構(gòu)。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的刻槽裝置的構(gòu)造的示意圖。圖6是示出圖5的過程的示意圖。與圖2和3 —起參考這些圖，刻槽裝置200包括退繞機50、曲折控制器60、張力部70、在電極片10的頂部和底部上擠壓出槽口 11和12的擠壓器20a、用于拉動電極片10并且將其輸送到擠壓器20a的第一夾持器30a和第二夾持器30b、檢查器80和重繞機90。張力部70包括張力維持模塊71,該張力維持模塊71在與第一夾持器30a和第二夾持器30b的輸送方向相反的方向上在擠壓器20a的前方對電極片10施加后張力并且維持電極片10的預定張力。另外，控制電極片10的曲折的曲折控制器60被布置在纏繞電極片10的退繞機50與對電極片10施加后張力的張力部70之間，并且檢查在其上擠壓出槽口 11和12的電極片10的檢查器80被布置在第二夾持器30b的后方。用于重繞被檢查的電極片的重繞機90被布置在檢查器80的后方，并且檢查器80包括用于從擠壓出槽口的電極片獲得圖像數(shù)據(jù)的照相機81和用于分析圖像數(shù)據(jù)的決定模塊82。 具體地，將待擠壓的電極片10纏繞在退繞機50的輥上，退繞機50的輥被軸向地連接到伺服馬達，并且由此，根據(jù)施加至伺服馬達的控制信號，將電極片10主動地退繞。曲折控制器60在輸送電極片的過程中防止電極片10曲折。構(gòu)成曲折控制器60的傳感器(未示出)在輸送電極片10的過程中感測電極片10的曲折，由此使得構(gòu)成曲折控制器60的第一輥61和第二輥62在軸向方向上移動并且防止電極片10曲折。在通過曲折控制器60的同時經(jīng)受曲折控制的電極片10被輸送到張力部70。張力部70在擠壓器20a的前方控制電極片10的張力并且由此防止電極片10曲折，并且通過張力部70的電極片10通過惰輥72而被輸送到擠壓器20a。在設(shè)定位置中，擠壓器20a根據(jù)模具在電極片10上擠壓出槽口。根據(jù)第一夾持器30a和第二夾持器30b的操作，這種電極片10被以槽口 12之間的距離(p)進給到擠壓器20a,并且該距離被稱作“節(jié)距(P) ”。第一夾持器30a和第二夾持器30b根據(jù)擠壓器20a的擠壓速率以一個節(jié)距拉動電極片10并且將其輸送到擠壓器20a。檢查器80通過視覺測試來確認擠壓器20a的擠壓是否在可接受的誤差范圍內(nèi)。通過檢查器80的電極片10被輸送到重繞機90并且被纏繞在輥91上。如果必要，則另一個張力部(未示出)可以被布置在檢查器80和重繞機90之間，從而使得張力部70在擠壓器20a的后方維持電極片10的張力并且由此使得電極片10能夠維持拉緊的狀態(tài)。除了這些部件之外，還可以添加用于供應與被擠壓的電極片10 —起纏繞的保護材料的設(shè)備，從而當將被擠壓的電極片10纏繞在重繞機90的輥上時保護被擠壓的電極片10。另外，在電極片10的曲折被曲折控制器60控制的狀態(tài)下，電極片10被輸送到張力部70。擠壓器20a在設(shè)定位置處擠壓電極片10，并且當擠壓器20a的擠壓完成時第一夾持器30a和第二夾持器30b以高速率拉動電極片10，并且再次向擠壓器20a進給電極片10。因此，因為電極片10快速地移動和停止，所以其由于慣性而抖動。張力部70解決了這個問題。
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張力部70包括張力維持模塊71和后張力模塊(未示出)，并且張力維持模塊71在擠壓器的前方對輸送到擠壓器的電極片10施加預定張力。用作張力維持模塊71的重量補償器被軸向地連接到氣壓缸(未示出)并且包括電位計(未示出)以測量補償器的運動角度。重量補償器71的運動由電位計測量，并且退繞機50基于測量值在或大或小的程度上(在特定程度上)將材料退繞，并且由此維持施加至電極片10的張力。更具體地，當重量補償器71在逆時針方向上移動時，退繞機50增加伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速率，從輥退繞更多的材料，并且重量補償器71在氣壓缸的力下返回并且對電極片10施加張力。當重量補償器71在順時針方向上移動時，退繞機50減小伺服馬達的旋轉(zhuǎn)速率并由此退繞更少的材料，并且重量補償器71返回到原始位置并減小施加至電極片10的張力。這樣，重量補償器71與退繞機50同步并且維持輸送到擠壓器20a的電極片10的預定張力。后張力模塊(未示出)防止電極片10的由夾持器30a和第二夾持器30b的瞬時操作引起的曲折。該后張力模塊被布置在擠壓器20a的前方并優(yōu)選包括伺服輥。伺服輥被軸向地連接到伺服馬達(未示出)并且使用控制信號控制伺服輥的旋轉(zhuǎn)。這種伺服輥設(shè)定為使得它與第一夾持器30a和第二夾持器30b同步地移動。S卩，當?shù)谝粖A持器30a和第二夾持器30b操作時，伺服馬達使伺服輥在向前方向上旋轉(zhuǎn)，并且當?shù)谝粖A持器30a和第二夾持器30b的操作完成時，伺服馬達停止并且伺服輥停止旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，伺服馬達停止于在第一夾持器30a和第二夾持器30b停止處的前方5至IOmm的點處，并且由此在第一夾持器30a和第二夾持器30b停止之后防止伺服輥通過慣性而旋轉(zhuǎn)。這樣，在第一夾持器30a和第二夾持器30b停止操作之前，即，在電極片10向擠壓器20a的輸送完成之前，伺服馬達停止伺服輥的旋轉(zhuǎn)并使用由在電極片10和伺服輥之間的滑移產(chǎn)生的摩擦來防止電極片10的進一步拉動。結(jié)果，電極片I被第一夾持器30a和第二夾持器30b進一步拉動，并且因此能夠解決電極片10的由慣性引起的抖動。照相機81可以具有任何構(gòu)造，只要該構(gòu)造使得能夠獲得數(shù)字圖像數(shù)據(jù)即可，并且優(yōu)選包括使用具有優(yōu)異圖像質(zhì)量的電荷耦合裝置(CCD)作為圖像傳感器的照相機，并且決定模塊82根據(jù)算法決定電極片10的擠壓是否是良好的。在檢查器80中經(jīng)受節(jié)距測試的電極片10通過輥而被進給到重繞機90，并且被擠壓的電極片被纏繞在重繞機90上。同時，可以在檢查器80和重繞機90之間進一步存在包括重量補償器和空氣補償器以維持材料張力的后張力部。另外，可以在檢查器80和重繞機90之間進一步存在曲折控制器。在此情形中，當被擠壓的材料被再次纏繞在輥上時，曲折控制器防止電極片10曲折。雖然已經(jīng)為了例示性目的公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，在不偏離所附權(quán)利要求書中所公開的本發(fā)明的范圍和主旨的情況下，各種修改、添加和替代都是可能的。工業(yè)實用性如從上文顯而易見的是，根據(jù)本發(fā)明的刻槽裝置以高速率在電極片上穩(wěn)定地形成槽口并且由此大大 地改進了全部過程的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
1.一種裝置，所述裝置用于以單元電極的間隔對連續(xù)電極片進行刻槽以由所述電極片形成多個單元電極，在所述連續(xù)電極片中在其一個或兩個表面上涂布有電極活性材料，所述裝置包含: 擠壓器，所述擠壓器用于在設(shè)定位置處在所述電極片的頂部和底部上擠壓出槽口 ；和 兩個以上夾持器，所述夾持器基于所述電極片的進給方向布置在所述擠壓器的后方，并根據(jù)所述擠壓器的操作以一個節(jié)距拉動并輸送所述電極片，所述一個節(jié)距為對應于所述單元電極的尺寸， 其中，當所述夾持器中的一個夾持器拉動且輸送所述電極片時，其余夾持器移動到用于拉動的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述夾持器包含與所述擠壓器鄰近的第一夾持器和布置在所述第一夾持器的后方的第二夾持器以交替地拉動所述電極片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，當所述第一夾持器從所述擠壓器拉動電極片并輸送所述電極片時，所述第二夾持器返回用于拉動的位置，并且在所述第一夾持器的輸送完成之后立即開始 從所述擠壓器輸送電極片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述槽口分別形成在所述電極片的頂部和底部上，使得所述槽口是相互對稱的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述擠壓器包含具有至少兩個空腔的模具以通過一個擠壓操作形成多個槽口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述模具具有四個到六個空腔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述擠壓器在行單元之間擠壓出槽口，使得所述電極片在其運動方向上被劃分成兩個以上行單元，并且以一個節(jié)距在各個行單元處形成兩個以上單元電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包含張力部，所述張力部用于在與所述夾持器的輸送方向相反的方向上在所述擠壓器的后方對所述電極片施加后張力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述張力部包含被設(shè)為能夠旋轉(zhuǎn)的輥和與所述輥軸向連接的馬達， 其中所述馬達與所述夾持器同步。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述張力部包含用于輸送所述電極片的輥，以及用于使所述輥停止的磁粉制動器或扭矩限制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中纏繞所述電極片的退繞機和用于控制所述電極片的曲折的曲折控制器依次布置在所述張力部的前方。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包含:檢查器，所述檢查器用于在所述夾持器的后方檢查被所述擠壓器刻槽的所述電極片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電極片包括突出部。
14.一種電極組件，其使用根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的刻槽裝置制造。
15.一種二次電池，其中權(quán)利要求14的電極組件與電解液一起密封在電池殼體中。
16.一種電池組，包含兩個以上權(quán)利要求15的二次電池作為單元電池。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電池組，其中所述電池組用作電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)、插電式混合電動車輛(PHEV)或者電力存儲系統(tǒng)的電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種裝置，所述裝置用于以單元電極的間隔對其中在其一個或兩個表面上涂布有電極活性材料的連續(xù)電極片進行刻槽，從而由電極片形成多個單元電極，所述裝置包括擠壓器，所述擠壓器用于在設(shè)定位置處在電極片的頂部和底部上擠壓出槽口；和兩個以上夾持器，所述夾持器基于電極片的進給方向布置在擠壓器的后方，并且根據(jù)擠壓器的操作，以對應于單元電極的尺寸的一個節(jié)距拉動并輸送電極片，其中，當所述夾持器中的一個夾持器拉動且輸送電極片時，其余夾持器移動到用于拉動的位置。
文檔編號B21D31/00GK103238237SQ201180058217
公開日2013年8月7日 申請日期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, 趙知勛, 鄭太允, 孫正三, 韓昌敏, 柳在勛, 鄭守澤, 金亨, 白賢淑, 宋基勛, 樸相赫, 李漢成, 金炳根 申請人:株式會社Lg 化學