專利名稱：用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置和方法。
背景技術：
通常，在可再充電電池如鋰離子電池和鋰聚合物電池中，電解質(zhì)連同電極組件一起容納在外殼中。電極組件包括陽極、隔膜和陰極。陽極由箔狀陽極集流體和涂覆在其表面上的陽極活性物質(zhì)形成，同樣陰極也是由箔狀陰極集流體和涂覆在其表面上的陰極活性物質(zhì)形成。電極的集流體具有其上未涂覆活性物質(zhì)的未涂覆部分，并且通常在該未涂覆部分上焊接導電接頭以使電極和外部電路連接。
為了提高可再充電電池的容量，電極組件適合于在卷繞電極組件時具有更強的張力。張力越強，相同體積內(nèi)可以卷繞的電極組件的面積就變得越大。
然而，當電極組件的張力增大時會出現(xiàn)各種問題。一個問題就是具有一種極性的活性物質(zhì)層末端，也就是形成了集流體中未涂覆部分和活性物質(zhì)之間邊界的活性物質(zhì)的尖硬末端能夠穿過隔膜，從而在具有另一種極性的活性物質(zhì)層或者電極中引起電短路?；钚晕镔|(zhì)或電極的電短路導致可再充電電池的穩(wěn)定性和可靠性惡化。
已知上述問題經(jīng)常出現(xiàn)在圓柱形電極組件卷繞體中。尤其地，因為在圓柱形可再充電電池中外殼也可以為圓柱形，所以認為活性物質(zhì)層的末端部分對外殼周邊表面上的任一部分施加了壓力。
而且，在可再充電電池中，已經(jīng)知道在可再充電電池的初始充電和放電期間陰極活性物質(zhì)稍微膨脹。因而，當活性物質(zhì)因上述增大的張力而在電極組件卷繞體中膨脹時，活性物質(zhì)層的尖硬末端部分穿過隔膜，從而在具有另一種極性的活性物質(zhì)層或者電極中引起電短路。
而且，在可再充電電池的放電期間，通常可再充電電池的溫度升高。因而，隔膜的硬度會降低而使得活性物質(zhì)層的末端部分容易切斷隔膜，由此更容易引起電短路。

發(fā)明內(nèi)容
用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置包括用于提供電極的供應部分，該電極具有其表面上以彼此間隔預定距離涂覆活性物質(zhì)的集流體，該電極在供應部分上卷繞多次；用于以預定速度從供應部分運送電極的第一緩沖部分；用于從第一緩沖部分接收電極并且使電極的移動停止預定時間的層疊部分，在移動停止之后該層疊部分在活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶、用于將來自于層疊部分的電極傳送預定距離的供料部分、用于以預定速度從供料部分運送電極的第二緩沖部分和用于從第二緩沖部分接收電極的卷繞部分。在一個實施方案中，供應部分包括電動機和通過皮帶與電動機連接來轉(zhuǎn)動以恒定速度供應電極的供應輥。
在另一個實施方案中，第一緩沖部分包括電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)傳送輥，用于從供應部分開始傳送電極；和與傳送輥緊密接觸的摩擦傳動輥，為了使電極夾在傳送輥和摩擦傳動輥之間，摩擦傳送輥與傳送輥一起抓動以控制電極拉力。該實施方案還可以包括用于支撐電極的支撐輥和用于使電極移動延遲的上升輥，其中支撐輥安裝在傳送輥的背面部分上，上升輥安裝在傳送輥和支撐輥之間以使得在層疊部分中層疊帶的期間因其重量而下降，以及在供料部分中電極的供料期間因電極的拉力而上升。
層疊部分可以包括用于在電極下表面上活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶的下部帶層疊部分；和在電極上表面上活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶的上部帶層疊部分。下部帶層疊部分還可以包括設置在下部帶層疊部分的上面部分處的支架，用于支撐電極；設置在下部帶層疊部分的下面部分處的擠壓部件，用于層疊帶；和安裝在按壓部分側(cè)面上的影像部分，用于檢測電極下部表面上活性物質(zhì)末端部分的位置。在另一個實施方案中，下部帶層疊部分包括安裝在下部帶層疊部分的下面部分處的電動機；與電動機連接的滾珠螺桿；和與滾珠螺桿耦接的擠壓部件，從而控制擠壓部件的位置。
上部帶層疊部分可以包括設置在上部帶層疊部分的下面部分處的支架，用于支撐電極；設置在上部帶層疊部分的上面部分處的擠壓部件，用于層疊帶；和安裝在按壓部分側(cè)面上的影像部分，用于檢測活性物質(zhì)末端部分的位置。上部帶層疊部分還包括安裝在上部帶層疊部分的下面部分處的電動機；與電動機連接并與與支架耦接的滾珠螺桿，從而控制支架的位置。
供料部分可以包括電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)傳送輥，用于以預定距離輸送電極；和與供給輥緊密接觸并且具有電極夾在所述在供給輥與摩擦傳動輥之間的摩擦傳動輥。在一個實施方案中，供料部分還包括安裝在供給輥和摩擦傳動輥的背面部分處的檢查部分，用于檢驗末端部分上帶的位置。檢查部分可以包括設置在檢查部分的下面部分處用于檢查帶的位置的下部攝像機；以及設置在檢查部分的上面部分處用于檢查帶的位置的上部攝像機。
第二緩沖部分可以包括電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)傳送輥，用于傳送電極、和與傳送輥緊密接觸并且具有所述電極夾在傳送輥與摩擦傳動輥之間有的摩擦傳動輥，用于控制電極的拉力。在一個實施方案中，第二緩沖部分還包括用于安裝在傳送輥前面的支撐輥，用于支撐電極；和安裝在支撐輥和傳送輥之間的上升輥，并且在層疊部分中層疊帶的期間上升輥因其重量而上升，以及在供料部分中在電極的供料期間因上升降的重量而下降。
卷繞部分可以包括電動機；和通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)卷繞輥，用于從第二緩沖部分接收電極并且用于在其上卷繞電極。
一種用于在可再充電電池的電極上層疊帶的方法，包括設置電極，該電極包括在其上涂覆活性物質(zhì)的彼此間隔預定距離的集流體，該集流體經(jīng)過多次卷繞；展開電極并且以基本恒定的速度將電極提供給第一緩沖部分；由第一緩沖部分接收電極到層疊部分，然后使電極穿過層疊部分的移動停止預定時間；在使電極穿過層疊部分的移動停止的同時，在電極上面的活性物質(zhì)末端上層疊帶；在使電極穿過層疊部分的移動停止的同時，在第一緩沖部分上緩沖電極；在預定時間之后將電極從層疊部分提供到供料部分；從層疊部分接收的電極在第二緩沖部分受到緩沖，從而使電極以預定距離和恒定速度傳送給供料部分；然后將從供料部分接收到的電極進行卷繞。
在一個實施方案中，該方法還包括在第一緩沖部分由支撐輥支撐電極；使電極通過層疊部分的移動停止同時，通過在第一緩沖部分使上升輥因其重量而下降，從而使電極延遲移動到層疊部分；然后通過在第一緩沖部分使上升輥因電極輸送過程中的電極拉力而上升，從而使電極移動到層疊部分中。
層疊可以包括將帶層疊到電極下表面上的活性物質(zhì)末端部分；和將帶層疊到電極上表面上的活性物質(zhì)末端部分。
在一個實施方案中，層疊包括使帶定位緊鄰在電極上的活性物質(zhì)的末端部分上；檢測帶相對于末端部分的位置；如果檢測到的位置不在預定位置，則使帶重新定位緊鄰所述末端部分；以及如果檢測到的位置基本上就在預定位置，則在檢測到的位置上將帶層疊到末端部分上。
在另一個實施方案中，該方法還包括在層疊之后檢查帶相對于末端部分的位置；并且如果檢查到的位置不在預定位置上，則使電極的移動停止。


本發(fā)明的上述以及其他特征和方面將從下述結(jié)合附圖的詳細描述中顯而易見到，其中圖1為示出可再充電電池的電極的平面圖，其中帶層疊在可再充電電池的電極上；圖2為示出圖1中示出的可再充電電池電極的截面圖，其中帶層疊在可再充電電池的電極上；圖3A和3B為示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案，用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置的正視圖和平面圖；圖4為示出圖3A和3B中示出用于在可再充電電池上層疊帶的裝置中卷繞部分的側(cè)視圖；圖5A和5B為示出圖3A-4中示出的裝置中用于在可再充電電池的電極上層疊帶的層疊部分的側(cè)視圖。
具體實施例方式
此后，參考附圖對本發(fā)明的各種實施方案進行描述，以使本領域技術人員可以實施本發(fā)明。
如圖1中所示，電極10由用于集流的箔形集流體11和以預定厚度和區(qū)域涂覆在集流體11表面上的活性物質(zhì)12形成?；钚晕镔|(zhì)12的末端部分13存在于活性物質(zhì)12和未涂覆活性物質(zhì)12的未涂覆部分14之間的邊界上。而且，根據(jù)本發(fā)明的該實施方案，在電極10上，在活性物質(zhì)12的末端部分13上層疊預定寬度和長度的帶15。當帶15已經(jīng)層疊在活性物質(zhì)12的末端部分13上以致于基本上與末端部分13平行時，電極10核準通過，并且當層疊在活性物質(zhì)12的末端部分13上的帶15不與末端部分13平行超出預定程度時，電極不核準通過。尤其地，圖1中點劃線16示出被層疊的帶15，然而略微傾斜偏離了它在電極10上的參考位置17。當帶15的傾斜度大于一定范圍時，電極10確定為次品。
如圖2中所示，在電極10的上表面和下表面上以預定厚度涂覆活性物質(zhì)12。而且，如上所述活性物質(zhì)12涂覆在預定區(qū)域中，而且活性物質(zhì)12設置成彼此間隔恒定距離。而且，如上所述，在電極10的上表面和下表面上涂覆的活性物質(zhì)12的末端部分13上均層疊了帶15。尤其地，在電極10的上表面和下表面上兩個接兩個地層疊了四條帶15。在電極10的組合過程中，將帶(未示出)連接在集流體11的未涂覆部分14上，然后切去與連續(xù)活性物質(zhì)12的兩端相鄰的未涂覆部分，由此得到一個電極10。在本實施方案中，在切去未涂覆部分14之前，設置輥形的卷繞電極10將帶15層疊在活性物質(zhì)12的末端部分13上。
圖3A和3B為示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案，用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置的正視圖和平面圖。
如圖3A和3B中所示，并且參考圖1和2，用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置包括用于以恒定速度提供卷繞電極10的供應部分110、用于使電極10緩沖預定時間的第一緩沖部分120、用于在電極10中活性物質(zhì)12的末端部分13上層疊帶15的層疊部分130、用于以預定距離輸送層疊有帶15的電極10的供料部分140、用于使電極再次緩沖預定時間的第二緩沖部分150、以及用于卷繞層疊有帶15的電極10的卷繞部分160。
參考圖1，2和4，供應部分110具有卷繞若干次成為輥形的電極10。供應部分110起到以恒定速度將電極10提供給裝置其他部分的作用。如上所述，活性物質(zhì)12以彼此間隔預定距離的涂覆在集流體11的表面上。由活性物質(zhì)12形成的層均具有帶有臺階的末端部分13。更尤其是，供應部分110設置有安裝在其側(cè)面上的電動機111和通過皮帶112與電動機111連接的輥子113。輥子113在其上具有卷繞了若干次的電極10。當電動機111運行時，皮帶112沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，致使輥子113可以沿著同一方向旋轉(zhuǎn)，由此以預定速度將卷繞在輥子113上的電極10拆開。
接下來，再次參考圖3A，第一緩沖部分120以預定速度傳送來自于供應部分110的電極，同時以預定時間收集電極10。更尤其是，第一緩沖部分120包括安裝在其側(cè)面上的電動機121、通過皮帶122與電動機121連接的傳送輥子123和與傳送輥123緊密接觸的摩擦輥124，以使電極10夾在傳送輥123和摩擦輥124之間。當電動機121運行時，皮帶122沿著一個方向旋轉(zhuǎn)并且傳送輥123和摩擦輥124也沿著同一方向旋轉(zhuǎn)，由此向夾在傳送輥123和摩擦輥124之間的電極10施加預定拉力并且將電極10朝向?qū)盈B部分130傳送。
而且，第一緩沖部分120設置有安裝在其背面部分且高度與傳送輥123相同的支撐輥125，從而支撐電極10且朝向?qū)盈B部分130傳送電極10。上升輥126設置在傳動輥123和支撐輥125之間，并且可以在預定范圍內(nèi)上升和下降。這里，電極10在上升輥126的下面移動。即，上升輥126支撐沿著上升輥126的外周表面移動的電極10。當層疊部分130將帶15層疊在電極10上時，即當電極10在層疊部分130中的移動停止時，上升輥126因其重量向下降。此時，因為電極10與上升輥126的外周表面接觸，所以電極10沿著上升輥126下降預定距離。換而言之，由于供應部分110和第一緩沖部分120的電動機111和121連續(xù)運行，所以借助傳送輥123和摩擦輥124連續(xù)傳送電極10。然而，由于電極10在層疊部分130中停止其移動，即在電極10由帶15層疊的狀態(tài)下，上升輥126因其重量下降，同時以恒定時間收集通過傳送輥123和摩擦輥124的電極10。此外，當電極10再次在層疊部分130中傳送時，拉力施加到傳送輥123和支撐輥125之間的電極10上，使得支撐電極10的上升輥126向上升起。當然，這種操作促使電極10快速且準確地朝向?qū)盈B部分130移動預定距離。
然后，參考圖1-3B，層疊部分130使來自于第一緩沖部分120的電極10的移動以預定時間停止，然后在電極10上形成的活性物質(zhì)層12的末端部分13上層疊帶15。更尤其是，層疊部分130包括下部帶層疊部分131a和上部帶層疊部分131b。
由于下部帶層疊部分131a將帶15層疊在電極10下表面上的活性物質(zhì)的兩個末端部分上，下部帶層疊部分131a在其上部部分上設置有彼此間隔預定距離的兩個支架132a和設置在支架132a下面的擠壓部件133a。電極10穿過支架132a和擠壓部件133a。此外，在擠壓部件133a上安裝了影像組件135a，從而給電極10的下部活性物質(zhì)層的末端部分拍照并且將電極10的末端位置和參考位置17進行比較。而且，擠壓部件133a在其上安裝有圓筒134a，為使擠壓部件132a朝向支架133a上升并且將帶15層疊在活性物質(zhì)層的末端部分上。當然，支架132a可以分別在其上設置有圓筒以使支架132a朝向擠壓部件133a下降。
沿著垂直于電極10傳送方向的方向供給帶15。更尤其是，參考圖1，2和3B，如圖5A中所示，其上卷繞了帶15的輥138a設置在支架132a和擠壓部件133a附近，并且依靠自動機沿著垂直于電極10傳送方向的方向從輥138a引導帶15的導入端。在引導帶15之后，安裝在支架132a和擠壓部件133a上的各圓筒134a運行并且使擠壓部件133a將帶15擠壓且層疊在活性物質(zhì)層12的末端部分13上，同時支架132a支撐電極10的上部部分。此外，在層疊帶之后，單獨的切割機(未示出)運行在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中對帶15進行切割。即，雖然未示出，但是帶切割機安裝在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中。
此外，電動機136a設置在擠壓部件133a的下部部分附近。滾珠螺桿137a安裝在電動機136a上并且與擠壓部件133a連接。在下部帶層疊部分131a中，當影像部分135a(圖3A)對活性物質(zhì)12的末端部分13進行拍照并且檢測末端部分的偏離參考位置的偏心距，電動機136a運行并且使擠壓部件133a沿著滾珠螺桿137a移動到預定位置，從而校正擠壓部件133a的位置。在層疊帶之前進行這種涉及擠壓部件的位置的校正。
參考圖1和2，如圖5B中所示，上部層疊部分131b包括設置在其下部的兩個支架132b和分別位于各支架132b上的擠壓部件133b，擠壓部件133b將帶15層疊在電極10的上表面上的兩個區(qū)域上。電極10在支架132b和擠壓部件133b之間通過。此外，在各擠壓部件133b上安裝影像部分135b(圖3A)，用于對電極10上表面上的活性物質(zhì)層12的末端部分13進行拍照，并且將末端部分13的位置和參考位置進行比較。此外，為了使擠壓部件133b和支架132b彼此緊密接觸并且將帶15層疊在活性物質(zhì)12的末端部分13上，在擠壓部件133b和支架132b上安裝圓筒134b。沿著垂直于電極10傳送方向的方向供應帶15。
更尤其是，將其上卷繞有帶15的輥子138b設置在支架132b和擠壓部件133b的附近。通過自動機(未示)沿著垂直于電極10傳送方向的方向引導帶15的導入端。在引導帶15之后，安裝在支架132b和擠壓部件133b上的圓筒134a運行，得使擠壓部件133b將帶15擠壓且層疊在活性物質(zhì)層12的末端部分13上，同時支架132b支撐電極10的上部部分。此外，在層疊帶之后，單獨的切割機(未示出)運行，從而在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中對帶15進行切割。雖然未示出，但是帶切割機安裝在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中。
此外，電動機136b設置在支架132b的下部部分，而滾珠螺桿137b安裝在電動機136b上并且與支架132b耦接。因而在上部帶層疊部分131b中，當影像部分135b(圖3A)對活性物質(zhì)12的末端部分進行拍照并且檢測末端部分的偏離參考位置的偏心距，電動機136b運行，使得支架132b沿著滾珠螺桿137b移動到預定位置。這里，在層疊帶之前使支架132b進行移動。
再次參考圖3A和3B，供料部分140將來自于層疊部分130的電極10傳送預定距離。尤其是，供料部分140在其上安裝有電動機141。供料輥143通過皮帶142與電動機141連接，從而使電極10旋轉(zhuǎn)且輸送預定距離。此外，摩擦輥144通過夾在摩擦輥144和供料輥143之間的電極10與供料輥143接觸。在如上構成的供料部分140中，當電動機141運轉(zhuǎn)時，供料輥143旋轉(zhuǎn)，從而將層疊部分130的電極10輸送到供料部分140預定距離。
為了檢測層疊在電極10上表面和下表面上的帶的位置，在供料部分140中安裝檢查部分145。尤其是，為了檢查層疊在電極10上表面上的帶的狀態(tài)，在供料輥153和摩擦輥154之后的供料部分的上部部分處設置上部照相機145a，同時為了檢查層疊在電極10下表面上的帶的狀態(tài)，在供料輥153和摩擦輥154之后在供料部分的下部部分處設置下部照相機145b。因而，當檢測部分145確定帶沒有得到正確地層疊時，所有構件停止它們的運行，使得操作者可以確定層疊裝置中是否存在異常。
接下來，第二緩沖部分150以恒定速度傳送來自于供料部分140和檢測部分145的電極10，同時使電極10的移動延遲預定時間。尤其是，第二緩沖部分150具有安裝在其中的電動機151和通過皮帶152與電動機151連接的傳動輥153。在電極10夾在傳送輥153和摩擦輥154之間的狀態(tài)下，傳動輥153與摩擦輥154接觸。當電動機151運行時，傳送輥153和摩擦輥154沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，從而對夾在傳送輥153和摩擦輥154之間的電極10施加拉力，同時將電極10傳送到卷繞部分160。
在傳送輥153的前面還安裝了高度與傳送輥153相同的支撐輥155以支撐并且傳送傳送輥153和摩擦輥154之間的電極10。此外，在支撐輥155和傳送輥153之間安裝上升輥156，上升輥156可以在預定的高度范圍內(nèi)上升和下降。這里，電極10在上升輥156的下面通過。尤其是，上升輥156由電極10支撐。在層疊部分130中層疊帶的過程中(即，在層疊部分130中電極10的移動停止)，上升輥156因電極10的拉力而向上升。此時，由于上升輥156的外周表面與電極10接觸，所以電極沿著上升輥156上升到預定高度。換而言之，當?shù)诙彌_部分150的電動機151連續(xù)運行時，傳送輥153和摩擦輥154可以連續(xù)傳送電極10。然而，由于在層疊部分130中電極10的移動停止(即，帶15層疊在電極10上)，上升輥156因電極10的拉力而向上升，由此適當將電極10傳送給卷繞部分160。在另一方面，當電極10再次在層疊部分130中傳送時，即供料部分140輸送電極10時，支撐輥153和傳送輥153之間的電極10的拉力變小。而且，支撐輥155也因其重量而下降，由此使電極10的移動延遲預定時間。因而，卷繞部分160上以恒定拉力接收穩(wěn)定的電極10。
最后，卷繞部分160在其上卷繞電極10成為輥形。如上所述，將帶層疊在電極10的上表面和下表面上的活性物質(zhì)層的末端部分上。將對卷繞部分160的結(jié)構進行更詳細的描述。卷繞部分160具有安裝在其中的電動機161和通過皮帶162與電動機161連接的卷繞輥163。電極10在卷繞輥163上卷繞若干次。因而，當電動機161運行時，皮帶162沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，從而可以使卷繞輥163沿著與皮帶162相同的方向旋轉(zhuǎn)，結(jié)果電極10以預定速度卷繞在卷繞輥163上。
在下文，將參照圖1-5B對根據(jù)本發(fā)明的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置100的運轉(zhuǎn)進行描述。
在根據(jù)本發(fā)明該實施方案的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置100中，沿著供應部分110、第一緩沖部分120、層疊部分130、供料部分140、第二緩沖部分150和卷繞部分160傳送電極10。將依次對帶層疊裝置100中的各部分的運行進行描述。
首先，供應部分110提供電極10，其中以預定速度在集流體11上以預定距離并且在預定區(qū)域上涂覆活性物質(zhì)12。尤其是，當電動機111運行時，皮帶112沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，從而使供應輥113沿著與皮帶112相同的方向旋轉(zhuǎn)，使得卷繞在供應輥113上的電極10以預定速度被提供。
由供應部分110提供的電極10具有由第一緩沖部分120引起的拉力。電極10沒有在預定時間移動到層疊部分130。尤其是，當電動機121運行時，皮帶122沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，從而確保傳送輥123和摩擦輥124沿著與皮帶122相同的方向旋轉(zhuǎn)，使得它們之間的電極10沿著一個方向移動。因而，電極10的拉力保持在供應部分110的供應輥113和傳送輥123之間。
在層疊部分130中進行帶的層疊時，在層疊部分130中電極10的移動暫時停止。此時，上升輥126因其重量向下降。當然，由于上升輥126的外周表面與電極10接觸，電極10連同上升輥126下降到預定距離。換而言之，當供應部分110的電動機111和第一緩沖部分120的電動機121連續(xù)運行時，電極10由傳送輥123和摩擦輥124連續(xù)傳送。然而，由于在層疊部分130中電極10的移動停止(即，帶15層疊在電極10上)，上升輥126因其重量下降并且使在傳送輥123和摩擦輥124之間通過的電極10的移動延遲預定時間。此外，當電極10再次在層疊部分130中傳送時，位于上升輥126和層疊部分130之間的電極10受到拉力。結(jié)果，與電極10接觸的上升輥126因電極10的拉力向上升。這個操作使電極10快速且準確地移動預定長度到層疊部分130。
在層疊部分130中，將帶15層疊在由第一緩沖部分120提供的電極10上的預定區(qū)域中。尤其是，將帶15層疊在電極10下表面上的活性物質(zhì)層12的兩個末端部分13和電極10上表面上的活性物質(zhì)層12的兩個末端部分13。更尤其是，層疊部分130包括下部帶層疊部分131a和上部帶層疊部分131b。在下部帶層疊部分131a中，將帶15層疊在下部活性物質(zhì)層12的兩個末端部分13。在上部帶層疊部分131b中，將帶15層疊在上部活性物質(zhì)層12的兩個末端部分13。在下部帶層疊部分131a中，首先，自動機將帶15從安裝在支架132a和擠壓部件133a側(cè)面上的帶輥138a移動預定距離，為了使帶15垂直于電極10。然后，安裝在支架132a和擠壓部件133a上的各圓筒134a運行，將帶15擠壓并層疊在電極10的活性物質(zhì)層12的末端部分上，同時支架132a支撐電極10。此外，在帶15層疊在電極10上之后，切割機運行在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中對帶15進行切割。
這里，在影像部分135a、電動機136a和滾珠螺桿137a運行之后，下部帶層疊部分131a實際運行。尤其是，當影像部分135a對形成在電極10下表面上的活性物質(zhì)層12的末端部分13進行拍照并且確定活性物質(zhì)層12的末端部分13偏離參考位置時，電動機136a運行使得擠壓部分133a沿著滾珠螺桿137a移動到預定位置，從而校正了它的位置。換而言之，當形成在電極10下表面上的活性物質(zhì)層12的末端部分13準確地位于支架132a和擠壓部件133a之間的預定區(qū)域時，下部帶層疊部分131a運行。
接下來，在上部帶層疊部分131b中，為了使帶15垂直于電極10，自動機將帶15從安裝在支架132b和擠壓部件133b側(cè)面上的帶輥138b引導預定長度。然后，在支架132b支撐電極10下表面的狀態(tài)下，裝在支架132b和擠壓部件133b上的各圓筒134b運行，上部擠壓部件133b將帶15擠壓并層疊在電極10的活性物質(zhì)層12的末端部分13上。此外，在帶15層疊在末端部分13上之后，切割機運轉(zhuǎn)在與電極10的寬度相對應的區(qū)域中對帶15進行切割。
這里，在影像部分135b、電動機136b和滾珠螺桿137b先運行之后，上部帶層疊部分131b實際運行。尤其是，當影像部分135b對形成在電極10上表面上的活性物質(zhì)層12的末端部分13進行拍照并且確定末端部分13偏離參考位置時，電動機136b運行使得擠壓部分133b沿著滾珠螺桿137b移動到預定位置，從而校正了它的位置。換而言之，當形成在電極10上表面上的活性物質(zhì)層12的末端部分13準確地位于支架132b和擠壓部件133b之間的預定區(qū)域時，上部帶層疊部分131b運行。
由供料部分140將連接有帶15的電極10輸送預定距離到第二緩沖部分150。尤其是，當電動機141運行時，供料輥143也運行使得來自層疊部分130的電極10移動預定距離。另一方面，供料部分140還包括安裝在其中的檢查部分145。檢查部分145檢驗帶15是否以正確的形狀層疊在活性物質(zhì)層12的末端部分13的正確位置上。尤其是，上部照相機145a檢驗層疊在上部活性物質(zhì)層12的末端部分13上的帶15，同時下部照相機145b檢驗層疊在下部活性物質(zhì)層12的末端部分13上的帶15。結(jié)果，當檢測部分145確定帶15的層疊狀態(tài)有缺陷時，所有構件停止它們的運行，使得操作者可以知道各部分的異常。
在完成電極10的供給和檢測之后，具有恒定拉力的電極10以預定速度從第二緩沖部分150傳送給卷繞部分160，同時延遲提供電極10預定時間。尤其是，當電動機151運行時，皮帶152沿著一個方向旋轉(zhuǎn)，同時傳送輥153和摩擦輥154也沿著彼此不同的方向旋轉(zhuǎn)，由此將具有預定拉力的并且夾在傳送輥153和摩擦輥154之間的電極10傳送給卷繞部分160。
此外，當在層疊部分130中層疊帶15時(即，供料部分140的電動機141停止運行)，上升輥156因電極10的拉力向上升。換而言之，當?shù)诙彌_部分150的電動機151連續(xù)運行時，借助傳送輥153和摩擦輥154連續(xù)傳送電極10。然而，在層疊部分130中，當電極10的傳送停止時(即，帶15層疊在電極10上)，上升輥156適當?shù)貙㈦姌O10傳送給卷繞部分160，同時因電極10的拉力而上升。此外，當從層疊部分130再次傳送電極10時，即供料部分140輸送電極10時，支撐輥155和傳送輥153之間的電極10的拉力變低。因此，傳送輥153因其重量下降，同時使電極10通過支撐輥155的移動延遲了預定時間。結(jié)果，卷繞部分160可以一直接收具有恒定拉力的穩(wěn)定電極10。
最后，電極10卷繞在卷繞部分160上成為輥形。即，當電動機161運行時，皮帶162沿著一個方向旋轉(zhuǎn)并且卷繞輥163也沿著與皮帶162相同的方向旋轉(zhuǎn)，從而電極10可以以預定速度卷繞在卷繞輥163上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明所述實施方案的用于層疊可再充電電池的電極的裝置可以自動且準確地將帶層疊在電極的構件即活性物質(zhì)層的末端部分上。由于如上所述地將帶層疊在電極上，所以可以避免電極的活性物質(zhì)層末端部分穿過隔膜而極性與該電極相反的電極或活性物質(zhì)中引起電短路。
在上述用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置的實施方案中，另一方面，雖然在供應部分和卷繞部分連續(xù)運行的狀態(tài)下，層疊部分使電極的移動停止預定時間，但是設置了第一和第二緩沖部分使電極的移動延遲預定時間，由此避免了電極的堵塞或異常移動。
而且，上述用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置的實施方案設置有單獨的影像部分以判斷活性物質(zhì)的末端部分。因而，即使活性物質(zhì)層的末端部分偏離了參考位置，但是通過使用電動機和滾珠螺桿可以校正末端部分的位置，由此準確地將帶層疊在活性物質(zhì)層的末端部分上。
而且，在上述實施方案中，供料部分設置有獨立的檢查部分。因而，檢查部分可以檢測帶層疊在電極的異常位置或傾斜位置上，由此使帶層疊操作的次品最小化。
此外，上述實施方案利用安裝在第一緩沖部分中的傳送輥和摩擦輥，可以穩(wěn)定地保持供應部分和第二緩沖部分之間的電極的拉力，同時利用傳送輥和摩擦輥，穩(wěn)定地保持第二緩沖部分和卷繞部分之間的電極拉力。
雖然出于說明的目的已經(jīng)對本發(fā)明的各種實施方案進行了描述，但是本領域技術人員可以理解在不脫離附帶的權利要求及其等價物所公開的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行各種修改、添加和替換。
權利要求
1.一種用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，包括用于提供電極的供應部分，該電極具有其表面上以彼此間隔預定距離涂覆活性物質(zhì)的集流體，該電極在供應部分上卷繞多次；用于以恒定速度從供應部分運送電極的第一緩沖部分；用于從第一緩沖部分接收電極并且使電極移動停止預定時間的層疊部分，在移動停止之后該層疊部分在活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶；用于將來自于層疊部分的電極傳送預定距離的供料部分；用于以預定速度從供料部分運送電極的第二緩沖部分；以及用于從第二緩沖部分接收電極的卷繞部分。
2.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，供應部分包括電動機、和通過皮帶與電動機連接的供應輥，從而以恒定速度旋轉(zhuǎn)提供電極。
3.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，第一緩沖部分包括；電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)的傳送輥，用于傳送來自于供應部分的電極；以及與傳送輥緊密接觸以使所述電極夾在傳送輥和摩擦輥之間的摩擦輥，摩擦輥沿著傳送輥旋轉(zhuǎn)以控制電極的拉力。
4.如權利要求3所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，第一緩沖部分還包括用于支撐電極的支撐輥；以及用于使電極的移動延遲的上升輥，其中支撐輥安裝在傳送輥的背面部分上，上升輥安裝在傳送輥和支撐輥之間以使得在層疊部分中層疊帶的期間因其重量而下降，以及在供料部分中電極的供料期間因電極的拉力而上升。
5.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，層疊部分包括下部帶層疊部分，用于在電極下表面上活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶；以及上部帶層疊部分，用于在電極上表面上活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶。
6.如權利要求5所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，下部帶層疊部分還包括設置在下部帶層疊部分的上面部分處的支架，用于支撐電極；設置在下部帶層疊部分的下面部分處的擠壓部件，用于層疊帶；以及安裝在按壓部分側(cè)面上的影像部分，用于檢測電極下部表面上活性物質(zhì)的末端部分的位置。
7.如權利要求6所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，下部帶層疊部分包括安裝在下部帶層疊部分的下面部分處的電動機；與電動機連接的滾珠螺桿；以及與滾珠螺桿耦連的擠壓部件，從而控制擠壓部件的位置。
8.如權利要求5所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，上部帶層疊部分包括設置在上部帶層疊部分的下面部分處的支架，用于支撐電極；設置在上部帶層疊部分的上面部分處的擠壓部件，用于層疊帶；以及安裝在按壓部分側(cè)面上的影像部分，用于檢測活性物質(zhì)末端部分的位置。
9.如權利要求8所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，上部帶層疊部分還包括安裝在上部帶層疊部分的下面部分處的電動機；與電動機連接并與支架耦連的滾珠螺桿，從而控制擠壓部件的位置。
10.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，供料部分包括電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)供給輥，用于以預定距離供給電極；以及與供給輥緊密接觸并且具有所述電極夾在供給輥和摩擦傳動輥之間的摩擦傳動輥。
11.如權利要求10所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，供料部分還包括安裝在供給輥和摩擦傳動輥的背面部分處的檢測部分，用于檢驗末端部分上帶的位置。
12.如權利要求11所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，檢測部分還包括設置在檢測部分的下面部分處用于檢測帶的位置的下部攝像機，；以及設置在檢測部分的上面部分處用于檢測帶的位置的上部攝像機，。
13.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，第二緩沖部分包括電動機；通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)傳送輥，用于傳送電極；以及與傳送輥緊密接觸并且具有所述電極夾在傳送輥和摩擦傳動輥之間的的摩擦傳動輥，用于控制電極的拉力。
14.如權利要求13所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，第二緩沖部分還包括用于安裝在傳送輥前面的支撐輥，用于支撐電極；以及安裝在支撐輥和傳送輥之間的上升輥，并且在層疊部分中層疊帶的期間上升輥因電極的拉力而上降，以及在供料部分中在電極的供料期間因上升輥的重量而下降。
15.如權利要求1所述的用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，其中，卷繞部分包括電動機；以及通過皮帶與電動機連接的可旋轉(zhuǎn)卷繞輥，用于接收來自于第二緩沖部分的電極并且用于將電極卷繞在其上。
16.一種用于在可再充電電池的電極上層疊帶的方法，包括設置電極，該電極包括在其上涂覆活性物質(zhì)的彼此間隔預定距離的集流體，該集流體經(jīng)過多次卷繞；展開電極并且以基本恒定的速度將電極提供給第一緩沖部分；從第一緩沖部分接收電極到層疊部分，然后使電極穿過層疊部分的移動停止預定時間；在使電極穿過層疊部分的移動停止的同時，在電極上面的活性物質(zhì)末端上層疊帶；在使電極穿過層疊部分的移動停止的同時，在第一緩沖部分中緩沖電極；在預定時間之后將電極從層疊部分供應到供料部分；從層疊部分接收的電極在第二緩沖部分受到緩沖，從而使電極以預定距離和恒定速度傳送給供料部分；以及將從供料部分接收到的電極進行卷繞。
17.根據(jù)權利要求16的方法，其中，還包括在第一緩沖部分由支撐輥支撐電極；在使電極穿過層疊部分的移動停止的同時，通過在第一緩沖部分使上升輥因其重量而下降，從而使電極延遲移動到層疊部分；以及通過在第一緩沖部分使上升輥因電極輸送過程中的電極拉力而上升，從而使電極移動到層疊部分中。
18.根據(jù)權利要求16的方法，其中，層疊包括將帶層疊到電極下表面上的活性物質(zhì)末端部分上；以及將帶層疊到電極上表面上的活性物質(zhì)末端部分上。
19.根據(jù)權利要求16的方法，其中，層疊包括使帶定位緊鄰在電極上的活性物質(zhì)的末端部分上；檢測帶相對于末端部分的位置；如果檢測到的位置不在預定位置，則使帶重新定位緊鄰所述末端部分；以及如果檢測到的位置基本上在預定位置，則在檢測到的位置上將帶層疊到末端部分上。
20.根據(jù)權利要求16的方法，其中，還包括在層疊之后檢查帶相對于末端部分的位置；以及如果檢查到的位置不在預定位置上，則使電極的移動停止。
全文摘要
一種用于在可再充電電池的電極上層疊帶的裝置，包括用于提供電極的供應部分，該電極具有其表面上以彼此間隔恒定距離涂覆活性物質(zhì)的集流體。該電極在供應部分上卷繞多次。該裝置還包括用于以恒定速度從供應部分運送電極的第一緩沖部分、和用于從第一緩沖部分接收電極并且使電極的移動停止預定時間的層疊部分。在移動停止之后該層疊部分在活性物質(zhì)的末端部分上層疊帶。供料部分將來自于層疊部分的電極傳送預定距離。第二緩沖部分以預定速度傳送來自于供料部分的電極，并且卷繞部分接收來自于第二緩沖部分的電極。
文檔編號H01M4/02GK1881661SQ20061008417
公開日2006年12月20日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2005年4月26日
發(fā)明者吳東益, 俞泰準 申請人:三星Sdi株式會社