專利名稱：電池單元的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池單元制造裝置，并且更加具體地涉及一種被構(gòu)造成制造包括單元電池的電池單元的電池單元制造裝置，該電池單元制造裝置包括:單元電池堆疊單元，從上方將單元電池引入其中并且將單元電池在其中順序地堆疊；纏繞單元，其利用隔離膜纏繞從單元電池堆疊單元排出的單元電池堆疊體的外側(cè)；和加熱單元，其使纏繞單元電池堆疊體的外側(cè)的隔離膜熱收縮。
背景技術(shù)：
近來，能夠充電和放電的二次電池已經(jīng)被廣泛地用作無線移動裝置的能源。而且，作為已經(jīng)被研制以解決問題諸如由使用化石燃料的現(xiàn)有汽油和柴油車輛引起的空氣污染問題的電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(插電式HEV)的電源,二次電池已經(jīng)吸引了相當(dāng)大的關(guān)注 ?；诙坞姵氐耐獠亢蛢?nèi)部結(jié)構(gòu)，二次電池可以一般地被分類成圓柱形電池、棱柱形電池和袋形電池。特別地，能夠被以高集成度堆疊并且具有小的寬度與長度比率的棱柱形電池和袋形電池已經(jīng)吸引了相當(dāng)大的關(guān)注?；陔姌O組件的結(jié)構(gòu)，具有構(gòu)成二次電池的陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電極組件可以一般地被分類成果凍卷(纏繞)類型電極組件或者堆疊類型電極組件。通過利用電極活性材料涂覆將被用作集電器的金屬箔、干燥并且擠壓已被涂覆的金屬箔、將已被干燥和擠壓的金屬箔切割成具有預(yù)定寬度和長度的帶的形式、使用隔板將陽極和陰極相互隔離并且螺旋地纏繞陽極/隔板/陰極結(jié)構(gòu)而制造果凍卷類型電極組件。果凍卷類型電極組件適合于圓柱形電池；然而，果凍卷類型電極組件不適合于棱柱形電池或者袋形電池，因為應(yīng)力局部地集中在電池上，結(jié)果電極活性材料脫離，或者電池可能由于在電池的充電和放電期間引起的電池的反復(fù)性的收縮和膨脹而變形。另一方面，堆疊類型電極組件被構(gòu)造成具有其中多個單元陰極和多個單元陽極被順序地堆疊的結(jié)構(gòu)。堆疊類型電極組件具有如下優(yōu)點，即，堆疊類型電極組件能夠被構(gòu)造成具有棱柱形結(jié)構(gòu)；然而，堆疊類型電極組件具有如下缺點，即，用于制造堆疊類型電極組件的過程是復(fù)雜的，并且當(dāng)外部沖擊被施加到堆疊類型電極組件時，堆疊類型電極組件的電極受到推動，結(jié)果在堆疊類型電極組件中可能發(fā)生短路。為了解決上述問題，已經(jīng)研制了一種作為果凍卷類型電極組件和堆疊類型電極組件的組合的、改進的電極組件，即被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)的堆疊/折疊類型電極組件，在所述結(jié)構(gòu)中，使用長的連續(xù)的隔板薄片折疊具有預(yù)定單位尺寸的陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的全電池(full cell)或者具有預(yù)定單位尺寸的陰極(陽極)/隔板/陽極(陰極)/隔板/陰極(陽極)結(jié)構(gòu)的二分電池(bice11)。在已經(jīng)以本專利申請的申請人的名義提交的韓國專利申請公開N0.2001-82058,N0.2001-82059和N0.2001-82060中公開了這種堆疊/折疊類型電極組件的實例。然而，在堆疊/折疊類型電極組件中，單元電池被布置于長的連續(xù)的隔板薄片上，并且在單元電池和隔板薄片被保持在其相對端處時，單元電池和隔板薄片被折疊。因此，本質(zhì)上要求為了執(zhí)行這種制造過程而有必要的空間和系統(tǒng)，并且因此制造方法是非常復(fù)雜的，并且設(shè)備投資費用是高的。因此，如下電池單元制造裝置是高度必要的:所述電池單元制造裝置能夠在最小化制造成本的同時改進制造可加工性，并且與相同標準的另一種電池相比能夠改進電池的
容量和質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明已經(jīng)被實現(xiàn)用于解決以上問題以及尚待解決的其它技術(shù)問題。具體地，本發(fā)明的一個目的在于提供如下具有新穎的結(jié)構(gòu)的電池單元制造裝置，與相同標準的另一種電池相比較，所述電池單元制造裝置能夠改進制造可加工性，同時最小化制造成本并且改進電池的容量和質(zhì)量。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的一個方面，能夠通過提供如下電池單元制造裝置來實現(xiàn)以上和其它目的，該電池單元制造裝置被構(gòu)造成制造包括兩個或者更多個單元電池的電池單元，該電池單元制造裝置包括:單元電池堆疊單元，從上方將單元電池引入其中并且將單元電池在其中順序地堆疊；纏繞單元，其利用隔離膜纏繞從單元電池堆疊單元排出的單元電池堆疊體的外側(cè)；和加熱單元，其使纏繞單元電池堆疊體的外側(cè)的隔離膜熱收縮。S卩，單元電池被容易地堆疊以構(gòu)成單元電池堆疊體，并且單元電池堆疊體被排出、被隔離膜纏繞并且熱收縮。因此，與相同標準的另一種電池相比較，能夠大大地改進電池單元制造可加工性并且改進電池的容量和質(zhì)量。每一個單元電池可以被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，在隔板被設(shè)置在電極板之間的狀態(tài)下，兩個或者更多個電極板被堆疊在所述結(jié)構(gòu)中。例如，每一個單元電池可以被構(gòu)造成具有其中最外電極板構(gòu)成相反電極的全電池結(jié)構(gòu)。全電池結(jié)構(gòu)的代表性實例可以包括陰極/隔板/陽極的結(jié)構(gòu)和陰極/隔板/陽極/隔板/陰極/隔板/陽極的結(jié)構(gòu)。根據(jù)情況，被構(gòu)造成具有其中最外電極板構(gòu)成相同電極的結(jié)構(gòu)的二分電池可以被用作每一個單元電池。二分電池的結(jié)構(gòu)的代表性實例可以包括陰極/隔板/陽極/隔板/陰極結(jié)構(gòu)(C型二分電池)和陽極/隔板/陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)(A型二分電池)。在其中全電池被用作單元電池的情形中，全電池被單元電池堆疊單元堆疊，從而使得在隔離膜被設(shè)置在各個全電池之間的狀態(tài)下，相應(yīng)的全電池的相反電極面對彼此。另一方面，在其中二分電池被用作單元電池的情形中，C型二分電池和A型二分電池被單元電池堆疊單元交替地堆疊，從而使得在隔離膜被設(shè)置在各個二分電池之間的狀態(tài)下，相應(yīng)的二分電池的相反電極面對彼此。在優(yōu)選實例中，單元電池堆疊單元可以被構(gòu)造成具有包括其上端敞開并且其直徑沿著向下方向減小的料斗型上部和具有對應(yīng)于單元電池堆疊體的內(nèi)部尺寸的下部的結(jié)構(gòu)。因此，在單元電池堆疊單元的上部處收集的多個單元電池可以通過重力移動到單元電池堆疊單元的下部并且 可以在單元電池堆疊單元的下部處均勻地并且豎直地堆疊。在上述結(jié)構(gòu)中，單元電池堆疊單元的下部可以設(shè)置有通過其順序地排出單元電池堆疊體的下排出端口。可以利用隔離膜容易地纏繞通過下排出端口排出的單元電池堆疊體。具體地，單元電池堆疊單元的下部可以被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有大于每一個單元電池的電極板并且小于每一個單元電池的隔板的內(nèi)徑。因此，當(dāng)單元電池堆疊體沿著單元電池堆疊單元的下部向下移動時，由于每一個單元電池的隔板的彈性和在隔板與單元電池堆疊單元的下部的內(nèi)壁接觸的狀態(tài)下相對于單元電池堆疊單元的下部的內(nèi)壁的摩擦作用力，單元電池堆疊體以對應(yīng)于重力的作用力向下移動。因此，單元電池堆疊體能夠在不被物理推動的情況下順序地堆疊。而且，單元電池堆疊單元的下部可以設(shè)置有臺階狀突起以支撐每一個單元電池的隔板。因此，如果在單元電池堆疊體被順序地堆疊時，單元電池堆疊體超過臺階狀突起的高度，則通過下排出端口排出單元電池堆疊體。臺階狀突起的結(jié)構(gòu)不受特別限制，只要臺階狀突起能夠容易地支撐單元電池堆疊體即可。例如，臺階狀突起可以形成在單元電池堆疊單元的上部和下部之間的界面處、下部的特定區(qū)域處或者下部的下排出端口處。同時，單元電池堆疊單元的下部可以設(shè)置有用于排氣的通孔。因此，在單元電池堆疊單元的下部和與單元電池堆疊單元的下部的內(nèi)壁接觸的相應(yīng)單元電池的隔板之間收集的空氣通過通孔排氣，并且因此單元電池堆疊體能夠容易地向下移動到下排出端口。在具體 實例中，纏繞單元可以包括:用于利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體的頂部或者底部的夾具；用于在通過夾具利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體的頂部或者底部的狀態(tài)下利用隔離膜連續(xù)地纏繞單元電池堆疊體的底部或者頂部的纏繞板；和用于在利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體的頂部和底部的狀態(tài)下熱焊接隔離膜的交迭部分的密封塊。夾具可以包括被構(gòu)造成接觸單元電池堆疊體的頂部或者底部的主夾具和被構(gòu)造成接觸單元電池堆疊體的左側(cè)或者右側(cè)的側(cè)夾具。因此，形成夾具以在支撐單元電池堆疊體的同時利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體是可能的。纏繞板可以從單元電池堆疊體的與側(cè)夾具相反的一側(cè)朝向側(cè)夾具移動以利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體。因此，制造過程被大大地簡化。而且，密封塊可以朝向側(cè)夾具移動以熱焊接隔離膜的交迭部分。可以利用熱來切割經(jīng)熱焊接的隔離膜。根據(jù)情況，可以包括用于切割經(jīng)熱焊接的隔離膜的另外的刀具?？梢栽趩卧姵氐碾姌O板和單元電池堆疊體之間設(shè)置隔離膜以在其間維持絕緣。例如，隔離膜可以由聚丙烯、聚丙烯共聚物或者聚丙烯混合物形成。而且，隔離膜可以被構(gòu)造成具有多孔結(jié)構(gòu)。同時，加熱單元可以是能夠使纏繞單元電池堆疊體的隔離膜熱收縮的高溫腔室。通過高溫腔室熱收縮的隔離膜可以被固定到單元電池堆疊體并且可以保護單元電池堆疊體免于外部沖擊。優(yōu)選地，隔離膜可以在150°C到180°C的溫度范圍中熱收縮。在實例中，單元電池堆疊體可以被傳送帶從纏繞單元轉(zhuǎn)移到加熱單元。因此，能夠容易地實現(xiàn)自動化裝配流水線。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種使用帶有上述結(jié)構(gòu)的電池單元制造裝置制造的電池單元。
電池單元可以是二次電池或者電化學(xué)電容器。優(yōu)選地，電池單元是鋰二次電池。


與附圖相結(jié)合根據(jù)以下詳細說明，將更加清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特征和其它優(yōu)點，其中:圖1是示出優(yōu)選地被用作電極組件的單元電池的示例性全電池的典型視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的單元電池堆疊單元的典型視圖；圖3是示出除圖2的單元電池堆疊單元外的電池單元制造裝置的典型視圖；并且圖4是示出使用圖2的纏繞單元纏繞單元電池堆疊體的過程的典型視圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。然而，應(yīng)該指出，本發(fā)明的范圍不受所示意的實施例限制。圖1是示出能夠優(yōu)選地被用作電極組件的單元電池的示例性全電池的典型視圖。參考圖1，作為單元電池10的全電池是被構(gòu)造成具有陰極15/隔板13/陽極11的單元結(jié)構(gòu)的電池。陰極15和陽極11被設(shè)置在電池的相反的兩側(cè)處。全電池可以是具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)作為基本結(jié)構(gòu)的電池，或者是具有陰極/隔板/陽極/隔板/陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的電池。在圖1中示出具有陰極/隔板/陽極結(jié)構(gòu)的全電池。為了使用這種全電池構(gòu)造包括二次電池的電化學(xué)電池，有必要堆疊多個全電池從而使得在隔離膜被設(shè)置在全電池之間時陰極和陽極面對彼此。圖2是示出根據(jù)·本發(fā)明實施例的單元電池堆疊單元的典型視圖。與圖1 一起地參考圖2，單元電池堆疊單元100被構(gòu)造成具有其中單元電池被從上方引入并且被順序地堆疊的結(jié)構(gòu)。單元電池堆疊單元100包括其上端敞開并且其直徑沿著向下方向減小的料斗型上部110，和具有對應(yīng)于單元電池堆疊體10的內(nèi)部尺寸的下部120。在單元電池堆疊單元100的下部120處，形成通過其順序地排出單元電池堆疊體10的下排出端口 122。而且，單元電池堆疊單元100的下部120具有大于每一個單元電池的電極板11、15并且小于每一個單元電池的隔板13的內(nèi)徑。結(jié)果，在隔板13與單元電池堆疊單元100的下部的內(nèi)壁接觸的狀態(tài)下，由于每一個單元電池的隔板13的彈性和相對于單元電池堆疊單元100的下部的內(nèi)壁的摩擦作用力，單元電池堆疊體10在對應(yīng)于重力的作用力下向下移動。因此，單元電池堆疊體能夠在不被物理推動的情況下順序地堆疊。而且，在單元電池堆疊單元100的下部120的特定區(qū)域處并且在下排出端口 122處形成用于支撐每一個單元電池的隔板13的臺階狀突起124。因此，如果在單元電池堆疊體10被順序地堆疊時，單元電池堆疊體10超過臺階狀突起的高度，則通過下排出端口 122排出單元電池堆疊體10。同時，用于排氣的通孔126形成在單元電池堆疊單元100的下部120處，以釋放在與下部的內(nèi)壁接觸的每一個單元電池的隔板13和單元電池堆疊單元100的下部120之間的加壓空氣，從而能夠容易地通過下排出端口 122排出單元電池堆疊體10。圖3是典型地示出除圖2的單元電池堆疊單元之外的電池單元制造裝置的視圖，并且圖4是典型地示出使用圖2的纏繞單元來纏繞單元電池堆疊體的過程的視圖。與圖2 —起地參考這些圖，電池單元制造裝置500包括單元電池堆疊單元100、纏繞單元200和加熱單元300。纏繞單元200是被構(gòu)造成利用隔離膜210纏繞從單元電池堆疊單元100排出的單元電池堆疊體10的外側(cè)的裝置。纏繞單元200包括:用于利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10的頂部的夾具220 ;用于利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10的底部的纏繞板230 ;和用于在利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10的頂部和底部的狀態(tài)下將隔離膜210的交迭部分215熱焊接的密封塊240。具體地，夾具220包括被構(gòu)造成接觸單元電池堆疊體的頂部的主夾具221和被構(gòu)造成接觸單元電池堆疊體的左側(cè)的側(cè)夾具222。因此，對于夾具220而言，能夠在支撐單元電池堆疊體10的同時利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10。而且，在通過夾具220利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10的頂部和左側(cè)的狀態(tài)下，纏繞板230從單元電池堆疊體10的、與側(cè)夾具222相反的一側(cè)朝向側(cè)夾具222移動，以利用隔離膜210纏繞單元電池堆疊體10。隨后，密封塊240朝向側(cè)夾具222移動以熱焊接隔離膜的交迭部分(見點圓)。利用熱來切割經(jīng)熱焊接的隔離膜210。隔離膜210由聚丙烯、聚丙烯共聚物或者聚丙烯混合物形成，從而使得隔離膜210被設(shè)置在單元電池的電極板和單元電池堆疊體之間以在其間維持絕緣。同時，單元電池堆疊體10被傳送帶400從纏繞單元200轉(zhuǎn)移到加熱單元300。加熱單元300是高溫腔室，所述高溫腔室在170°C的溫度下使纏繞單元電池堆疊體10的隔離膜210熱收縮，以確保經(jīng)熱收縮的隔離膜210到單元電池堆疊體10的固定狀態(tài)并且保護單元電池堆疊體10免于外部 沖擊。雖然已經(jīng)為了闡釋目的公開了本發(fā)明的示例性實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離如在所附權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改、添加和替代都是可能的。工業(yè)實用性如根據(jù)以上說明顯而易見的，根據(jù)本發(fā)明的電池單元制造裝置能夠容易地堆疊單元電池以構(gòu)成單元電池堆疊體、排出單元電池堆疊體、利用隔離膜纏繞單元電池堆疊體并且使隔離膜熱收縮，由此，與具有相同標準的另一種電池相比較，改進了電池單元制造可加工性并且改進電池的容量和質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種電池單元制造裝置，所述電池單元制造裝置被構(gòu)造成制造包括兩個或者更多個單元電池的電池單元，所述電池單元制造裝置包括: 單元電池堆疊單元，單元電池被從上方引入所述單元電池堆疊單元中，并且所述單元電池順序地堆疊在所述單元電池堆疊單元中； 纏繞單元，所述纏繞單元利用隔離膜纏繞從所述單元電池堆疊單元排出的單元電池堆疊體的外側(cè)；和 加熱單元，所述加熱單元使纏繞所述單元電池堆疊體的外側(cè)的所述隔離膜熱收縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，每一個所述單元電池均被構(gòu)造成具有如下結(jié)構(gòu)，即:兩個或者更多個電極板在隔板被設(shè)置在所述電極板之間的狀態(tài)下被堆疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊單元包括:料斗型上部，所述料斗型上部的上端敞開并且所述料斗型上部的直徑沿著向下方向減?。缓拖虏?，所述下部具有與所述單元電池堆疊體對應(yīng)的內(nèi)部尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊單元的所述下部設(shè)置有下排出端口，通過所述下排出端口順序地排出所述單元電池堆疊體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊單元的所述下部的內(nèi)徑大于每一個所述單元電池的電極板并且小于每一個所述單元電池的隔板。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊單元的所述下部設(shè)置有臺階狀突起以支撐每一個所述單元電池的隔板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述·的電池單元制造裝置，其中，所述臺階狀突起形成在所述單元電池堆疊單元的所述上部和下部之間的界面處、所述下部的特定區(qū)域處或者所述下部的下排出端口處。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊單元的所述下部設(shè)置有用于排氣的通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述纏繞單元包括: 夾具，所述夾具利用所述隔離膜纏繞所述單元電池堆疊體的頂部或者底部； 纏繞板，在通過所述夾具利用所述隔離膜纏繞所述單元電池堆疊體的頂部或者底部的狀態(tài)下，所述纏繞板利用所述隔離膜連續(xù)地纏繞所述單元電池堆疊體的底部或者頂部；和 密封塊，在利用所述隔離膜纏繞所述單元電池堆疊體的頂部和底部的狀態(tài)下，所述密封塊熱焊接所述隔離膜的交迭部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池單元制造裝置，其中，所述夾具包括被構(gòu)造成接觸所述單元電池堆疊體的頂部或者底部的主夾具和被構(gòu)造成接觸所述單元電池堆疊體的左側(cè)或者右側(cè)的側(cè)夾具。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池單元制造裝置，其中，所述纏繞板從所述單元電池堆疊體的與所述側(cè)夾具相反的一側(cè)朝向所述側(cè)夾具移動，以利用所述隔離膜纏繞所述單元電池堆疊體。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池單元制造裝置，其中，所述密封塊朝向所述側(cè)夾具移動以熱焊接所述隔離膜的所述交迭部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述隔離膜由聚丙烯、聚丙烯共聚物或者聚丙烯混合物形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述加熱單元是高溫腔室。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述隔離膜在150°C到180°C的溫度范圍下熱收縮。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單元制造裝置，其中，所述單元電池堆疊體被傳送帶從所述纏繞單元轉(zhuǎn)移到所述加熱單元。
17.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到16中任一項所述的電池單元制造裝置制造的電池單元
18.根據(jù)權(quán)利要 求17所述的電池單元，其中，所述電池單元是鋰二次電池。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于制造電池單元的裝置，所述裝置是用于制造包括兩個或者更多個單元電池的電池單元的裝置，并且包括單元電池堆疊部分，單元電池被從上方引入并且相繼地堆疊在單元電池堆疊部分中；纏繞部分，用于利用隔離膜纏繞從堆疊部分接收的單元電池堆疊體的外表面；和加熱單元，用于使纏繞單元電池堆疊體的外表面的隔離膜熱收縮。
文檔編號H01M10/04GK103250294SQ201180057352
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者閔基泓, 孫正三, 黃成敏, 趙知勛, 韓昌敏, 李漢成, 金炳根, 柳在勛, 鄭守澤, 白賢淑, 鄭錫柱, 宋基勛, 樸相赫 申請人:株式會社Lg 化學(xué)