用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法
【專利說明】用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法
[0001]本申請要求于2014年8月4日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2014-0099795號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該韓國專利申請的內(nèi)容通過引用全部包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)方面涉及一種用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003]近來，諸如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、網(wǎng)絡(luò)書或筆記本計(jì)算機(jī)的便攜式裝置的使用正逐漸增多。根據(jù)使用特性對便攜式裝置供應(yīng)來自可再充電二次電池的電力。
[0004]二次電池通常包括含有堆疊并卷繞的正極板、分隔件和負(fù)極板的電極組件。
[0005]為此，在用于形成各電極板的基材從基材卷繞在其周圍的卷軸展開的同時(shí)執(zhí)行卷繞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在卷繞過程中，期望以恒定或基本恒定的水平保持基材的張力。如果在卷繞過程中不以恒定或基本恒定的水平保持張力，則會(huì)在電極組件內(nèi)發(fā)生基材的變形。因此，期望開發(fā)出在供應(yīng)基材的同時(shí)以恒定和基本恒定的水平保持基材的張力的技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)方面提供一種用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法，其能夠減少在電極組件的卷繞過程中的故障。
[0008]通過下面的示例實(shí)施例的描述，將描述本發(fā)明的以上和其它方面及特征或者將使本發(fā)明的以上和其它方面及特征明顯。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于二次電池的制造設(shè)備，所述制造設(shè)備包括:基材供應(yīng)器，被構(gòu)造為供應(yīng)基材；卷繞器，被構(gòu)造為通過芯軸卷繞基材；控制器，被構(gòu)造為控制基材供應(yīng)器的基材供應(yīng)量和卷繞器的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量，其中，控制器還被構(gòu)造為存儲(chǔ)基材供應(yīng)量相對于芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量的分布曲線，并且被構(gòu)造為基于分布曲線同步控制基材供應(yīng)量和芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量。
[0010]分布曲線可以包括隨著與芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量對應(yīng)的周長變化的基材供應(yīng)量。
[0011]所述制造設(shè)備還可以包括:張力測量器，被構(gòu)造為測量基材供應(yīng)器和卷繞器之間的基材的張力。
[0012]張力測量器可以包括張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、測力傳感器或它們的組合。
[0013]所述制造設(shè)備還可以包括:基材供應(yīng)量測量器，被構(gòu)造為測量基材供應(yīng)器和卷繞器之間的基材供應(yīng)量。
[0014]基材供應(yīng)量測量器可以包括編碼器。
[0015]控制器可以被構(gòu)造為控制與芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量對應(yīng)的基材供應(yīng)量，以控制基材的張力。
[0016]當(dāng)二次電池包括圓柱形電池時(shí)，分布曲線可以包括芯軸每轉(zhuǎn)逐漸增多的基材單位供應(yīng)量。
[0017]當(dāng)二次電池包括矩形電池時(shí)，分布曲線可以包括芯軸的每轉(zhuǎn)作為兩條拋物線出現(xiàn)的基材單位供應(yīng)量。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種用于包括通過卷繞供應(yīng)的基材而形成的電極組件的二次電池的制造方法，所述制造方法包括下述步驟:獲取用于供應(yīng)基材的基材供應(yīng)器的基材供應(yīng)量相對于用于卷繞基材的卷繞器的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量的分布曲線；基于分布曲線同步驅(qū)動(dòng)芯軸和基材供應(yīng)器。
[0019]獲取分布曲線的步驟可以包括隨著芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)測量來自基材供應(yīng)器的基材供應(yīng)量。
[0020]獲取分布曲線的步驟可以包括在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸的同時(shí)使用基材供應(yīng)量測量器測量基材供應(yīng)量。
[0021]獲取分布曲線的步驟可以包括通過基材供應(yīng)器的輥直徑乘以轉(zhuǎn)動(dòng)芯軸時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來測量基材供應(yīng)量。
[0022]所述制造方法還可以包括:計(jì)算分布曲線的時(shí)間點(diǎn)處的相對于芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量的基材供應(yīng)量，以控制所述時(shí)間點(diǎn)處的基材的張力；控制計(jì)算的基材供應(yīng)量。
[0023]當(dāng)二次電池包括圓柱形電池時(shí)，分布曲線可以包括芯軸每轉(zhuǎn)逐漸增多的基材單位供應(yīng)量。
[0024]當(dāng)二次電池包括矩形電池時(shí)，分布曲線可以包括芯軸的每轉(zhuǎn)作為兩條拋物線出現(xiàn)的基材單位供應(yīng)量。
[0025]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法中，預(yù)先存儲(chǔ)了指示基材供應(yīng)量相對于卷繞單元的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量的關(guān)系的分布曲線，并且控制器在同一時(shí)間控制芯軸和基材供應(yīng)單元，從而立即校正基材的張力。
[0026]另外，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備和制造方法中，當(dāng)需要或期望校正基材的張力時(shí)，控制器基于分布曲線精細(xì)地控制相對于當(dāng)前芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量的基材供應(yīng)量，從而在卷繞過程中以恒定或基本恒定的水平保持基材的張力。
【附圖說明】
[0027]通過參照附圖對本發(fā)明的示例實(shí)施例詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其它方面及特征將變得更加明顯，在附圖中:
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備的框圖；
[0029]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的當(dāng)二次電池是圓柱形電池時(shí)芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的分布曲線(profile)的圖；
[0030]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的當(dāng)二次電池是矩形電池時(shí)芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的分布曲線的圖；
[0031]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造方法的流程圖；
[0032]圖5是示出獲取圖4中示出的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的分布曲線的示例方法的流程圖；以及
[0033]圖6是示出獲取圖4中示出的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的分布曲線的另一示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述發(fā)明的實(shí)施例的示例，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用發(fā)明的實(shí)施例的示例。
[0035]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備的框圖。
[0036]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備100可以包括:基材供應(yīng)單元110 (例如基材供應(yīng)器)，位于制造設(shè)備100的一端，用于供應(yīng)電極板基材10 ;卷繞單元120 (例如卷繞器)，位于制造設(shè)備100的另一端，用于卷繞基材10 ;控制器130，用于控制基材10的供應(yīng)和卷繞；張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(dancer system) 140和測力傳感器(loadcell) 150 (例如張力測量器)，用于測量被供應(yīng)的基材10的張力；基材供應(yīng)量測量單元160 (例如基材供應(yīng)量測量器)，用于測量基材10的供應(yīng)量。
[0037]基材供應(yīng)單元110可以包括電極板基材10卷繞在其周圍的卷軸和/或結(jié)合(例如連接)到卷軸的驅(qū)動(dòng)棍?；墓?yīng)單元110通過轉(zhuǎn)動(dòng)而供應(yīng)基材10，因此可以以恒定或基本恒定的速度(例如預(yù)定速度)供應(yīng)基材10。
[0038]卷繞單元120位于基材供應(yīng)單元110的相對側(cè)處，并且以一定的形狀或構(gòu)造(例如預(yù)定形狀或構(gòu)造)卷繞通過芯軸供應(yīng)的基材10。例如，卷繞單元120可以根據(jù)芯軸的形狀按用于圓柱形電池的圓柱形構(gòu)造或者按用于矩形電池的平面或橢圓形構(gòu)造來卷繞基材10。另外，期望卷繞單元120在卷繞過程中以恒定的張力卷繞基材10。
[0039]控制器130同時(shí)(例如，在同一時(shí)間或一同)控制基材供應(yīng)單元110和卷繞單元120，從而可以以恒定或基本恒定的張力對卷繞在卷繞單元120周圍的基材10進(jìn)行卷繞。
[0040]為此，如將在下面描述的，控制器130存儲(chǔ)對應(yīng)于(例如指示)卷繞單元120的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)單元110的基材供應(yīng)量之間的關(guān)系的分布曲線?？刂破?30基于該分布曲線同時(shí)(例如在同一時(shí)間或一同)控制卷繞單元120的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)單元110的基材供應(yīng)量。因此，即使在高速下對芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行加速或減速，也由于同樣在沒有延遲的情況下控制基材供應(yīng)單元110的基材供應(yīng)量，因此不改變基材10的張力。另外，由于基于預(yù)先存儲(chǔ)的分布曲線來執(zhí)行控制，因此不需要單獨(dú)的感測操作，從而及時(shí)防止或減少了在感測和信號傳遞過程中出現(xiàn)噪聲和延遲。因此，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備100中，通過以恒定或基本恒定的張力水平保持基材10，能夠在不引起內(nèi)部形狀變形的情況下卷繞電極組件。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備100中，張力測量器可以包括張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140和測力傳感器150，以測量基材10的張力。然而，本發(fā)明不限于此，張力測量器可以包括張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140或測力傳感器150，或者張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140和測力傳感器150的組合。
[0042]當(dāng)通過借由第一輥11大致相反地改變基材10的方向而將張力施加到基材10時(shí)，張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140接收基材10。張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140以棒的形狀形成，并且可以借由設(shè)置在張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140的底端處的輥141大致相反地改變基材10的方向以接收基材10。張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140的底端隨著作為(例如用作)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的頂端在左右方向上是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。另外，張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140的底端根據(jù)基材10的張力轉(zhuǎn)動(dòng)，以使恒定或基本恒定水平的張力能夠施加到基材10。另外，張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140包括設(shè)置在張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140的頂端處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度感測器142，從而通過測量底端的轉(zhuǎn)動(dòng)角度來測量基材10的張力。
[0043]測力傳感器150通過第二輥12從張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)140接收基材10。另外，如圖1所示，測力傳感器150可以通過三個(gè)輥151、152和153改變基材10的方向。例如，如果將前輥151和后輥153定位為能夠使基材10從其上通過，并且將中心輥152定位為能夠使基材10從其下通過，則可以在中心輥152的下面形成彈性構(gòu)件154(例如彈簧)。因此，施加到彈性構(gòu)件154的力根據(jù)基材10的張力而變化，使得測力傳感器150可以測量基材10的張力。
[0044]基材供應(yīng)量測量單元160通過第三輥13從測力傳感器150接收基材10，并且定位在(例如緊接地在)卷繞單元120的前面。基材供應(yīng)量測量單元160可以包括編碼器?；墓?yīng)量測量單元160可以測量所供應(yīng)的基材10的量。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于二次電池的制造設(shè)備100的初始設(shè)定階段，使用基材供應(yīng)量測量單元160以得到芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的分布曲線。
[0045]更詳細(xì)地，在以一定角度(例如預(yù)定角度)轉(zhuǎn)動(dòng)卷繞單元120的芯軸的同時(shí)，基材供應(yīng)量測量單元160測量接收自基材供應(yīng)單元110的基材10在(例如緊接地在)芯軸前面的長度。另外，控制器130存儲(chǔ)由芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和基材供應(yīng)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的分布曲線。另夕卜，如上所述，控制器130基于所存儲(chǔ)的分布曲線同時(shí)(例如在同一時(shí)間或一同)控制卷繞單元120的芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)量和