电极导辊和包括该电极导辊的开槽装置的制作方法

1.本技术要求基于2021年8月31日提交的韩国专利申请10-2021-0115349和2022年8月30日提交的韩国专利申请10-2022-0109300的优先权，通过引用将上述韩国专利申请的全部内容并入本文。
2.本发明涉及一种电极导辊和包括该电极导辊的开槽装置。


背景技术：

3.随着技术发展和对移动设备的需求的增加，可再充电二次电池被广泛用作各种移动设备的能源。此外，二次电池作为电动车辆、混合动力车辆等的能源而受到关注，这些车辆是作为解决由现有汽油车辆和柴油车辆引起的空气污染的方案而提出的。
4.根据其中包含电极组件的电池壳体的形状，二次电池被分类为硬币形电池、圆柱形电池、棱柱形电池和袋形电池。通常，结合在电池壳体中的电极组件被分为：果冻卷型、堆叠型和堆叠/折叠型，在果冻卷型中，隔膜被插入并卷绕在阳极和阴极之间，在堆叠型中，具有插入在阳极和阴极之间的隔膜的多个单元电池被堆叠，在堆叠/折叠型中，单元电池被卷绕有隔膜。
5.这样的二次电池可以如下制造：在电极集流体上涂覆作为电极活性物质、导电材料、粘合剂等的混合物的电极混合物后，使电极混合物干燥而制造电极，将所制造的电极与隔膜一起层叠而形成电极组件，然后与电解质一起嵌入并密封于电池壳体中。根据制造方法，电极组件分为堆叠型、折叠型、堆叠折叠型等。在堆叠型或堆叠折叠型电极组件的情况下，单元组件具有这样的结构，其中阳极和阴极依次层叠，阳极和阴极之间插入隔膜。为了制造这种电极组件，首先需要制造上面形成有电极接片的阳极和阴极。
6.即，为了制造具有电极接片的单元电极，首先，需要开槽工艺以在一侧或两侧上涂覆有电极活性材料的连续电极片上形成电极接片。开槽工艺通常包括将电极片放置在模具上并使用压力机冲压出电极片的一部分的工艺。这里，电极片由与压力机的操作同步地运行的导辊输送，并且被顺序地冲压以形成电极接片。
7.电极片的表面由涂覆有电极活性材料的涂覆部分和未涂覆有电极活性材料的非涂覆部分构成，并且导辊形成为圆柱形。电极片以与导辊的外周面紧密接触的方式移动。当电极片在导辊上运行时，由于电极片的表面上的涂覆部分和非涂覆部分具有不同的摩擦系数，因此使用所述辊出现张力差异。因此，存在诸如非涂覆部分的断裂和涂覆部分与非涂覆部分之间的边界处的断裂的问题。
8.因此，非常需要一种能够解决上述问题的技术。
9.[现有技术文献]
[0010]
[专利文献]
[0011]
韩国注册专利第10-1759570号


技术实现要素：

[0012]
技术问题
[0013]
本发明的一个目的是提供一种电极导辊，当电极片通过导辊输送时，该电极导辊可以解决在电极片的涂覆部分和非涂覆部分之间的边界处发生断裂的问题。
[0014]
本发明的另一个目的是提供一种包括导辊的开槽装置。
[0015]
技术方案
[0016]
为了实现上述目的，本发明提供一种使电极片运行的电极导辊，在所述电极片中集流体涂覆有电极活性物质，
[0017]
其中所述导辊包括圆柱形部分和从所述圆柱形部分的一个端部延伸的锥形部分，并且
[0018]
所述锥形部分具有外径朝向所述锥形部分的前端部逐渐减小的形状。
[0019]
在本发明的实施方式中，圆柱形部分的长度与锥形部分的长度的比率可以是4：1至1：1。
[0020]
在本发明的实施方式中，锥形部分可以具有截头圆锥形状。
[0021]
在本发明的一个实施方式中，所述锥形部分可以形成以所述圆柱形部分的外周面为基准朝向中心轴以0.2～0.5度的角度倾斜的外周面。
[0022]
在本发明的一个实施方式中，电极片可以具有涂覆有电极活性材料的涂覆部分和未涂覆有电极活性材料的非涂覆部分，并且
[0023]
电极导辊可设置成使得非涂覆部分位于锥形部分中。
[0024]
在本发明的一个实施方式中，所述电极导辊可以设置成使得所述电极片的所述涂覆部分位于所述圆柱形部分和所述锥形部分之间的边界处。
[0025]
在本发明的一个实施方式中，所述电极片的除所述非涂覆部以外的部分可以与所述圆柱形部方的外周面接触。
[0026]
此外，本发明提供了一种在电池单元的制造工艺中，用于在连续的电极片上形成电极接片的开槽装置，在连续的电极片中，在集流体的一侧或两侧上涂覆有电极活性材料。
[0027]
开槽装置包括：
[0028]
压力机，所述压力机冲压所述电极片，使得所述电极接片可以形成在所述电极片的一部分上；
[0029]
模具，所述模具形成有开口，所述开口具有与所述压力机相对应的形状，使得由所述压力机冲压的废料能够排出；以及
[0030]
本发明的电极导辊与压力机的操作同步地将电极片传送到压力机。
[0031]
有益效果
[0032]
本发明的电极导辊包括从圆柱形部分的一侧端延伸的锥形部分，并且通过将电极片的非涂覆部分设置在锥形部分中，可以减少当电极运行时在电极片的涂覆部分和非涂覆部分之间的边界处发生的断裂。
附图说明
[0033]
图1是示出根据本发明实施例的电极导辊的透视图。
[0034]
图2是电极片的横截面图。
[0035]
图3是示出传统电极导辊的透视图。
[0036]
图4是示出根据本发明的实施方式的应用电极导辊的状态的透视图。
[0037]
图5是示出根据本发明实施方式的包括电极导辊的开槽装置的正视图。
[0038]
图6是示出实施例1至4和比较例1的电极导辊的测量的最大有效应力的图。
具体实施方式
[0039]
在下文中，将基于附图详细描述本发明，使得本发明所属技术领域的普通技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不限于本文阐述的实施方式。
[0040]
为了清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同或相似的部件由相同的附图标记表示。
[0041]
此外，在说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于其习惯或字典含义，并且应当由发明人解释为与本发明的技术思想一致的含义和概念，基于可以适当地定义术语的概念以以最佳可能的方式描述其发明的原理。
[0042]
图1是示出根据本发明实施方式的电极导辊的透视图。
[0043]
参照图1，根据本发明实施方式的电极导辊100是使电极片10运行的电极导辊100，在电极片10中，集流体11涂覆有电极活性材料，并且导辊100包括圆柱形部分110和从圆柱形部分110的一个端部延伸的锥形部分120。锥形部分120构造成使得外径朝向锥形部分120的远端部分逐渐减小。
[0044]
这里，参考图2，电极片10可以包括在集流体11的一侧或两侧上涂覆有电极活性材料的涂覆部分12和未涂覆有电极活性材料的非涂覆部分13。
[0045]
具体地，电极片10的涂覆部分12可以沿着电极导辊100的运行方向连续地涂覆有电极活性材料。此外，非涂覆部分13可以在电极导辊100的运行方向上的侧部上不涂覆有电极活性材料。
[0046]
此外，在电极导辊100中，电极片10的非涂覆部分13可以设置成位于导辊100的锥形部分120中。
[0047]
图3是示出根据传统实施方式的电极导辊的透视图。
[0048]
参照图3，传统的电极导辊100包括圆柱形部分110和直径小于圆柱形部分110的可变部分130，从而在圆柱形部分的外周表面上形成台阶s1。
[0049]
此时，电极片10的涂覆部分12可以设置在与圆柱形部分110的外周面接触的位置，非涂覆部分13可设置在导辊100的可变区间130内。另外，涂覆部分12与非涂覆部分13的边界能够与圆柱形部分110的外周面接触。因此，当电极导辊100运行时，因为圆柱形部分110直接邻接在涂覆部分12和非涂覆部分13之间的边界上并用作外力，所以阻挡和分散应力的影响最小。因此，当电极片10由导辊100传送时，存在电极片10断裂的问题。
[0050]
因此，本发明试图通过提供包括从圆柱形部分110的一侧端部延伸的锥形部分120的电极导辊100来解决上述问题。
[0051]
在下文中，将参考图1更详细地描述作为本发明的实施方式的电极导辊100。
[0052]
在本发明的实施例中，圆柱形部分的长度(l)与锥形部分的长度(c)的比率可以在4：1和1：1之间，优选地在3：2和7：3之间。因此，能够降低在电极片10的涂覆部分12与非涂覆
部分13的边界产生的应力。如果在上述范围内，则能够防止电极片10发生断裂。具体地说，如果在电极片10的涂覆部分12与非涂覆部分13的边界处产生的最大有效应力为50mpa或更大，则电极片10有可能断裂。然而，如果圆柱形部分的长度l与锥形部分的长度c的比率为4：1至1:1，则在电极片10的涂覆部分12和非涂覆部分13之间的边界处产生的最大有效应力小于50mpa，因此可以解决电极片10断裂的问题。如果圆柱形部分的长度l与锥形部分的长度c的比率不在4：1至1：1的范围内，则在50mpa或更大时产生应力，并且改善在电极片10中产生的断裂问题的效果低。
[0053]
此外，在本发明的实施方式中，锥形部分120可以具有截头圆锥形状，并且可以形成以0.2至0.5度的角度倾斜的外周表面。在上述角度范围内，可以使电极片10的非涂覆部分13与锥形部分120之间的接触最小化，并且可以防止电极片10的断裂。
[0054]
图4是示出应用根据本发明实施方式的电极导辊的状态的透视图。
[0055]
参照图4，在根据本发明实施方式的电极导辊100中，电极片10的非涂覆部分13位于锥形部分120中，并且在电极导辊100中，电极片10的涂覆部分12可以设置在圆柱形部分110和锥形部分120之间的边界处。另外，在电极片10中，除了非涂覆部分13以外的部分可以与圆柱形部分110的外周面接触。
[0056]
因此，在如上所述构成的本发明的实施方式的电极导辊100中，通过在电极片10运行时电极片10与外周面紧密接触的圆柱形部分110的一端部形成锥形部分120，由于电极片10的除未涂覆有电极活性材料的非涂覆部分13之外的部分可与圆柱形部分110的外周面紧密接触，能够防止在非涂覆部分13与涂覆部分12的边界中发生断裂。
[0057]
以下，对本发明的一个实施方式的开槽装置进行说明。
[0058]
图5是示出根据本发明实施方式的包括电极导辊的开槽装置的正视图。
[0059]
参考图5，根据本发明的实施方式的开槽装置200包括使电极片10运行的电极导辊100。
[0060]
更具体地，根据本发明的实施方式的开槽装置200由压力机210、模具220和电极导辊100构成，并且其中电极活性材料被施加到集流体的一侧或两侧的连续电极片10在开槽装置200的电极导辊100上运行。
[0061]
压力机210以规则的间隔冲压电极片10，使得在电极片10上形成电极接片，并且电极导辊100用于与压力机210的操作同步地通过压力机210传送电极片10。
[0062]
此外，模具220形成有具有对应于压力机210的形状的开口221，使得由压力机210冲压的废料可以排出。
[0063]
电极导辊100是根据上述本发明的实施方式的电极导辊。
[0064]
在下文中，将呈现优选的实施方案以帮助理解本发明，但是以下实施方式是对本发明的说明，本领域技术人员清楚的是，在本发明的范围和技术精神内可以进行各种改变和修改，并且不言而喻，这些改变和修改落入所附权利要求的范围内。
[0065]
实例1至4和比较例1至3。电极导辊的制造
[0066]
如下表1所示，制造了具有圆柱形部分的长度l与锥形部分的长度c的比率的实例1至4和比较例2至3的电极导辊。
[0067]
此外，制造了包括可变截面而不是锥形截面的比较例1的电极导辊。
[0068]
[表1]
[0069][0070][0071]
测试例1.电极导辊的最大有效应力的测量
[0072]
当使用实例1至4和比较例1至3的电极导辊运行电极片时，测量在电极片的非涂覆部分和涂覆部分之间的边界处产生的最大有效应力。
[0073]
使用作为虚拟验证模型的柔性多体动力学技术测量最大有效应力，并且测量结果在下表2中示出。
[0074]
[表2]
[0075][0076]
如果应力为50mpa或更大，则电极片可能断裂。
[0077]
在上表2的结果中，包括从圆柱形部分的一个端部延伸的锥形部分的实例1至4的电极导辊显示出最大有效应力小于50mpa的结果。由此可以看出，本发明的电极导辊可以防止电极片发生断裂并稳定地输送电极片。
[0078]
此外，圆柱形部分的长度与锥形部分的长度的比率为7：3的实例1和比率为3：2的实例3的最大有效应力低于圆柱形部分的长度与锥形部分的长度的比率为1：1的实例2和比率为4：1的实例4的最大有效应力。从以上结果还可以看出，当圆柱形部分的长度与锥形部分的长度之比为3：2至7：3时，从防止电极片断裂的观点来看，这是更优选的。
[0079]
比较例1是在圆柱形部分的一个端部处包括可变部分而不是锥形部分的电极导辊，并且示出了由于圆柱形部分和锥形部分之间的台阶，最大有效应力为50mpa或更大的结果。由此可以预测，比较例1的电极导辊在输送电极片时不能防止破损。
[0080]
此外，在比较例2和3中，圆柱形部分的长度与锥形部分的长度之比不在4：1至1：1的范围内，并且与形成台阶的比较例1相比，显示出低的最大有效应力，但显示出大于50mpa的结果。从以上结果可以理解，仅当圆柱形部分的长度与锥形部分的长度之比为4：1至1：1时，最大有效应力小于50mpa，并且可以防止在电极片中发生断裂。
[0081]
[符号的说明]
[0082]
10：电极片，11：集流体
[0083]
12：涂覆部分，13：非涂覆部分
[0084]
100：电极导辊，110：圆柱形部分
[0085]
120：锥形部分，130：可变部分
[0086]
200：开槽装置，210：压力机
[0087]
220：模具，221：开口

技术特征：
1.一种电极导辊，所述电极导辊使电极片运行，在所述电极片中集流体涂覆有电极活性物质，其中所述导辊包括圆柱形部分和从所述圆柱形部分的一个端部延伸的锥形部分，并且所述锥形部分具有外径朝向所述锥形部分的前端部逐渐减小的形状。2.根据权利要求1所述的电极导辊，其中所述圆柱形部分的长度与所述锥形部分的长度的比率为4：1至1：1。3.根据权利要求1所述的电极导辊，其中所述锥形部分具有截头圆锥形状。4.根据权利要求1所述的电极导辊，其中所述锥形部分形成以所述圆柱形部分的外周面为基准朝向中心轴倾斜0.2～0.5度的外周面。5.根据权利要求1所述的电极导辊，其中所述电极片包括涂覆有所述电极活性材料的涂覆部分和未涂覆有所述电极活性材料的非涂覆部分，并且所述电极导辊设置成使得所述非涂覆部分位于所述锥形部分中。6.根据权利要求5所述的电极导辊，其中所述电极导辊被设置成使得所述电极片的所述涂覆部分位于所述圆柱形部分和所述锥形部分之间的边界处。7.根据权利要求5所述的电极导辊，其中所述电极片的除所述非涂覆部分以外的部分与所述圆柱形部分的外周面接触。8.一种在电池单元的制造工艺中用于在连续的电极片上形成电极接片的开槽装置，在所述连续的电极片中，在集流体的一侧或两侧上涂覆有电极活性材料，所述开槽装置包括：压力机，所述压力机冲压所述电极片，使得所述电极接片形成在所述电极片的一部分上；模具，所述模具形成有开口，所述开口具有与所述压力机相对应的形状，使得由所述压力机冲压的废料能够排出；以及根据权利要求1至7中任一项所述的电极导辊，所述电极导辊与所述压力机的操作同步地将所述电极片传送到所述压力机。

技术总结
本发明提供一种使电极片运行的电极导辊，在所述电极片中集流体涂覆有电极活性物质，其中所述导辊包括圆柱形部分和从所述圆柱形部分的一个端部延伸的锥形部分，所述锥形部分具有外径朝向锥形部分的前端部逐渐减小的形状。有外径朝向锥形部分的前端部逐渐减小的形状。有外径朝向锥形部分的前端部逐渐减小的形状。


技术研发人员：李永学 金俊完 李学植
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2022.08.31
技术公布日：2023/8/28