用于制造圆柱形二次电池的电极组件的心轴的制作方法

1.本技术要求于2020年8月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0097211号的优先权和利益，该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
2.本发明涉及用于制造电极组件的心轴，当在制造圆柱形二次电池的电极组件时被用于卷绕处理时，该心轴可以被最小地变形。


背景技术：

3.通常，圆柱形二次电池的电极组件是通过绕心轴卷绕来以卷绕形状制造的。
4.具体地，在制造这样的卷绕型电极组件的处理期间，将心轴装配到正极、分隔件和负极的堆叠的端部中，通过绕心轴卷绕圆柱形状的该堆叠来制成电极组件，并且然后将心轴从电极组件移除。
5.在相关技术中，韩国专利申请特开第10-2009-0037552号(2009年4月16日公布)公开了用于制造二次电池的电极组件的心轴。
6.具体地，参照图1，相关技术中用于制造电极组件的心轴10在各自具有半圆外周的一对第一心轴构件11和第二心轴构件12面对彼此耦接时具有圆柱形状。此外，在第一心轴构件11与第二心轴构件12的接合表面之间插入有设置在片型堆叠的端部处的分隔件。
7.包括第一心轴构件11和第二心轴构件12的心轴10的一侧耦接至支撑构件20，并且尾部中心30与心轴10的另一侧设置在同一水平线上。卷绕型电极组件1绕结构如上所述的心轴10的外周卷绕。
8.在电极组件1被完全制造之后，当第一心轴构件11和第二心轴构件12通过致动器(未示出)的操作在纵向方向上依次向后移动时，电极组件1容易地与心轴10分离。
9.同时，随着用于制造电极组件1的心轴10的直径减小，电池的容量可以增加。然而，当心轴10的直径减小时，机械性能劣化，并且心轴10的应变率增加。
10.例如，当应用小口径心轴时，心轴的应变率进一步增加，该小口径心轴的直径3.0mm小于相关技术中的心轴10的直径3.4mm。出于这个原因，存在下述问题：当心轴向前移动时，在尾部中心插入至心轴中之前，心轴可能因与尾部中心相撞而损坏。
11.另外，相关技术中具有对称结构的心轴10的第一心轴构件11和第二心轴构件12可以被不对称地设计，以防止心轴10的变形。
12.然而，由于小口径心轴大大地变形，在相关技术中难以使具有不对称结构的心轴的变形最小化。因此，需要改进小口径心轴的形状。


技术实现要素：

13.技术问题
14.本发明是为了解决上面所提及的问题而努力做出的，并且本发明的目的是提供一种用于制造电极组件的心轴，尽管在制造圆柱形二次电池的电极组件时将具有比相关技术中的心轴的口径小的口径的心轴用于卷绕处理，该心轴也可以被最小地变形。
15.技术方案
16.为了实现上面所提及的目的，根据本发明的用于制造圆柱形二次电池的电极组件的心轴包括：第一心轴构件，其具有半圆形截面和预定长度；以及第二心轴构件，其被配置成通过在面对第一心轴构件的情况下耦接至第一心轴构件来限定圆柱形状，其中，在第一心轴构件和第二心轴构件的接合表面上设置有凹凸部分，并且该凹凸部分包括形成在纵向方向上以彼此啮合的突出部和凹槽。
17.在这种情况下，第一心轴构件和第二心轴构件中的每一个的纵向方向上的两个相对侧可以被不对称地形成。
18.另外，第一心轴构件和第二心轴构件的接合表面可以在纵向方向上以0
°
至1
°
倾斜。
19.另外，凹凸部分可以形成在除了下述部分以外的其余接合表面上：在该部分中插入构成电极组件的堆叠的端部。
20.另外，可以形成一个或更多个凹凸部分。
21.另外，突出部和凹槽可以各自具有四边形的截面。
22.另外，突出部的宽度和高度可以为心轴的直径的50％或以下。
23.另外，突出部的边缘可以被倒圆0.01mm至0.5mm。
24.另外，突出部的宽度方向上的两个相对表面可以相对于接合表面以80
°
至100
°
倾斜。
25.有益效果
26.根据上面所描述的根据本发明的用于制造圆柱形二次电池的电极组件的心轴，一个或更多个突出部和一个或更多个凹槽形成在第一心轴构件和第二心轴构件的接合表面上以彼此啮合。因此，尽管在制造圆柱形二次电池的电极组件时将具有比相关技术中的心轴的口径小的口径的心轴用于卷绕处理，也可以使心轴的变形最小化。
附图说明
27.图1的(a)和图1的(b)是示出相关技术中用于制造电极组件的心轴的视图。
28.图2是根据本发明的用于制造电极组件的心轴的分解透视图。
29.图3是根据本发明的用于制造电极组件的心轴的截面平面图。
30.图4是根据本发明的用于制造电极组件的心轴的正视图。
31.图5是沿图3中线i-i
′
截取的截面图。
32.图6是示出根据本发明的凹凸部分的各种示例和比较例的视图。
33.附图的主要附图标记的描述
34.1：电极组件20：支撑构件
35.30：尾部中心100：用于制造电极组件的心轴
36.110：第一心轴构件120：第二心轴构件
37.130：凹凸部分131：突出部
38.133：凹槽
具体实施方式
39.在下文中，将参照附图详细地描述本发明的具体实施例的配置和操作。
40.在向各个附图的组成元件给出附图标记时，应当注意，如果可能的话，相同的组成元件将用相同的附图标记表示，尽管这些组成元件在不同的附图中被示出亦是如此。
41.图2是根据本发明的用于制造电极组件的心轴的分解透视图，并且图3是根据本发明的用于制造电极组件的心轴的截面平面图。
42.参照图2，根据本发明的示例性实施例的用于制造电极组件的心轴100可以包括：第一心轴构件110，其具有半圆形截面和预定长度；以及第二心轴构件120，其被配置成通过在面对第一心轴构件110的情况下耦接至第一心轴构件110来限定圆柱形状。在第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面上设置有凹凸部分130，并且该凹凸部分130包括形成在纵向方向上以彼此啮合的突出部131和凹槽133。
43.下面将具体地描述本发明的配置。
44.首先，根据本发明的用于制造电极组件的心轴100可以在各自具有半圆外周的一对第一心轴构件110和第二心轴构件120面对彼此耦接时具有圆柱形状。
45.参照图3，包括第一心轴构件110和第二心轴构件120的心轴100的一侧可以耦接至支撑构件20，并且尾部中心30(参见图1)可以与心轴10的另一侧设置在同一水平线上。
46.片型堆叠的端部(分隔件)可以插入在结构如上所述的心轴100的第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面之间。此外，电极组件1可以通过绕心轴100的外周以卷绕形状卷绕来形成。
47.在电极组件1被完全制造之后，当第一心轴构件110和第二心轴构件120通过致动器(未示出)的操作在纵向方向上依次向后移动时，电极组件1可以容易地与心轴100分离。
48.参照图4，第一心轴构件110和第二心轴构件120的纵向方向上的两个相对侧可以具有不对称结构，以减小心轴100的应变率。具体地，第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面可以沿纵向方向上的两个相对侧以0
°
至1
°
倾斜。
49.也就是说，第一心轴构件110和第二心轴构件120中相对大的心轴构件的体积可以为50％至60％，并且第一心轴构件110和第二心轴构件120中相对小的心轴构件的体积可以为40％至50％。如果小心轴构件的体积为40％或更小，则小心轴构件的应变率可能增加。
50.参照图5，凹凸部分130包括在第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面上形成在纵向方向上以彼此啮合的突出部131和凹槽133。构成凹凸部分130的突出部131和凹槽133可以各自具有四边形的截面。
51.在这种情况下，突出部131的宽度方向上的两个相对表面可以相对于接合表面以80
°
至100
°
倾斜。也就是说，如果突出部131的宽度方向上的两个相对表面中的每一个的角度小于80
°
或大于100
°
，则心轴100的应变率可能增加。
52.此外，突出部131的宽度和高度可以等于或小于心轴100的直径的50％。也就是说，如果突出部131的宽度和高度等于或大于心轴100的直径的50％，则存在突出部131可能变形并且插入在接合表面之间的分隔件可能被损坏的担忧。
53.另外，突出部131的边缘可以被倒圆0.01mm至0.5mm。此外，突出部131的与耦接至突出部131的凹槽133对应的内边缘部分也可以被倒圆。也就是说，如果突出部131的边缘圆度小于0.01mm，则分隔件可能被损坏。相反，如果突出部131的边缘圆度大于0.5mm，则心轴
100的应变率可能增加。
54.结构如上所述的凹凸部分130可以形成在除了下述部分以外的其余接合表面上：在这些部分中插入作为构成电极组件1的堆叠的端部的分隔件(参见图3)。也就是说，如果凹凸部分130形成在心轴100的整个接合表面上，则存在以下担忧：当第一心轴构件110和第二心轴构件120向前和向后移动以将电极组件1与心轴100分离时，分隔件可能被第一心轴构件110和第二心轴构件120卡住或损坏。
55.另外，可以形成一个或更多个凹凸部分130。特别地，至少两个凹凸部分130可以设置成并排彼此间隔开。
56.《示例》
57.如在图6的(a)所示出的示例1至3中，在直径(mm)为φ3.0的心轴100的接合表面上形成的凹凸部分130可以具有各种结构。
58.具体地，在示例1中，单个突出部131和单个凹槽133形成在第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面上以彼此对应。在这种情况下，突出部131的角度为90
°
，并且突出部131的边缘圆度r为0.1mm。
59.在示例2中，突出部131和凹槽133在第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面上形成为两排以彼此对应。在这种情况下，示例2中的突出部131和凹槽133中的每一个的宽度比示例1中的宽度小约50％。此外，突出部131的角度为90
°
，并且突出部131的边缘圆度r为0.05mm。
60.在示例3中，突出部131和凹槽133形成在与示例1中突出部131和凹槽133的位置相对的位置处。在这种情况下，突出部131的角度为90
°
，并且突出部131的边缘圆度r为0.1mm。
61.《比较例》
62.图6的(b)中所示出的比较例1至3示出了没有设置根据本发明的凹凸部分130。
63.具体地，比较例1具有其中从心轴100
′
的接合表面省略了示例1中所公开的凹凸部分130的结构。
64.在比较例2中，心轴100
′
的接合表面的两个相对侧中的每一个相对于附图中的假想垂直线的角度为60
°
，并且从接合表面向上突出的边缘的圆度r为0.1mm。
65.在比较例3中，心轴100
′
的接合表面呈s形弯曲，并且从接合表面向上或向下突出的边缘的圆度r为1mm。
66.《测试结果》
67.下表1示出了关于以示例1至3中的形状形成的心轴100和以比较例1至3中的形状形成的心轴100
′
的应变率的结果。
68.[表1]
[0069] 示例1示例2示例3比较例1比较例2比较例3凹凸部分的数目121011凹凸部分的角度90909006090凹凸部分的圆度0.10.050.100.11φ3.0心轴变形(mm)0.0870.0830.0890.1270.1470.126
[0070]
根据表1所示的关于心轴的变形的测试结果，可以看出，根据示例1至3的具有凹凸部分130的心轴100的变形比根据比较例1至3的心轴100
′
的变形小。
[0071]
特别地，可以看出，在示例1至3中，示例2中的具有在第一心轴构件110上并排形成的两个突出部131的心轴100的变形为0.0083mm，并且因此小于示例1和3中的心轴的变形。
[0072]
根据上面所描述的根据本发明的用于制造圆柱形二次电池的电极组件的心轴100，一个或更多个突出部131和一个或更多个凹槽133形成在第一心轴构件110和第二心轴构件120的接合表面上以彼此啮合。因此，尽管在制造圆柱形二次电池的电极组件1时将具有比相关技术中的心轴10的口径小的口径(φ3.0)的心轴用于卷绕处理，也可以使心轴的变形最小化。
[0073]
虽然已经参照特定的具体实施例对本发明进行了说明和描述，但本发明并不限于这些实施例，并且在不脱离本发明的技术精神的情况下，可以进行各种改变和修改。

技术特征：
1.一种用于制造电极组件的心轴，所述心轴包括：第一心轴构件，其具有半圆形截面和预定长度；以及第二心轴构件，其被配置成通过在面对所述第一心轴构件的情况下耦接至所述第一心轴构件来限定圆柱形状，其中，在所述第一心轴构件和所述第二心轴构件的接合表面上设置有凹凸部分，并且所述凹凸部分包括形成在纵向方向上以彼此啮合的突出部和凹槽。2.根据权利要求1所述的心轴，其中，所述第一心轴构件和所述第二心轴构件中的每一个的纵向方向上的两个相对侧被不对称地形成。3.根据权利要求2所述的心轴，其中，所述第一心轴构件和所述第二心轴构件的接合表面在纵向方向上以0
°
至1
°
倾斜。4.根据权利要求1所述的心轴，其中，所述凹凸部分形成在除了下述部分以外的其余接合表面上：在该部分中插入构成所述电极组件的堆叠的端部。5.根据权利要求1所述的心轴，其中，形成一个或更多个凹凸部分。6.根据权利要求1所述的心轴，其中，所述突出部和所述凹槽各自具有四边形的截面。7.根据权利要求6所述的心轴，其中，所述突出部的宽度和高度为所述心轴的直径的50％或以下。8.根据权利要求6所述的心轴，其中，所述突出部的边缘被倒圆0.01mm至0.5mm。9.根据权利要求6所述的心轴，其中，所述突出部的宽度方向上的两个相对表面相对于所述接合表面以80
°
至100
°
倾斜。

技术总结
本发明涉及用于制造电极组件的心轴。该心轴甚至在具有比在制造圆柱形二次电池的电极组件时在卷绕处理中使用的心轴的典型口径小的口径的情况下也可以使变形最小化。用于制造电极组件的心轴包括：第一心轴构件，其具有半圆形截面并具有预定长度；以及第二心轴构件，其当与第一心轴构件抵接时与第一心轴构件一起形成圆柱形状，并且其设置有不均匀的部分，从而使得突出部和凹部能够在与第一心轴构件连接的表面上沿长度方向彼此啮合。连接的表面上沿长度方向彼此啮合。连接的表面上沿长度方向彼此啮合。


技术研发人员：俞在贤 金永台 洪裕植
受保护的技术使用者：株式会社LG新能源
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2023/8/1