包括上切割器和下切割器的电极片切割设备及使用其的电极片切割方法

摘要

本发明涉及一种电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法，该电极片切割设备包括配置为在以相同的速度移动的同时向电极片的相对两个表面施加力的上切割器和下切割器，其中电极片被从一侧到另一侧切割，从而防止电极片的变形并且减少异物的产生。

说明书

技术领域

本申请要求于2020年5月20日提交的韩国专利申请第2020-0060561号的优先权的权益，通过引用将上述专利申请的整个公开内容结合在此。

本发明涉及一种包括上切割器和下切割器的电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法，更具体地，涉及一种能够在切割电极片时防止电极片的切割面变形并且从电极片的切割面去除诸如毛刺之类的材料的电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法。

背景技术

通常，二次电池包括正极、负极和隔膜，正极和负极的每一个包括其一个表面或相对的两个表面被施加有活性材料的集流体。通过制造一个表面或相对两个表面被施加有电极活性材料的电极片并且切割制造的电极片来形成诸如正极或负极之类的电极。

图1是示出常规电极片切割设备和方法的示意图，图2是示出由常规电极片切割设备切割的电极片的切割面的放大图。

在常规电极片切割设备中，如图1中所示，(i)将电极片10设置在电极片支撑件20上，电极片支撑件在电极片切割面所在的部分处形成有凹部，并且(ii)使用切割器30切割电极片10。此时，切割器30向电极片支撑件20中的凹部施加力，以切割电极片10。在电极片支撑件20中未设置凹部的情况下，切割器30在电极片10的切割面上方施加力，以切割电极片10。

然而，在常规电极片切割设备中，如图2中所示，当切割电极片10时，电极切割面11可能会变形或者在电极切割面11处存在诸如毛刺之类的残留物。

如图2中所示，在电极片10的一部分发生变形或者存在诸如毛刺之类的残留物的情况下，电极片10的传送会被变形的部分或残留物阻碍，并且当形成电极组件时，电极组件的密度由于变形的部分或残留物而减小，从而电池的容量减小。此外，在使用电极形成袋形二次电池的情况下，电极不会稳定地堆叠，从而无法形成具有期望形状的电池。

在专利文献1的附图中，配置为切割电极片的切割器位于对象的相对两个表面。然而，由于从对象的中央部起执行切割，因此没有考虑残留物的去除以及电极片的切割面的变形。

因此，需要一种能够在切割电极片时将电极片的变形最小化的同时使由于电极切割而引起的残留物最小化的电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法。

(现有技术文献)

(专利文献1)韩国专利申请公开第2010-0096018号

发明内容

技术问题

鉴于上述问题而做出了本发明，本发明的一个目的是提供一种能够将电极片的变形最小化的电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法。

本发明的另一个目的是提供一种通过限定电极片的切割位置和顺序而能够将由于电极片的切割而引起的电极片的变形和残留物最小化的电极片切割方法。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的电极片切割设备包括：位于电极片上方的上切割器，所述上切割器配置为切割所述电极片；与所述上切割器对应设置的下切割器，所述下切割器配置为与所述上切割器相接以切割所述电极片；以及位于所述上切割器与所述下切割器之间的电极片支撑件，所述电极片支撑件配置为支撑所述电极片，所述电极片支撑件设置有与所述上切割器和所述下切割器彼此相接而使所述电极片被切割的切割部分对应地形成的通孔。

此外，所述上切割器和所述下切割器可对所述电极片施加相同的力。

此外，所述上切割器和所述下切割器可以以相同的速度移动至所述电极片。

此外，所述上切割器和所述下切割器可在从所述切割部分的一侧起扩展切割范围的同时切割所述电极片。

此外，所述切割部分可从与所述电极片的中央部分相邻的部分扩展到所述电极片的外廓部分。

此外，所述上切割器和所述下切割器可具有相同的形状或对称的形状。

此外，在切割所述电极片之前所述上切割器与所述下切割器之间的距离可朝向一侧逐渐增加。

此外，所述电极片可被切割以形成电极接片凸部。

此时，所述上切割器和所述下切割器可从要形成所述电极接片凸部的位置开始切割。

此外，本发明提供了一种电极片切割方法，包括以下步骤：(S1)将电极片设置在电极片支撑件上，所述电极片支撑件具有与所述电极片要被切割的部分对应地形成的通孔；以及(S2)使用根据权利要求1至9中任一项所述的所述上切割器和所述下切割器切割所述电极片。

在步骤(S2)中，所述电极片可沿长度方向或与所述长度方向垂直的方向被切割以形成单个电极组件，或者所述电极片可以以凹凸形状被切割以形成电极接片。

在步骤(S2)中形成所述电极接片的情况下，所述上切割器和所述下切割器可在步骤(S2)中首先切割电极接片凸部，可最后切割距所述电极接片凸部最远的地方。

距所述电极接片凸部最远的所述地方可以是所述电极片的另一个切割部分。

在本发明中，可从上述构造之中选择并组合彼此不冲突的一个或多个构造。

附图说明

图1是示出常规电极片切割设备和方法的示意图。

图2是示出由常规电极片切割设备切割的电极的切割面的放大图。

图3是示出根据本发明的电极片切割设备和方法的示意图。

图4是示出根据本发明第一实施方式的电极片切割设备和方法的示意图。

图5是示出根据第一实施方式的电极片切割设备的上切割器和下切割器的另一形状的示意图。

图6是示出根据本发明第二实施方式的电极片切割设备的上切割器和下切割器的示意图。

图7是示出根据本发明的电极片支撑件的俯视图。

图8是示出由根据本发明的电极片切割设备切割的电极的切割面的放大图。

图9是示出根据本发明的电极片切割设备和由此切割的电极片的示意图。

图10是示出电极片切割设备施加至电极片的力的虚拟模拟结果的图。

具体实施方式

在本申请中，应当理解，术语“包括”、“具有”、“包含”等指定存在所阐述的特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更个其他特征、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合。

此外，在整个附图中，将使用相同的参考标记来指代执行相似功能或操作的部件。在本申请中一个部件被称为连接至另一个部件的情况下，该一个部件不仅可直接连接至该另一个部件，而且该一个部件还可经由另外的部件间接连接至该另一个部件。此外，包括某一元件并不意指排除其他元件，而是指可进一步包括其他元件，除非另有说明。

下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的电极片切割设备及使用该电极片切割设备的电极片切割方法。

图3是示出根据本发明的电极片切割设备和方法的示意图。

根据本发明的电极片切割设备包括：配置为支撑电极片100的电极片支撑件200；位于电极片100上方的上切割器300；以及位于电极片支撑件200下方的下切割器400，下切割器设置与上切割器300相接的位置。

此时，电极片支撑件200可设置有与上切割器300和下切割器400彼此相接而使电极片100被切割的切割部分对应地形成的通孔210，使得上切割器300和下切割器400在切割电极片100时彼此相接。

上切割器300连接至上按压部310并且下切割器400连接至下按压部410，以便以预定的力和速度移动。上切割器300在电极片100上方施加上方按压力F1，下切割器400在电极片100下方施加下方按压力F2。下切割器400穿过通孔210切割电极片100并且与上切割器300相接。

上方按压力F1和下方按压力F2可彼此相等，以便防止电极片100的变形。在上切割器300施加至电极片100的力和下切割器400施加至电极片100的力彼此相等的情况下，电极片100向上或向下变形的风险降低。

此外，上切割器300和下切割器400可与电极片100间隔开相同的距离并且可以以相同的速度到达电极片。结果，可防止上切割器300或下切割器400提早到达并切割电极片100，从而可抑制电极片100的变形。

图4是示出根据本发明第一实施方式的电极片切割设备的上切割器和下切割器的示意图，图5是示出根据第一实施方式的电极片切割设备的上切割器和下切割器的另一形状的示意图。

在根据本发明第一实施方式的电极片切割设备中，上切割器300和下切割器400可具有相同的形状。当从侧面观察时，如图4中所示，上切割器300和下切割器400的每一个可具有矩形形状或平行四边形形状，或者如图5中所示，上切割器300和下切割器400的每一个可具有其中上切割器300和下切割器400的每一个的一侧比另一侧突出的直角三角形形状。然而，上切割器和下切割器的每一个的形状没有限制，只要能够均匀地切割电极片100即可。

如图4中所示，在切割电极片100之前上切割器300与下切割器400之间的切割器间距离B可从一端到另一端逐渐增加。就是说，上切割器300和下切割器400首先彼此相接的距离可非常短，并且切割器间距离B可沿切割方向A逐渐增加。

如上所述设置的上切割器300和下切割器400可在从切割部分的一侧起扩展切割范围的同时切割电极片100。就是说，上切割器300和下切割器400可像铡刀一样操作。结果，在切割部分的一个边缘处上切割器300和下切割器400的每一个的移动范围与在切割部分的另一个边缘处上切割器和下切割器的每一个的移动范围可彼此不同。

如上所述，在根据本发明的电极片切割设备在从切割部分的一侧到另一侧扩展切割范围的同时执行切割的情况下，施加至电极片的力增加，由此容易执行切割，并且电极片的变形减小。此外，由于在从一侧到另一侧扩展切割范围的同时执行切割，所以由于切割而产生的异物移动到另一侧。

此时，为了容易去除异物，优选的是，切割部分从与电极片100的中央部分相邻的部分扩展到电极片的外廓部分，即，优选的是，上切割器300和下切割器400首先在电极片100的中央部分彼此相接，然后将切割部分扩展到电极片100的外廓部分。

在根据本发明的电极片切割设备中，在像铡刀一样操作切割电极片之后，切割器间距离B减小，直到上切割器300和下切割器400的整个表面彼此相接，如图4中所示。之后，上切割器300和下切割器400的整个表面彼此相接以将切割部分切割，然后上切割器300和下切割器400远离电极片100移动。

就是说，根据本发明的电极片切割方法可主要包括以下步骤：(S1)将电极片100设置在电极片支撑件200上，电极片支撑件200具有与电极片100要被切割的部分对应地形成的通孔210；以及(S2)使用上切割器300和下切割器400切割电极片100。在步骤(S2)之后，可在电极片100的切割完成之后执行从电极片100移除上切割器300和下切割器400的步骤。

图6是示出根据本发明第二实施方式的电极片切割设备的上切割器和下切割器的示意图。

根据本发明第二实施方式的电极片切割设备的上切割器300和下切割器400可以以对称方式设置，从而在上切割器300和下切割器400的每一个的一个边缘处切割器间距离可最短，并且在上切割器和下切割器的每一个的另一个边缘处切割器间距离可最长。就是说，上切割器300和下切割器400可在上切割器和下切割器的每一个具有直角三角形形状的同时以对称方式设置。

在上切割器300和下切割器400的每一个的一个边缘处上切割器和下切割器首先与电极片100接触之后，可改变上切割器300和下切割器400的形状或位置。

作为示例，在上切割器300进入上切割器300所连接的上按压部310的同时可改变上切割器300的角度，并且在下切割器400进入下切割器400所连接的下按压部410的同时也可与上切割器300对应地改变下切割器400的角度。最后，如图4中所示，上切割器300和下切割器400的边缘可彼此完全接触。

图7是示出根据本发明的电极片支撑件的俯视图。

如图7中所示，根据本发明的电极片支撑件200设置有与电极片要被切割的切割部分对应的通孔210。通孔210是配置为允许下切割器400延伸穿过的空白的孔。考虑到由于下切割器400的移动或角度变化而产生的半径来设定通孔210的尺寸。此时，为了防止由于下切割器400的移动或角度变化而对下切割器400造成损坏，可在通孔210中设置电极片防损坏部分。优选的是电极片防损坏部分由柔性材料制成，以便在不损坏下切割器400的边缘的同时保护电极片。

图8是示出由根据本发明的电极片切割设备切割的电极片的切割面的放大图。

根据本发明的电极切割面110是指在上切割器和下切割器彼此相接处的电极片100的点，即，电极片被切割的点，如图8中所示。

电极切割面110可根据被切割的部分而分成电极接片切割面和电极片切割面。根据电极切割面110的类型，电极片100的切割顺序或切割开始区域可不同。

图9是示出根据本发明的电极片切割设备和由此切割的电极片的示意图。

如图9的(i)所示，为了从单个电极片100获得多个电极接片部分120，可切割单个电极片100来形成多个电极接片部分120。

在如上所述制造电极片100的情况下，在切割电极片100的步骤(S2)中，电极片100可沿长度方向或与长度方向垂直的方向被切割以形成单个电极组件，或者电极片100可以以凹凸形状被切割以形成电极接片部分120。

当形成用于电极接片切割的电极接片切割面111时，为了将电极片100的变形最小化并且容易去除由于切割而产生的异物，优选的是，首先沿电极接片凸部切割方向a执行切割，然后沿与电极接片部分120的凸出方向a垂直的方向，即，电极接片凹部切割方向b(朝向电极片100的方向)执行切割。此外，优选的是，首先切割电极接片部分120凸出的地方，即，最靠近电极接片凸部的地方，最后切割在电极接片凹部切割方向b上距电极接片凸部最远的地方。就是说，在左侧电极接片凹部切割方向b-1(电极接片凹部切割方向b中的一个方向)上，电极接片部分120形成在切割开始的地方左侧，因此优选的是从左侧到右侧执行切割。此外，在右侧电极接片凹部切割方向b-2(电极接片凹部切割方向中的另一个方向)上，电极接片部分120形成在切割开始的地方右侧，因此优选的是从右侧到左侧执行切割。

左侧电极接片凹部切割方向b-1和右侧电极接片凹部切割方向b-2在距形成电极接片部分120的地方最远的地方，即，在电极接片部分120之间的中央处彼此相接。在该区域中，沿与电极接片凹部切割方向b垂直的方向切割电极片100，以形成用于电极组件的单元电池电极。

为此，根据本发明的电极片切割设备包括上切割器300、上按压部310、下切割器400和下按压部410，如图9的(ii)中所示。因此，当切割电极片时，上切割器300和下切割器400变形。

此时，优选的是，根据电极接片部分120的位置，上切割器300和下切割器400的最突出部分设置在最靠近要形成电极接片部分120的位置的地方，并且优选的是，在被切割以形成单元电池电极的电极片切割面112处，上切割器300和下切割器400设置为最深地凹进。

图10是示出电极片切割设备施加至电极片的力的虚拟模拟结果的图。

电极片切割设备施加至电极片的力随着电极片切割设备与电极片之间的接触面积增加而减小。

就是说，如图10中所示，常规电极片切割设备在整个区域(面积＝10)上均匀地接触电极片，由此施加至电极片的力减小(应力＝0.1)。相比之下，如图10中所示，根据本发明的电极片切割设备的一部分(面积＜10)首先与电极片接触，由此施加至电极片的力增加(应力>0.1)。结果，电极片被迅速切割，并且电极片的变形减小。

虽然已经详细描述了本发明的具体细节，但本领域技术人员将理解，其详细描述仅公开了本发明的优选实施方式，因而不限制本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范畴和技术构思的情况下，各种变化和修改是可能的，并且将显而易见的是，这些变化和修改落入所附权利要求的范围内。

(参考标号描述)

10、100：电极片

11、110：电极切割面

120：电极接片部分

111：电极接片切割面

112：电极片切割面

200：电极片支撑件

210：通孔

30：切割器

300：上切割器

310：上按压部

400：下切割器

410：下按压部

F1：上方按压力

F2：下方按压力

A：切割方向

B：切割器间距离

a：电极接片凸部切割方向

b：电极接片凹部切割方向

b-1：左侧电极接片凹部切割方向

b-2：右侧电极接片凹部切割方向。

工业实用性

根据本发明的电极片切割设备和电极片切割方法能够将电极片的变形最小化。此外，可容易去除由于电极片的切割而产生的异物，使得电极不受异物影响。

此外，可将电极片切割成具有规则的形状，从而可均匀地堆叠电极，并且在将这些电极堆叠在袋形壳体中的情况下可提供规则的形状。此外，电极以均匀的高度堆叠，从而可提高电极的密度和容量。

此外，从一侧执行切割，从而因电极切割而产生的残留物移动到特定部分，因此可容易去除残留物。