用于制造电池单体以通过振动增强电极润湿的设备以及使用该设备的电池单体的制造方法技术

本发明专利技术提供了：用于制造电池单体的电解质润湿设备，该电解质润湿设备是用于改进用于电池单体中的电极组件的电解质的润湿的设备；以及使用该电解质润湿设备的电池单体制造方法，该电解质润湿设备包括：电池单体托盘，该电池单体托盘中容纳有一个或多个初级电池单体；以及振动施加单元，该振动施加单元与电池单体托盘的一侧接触，同时面向该侧，并且在容纳初级电池单体的同时，该振动施加单元向初级电池单体施加兆频声波振动。体施加兆频声波振动。体施加兆频声波振动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造电池单体以通过振动增强电极润湿的设备以及使用该设备的电池单体的制造方法


[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年3月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0030800的权益，其公开的全部内容通过引用结合于此。
[0003]本公开涉及用于制造电池单体以通过振动增强电解质润湿性的设备以及使用该设备的电池单体的制造方法。

技术介绍

[0004]最近，随着能源价格由于化石燃料的枯竭而上涨以及人们对环境污染的关注的日益增加，所以对环境友好型替代能源的需求必将在未来生活中发挥重要作用。因此，正在进行对用于生成诸如核能、太阳能、风能和潮汐能这样各种能量的技术的研究，并且用于更有效地利用所生成的能量的蓄电设备也引起了很多关注。
[0005]特别地，随着技术发展以及对电动车辆和移动装置的需求持续增加，对作为能源的电池的需求正在迅速增加。因此，已经对能够满足各种需求的电池进行了大量研究。
[0006]通常，就电池的材料而言，对诸如锂离子电池、锂离子聚合物电池等锂二次电池的需求非常高，其具有诸如高的能量密度、放电电压、输出稳定性等优点。
[0007]另外，基于每个二次电池的电池壳的形状，二次电池被分类为：圆柱形电池，该圆柱形电池被构造成具有电极组件被内置在圆柱形金属容器中的结构；棱柱形电池，该棱柱形电池被构造成具有电极组件被内置在棱柱形金属容器中的结构；以及袋型电池，该袋型电池被构造成具有电极组件被内置在由铝层压片制成的袋型壳中的结构。/>[0008]特别地，近年来，袋型电池由于制造成本低、重量轻、易于改变其形状等而备受关注，该袋型电池被构造成具有这样的结构：堆叠或堆叠/折叠型电极组件被内置在由铝层压片制成的袋型电池壳中。另外，这种袋型电池的使用已经逐渐增加。
[0009]通常，这种二次电池通过如下方法来制造：在电极组件与电解质一起被内置在电池容器中的状态下密封电极组件，所述电极组件具有包括正电极、负电极以及被置于正电极与负电极之间的分隔件的结构。
[0010]在这种情况下，二次电池通过以下方法来制造：在特定温度、压力和时间的条件下进行老化处理，以改进电解质对电极组件的润湿性，并且进行脱气处理来用于将在这种处理中生成的气体排放到外部。
[0011]然而，老化处理和脱气处理花费极长的时间，以利用电解质充分润湿电极组件并充分移除气泡。因此，最近，已经尝试在润湿电解质时通过利用使用真空的方法、使用压力的方法等来缩短时间。
[0012]虽然如此，根据上述方法，如图1所示，气泡仍然经常残留在二次电池单体内部。特别地，二次电池单体内部存在的微小气泡长时间不会消失，这增加了溶解氧的量，因此对二次电池的容量产生了不利影响，并且通过释放比容纳气体的气袋的空间更多的气体而对电
池安全性构成威胁。
[0013]因此，即使在上述方法之后执行脱气处理，也花费很长时间来移除气泡，这引起了处理成本和制造时间增加的问题。
[0014]因此，非常需要可以从根本上解决上述问题的技术。

技术实现思路

[0015][技术问题][0016]本公开旨在解决现有技术的上述问题以及尚未解决的其他技术问题。
[0017]作为反复深入研究和各种实验的结果，本专利技术人发现，通过如下文中描述的、在初级电池单体被容纳在电池单体托盘中的状态下对初级电池单体施加兆频声波振动，不仅能够由于振动而增加电极组件与电解质之间的直接物理接触，从而增强电解质的润湿性，而且还能够移除小尺寸气泡并使电池单体的损坏最小化，从而有效地解决现有技术的问题。基于这种发现完成了本公开。
[0018][技术方案][0019]为了实现上述目的，根据本公开的一个实施例，提供了用于制造电池单体的电解质润湿设备，以增强电解质对电池单体中的电极组件的润湿，该设备包括：
[0020]电池单体托盘，电池单体托盘中容纳有一个或多个初级电池单体；以及
[0021]激发单元，该激发单元与电池单体托盘的一侧相对地接触，并且在初级电池单体被容纳于电池单体托盘中的状态下该激发单元向初级电池单体施加兆频声波振动。
[0022]因此，不仅能够由于兆频声波振动而增加电极组件与电解质之间的直接物理接触，从而增强电解质的润湿性，而且还能够有效地移除气泡，从而节省了制造电池单体所需的时间和成本，并且改进电池单体的安全性。
[0023]其中，兆频声波振动是具有500kHz至3000kHz的频率的振动，并且不同于通常具有20kHz至100kHz的频率的超声波。
[0024]由于其具有如上所述范围内的高频率，所以不仅可以移除小尺寸的气泡，而且还减少了对电池单体的损坏。
[0025]另外，通过由振动增加电极组件与电解质之间的直接物理接触的方法来执行电解质润湿。
[0026]然而，边界层对气泡的移除有影响，其中，边界层是指受流体影响的厚度。这种边界层的尺寸应该小于待移除的气泡的尺寸，使得它可以影响气泡。因此，边界层越小，可以移除的气泡的尺寸越小(参见图2)。
[0027]同时，在具有大尺寸(直径)的气泡的情况下，气泡迅速上升到表面并破裂，或仅存在水分，而气泡的尺寸越小，停留时间越长，并且小气泡不会上升到表面并存在于流体内部，因此，移除小尺寸气泡是关键。
[0028]因此，通过减小边界层，甚至能够移除小尺寸的气泡。边界层随着频率的增加、流体粘度的降低以及温度的升高而变小。
[0029]因此，本专利技术人已经确认，当使用具有比超声波频率大的频率的兆频声波振动时，甚至能够移除电池单体内部的微小尺寸或更小的气泡，并完成了本公开。
[0030]兆频声波激发单元可以由锆钛酸铅(PZT)制成。
[0031]具体地，兆频声波振动利用使用AC电压的激发单元PZT来使得振动板振动。如图3所示，通过利用大压力来允许气泡反复收缩和膨胀，从而气泡受到冲击，并且由等于或高于表面张力的压力来引起收缩和爆炸，从而移除气泡。
[0032]以这种方式，根据本公开，不仅能够增强电解质的润湿，而且能够有效地移除电解质中的气泡，从而防止电池容量的降低并改进电池的安全性。
[0033]用于发挥这种效果的初级电池单体可以由以下结构构成：在该结构中，包括正电极、负电极以及被置于正电极与负电极之间的分隔件的电极组件与电解质一起被内置在电池壳中。只要具有上述结构，其形状就不受限制，并且可以使用圆柱形电池单体、棱柱形电池单体和袋型电池单体中的任一种。
[0034]然而，当由金属罐制成的圆柱形或棱柱形电池单体被容纳在电池单体托盘中时，由金属罐制成的圆柱形或棱柱形电池单体相对良好地固定，所以可以使用包括与这些形状对应的凹部的电池单体托盘。
[0035]另一方面，由于袋型电池单体具有形状可易于变形的结构，所以与圆柱形或棱柱形电池单体相比不容易固定夹具。因此，不用说，可以进一步包括能够固定这些电池单体的单独的固定构件，并且形状不受限制，只要其具有能够固定袋型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于增强电解质对电池单体中的电极组件的润湿的电池单体制造设备，所述设备包括：电池单体托盘，所述电池单体托盘中容纳有一个或多个初级电池单体；以及激发单元，所述激发单元与所述电池单体托盘的一侧相对地接触，并且在所述初级电池单体被容纳于所述电池单体托盘中的状态下，所述激发单元向所述初级电池单体施加兆频声波振动。2.根据权利要求1所述的用于制造电池单体的电解质润湿设备，其中，所述电池单体托盘具有敞开的下部，并且所述激发单元在与所述初级电池单体直接接触的状态下施加兆频声波振动。3.根据权利要求1所述的用于制造电池单体的电解质润湿设备，其中，所述电池单体托盘具有封闭的下部，并且所述激发单元与所述电池单体托盘的下表面相对地固定，以向所述电池单体托盘施加兆频声波振动，使得所述兆频声波振动被传递到所述初级电池单体。4.根据权利要求1所述的用于制造电池单体的电解质湿润设备，其中，所述兆频声波振动是具有500kHz至3000kHz的频率的振动。5.根据权利要求1所述的用于制造电池单体的电解质润湿设备，其中，所述初级电池单体在被容纳在所述电池单体托盘中的状态下被浸没在液体介质中。6.根据权利要求5所述的用于制造电池单体的电解质润湿设备，其中，所述液体介质是水。7.根据权利要求5所述的用于制造电池单体的电解质润湿设备，其中，所述液体介质的温度为20摄氏度至70摄氏度。8.根据权利要求1或5所述的用于制造电池单体的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜炅秀，李镛台，金智浩，高明勋，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：