本实用新型专利技术公开剪裁装置、电极组件、电池单元、其加工装置、含其的电池组及车辆。本实用新型专利技术提供电极组件(110)，其包括：一对切割面部(115)，它们以电极单元主体部(111)的芯体部(112)为中心，切取无涂层部(15)的直径方向的两侧而形成；以及成型部(117)，其配置在一对切割面部(115)之间，加压而放倒未切取无涂层部(15)的部分、即预计折弯部(117a)，形成成型部(117)。(117)。(117)。
【技术实现步骤摘要】
剪裁装置、电极组件、电池单元、其加工装置、含其的电池组及车辆
[0001]本技术涉及剪裁装置、电极组件、上述电极组件的无涂层部剪裁装置和弯折加工装置、包括上述电极组件的电池单元以及包括上述电池单元的电池组及车辆。
技术介绍
[0002]一般情况下，二次电池包括正极、负极以及电解质，利用化学反应，产生电能。除了便携式设备之外，基于产品群的适用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehicle)或者混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。
[0003]这样的二次电池的首要的优点在于能够大幅度减少化石燃料的使用。二次电池具有完全不会因使用能源而产生副产物的优点。因此二次电池作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
[0004]目前广泛使用的二次电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这种单位二次电池单元、即单位电池单元100的工作电压约为 2.5V～4.5V。因此，当需要更高的输出电压的情况下，有时将多个电池单元串联连接来组成电池组。并且，根据电池组所需的充放电容量，有时将多数电池单元100并列连接，组成电池组。因此，根据所需的输出电压以及/或者充放电容量，可以将上述电池组中所包含的电池单元的数量以及电连接方式设计成多种方式。
[0005]另一方面，作为单位二次电池单元的种类公开有圆筒形电池单元、角形电池单元以及袋形电池单元。在圆筒形电池单元中，在正极与负极之间夹着作为绝缘体的分离膜，并且将其卷取来形成凝胶卷状的电极组件，将其插入电池罐内部来构成电池。另外，上述正极以及负极每一个的无涂层部可以连接有条状的电极极耳。电极极耳实现电极组件与向外部露出的电极端子之间的电连接。作为参考，正极电极端子是密封电池罐的开放口的密封体的盖板，负极电极端子是电池罐。但是，根据具有这样的结构的现有的圆筒形电池单元，电流集中于与正极无涂层部以及/或者负极无涂层部结合的条状的电极极耳，所以存在电阻较大、产生较多的热、集电效率不佳的问题。即，电极极耳的截面面积急速减少，有可能引起电流流动的瓶颈现象。
[0006]具有18650或21700的形状系数的小型圆筒形电池单元的电阻和发热不会成为大问题。但是，在为了将圆筒形电池单元应用于电动汽车而加大形状系数的情况下，在快速充电过程中在电极极耳周边产生较多的热，由此有可能出现圆筒形电池单元起火的问题。
[0007]为了解决这样的问题，公开了具有如下结构的圆筒形电池单元(所谓的无极耳 (Tab
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less)圆筒形电池单元)，即设计成使正极无涂层部以及负极无涂层部分别位于凝胶卷式的电极组件的上端以及下端，将集电板焊接于这样的无涂层部，从而改善了集电效率。
[0008]第一电极片和第二电极片具有在片(sheet)状的集电体涂覆活性物质的结构，沿卷取方向在一侧长边侧包括无涂层部。
[0009]电极组件是将第一电极片和第二电极片与两张分离膜一起依次层叠之后向一方向卷取而制造。这时，第一电极片和第二电极片的无涂层部配置在彼此相反的方向上。
[0010]在卷取工序之后，第一电极片的无涂层部和第二电极片的无涂层部朝芯体侧弯折。之后，在无涂层部分别焊接结合集电板。
[0011]正极无涂层部和负极无涂层部没有结合有其它的电极极耳，集电板与外部的电极端子连接，电流路径沿电极组件的卷取轴方向形成为较大的截面面积，所以具有能够降低电池单元的电阻的优点。这是因为电阻与电流流过的通道的截面面积成反比。
[0012]在无极耳圆筒形电池单元中，为了提高无涂层部与集电板的焊接特性，需要对无涂层部的焊接地点施加较强的压力，最大限度平整地弯折无涂层部。
[0013]但是，在弯折无涂层部的焊接地点时，无涂层部的样子有可能不规则地歪斜变形。在这种情况下，变形的部位与相反极性的电极板接触从而有可能引起内部短路或者无涂层部出现细微的裂纹。并且，与电极组件的芯体相邻的无涂层部在弯折时堵塞形成于电极组件芯体的空洞的全部或者相当多的部分。在这种情况下，在电解液注入工序中带来问题。即，位于电极组件芯体的空洞被用作注入电解液的通道。但是，如果对应的通道被堵塞，则难以进行电解液的注入。并且，在将电解液注入器插入空洞的过程中，与芯体附近的无涂层部产生干扰，从而有可能出现无涂层部被撕裂的问题。
[0014]并且，焊接集电板的无涂层部的弯折部位需要重叠多层，不能存在空的空间(空隙)。只有这样才能够获得充分的焊接强度，即使采用激光焊接等最新技术，也能够防止激光渗透到电极组件内部从而分离膜或活性物质受损的问题。
[0015]韩国公开专利公报第2022
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0023100号(2022.03.02公开)公开了集电结构得到改善的圆筒形二次电池。圆筒形二次电池中集电板以线接触方式焊接于无涂层部的端部，所以存在集电板与无涂层部的焊接截面面积因无涂层部之间的缝隙而减少的问题。由此，作为电流通道的焊接截面面积中电阻增加，所以电池单元的发热量增加，有可能增加起火可能性。
[0016]韩国公开专利公报第2016
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0110610(2016.09.22)公开了二次电池以及圆筒形锂二次电池。公开了在这样的二次电池中，第一集电板以直接接触的方式电连接于第一无涂层部，第二集电板以直接接触的方式电连接于第二无涂层部的构成。在这种结构中第一集电板和第二集电板还是以线接触的方式分别连接于第一无涂层部和第二无涂层部的端部，所以存在集电板与无涂层部的接触截面面积因无涂层部之间的缝隙而减少的问题。增加接触截面面积时受到限制。
技术实现思路
[0017]要解决的技术问题
[0018]本技术是为了解决上述问题而做出的，其目的在于提供增加电极组件与集电板的焊接截面面积而能够扩大电流路径的电极组件、电池单元、电池单元剪裁装置以及包括其的电池组及车辆。
[0019]并且，本技术的目的在于提供即使电极组件应用于大容量的电池单元也能够抑制电池单元的发热量的增加并且降低起火可能性的电极组件、电池单元、电池单元剪裁装置以及包括其的电池组及车辆。
[0020]并且，本技术的目的在于提供能够防止成型部与切割面部的边界部被撕裂或者不规则的歪斜变形的电极组件、电池单元、电池单元剪裁装置以及包括其的电池组及车辆。
[0021]并且，本技术的目的在于提供能够进一步增加电池单元的体积比电容的电极组件结构及其制造方法、用于制造的加工装置。
[0022]并且，本技术的目的在于提供能够减少电池单元的发热量或者显著降低爆炸可能性的电极组件、电池单元、电池单元剪裁装置以及包括其的电池组及车辆。
[0023]本技术的技术问题并不限定于上述的目的，通过下面的说明可以理解未提及的本技术的其它目的以及优点，并且将通过本技术的实施例可以进一步明确地理解。并且，可以容易理解本技术的目的以及优点可通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种剪裁装置，其用于切割电极组件(110)的无涂层部(15)的至少一部分，上述电极组件(110)以层叠有片状的第一电极片(11)、第二电极片(12)和分离膜(13)的状态被卷取，且在上述第一电极片(11)和上述第二电极片(12)中的至少任意一个片的宽度方向端部具备未涂覆活性物质层的无涂层部(15)，其特征在于，上述剪裁装置包括：第一剪裁部(210)，其沿上述电极组件(110)的轴方向移动而沿轴方向切割沿轴方向延伸的上述无涂层部(15)，从而以与上述无涂层部(15)的直径方向并排的方式形成一对第一切割线(113)；以及第二剪裁部(220)，其沿上述电极组件(110)的半径方向移动而在沿周围方向卷取的上述无涂层部(15)上沿周围方向形成一对第二切割线(116a)，并且使得一对上述第二切割线(116a)分别连接于对应的第一切割线(113)，切取被上述第一切割线(113)和上述第二切割线(116a)包围的无涂层部部分，从而在上述无涂层部(15)的一对第一切割线(113)的外侧形成一对切割面部(115)。2.根据权利要求1所述的剪裁装置，其特征在于，上述第一剪裁部(210)包括一对第一刃(211)，它们配置在上述无涂层部(15)的直径方向两侧，并且沿轴方向延伸。3.根据权利要求1所述的剪裁装置，其特征在于，上述第一剪裁部(210)还包括第一振动产生部(213)。4.根据权利要求1所述的剪裁装置，其特征在于，上述第二剪裁部(220)形成为在端部形成有刀刃的四边形，以便切割上述无涂层部(15)的第一切割线(113)的外侧。5.根据权利要求1所述的剪裁装置，其特征在于，上述第二剪裁部(220)还包括第二振动产生部(223)。6.一种电极组件加工装置，其特征在于，其包括：权利要求1所述的剪裁装置；以及冲压部(230)，其加压而放倒上述无涂层部(15)未被切取的预计折弯部(117a)，从而形成成型部(117)，该电极组件加工装置的特征在于，上述冲压部(230)沿电极单元主体部(111)的半径方向移动而使上述无涂层部(15)的一对第一切割线(113)之间的预计折弯部(117a)向上述电极单元主体部(111)的半径方向放倒。7.一种电极组件(110)，其特征在于，其包括：电极单元主体部(111)，其由片状的第一电极片(11)、第二电极片(12)以及分离膜(13)层叠后进行凝胶卷式卷取而形成，且在上述第一电极片(11)和上述第二电极片(12)中的至少任意一个片的宽度方向端部形成未涂覆活性物质层的无涂层部(15)；一对切割面部(115)，其以上述电极单元主体部(111)的芯体部(112)为中心，切取上述无涂层部(15)的直径方向的两侧而形成；以及成型部(117)，其配置在一对上述切割面部(115)之间，加压而放倒预计折弯部(117a)，形成上述成型部(117)，该预计折弯部(117a)是未切取上述无涂层部(15)的部分。8.根据权利要求7所述的电极组件(110)，其特征在于，
上述切割面部(115)的上述芯体部(112)侧的内侧端部(115b)形成为直线状，外侧端部(115c)形成为圆弧状。9.根据权利要求7所述的电极组件(110)，其特征在于，上述切割面部(115)的上述芯体部(112)侧的内侧端部(115b)的中心角(θ1)形成为大于等于150
°
至小于180
°
，外侧端部(115c)形成为圆弧状。...
【专利技术属性】
技术研发人员：金珉祐，金度均，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：新型
国别省市：
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