电池单元制造设备和电池单元制造方法与流程

电池单元制造设备和电池单元制造方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求享有于2021年1月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0012232号以及于2022年1月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0012372号的权益，其内容通过引用的方式整体上结合于此。
技术领域
3.本公开内容涉及一种电池单元制造设备和电池单元制造方法，具体而言，涉及一种减少电解质损失量并且实现均匀品质的电池单元制造设备和电池单元制造方法。


背景技术：

4.随着技术的发展和对移动设备需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池可以商购获得并被广泛使用。
5.用于二次电池的袋主要用作包装这种二次电池的外部材料。袋通常是具有外层、粘合剂层、铝层、粘合剂层和内层的结构的袋膜。然而，袋式二次电池可能在各种处理中损坏。例如，在将电极组件置于袋中之后，在密封袋的外周表面的处理中，存在袋中的一部分电解质被挤出到外周表面的问题。
6.图1是示出常规电池单元制造处理的流程图。图2是示出在图1的预密封步骤之后的电池单元的图。图3是示出在图1的密封步骤之后的电池单元的图。
7.参考图1，常规电池单元制造处理包括预密封步骤(s10)和密封步骤(s20)。参考图2，预密封步骤(s10)是在电池单元10的外周表面11的端部形成预密封部分12的步骤。此外，参考图2和图3，密封步骤(s20)是通过第一密封工具51和第二密封工具55在电池单元10的外周表面11上形成密封部分15的步骤。
8.此处，预密封部分12防止袋中的一部分电解质在密封步骤(s20)之前泄漏到外部。然而，在电池单元10的外周表面11上，通过预密封步骤(s10)，在电池单元10的预密封部分12与中心部分之间形成袋状部分11p。特别地，袋中的一部分电解质可能包含在袋状部分11p中。
9.然而，参考图3，在常规电池单元制造处理中，在袋状部分11p中的电解质未被充分去除的状态下执行密封步骤(s20)，使得电解质可以保留在位于预密封部分12和密封部分15之间的袋状部分11p中。即，存在的问题是，可能会损失要包含在电池单元10中的一部分电解质，并且电池单元10的品质不均匀。因此，需要开发一种减少电解质损失量并且实现均匀品质的电池单元制造设备和电池单元制造方法。


技术实现要素：

10.【技术问题】
11.本公开内容的目的是提供一种减少电解质损失量并且实现均匀品质的电池单元
制造设备和电池单元制造方法。
12.本公开内容的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员根据具体实施方式和附图应当清楚地理解本文未描述的其他目的。
13.【技术方案】
14.根据本公开内容的一方面，提供了一种电池单元制造设备，电池单元包括电池壳体，在电池壳体中纳入有电极组件和电解质，在电池壳体的外周表面上形成有袋状部分和预密封部分，所述电池单元制造设备包括用于按压袋状部分的夹具，其中，夹具包括相对于袋状部分位于上部的第一夹具和位于下部的第二夹具，并且重复第一夹具和第二夹具对袋状部分的按压和释放至少一次以按压袋状部分。
15.夹具可以沿着袋状部分延伸。
16.夹具的宽度可以等于或小于袋状部分的长度。
17.第一夹具和第二夹具中的至少一个的与袋状部分接触的表面可以覆盖有软构件。
18.软构件可以由pom(聚甲醛)垫形成。
19.软构件的面向袋状部分的底部可以具有厚度变化的结构。
20.软构件的底部具有邻近预密封部分的第一端部和相对于第一端部更远离预密封部分的第二端部，并且软构件的厚度可以从第一端部朝向第二端部而减小。
21.电池单元制造设备还包括密封工具，密封工具包括相对于袋状部分位于上部的第一密封工具和位于下部的第二密封工具，其中，密封工具可以热密封由夹具按压过的袋状部分的至少一部分，以在电池壳体的外周表面上形成密封部分。
22.密封工具的宽度可以等于或小于夹具的宽度。
23.根据本公开内容的另一方面，提供了一种电池单元制造方法，电池单元包括电池壳体，在电池壳体中纳入有电极组件和电解质，所述电池单元制造方法包括：预密封步骤，在电池壳体的外周表面上形成袋状部分和预密封部分；以及按压步骤，用夹具按压和接合袋状部分，其中，夹具包括相对于袋状部分位于上部的第一夹具和位于下部的第二夹具，其中，在按压步骤中，可以重复第一夹具和第二夹具对袋状部分的按压和释放至少一次。
24.可以重复按压步骤，直到袋状部分的厚度与电池壳体的外周表面的端部的厚度相似。
25.电池单元制造方法还包括在按压步骤之后执行的密封步骤，其中，在密封步骤中，可以通过密封工具热密封袋状部分的至少一部分，以在电池壳体的外周表面上形成密封部分。
26.【有益效果】
27.根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备和电池单元制造方法，在将形成在电池壳体的外周表面上的袋状部分密封之前，用夹具按压袋状部分，从而能够减少电解质损失量并实现均匀品质。
28.本公开内容的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员根据所附权利要求的描述将清楚地理解上面未描述的另外的其他效果。
附图说明
29.图1是示出常规电池单元制造处理的流程图；
30.图2是示出在图1的预密封步骤之后的电池单元的图；
31.图3是示出在图1的密封步骤之后的电池单元的图；
32.图4是示出根据本公开内容的实施例的电池单元制造处理的流程图；
33.图5是示出在图4的预密封步骤之后的电池单元的图；
34.图6至图8是分别示出在重复图4的按压步骤的过程中的电池单元的图；
35.图9是示出在图4的按压步骤之后的电池单元的图；
36.图10是示出在图4的密封步骤之后的电池单元的图；
37.图11是示出图5所示的电池单元制造设备的变型的图。
具体实施方式
38.在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的各种实施例，使得本领域技术人员可以容易地执行它们。本公开内容可以以各种不同的方式修改，并且不限于本文阐述的实施例。
39.为了清楚起见，本文将省略与描述无关的部分的描述，并且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
40.此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某个部件时，这意味着该部分还可以包括其他部件，而不是排除其他部件，除非另有说明。
41.图4是示出根据本公开内容的实施例的电池单元制造处理的流程图。图5是示出在图4的预密封步骤之后的电池单元的图。
42.参考图4和图5，根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备是用于制造包括电池壳体100的电池单元的设备，在电池壳体100中纳入有电极组件和电解质，在电池壳体100的外周表面110上形成有袋状部分110p和预密封部分120，并且所述设备包括用于按压袋状部分110p的夹具300。
43.此处，夹具300包括相对于袋状部分110p位于上部的第一夹具310和位于下部的第二夹具350。更具体而言，第一夹具310和第二夹具350可以由相同的材料和形状形成。然而，本公开内容不限于此，并且可以根据电池壳体100的形状适当地变形。
44.另外，第一夹具310和第二夹具350可以各自执行向上和向下移动。作为另一示例，第一夹具310和第二夹具350中的一个以与袋状部分110p接触的状态固定，另一个可以执行向上和向下移动。然而，本公开内容不限于此，并且可以根据电池壳体100的形状适当地变形。
45.此外，夹具300可以沿着袋状部分110p延伸。即，夹具300的宽度可以沿着袋状部分110p延伸。作为示例，夹具300的宽度可以等于或小于袋状部分110p的长度。
46.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备中，夹具300可以相对均匀地按压袋状部分110p，并且能够进一步提高电池单元的品质。
47.此外，在本实施例的夹具300中，第一夹具310和第二夹具350中的至少一个的与袋状部分110p接触的表面可以覆盖有软构件310p。作为示例，参考图5，第一夹具310的与袋状部分110p接触的表面可以覆盖有软构件。
48.作为示例，软构件310p可以由pom(聚甲醛)垫形成。然而，软构件310p不限于此，并且可以应用能够被充分按压而不损坏袋状部分110p的任何材料。
49.因此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备中，夹具300的一部分的与袋状部分110p接触的表面覆盖有软构件310p，由此袋状部分110p可以被均匀地按压而没有彼此重叠，并且可以防止在随后被按压的袋状部分110p的一部分上发生密封期间的密封缺陷，诸如褶皱。
50.图6至图8是分别示出在重复图4的按压步骤的过程中的电池单元的图。
51.在本实施例的夹具300中，第一夹具310和第二夹具350可以重复地按压和释放袋状部分110p至少一次以按压袋状部分110p。更具体而言，参考图5，第一夹具310和第二夹具350可以各自朝向袋状部分110p移动。此外，参考图6，第一夹具310和第二夹具350可以与袋状部分110p接触。此处，容纳在袋状部分110p中的至少一部分电解质可以朝向电池壳体100的内部移动。
52.另外，参考图7和图8，第一夹具310和第二夹具350可以再次移动到被按压的袋状部分110p并再次按压袋状部分110p。此处，容纳在袋状部分110p中的电解质的剩余部分可以朝向电池壳体100的内部移动。如果需要，如图7和图8所示，根据第一夹具310和第二夹具350的移动，按压和释放袋状部分110p可以重复数次。
53.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备中，夹具300可以允许容纳在袋状部分110p中的电解质朝向电池壳体100的内部移动，因此可以减少电池壳体100中的电解质损失量。此外，夹具300可以在袋状部分110p上重复地按压和释放，由此可以使残留在袋状部分110p中的电解质减到最少，并且可以进一步提高电池单元的品质。
54.图9是示出在图4的按压步骤之后的电池单元的图。图10是示出在图4的密封步骤之后的电池单元的图。
55.参考图9和图10，在根据本公开内容的另一实施例的电池单元制造设备中，除了夹具300之外，上述电池单元制造设备还可以包括密封工具500。
56.此处，密封工具500包括相对于袋状部分110p位于上部的第一密封工具510和位于下部的第二密封工具550。此处，第一密封工具510和第二密封工具550可以热密封由夹具300按压过的袋状部分110p的至少一部分，以在电池壳体100的外周表面110上形成密封部分150。
57.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备中，可以在使位于预密封部分130与密封部分150之间的袋状部分110p中容纳的电解质减到最少的状态下，通过密封工具500密封电池壳体100。即，可以减少电池壳体100中的电解质损失量并提高电池单元的品质。
58.此外，第一密封工具510和第二密封工具550可以由相同的材料和形状形成。然而，本公开内容不限于此，并且可以根据电池壳体100的形状适当地变形。
59.此外，第一密封工具510和第二密封工具550可以各自执行向上和向下移动。作为另一示例，第一密封工具510和第二密封工具550中的一个与袋状部分110p接触地固定，另一个可以执行向上和向下移动。然而，本公开内容不限于此，并且可以根据电池壳体100的形状适当地变形。
60.此外，密封工具500的宽度可以等于或小于夹具300的宽度。作为示例，对于袋状部分110p，密封工具500可以设置在靠近电池壳体100内部的位置。
61.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造设备中，密封工具500可以在袋
状部分110p中的靠近电池壳体100内部的位置形成密封部分150，由此能够防止电池壳体100中的一部分电解质在电池单元的后续充电/放电过程中泄漏到电池壳体100的外周表面110，并且还可以提高电池单元的品质。
62.参考图4，根据本公开内容的另一个实施例的电池单元制造方法是制造包括电池壳体100的电池单元的方法，在电池壳体100中纳入有电极组件和电解质溶液，所述方法包括：预密封步骤(s100)、按压步骤(s200)和密封步骤(s300)。
63.参考图4和图5，预密封步骤(s100)可以是在电池壳体100的外周表面110上形成预密封部分120的步骤。此处，可以通过使用预密封工具(未示出)热密封电池壳体100的外周表面110的上部和下部来形成预密封部分120。
64.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造方法中，通过预密封步骤(s100)密封电池壳体100的外周表面110的一部分，使得电池壳体100中的电解质不能泄漏到外部。
65.另外，在电池壳体100的外周表面110上，预密封部分120可以形成在与电池壳体100的内部间隔开预定距离的位置。特别地，在电池壳体100的外周表面上，可以在电池壳体100的内部和预密封部分120之间形成袋状部分110p。此处，如上所述，袋状部分110p可以容纳电池壳体100中的至少一部分电解质。
66.参考图4和图6至图8，按压步骤(s200)可以是在电池壳体100的外周表面110的袋状部分110p上执行按压的步骤。更具体而言，可以通过上述第一夹具310和第二夹具350执行按压步骤(s200)。此外，在按压步骤(s200)中，第一夹具310和第二夹具350对袋状部分110p的按压和释放可以重复至少一次。
67.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造方法中，容纳在袋状部分110p中的至少一部分电解质能够通过按压步骤(s200)朝向电池壳体100的内部移动。
68.作为示例，可以重复按压步骤(s200)，直到袋状部分110p的厚度与电池壳体100的外周表面110的端部的厚度相似。此处，电池壳体100的外周表面110的端部的厚度可以意指构成电池壳体100的上壳体的袋膜和下壳体的袋膜的总厚度。然而，按压步骤(s200)的重复结束的时间点不限于此，并且可以根据电池单元100的生产模型和工艺条件适当地调整。
69.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造方法中，可以重复按压步骤(s200)直到达到上述厚度，并且容纳在袋状部分110p中的电解质可以充分地移动到电池壳体100中。即，可以使残留在袋状部分110p中的电解质减到最少，并且还可以进一步提高电池单元的品质。
70.此外，参考图4、图9和图10，可以在按压步骤(s200)之后执行密封步骤(s300)。此处，密封步骤(s300)可以是通过上述密封工具500热密封袋状部分110p的至少一部分以在电池壳体的外周表面上形成密封部分150的步骤。
71.由此，在根据本公开内容的实施例的电池单元制造方法中，可以在使容纳在袋状部分110p中的电解质减到最少的状态下，通过密封步骤(s300)热密封袋状部分110p。即，在密封步骤(s300)中，可以在减少电池壳体100内部的电解质损失量的状态下用密封部分150密封电池壳体100，从而进一步提高电池单元的品质。
72.图11是示出图5所示的电池单元制造设备的变型的图。
73.参考图11，在本实施例的夹具300中，第一夹具310和第二夹具350中的至少一个的
与袋状部分110p接触的表面可以覆盖有软构件310p。此时，软构件310p'的面向袋状部分110p的底部可以具有厚度变化的结构。软构件310p'的底部可以具有与预密封部分200相邻的第一端部p1和相对于第一端部p1更远离预密封部分200的第二端部p2，并且软构件310p'的厚度从第一端部p1朝向第二端部p2而减小。
74.根据本实施例，由于具有与袋状部分110p接触的软构件310p'的底部的厚度变化的结构，特别是厚度随着远离预密封部分200而减小的结构，电解质可以在按压袋状部分110p时更有效地朝向电池壳体100的内部移动。由此，可以使残留在袋状部分110p中的电解质减到最少，并且可以进一步提高电池单元的品质。
75.尽管上面已经示出和描述了本公开内容的优选实施例，但是本公开内容的范围不限于此，本领域技术人员可以使用所附权利要求中限定的本发明的原理来设计许多改变和修改，这些改变和修改也落入本公开内容的精神和范围内。
76.【附图标记的描述】
77.100：电池壳体
78.110：电池壳体的外周表面
79.110p：袋状部分
80.120：预密封部分
81.150：密封部分
82.300：夹具
83.500：密封工具