特許 7519443 リチウム電池の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】リチウム電池の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20240711BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M10/052

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022539447

(86)(22)【出願日】2020-12-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-02

(86)【国際出願番号】 CN2020138599

(87)【国際公開番号】W WO2021129659

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-06-27

(31)【優先権主張番号】201911380391.3

(32)【優先日】2019-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521228710

【氏名又は名称】北京▲衛▼▲藍▼新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＷＥＬＩＯＮ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１，Ｑｉｈａｎｇ Ｗｅｓｔ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｄｏｕｄｉａｎ Ｔｏｗｎ，Ｆａｎｇｓｈａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２４０２ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】李文俊

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼云皓

(72)【発明者】

【氏名】侯宝▲鵬▼

(72)【発明者】

【氏名】▲兪▼会根

(72)【発明者】

【氏名】李永▲偉▼

【審査官】多田 達也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１７９０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９５５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１７７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１９９２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１６０２８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１９０４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８６５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５７４２６８８（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９３０１３３９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ４／００－４／６２

Ｈ０１Ｍ１０／０５－１０／０５８７

Ｈ０１Ｍ５０／００－５０／７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウム電池の製造装置であって、電池ストリップに合わせた導入ロールが設けられているフレームを含み、前記フレーム内に、回転軸と、前記回転軸の軸まわりの回転を駆動できるメインモーターが設けられており、前記回転軸の外側に連動した角柱が同軸に周設されており、前記角柱の外壁が、その円周方向に沿って配置され、且つ電池ストリップに合わせた複数の支持面を備え、前記支持面上に、電池ストリップと接触して協働可能な押え部品が設けられており、
前記支持面の底部と前記回転軸との間に支持ブラケットが伸縮自在に接続され、前記支持面には前記支持ブラケットの延伸端に合わせた貫通孔が設けられており、前記支持面の外側には、前記貫通孔と位置合わせされたプレス板が設けられており、前記プレス板の後部に伸縮シリンダーが接続され、前記伸縮シリンダーの延伸端と前記プレス板との間に第１のばねが接続されており、
前記角柱の片側に材料の採取部品が設けられており、前記角柱のその他の側に切断部品が設けられており、前記導入ロール、前記切断部品、前記プレス板、及び前記材料の採取部品が電池ストリップの搬送方向に沿って上流から下流に順次に配置されていることを特徴とする、リチウム電池の製造装置。

【請求項2】

前記角柱が正多角柱であることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項3】

前記回転軸が正多角柱であり、前記回転軸の各側面が前記各支持面と一々対応して平行に配置され、前記支持ブラケットは、前記回転軸の各側面と前記側面に位置合わせされた前記支持面との間に位置していることを特徴とする、請求項２に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項4】

前記押え部品は、前記支持面上に固定されたベースを含み、コンロッドが、前記角柱の軸に平行な方向に沿って前記ベースの上方に配置され、前記角柱の中央に近い前記コンロッドの一端には、電池ストリップに接触して合わせ可能なプレスハンドルが設けられており、前記コンロッドと前記ベースとの間に、前記角柱の軸方向に沿って順番に配置された第１のスイングロッド及び第２のスイングロッドがそれぞれ配置され、前記ベース、前記第１のスイングロッド、前記コンロッド、及び前記第２のスイングロッドは、隣接する端部に順次にヒンジで接続されて四節リンク機構を形成し、各ヒンジシャフトの伸長方向は、前記ベースが位置している支持面に平行であり、且つ前記角柱の軸に垂直であり、前記ベースには、前記四節リンク機構を連動するように駆動できるプレスモーターがさらに設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項5】

ガイド柱は、前記ベースが位置している支持面に垂直な方向に沿って前記コンロッドの端を貫通し、前記プレスハンドルは前記ガイド柱の底部に接続され、前記ガイド柱は、前記コンロッドの端部の底面と前記プレスハンドルの上面との間に埋め込まれた第２のばねで周設され、前記プレスハンドルの底部には、電池ストリップと接触して合わせるためのフレキシブルガスケットが設けられていることを特徴とする、請求項４に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項6】

前記切断部品は、カッティングヘッドと第１位置制御システムとを含み、前記カッティングヘッドは、レーザーカッティングヘッド、刃先を備えたナイフ、または加熱機能を備えた高温ナイフのいずれか１つであり、前記第１位置制御システムは、ガイドレール上のスライダーの制御可能な動きによって形成されたスライダー移動機構または多軸ロボットアームであることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項7】

前記材料の採取部品は、把持ヘッドと第２位置制御システムとを含み、前記把持ヘッドは、フィンガーの駆動部材によって駆動されるクランプ板であり、前記第２位置制御システムは、ガイドレール上のスライダーの制御可能な動きによって形成されたスライダー移動機構または多軸ロボットアームであることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム電池の製造装置。

【請求項8】

前記フィンガーの駆動部材は、フィンガーシリンダーまたは前記フィンガーを駆動するモーターであることを特徴とする、請求項７に記載のリチウム電池の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

本出願は、２０１９年１２月２７日に中国専利局に提出した、出願番号が２０１９１１３８０３９１．３、発明名称が「リチウム電池の製造プロセス及び装置」である中国特許出願の優先権を主張し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本発明は、リチウム電池の製造及び加工の技術分野に関し、特に、リチウム電池の製造プロセスに関する。本発明はまた、上記のリチウム電池の製造プロセスに使用されるリチウム電池の製造装置に関する。

【背景技術】

【0003】

現在のリチウム電池の製造・加工プロセスでは、リチウム電池のセルは、正極板、セパレータ、負極板をこの順に配置する必要があり、その製造方法は通常、巻取型と積層型との２種類に分けられる。なかでも、巻取型電池の製造プロセスは、中央電池セルを固定し、極板とセパレータとを一緒に巻いて電池アセンブリを形成することである。この方法は、主に円筒形電池の製造及び加工プロセスに使用されるが、この製造プロセスは、セルの内部抵抗を高くし、小型電池モデルの製造にのみ適している。積層型電池の製造プロセスは、極板とダイアフラムとを同じサイズに事前に切断し、下から上に積層し、タブを溶接し、最後にパッケージ化して電池アセンブリを形成することである。このプロセス方法は、角柱電池の製造及び加工過程で一般的に使用されるが、この方法では、積層機構の動作中の定期的な一時停止により、プロセス全体の製造効率が低下する。

【0004】

したがって、リチウム電池の連続製造及び加工を簡単かつ効率的に実現することは、現在当業者が解決する必要がある重要な課題である。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、リチウム電池の連続製造及び加工を簡単かつ効率的に実現することができる、リチウム電池の製造プロセスを提供することである。本発明のもう一つの目的は、上記のリチウム電池の製造プロセスに使用されるリチウム電池の製造装置を提供することである。

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明は、次のステップ：
正極板、セパレータ、負極板、セパレータを任意の順序で揃えて積層した後、導入ロールで適度に圧延して電池ストリップに複合させ、導入ロールの軸まわりの回転により、電池ストリップを下流の角柱に持続的に供給する予備複合ステップ；
角柱の持続的な軸まわりの回転により、電池ストリップが角柱の外周面に連続的に巻かれて積層されると同時に、角柱の外周面に巻かれた電池ストリップを押え部品によって押え付ける積層及び巻取ステップ；
角柱のいずれか１つの支持面上の電池ストリップの巻き取り層数が予定の製品巻き取り層数に達すると、製品巻き取り層数を満たす対応する支持面上の電池ストリップを切断部品によって単一の電池アセンブリ仮組製品に正確に切断する切断ステップ；
単一の電池アセンブリ仮組製品を下流の材料採取ステーションまでに角柱と同期して引き続き回転させてから、材料の採取装置を使用して単一の電池アセンブリ仮組製品を角柱から取り外し、下流の保管ステーションまたは下流のプロセス装置に入れる、材料の採取ステップ；
前記の切断ステップ及び材料の採取ステップを順番に繰り返し、前記のプロセスが完了した各単一の電池アセンブリ仮組製品を逐次取り外す、連続加工ステップ；及び
連続加工で製造された単一の電池アセンブリ仮組製品の数が製品要求を満たす場合、各単一の電池アセンブリ仮組製品をそろえて積層した後、電池仮組製品に組み立てる、完成品の組立ステップを含む、リチウム電池の製造プロセスを提供する。

【0007】

好ましくは、前記予備複合ステップにおいて、前記セパレータは連続した長いストリップ材であり、前記正極板と前記負極板は連続した長いストリップ材または切断された不連続なシート材である。

【0008】

好ましくは、前記予備複合ステップにおいて、前記正極板と前記負極板が不連続なシート材である場合、前記セパレータでの予備複合ステップを完了した隣接する２つの極板間の距離が、角柱に巻き取られた電池ストリップの層数と正の相関がある。

【0009】

好ましくは、前記積層及び巻取ステップにおいて、前記導入ロールと前記角柱との間の電池ストリップの張力が一定に保たれ、前記電池ストリップの張力の変動範囲が５０Ｎ以下である。

【0010】

本発明はまた、上記のいずれか１項に記載のリチウム電池の製造プロセスに使用されるリチウム電池の製造装置であって、電池ストリップに合わせた導入ロールが設けられているフレームを含み、前記フレーム内に、回転軸と、前記回転軸が軸まわりに回転するように駆動できるメインモーターが設けられており、前記回転軸の外側に連動した角柱が同軸に周設されており、前記角柱の外壁が、その円周方向に沿って配置され、且つ電池ストリップに合わせた複数の支持面を備え、前記支持面上に、電池ストリップと接触して協働可能な押え部品が設けられており、
前記支持面の底部と前記回転軸との間に支持ブラケットが伸縮自在に接続され、前記支持面には前記支持ブラケットの延伸端に合わせた貫通孔が設けられており、前記支持面の外側には、前記貫通孔と位置合わせされたプレス板が設けられており、前記プレス板の後部に伸縮シリンダーが接続され、前記伸縮シリンダーの延伸端と前記プレス板との間に第１のばねが接続されており、
前記角柱の片側に材料の採取部品が設けられており、前記角柱のその他の側に切断部品が設けられており、前記導入ロール、前記切断部品、前記プレス板、及び前記材料の採取部品が電池ストリップの搬送方向に沿って上流から下流に順次に配置されている、リチウム電池の製造装置を提供する。

【0011】

好ましくは、前記角柱が正多角柱である。
好ましくは、前記回転軸が正多角柱であり、前記回転軸の各側面が前記各支持面と一々対応して平行に配置され、前記支持ブラケットは、前記回転軸の各側面と前記側面に位置合わせされた前記支持面との間に位置している。

【0012】

好ましくは、前記押え部品は、前記支持面上に固定されたベースを含み、コンロッドが、前記角柱の軸に平行な方向に沿って前記ベースの上方に配置され、前記角柱の中央に近い前記コンロッドの一端には、電池ストリップに接触して合わせ可能なプレスハンドルが設けられており、前記コンロッドと前記ベースとの間に、前記角柱の軸方向に沿って順番に配置された第１のスイングロッド及び第２のスイングロッドがそれぞれ配置され、前記ベース、前記第１のスイングロッド、前記コンロッド、及び前記第２のスイングロッドは、隣接する端部が順次にヒンジで接続されて四節リンク機構を形成し、各ヒンジシャフトの伸長方向は、前記ベースが位置している支持面に平行であり、且つ前記角柱の軸に垂直であり、前記ベースには、前記四節リンク機構を連動するように駆動できるプレスモーターがさらに設けられている。

【0013】

好ましくは、ガイド柱は、前記ベースが位置している支持面に垂直な方向に沿って前記コンロッドの端を貫通し、前記プレスハンドルは前記ガイド柱の底部に接続され、前記ガイド柱は、前記コンロッドの端部の底面と前記プレスハンドルの上面との間に埋め込まれた第２のばねで周設され、前記プレスハンドルの底部には、電池ストリップと接触して合わせるためのフレキシブルガスケットが設けられている。

【0014】

好ましくは、前記切断部品は、カッティングヘッドと第１位置制御システムとを含み、前記カッティングヘッドは、レーザーカッティングヘッド、刃先を備えたナイフ、または加熱機能を備えた高温ナイフのいずれか１つであり得、前記第１位置制御システムは、ガイドレール上の動きが制御可能なスライダーによって形成されたスライダー移動機構または多軸ロボットアームであり得る。

【0015】

好ましくは、前記材料の採取部品は、把持ヘッドと第２位置制御システムとを含み、前記把持ヘッドは、指駆動部材によって駆動されるクランプ板であり、前記第２位置制御システムは、ガイドレール上のスライダーの制御可能な動きによって形成されたスライダー移動機構または多軸ロボットアームであり得る。

【0016】

好ましくは、前記指駆動部材は、フィンガーシリンダーまたはフィンガーモーターである。
上記の背景技術と比較して、本発明によって提供されるリチウム電池の製造プロセスは、予備複合、積層及び巻き取り、切断、材料の採取、連続加工、及び完成品の組立のステップをこの順に実施することによって、各極板とセパレータとを積層して加工成型し、最終的に電池の仮組製品に組み立てられる。このリチウム電池の製造プロセスのフローは、実施が簡単で効率的であり、リチウム電池製品の連続生産と製造を実現し、電池の製造効率を大幅に向上させることができ、また、それに応じて、プロセスフロー全体を簡素化でき、作業者の労働集約度を低下させることができる。

【0017】

また、本発明によって提供されるリチウム電池の製造装置の作業動作過程において、正極板、セパレータ、負極板、セパレータを順に揃えて積層した後、導入ロールに入れ、導入ロールの軸まわりの回転により、各極板とセパレータとが積層して電池ストリップコンポーネントを形成し、引き続き角柱に輸送され、角柱の軸まわりの回転の作用下で連続的に巻き取り、角柱の外周面に順次に積層される。この巻取及び積層の過程において、角柱のいずれか１つの支持面が電池ストリップの搬入ステーションに到達する直前、当該支持面上の対応する押え部品が放して上げ、これによって、電池ストリップの搬入ステーションに輸送されるときに、電池ストリップは当該支持面にスムーズかつ正確に位置合わせされて巻き取ることができる。当該支持面が電池ストリップの搬入ステーションを通過して当該支持面上の電池ストリップが位置合わせされて所定の位置に巻き取られると、電池ストリップアセンブリ内の各部品の積層プレス構造の強度を確保するために、対応する押え部品は再び落下し、電池ストリップを適度にプレスする。その後、該支持面は移動し続け、該支持面の下流における隣接する支持面が電池ストリップの搬入ステーションに順次移動して電池ストリップが位置合わせされてそれに巻き取られる。角柱全体が固定軸を中心に周期的に回転し、角柱のいずれの支持面に積層された電池ストリップアセンブリの数と構造が所定の巻取り層数を満たすまで、電池ストリップが角柱の外周面を巻き取り続ける。その後、該支持面は角柱の回転につれて切断部品に対するステーションに回転し続け、該支持面上の電池ストリップアセンブリを切断部品によって切断して単一の電池アセンブリ仮組製品を形成する。その後、角柱は適切な角度で回転し続けると回転が止まる。このときに、伸縮シリンダーが伸びて、プレス板の前端面が上記の切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品と完全に接触するまでプレス板を駆動する。このとき、押え部品は放して上げ、単一の電池アセンブリ仮組製品から離れると同時に、支持ブラケットが貫通孔から突き出て、切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品を支持面から突き上げて互いに分離し、次いで支持ブラケットが伸び続け、単一の電池アセンブリ仮組製品が角柱の外周面から徐々に離れるように駆動する。この過程において、第１のばねは持続的に圧縮される。その後、材料採取部品は、プレス板と支持ブラケットとの間に介在した電池アセンブリ仮組製品を確実にクランプし、次に支持ブラケットと伸縮シリンダーが徐々に引き込まれ、第１のばねは、プレス板と支持ブラケットとが電池アセンブリ仮組製品から離れるまで、徐々に伸びて最初の位置に戻る。その後、単一の電池アセンブリ仮組製品を材料採取部品によってスムーズに取り外して下流の保管ステーションに入れ、これによって単一の電池アセンブリ仮組製品の製造加工を完成する。上記の単一の電池アセンブリ仮組製品の切断ステップが終了した後、隣接する支持面上の対応する電池ストリップは、角柱に連動して一定の角度で回転し続けて、切断部品のステーションにその後回転を停止し、切断を行う。その後、前の単一の電池アセンブリ仮組製品の成型と材料採取プロセスを順次に繰り返すとよい。材料の採取が完了した後、各単一の電池アセンブリ仮組製品を、数が組み立て要求を満たすまで保管ステーションに順次積層すると、複数の単一の電池アセンブリ仮組製品を統一的に組み立てて完全な電池仮組製品を形成することができる。上記のリチウム電池の製造装置の運転過程は安定して効率的であり、各部品の協働により、装置の持続運転と電池アセンブリの持続製造を実現し、リチウム電池の製造加工の効率を大幅に向上させ、これによって、リチウム電池の製造プロセスに必要な手動操作が大幅に削減され、作業者の労働集約度が低下する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明の実施形態または先行技術の技術案をより明確に説明するために、以下に、実施形態または先行技術の説明に使用する必要のある添付の図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明の図面は、本発明のいくつかの実施形態にすぎず、当業者にとって、創造的な労力なしにこれらの図面からその他の図面も得ることができる。

【0019】

【図1】本発明の特定の一実施形態によって提供されるリチウム電池の製造プロセスのフローチャートである。

【図2】本発明の特定の一実施形態によって提供されるリチウム電池の製造装置の外部構造の概略図である。

【図3】図２のハウジング内の各部品の整合構造概略図である。

【図4】図２の中央構造の断面図である。 図中、１０－フレーム、１０１－導入ロール、１０２－第１のガイドロール、１０３－第２のガイドロール、１０４－回転軸、１０５－メインモーター、１１－角柱、１１１－支持面、１１２－支持ブラケット、１１３－貫通孔、１１４－プレス板、１１５－伸縮シリンダー、１１６－第１のばね、１２１－ベース、１２２－コンロッド、１２３－プレスハンドル、１２４－第１のスイングロッド、１２５－第２のスイングロッド、１２６－プレスモーター、１２７、ガイド柱、１２８－第２のばね、１２９－フレキシブルガスケット、１３１－第１のメインガイドレール、１３２－第１のスライダー、１３３－カッティングヘッド、１３４－第１のサブガイドレール、１４１－第２のメインガイドレール、１４２－第２のスライダー、１４３－クランプ板、１４４－指駆動部材、１４５－第２のサブガイドレール、２０－電池ストリップ、２１－正極板、２２－負極板、２３－セパレータ。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の核心は、リチウム電池の連続製造及び加工を簡単かつ効率的に実現できるリチウム電池の製造プロセスを提供することであり、また、上記のリチウム電池の製造プロセスに使用されるリチウム電池の製造装置を提供する。

【0021】

当業者に本発明の技術案をよりよく理解させるために、図面及び特定の実施形態を参照して、本発明を以下でさらに詳細に説明する。
図１を参照されたい。図１は、本発明の特定の一実施形態によって提供されるリチウム電池の製造プロセスのフローチャートである。

【0022】

特定の実施形態では、本発明によって提供されるリチウム電池の製造プロセスは、
ステップＳ１：予備複合：
正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、セパレータ２３をこの順に上から下に揃えて積層した後、導入ロール１０１で適度に圧延して電池ストリップ２０に複合させ、導入ロール１０１の軸まわりの回転により、電池ストリップ２０を下流の角柱１１に持続的に供給するステップ；
ステップＳ２：積層及び巻取：
角柱１１の持続的な軸まわりの回転により、電池ストリップ２０が角柱１１の外周面に連続的に巻かれて積層されると同時に、角柱１１の外周面に巻かれた電池ストリップ２０を押え部品によって押えつけるステップ；
ステップＳ３：切断：
角柱１１のいずれか１つの支持面１１１上の電池ストリップ２０の巻き取り層数が所定の製品巻き取り層数に達すると、製品巻き取り層数を満たす対応する支持面１１１上の電池ストリップ２０を切断部品によって単一の電池アセンブリ仮組製品に正確に切断するステップ；
ステップＳ４：材料の採取：
単一の電池アセンブリ仮組製品を下流の材料採取ステーションまでに角柱１１と同期して引き続き回転させてから、材料の採取装置を使用して単一の電池アセンブリ仮組製品を角柱１１から取り外し、下流の保管ステーションまたは下流のプロセス装置に入れるステップ；
ステップＳ５：連続加工：
前記の切断ステップ及び材料の採取ステップを順番に繰り返し、取り外された各単一の電池アセンブリ仮組製品を保管ステーションに一つずつ積層するステップ；及び
ステップＳ６：完成品の組立：
保管ステーションに積層された単一の電池アセンブリ仮組製品の数が製品要求を満たす場合、各単一の電池アセンブリ仮組製品をそろえて積み重ねた後、電池仮組製品に組み立てるステップを含む。

【0023】

図２～図４を参照されたい。図２は、本発明の特定の一実施形態によって提供されるリチウム電池の製造装置の外部構造の概略図である。図３は、図２のハウジング内の各部品の整合構造概略図である。図４は、図２の中央構造の断面図である。

【0024】

特定の実施形態では、本発明によって提供されるリチウム電池の製造装置、及び上記に使用されるリチウム電池の製造プロセスにおいて、電池ストリップ２０に合わせた導入ロール１０１が設けられているフレーム１０を含み、フレーム１０内に、回転軸１０４と、回転軸１０４の軸まわりの回転を駆動できるメインモーター１０５が設けられており、回転軸１０４の外側に連動した角柱１１が同軸に周設されており、角柱１１の外壁が、その円周方向に沿って配置され、且つ電池ストリップ２０に合わせた複数の支持面１１１を備え、支持面１１１上に、電池ストリップ２０と接触して協働可能な押え部品が設けられている。支持面１１１の底部と回転軸１０４との間に支持ブラケット１１２が伸縮自在に接続され、支持面１１１には支持ブラケット１１２の延伸端に合わせた貫通孔１１３が設けられており、支持面１１１の外側には、貫通孔１１３と位置合わせされたプレス板１１４が設けられており、プレス板１１４の後部に伸縮シリンダー１１５が接続され、伸縮シリンダー１１５の延伸端とプレス板１１４との間に第１のばね１１６が接続されている。角柱１１の片側に材料の採取部品が設けられており、角柱１１のその他の側に切断部品が設けられている。プレス板１４及び材料の採取部品は、角柱１１の材料搬送方向に沿って上流から下流に順次配置されている。

【0025】

装置の作業動作過程において、正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、セパレータ２３を順に揃えて積層した後、導入ロール１０１に入れ、導入ロール１０１の軸まわりの回転により、各極板とセパレータ２３とが積層して電池ストリップ２０アセンブリを形成し、引き続き角柱１１に輸送され、角柱１１の軸まわりの回転の作用下で連続的に巻き取り、角柱１１の外周面に順次に積層される。この巻取及び積層の過程において、角柱１１のいずれか１つの支持面１１１が電池ストリップ２０の搬入ステーションに到達する直前、当該支持面１１１上の対応する押え部品が放して上げ、これによって、電池ストリップ２０の搬入ステーションに輸送されるときに、電池ストリップ２０は当該支持面１１１にスムーズかつ正確に位置合わせされて巻き取ることができる。当該支持面１１１が電池ストリップ２０の搬入ステーションを通過して当該支持面１１１上の電池ストリップ２０が位置合わせされて所定の位置に巻き取られると、電池ストリップ２０アセンブリ内の各部品の積層プレス構造の強度を確保するために、対応する押え部品は再び落下し、電池ストリップ２０を適度にプレスする。その後、該支持面１１１は移動し続け、角柱１１が該支持面１１１の下流における隣接する支持面１１１は電池ストリップ２０の搬入ステーションに順次移動して電池ストリップ２０に巻き取られる。角柱１１全体が固定軸を中心に周期的に回転し、角柱１１のいずれの支持面１１１に積層された電池ストリップ２０アセンブリの数と構造が所定の巻取り層数を満たすまで、電池ストリップ２０が角柱１１の外周面を巻き取り続ける。その後、該支持面１１１は角柱１１の回転につれて切断部品に対応するステーションに回転し続け、該支持面１１１上の電池ストリップ２０アセンブリを切断部品によって切断して単一の電池アセンブリ仮組製品を形成する。その後、角柱１１はさらに適切な角度で回転してから回転が止まり、この時に、伸縮シリンダー１１５が伸びて、プレス板１１４の前端面が上記の切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品と完全に接触するまでプレス板１１４を駆動する。このとき、押え部品は放して上げ、単一の電池アセンブリ仮組製品から離れると同時に、支持ブラケット１１２が貫通孔１１３から突き出て、切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品を支持面１１１から突き上げて互いに分離し、次いで支持ブラケット１１２が伸び続け、単一の電池アセンブリ仮組製品が角柱１１の外周面から徐々に離れるように駆動する。この過程において、第１のばね１１６は持続的に圧縮される。その後、材料採取部品は、プレス板１１４と支持ブラケット１１２との間に介在された電池アセンブリ仮組製品を確実にクランプし、次に支持ブラケット１１２と伸縮シリンダー１１５が徐々に引き込まれ、第１のばね１１６は、プレス板１１４と支持ブラケット１１２とが電池アセンブリ仮組製品から離れるまで、徐々に伸びて最初の位置に戻る。その後、単一の電池アセンブリ仮組製品を材料採取部品によってスムーズに取り外して下流の保管ステーションに入れ、これによって単一の電池アセンブリ仮組製品の製造加工を完成する。上記の単一の電池アセンブリ仮組製品の切断ステップが終了した後、隣接する支持面１１１上の対応する電池ストリップ２０は、角柱１１に連動して切断部品のステーションに回転し続け、その後、切断を行う。その後、前の単一の電池アセンブリ仮組製品の成型と材料採取プロセスを順次に繰り返すとよい。材料の採取が完了した後、各単一の電池アセンブリ仮組製品を、数が組み立て要求を満たすまで保管ステーションに順次積層すると、複数の単一の電池アセンブリ仮組製品を組み立てて完全な電池仮組製品を形成することができる。上記のリチウム電池の製造装置の運転過程は安定して効率的であり、各部品の協働により、装置の持続運転と電池アセンブリの持続製造を実現し、リチウム電池の製造加工の効率を大幅に向上させ、これによって、リチウム電池の製造プロセスに必要な手動操作が大幅に削減され、作業者の労働集約度が低下する。

【0026】

さらに、角柱１１は正多角柱１１である。実際の使用では、この角柱１１の側面（つまり、本文で説明されている支持面１１１）の数は少なくとも３である。実際の装置の運転安定性、単一サイクル運転の加工効率、及び装置の製造と使用コストを考慮すると、角柱１１の側面の数は好ましくは８である。また、装置の動作中、同じラウンドにある巻取状態の各支持面１１１上の電池ストリップ２０は、ステップの位置の順序にしたがって次のステーションに１つずつ進む。巻取り積層の層数が同じである電池ストリップ２０の最後の１つが、最後の層を巻く最初のステップを完了した後、次のラウンドで巻き取られる電池ストリップ２０の最初の端に位置する１つは、すぐに最初のステップに進み、その後の巻取過程において、前のラウンドで巻取られた電池ストリップ２０の最後の端の１つに次いで各ステップを順次完了する。同時に、次のラウンドにおける巻き取られる電池ストリップ２０の後続部分もまた、最初の端の１つと一緒に各ステップに１つずつ進み、巻き取り及び対応する各プロセスステップを完了する。このようにして、ラウンド及びバッチが異なる電池ストリップ２０間のシームレスな持続加工が実現でき、装置の無負荷が回避され、全体的な加工効率とプロセス効果が向上する。

【0027】

例えば、角柱１１上の第１ラウンドの電池ストリップ２０の各部分が１つずつ切断されて取り外されると、第１ラウンドの電池ストリップ２０から分離された各支持面１１１は、第２ラウンドの電池ストリップ２０を順番に受け取り、位置合わせして順番に巻取り、これによって第１ラウンドの巻取りと第２ラウンドの巻取りとの間のスムーズなつながりを完成する。このプロセスの順序を参照して後続の各ラウンドの巻取りを実施することができ、これによって、プロセス全体の連続的な実施を実現することができる。

【0028】

なお、角柱１１の側面の数は、好ましい技術案を説明するための一例に過ぎず、実際の使用では、作業者は、特定の作業条件に応じて、角柱１１の側面の数を柔軟に選択できる。原則として、リチウム電池の製造装置の実際の使用要件を満たすことができる限り、いずれの数でもよい。

【0029】

また、回転軸１０４は正多角柱１１であり、回転軸１０４の各側面は、各支持面１１１と一々対応して平行に配置され、支持ブラケット１１２は、回転軸１０４のいずれかの側面と前記側面に位置合わせされた支持面１１１との間に位置している。回転軸１０４を、角柱１１と同軸に位置合わせした正多角柱１１の構造とすることは、回転軸１０４及び角柱１１の連動回転の安定性をさらに最適化するのに寄与し、同時に、回転軸１０４によって支持ブラケット１１２に提供される構造的支持力がより安定で信頼性が高く、対応する応力分布がより均一であることを保証できる。

【0030】

具体的には、押え部品は、支持面１１１上に固定されたベース１２１を含み、コンロッド１２２が、角柱１１の軸に平行な方向に沿ってベース１２１の上方に配置され、角柱１１の中央に近いコンロッド１２２の一端には、電池ストリップ２０に接触して合わせ可能なプレスハンドル１２３が設けられており、コンロッド１２２とベース１２１との間に、角柱１１の軸方向に沿って順番に配置された第１のスイングロッド１２４及び第２のスイングロッド１２５がそれぞれ配置され、ベース１２１、第１のスイングロッド１２４、コンロッド１２２、及び第２のスイングロッド１２５は、隣接する端部に順次にヒンジで接続されて四節リンク１２２機構を形成し、各ヒンジシャフトの伸長方向は、ベース１２１が位置している支持面１１１に平行であり、且つ角柱１１の軸に垂直であり、ベース１２１には、前記四節リンク１２２機構を連動するように駆動できるプレスモーターが１２６さらに設けられている。実際の動作では、プレスが必要な場合、プレスモーター１２６は、四節リンク１２２機構を駆動して連動し、プレスハンドル１２３を駆動して、対応する支持面１１１上の電池ストリップ２０に完全に接触してプレスするまで押し下げる。プレスを解除する必要があるとき、プレスモーター１２６は、四節リンク１２２機構を駆動して連動させ、プレスハンドル１２３を駆動して上げさせ、電池ストリップ２０から離れる。

【0031】

なお、上記のプレスモーター１２６は、プレス能力を備えた他の駆動装置によって入れ替えられることもでき、作業者は実際の作業条件に応じて柔軟に選択することができる。原則として、リチウム電池の製造装置及びそれに対応する製造プロセスの要件を満たすことができる限り、いずれのものでもよい。

【0032】

なお、実際の使用では、部品構造の連動効果及び実際の動作効率を考慮して、第１のスイングロッド１２４の有効長さをＬ１、第２のスイングロッド１２５の有効長さをＬ２とすると、０．５≦Ｌ１／Ｌ２≦２となる。ここで、上記の有効長さとは、ロッド本体の両端のヒンジポイント間のロッド本体部分の軸方向の長さを指す。

【0033】

より具体的には、ガイド柱１２７は、ベース１２１が位置している支持面１１１に垂直な方向に沿ってコンロッド１２２の端を貫通し、プレスハンドル１２３はガイド柱１２７の底部に接続され、ガイド柱１２７には、コンロッド１２２の端部の底面とプレスハンドル１２３の上面との間に埋め込まれた第２のばね１２８が周設され、プレスハンドル１２３の底部には、電池ストリップ２０と接触して合わせるためのフレキシブルガスケット１２９が設けられている。このガイド柱１２７は、昇降動作中のプレスハンドル１２３の変位または緩みを回避するために、プレスハンドル１２３の昇降往復運動のための信頼できる限界ガイドを提供することができ、プレスハンドル１２３と電池ストリップ２０との間の位置合わせ精度及び応力分散効果を確保できる。また、フレキシブルガスケット１２９は、プレスハンドル１２３が電池ストリップ２０と接触しているときの構造的衝撃を効果的に軽減し、電池ストリップ２０アセンブリの構造的完全性を保護することができる。

【0034】

なお、上記のフレキシブルガスケット１２９は、特定の使用では、プラスチックパッド、シリコーンパッドまたはスポンジパッドなどの柔らかい材料で作ることができる。原則として、前記プレスハンドル１２３と電池ストリップ２０との間の接触及び適合の要件を満たすことができる限り、作業者は作業条件に応じてフレキシブルガスケット１２９の材質を柔軟に選択できる。

【0035】

一方、切断部品は、カッティングヘッド１３３と第１位置制御システムとを含む。第１位置制御システムは、角柱１１の軸に平行な方向に第１のメインガイドレール１３１が設けられ、第１のメインガイドレール１３１上に、第１のスライダー１３２が移動可能に設けられている。第１のスライダー１３２は、電池ストリップ２０と合わせるカッティングヘッド１３３を備え、フレーム１０は、第１のメインガイドレール１３１の伸長方向に垂直な方向に沿って、第１のメインガイドレール１３１の両端部とそれぞれ位置合わせされる第１のサブガイドレール１３４を備え、第１のメインガイドレール１３１は、第１のサブガイドレール１３４上にスライド可能に配置されている。積層された電池ストリップ２０アセンブリを切断しようとする場合、第１のメインガイドレール１３１と第２のメインガイドレール１４１とからなる２段階平面二軸移動機構により、第１のスライダー１３２及びカッティングヘッド１３３は、対応する切断位置に迅速かつ正確に移動することができ、切断に寄与し、対応する切断精度と切断後の電池アセンブリ製品の効果を確保することができる。単回の切断が完了した後、スライダー及びカッティングヘッド１３３を上記の２段階平面二軸移動機構によって適切な位置に移動し、これによって、角柱１１などの主要な動作部品の運転過程への構造的干渉または悪影響を回避でき、装置の全体的な運転効率及び安定性を保証することができる。

【0036】

また、カッティングヘッド１３３は、レーザーカッティングヘッド１３３、ハードブレード、サーマルカッティングヘッド１３３、超音波カッティングヘッド１３３、空気圧カッティングヘッド１３３、または油圧カッティングヘッド１３３のいずれか１つである。実際のプロセス効果及び操作効率を考慮すると、このカッティングヘッド１３３は、好ましくはレーザーカッティングヘッド１３３である。もちろん、カッティングヘッド１３３の種類は上記に限定されるものではなく、実際の使用では、作業条件に応じて作業者がカッティングヘッド１３３の種類を柔軟に選択することができ、原則として、電池ストリップ２０の切断効率及び切断後の電池アセンブリ仮組製品の品質が保証され得る限り、いずれの種類でもよい。

【0037】

また、材料採取部品は、把持ヘッドと第２位置制御システムとを含む。第２位置制御システムは、角柱１１の軸に平行な方向に設けられている第２のメインガイドレール１４１を含み、第２のメインガイドレール１４１上に、第２のスライダー１４２が移動可能に設けられ得る。把持ヘッドは、具体的には、第２のスライダー１４２上に配置された２つのクランプ板１４３であり得る。第２のスライダー１４２はまた、２つのクランプ板１４３を開閉可能に駆動できる連動する指駆動部材１４４を備える。フレーム１０は、第２のメインガイドレール１４１の伸長方向に垂直な方向に沿って、第２のメインガイドレール１４１の両端部とそれぞれ位置合わせされる第２のサブガイドレール１４５を備え、第２のメインガイドレール１４１は、第２のサブガイドレール１４５上にスライド可能に配置されている。第２のメインガイドレール１４１と第２のサブガイドレール１４５と協働して構成する２段階平面二軸移動機構により、第２のスライダー１４２、指駆動部材１４４、及び対応するクランプ板１４３は、単一の電池アセンブリ仮組製品の対応する位置に迅速かつ正確に移動することができ、その結果、角柱１１が、切断後にプレス板１１４及び支持ブラケット１１２によってクランプされた単一の電池アセンブリ仮組製品を駆動して材料採取ステーションに移動させるとき、単一の電池アセンブリ仮組製品を、指駆動部材１４４によってクランプ板１４３の開閉を駆動することによって前のステーションから正確にクランプして取り外し、次いで、下流の保管ステーションに正確に輸送することができる。操作が完了した後、第２のスライダー１４２、指駆動部材１４４、及び対応するクランプ板１４３を第１のメインガイドレール１３１と第２のメインガイドレール１４１との協働によって適切な位置に移動し、これによって、角柱１１などの主要な動作部品への構造的干渉を回避でき、装置の全体的な運転効率及び安定性を保証することができる。

【0038】

もちろん、上記第１位置制御システム及び第２位置制御システムの構造形態は、例示のためにのみ使用され、実際の使用における上記の位置制御システムの特定の整合構造は、これに限定されない。具体的には、その構造は、多軸ロボットアームなどであってもよい。作業者は実際の作業条件や装置の組立及び使用要件に応じて、各位置制御システムの構造形態を柔軟に選択できる。ここでは一々例示しない。

【0039】

さらに、指駆動部材１４４は、フィンガーシリンダーまたはフィンガーモーターである。もちろん、指駆動部材１４４の特定の構造及び駆動形態は、実際の作業条件に応じて柔軟に選択できる。原則として、クランプ板１４３の動作効率及びクランプ精度が確保できる限り、いずれのものでもよい。

【0040】

また、第１のガイドロール１０２及び第２のガイドロール１０３は、電池ストリップ２０の搬送方向に沿って、導入ロール１０１と前記角柱１１との間に順次平行に配置されている。第１のガイドロール１０２と第２のガイドロール１０３とが協働して、電池ストリップ２０が角柱１１ステーションに入る前に電池ストリップ２０を正確に誘導して適度に事前に押さえつけ、その結果、各セパレータ２３及び極板などの積層部品の転位またはしわを回避でき、後続の電池ストリップ２０の巻取り及び積層効果、ならびに最終的な電池アセンブリ仮組製品の質を確保できる。

【0041】

以上から分かるように、本発明によって提供されるリチウム電池の製造装置の作業動作過程において、正極板、セパレータ、負極板、セパレータを順に揃えて積層した後、導入ロールに入れ、導入ロールの軸まわりの回転により、各極板とセパレータとが電池ストリップアセンブリを形成し、引き続き角柱に輸送され、角柱の軸まわりの回転の作用下で連続的に巻き取り、角柱の外周面に順次に積層される。この巻取及び積層の過程において、角柱のいずれか１つの支持面が電池ストリップの搬入ステーションに到達する直前、当該支持面上の対応する押え部品が放して上げ、これによって、電池ストリップの搬入ステーションに輸送されるときに、電池ストリップは当該支持面にスムーズかつ正確に位置合わせされて巻き取ることができる。当該支持面が電池ストリップの搬入ステーションを通過して当該支持面上の電池ストリップが位置合わせされて所定の位置に巻き取られると、電池ストリップアセンブリ内の各部品の積層プレス構造の強度を確保するために、対応する押え部品は再び落下し、電池ストリップを適度にプレスする。その後、該支持面は移動し続け、該支持面の下流における隣接する支持面が電池ストリップの搬入ステーションに順次移動して電池ストリップに巻き取られる。角柱全体が固定軸を中心に周期的に回転し、角柱のいずれの支持面に積層された電池ストリップアセンブリの数と構造が所定の巻取り層数を満たすまで、電池ストリップが角柱の外周面を巻き取り続ける。その後、該支持面は角柱の回転につれて切断部品に対するステーションに回転し続け、該支持面上の電池ストリップアセンブリを切断部品によって切断して単一の電池アセンブリ仮組製品を形成する。その後、角柱は適切な角度で回転し続けると回転が止まり、この時に、伸縮シリンダーが伸びて、プレス板の前端面が上記の切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品と完全に接触するまでプレス板を駆動する。このとき、押え部品は放して上げ、単一の電池アセンブリ仮組製品から離れると同時に、支持ブラケットが貫通孔から突き出て、切断成型された単一の電池アセンブリ仮組製品を支持面から突き上げて互いに分離し、次いで支持ブラケットが伸び続け、単一の電池アセンブリ仮組製品を駆動して角柱の外周面から徐々に離れる。この過程において、第１のばねは持続的に圧縮される。その後、材料採取部品は、プレス板と支持ブラケットとの間にクランプされた電池アセンブリ仮組製品を確実にクランプし、次に支持ブラケットと伸縮シリンダーが徐々に引き込まれ、第１のばねは、プレス板と支持ブラケットとが電池アセンブリ仮組製品から離れるまで、徐々に伸びて最初の位置に戻る。その後、単一の電池アセンブリ仮組製品を材料採取部品によってスムーズに取り外して下流の保管ステーションに入れ、これによって単一の電池アセンブリ仮組製品の製造加工を完成する。上記の単一の電池アセンブリ仮組製品の切断ステップが終了した後、隣接する支持面上の対応する電池ストリップは、角柱に連動して切断部品のステーションに引き続き回転し、切断を行う。その後、前の単一の電池アセンブリ仮組製品の成型と材料採取プロセスを順次に繰り返すとよい。材料の採取が完了した後、各単一の電池アセンブリ仮組製品を、数が組み立て要求を満たすまで保管ステーションに順次積層すると、複数の単一の電池アセンブリ仮組製品を組み立てて完全な電池仮組製品を形成することができる。上記のリチウム電池の製造装置の運転過程は安定して効率的であり、各部品の協働により、装置の持続運転と電池アセンブリの持続製造を実現し、リチウム電池の製造加工の効率を大幅に向上させ、これによって、リチウム電池の製造プロセスに必要な手動操作が大幅に削減され、作業者の労働集約度が低下する。

【0042】

本発明によって提供されるリチウム電池の製造プロセス、及びリチウム電池の製造プロセスに使用されるリチウム電池の製造装置は、上記で詳細に説明されている。本明細書では、特定の例を使用して本発明の原理及び実施形態を説明しているが、上記の実施形態の説明は、本発明の方法及びそのコアアイデアを理解するのに寄与するためにのみ使用される。本発明の原理から逸脱することなく、当業者にとって、本発明をさらに改善及び修飾することができる。これらの改善及び修飾はまた、本発明の特許請求の範囲内にある。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】