特許 7621471 熱複合セル製造方法およびシステム

(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】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】熱複合セル製造方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20250117BHJP

   H01M 50/449 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 10/0583 20100101ALI20250117BHJP

   H01M 50/466 20210101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M50/449

H01M10/0583

H01M50/466

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023519141

(86)(22)【出願日】2021-09-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-13

(86)【国際出願番号】 CN2021119327

(87)【国際公開番号】W WO2022063080

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-05-23

(31)【優先権主張番号】202011017769.6

(32)【優先日】2020-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】521551445

【氏名又は名称】江蘇嘉拓新能源知能装備股▲フン▼有限公司

【住所又は居所原語表記】Ｙｕｑｉｎｇｘｉａｏ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ １， Ｎｏ．５８８， Ｃｈｅｎｇｂｅｉ Ｒｏａｄ， Ｋｕｎｌｕｎ Ｓｔｒｅｅｔ Ｌｉｙａｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３３００ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲ゴン▼ 毅涛

(72)【発明者】

【氏名】徐 世晶

(72)【発明者】

【氏名】朱 媛

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０９２４４５５４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９５４６２３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７９７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２２２６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００４９８９２（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１３８９７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１４－５２４１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３８９６０６２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／３９

Ｈ０１Ｍ ５０／４０－５０／４９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セパレータ（１）を巻き出し、セパレータ巻き出し装置（６）によりセパレータを巻き出すステップＳ１と、
極片を熱圧着複合し、セパレータ（１）の第１面に第１極片（１１）を熱圧着複合し、セパレータ（１）の第２面に第２極片（１２）を熱圧着複合し、第１極片（１１）および第２極片（１２）は極性が逆となる極片であり、且つそれぞれセパレータ（１）の両側面に熱圧着複合されるステップＳ２と、
セパレータ（１）および極片をＺ形に折り畳み、Ｚ形折り畳み法で第１極片（１１）および第２極片（１２）が熱圧着複合されたセパレータ（１）を折り畳み、第１極片（１１）と第２極片（１２）とを交互に積層して複合スタック（１０）を形成するステップＳ３と、
セルを圧着成形し、Ｚ形折り畳み済みの複合スタック（１０）をセル製品に圧着成形するステップＳ４と、を含み、
ステップＳ２において、第１熱圧着複合装置（２１）により第１極片（１１）をセパレータ（１）の第１面に熱圧着複合し、第２熱圧着複合装置（２２）により第２極片（１２）をセパレータ（１）の第２面に熱圧着複合し、第１熱圧着複合装置（２１）および第２熱圧着複合装置（２２）は、いずれも予備加熱および圧着機能を有し、且つ、予備加熱および圧着機能により第１極片（１１）および第２極片（１２）の熱圧着複合作業を完了させる、
ことを特徴とする熱複合セル製造方法。

【請求項2】

第１極片（１１）、第２極片（１２）をセパレータ（１）に熱圧着複合する前に、第１極片回転台（３１）により第１極片（１１）をセパレータ（１）の第１面の側部に搬送し、第２極片回転台（３２）により第２極片（１２）をセパレータ（１）の第２面の側部に搬送し、第１極片（１１）、第２極片（１２）が所定の位置に到達した後、第１極片（１１）、第２極片（１２）をセパレータ（１）の２つの側面に熱圧着複合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項3】

前記第１極片回転台（３１）は少なくとも１つの第１吸着面（３１１）を有し、第１吸着面（３１１）により第１極片（１１）を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台（３２）は少なくとも１つの第２吸着面（３２１）を有し、第２吸着面（３２１）により第２極片（１２）を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送する、
ことを特徴とする請求項２に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項4】

前記第１吸着面（３１１）および第２吸着面（３２１）は、いずれも負圧吸着の方式で極片を吸着固定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項5】

前記第１極片回転台（３１）は８つの第１吸着面（３１１）を有し、且つ、第１極片回転台（３１）内には、８つの独立し且つそれぞれが各第１吸着面（３１１）に対応する負圧制御装置が設けられ、前記第２極片回転台（３２）は８つの第２吸着面（３２１）を有し、且つ、第２極片回転台（３２）内には、８つの独立し且つそれぞれが各第２吸着面（３２１）に対応する負圧制御装置が設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項6】

第１極片回転台（３１）が第１吸着面（３１１）により第１極片（１１）を搬送する前に、第１ローディングマニピュレーターにより第１極片（１１）を第１バケット（４１）から第１極片位置決めプラットフォーム（５１）に搬送し、第１極片位置決めプラットフォーム（５１）は第１極片（１１）に対して極片位置決めを行い、第１極片（１１）が第１極片位置決めプラットフォーム（５１）において位置決めが完了された後、第１極片位置決めプラットフォーム（５１）は、第１極片（１１）を第１吸着面（３１１）に対応するステーションに搬送し、更に第１極片（１１）を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第１極片（１１）は第１吸着面（３１１）に吸着固定され、第２極片回転台（３２）が第２吸着面（３２１）により第２極片（１２）を搬送する前に、第２ローディングマニピュレーターにより第２極片（１２）を第２バケット（４２）から第２極片位置決めプラットフォーム（５２）に搬送し、第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は第２極片（１２）に対して極片位置決めを行い、第２極片（１２）が第２極片位置決めプラットフォーム（５２）において位置決めが完了された後、第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、第２極片（１２）を第２吸着面（３２１）に対応するステーションに搬送し、更に第２極片（１２）を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第２極片（１２）は第２吸着面（３２１）に吸着固定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項7】

前記第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片を位置決めし、第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームである、
ことを特徴とする請求項６に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項8】

ステップＳ２を完了させた後、前記第１極片（１１）、第２極片（１２）は、セパレータ（１）の両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布している、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項9】

前記セパレータ（１）は、複合接着剤が予め塗布されたセパレータであり、第１極片（１１）、第２極片（１２）を熱圧着複合する過程において、先に複合接着剤が予め塗布されたセパレータ（１）を予備加熱した後、予熱操作によりセパレータ（１）における複合接着剤を軟化させ、更に第１極片（１１）、第２極片（１２）をセパレータ（１）における対応する位置に圧着して保圧し、軟化後の複合接着剤により第１極片（１１）および第２極片（１２）をセパレータ（１）の両側面の対応する位置に接着する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項10】

セパレータ（１）をセパレータ巻き出し装置（６）にローディングする前に、セパレータ（１）に予備折り目があるようにセパレータ（１）に対して予備折り畳み操作を行い、前記予備折り目は、セパレータ（１）の２つの面に交互に設けられてＺ型の予備折り目を形成し、セパレータ（１）における隣接する２つの予備折り目の間のピッチは、第１極片（１１）、第２極片（１２）の幅寸法に合致する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項11】

ステップＳ３において、複数の折り畳み突きピン（７）により、第１極片（１１）および第２極片（１２）が熱圧着複合されたセパレータ（１）はＺ型に交互に折り畳まれ、第１極片（１１）と第２極片（１２）との間にはセパレータ（１）があり、折り畳みが完了した後、ステップＳ４において、圧着装置により、Ｚ型に交互に折り畳まれた複合スタック（１０）をセル製品になるように圧着する、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱複合セル製造方法。

【請求項12】

セパレータ（１）を巻き出すためのセパレータ巻き出し装置（６）と、
第１極片（１１）および第２極片（１２）をセパレータ（１）の両側の予め設定された位置に搬送するための極片搬送装置と、
極片搬送装置によって所定の位置に搬送された第１極片（１１）および第２極片（１２）をそれぞれセパレータ（１）の第１面および第２面に熱圧着複合し、第１極片（１１）および第２極片（１２）がセパレータ（１）の第１面および第２面に熱圧着複合された後、第１極片（１１）および第２極片（１２）は、セパレータ（１）の両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布しているための熱圧着複合装置と、
セパレータ（１）における予め設定された予備折り目に突き押し、第１極片（１１）および第２極片（１２）が熱圧着複合されたセパレータ（１）をＺ型に折り畳ませるための折り畳み突きピン（７）と、
Ｚ型折り畳み済みの複合スタック（１０）をセル製品になるように圧着するための圧着装置と、を備え、
前記熱圧着複合装置は、第１熱圧着複合装置（２１）および第２熱圧着複合装置（２２）を含み、前記第１熱圧着複合装置（２１）は、第１極片（１１）をセパレータ（１）の第１面に熱圧着複合することに用いられ、前記第２熱圧着複合装置（２２）は、第２極片（１２）をセパレータ（１）の第２面に熱圧着複合することに用いられ、
前記第１熱圧着複合装置（２１）および第２熱圧着複合装置（２２）は、いずれも加熱モジュールおよび圧着モジュールを備え、前記加熱モジュールは、セパレータ（１）を予熱してセパレータ（１）に予め塗布された複合接着剤を軟化させることに用いられ、前記圧着モジュールは、第１極片（１１）または第２極片（１２）をセパレータ（１）における軟化された複合接着剤の部位に圧着して第１極片（１１）または第２極片（１２）を保圧することに用いられ、これにより、第１極片（１１）、第２極片（１２）はセパレータ（１）に熱圧着される、
ことを特徴とする熱複合セル製造システム。

【請求項13】

前記極片搬送装置は、第１極片回転台（３１）および第２極片回転台（３２）を含み、第１極片回転台（３１）および第２極片回転台（３２）は、セパレータ（１）の両側にそれぞれ設けられ、且つ位置がずれるように設けられ、前記第１極片回転台（３１）には、第１極片（１１）を吸着するための第１吸着面（３１１）があり、第１極片回転台（３１）は、その第１吸着面（３１１）により第１極片（１１）を吸着し、回転方式で第１極片（１１）をセパレータ（１）の第１面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台（３２）には、第２極片（１２）を吸着するための第２吸着面（３２１）があり、第２極片回転台（３２）は、その第２吸着面（３２１）により第２極片（１２）を吸着し、回転方式で第２極片（１２）をセパレータ（１）の第２面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項14】

前記第１極片回転台（３１）には８つの第１吸着面（３１１）があり、第１極片回転台（３１）の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第１吸着面（３１１）に対応する８つの負圧制御装置があり、前記第２極片回転台（３２）には８つの第２吸着面（３２１）があり、第２極片回転台（３２）の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第２吸着面（３２１）に対応する８つの負圧制御装置がある、
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項15】

前記第１吸着面（３１１）および第２吸着面（３２１）は、いずれも真空吸着面であり、第１吸着面（３１１）および第２吸着面（３２１）には、いずれも複数の真空吸着孔が分布している、
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項16】

第１極片回転台（３１）と連携する第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片回転台（３２）と連携する第２極片位置決めプラットフォーム（５２）を更に備え、前記第１極片位置決めプラットフォーム（５１）は、第１極片（１１）を位置決めすることに用いられ、前記第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、第２極片（１２）を位置決めすることに用いられ、前記第１極片回転台（３１）は、その第１吸着面（３１１）により第１極片位置決めプラットフォーム（５１）において位置決めが完了された第１極片（１１）を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能であり、前記第２極片回転台（３２）は、その第２吸着面（３２１）により第２極片位置決めプラットフォーム（５２）において位置決めが完了された第２極片（１２）を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能である、
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項17】

前記第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片位置決めを行い、第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片位置決めプラットフォーム（５２）は、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームである、
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項18】

前記第１極片位置決めプラットフォーム（５１）および第２極片位置決めプラットフォーム（５２）の４つのステーションのうち、１つのステーションには極片突き上げ装置（５０１）が設けられており、第１極片位置決めプラットフォーム（５１）における極片突き上げ装置（５０１）は、第１極片（１１）を上へ突き上げ、第１極片（１１）を第１極片回転台（３１）における第１吸着面（３１１）に当接させることに用いられ、第２極片位置決めプラットフォーム（５２）における極片突き上げ装置（５０１）は、第２極片（１２）を上へ突き上げ、第２極片（１２）を第２極片回転台（３２）における第２吸着面（３２１）に当接させることに用いられる、
ことを特徴とする請求項１７に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項19】

第１バケット（４１）、第２バケット（４２）、第１ローディングマニピュレーター、および第２ローディングマニピュレーターを更に備え、前記第１バケット（４１）、第２バケット（４２）はそれぞれ、第１極片（１１）、第２極片（１２）を載置することに用いられ、前記第１ローディングマニピュレーターは、第１バケット（４１）の中の第１極片（１１）を第１極片位置決めプラットフォーム（５１）に搬送することに用いられ、前記第２ローディングマニピュレーターは、第２バケット（４２）の中の第２極片（１２）を第２極片位置決めプラットフォーム（５２）に搬送することに用いられる、
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱複合セル製造システム。

【請求項20】

前記折り畳み突きピン（７）は複数本あり、複数本の折り畳み突きピン（７）は、位置がずれるように設けられ、隣接する２本の折り畳み突きピン（７）の向きが逆となり、セパレータ（１）における隣接する２本の予備折り目に突き押すことに用いられる、
ことを特徴とする請求項１２に記載の熱複合セル製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウム電池の生産加工分野、特に、熱複合セル製造方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウム電池の生産加工過程において、セルのスタッキング過程はそのうちの１つの非常に重要な加工工程であり、電池全体の品質および生産効率に極めて重要な影響を及ぼす。

【0003】

従来のスタッキングされたセルには、Ｚ字スタッキング、製袋スタッキングおよび複合型スタッキングがある。ここで、Ｚ字スタッキングは、正負極片を繰り返し交互にスタッキングし、セパレータで中間から隔てて作製されたセルであり、このようなセルは、インピーダンスが小さいが、極片が位置ずれして短絡を引き起こしやすく、このようなセルで製造された電池には、安全性が悪いという欠点がある。製袋スタッキングは、一般的に、正極片の上下面とセパレータとを揃え、四周を熱圧着した後に正極片袋が作製され、その後、負極と繰り返し交互にスタッキングされたものであり、このようなセルはインピーダンスは小さいが、正負極片の位置ずれ問題を完全に解決しておらず、且つ、プロセスが複雑で、効率が低い。複合型スタッキングは、正極片（負極片）と上下セパレータとを熱圧着複合してスタッキングユニットを作製してから、異極性の極片と繰り返しスタッキングし、最後に、全体的に熱圧着複合した後に作製されたセルであり、このようなセルの生産効率はＺ字スタッキングや製袋スタッキングと同様に低く、現在の新エネルギー市場の動力電池への急速に増加しているニーズを満たしにくい。

【0004】

以上のことから、従来のスタッキング方法には、極片が位置ずれしやすく、電池の安全性が悪く、スタッキングプロセスが複雑で、スタッキング効率が低く、生産コストが高い等の技術的欠陥が存在し、前記種々の欠陥は、本分野が更に前へ発展し、普及して応用されることを制限している。

【0005】

これに鑑み、本発明は、既存の技術的欠陥を解決するための新しい技術案を提供することを目的とする。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来技術の不足を克服するために、本発明は、従来技術に存在するプロセスが複雑で、スタッキング効率が低く、スタッキングに位置ずれが生じやすく、安全性が悪く、実施コストが高い等の技術的欠陥を解決する熱複合セル製造方法およびシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明がその技術的問題を解決するために採用する技術案は以下のとおりである。

【0008】

セパレータを巻き出し、セパレータ巻き出し装置によりセパレータを巻き出すステップＳ１と、
極片を熱圧着複合し、セパレータの第１面に第１極片を熱圧着複合し、セパレータの第２面に第２極片を熱圧着複合し、そのうち、第１極片および第２極片は極性が逆となる極片であり、且つそれぞれセパレータの両側面に熱圧着複合されるステップＳ２と、
セパレータおよび極片をＺ形に折り畳み、Ｚ形折り畳み法で第１極片および第２極片が熱圧着複合されたセパレータを折り畳み、第１極片と第２極片とを交互に積層して複合スタックを形成するステップＳ３と、
セルを圧着成形し、Ｚ形折り畳み済みの複合スタックをセル製品に圧着成形するステップＳ４と、を含む、
熱複合セル製造方法である。

【0009】

上記技術案の改善として、ステップＳ２において、第１熱圧着複合装置により第１極片をセパレータの第１面に熱圧着複合し、第２熱圧着複合装置により第２極片をセパレータの第２面に熱圧着複合し、第１熱圧着複合装置および第２熱圧着複合装置は、いずれも予備加熱および圧着機能を有し、且つ、予備加熱および圧着機能により第１極片および第２極片の熱圧着複合作業を完了させる。

【0010】

上記技術案の更なる改善として、第１極片、第２極片をセパレータに熱圧着複合する前に、第１極片回転台により第１極片をセパレータの第１面の側部に搬送し、第２極片回転台により第２極片をセパレータの第２面の側部に搬送し、第１極片、第２極片が所定の位置に到達した後、第１極片、第２極片をセパレータの２つの側面に熱圧着複合する。

【0011】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片回転台は少なくとも１つの第１吸着面を有し、第１吸着面により第１極片を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台は少なくとも１つの第２吸着面を有し、第２吸着面により第２極片を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送する。

【0012】

上記技術案の更なる改善として、前記第１吸着面および第２吸着面は、いずれも負圧吸着の方式で極片を吸着固定する。

【0013】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片回転台は８つの第１吸着面を有し、且つ、第１極片回転台内には、８つの独立し且つそれぞれが各第１吸着面に対応する負圧制御装置が設けられ、前記第２極片回転台は８つの第２吸着面を有し、且つ、第２極片回転台内には、８つの独立し且つそれぞれが各第２吸着面に対応する負圧制御装置が設けられている。

【0014】

上記技術案の更なる改善として、第１極片回転台が第１吸着面により第１極片を搬送する前に、第１ローディングマニピュレーターにより第１極片を第１バケットから第１極片位置決めプラットフォームに搬送し、第１極片位置決めプラットフォームは第１極片に対して極片位置決めを行い、第１極片が第１極片位置決めプラットフォームにおいて位置決めが完了された後、第１極片位置決めプラットフォームは、第１極片を第１吸着面に対応するステーションに搬送し、更に第１極片を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第１極片は第１吸着面に吸着固定され、第２極片回転台が第２吸着面により第２極片を搬送する前に、第２ローディングマニピュレーターにより第２極片を第２バケットから第２極片位置決めプラットフォームに搬送し、第２極片位置決めプラットフォームは第２極片に対して極片位置決めを行い、第２極片が第２極片位置決めプラットフォームにおいて位置決めが完了された後、第２極片位置決めプラットフォームは、第２極片を第２吸着面に対応するステーションに搬送し、更に第２極片を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第２極片は第２吸着面に吸着固定される。

【0015】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片位置決めプラットフォームは、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片を位置決めし、第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片位置決めプラットフォームは、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームである。

【0016】

上記技術案の更なる改善として、ステップＳ２を完了させた後、前記第１極片、第２極片は、セパレータの両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布している。

【0017】

上記技術案の更なる改善として、前記セパレータは、複合接着剤が予め塗布されたセパレータであり、第１極片、第２極片を熱圧着複合する過程において、先に複合接着剤が予め塗布されたセパレータを予備加熱した後、予熱操作によりセパレータにおける複合接着剤を軟化させ、更に第１極片、第２極片をセパレータにおける対応する位置に圧着して保圧し、軟化後の複合接着剤により第１極片および第２極片をセパレータの両側面の対応する位置に接着する。

【0018】

上記技術案の更なる改善として、セパレータをセパレータ巻き出し装置にローディングする前に、セパレータに予備折り目があるようにセパレータに対して予備折り畳み操作を行い、前記予備折り目は、セパレータの２つの面に交互に設けられてＺ型の予備折り目を形成し、セパレータにおける隣接する２つの予備折り目の間のピッチは、第１極片、第２極片の幅寸法に合致する。

【0019】

上記技術案の更なる改善として、ステップＳ３において、複数の折り畳み突きピンにより、第１極片および第２極片が熱圧着複合されたセパレータはＺ型に交互に折り畳まれ、第１極片と第２極片との間にはセパレータがあり、折り畳みが完了した後、ステップＳ４において、圧着装置により、Ｚ型に交互に折り畳まれた複合スタックをセル製品になるように圧着する。

【0020】

上記技術案の更なる改善として、ステップＳ２を完了させた後、前記第１極片１１、第２極片１２は、セパレータ１の両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布している。

【0021】

セパレータを巻き出すためのセパレータ巻き出し装置と、
第１極片および第２極片をセパレータの両側の予め設定された位置に搬送するための極片搬送装置と、
極片搬送装置によって所定の位置に搬送された第１極片および第２極片をそれぞれセパレータの第１面および第２面に熱圧着複合し、第１極片および第２極片がセパレータの第１面および第２面に熱圧着複合された後、第１極片および第２極片は、セパレータの両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布しているための熱圧着複合装置と、
セパレータにおける予め設定された予備折り目に突き押し、第１極片および第２極片が熱圧着複合されたセパレータをＺ型に折り畳ませるための折り畳み突きピンと、
Ｚ型折り畳み済みの複合スタックをセル製品になるように圧着するための圧着装置と、を備える、
熱複合セル製造システムである。

【0022】

上記技術案の改善として、前記極片搬送装置は、第１極片回転台および第２極片回転台を含み、第１極片回転台および第２極片回転台は、セパレータの両側にそれぞれ設けられ、且つ位置がずれるように設けられ、前記第１極片回転台には、第１極片を吸着するための第１吸着面があり、第１極片回転台は、その第１吸着面により第１極片を吸着し、回転方式で第１極片をセパレータの第１面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台には、第２極片を吸着するための第２吸着面があり、第２極片回転台は、その第２吸着面により第２極片を吸着し、回転方式で第２極片をセパレータの第２面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送する。

【0023】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片回転台には８つの第１吸着面があり、第１極片回転台の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第１吸着面に対応する８つの負圧制御装置があり、前記第２極片回転台には８つの第２吸着面があり、第２極片回転台の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第２吸着面に対応する８つの負圧制御装置がある。

【0024】

上記技術案の更なる改善として、前記第１吸着面および第２吸着面は、いずれも真空吸着面であり、第１吸着面および第２吸着面には、いずれも複数の真空吸着孔が分布している。

【0025】

上記技術案の更なる改善として、第１極片回転台と連携する第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片回転台と連携する第２極片位置決めプラットフォームを更に備え、前記第１極片位置決めプラットフォームは、第１極片を位置決めすることに用いられ、前記第２極片位置決めプラットフォームは、第２極片を位置決めすることに用いられ、前記第１極片回転台は、その第１吸着面により第１極片位置決めプラットフォームにおいて位置決めが完了された第１極片を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能であり、前記第２極片回転台は、その第２吸着面により第２極片位置決めプラットフォームにおいて位置決めが完了された第２極片を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能である。

【0026】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片位置決めプラットフォームは、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片位置決めを行い、第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片位置決めプラットフォームは、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームである。

【0027】

上記技術案の更なる改善として、前記第１極片位置決めプラットフォームおよび第２極片位置決めプラットフォームの４つのステーションのうち、１つのステーションには極片突き上げ装置が設けられており、第１極片位置決めプラットフォームにおける極片突き上げ装置は、第１極片を上へ突き上げ、第１極片を第１極片回転台における第１吸着面に当接させることに用いられ、第２極片位置決めプラットフォームにおける極片突き上げ装置は、第２極片を上へ突き上げ、第２極片を第２極片回転台における第２吸着面に当接させることに用いられる。

【0028】

上記技術案の更なる改善として、第１バケット、第２バケット、第１ローディングマニピュレーター、および第２ローディングマニピュレーターを更に備え、前記第１バケット、第２バケットはそれぞれ、第１極片、第２極片を載置することに用いられ、前記第１ローディングマニピュレーターは、第１バケットの中の第１極片を第１極片位置決めプラットフォームに搬送することに用いられ、前記第２ローディングマニピュレーターは、第２バケットの中の第２極片を第２極片位置決めプラットフォームに搬送することに用いられる。

【0029】

上記技術案の更なる改善として、前記熱圧着複合装置は、第１熱圧着複合装置および第２熱圧着複合装置を含み、前記第１熱圧着複合装置は、第１極片をセパレータの第１面に熱圧着複合することに用いられ、前記第２熱圧着複合装置は、第２極片をセパレータの第２面に熱圧着複合することに用いられる。

【0030】

上記技術案の更なる改善として、前記第１熱圧着複合装置および第２熱圧着複合装置は、いずれも加熱モジュールおよび圧着モジュールを備え、前記加熱モジュールは、セパレータを予熱してセパレータに予め塗布された複合接着剤を軟化させることに用いられ、前記圧着モジュールは、第１極片または第２極片をセパレータにおける軟化された複合接着剤の部位に圧着して第１極片または第２極片を保圧することに用いられ、これにより、第１極片、第２極片はセパレータに熱圧着される。

【0031】

上記技術案の更なる改善として、前記折り畳み突きピンは複数本あり、複数本の折り畳み突きピンは、高さにおいて位置がずれるように設けられ、隣接する２本の折り畳み突きピンの向きが逆となり、セパレータにおける隣接する２本の予備折り目に突き押すことに用いられる。

【発明の効果】

【0032】

本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明は、熱複合セル製造方法およびシステムを提供し、該種の熱複合セル製造方法およびシステムにより、セルのスタッキングを行ってセルを製造し、スタッキング精度が良く、スタッキング品質が良く、スタッキング効率が高いという利点を有し、自動化操作をしやすく、スタッキングの重なり度が良く、セルの安全性能を向上させ、工程および実施コストを節約することができる。

【0033】

以上のことから、該種の熱複合セル製造方法およびシステムは、従来技術に存在するプロセスが複雑で、スタッキング効率が低く、スタッキングに位置ずれが生じやすく、安全性が悪く、実施コストが高い等の技術的欠陥を解決する。

【図面の簡単な説明】

【0034】

以下、図面および実施例を参照しながら本発明を更に説明する。

【0035】

【図1】本発明における熱複合セル製造方法のフローの模式図である。

【図2】本発明における熱複合セル製造方法の原理のフローチャートである。

【図3】本発明における熱複合セル製造システムの原理の模式図である。

【図4】本発明における複合スタックの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本発明の目的、特徴および効果を十分に理解するために、実施例および図面を参照しながら、本発明の思想、具体的な構造および発生する技術的効果を明確且つ完全に記述する。明らかに、記述される実施例は、全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例に過ぎず、本発明の実施例によれば、当業者が創造的な労働を行わない前提で取得する他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。また、特許に係る全ての連結／接続関係は、単に部材の直接連結を意味するものではなく、具体的な実施状況に応じ、連結補助具を追加したり減少したりすることにより、より優れた連結構造を構成できることを意味する。図１、図２、図３、図４を参照し、本発明創造における各技術的特徴は、互いに矛盾せず衝突しないことを前提に相互に組み合わせることができる。

【0037】

具体的には、図１、２、４を参照し、
セパレータ１を巻き出し、セパレータ巻き出し装置６によりセパレータを巻き出すステップＳ１と、
極片を熱圧着複合し、セパレータ１の第１面に第１極片１１を熱圧着複合し、セパレータ１の第２面に第２極片１２を熱圧着複合し、そのうち、第１極片１１および第２極片１２は極性が逆となる極片であり、且つそれぞれセパレータ１の両側面に熱圧着複合されるステップＳ２と、
セパレータ１および極片をＺ形に折り畳み、Ｚ形折り畳み法で第１極片１１および第２極片１２が熱圧着複合されたセパレータ１を折り畳み、第１極片１１と第２極片１２とを交互に積層して複合スタック１０を形成するステップＳ３と、
セルを圧着成形し、Ｚ形折り畳み済みの複合スタック１０をセル製品に圧着成形するステップＳ４と、を含み、
ステップＳ２を完了させた後、前記第１極片１１、第２極片１２は、セパレータ１の両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布している熱複合セル製造方法である。

【0038】

ステップＳ３において、複数の折り畳み突きピン７により、第１極片１１および第２極片１２が熱圧着複合されたセパレータ１はＺ型に交互に折り畳まれ、第１極片１１と第２極片１２との間にはセパレータ１があり、折り畳みが完了した後、ステップＳ４において、圧着装置により、Ｚ型に交互に折り畳まれた複合スタック１０をセル製品になるように圧着する。

【0039】

ステップＳ２において、第１熱圧着複合装置２１により第１極片１１をセパレータ１の第１面に熱圧着複合し、第２熱圧着複合装置２２により第２極片１２をセパレータ１の第２面に熱圧着複合し、第１熱圧着複合装置２１および第２熱圧着複合装置２２は、いずれも予備加熱および圧着機能を有し、且つ、予備加熱および圧着機能により第１極片１１および第２極片１２の熱圧着複合作業を完了させ、前記セパレータ１は、複合接着剤が予め塗布されたセパレータであり、第１極片１１、第２極片１２を熱圧着複合する過程において、先に複合接着剤が予め塗布されたセパレータ１を予備加熱した後、予熱操作によりセパレータ１における複合接着剤を軟化させ、更に第１極片１１、第２極片１２をセパレータ１における対応する位置に圧着して保圧し、軟化後の複合接着剤により第１極片１１および第２極片１２をセパレータ１の両側面の対応する位置に接着する。

【0040】

第１極片１１、第２極片１２をセパレータ１に熱圧着複合する前に、第１極片回転台３１により第１極片１１をセパレータ１の第１面の側部に搬送し、第２極片回転台３２により第２極片１２をセパレータ１の第２面の側部に搬送し、第１極片１１、第２極片１２が所定の位置に到達した後、第１極片１１、第２極片１２をセパレータの２つの側面に熱圧着複合し、前記第１極片回転台３１は少なくとも１つの第１吸着面３１１を有し、第１吸着面３１１により第１極片１１を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台３２は少なくとも１つの第２吸着面３２１を有し、第２吸着面３２１により第２極片１２を予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送し、本実施例において、前記第１吸着面３１１および第２吸着面３２１は、いずれも負圧吸着の方式で極片を吸着固定する。本実施例において、前記第１極片回転台３１は８つの第１吸着面３１１を有し、且つ、第１極片回転台３１内には、８つの独立し且つそれぞれが各第１吸着面３１１に対応する負圧制御装置が設けられ、前記第２極片回転台３２は８つの第２吸着面３２１を有し、且つ、第２極片回転台３２内には、８つの独立し且つそれぞれが各第２吸着面３２１に対応する負圧制御装置が設けられている。他の実施例において、第１極片回転台３１に設けられた第１吸着面３１１および第２極片回転台３２に設けられた第２吸着面３２１の数は、具体的な実施状況に応じて適切な数、例えば、６つ、５つ等を選択してもよい。

【0041】

第１極片回転台３１が第１吸着面３１１により第１極片１１を搬送する前に、第１ローディングマニピュレーターにより第１極片１１を第１バケット４１から第１極片位置決めプラットフォーム５１に搬送し、第１極片位置決めプラットフォーム５１は第１極片１１に対して極片位置決めを行い、第１極片１１が第１極片位置決めプラットフォーム５１において位置決めが完了された後、第１極片位置決めプラットフォーム５１は、第１極片１１を第１吸着面３１１に対応するステーションに搬送し、更に第１極片１１を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第１極片１１は第１吸着面３１１に吸着固定され、第２極片回転台３２が第２吸着面３２１により第２極片１２を搬送する前に、第２ローディングマニピュレーターにより第２極片１２を第２バケット４２から第２極片位置決めプラットフォーム５２に搬送し、第２極片位置決めプラットフォーム５２は第２極片１２に対して極片位置決めを行い、第２極片１２が第２極片位置決めプラットフォーム５２において位置決めが完了された後、第２極片位置決めプラットフォーム５２は、第２極片１２を第２吸着面３２１に対応するステーションに搬送し、更に第２極片１２を所定の位置に突き上げ、所定の位置に突き上げられた第２極片１２は第２吸着面３２１に吸着固定される。

【0042】

前記第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片位置決めプラットフォーム５２は、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片を位置決めし、第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片位置決めプラットフォーム５２は、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームである。

【0043】

セパレータ１をセパレータ巻き出し装置６にローディングする前に、セパレータ１に予備折り目があるようにセパレータ１に対して予備折り畳み操作を行い、前記予備折り目は、セパレータ１の２つの面に交互に設けられてＺ型の予備折り目を形成し、セパレータ１における隣接する２つの予備折り目の間のピッチは、第１極片１１、第２極片１２の幅寸法に合致する。

【0044】

本発明を具体的に実施する場合、セパレータ１には予備折り目が予め設けられており、予備折り目が設けられたセパレータ１はセパレータ巻き出し装置６によって巻き出された後、セパレータ１が第１熱圧着複合装置２１の位置に到達したとき、前記第１極片回転台３１は第１極片１１をマッチング位置に搬送し、第１熱圧着複合装置２１は、第１極片１１をセパレータ１における予め設定された位置に熱圧着複合し、更に、第２極片回転台３２は第２極片１２をマッチング位置に搬送し、第２熱圧着複合装置２２は、第２極片１２をセパレータ１における対応する位置に熱圧着複合し、第１極片１１および第２極片１２はセパレータ１の両面に位置がずれて設けられ、且つ、第１極片１１と第２極片１２との間のセパレータ１の中間位置に予備折り目があり、更に、第１極片１１および第２極片１２が複合されたセパレータを、折り畳み突きピン７の補助で、Ｚ型折り畳みの方式により複合スタック１０になるように積層し、最後に、圧着装置により複合スタック１０を圧着してセル製品を形成する。

【0045】

本実施例において、前記第１極片１１は正極片であり、前記第２極片１２は負極片である。

【0046】

具体的には、図３、４を参照し、本発明は、
セパレータ１を巻き出すためのセパレータ巻き出し装置６と、
第１極片１１および第２極片１２をセパレータ１の両側の予め設定された位置に搬送するための極片搬送装置と、
極片搬送装置によって所定の位置に搬送された第１極片１１および第２極片１２をそれぞれセパレータ１の第１面および第２面に熱圧着複合し、第１極片１１および第２極片１２がセパレータ１の第１面および第２面に熱圧着複合された後、第１極片１１および第２極片１２は、セパレータ１の両側面に縦方向に沿って位置がずれて分布しているための熱圧着複合装置と、
セパレータ１における予め設定された予備折り目に突き押し、第１極片１１および第２極片１２が熱圧着複合されたセパレータ１をＺ型に折り畳ませるための折り畳み突きピン７と、
Ｚ型折り畳み済みの複合スタック１０をセル製品になるように圧着するための圧着装置と、を備える、
熱複合セル製造システムを更に提供する。

【0047】

前記極片搬送装置は、第１極片回転台３１および第２極片回転台３２を含み、第１極片回転台３１および第２極片回転台３２は、セパレータ１の両側にそれぞれ設けられ、且つ位置がずれるように設けられ、前記第１極片回転台３１には、第１極片１１を吸着するための第１吸着面３１１があり、第１極片回転台３１は、その第１吸着面３１１により第１極片１１を吸着し、回転方式で第１極片１１をセパレータ１の第１面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送し、前記第２極片回転台３２には、第２極片１２を吸着するための第２吸着面３２１があり、第２極片回転台３２は、その第２吸着面３２１により第２極片１２を吸着し、回転方式で第２極片１２をセパレータ１の第２面の側部に対応する熱圧着複合位置に回転搬送する。前記第１吸着面３１１および第２吸着面３２１は、いずれも真空吸着面であり、第１吸着面３１１および第２吸着面３２１には、いずれも複数の真空吸着孔が分布している。本実施例において、前記第１極片回転台３１には８つの第１吸着面３１１があり、第１極片回転台３１の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第１吸着面３１１に対応する８つの負圧制御装置があり、前記第２極片回転台３２には８つの第２吸着面３２１があり、第２極片回転台３２の内部には、個別に制御可能であり且つそれぞれが８つの第２吸着面３２１に対応する８つの負圧制御装置がある。

【0048】

第１極片回転台３１と連携する第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片回転台３２と連携する第２極片位置決めプラットフォーム５２を更に備え、前記第１極片位置決めプラットフォーム５１は、第１極片１１を位置決めすることに用いられ、前記第２極片位置決めプラットフォーム５２は、第２極片１２を位置決めすることに用いられ、前記第１極片回転台３１は、その第１吸着面３１１により第１極片位置決めプラットフォーム５１において位置決めが完了された第１極片１１を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能であり、前記第２極片回転台３２は、その第２吸着面３２１により第２極片位置決めプラットフォーム５２において位置決めが完了された第２極片１２を吸着し、更に予め設定された熱圧着複合位置に回転搬送することが可能である。

【0049】

前記第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片位置決めプラットフォーム５２は、いずれもＣＣＤ検出位置決め装置により極片位置決めを行い、第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片位置決めプラットフォーム５２は、いずれも４ステーションの回転位置決めプラットフォームであり、前記第１極片位置決めプラットフォーム５１および第２極片位置決めプラットフォーム５２の４つのステーションのうち、１つのステーションには極片突き上げ装置５０１が設けられており、第１極片位置決めプラットフォーム５１における極片突き上げ装置５０１は、第１極片１１を上へ突き上げ、第１極片１１を第１極片回転台３１における第１吸着面３１１に当接させることに用いられ、第２極片位置決めプラットフォーム５２における極片突き上げ装置５０１は、第２極片１２を上へ突き上げ、第２極片１２を第２極片回転台３２における第２吸着面３２１に当接させることに用いられる。

【0050】

前記熱複合セル製造システムは、第１バケット４１、第２バケット４２、第１ローディングマニピュレーター、および第２ローディングマニピュレーターを更に備え、前記第１バケット４１、第２バケット４２はそれぞれ、第１極片１１、第２極片１２を載置することに用いられ、前記第１ローディングマニピュレーターは、第１バケット４１の中の第１極片１１を第１極片位置決めプラットフォーム５１に搬送することに用いられ、前記第２ローディングマニピュレーターは、第２バケット４２の中の第２極片１２を第２極片位置決めプラットフォーム５２に搬送することに用いられる。

【0051】

前記熱圧着複合装置は、第１熱圧着複合装置２１および第２熱圧着複合装置２２を含み、前記第１熱圧着複合装置２１は、第１極片１１をセパレータ１の第１面に熱圧着複合することに用いられ、前記第２熱圧着複合装置２２は、第２極片１２をセパレータ１の第２面に熱圧着複合することに用いられ、前記第１熱圧着複合装置２１および第２熱圧着複合装置２２は、いずれも加熱モジュールおよび圧着モジュールを備え、前記加熱モジュールは、セパレータ１を予熱してセパレータ１に予め塗布された複合接着剤を軟化させることに用いられ、前記圧着モジュールは、第１極片１１または第２極片１２をセパレータ１における軟化された複合接着剤の部位に圧着して第１極片１１または第２極片１２を保圧することに用いられ、これにより、第１極片１１、第２極片１２はセパレータ１に熱圧着される。

【0052】

前記折り畳み突きピン７は複数本あり、複数本の折り畳み突きピン７は、高さにおいて位置がずれるように設けられ、隣接する２本の折り畳み突きピン７の向きが逆となり、セパレータ１における隣接する２本の予備折り目に突き押すことに用いられる。

【0053】

以上、本発明の好適な実施例について具体的に説明したが、本発明創造は前記実施例に限定されるものではなく、当業者は、本発明の精神から逸脱しない前提で、種々の均等な変形または置換を行うことができ、これらの均等な変形または置換は、いずれも本願の特許請求の範囲に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】