[发明专利]螺旋电极组件的制造装置

说明书

发明技术领域

本发明涉及一种用于制造例如锂电池的螺旋电极组的装置，该电极组的结构为：正电极板和负电极板叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式。

背景技术

圆柱形锂原电池或各种类型的小尺寸、高容量可充电电池长期以来已被用作便携式电气设备的驱动电源。便携式电气设备已实现了性能和功能上的改进，其电池也要求具有更高的电压和容量；为了满足这些需求，采用螺旋电极结构的电池目前已得到广泛使用，其正电极板和负电极板叠置于一起，它们中间设有一分隔件，并卷绕成螺旋形式。对于这种用于各种类型的圆柱形电池的螺旋电极组，有许多重要的问题需要解决，以提高产量和确保高性能及质量的一致性。首先，在以螺旋方式卷绕时必须精确地使电极板彼此对齐。其次，在卷绕过程中，不允许有过大的张力作用于电极板和分隔件，否则它们可能发生膨胀或变形。另一方面，电极板和分隔件必须紧密地卷绕而没有任何松弛部分。

本申请的发明人以前曾提出一种用于制造如上所述性能和质量一致性提高的螺旋电极组的装置(参见公开的日本专利申请No.H9-147878)下面参照图10到12来描述这种用于制造螺旋电极组的装置。图10是表示上述装置中用于制造锂电池的螺旋电极组的主要构件的立体图。首先，参照该图来描述形成条形电极组的原理。用无纺布3将一条负电极板1固定在一条分隔件2的一个表面上相对于该分隔件2的一预定位置处，并将一正电极板8覆盖在分隔件2的另一表面(附图的底面)上。将该条形电极组以螺旋状卷绕起来，其圆周面用一圆周带10固定。在卷起条形电极组之前，在负电极板1上安装一负电极引线部分4，并在正电极板8上安装一正电极引线部分9。

图11A到11D是表示传统的螺旋电极组制造装置的制造工序步骤的立体示意图。从其中央部分S，分隔件2分为从其一端开始的第一区域Q和从其另一端开始的第二区域P。条形电极组形成为：使负电极板1位于分隔件2的一个区域(在该实例中是第一区域Q)的上表面上，而正电极板8覆盖在其底面上。在另一区域P中，仅有分隔件2。

用于卷绕上述条形电极组的卷绕轴由一卷绕芯12和一辅助销13构成；卷绕芯12在其轴向方向上于其圆周面上以铰刀的方式具有多个槽(未图示)。首先，如图11A中所示，使由卷绕芯12和辅助销13构成的卷绕轴11朝条形电极组的中央部分S突起，并使其转动，以开始卷绕条形电极组，使该中央部分S由卷绕芯12和辅助销13夹住。在将该条形电极组卷绕了几次时，如图11B中的箭头所示，将辅助销13从条形电极组中抽出。之后，如图11C中所示，仅用卷绕芯12将条形电极组卷绕完成。在该过程中，在对条形电极组进行卷绕的同时，用抽吸装置施加一个合适的张力，该抽吸装置将在下面描述。然后，当卷绕完成后，如图11D中所示，将一圆周带10绕电极组卷绕，以防止其松开，这样，一个螺旋电极组14便完成了。

图12是表示上述螺旋电极组制造装置的主要结构部分的竖直剖视图。在卷绕轴11的两侧设置第一抽吸装置17和第二抽吸装置18，第一抽吸装置通过抽吸保持住条形电极组的第一区域Q，第二抽吸装置通过抽吸保持住条形电极组的第二区域P。如前面所述，卷绕轴11与条形电极组的中央部分S相接合，并从其中央部分S起卷绕分隔件，象是将其一折为二。两个抽吸装置17和18具有相同的构造。具体说，两个抽吸装置17、18具有环状带19，它们通过多个抽吸孔(未图示)真空吸引条形电极组的相应区域Q、P。环状带19由供给装置以所需的速度、以响应于因卷绕轴11对条形电极组进行卷绕所产生的增大直径的方式供给。这样，第一区域Q和第二区域P便朝卷绕轴11移动，使得有一个合适的张力作用于条形电极组分别通过抽吸被保持住的第一区域Q和第二区域P。

环状带19的供给装置包括：一凸轮槽20；一杆22，它在其底端设置有一凸轮从动件21用以与凸轮槽20相配合；一活塞27，随着杆22按凸轮槽20的形状沿一引导件23竖直移动，该活塞与杆22顶端的一齿条24相啮合；一与活塞27形成一体的驱动齿轮28；一与驱动齿轮28相啮合的传动齿轮29；以及驱动辊30，它由传动齿轮29转动，使其紧靠在环状带19上，从而供给和驱动环状带19。

对于这种螺旋电极组制造装置，分别由第一抽吸装置17和第二抽吸装置18的环状带19保持的条形电极组的第一区域Q和第二区域P利用供给装置从两侧朝卷绕轴11移动。因此，可防止过大的张力作用于分隔件2和构成条形电极组的其它元件。环状带19的供给速度受控制而使该张力为最佳值，因而分隔件2及其它元件不会发生伸长，并可防止电极板1、8发生卷绕错位。