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KR20210087475A - 캐소드 장치의 제조 방법, 전극 어셈블리의 제조 방법 및 배터리 - Google Patents

캐소드 장치의 제조 방법, 전극 어셈블리의 제조 방법 및 배터리 Download PDF

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KR20210087475A
KR20210087475A KR1020217015890A KR20217015890A KR20210087475A KR 20210087475 A KR20210087475 A KR 20210087475A KR 1020217015890 A KR1020217015890 A KR 1020217015890A KR 20217015890 A KR20217015890 A KR 20217015890A KR 20210087475 A KR20210087475 A KR 20210087475A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cathode
separator
band
manufacturing
cut
Prior art date
Application number
KR1020217015890A
Other languages
English (en)
Inventor
알렉산더 토르노브
스벤 라트만
도렌 카이 슈튀흠-반
Original Assignee
폭스바겐 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 폭스바겐 악티엔게젤샤프트 filed Critical 폭스바겐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 배터리(8), 특히 차량(2)의 배터리를 위한 캐소드 장치(16)의 제작 방법으로서, 캐소드 밴드(20)가 제공되고, 상기 캐소드 밴드(20)로부터 캐소드(16a)는 절단되고, 상기 캐소드(16a)는 밴드 형상의 2개의 분리막(16d) 사이에 삽입되고, 및 공통의 단계에서, 상기 2개의 분리막(16d)은, 상응하는 분리막 절단부(16f)가 형성됨과 동시에, 상기 캐소드(16a) 상에 돌출하는 부위(28)에서 재단되며, 상기 2개의 분리막 절단부(16f)는 상기 부위(28)에서 서로 결합, 특히 서로 용착된다. 더 나아가, 본 발명은 캐소드 장치(16)의 제작 방법으로서, 밴드 형상의 개개의 분리막(16d)은 접히되, 상기 분리막(16d)의 접힘 모서리가 상기 캐소드(16a)의 맞대기 면(38)에 연접할 수 있도록 그리고 상기 캐소드(16a)의 양면이 각각의 상기 분리막(16d)의 분리막 섹션(16g)으로 덮여질 수 있도록, 상기 캐소드(16a)에 배치된다. 더 나아가서, 본 발명은 그러한 캐소드 장치(16)를 포함하는 전극 어셈블리(12)의 제조 방법, 그러한 어셈블리(12)를 포함하는 배터리(8) 및 그러한 배터리(8)를 구비하는 차량(2)에 관한 것이다.

Description

캐소드 장치의 제조 방법, 전극 어셈블리의 제조 방법 및 배터리
본 발명은 배터리, 특히 차량용 배터리를 위한 캐소드 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 캐소드 밴드가 제공되고, 캐소드 밴드로부터 캐소드가 절단된다. 더 나아가, 본 발명은 전극 어셈블리의 제조 방법, 그러한 전극 어셈블리를 구비하는 배터리, 및 그러한 배터리를 구비하는 차량에 관한 것이다.
전기적으로 구동하는 차량은 차량을 구동하기 위한 전동 모터에 에너지를 공급하기 위하여 전형적으로 배터리(견인-배터리)를 포함한다. 전기적으로 구동되는 차량으로서, 구동에 필요한 에너지를 오로지 배터리에 저장하는 전기 자동차(BEV, battery electric vehicle), 주행거리 확장기를 구비하는 전기 자동차(REEV, range extended electric vehicle), 하이브리드 차량(HEV, hybrid electric vehicle) 및/또는 플러그-인 하이브리드 차량(PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) 등이 열거된다.
그러한 (견인-)배터리는 일련의 캐소드 및 애노드를 구비하는 전극 어셈블리가 수용되는 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는데, 캐소드와 애노드는 예컨대 서로 중첩되어 배열되고, 캐소드와 애노드 사이에 각각 하나의 분리막이 배치된다.
배터리 셀의 전극 어셈블리의 제작 방법이 예컨대 DE 10 2015 218 533 A1에 개시되어 있다. 이에 따르면, 배터리 셀에서 제1 전극 포일과 접촉하기 위하여 형성되는 제1 접촉 탭이 노출될 수 있도록, 밴드 형상의 제1 분리막은 제1 면에서 적합한 형태로 절단된다. 제2 접촉 탭을 구비하는 제2 전극, 특히 캐소드는 제2 전극 포일로부터 절단되어, 2개의 분리막 사이에 삽입된다. 그 다음 공정에서, 2개의 분리막은 제2 전극을 넘어서는 영역에서, 특히 적층 또는 땜납을 통하여, 제1 적층 배열이 형성되는 모양으로 서로 결합한다.
제1 전극 포일 및 제1 적층 배열은 그 다음으로 이어지는 단계에서 중첩되되, 제1 전극 포일과 제1 적층 배열은 서로 지향하게 됨으로써, 제1 전극 포일의 접촉 탭과 제1 적층 배열의 접촉 탭은 서로 전이되고, 전극 어셈블리가 생성된다. 이러한 전극 어셈블리가 치수에 맞도록 재단된다.
본 발명의 과제는 캐소드 장치의 적합한 제작 방법 및 전극 어셈블리의 적합한 제작 방법을 제안하는데 있다. 특히, 본 발명에 따른 방법은 가능한 한 비용/수고가 절감되어야 하고, 및/또는 캐소드 장치의 캐소드는 가능한 한 미끌어져 이탈되지 않도록 안전하게 유지되는 것을 목표로 한다. 더 나아가, 그러한 전극 어셈블리를 구비하는 배터리 및 그러한 배터리를 구비하는 차량이 제안된다.
캐소드 장치의 제작 방법과 관련하여, 본 발명의 과제는 청구항 1 및 청구항 2의 기술적 특징들에 의하여 해결된다. 전극 어셈블리의 제작 방법과 관련하여, 본 발명의 과제는 청구항 7의 기술적 특징들에 의하여 해결된다. 배터리 및 차량과 관련하여, 본 발명의 과제는 청구항 8 및 청구항 9의 기술적 특징들에 의하여 해결된다. 효과적인 실시예들은 종속 청구항의 대상들이다.
본 발명에 따른 방법의 제1 실시예는 배터리를 위한 캐소드 장치의 제작을 위하여 적합하다. 특히, 배터리는 전기적으로 구동되는 차량의 (견인-)배터리로서 제안된다. 예컨대, 배터리는 리튬-이온-배터리이다.
제1 단계에서 캐소드 밴드가 제공된다. 그 다음 이어지는 제2 단계에서, 캐소드 밴드로부터 캐소드가 절단된다. 캐소드 밴드는, 예컨대 롤러(코일)에 권취되어 있으며, 캐소드로 절단되기 위하여 권출된다. 캐소드의 절단은 캐소드 밴드의 권출된 단부에서 이루어지는 것이 합목적적이다. 예컨대, 캐소드의 절단은 기계적인 수단을 통하여 이루어진다. 이를 위하여 칼 또는 천공기가 이용되는 것이 합목적적이다.
캐소드 밴드로부터 절단되는 캐소드는 잎 모양이며, 따라서 넓적한 형태를 가진다. 즉, 캐소드는 공간 방향에서 규모를 가지되, 그 규모는 공간 방향에 수직으로 향하는 평면에서의 규모와 비교할 때 비교적 작은 규모를 가진다. 더 나아가서, 캐소드는 배터리가 조립된 상태에서 전기적 접촉을 위하여 제1 전면부에 접점을 포함하는 것이 합목적적이다.
제3 단계에서, 캐소드는 밴드 모양의 2개의 분리막 사이에 삽입된다. 특히, 2개의 분리막은 각각의 롤러(코일)에서 권출된다. 제1 전면부에 연접하는 넓적한 형태의 캐소드 면이 2개의 분리막에 의하여 완전하게 덮여지도록 2개의 분리막 사이에 삽입되는 것이 보다 적합한 방식이다. 이때, 캐소드의 접점은 측면으로, 따라서 밴드 형상의 분리막의 밴드-종방향에 수직하는 방향으로 그리고 캐소드에 의하여 당겨지는 평면에서, 2개의 분리막을 넘어서 돌출되는 것이 합목적적이고, 따라서 캐소드의 접점은 밖으로 노출되어 있다. 예컨대, 밴드-종방향으로 연장되는 분리막의 모서리는 제1 전면부와 동일한 라인을 이루게 된다. 이때, 밴드-종방향은 각각의 밴드 형상의 분리막의 주 연장 방향이다.
공통의 제4 단계에서, 2개의 분리막은 상응하는 분리막 절단부가 생성됨과 동시에 재단될 뿐만 아니라, 또한 2개의 분리막 절단부는 서로 결합한다. 이때, 재단은 캐소드(16a) 상에 돌출하는 2개의 분리막의 부위(28)에서 이루어진다. 절단 과정에 있어서, 2개의 분리막 절단부는 서로 결합, 특히 서로 용착된다.
요약하면, 2개의 분리막 절단부의 재단 및 결합은 따라서 하나의 공정으로 처리되는 것이, 특히 동시적으로 이루어지는 것이 효과적인데, 그렇게 함으로써 캐소드 장치의 제작 공정이 수월해지고 및 제작 비용이 절감된다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 일 실시예에 의하면, 가열된 롤러 나이프 또는 레이저가 이용된다. 가열된 롤러 나이프 또는 레이저가 예견된 부위에서 2개의 분리막을 절단하고, 이때, 2개의 분리막 섹션은 레이저 또는 가열된 롤러 나이프의 열 작용에 의하여 서로 결합이 된다. 이를 위하여 레이저, 특히 레이저 강도 및 초점 직경은 분리막의 특성에 상응하게, 예컨대 분리막의 반사 특성 또는 재료 특성에 상응하도록 조절된다. 레이저를 통하여 결합하여야 할 부위에서, 2개의 분리막 절단부는 가능한 한 서로 가깝게 배열되어야 하는데, 특히 소위 제로 간극이 형성되어야 한다. 이를 위하여, 예컨대 마스크가 이용되는데, 마스크를 통하여 2개의 분리막 절단부는 서로 압박된다.
이때, 분리막의 재단은, 밴드-종방향과 관련하여, 예컨대 다만 캐소드 앞에서 및 캐소드 뒤에서 이루어진다. 따라서 2개의 밴드 형상의 분리막은 일정한 길이로 잘리게 된다. 이의 대안으로, 재단과 결합은 제1 전면부에 배향하는 부위에서 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로 서로 결합한 분리막 절단부는 캐소드가 수용되는 포켓을 형성한다.
또 다른 대안으로서, 분리막의 재단과 결합은 캐소드 전체의 둘레를 따라서 연장되는 부위에서 이루어질 수 있는데, 분리막이 접점과 연접하는 및/또는 접점에 배열되는 그러한 위치들은 예외로 하는 것이 바람직하다. 이것은 또한 윤곽-절단(contour cutting)으로도 지칭된다.
어떠한 경우에서든지, 2개의 분리막 절단부의 결합을 통하여, 분리막에 대하여 캐소드의 이탈이 방지되고 또는 그런 위험이 적어도 감소한다. 따라서, 전극 어셈블리에서 캐소드 장치를 사용하는 가운데, 수용력의 손실, 손상 및/또는 캐소드의 이탈로 인한 캐소드와 애노드 간의 단락이 방지되거나 또는 그런 위험성이 적어도 감소되는 효과가 있다.
본 발명에 따른, 배터리, 특히 차량의 배터리를 위한 캐소드 장치의 제작 방법의 대안적인 제2 실시예에 의하면, 제1 및 제2 단계는 캐소드 장치의 제작 방법의 제1 실시예에 상응하는 방식으로 이루어진다. 따라서 제공되는 캐소드 밴드로부터 캐소드가 절단된다.
그 다음 제3 단계에서, 밴드 형상의 개개의 분리막은 접히되, 분리막의 접힘 모서리가 캐소드의 맞대기 면에 연접할 수 있도록 그리고 캐소드의 양면이 각각의 분리막의 분리막 섹션으로 덮여질 수 있도록, 캐소드에 배열된다.
이때, 캐소드의 맞대기 면는 제1 전면부에 마주하는, 특히 제1 전면부와 평행하게 연장되는 전면부가 되는 것이 합목적적이다. 여기서 2개의 분리막 섹션이 캐소드를 완전히 덮는 것이 바람직하고, 제1 전면부에 배치되는 접점은 예외로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제2 실시예의 제1 양태에 의하면, 밴드 형상의 분리막은 분리막의 밴드-종방향을 따라서 접힘 모서리가 연장될 수 있도록 접힌다.
캐소드에 분리막이 배열된 다음 이어지는 공통의 단계에서, 분리막이 캐소드를 지나서 돌출하는 캐소드의 전면부의 부위에서 - 이 부위는 맞대기 면에 배향됨 - 분리막은 재단될 뿐만 아니라, 2개의 분리막 섹션은 서로 결합, 특히 서로 용착된다. 이를 위하여 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에 상응하는 방식으로 레이저 또는 가열된 롤러 나이프가 이용된다.
본 발명에 따른 효과적인 제1 실시예 및/또는 제2 실시예의 제1 양태에 의하면, 2개의 분리막 절단부 및/또는 분리막 섹션을 포함하는 캐소드는 분리막들 및/또는 분리막이 재단되기 전 단계에서 적층된다. 그로 인하여 분리막 절단부 사이에서 및/또는 분리막 섹션 사이에서 캐소드는 안전하게 유지된다.
캐소드가 분리막 절단부 및/또는 분리막 섹션으로 적층되기 위하여, 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부에 압력을 가하는 소위 적층 롤러가 이용되는 것이 합목적적이다. 그 외에도, 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부는, 이송 방향과 관련하여 캐소드의 전 영역 및 후 영역에서, 따라서 밴드-종방향과 관련하여 캐소드의 앞에서 및 뒤에서, 적층 롤러를 통하여 서로 압박되는 것이 효과적이다. 그렇게 됨으로써, 2개의 분리막 섹션의 간격 및/또는 분리막 절단부의 간격은 비교적으로 좁아지게 되며, 특히 2개의 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부는 서로에 대하여 특히 제로 간극을 구비하게 된다. 그 결과, 이 영역에서 마스크가 사용됨이 없이 레이저를 통한 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부의 결합이 가능해진다. 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부가 캐소드의 옆의 영역에서, 따라서 제1 전면부의 영역에서 및/또는 맞대기 면의 영역에서, 레이저를 통하여 서로 결합되어야 할 경우에만 이런 영역을 위한 마스크가 필요해진다.
본 발명에 따른 제2 실시예의 제2 양태에 의하면, 밴드 형상의 분리막은 접힘 모서리가 밴드-종방향에 수직하는 방향으로 연장되도록 접힌다. 그 다음으로 이어지는 공정에서, 캐소드는 분리막 사이에 삽입되며, 분리막은 재단된다. 이때, 특히 분리막은 소위 횡단 컷을 통하여, 따라서 밴드-종방향에 수직으로 절단된다. 밴드의 단부, 따라서 분리막의 단부는, 밴드-종방향과 관련하여, 캐소드의 제1 전면부와 동일한 라인을 형성하는 것이 효과적이다. 그 결과, 다만 횡단 컷이 효과적인데, 따라서 분리막이 일정한 길이로 잘려지는 것이 요구된다.
그 다음으로 이어지는 공정에서, 캐소드는 2개의 분리막 섹션으로 적층되고, 따라서 캐소드는 미끄러져 이탈되지 않게 된다. 캐소드의 이탈을 방지하기 위하여 추가로 2개의 분리막은 캐소드의 전면부에 연접하는 맞대기 면의 영역에서 서로 결합, 특히 서로 용착된다.
본 발명에 따른 제2 실시예의 장점은, 특히 단지 밴드 형상의 분리막 및 그에 상응하게 단지 권출 장치만을 필요로 한다는 점이다. 더 나아가, 캐소드를 포함하는 분리막 섹션은 일체로 이루어지고, 따라서 캐소드는 이미 맞대기 면에 연접하는 분리막의 접힘 모서리를 통하여 이탈로부터 안전하게 유지된다.
캐소드 장치의 제1 실시예 및/또는 제2 실시예에 의거하여 다수의 캐소드 장치가 제작되는 것이 효과적이다. 캐소드는 매거진에 수납되고, 전극 어셈블리의 제작에 제공된다.
전극 어셈블리의 제작 방법에 의하면, 제1 단계에서 애노드가 제공된다. 이때, 애노드는, 특히 잎 모양을 이루고, 접점을 구비하는 제1 전면부를 포함한다.
제2 단계에서, 앞에서 기술한 실시예들 중 어느 하나에 따라 제작되는 캐소드 장치가 전극 어셈블리의 제작을 위하여 제공된다. 앞에서 기술한 실시예들 중 어느 하나에 따른 캐소드 장치의 제조 과정에서, 분리막은, 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부의 치수가, 따라서 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부를 통하여 당겨지는 평면에서의 크기가 애노드의 치수와 서로 매칭되도록, 분리막 섹션 및/또는 분리막 절단부가 형성됨과 동시에 재단된다.
그 다음 단계에서, 애노드와 캐소드 장치는 서로 포개져 적층된다. 애노드와 캐소드 장치는 엔드 스톱(54)을 수단으로 서로 대향한다. 이때, 엔드 스톱을 통한 배열은 캐소드 장치와 애노드의 서로 매칭되는 치수를 통하여 가능해진다. 엔드 스톱을 사용하기 때문에, 캐소드 장치와 이와 분리된 애노드의 위치 및/또는 방향 설정을 파악하는 어떠한 광학 장치도 필요치 않다는 것이 효과적이다. 그렇기 때문에 공정이 절감되고, 비용이 감소되는 제작 방법이 구현되는 것이다.
특히 다수의 캐소드 장치 및 다수의 애노드가 엔드 스톱을 통하여 교대로 적층되고, 이때 모든 캐소드 장치의 치수와 모든 애노드의 치수는 서로 매칭된다.
본 발명에 따른 효과적인 일 실시예에 의하면, 배터리, 특히 리튬-이온 배터리는 위에서 설명한 실시예에 따라 제작되는 전극 어셈블리를 포함한다. 더 나아가서, 효과적인 또 다른 일 실시예에 의하면, 차량은 그러한 배터리를 포함한다.
이하 본 발명의 실시예들이 도면에 의거하여 자세히 설명된다.
도 1은 애노드 및 캐소드 장치를 포함하는 전극 어셈블리를 구비하는 배터리 셀을 포함하는 배터리가 장착된 차량을 개략적으로 도시한다.
도 2는 캐소드가 2개의 분리막 사이에 삽입되고, 분리막이 재단되고 및 이때 서로 결합하는, 캐소드 장치의 제작 방법의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 밴드 형상의 개개의 분리막이 밴드-종방향을 따라서 접히며, 캐소드의 양면에 배열되는, 캐소드 장치의 제작 방법의 제2 실시예의 제1 양태를 개략적으로 도시한다.
도 4는 밴드 형상의 개개의 분리막이 밴드-횡방향을 따라서 접히며, 그리고 캐소드가 분리막의 분리막 섹션 사이에 삽입되는, 캐소드 장치의 제작 방법의 제2 실시예의 제2 양태를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 접힌 분리막 사이에 삽입되는 캐소드를 구비하는 캐소드 장치의 평면도이고, 캐소드의 넓적한 면에 연접하는 분리막의 분리막 섹션은 포켓이 형성됨과 동시에 서로 결합한 상태를 나타낸다.
도 5b 및 도 5c는 도 5의 절단선 Vb 및 Vc에 상응하는 캐소드 장치의 단면도이다.
도 6은 전극 어셈블리의 제작 방법을 개략적으로 나타낸다.
서로 상응하는 부품들과 크기들은 모든 도면에서 항상 동일한 부호를 가진다.
도 1에 도시된 차량(20)은 전기적으로 구동된다. 이를 위하여 차량(2)은 인버터(6)를 통하여 배터리(8)와 연결되는 전동 모터(4)를 구비한다. 배터리(8)는 일련의 배터리 셀(10)을 포함하는데, 여기서 확실한 개관을 위하여, 단지 2개의 배터리 셀(10)만이 도시되어 있다. 각각의 배터리 셀(10)에 전극 어셈블리(12)가 수용된다. 전극 어셈블리(12)의 애노드(14) 및 전극 어셈블리(12)의 캐소드 장치(16)는 교대로 적층된다.
모든 애노드(14)는, 예컨대 구리 포일로 이루어지는 애노드 포일(14a)을 각각 포함하며, 애노드 포일(14a)은 그 양면이, 따라서 그 넓적한 면들이, 제1 활물질(14b), 예컨대 흑연으로 코팅된다.
모든 캐소드 장치(16)는 캐소드 포일(16b)을 포함하는 캐소드(16a), 예컨대 알루미늄 포일을 포함한다. 캐소드 포일(16b)은 그 양면이 제2 활물질(16c), 예를 들면 리튬 전이 금속 산화물로 코팅된다. 여기서 제2 활물질(16c)은 점을 찍는 방식으로 도시되었다. 요약하면, 캐소드 포일(16b)과 제2 활물질(16c)은 캐소드(16a)를 형성한다.
더 나아가, 캐소드 장치(16)는 캐소드(16a)의 넓적한 면에서 캐소드(16a)를 덮어버리는 분리막(16d)을 포함한다. 분리막(16d)은 예컨대 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌을 포함한다. 그러한 방식으로 애노드(14)와 캐소드(16a) 사이에 분리막(16d)이 배치된다.
전극의 전기적 접촉, 따라서 애노드(14) 및 캐소드(16a)의 전기적 접촉을 위하여, 애노드 포일(14a) 및 캐소드 포일(16b)은 제1 전면부(18)에 각각 하나의 접점(14c 및/또는 16e)을 포함한다.
도 2는 제1 실시예에 따른 캐소드 장치(16)의 제작 방법의 진행과정을 개략적으로 도시한다. 제1 단계에서, (코일)롤러에 권취된 캐소드 밴드(20)가 제공된다. 캐소드 밴드는 제2 활물질(16c)로 코팅되는 캐소드 포일(16b)을 포함한다. 제2 단계에서, 캐소드 밴드(20)가 권출되고, 캐소드(16a)는 단부에서 절단 장치(22)를 통하여 절단된다.
제3 단계에서, 캐소드(16a)는 밴드 형상의 2개의 분리막(16d) 사이로 각각의 밴드-종방향(L)을 따라서 삽입된다. 이를 위하여, 분리막(16d) 및 캐소드(16a)는 이송 장치(24)에 의하여 이동되며, 서로 적층된다. 이때, 분리막(16d)은 각각의 롤러(코일)로부터 권출된다. 이송 장치(24)는 2개의 진공 밴드를 포함하는데, 이 둘의 간격은 밴드-종방향을 따라서 좁아진다. 그 결과, 분리막(16d)은 밴드-종방향과 관련하여 캐소드(16a)의 앞 및 뒤의 영역에서 서로 압착된다.
더 나아가, 제1 전면부(18)에 연접하는 캐소드(16a)의 넓적한 면들은 2개의 분리막(16d)으로 완전하게 덮여진다. 도면에서 볼 때, 따라서 밴드-종방향(L)에 수직하는 방향으로 그리고 캐소드(16a)를 통하여 당겨지는 평면에서, 접점(16e)은 2개의 분리막을 넘어서 측면으로 돌출된다.
제4 단계에서, 2개의 분리막(16d)은, 이해를 돕기 위하여 정확한 축척을 따르지 않고 개략적으로 도시한, 가열된 롤러 나이프(26)를 통하여, 상응하는 분리막 절단부(16f)가 형성됨과 동시에 재단된다. 이때, 2개의 분리막 절단부(16f)는 롤러 나이프의 열 작용을 통하여 결합한다. 2개의 분리막(16d)의 재단과 결합은 밴드-종방향(L)과 관련하여 캐소드(16a)의 앞 및 뒤에서 캐소드(16a)를 넘어서 돌출하는 영역(28)에서 이루어진다.
도시하지 않은 대안 실시예에 의하면, 2개의 분리막(16d)은 추가로 제1 전면부(18)에 마주하는 제2 전면부(30)에서 재단되며, 서로 결합한다. 이러한 방식으로, 캐소드(16a)가 미끄러져 이탈되지 않도록 유지시키는 분리막 절단부(16f)를 통하여 포켓이 형성된다.
그 다음, 캐소드 장치(16)는 매거진(32)으로 수납되고, 전극 어셈블리(12)의 제작을 위하여 제공된다.
요약하면, 2개의 분리막 절단부(16f)의 재단과 결합은 따라서 하나의 공정으로 이루어진다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 제1 양태에 따른 캐소드 장치(16)의 제작 방법의 진행과정을 개략적으로 도시한다. 이때, 제1 실시예의 첫 두 단계가 먼저 수행되는데, 따라서 캐소드(16a)가 캐소드 밴드(20)로부터 절단된다.
제2 실시예의 제1 양태의 제3 단계에서, 개개의 밴드 형상의 분리막(16d)은, 폴딩 장치(34)를 통하여 접힘 모서리(36)가 형성됨과 동시에 접힌다. 이때, 분리막(16d)은 접힘 모서리(36)가 밴드-종방향(L)으로 연장되도록 접힌다. 분리막(16d)의 접힘 모서리(36)가 캐소드(16a)의 맞대기 면(38)에 연접하도록, 접힌 분리막(16d)이 캐소드(16a)에 배치되는데, 여기서 맞대기 면(38)는 제1 전면부(18)에 마주하는 제2 전면부(18)이다. 이때, 캐소드(16a)의 양면은 분리막(16d)의 각각의 분리막 섹션(16g)에 의하여 덮여진다.
그 다음 이어지는 제4 단계에서, 캐소드(16a)는 적층 설비(40)를 통하여 2개의 분리막 섹션(16g)으로 적층된다.
그 다음 이어지는 공통의 제5 단계에서, 분리막(16d) 또는 분리막 섹션(16g)은, 밴드-종방향(L)과 관련하여 캐소드(16a)의 앞 및 뒤의 영역(28)에서, 레이저(42)를 통하여 재단된다. 따라서, 분리막(16d) 또는 분리막 섹션(16g)은 캐소드(16a)를 넘어서 돌출하는, 맞대기 면(38)에 연접하는 전면부에서 재단된다. 이때, 분리막 섹션(16g)에 가해지는 레이저(42)의 영향으로 2개의 분리막 섹션(16g)은 결합한다.
제6 단계에서, 캐소드 장치(16)는 매거진(32)으로 수납되고, 전극 어셈블리(12)의 제작을 위하여 제공된다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 제2 양태에 따른 캐소드 장치(16)의 제작 방법의 진행과정을 개략적으로 도시한다. 여기서 첫 두 단계는 제1 양태에 상응하는 방식으로 이루어진다.
제3 단계에서, 개개의 밴드 형상의 분리막(16d)은, 폴딩 장치(34)를 통하여 접힘 모서리(36)가 형성됨과 동시에, 따라서 당연하게도 접힘 모서리(36)가 밴드-종방향(L)에 수직하는 방향으로 그리고 분리막(16d)의 넓적한 면에 평행하도록, 따라서 밴드-횡방향(Q)으로 연장되도록 접힌다. 이를 위하여, 분리막(16d)의 단부는 이송 롤러(44)를 통하여 이송 방향을 향하여 기울어져 배치되는 수용부(46)로 삽입되며, 2개의 분리막 섹션(16g)이 형성됨과 동시에 접히는데, 이때 폴딩 공정은 수용부(46)의 기울기로 인하여 수월하게 이루어진다.
제4 단계에서, 분리막(16d)은 밴드-종방향(L)에 수직하는 방향으로 일정한 길이로, 따라서 추가적인 절단 장치(22)를 통하여 절단되며, 캐소드(16a)는 2개의 분리막 섹션(16g) 사이에 삽입된다.
제5 단계에서, 캐소드(16a)는 적층 롤러(48)를 통하여 분리막 섹션(16g)으로 적층된다. 여기서, 캐소드(16a)가 분리막 섹션(16g) 사이에 삽입되는, 분리막(16d)의 면에 배향하는 이송 롤러(44)는 또한 적층 롤러(48)로도 사용될 수 있다.
더는 도시하지 않은 제6 단계에서, 캐소드 장치(16)는 제1 양태에 상응하는 방식으로 매거진(32)으로 수납되고, 전극 어셈블리(12)의 제작을 위하여 제공된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예에 따라 제작되는 캐소드 장치(16)를 나타낸다. 맞대기 면(38)로 이용되는, 제1 전면부(18)에 마주하는 제2 전면부(30)는 분리막(16d)의 접힘 모서리(36)에 연접한다. 따라서 분리막(16d)은 캐소드(16a)를 포함한다. 도 5a에서, 제2 활성물(16c)을 보다 명확하게 인식하기 위한 목적으로, 분리막(16d)은 투명하게 처리되었다. 서로 용착되는, 따라서 서로 결합하는 2개의 분리막 섹션(16g)의 영역(50)은 빗금으로 도시되었다. 이 영역은 제1 전면부(18) 및 제2 전면부(30)에 연접하는 전면부의 영역에서 연장된다. 2개의 분리막 섹션(16g)과 접힘 모서리(36)가 결합함으로써, 캐소드(16a)가 이탈로부터 안전하게 유지되는 상태로 수용될 수 있는 포켓이 분리막(16d)을 통하여 형성된다. 부호 52는 분리막 섹션(16g)으로 적층되는, 캐소드(16a)의 넓적한 면을 가리킨다.
도 6은 본 발명에 따른 전극 어셈블리(12)의 제작 방법의 진행 과정을 개략적으로 도시한다. 이에 따르면, 애노드(14)가 제공된다. 캐소드 장치(16)는 위에서 기술한 방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 제작되는데, 캐소드 장치(16)의 치수, 따라서 분리막 절단부(16f) 및/또는 분리막 섹션(16g)에 의하여 당겨지는 평면에서의 크기는 애노드(14)의 치수, 따라서 애노드 포일(14a)에 의하여 당겨지는 평면에서의 크기와 서로 매칭되도록 제작된다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 캐소드 장치(16)의 제작 방법에 관한 제1 실시예 및 제2 실시예의 제1 양태에 있어서, 분리막 절단부(16f) 및/또는 분리막 섹션(16g)은 상응하는 방식으로 재단된다. 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예의 제2 양태에 의거하는 캐소드 장치(16)의 제작에 있어서, 분리막(16d)의 크기는 밴드-횡방향(Q)에서 상응하게 선택되고, 또는 대안적으로 상응하게 재단된다. 이를 위하여 예컨대 레이저(42)가 이용되고, 그 결과 2개의 분리막 섹션(16g)은 상응하는 영역에서 서로 결합된다.
그런 다음, 캐소드 장치(16)와 애노드(14)는 중첩된다. 이때, 캐소드 장치(16)와 애노드(14)는 엔드 스톱(54)을 통하여 서로 지향한다. 이해를 돕기 위하여, 도면을 바라볼 때, 애노드(14)의 후면 및/또는 캐소드 장치(16)의 후면에 위치하는 엔드 스톱(54)의 섹션은 도면에 수직으로 연장되는, L-자 형상의 엔드 스톱(54)의 섹션에 비하여 보다 더 촘촘한 간격의 빗금으로 처리되었다.
본 발명은 위에서 기술한 실시예들에 국한되지 않는다. 본 발명의 대상을 벗어남이 없이 또 다른 변형예들이 당업자에 의해서 도출될 수 있다. 특히 더 나아가서, 실시예들과 연관하여 기술한 모든 기술적 특징들은, 본 발명의 대상을 벗어남이 없이, 또한 다른 방식으로 서로 조합될 수 있다.
2 : 차량 4 : 전동 모터
6 : 인버터 8 : 배터리
10 : 배터리 셀 12 : 전극 어셈블리
14 : 애노드 14a : 애노드 포일
14b : 제1 활물질 14c : 접점
16 : 캐소드 장치 16a : 캐소드
16b : 캐소드 포일 16c : 제2 활물질
16d : 분리막 16e : 접점
16f : 분리막 절단부 16g : 분리막 섹션
18 : 제1 전면부 20 : 캐소드 밴드
22 : 절단 장치 24 : 이송 장치
26 : 롤러 나이프 28 : 부위
30 : 제2 전면부 32 : 매거진
34 : 폴딩 장치 36 : 접힘 모서리
38 : 맞대기 면 40 : 적층 설비
42 : 레이저 44 : 이송 롤러
46 : 수용부 48 : 이송 롤러
50 : 용착 부위 52 : 적층 면
54 : 엔드 스톱 L : 밴드-종방향
Q : 밴드-횡방향

Claims (9)

  1. 배터리(8), 특히 차량(2)의 배터리를 위한 캐소드 장치(16)의 제작 방법으로서,
    - 캐소드 밴드(20)가 제공되고;
    - 상기 캐소드 밴드(20)로부터 캐소드(16a)가 절단되고;
    - 상기 캐소드(16a)는 밴드 형상의 2개의 분리막(16d) 사이에 삽입되고;
    - 공통의 단계에서, 상기 2개의 분리막(16d)은, 상응하는 분리막 절단부(16f)가 형성됨과 동시에, 상기 캐소드(16a) 상에 돌출하는 부위(28)에서 재단되며, 상기 2개의 분리막 절단부(16f)는 상기 부위(28)에서 서로 결합, 특히 서로 용착되는 것인 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  2. 배터리(8), 특히 차량(2)의 배터리를 위한 캐소드 장치(16)의 제작 방법으로서,
    - 캐소드 밴드(20)가 제공되고;
    - 상기 캐소드 밴드(20)로부터 캐소드(16a)가 절단되고;
    - 밴드 형상의 개개의 분리막(16d)은 접히되, 상기 분리막(16d)의 접힘 모서리가 상기 캐소드(16a)의 맞대기 면(38)에 연접할 수 있도록 그리고 상기 캐소드(16a)의 양면이 각각의 상기 분리막(16d)의 분리막 섹션(16g)으로 덮여질 수 있도록, 상기 캐소드(16a)에 배치되는 것인 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    - 상기 밴드 형상의 분리막(16d)은 밴드-종방향(L)을 따라서 접힘 모서리(36)가 연장되도록 접히고;
    - 공통의 단계에서, 상기 분리막(16d)은, 상기 캐소드(16a) 상으로 돌출할 뿐만 아니라 상기 맞대기 면(38)에 배향하는 상기 캐소드(16a)의 전면부의 부위에서 재단되며, 상기 2개의 분리막 섹션(16g)은 서로 결합, 특히 서로 용착되는 것을 특징으로 하는 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 2개의 분리막 절단부(16f) 또는 상기 2개의 분리막 섹션(16g)의 재단과 결합을 위하여, 공통의 단계에서, 레이저(42) 또는 가열된 롤러 나이프(26)가 이용되는 것을 특징으로 하는 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드(16a)는, 상기 분리막들(16d) 또는 상기 분리막(16d)이 재단되기 전 단계에서, 상기 분리막 절단부(16f) 또는 상기 분리막 섹션(16g)으로 적층되는 것을 특징으로 하는 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    - 상기 밴드 형상의 분리막(16d)은 접힘 모서리가 상기 밴드-종방향(L)의 수직 방향으로 연장되도록 접히고;
    - 상기 분리막(16d)이 재단되고, 특히 절단되고;
    - 상기 캐소드(16a)는 상기 분리막 섹션(16g)으로 적층되는 것을 특징으로 하는 캐소드 장치(16)의 제작 방법.
  7. 전극 어셈블리(12)의 제조 방법으로서,
    - 애노드(14)가 제공되고;
    - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제작되는 캐소드 장치(16)가 제공되고, 상기 캐소드 장치(16)는 분리막 섹션(16g) 또는 분리막 절단부(16f)의 치수가 상기 애노드(14)의 치수와 매칭되도록 재단되는 것이며;
    - 상기 애노드(14)와 상기 캐소드 장치(16)는 적층되되, 엔드 스톱(54)을 수단으로 서로 대향하는 것인 전극 어셈블리(12)의 제조 방법
  8. 제7항에 따라 제작되는 전극 어셈블리(12)를 포함하는 배터리(8).
  9. 제8항에 따른 배터리(8)를 구비하는 차량(2).
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