本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常又は辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法を用いて説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示す構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないため、本出願が行われた時点においてこれらを代替できる様々な均等物と変形例があり得るということが理解されるべきである。
図面において各構成要素又はその構成要素をなす特定の部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、または概略的に示されている。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するものではない。関連する公知の機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
図1は、本発明の好ましい実施例に係る電極組立体の製造装置の正面図であり、図2は、図1に示された電極組立体の製造装置の側面図である。
本発明の好ましい実施例に係る電極組立体の製造装置1(以下、「電極組立体製造装置1」という)は、分離膜ストリップF、第1電極部材E1及び第2電極部材E2を予め定められた順序で積層してスタック/フォールディング型電極組立体を製造するための電極組立体の製造装置に関する。図1及び図2を参照すると、このような電極組立体製造装置1は、分離膜ストリップFを供給する分離膜供給ユニット10と、分離膜供給ユニット10から供給された分離膜ストリップFをそのコア部Cを中心に巻き取って、螺旋状に折り畳まれた分離膜螺旋体Hを形成する分離膜フォールディングユニット20と、第1電極部材E1を供給する第1電極供給ユニット30と、第1電極供給ユニット30から供給された第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層する第1電極積層ユニット40と、第2電極部材E2を供給する第2電極供給ユニット50と、第2電極供給ユニット50から供給された第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層する第2電極積層ユニット60と、を含む。
まず、分離膜供給ユニット10は、電極組立体Aを製造するための分離膜ストリップFを供給する装置である。
分離膜供給ユニット10は、分離膜ストリップFの一側が予め巻き取られた第1ロール11と、分離膜ストリップFの他側が予め巻き取られた第2ロール12とを備える。分離膜ストリップFの材質は、特に限定されず、分離膜の製造に通常使用される材質で構成することができる。
第1ロール11と第2ロール12は、図1に示されたように、それらの間に分離膜ストリップFのコア部Cが位置するように、予め定められた距離だけ互いに離隔して設けられる。分離膜ストリップFのコア部Cとは、分離膜ストリップFを第1電極部材E1及び第2電極部材E2が介在する状態で巻き取るための巻き取りコアをいい、分離膜ストリップFの一側と他側との間の中間部に設けられる。コア部Cの一側端部は、第1ロール11に巻き取られた分離膜ストリップFの一側と連結され、コア部Cの他側端部は、第2ロール12に巻き取られた分離膜ストリップFの他側と連結される。
第1ロール11には、図1に示されたように、分離膜ストリップFの一側がロール状に巻き取られる。このような第1ロール11は、電極組立体Aの製造態様に応じて予め定められた長さの分離膜ストリップFを段階的に巻き出してコア部Cに向かって供給することができる。
第1ロール11とコア部Cとの間には、図1に示されたように、少なくとも1つの第1従動ローラ10a及び第1ダンシングローラ10bをそれぞれ設けることができる。第1従動ローラ10aは、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1が載置されるように設けられ、分離膜ストリップFをコア部Cに案内することができる。第1ダンシングローラ10bは、図1に示されたように、予め定められた経路に沿って往復移動して分離膜ストリップF1に作用する張力を調節すると同時に、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1を一時的に貯蔵しておいた後、コア部Cに伝達することができる。
ところで、第1ロール11が分離膜ストリップFの蛇行、その他の原因により分離膜ストリップFをコア部Cに一定に供給できないと、二次電池の品質に悪影響を与えることになる。これを解決するために、分離膜供給ユニット10は、第1ロール11の予め定められた位置に基準レーザーを照射可能な基準レーザーヘッド13、及び分離膜ストリップFの蛇行を感知するカメラ14をさらに備えることができる。
基準レーザーヘッド13から放出された基準レーザーは、第1ロール11の予め定められた位置に常に照射されるので、このような基準レーザーと第1ロール11に巻き取られた分離膜ストリップFとの位置を比較して、分離膜ストリップFが予め定められた位置に巻き取られたか否かを確認することができる。したがって、分離膜ストリップFが予め定められた位置に巻き取られていない場合には、分離膜ストリップFの位置を、基準レーザーを用いて予め定められた位置に調節することができる。
カメラ14は、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1が撮影可能に設けられ、このようなカメラ14を用いて撮影した分離膜ストリップFのイメージを用いて、分離膜ストリップFの蛇行を感知することができる。したがって、分離膜ストリップFの蛇行が発生した場合には、分離膜ストリップFの経路を蛇行角度だけ補償することで、蛇行による二次電池の品質低下を防止することができる。
第2ロール12には、図1に示されたように、前述した分離膜ストリップFの一側に反対の分離膜ストリップFの他側が巻き取られる。第2ロール12は、電極組立体Aの製造態様に応じて予め定められた長さの分離膜ストリップFを段階的に巻き出してコア部Cに向かって供給することができる。
第2ロール12とコア部Cとの間には、図1に示されたように、少なくとも1つの第2従動ローラ10c及び第2ダンシングローラ10dをそれぞれ設けることができる。第2従動ローラ10cは、第2ロール12から供給された分離膜ストリップF2が載置されるように設けられ、分離膜ストリップFをコア部Cに案内することができる。第2ダンシングローラ10dは、図1に示されたように、予め定められた経路に沿って往復移動して分離膜ストリップFに作用する張力を調節すると同時に、第2ロール12から供給された分離膜ストリップF2を一時的に貯蔵しておいた後、コア部Cに伝達することができる。
図3は、図1に示された第2ロールの正面図である。
前述したように、第1ロール11には、分離膜ストリップFの一側が巻き取られ、第2ロール12には、分離膜ストリップFの他側が巻き取られる。ところで、一般的に長手方向に沿って長く延びたストリップ形状を有する生地は、一端が自由端の状態で置かれるように巻き取りロールに巻き取られてロール状に保管される。例えば、分離膜ストリップFは、他側が自由端の状態で置かれるように、一側が第1ロール11にロール状に予め巻き取られて保管され、自由端の状態で置かれた分離膜ストリップFの他側は、電極組立体Aの製造時に初めて第2ロール12に巻き取られ得る。
このために、図3に示されたように、第2ロール12は、分離膜ストリップFの他側端部を把持又は把持解除できる巻き取りジグ12aと、巻き取りジグ12aを第2ロール12の内部に引き込むか、または第2ロール12の外部に引き出すことができるように往復移送可能な第1移送部材12bとを有することができる。
巻き取りジグ12aは、図3に示されたように、分離膜ストリップFの他側端部を把持又は把持解除可能な挟み形状を有することができる。このような巻き取りジグ12aは、第2ロール12の開口部(図示せず)を介して出入り可能なように、予め定められた大きさを有する。
第1移送部材12bは、図3に示されたように、シリンダロッド12cの端部に巻き取りジグ12aが固定されたシリンダで構成され得る。このような第1移送部材12bは、シリンダロッド12cを往復移送して、巻き取りジグ12aを第2ロール12の内外部に出入りさせることができる。
第2ロール12は、巻き取りジグ12aが、第1ロール11と第2ロール12との間に自由端の状態で置かれた分離膜ストリップFの他側端部を把持した後、第2ロール12の内部に進入した状態で予め定められた一方向に回転駆動されることで、分離膜ストリップFの他側をその周面に巻き取ることができる。また、第2ロール12は、分離膜ストリップFの供給時には、前記一方向の反対方向に回転駆動されることで、分離膜ストリップFを巻き出してコア部Cに向かって供給することができる。
図4は、図2に示された分離膜フォールディングユニットの正面図であり、図5は、図4に示された分離膜フォールディングユニットの平面図であり、図6は、図4に示された分離膜フォールディングユニットが分離膜ストリップを螺旋状に折り畳む態様を示す図である。
次に、分離膜フォールディングユニット20は、分離膜供給ユニット10から供給された分離膜ストリップFを、コア部Cを中心に巻き取るための装置である。
電極組立体製造装置1は、分離膜ストリップFを螺旋状に折り畳んで分離膜螺旋体Hを形成し、このような分離膜螺旋体Hの各層間に第1電極部材E1及び第2電極部材E2を介在させて電極組立体Aを製造する。このために、分離膜フォールディングユニット20は、図2に示されたように、コア部Cに対応して第1ロール11と第2ロール12との間に設けられ、分離膜ストリップFをコア部Cを中心に巻き取ることで、コア部Cを少なくとも含み、コア部Cを中心に螺旋状に折り畳まれた分離膜螺旋体Hを形成する。
このような分離膜フォールディングユニット20は、図4に示されたように、分離膜螺旋体Hと分離膜螺旋体Hの外面に新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2とを共に把持又は把持解除可能なフォールディングジグ22と、フォールディングジグ22と軸結合され、フォールディングジグ22を回転させる回転部材24と、フォールディングジグ22を分離膜螺旋体Hに近づけたり、分離膜螺旋体Hから遠ざけたりするように往復移送可能な第2移送部材26と、を備えることができる。ここで、前記新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2とは、分離膜ストリップFによってまだ包まれていないまま、コア部C又は分離膜螺旋体Hの外面に積層された状態である第1電極部材E1及び第2電極部材E2をいう。
分離膜ストリップFをコア部Cを中心に安定に巻き取るためには、コア部C、分離膜螺旋体H、電極部材E1,E2などの両側端部を把持した状態で分離膜ストリップFを巻き取ることが好ましい。したがって、図4に示されたように、フォールディングジグ22と、回転部材24と、第2移送部材26とは、それぞれ、コア部C、分離膜螺旋体H及び電極部材E1,E2などがその間に位置するように一対で設けられる。
フォールディングジグ22は、図5に示されたように、分離膜螺旋体Hの一端、及び前記新たに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2の一端を把持又は把持解除可能な挟み部22aを有することができる。好ましくは、フォールディングジグ22は、図4に示されたように、分離膜螺旋体Hの一端の上端部と下端部、及び前記新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2の一端の上端部と下端部をそれぞれ把持又は把持解除できるように、一対の挟み部22aを有することができる。
回転部材24は、図5に示されたように、モータで構成され、フォールディングジグ22の回転軸と軸結合することができる。このような回転部材24は、フォールディングジグ22を回転軸を中心に回転させ、フォールディングジグ22に把持された分離膜螺旋体H及び前記新たに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を共に回転させることができる。
第2移送部材26は、図5に示されたように、分離膜螺旋体Hの下側を横切るように設けられるリニアレール26aと、リニアレール26aに移動可能に結合され、分離膜螺旋体Hに近づけたり、分離膜螺旋体Hから遠ざけたりするように往復移動可能なリニアモータ26bと、を有することができる。特に、リニアモータ26bは、図4に示されたように、回転部材24と結合され、リニアレール26aに沿って往復移動しながら回転部材24及びフォールディングジグ22を分離膜螺旋体Hに近づけたり、分離膜螺旋体Hから遠ざけたりするように往復移送することができる。
以下では、図6を参照して、分離膜ストリップF、第1電極部材E1及び第2電極部材E2を積層して電極組立体Aを形成する方法を説明する。
まず、第1電極積層ユニット40は、第1電極部材E1をコア部Cの一面に加圧接触させて積層し、第2電極積層ユニット60は、第2電極部材E2をコア部Cの他面に加圧接触させて積層する。
次に、第2移送部材26は、フォールディングジグ22がコア部Cに到達するように、回転部材24及びフォールディングジグ22をコア部C側に移送し、コア部Cに到達したフォールディングジグ22は、コア部C及びコア部Cに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を共に把持する。
その後、第1電極積層ユニット40は、コア部Cの一面に積層された第1電極部材E1に対する加圧接触を解除し、第2電極積層ユニット60は、コア部Cの他面に積層された第2電極部材E2に対する加圧接触を解除する。
次に、回転部材24は、フォールディングジグ22を予め定められた一方向に反転回転させることで、フォールディングジグ22に把持されたコア部C及びコア部Cに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を、前記一方向に反転回転させる。これと同時に、第1ダンシングローラ10bは、予め定められた経路に沿って移動して、一時的に貯蔵しておいた、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1をコア部Cに向かって供給し、また、第2ダンシングローラ10dは、予め定められた経路に沿って移動して、一時的に貯蔵しておいた、第2ロール12から供給された分離膜ストリップF2をコア部Cに向かって供給する。
すると、第1ロール11側から供給された分離膜ストリップF1は、コア部Cが反転回転するときに作用する張力によって、コア部Cの一側端部側に引っ張られてコア部Cを中心に巻き取られることによって、第1電極部材E1を包むように折り畳まれる。また、第2ロール12側から供給された分離膜ストリップF2は、コア部Cが反転回転するときに作用する張力によって、コア部Cの他側端部側に引っ張られてコア部Cを中心に巻き取られることによって、第2電極部材E2を包むように折り畳まれる。
このような過程によって、第1ロール11と第2ロール12との間の領域には、コア部Cと、コア部Cの一側端部に連結され、螺旋状に折り畳まれた第1螺旋部H1と、コア部Cの他側端部に連結され、螺旋状に折り畳まれた第2螺旋部H2とを有する分離膜螺旋体Hが形成される。このような分離膜螺旋体Hは、コア部Cを最小単位とし、コア部C又は分離膜螺旋体Hが1回反転回転する度に、コア部C又は分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られた分離膜ストリップFによって、その層数が1層ずつ増加する。すなわち、第1螺旋部H1と第2螺旋部H2は、コア部C又は分離膜螺旋体Hが1回反転回転する度に、その螺旋層の数が1層ずつ増加するものである。このような第1螺旋部H1と第2螺旋部H2は、コア部Cを中心に同じ螺旋方向に沿って互いに平行に延び、少なくとも一部の区間が互いに対面する二重螺旋構造を形成する。
その後、第1電極積層ユニット40は、新しい第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面、すなわち、第2螺旋部H2の最外側面に加圧接触させて積層し、第2電極積層ユニット60は、新しい第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面、すなわち、第1螺旋部H1の最外側面に加圧接触させて積層する。
次に、フォールディングジグ22は、以前に把持しておいたコア部C及び第1電極部材E1と第2電極部材E2を把持解除し、第2移送部材26は、回転部材24及びフォールディングジグ22を分離膜螺旋体Hから遠ざかるように共に移送する。
このように、フォールディングジグ22がコア部C及び第1電極部材E1と第2電極部材E2を把持解除する場合に、分離膜螺旋体H、第1電極部材E1及び第2電極部材E2の積層状態は、第1電極積層ユニット40及び第2電極積層ユニット60から印加された加圧力と分離膜螺旋体Hに作用する張力によって依然として維持される。
その後、回転部材24は、フォールディングジグ22を前記一方向、または前記一方向との反対方向に反転回転させて、フォールディングジグ22を元の状態に復元させる。
これは、フォールディングジグ22に備えられた挟み部22aの一対の足のいずれか一方は常に第1電極部材E1にのみ接触させ、また、他方は常に第2電極部材E2にのみ接触させて、挟み部22aの足に付いたある種類の電極部材のパーティクルが他の種類の電極部材に移って付くことを防止するためである。
次に、第2移送部材26は、フォールディングジグ22が分離膜螺旋体Hに到達するように、回転部材24及びフォールディングジグ22を分離膜螺旋体H側に移送する。また、分離膜螺旋体Hに到達したフォールディングジグ22は、以前に積層した第1電極部材E1及び第2電極部材E2を包むように折り畳まれた分離膜螺旋体Hと、このような分離膜螺旋体Hに新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2とを共に把持する。
その後、回転部材24は、フォールディングジグ22を前記一方向に反転回転させることで、分離膜螺旋体H及び分離膜螺旋体Hに新たに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を前記一方向に共に反転回転させる。これと同時に、第1ダンシングローラ10bは、予め定められた経路に沿って移動して、一時的に貯蔵しておいた、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1をコア部Cに向かって供給し、また、第2ダンシングローラ10dは、予め定められた経路に沿って移動して、一時的に貯蔵しておいた、第2ロール12から供給された分離膜ストリップF2をコア部Cに向かって供給する。
すると、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1は、分離膜螺旋体Hが反転回転するときに作用する張力によって、分離膜螺旋体Hの一側端部側に引っ張られてコア部Cを中心に分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られることによって、前記新たに積層された第2電極部材E2を包むように折り畳まれる。また、第2ロール12から供給された分離膜ストリップF2は、分離膜螺旋体Hが反転回転するときに作用する張力によって、分離膜螺旋体Hの他側端部側に引っ張られてコア部Cを中心に分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られることによって、前記新たに積層された第1電極部材E1を包むように折り畳まれる。
このように分離膜フォールディングユニット20は、コア部Cを少なくとも含む分離膜螺旋体Hの外面に第1電極部材E1及び第2電極部材E2が新たに積層される度に、新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2を分離膜ストリップFで包むことができるように、分離膜ストリップFをコア部Cを中心に巻き取ることができる。すると、第1電極部材E1と第2電極部材E2は、コア部Cに最も隣接する第1螺旋部H1の最下層とコア部Cとの間、コア部Cに最も隣接する第2螺旋部H2の最下層とコア部Cとの間、及び互いに隣接する第1螺旋部H1のいずれか一層と第2螺旋部H2のいずれか一層との間に交互に介在する。これを通じて、分離膜フォールディングユニット20は、図6に示されたように、第1電極部材E1と第2電極部材E2が分離膜螺旋体Hの各層間に交互に介在する電極組立体Aを形成することができる。
一方、分離膜螺旋体Hは、分離膜ストリップFがコア部Cを中心に巻き取られて形成され、また、第1電極部材E1と第2電極部材E2は、このような分離膜螺旋体Hの各層間に交互に介在するので、電極組立体Aの断面積は、分離膜ストリップFの累積巻き取り長さ及び第1電極部材E1と第2電極部材E2の累積積層数に対応して段階的に増加する。これにより、分離膜螺旋体Hに新たに積層された第1電極部材E1及び第2電極部材E2を、分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られる分離膜ストリップFで包むのに必要な分離膜ストリップFの供給長さは、分離膜ストリップFの累積巻き取り長さ及び第1電極部材E1と第2電極部材E2の累積積層数に対応して段階的に増加する。したがって、第1ロール11及び第2ロール12はそれぞれ、分離膜ストリップFの累積巻き取り長さ及び第1電極部材E1と第2電極部材E2の累積積層数による電極組立体Aの断面積の増加分に対応して、分離膜ストリップFの供給長さを段階的に増加させる。
一方、第1電極部材E1と第2電極部材E2の総積層数は、特に限定されず、第1電極部材E1及び第2電極部材E2の厚さ、二次電池の容量など、予め定められた工程条件に応じて決定されてもよい。このように第1電極部材E1と第2電極部材E2の積層数が決定されると、電極組立体Aを形成するのに必要な分離膜ストリップFの総巻き取り長さは、第1電極部材E1と第2電極部材E2の総積層数に対応して決定される。
ところで、分離膜螺旋体Hの第1螺旋部H1は、第1ロール11に巻き取られた分離膜ストリップFの一側に連結され、また、分離膜螺旋体Hの第2螺旋部H2は、第2ロール12に巻き取られた分離膜ストリップFの他側に連結される。したがって、分離膜ストリップFを前述した総巻き取り長さだけ供給した後には、第1螺旋部H1及び第2螺旋部H2と、分離膜螺旋体Hに巻き取られていない残りの分離膜ストリップFとの間の連結をどのように遮断するかが問題となる。
これを解決するために、第2ロール12には、最後の第1電極部材E1と第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hに積層した後、分離膜ストリップFを分離膜螺旋体Hに最後に巻き取るとき、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2に比べて相対的に長く延びて第2螺旋部H2の端部を覆うことができるように、分離膜ストリップFの他側が予め定められた巻き取り長さだけ巻き取られる。すなわち、第2ロール12には、最後の第1電極部材E1と第2電極部材E2が分離膜螺旋体Hに積層され、分離膜フォールディングユニット20が分離膜螺旋体H、第1電極部材E1及び第2電極部材E2を共に把持した後に反転回転させるとき、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2の端部を覆うことができるように、分離膜ストリップFの他側が予め定められた巻き取り長さだけ巻き取られるものである。
また、第2ロール12の巻き取りジグ12aは、分離膜ストリップFの他側端部が、分離膜螺旋体Hにコア部Cを中心に巻き取られて第2螺旋部H2の端部をなすように、予め定められた時に分離膜ストリップFの他側端部を把持解除する。すると、巻き取りジグ12aから把持解除されて自由端の状態となった分離膜ストリップFの他側端部は、自然に分離膜螺旋体Hにコア部Cを中心に巻き取られて第2螺旋部H2の端部をなすことになる。
また、第1ロール11には、図6に示されたように、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2の端部を完全に覆うことができるように、第2ロール12に比べて相対的に長い長さの分離膜ストリップFが巻き取られる。一方、分離膜螺旋体Hに巻き取られていない残りの分離膜ストリップF1に連結された第1螺旋部H1の端部は、後述するカッティングユニット70を用いてカッティングすることができる。
このように分離膜フォールディングユニット20は、両方向からコア部Cに向かって供給される分離膜ストリップFを、分離膜螺旋体Hにコア部Cを中心に巻き取ることによって、分離膜ストリップFがコア部Cを中心に螺旋状に折り畳まれた二重螺旋構造の分離膜螺旋体Hを形成することができる。また、分離膜フォールディングユニット20は、前述した分離膜螺旋体Hの両面にそれぞれ第1電極部材E1と第2電極部材E2が新たに積層される度に、分離膜ストリップFを新たに巻き取ることで、前記新たに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を、前記新たに巻き取られた分離膜ストリップFで包むことができる。
このような分離膜フォールディングユニット20を用いると、分離膜ストリップFの巻き取り及び折り畳み作業と電極部材E1,E2の積層作業を、予め定められたコア部Cに対応する位置で共に行うことができる。すなわち、コア部Cに対応する固定された位置で分離膜ストリップFの巻き取り及び折り畳み作業を共に行うことができる。したがって、電極組立体製造装置1は、フルセル又はバイセルが予め定められた間隔で配列された分離膜ストリップを、分離膜ストリップの一端から他端側に移動しながら順次巻回しなければならない従来のスタック/フォールディング型電極組立体の製造方法に比べて、電極組立体Aの製造にかかる時間が節減され、電極組立体Aの製造工程の自動化が容易であり、作業上の誤りや不注意などによる二次電池の品質低下を効果的に防止することができる。また、電極組立体製造装置1は、コア部Cを中心に両方向から供給された分離膜ストリップFを同時に巻き取って電極組立体Aを製造できるので、電極組立体Aの製造にかかる時間をさらに節減することができる。
図7は、一態様による第1電極部材の平面図であり、図8は、一態様による第2電極部材の平面図であり、図9は、図7及び図8に示された電極部材を用いて製造した一態様による電極組立体の斜視図であり、図10乃至図12は、図7及び図8に示された電極部材の積層方法を説明するための図である。
また、図13は、他の態様による第1電極部材の平面図であり、図14は、他の態様による第2電極部材の平面図であり、図15は、図13及び図14に示された電極部材を用いて製造した他の態様による電極組立体の斜視図である。
第1電極部材E1及び第2電極部材E2として使用可能な電極部材の種類は、特に限定されない。例えば、図7及び図8に示されたように、第1電極部材E1は、予め定められた面積を有する単位体である正極であり、第2電極部材E2は、予め定められた面積を有する単位体である負極であり得る。また、図7及び図8に示されたように、第1電極部材E1の一側端部E3には正極タブE4が設けられ、第2電極部材E2の一側端部E5には負極タブE6が設けられる。
電極タブE4,E6が設けられることによって、電極組立体製造装置1を用いて電極組立体Aを製造する場合に、第1電極積層ユニット40は、正極タブE4が分離膜螺旋体Hの各層間の間隔を介して外部に突出するように、第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層し、これに対応して、第2電極積層ユニット60は、負極タブE6が分離膜螺旋体Hの各層間の間隔を介して外部に突出するように、第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層しなければならない。
ところで、図7及び図8に示されたように、正極タブE4は、第1電極部材E1の一側端部E3の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けることができ、負極タブE6は、第2電極部材E2の一側端部E5の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けることができる。
このような電極部材E1,E2を用いて電極組立体Aを製造する場合に、図9に示されたように、電極部材E1,E2は、電極タブE4,E6が電極組立体Aの互いに同じ側の端部に共に位置し、互いに同じ極性を有する電極タブE4,E6同士が一列に整列するように積層されることが好ましい。すなわち、第1電極部材E1は、正極タブE4同士が一列に整列するように積層され、第2電極部材E2は、負極タブE6同士が一列に整列するように積層されることが好ましい。このように電極部材E1,E2を整列する場合、互いに同じ極性を有する電極タブE4,E6を容易に電気的に接続することができる。
ところで、電極組立体製造装置1は、図10及び図11に示されたように、電極部材E1,E2が分離膜螺旋体Hに新たに積層される度に、新たに積層された電極部材E1,E2を分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られる分離膜ストリップFで包むことができるように、分離膜螺旋体Hと電極部材E1,E2をコア部Cを中心に反転回転させる。これにより、電極部材E1,E2が反転回転するとき、電極タブE4,E6の位置は、電極部材E1,E2の一側端部E3,E5の中心部を基準として反転する。したがって、これらの電極タブE4,E6の位置反転に対する考慮なしに電極部材E1,E2を単純に積層する場合、正極タブE4と負極タブE6がそれぞれ一列に整列されずにジグザグに整列されるおそれがある。
これを解決するために、電極組立体製造装置1は、電極部材E1,E2を積層する度に電極タブE4,E6の位置が交互に変わるように電極部材E1,E2を積層する。
例えば、電極組立体製造装置1は、図10及び図12に示されたように、正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第1電極部材E1、及び正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準として前記いずれか一方に反対の他方に偏心するように配置された第1電極部材E1を、分離膜螺旋体Hに交互に積層することができる。
例えば、電極組立体製造装置1は、図10及び図12に示されたように、負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として前記他方に偏心するように配置された第2電極部材E2、及び負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として前記いずれか一方に偏心するように配置された第2電極部材E2を、分離膜螺旋体Hに交互に積層することができる。
このとき、電極組立体製造装置1は、互いに同じ極性を有する電極タブE4,E6同士を一列に整列させるために、図10及び図12に示されたように、正極タブE4と負極タブE6の偏心方向が互いに反対になるように電極部材E1,E2を積層することができる。これを通じて、図9に示されたように、正極タブE4を電極組立体Aの一側端部に一列に整列させることができ、負極タブE6を電極組立体Aの一側端部に一列に整列させることができる。
一方、電極タブE4,E6は、電極部材E1,E2の一側端部E3,E5の中心部から予め定められた間隔だけ離隔して形成されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、図13及び図14に示されたように、電極タブE4’,E6’は、電極部材E1’,E2’の一側端部E3’,E5’の中心部に形成されてもよい。すると、電極部材E1’,E2’が反転しても電極タブE4’,E6’の位置が一定に維持されるので、電極タブE4’,E6’の位置反転に対する問題は考慮しなくてもよい。このような電極部材E1’,E2’を用いて電極組立体A’を製造する場合に、図15に示されたように、電極部材E1’,E2’は、正極タブE4’と負極タブE6’がそれぞれ分離膜螺旋体Hの各層間の間隔を介して外部に突出し、電極組立体A’の互いに反対側の端部に位置するように積層されることが好ましい。これを通じて、正極タブE4’を電極組立体A’の一側端部に一列に整列させることができ、負極タブE6’を電極組立体A’の他側端部に一列に整列させることができる。
図16は、図1に示された電極組立体の製造装置の平面図であり、図17は、図16に示された第1電極供給ユニット及び第1電極積層ユニットの平面図である。
また、図18は、図17に示された第1電極供給ユニット及び第1電極積層ユニットの正面図であり、図19は、図16に示された第1電極積層ユニット及び第2電極積層ユニットが分離膜螺旋体に電極部材を積層する態様を示す図である。
前述したように、第1電極積層ユニット40は、第1電極供給ユニット30から供給された第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層し、第2電極積層ユニット60は、第2電極供給ユニット50から供給された第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層する。このために、図16に示されたように、第1電極供給ユニット30及び第1電極積層ユニット40は、分離膜螺旋体Hの一面に対応するように電極組立体製造装置1の一側に設置され、第2電極供給ユニット50及び第2電極積層ユニット60は、分離膜螺旋体Hの他面に対応するように電極組立体製造装置1の他側に設置される。また、第2電極供給ユニット50及び第2電極積層ユニット60はそれぞれ、分離膜螺旋体Hを挟んで第1電極供給ユニット30及び第1電極積層ユニット40と対称的に設置されるという点と、第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層するための装置であるという点とを除いては、第1電極供給ユニット30及び第1電極積層ユニット40と同様の構成を有する。
説明の便宜のために、以下では、電極組立体Aを製造する場合を例に挙げて電極供給ユニット30,50及び電極積層ユニット40,60について説明する。このような電極供給ユニット30,50及び電極積層ユニット40,60についての説明は、前述した電極組立体Aと電極組立体A’との相違点に関する内容を除いては、電極組立体A’を製造する場合にも共通して適用できることは勿論である。
まず、第1電極供給ユニット30は、分離膜螺旋体Hの一面に積層しようとする第1電極部材E1を供給するための装置である。
第1電極供給ユニット30は、図16に示されたように、分離膜螺旋体Hの一面から予め定められた間隔だけ離隔するように設置される。このような第1電極供給ユニット30は、図16に示されたように、第1電極部材E1が積載される第1積載トレイ32a,32bと、第1電極部材E1を第1積載トレイ32a,32bから第1電極積層ユニット40に供給する第1電極供給機34と、第1電極供給機34から供給された第1電極部材E1を予め定められた配置態様に整列して第1電極積層ユニット40に伝達する第1電極整列機36とを備える。
ここで、第1電極供給ユニット30は、第1電極供給機34から供給された第1電極部材E1が第1電極整列機36を経由して第1電極積層ユニット40に伝達されるように構成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、第1電極整列機36は、第1電極供給機34が第1電極積層ユニット40に第1電極部材E1を直接供給できるように省略されてもよい。以下では、このような第1電極整列機36が備えられる場合を例に挙げて第1電極供給ユニット30について説明する。
第1積載トレイ32a,32bは、図17に示されたように、単位体である正極で構成された第1電極部材E1がそれぞれ積載されるように一対で設けられる。第1電極部材E1として使用可能な正極の材質は、特に限定されず、第1電極部材E1は、電極組立体の製造に通常使用される正極と同じ材質で構成されてもよい。
第1積載トレイ32a,32bは、第1積載トレイ32a,32bと分離膜螺旋体Hとの間に第1電極整列機36が位置するように設置され、第1電極供給機34の第1供給アーム34a,34bの回転経路に対応するように、第1電極供給機34の回転軸34cを挟んで対称的に設置される。好ましくは、第1積載トレイ32a,32bは、第1電極供給機34の回転軸34cと分離膜螺旋体Hの一面の中心部とを結ぶ仮想線(図示せず)と、第1積載トレイ32a,32bの中心部を結ぶ仮想線(図示せず)とが互いに垂直をなすように設置される。
図17に示されたように、いずれか一方の第1積載トレイ32a,32bには、正極タブE4が分離膜螺旋体H側に向かうように第1電極部材E1が積載され、他方の第1積載トレイ32a,32bには、正極タブE4が分離膜螺旋体Hの反対側に向かうように第1電極部材E1が積載される。すなわち、第1積載トレイ32a,32bには、第1電極部材E1が左右対称をなすようにそれぞれ積載されるものである。すると、図17に示されたように、第1積載トレイ32a,32bは、正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第1電極部材E1、及び正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第1電極部材E1を、交互に供給することができる。これを通じて、正極タブE4が一列に整列されるように第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hに積層することができる。
第1電極供給機34は、図17に示されたように、予め定められた角度をなすように一側端部が互いに連結され、前記一側端部に設けられた回転軸34cを中心に回転し、第1積載トレイ32a,32bに積載された第1電極部材E1を把持又は把持解除可能な一対の第1供給アーム34a,34bを備える。第1電極供給機34は、図17に示されたように、第1整列プレート36aの回転軸36jを中心に第1電極積層ユニット40と、後述する第1整列プレート36aの回転角度間隔の整数倍、例えば、180°だけ離隔するように設置される。
第1供給アーム34a,34bは、回転軸34cが駆動モータ(図示せず)と軸結合されて回転軸34cを中心に回転することができる。第1供給アーム34a,34bは、回転軸34cに沿って回転するとき、第1積載トレイ32a,32bと対面できるように、回転軸34cと第1積載トレイ32a,32bとの間隔に対応する長さ、及び第1積載トレイ32a,32bの設置高さに比べて相対的に高い設置高さを有する。
第1供給アーム34a,34bは、図17及び図18に示されたように、いずれか一方の第1供給アーム34a,34bが、これと対応するいずれか一方の第1積載トレイ32a,32bと対面するとき、他方の第1供給アーム34a,34bが、後述する第1電極整列機36の第1整列部材36bと対面できるように、予め定められた角度をなすように設けられる。例えば、図17に示されたように、第1供給アーム34a,34bは、互いに垂直をなすように設けられてもよい。
第1供給アーム34a,34bはそれぞれ、第1電極部材E1を把持又は把持解除するために、第1電極部材E1を真空吸着又は吸着解除できる第1真空吸着パッド34dを有することができる。第1真空吸着パッド34dの設置数は、特に限定されず、第1供給アーム34a,34bはそれぞれ、第1電極部材E1を安定に把持又は把持解除できるように、少なくとも1つの第1真空吸着パッド34dを有することができる。
このような第1電極供給機34は、図17に示されたように、後述する第1電極整列機36の第1整列プレート36aが予め定められた角度だけ回転した後、停止するとき、いずれか一方の第1供給アーム34a,34bの第1真空吸着パッド34dが、いずれか一方の第1積載トレイ32a,32bから第1電極部材E1を把持すると同時に、他方の第1供給アーム34a,34bの第1真空吸着パッド34dが、他方の第1積載トレイ32a,32bから予め把持しておいた第1電極部材E1を把持解除して、第1電極整列機36のいずれか1つの第1整列部材36bに載置させるように駆動される。このように駆動される第1電極供給機34は、図17に示されたように、正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第1電極部材E1、及び正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第1電極部材E1を、第1電極整列機36に交互に供給することができる。
第1電極整列機36は、図16に示されたように、第1電極供給機34と分離膜螺旋体Hとの間に位置するように設置される。第1電極整列機36は、図17に示されたように、回転軸36jを中心に予め定められた回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動される第1整列プレート36aと、第1整列プレート36aに第1整列プレート36aの回転軸36jを中心に前記回転角度間隔だけ互いに離隔するように放射状に設置され、第1電極部材E1を予め定められた配置形態に整列する複数の第1整列部材36bと、を有することができる。
第1整列プレート36aは、回転軸36jが駆動モータ(図示せず)と軸結合され、回転軸36jを中心に前記回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動されるターンテーブル構造を有する。前記回転角度間隔は、特に限定されず、例えば、第1整列プレート36aは、90°回転した後に停止することを繰り返すように駆動されてもよい。
第1整列部材36bは、第1整列プレート36aの回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように、第1整列プレート36aに放射状に設置される。例えば、第1整列プレート36aの回転角度間隔が90°である場合に、4つの第1整列部材36bが第1整列プレート36aに90°だけ互いに離隔するように放射状に配置され得る。また、第1整列部材36bは、図18に示されたように、第1整列プレート36aが回転角度間隔だけ回転した後に停止するとき、いずれか1つの第1整列部材36bがいずれか一方の第1供給アーム34a,34bの第1真空吸着パッド34dと対面すると同時に、他の1つの第1整列部材36bが、後述する第1電極積層ユニット40のいずれか1つの第1電極積層機44と対面するように、第1整列プレート36aの予め定められた位置に配置され得る。ここで、図17に示されたように、前記いずれか1つの第1整列部材36bと前記他の1つの第1整列部材36bとの間の角度間隔は、第1電極供給機34と第1電極積層ユニット40との間の角度間隔と同じ角度間隔、すなわち、180°である。
第1整列部材36bは、第1電極部材E1の幅方向に往復移動可能に設置される一対の第1整列バー36cと、第1電極部材E1の長手方向に往復移動可能に設置される一対の第2整列バー36dと、第1整列バー36c及び第2整列バー36dのいずれか1つの整列バーを往復移送するシリンダ36eと、シリンダ36eによって前記いずれか1つの整列バーが往復移送されるとき、残りの整列バーも共に往復移送されるように第1整列バー36cと第2整列バー36dとを互いに連結する連結リンク36fと、を有する。また、連結リンク36fは、回転軸36hを中心に時計方向又は反時計方向に回転するリンクコア36gと、一端がリンクコア36gに回転軸36hから偏心するようにヒンジ結合され、他端が整列バーのうちのこれと対応するいずれか1つの整列バーにヒンジ結合される複数のリンクバー36iと、を有する。
このように第1整列部材36bが設けられることによって、シリンダ36eが前記いずれか1つの整列バーをリンクコア36gから遠ざかるように移送すると、残りの整列バーもリンクコア36gから遠ざかるように移送され、シリンダ36eが前記いずれか1つの整列バーをリンクコア36gに近づくように移送すると、残りの整列バーもリンクコア36gに近づくように移送される。したがって、第1整列部材36bは、図17に示されたように、整列バーが互いに離隔配置された状態で、第1供給アーム34a,34bの第1真空吸着パッド34dから把持解除された第1電極部材E1が整列バー同士間の領域に載置されると、整列バーが第1電極部材E1と接触するように駆動されることによって、第1電極部材E1を予め定められた配置形態に整列することができる。
一方、第1積載トレイ32a,32bに積載された第1電極部材E1は、静電気、その他の原因によって互いにくっつく場合がある。これにより、2枚以上の第1電極部材E1が互いにくっついた状態で共に供給されて分離膜螺旋体Hの一面に共に積層されることによって、二次電池の性能に悪影響を与えることになるおそれがある。これを解決するために、第1電極供給ユニット30は、図17及び図18に示されたように、第1整列プレート36aの回転軸36jを中心に第1電極供給機34及び第1電極積層ユニット40とそれぞれ第1整列プレート36aの回転角度間隔の整数倍だけ離隔するように、第1電極供給機34と第1電極積層ユニット40との間に設置され、第1整列部材36bに2枚以上の第1電極部材E1が載置されたか否かを感知可能な第1電極感知器38をさらに備えることができる。図17に示されたように、第1電極供給機34と第1電極積層ユニット40が、第1整列プレート36aの回転軸36jを中心に180°離隔した場合に、第1電極感知器38は、第1電極供給機34及び第1電極積層ユニット40とそれぞれ90°離隔するように、第1電極供給機34と第1電極積層ユニット40との間に設置され得る。このような第1電極感知器38の構造は、特に限定されず、第1電極感知器38は、通常使用される2枚感知センサで構成されてもよい。
次に、第1電極積層ユニット40は、第1電極供給ユニット30から供給された第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層するための部材である。
第1電極積層ユニット40は、図17に示されたように、第1電極供給機34と、第1整列プレート36aの回転軸36jを中心に第1整列プレート36aの回転角度間隔の整数倍、例えば、180°だけ離隔するように設置される。このような第1電極積層ユニット40は、図18に示されたように、回転軸42aを中心に予め定められた回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動される第1積層プレート42と、第1積層プレート42に、第1積層プレート42の回転軸42aを中心に第1積層プレート42の回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように放射状に設置され、第1整列部材36bに載置された第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層できる複数の第1電極積層機44と、を備える。
第1積層プレート42は、回転軸42aが駆動モータ(図示せず)と軸結合され、回転軸42aを中心に前記回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動されるターンテーブル構造を有する。このような第1積層プレート42は、図18に示されたように、第1電極積層機44と第1電極整列機36が互いに干渉しないように、第1電極整列機36から予め定められた間隔だけ離隔して設置される。
第1積層プレート42の回転角度間隔は、特に限定されず、例えば、第1積層プレート42は、90°回転した後に停止することを繰り返すように駆動されてもよい。また、第1積層プレート42は、前述した第1電極整列機36の第1整列プレート36aと同じ駆動周期を有することが好ましい。すなわち、第1積層プレート42は、第1整列プレート36aと同時に回転及び停止するように駆動されるものである。
第1電極積層機44は、第1積層プレート42の回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように第1積層プレート42に放射状に設置される。例えば、第1積層プレート42の回転角度間隔が90°である場合に、4つの第1電極積層機44が90°だけ互いに離隔するように配置され得る。また、第1電極積層機44は、図18及び図19に示されたように、第1積層プレート42が回転角度間隔だけ回転した後に停止するとき、いずれか1つの第1電極積層機44が、いずれか1つの第1整列部材36bに載置された第1電極部材E1と対面すると同時に、他の1つの第1電極積層機44が分離膜螺旋体Hの一面と対面するように、第1積層プレート42の予め定められた位置に配置され得る。
第1電極積層機44は、図18に示されたように、第1整列部材36bに載置された第1電極部材E1を真空吸着又は吸着解除できる第2真空吸着パッド44aと、第2真空吸着パッド44aを第1積層プレート42の回転軸42aに近づけたり、第1積層プレート42の回転軸42aから遠ざけたりするように往復移送可能な第3移送部材44bと、を有する。
第2真空吸着パッド44aは、第1整列部材36b又は分離膜螺旋体Hの一面と対面できるように、後述する第3移送部材44bの案内部材44dの端部に設置される。第2真空吸着パッド44aの設置数は、特に限定されず、第1電極積層機44は、第1電極部材E1を安定に把持又は把持解除できるように、少なくとも1つの第2真空吸着パッド44aを有することができる。
第3移送部材44bは、図18に示されたように、シリンダロッド44eを第1積層プレート42の回転軸42aに近づけたり、第1積層プレート42の回転軸42aから遠ざけたりするように往復移送可能なシリンダ44cと、シリンダロッド44eと共に往復移送できるようにシリンダロッド44eに結合される案内部材44dと、を備えることができる。また、案内部材44dの端部には第2真空吸着パッド44aが固定される。すると、第3移送部材44bは、第2真空吸着パッド44aを第1積層プレート42の回転軸42aに近づけたり、第1積層プレート42の回転軸42aから遠ざけたりするように往復移送することができる。このような第3移送部材44bは、前述したシリンダ44cの代わりに、並進運動可能な様々な駆動部材のいずれか1つを備えてもよい。
このような第1電極積層ユニット40は、図18及び図19に示されたように、第1整列プレート36a及び第1積層プレート42が予め定められた回転角度だけ回転した後、同時に停止するとき、いずれか1つの第1電極積層機44の第2真空吸着パッド44aが、これと対面する第1整列部材36b側に移送された後、第1電極部材E1を把持すると共に、他の1つの第1電極積層機44の第2真空吸着パッド44aが、これと対面する分離膜螺旋体Hの一面側に移送された後、予め把持しておいた第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に加圧接触させるように駆動される。
また、第1電極積層ユニット40は、前記他の1つの第1電極積層機44が第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に加圧接触させた状態で、前述したフォールディングジグ22が、分離膜螺旋体H、及び前記他の1つの第1電極積層機44によって分離膜螺旋体Hに加圧接触した第1電極部材E1を把持すると、前記他の1つの第1電極積層機44の第2真空吸着パッド44aが第1電極部材E1を吸着解除するように駆動される。すると、フォールディングジグ22に把持された状態で第2真空吸着パッド44aから吸着解除された第1電極部材E1は、フォールディングジグ22が反転回転するとき、分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られる分離膜ストリップFによって包まれることによって、分離膜螺旋体Hの各層間に介在する。
一方、第2電極供給ユニット50及び第2電極積層ユニット60は、単位体である負極で構成された第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に供給できるように、分離膜螺旋体Hを挟んで第1電極供給ユニット30及び第1電極積層ユニット40と左右対称に設置されるという点を除いては、第1電極供給ユニット30及び第1電極積層ユニット40と同様の構成を有する。したがって、第2電極供給ユニット50及び第2電極積層ユニット60については簡略に説明する。
まず、第2電極供給ユニット50は、分離膜螺旋体Hの他面に積層しようとする第2電極部材E2を供給するための装置である。
第2電極供給ユニット50は、図16に示されたように、単位体である負極で構成された第2電極部材E2が対称的にそれぞれ積載される一対の第2積載トレイ52a,52bと、第2電極部材E2を第2積載トレイ52a,52bから第2電極積層ユニット60に供給する第2電極供給機54と、第2電極供給機54から供給された第2電極部材E2を予め定められた配置態様に整列して第2電極積層ユニット60に伝達する第2電極整列機56と、2枚以上の第2電極部材E2が互いにくっついた状態で共に供給されたか否かを感知可能な第2電極感知器58と、を備える。第2電極部材E2として使用可能な負極の材質は、特に限定されず、第2電極部材E2は、電極組立体の製造に通常使用される負極と同じ材質で構成されてもよい。
図16に示されたように、いずれか一方の第2積載トレイ52a,52bには、負極タブE6が分離膜螺旋体H側に向かうように第2電極部材E2が積載され、他方の第2積載トレイ52a,52bには、負極タブE6が分離膜螺旋体Hの反対側に向かうように第2電極部材E2が積載される。すなわち、第2積載トレイ52a,52bには、第2電極部材E2が左右対称をなすようにそれぞれ積載されるものである。すると、第2積載トレイ52a,52bは、負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第2電極部材E2、及び負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第2電極部材E2を、交互に供給することができる。これを通じて、負極タブE6が一列に整列されるように第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hに積層することができる。
第2電極供給機54は、図16に示されたように、予め定められた角度をなすように一側端部が互いに連結され、前記一側端部に設けられた回転軸54cを中心に回転し、第2積載トレイ52a,52bに積載された第2電極部材E2を把持又は把持解除できる一対の第2供給アーム54a,54bを備える。第2供給アーム54a,54bはそれぞれ、第2電極部材E2を把持又は把持解除するために、第2電極部材E2を真空吸着又は吸着解除できる少なくとも1つの第3真空吸着パッド54dを有することができる。
このような第2電極供給機54は、図16に示されたように、後述する第2電極整列機56の第2整列プレート56aが予め定められた角度だけ回転した後、停止するとき、いずれか一方の第2供給アーム54a,54bの第3真空吸着パッド54dが、いずれか一方の第2積載トレイ52a,52bから第2電極部材E2を把持すると同時に、他方の第2供給アーム54a,54bが、他方の第2積載トレイ52a,52bから予め把持しておいた第2電極部材E2を把持解除して、第2電極整列機56のいずれか1つの第2整列部材56bに載置させるように駆動される。このように駆動される第2電極供給機54は、負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第2電極部材E2、及び負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第2電極部材E2を、第2電極整列機56に交互に供給することができる。
第2電極整列機56は、図16に示されたように、第2電極供給機54と分離膜螺旋体Hとの間に位置するように設置される。第2電極整列機56は、図16に示されたように、回転軸56jを中心に予め定められた回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動される第2整列プレート56aと、第2整列プレート56aに回転軸56jを中心に前記回転角度間隔だけ互いに離隔するように放射状に設置され、第2電極部材E2を予め定められた配置形態に整列する複数の第2整列部材56bと、を有することができる。
第2整列プレート56aは、回転軸56jが駆動モータ(図示せず)と軸結合され、回転軸56jを中心に前記回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動されるターンテーブル構造を有する。前記回転角度間隔は、特に限定されず、例えば、第2整列プレート56aは、90°回転した後に停止することを繰り返すように駆動されてもよい。
第2整列部材56bは、第2整列プレート56aの回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように、第2整列プレート56aに放射状に設置される。例えば、図16に示されたように、第2整列プレート56aの回転角度間隔が90°である場合に、4つの第2整列部材56bが第2整列プレート56aに90°だけ互いに離隔するように放射状に配置され得る。
第2電極感知器58は、第2整列プレート56aの回転軸56jを中心に第2電極供給機54及び第2電極積層ユニット60とそれぞれ第2整列プレート56aの回転角度間隔の整数倍だけ離隔するように、第2電極供給機54と第2電極積層ユニット60との間に設置され、第2整列部材56bに2枚以上の第2電極部材E2が載置されたか否かを感知可能な2枚感知センサで構成され得る。図16に示されたように、第2電極供給機54と第2電極積層ユニット60が、第2整列プレート56aの回転軸56jを中心に180°離隔した場合に、第2電極感知器58は、第2電極供給機54及び第2電極積層ユニット60とそれぞれ90°離隔するように、第2電極供給機54と第2電極積層ユニット60との間に設置され得る。
次に、第2電極積層ユニット60は、第2電極供給ユニット50から供給された第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層するための部材である。
第2電極積層ユニット60は、図16に示されたように、第2電極供給機54と、第2整列プレート56aの回転軸56jを中心に第2整列プレート56aの回転角度間隔の整数倍、例えば、180°だけ離隔するように設置される。このような第2電極積層ユニット60は、図19に示されたように、回転軸62aを中心に予め定められた回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動される第2積層プレート62と、第2積層プレート62に、第2積層プレート62の回転軸62aを中心に第2積層プレート62の回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように放射状に設置され、第2整列部材56bに載置された第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層できる複数の第2電極積層機64と、を備える。
第2積層プレート62は、回転軸62aが駆動モータ(図示せず)と軸結合され、回転軸62aを中心に前記回転角度間隔だけ回転した後、予め定められた時間の間停止することを繰り返すように駆動されるターンテーブル構造を有する。第2積層プレート62の回転角度間隔は、特に限定されず、例えば、第2積層プレート62は、90°回転した後に停止することを繰り返すように駆動されてもよい。また、第2積層プレート62は、前述した第2電極整列機56の第2整列プレート56aと同じ駆動周期を有することが好ましい。すなわち、第2積層プレート62は、第2整列プレート56aと同時に回転及び停止するように駆動されるものである。
第2電極積層機64は、第2積層プレート62の回転角度間隔と同じ角度間隔だけ互いに離隔するように第2積層プレート62に放射状に設置される。例えば、第2積層プレート62の回転角度間隔が90°である場合に、4つの第2電極積層機64が90°だけ互いに離隔するように配置され得る。
第2電極積層機64は、図19に示されたように、第2整列部材56bに載置された第2電極部材E2を真空吸着又は吸着解除できる少なくとも1つの第4真空吸着パッド64aと、第4真空吸着パッド64aを第2積層プレート62の回転軸62aに近づけたり、第2積層プレート62の回転軸62aから遠ざけたりするように往復移送可能な第4移送部材64bと、を有する。
第4移送部材64bは、図19に示されたように、シリンダロッド64eを第2積層プレート62の回転軸62aに近づけたり、第2積層プレート62の回転軸62aから遠ざけたりするように往復移送可能なシリンダ64cと、シリンダロッド64eと共に往復移送できるようにシリンダロッド64eに結合される案内部材64dと、を備えることができる。また、案内部材64dの端部には第4真空吸着パッド64aが固定される。すると、第4移送部材64bは、第4真空吸着パッド64aを第2積層プレート62の回転軸62aに近づけたり、第2積層プレート62の回転軸62aから遠ざけたりするように往復移送することができる。一方、このような第4移送部材64bは、前述したシリンダ64cの代わりに、並進運動可能な様々な駆動部材のいずれか1つを備えてもよい。
このような第2電極積層ユニット60は、図16及び図19に示されたように、第2整列プレート56a及び第2積層プレート62がそれぞれ予め定められた回転角度だけ回転した後、同時に停止するとき、いずれか1つの第2電極積層機64の第4真空吸着パッド64aが、これと対面する第2整列部材56b側に移送された後、第2電極部材E2を把持すると共に、他の1つの第2電極積層機64の第4真空吸着パッド64aが、これと対面する分離膜螺旋体Hの他面側に移送された後、予め把持しておいた第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に加圧接触させるように駆動される。
また、第2電極積層ユニット60は、前記他の1つの第2電極積層機64が第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に加圧接触させた状態で、前述したフォールディングジグ22が、分離膜螺旋体H、及び前記他の1つの第2電極積層機64によって分離膜螺旋体Hに加圧接触した第2電極部材E2を把持すると、前記他の1つの第2電極積層機64の第4真空吸着パッド64aが第2電極部材E2を吸着解除するように駆動される。すると、フォールディングジグ22に把持された状態で第4真空吸着パッド64aから吸着解除された第2電極部材E2は、フォールディングジグ22が反転回転するとき、分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られる分離膜ストリップFによって包まれることによって、分離膜螺旋体Hの各層間に介在する。
このように電極供給ユニット30,50及び電極積層ユニット40,60を用いると、正極で構成された第1電極部材E1と負極で構成された第2電極部材E2を、それぞれ正極タブE4と負極タブE6の位置が交互に反転するように供給及び積層することができる。すると、電極組立体製造装置1は、新しい電極部材E1,E2が積層される度に、前述した分離膜フォールディングユニット20を用いて分離膜螺旋体H及び分離膜螺旋体Hに積層された電極部材E1,E2を反転回転させても、正極タブE4は正極タブE4同士、そして、負極タブE6は負極タブE6同士が一列に整列された電極組立体Aを自動で製造できるので、電極組立体Aの製造時間をさらに節減することができる。
一方、電極組立体製造装置1を用いて、単位体である正極で構成された第1電極部材E1と、単位体である負極で構成された第2電極部材E2とを分離膜螺旋体Hに積層して電極組立体Aを製造するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1電極部材E1は、正極及び負極のいずれか一方の電極が両側の最外郭層にそれぞれ積層されるように正極、分離膜、負極が積層された第1単位セル(図示せず)であり、第2電極部材E2は、正極及び負極の他方の電極が両側の最外郭層にそれぞれ積層されるように正極、分離膜、負極が積層された第2単位セル(図示せず)であってもよい。ここで、分離膜とは、正極及び負極に対応する面積を有するように分離膜ストリップを切断して形成した単位体をいう。このような分離膜は、前述した分離膜ストリップFと同じ材質を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。
図20は、図1に示された電極組立体の製造装置によって分離膜ストリップの巻き取り及び電極部材の積層が完了した電極組立体の斜視図であり、図21は、カッティングユニットと組立体移送ユニットとの位置関係を示す、図1に示された電極組立体の製造装置の側面図であり、図22は、図21に示されたカッティングユニットを用いて分離膜螺旋体と分離膜ストリップとの連結点をカッティングする方法を説明するための図である。
図23は、図21に示されたカッティングユニットによって分離膜ストリップから分離された電極組立体の斜視図であり、図24は、図21に示された組立体移送ユニットの駆動態様を示す図であり、図25は、図21に示されたテーピングユニットによって分離膜螺旋体が固定された電極組立体の斜視図である。
図20に示されたように、分離膜ストリップFの巻き取り、及び第1電極部材E1と第2電極部材E2の積層が完了した電極組立体Aは、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と第1螺旋部H1とが連結された状態を有する。したがって、電極組立体Aの製造を完了するためには、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と連結された第1螺旋部H1の端部のカッティング、及び分離膜ストリップF1と連結解除された第1螺旋部H1の端部を固定する作業などがさらに求められる。
これを解決するために、電極組立体製造装置1は、図21に示されたように、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1をカッティングするカッティングユニット70と、電極組立体Aを予め定められた経路に沿って移送可能な組立体移送ユニット80と、電極組立体Aの分離膜螺旋体Hをテープで固定するテーピングユニット90と、分離膜螺旋体Hがテーピングされた電極組立体Aが積載される積載ユニット100と、をさらに含む。
まず、カッティングユニット70は、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1をカッティングするための装置である。
カッティングユニット70は、電極組立体Aと第1ロール11との間に設置される。カッティングユニット70は、図22に示されたように、電極組立体Aから遠ざかったり、電極組立体Aに近づいたりするように水平方向に往復移動可能に設けられる本体72と、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1を本体72側に案内する少なくとも1つの案内ローラ74と、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1を切断可能なカッター76と、を含む。
本体72は、図22に示されたように、電極組立体Aと第1ロール11との間の領域に設置される。このような本体72は、駆動部材(図示せず)と結合されて、電極組立体Aから遠ざかったり、電極組立体Aに近づいたりするように水平方向に往復移動することができる。
案内ローラ74は、図22に示されたように、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1が本体72と案内ローラ74との間に通過できるように、本体72の一面に設置される。すると、図22に示されたように、本体72が電極組立体Aから遠ざかるように移動した場合に、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1、及び分離膜ストリップF1に連結された第1螺旋部H1の端部は、第1案内ローラ74によって本体72側に案内されて、電極組立体Aから遠ざかるように引っ張られていくことになる。これを通じて、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と第1螺旋部H1の端部との連結点に所定の張力を印加すると同時に、後述する組立体移送ユニット80が電極組立体Aを把持するための空間をカッティングユニット70と電極組立体Aとの間に形成することができる。
カッター76は、図22に示されたように、本体72が第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1及び第1螺旋部H1の端部を電極組立体Aから遠ざかるように引っ張っていったとき、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と対面するように、本体72の一面に設置される。このようなカッター76は、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1側に移動して、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と第1螺旋部H1の端部との連結点をカッティングすることができる。ところで、前述したように、第1ロール11と第2ロール12はそれぞれ、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2に比べて相対的に長く延びるように予め定められた長さの分離膜ストリップFを供給する。したがって、図23に示されたように、第1螺旋部H1は、第2螺旋部H2よりも長く延びた状態で、第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と連結解除され、これを通じて、電極組立体Aは、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2の端部を覆うように形成される。
次に、組立体移送ユニット80は、電極組立体Aをテーピング作業及び積載作業を行うことができるように予め定められた経路に沿って移送するための装置である。
組立体移送ユニット80は、図21に示されたように、カッティングユニット70によって第1ロール11から供給された分離膜ストリップF1と分離された電極組立体Aを、テーピングユニット90及び積載ユニット100に移送できるように、分離膜フォールディングユニット20と積載ユニット100との間の区間を往復移動可能に設けられる。このような組立体移送ユニット80は、電極組立体Aを把持及び把持解除できる移送ジグ82と、移送ジグ82を予め定められた経路に沿って移送できる第5移送部材84とを備えることができる。
移送ジグ82は、電極組立体Aを把持又は把持解除できる挟み構造を有する。このような移送ジグ82には、図22に示されたように、分離膜ストリップF1に沿って電極組立体Aから遠ざかるように引っ張られた第1螺旋部H1の端部を加圧できる加圧ローラ82aが装着され得る。
第5移送部材84は、図24に示されたように、分離膜フォールディングユニット20と積載ユニット100との間の領域に設置される。第5移送部材84は、連結バー82bを介して移送ジグ82と結合され、移送ジグ82を垂直方向と水平方向にそれぞれ往復移送することができる。
移送ジグ82は、図22に示されたように、カッティングユニット70の本体72が電極組立体Aから遠ざかるように移動した場合に、第5移送部材84によって電極組立体A側に移動することによって、カッティングユニット70の本体72が移動して形成された空間に進入する。このとき、移送ジグ82は、図22に示されたように、カッティングユニット70側に引っ張られた第1螺旋部H1の端部と加圧接触するように電極組立体A側に移動して、第1螺旋部H1に所定を張力を印加することができる。すると、カッティングユニット70は、第1螺旋部H1の端部を緊張した状態でさらに円滑にカッティングすることができる。
また、移送ジグ82は、図24に示されたように、カッティングユニット70のカッター76が分離膜ストリップFと第1螺旋部H1の端部との連結点をカッティングした場合に、電極組立体A側にさらに深く移動した後、電極組立体Aを把持することができる。
また、移送ジグ82は、図24に示されたように、テーピングユニット90を経由して積載ユニット100に移動した後、積載ユニット100の載置部材102に電極組立体Aを伝達することができる。
次に、テーピングユニット90は、分離膜ストリップFから分離された分離膜螺旋体Hを固定するための装置である。
テーピングユニット90は、図21に示されたように、移送ジグ82によって把持された状態で積載ユニット100側に移動中の電極組立体Aが通過できるように、分離膜フォールディングユニット20と積載ユニット100との間に設置される。このようなテーピングユニット90は、図25に示されたように、分離膜ストリップFから分離されて自由端の状態となった第1螺旋部H1の端部にテープTを貼り付けて分離膜螺旋体Hの外面に固定することができる。すると、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2の端部を取り囲んだ状態で固定されることによって、分離膜螺旋体Hと電極部材E1,E2の積層状態がさらに安定に維持され得る。
次に、積載ユニット100は、製造が完了した電極組立体Aを積載して貯蔵するための装置である。
積載ユニット100は、図16及び図21に示されたように、テーピングユニット90を通過した電極組立体Aが進入できるように設置される。このような積載ユニット100は、テーピングユニット90を通過した移送ジグ82から伝達された電極組立体Aをコンベヤベルト104に載置させる載置部材102と、載置部材102によって載置された電極組立体Aを移送して積載箱(図示せず)に積層させるコンベヤベルト104と、を含む。
図26は、図25に示された電極組立体のI−I’断面図である。
図26を参照すると、電極組立体製造装置1を用いて製造した電極組立体Aは、螺旋状に折り畳まれた分離膜螺旋体Hと、分離膜螺旋体Hの互いに隣接する螺旋層間にそれぞれ介在する電極部材E1,E2と、を含む。
まず、分離膜螺旋体Hは、コア部Cと、一端がコア部Cの一側端部と連結され、コア部Cを中心に螺旋状に折り畳まれた第1螺旋部H1と、一端が前記コア部Cの一側端部に反対のコア部Cの他側端部と連結され、コア部Cを中心に螺旋状に折り畳まれた第2螺旋部H2と、を備える。特に、第1螺旋部H1と第2螺旋部H2は、同じ螺旋方向に沿って互いに平行に延び、少なくとも一部の区間が互いに対面する二重螺旋構造を形成する。
コア部Cは、図26に示されたように、予め定められた面積を有する平板形状を有し、分離膜螺旋体Hの中心部に位置する。
第1螺旋部H1は、コア部Cと平行に設けられる複数の第1介在部H1aと、第1介在部H1aのうち、コア部Cに最も隣接する最下層の第1介在部H1aをコア部Cと連結したり、第1介在部H1aのうち互いに隣接する一対の第1介在部H1aを連結したりする複数の第1連結部H1bと、を備える。
第1介在部H1aは、予め定められた面積を有する平板形状を有し、コア部Cと平行に設けられる。第1連結部H1bは、第1螺旋部H1が螺旋状に折り畳まれ得るように、コア部C及び第1介在部H1aと予め定められた角度をなすように設けられる。
ところで、電極組立体Aの断面積は、分離膜ストリップFの累積巻き取り長さ、及び電極部材E1,E2の累積積層数に応じて増加する。これに対応して、それぞれの第1介在部H1a及びそれぞれの第1連結部H1bの長さは、コア部Cから電極組立体Aの外郭側に行くほど長くなる。
一方、第1螺旋部H1は、コア部Cの一側端部と連結された第2螺旋部H2の一端に反対の第2螺旋部H2の他端を覆うことができるように、第2螺旋部H2に比べて長く延びる。例えば、第1螺旋部H1は、図26に示されたように、第2介在部H2aのうち、電極組立体Aの最外郭に位置する第2介在部H2aを第1介在部H1aで覆うことができるように、第2螺旋部H2に比べて長く延びる。但し、これに限定されるものではなく、第2螺旋部H2が第1螺旋部H1に比べて長く延びていてもよい。
第2螺旋部H2は、コア部Cと平行に設けられる複数の第2介在部H2aと、第2介在部H2aのうち、コア部Cに最も隣接する最下層の第2介在部H2aをコア部Cと連結したり、第2介在部H2aのうち互いに隣接する一対の第2介在部H2aを連結したりする複数の第2連結部H2bと、を備える。
第2介在部H2aは、予め定められた面積を有する平板形状を有し、コア部Cと平行に設けられる。第2連結部H2bは、第2螺旋部H2が螺旋状に折り畳まれ得るように、コア部C及び第2介在部H2aと予め定められた角度をなすように設けられる。
一方、第1螺旋部H1と第2螺旋部H2は、前述した二重螺旋構造を形成するために、第1介在部H1aのうちの少なくとも一部の第1介在部H1aが、第2介在部H2aのうちの少なくとも一部の第2介在部H2aと対面し、また、第1連結部H1bのうちの少なくとも一部の第1連結部H1bが、第2連結部H2bのうちの少なくとも一部の第2連結部H2bと対面するように設けられる。
次に、電極部材E1,E2は、互いに反対の極性を有し、前記分離膜螺旋体Hによって互いに分離されるように、前記分離膜螺旋体Hの互いに隣接する螺旋層間に交互に介在する少なくとも1つの第1電極部材E1と少なくとも1つの第2電極部材E2を備える。
第1電極部材E1と第2電極部材E2は、コア部Cに最も隣接する最下層の第1介在部H1aとコア部Cとの間、コア部Cに最も隣接する最下層の第2介在部H2aとコア部Cとの間、及び互いに隣接する第1介在部H1aと第2介在部H2aとの間に交互に介在する。
第1電極部材E1はそれぞれ、図25に示されたように、それぞれの第1電極部材E1の一側端部E3に設けられ、分離膜螺旋体Hの互いに隣接する螺旋層間の間隔を介して電極組立体Aの外部に突出する正極タブE4を備える。これに対応して、第2電極部材E2はそれぞれ、図25に示されたように、それぞれの第2電極部材E2の一側端部E5に設けられ、分離膜螺旋体Hの互いに隣接する螺旋層間の間隔を介して電極組立体Aの外部に突出する負極タブE6を備える。第1電極部材E1と第2電極部材E2は、図25に示されたように、このような正極タブE4及び負極タブE6が電極組立体Aの同じ側の端部に位置するように配置されることが好ましい。
ところで、図25に示されたように、正極タブE4は、第1電極部材E1の一側端部E3の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けられ得、負極タブE6は、第2電極部材E2の一側端部E5の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けられ得る。このような場合には、図25に示されたように、第1電極部材E1と第2電極部材E2は、正極タブE4は正極タブE4同士が一列に整列され、また、負極タブE6は負極タブE6同士が一列に整列されるように配置されることが好ましい。
このような電極組立体Aは、分離膜螺旋体Hの各層間に、単位体である正極で構成された第1電極部材E1と、単位体である負極で構成された第2電極部材E2とが交互に介在する構造を有する。これにより、電極組立体Aは、正極/分離膜/負極構造のフルセル(full cell)、または正極/(負極)/分離膜/負極(正極)/分離膜/正極(負極)構造のバイセル(bicell)を積層して形成する従来のスタック/フォールディング型電極組立体に比べて、フルセル又はバイセルの製造工程を省略可能であり、電極部材E1,E2の配列方式が簡素であり、コンパクトな構造を有する。したがって、電極組立体Aは、製造時間を節減して生産性を向上させることができ、製造工程の自動化が容易であり、製造工程上の誤りや不注意による不良を最小化することによって、電極組立体A及び電極組立体Aを用いて製造した二次電池の品質を向上させることができる。
図27は、図1に示された電極組立体の製造装置を用いた電極組立体の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以下では、図27を参照して、前述した電極組立体製造装置1を用いた本発明の他の好ましい実施例に係る電極組立体の製造方法を説明する。
図27を参照すると、本発明の他の好ましい実施例に係る電極組立体の製造方法は、ストリップ形状を有するように長く延びた分離膜ストリップFを、螺旋状に折り畳まれるように、分離膜ストリップFの一側と他側との間に設けられたコア部Cを中心に巻き取って、コア部Cを最小単位として螺旋層が段階的に増加する分離膜螺旋体Hを形成すると共に、分離膜螺旋体Hの各層間に第1電極部材E1と第2電極部材E2を交互に介在させて電極組立体Aを構成するステップ(S10)と、前記ステップS10で分離膜螺旋体Hに巻き取られていない残りの分離膜ストリップF1と分離膜螺旋体Hとの連結点をカッティングして、分離膜螺旋体Hと残りの分離膜ストリップF1とを分離するステップ(S20)と、前記ステップS20でカッティングされた分離膜螺旋体Hの切断部をテープを用いて固定するステップ(S30)と、前記ステップS30でテーピングされた電極組立体Aを予め定められた積載位置に積載するステップ(S40)と、を含む。
まず、前記ステップS10は、図27に示されたように、第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの一面に積層し、第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの他面に積層するステップ(S14)、及び分離膜ストリップFを螺旋状に折り畳まれるようにコア部Cを中心に巻き取ることによって、前記ステップS14で新たに積層された第1電極部材E1と第2電極部材E2を、分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られた分離膜ストリップFで包むステップ(S18)を含む。このような前記ステップS14及びステップS18は、第1電極部材E1と第2電極部材E2が分離膜螺旋体Hに予め定められた個数だけ積層されるまで繰り返して行う。
また、前記ステップS14は、前記ステップS18が最初に行われる前には、第1電極部材E1をコア部Cの一面に積層し、第2電極部材E2をコア部Cの他面に積層して行い、前記ステップS18が最初に行われた後には、第1電極部材E1を分離膜螺旋体Hの最外側一面に積層し、第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hの最外側他面に積層して行う。
ところで、前記ステップS18のように、分離膜ストリップFをコア部Cを中心に反転回転させると、分離膜ストリップFは、前記一側及び他側の両方向から前記コア部C側に引っ張られ、コア部Cを中心に巻き取られて螺旋状に折り畳まれることによって、分離膜螺旋体Hをなすようになる。このような分離膜螺旋体Hは、コア部Cの一側端部と連結され、分離膜ストリップFの一側方向から供給された分離膜ストリップFが螺旋状に折り畳まれて形成された第1螺旋部H1と、コア部Cの他側端部と連結され、分離膜ストリップFの他側方向から供給された分離膜ストリップFが螺旋状に折り畳まれて形成された第2螺旋部H2と、を有するようになる。
このように分離膜ストリップFがコア部C側に引っ張られて第1螺旋部H1及び第2螺旋部H2を有する分離膜螺旋体Hをなすことを考慮して、前記ステップS10は、図27に示されたように、前記ステップS14と前記ステップS18との間に行うか、または前記ステップS18と同時に行い、分離膜ストリップFを前記一側及び他側の両方向からコア部Cに向かって供給するステップ(S16)をさらに含む。
前記ステップS16は、前記ステップS14及び前記ステップS18と同様に、第1電極部材E1及び第2電極部材E2が分離膜螺旋体Hに予め定められた個数だけ積層されるまで繰り返して行う。
また、前記ステップS16は、分離膜ストリップFの累積巻き取り長さ、及び第1電極部材E1と第2電極部材E2の累積積層数による電極組立体Aの断面積の増加分に対応して、前記ステップS16を繰り返して行う度に、分離膜ストリップFの供給長さを段階的に増加させて行う。
また、前記ステップS16は、前記ステップS14で最後の第1電極部材E1及び第2電極部材E2が前記分離膜螺旋体Hに積層された後、前記ステップS18で分離膜ストリップFが前記最後の第1電極部材E1及び第2電極部材E2を包むように分離膜螺旋体Hに新たに巻き取られた場合に、第1螺旋部H1が第2螺旋部H2に比べて相対的に長く延びて第2螺旋部H2の端部を覆うことができるように、予め定められた長さの分離膜ストリップFを前記両方向からコア部Cに向かってそれぞれ供給して行う。
次に、前記ステップS20は、分離膜ストリップFの一側方向から供給された分離膜ストリップF中の分離膜螺旋体Hに巻き取られていない残りの分離膜ストリップF1と、第1螺旋部H1の端部との連結点のカッティングを通じて、分離膜螺旋体Hを残りの分離膜ストリップF1から分離して行う。すると、第1螺旋部H1は、第2螺旋部H2よりも長く延びて第2螺旋部H2の端部を覆うことになる。
その後、前記ステップS30は、前記ステップS20でカッティングされた第1螺旋部H1の端部を、テープTを用いて分離膜螺旋体Hの外面に固定して行う。すると、電極組立体Aの分離膜螺旋体Hは、各層間に交互に介在する第1電極部材E1と第2電極部材E2を包んだ状態でさらに堅固に固定される。
次に、前記ステップS40は、前記ステップS30で第1螺旋部H1の端部がテーピングされた電極組立体Aを、予め定められた積載位置に積載して行う。
一方、第1電極部材E1は、正極タブE4が設けられた単位体である正極で構成され得、第2電極部材E2は、負極タブE6が設けられた単位体である負極で構成され得る。
これに対応して、前記ステップS14は、正極タブE4と負極タブE6がそれぞれ分離膜螺旋体Hの各層間の間隔を介して外部に突出するように、第1電極部材E1と第2電極部材E2を分離膜螺旋体Hに積層して行うことができる。
また、正極タブE4は、第1電極部材E1の一側端部E3に設けられ、かつ、第1電極部材E1の一側端部E3の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けられ得、負極タブE6は、前記第2電極部材E2の一側端部E5に設けられ、かつ、第2電極部材E2の一側端部E5の中心部から予め定められた間隔だけ離隔した位置に設けられ得る。
これに対応して、前記ステップS10は、前記ステップS14の前に行い、正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第1電極部材E1、及び正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第1電極部材E1を交互に供給すると共に、負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準としていずれか一方に偏心するように配置された第2電極部材E2、及び負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として他方に偏心するように配置された第2電極部材E2を交互に供給するステップ(S12)をさらに含むことができる。
このようなステップS12は、正極タブE4が第1電極部材E1の一側端部E3の中心部を基準として互いに異なる側に偏心するように第1電極部材E1がそれぞれ配置された一対の第1積載トレイ32a,32bから、第1電極部材E1が交互に伝達されて供給すると共に、前記負極タブE6が第2電極部材E2の一側端部E5の中心部を基準として互いに異なる側に偏心するように第2電極部材E2がそれぞれ配置された一対の第2積載トレイ52a,52bから、第2電極部材E2が交互に伝達されて供給して行うことができる。
すると、前記ステップS14は、前記ステップS12から供給された第1電極部材E1と第2電極部材E2をそれぞれ、正極タブE4は正極タブE4同士が一列に整列され、負極タブE6は負極タブE6同士が一列に整列されるように分離膜螺旋体Hに積層して行うことができる。また、ステップS14は、正極タブE4と負極タブE6が電極組立体Aの同じ側の端部を介して外部に突出するように行うことができる。
以上、本発明の好ましい実施例について図示し、説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の趣旨から逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって様々な変形実施が可能であることは勿論であり、このような変形実施は、本発明の技術的思想や見込みから個別的に理解されてはならない。