JP2024511335A - ジグザグスタッキング装置 - Google Patents

ジグザグスタッキング装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2024511335A
JP2024511335A JP2023555851A JP2023555851A JP2024511335A JP 2024511335 A JP2024511335 A JP 2024511335A JP 2023555851 A JP2023555851 A JP 2023555851A JP 2023555851 A JP2023555851 A JP 2023555851A JP 2024511335 A JP2024511335 A JP 2024511335A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation membrane
positive electrode
sealer
zigzag
electrode plate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2023555851A
Other languages
English (en)
Inventor
ハン リー、ジュン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Energy Solution Ltd
Original Assignee
LG Energy Solution Ltd
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 LG Energy Solution Ltd filed Critical LG Energy Solution Ltd
Publication of JP2024511335A publication Critical patent/JP2024511335A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H45/00—Folding thin material
    • B65H45/02—Folding limp material without application of pressure to define or form crease lines
    • B65H45/06—Folding webs
    • B65H45/10—Folding webs transversely
    • B65H45/101—Folding webs transversely in combination with laying, i.e. forming a zig-zag pile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/72—Fuel cell manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本発明は、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜に正極板と負極板を交互に積層して電極組立体にスタッキングするジグザグスタッキング装置であって、正極板、分離膜および負極板が積層され、昇降可能に設置されるスタックテーブルと、スタックテーブルの上部に備えられ、左右移動により分離膜をスタックテーブルにジグザグ状に供給するスイングロールと、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜の折り畳み区間に正極板を供給する正極アンワインダーと、正極アンワインダーに対向されるように配置され、正極板が供給された分離膜の折り畳み区間の次の折り畳み区間に交互となるように負極板を供給する負極アンワインダーと、スイングロールの上部に昇降可能に設置され、スタックテーブル上の分離膜を加圧してシーリングするシーラーと、スタックテーブルおよびシーラーの作動を制御する制御部と、を含み、上記制御部は、正極板上に分離膜の積層時ごとに分離膜に対してシーリングを行う。

Description

本出願は、２０２１年１２月３日付の韓国特許出願第１０－２０２１－０１７２３０２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、ジグザグスタッキング装置に関するものである。
より詳細には、電極のジグザグスタッキング工程時に電極が分離膜の間で流動されることを防止するためのジグザグスタッキング装置に関するものである。
また、本発明は、スタッキング工程で正極板上に分離膜の積層時ごとにシーリング工程を並行してスタッキングされた電極組立体において正極板を安定的に整列し得るジグザグスタッキング装置に関するものである。
近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広く使用されている。
また、二次電池は、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダーなどのような携帯用機器のみならず、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などに起因する大気汚染などを解決するための対策として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。
したがって、二次電池を使用するアプリケーションの種類は、二次電池の長所により非常に多様化しており、今後は今より多くの分野と製品に二次電池が適用されると予想される。
このような二次電池は、電極と電解液の構成によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類され、電解液の漏液の可能性が少なく、製造が容易なリチウムイオンポリマー電池の使用量が増加している。
一般的に、二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が円筒形または角型の金属缶にそれぞれ内蔵される円筒形電池および角型電池、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されるパウチ型電池に分類される。
そして、電池ケースに内蔵される電極組立体は、正極、負極、および正極と負極との間に介在された分離膜の構造からなる充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長いシート状の正極と負極との間に分離膜を介在して巻取したジェリーロール型、および所定のサイズで形成される多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次的に積層したスタック型に分類される。
ここで、電気自動車などは、高出力の電気エネルギーが使用されるため、多数のバッテリーモジュールが求められ、このようなバッテリーモジュールは、内部に多数の電池セルが直列または並列に連結される。
一方、電池セルの製造時に正極板、分離膜および負極板を順次的に積層してスタッキング工程を行う。
ここで、スタッキング工程は、ワインディング方式、スタッキングアンドフォールディング方式、およびジグザグスタッキング方式などに分けられる。
ワインディング方式は、１つのセルを丸く巻いて角形や、円筒形ケースに入れて電池セルを製造する方式であり、スタッキングアンドフォールディング方式は、正極材、分離膜および負極剤をジェリーロールタイプに巻いて円筒形ハウジングまたは角形ハウジングに入れて電池セルを製造する方式である。
そして、ジグザグスタッキング方式は、正極板、分離膜および負極板を積層して電池セルを製造する方式であって、分離膜は切らずにジグザグ状に積み重ね、その間に負極板と正極板を交互に積み重ねる方式であり、正極板と負極板は折り畳まれずに分離膜のみが折り畳まれることによって、耐久性が向上される。
上述したようなジグザグスタッキング方式は、図１および図２に図示しているように、分離膜アンワインダー１０３に巻取された分離膜１２１が第１ダンサーロール１０４、フィーディングロール１０５、そして、バッファーロール１０６、第２ダンサーロール１０７および供給ロール１０８を介してスイングロール１２０に供給され、スイングロール１２０の左右移動によりスタックテーブル１１０上に分離膜１２１がジグザグ状に積層される。
このように、スタッキング装置１００上にジグザグ状に折り畳まれた分離膜１２１に正極板１３１と負極板１４１を交互に積層して電極組立体１０１にスタッキングし、スタッキング工程が完了された後に電極バインダーを塗布し、ホットプレス２０１で広い面の前面を加圧して接着する。
ここで、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜に供給された正極板および負極板はカッターを介してカッティングされ、カッティングされた正極板と負極板は分離膜の折り畳み区間とその次の折り畳み区間に順次的、反復的に積層される。
通常、正極板は負極板に比べてサイズが小さいため、分離膜の折り畳み区間に積層しておくと、続くスタッキング工程中に滑って正極板と分離膜との間に流動が発生され、これにより正極板の整列が不良となり、スタッキングされた電極組立体に不良が発生するという問題点があった。
したがって、電極板のジグザグスタッキング時に分離膜の折り畳み区間に積層された正極板が流動されて整列不良となることを防止し、これを通じて製品の品質を向上させることができる改善されたスタッキング装置が求められているのが実情である。
韓国登録特許第１０－１５３１２３４号
本発明は上記したような問題点を解決するために作られたものであって、ジグザグ状で行われる電極のスタッキング工程時に電極が分離膜の間で流動されることを防止し得るジグザグスタッキング装置を提供することを目的とする。
そして、スタッキング工程で正極板上に分離膜の積層時ごとにシーリング工程を並行してスタッキングされた電極組立体において正極板が流動されることを防止し得るジグザグスタッキング装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記したような課題を実現するために、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜に正極板と負極板を交互に積層して電極組立体にスタッキングするジグザグスタッキング装置において、正極板、分離膜および負極板が積層され、昇降可能に設置されるスタックテーブルと、スタックテーブルの上部に備えられ、左右移動により分離膜をスタックテーブルにジグザグ状に供給するスイングロールと、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜の折り畳み区間に正極板を供給する正極アンワインダーと、正極アンワインダーに対向されて配置され、正極板が供給された分離膜の折り畳み区間の次の折り畳み区間に交互に負極板を供給する負極アンワインダーと、スイングロールの上部に昇降可能に設置され、スタックテーブル上の分離膜を加圧してシーリングするシーラーと、スタックテーブルおよびシーラーの作動を制御する制御部と、を含み、上記制御部は、正極板上に分離膜の積層時ごとに分離膜に対してシーリングを行うことを特徴とする。
具体例として、スタックテーブルは、発熱可能になされる。
具体例として、スイングロールは、正極アンワインダーまたは負極アンワインダーのうちいずれか１つのアンワインダー側に向かって偏向されて配置される。
一例として、制御部は、正極板上に分離膜が積層されたことを感知する感知部と、感知部を介して分離膜の積層時ごとにスタックテーブルとシーラーを駆動させる第１駆動部と、シーラーを介して正極板周りの分離膜の重畳部分に対してシーリングする第２駆動部と、を含む。
具体例として、制御部は、スタックテーブル上の正極板に分離膜の積層時ごとにスタックテーブルを上昇させると共にシーラーを下降させ、シーラーで分離膜を加圧してシーリングする。
具体例として、制御部は、シーラーが分離膜の加圧シーリング後にスタックテーブルを下降させると共にシーラーを上昇させ、シーリングされた分離膜の折り畳み区間に負極板および正極板を順次的に交互に積層させる。
具体例として、シーラーは、分離膜を加圧する加圧面に突出形成されて発熱する発熱体と、発熱体に付着される耐熱性ウレタンシートと、を含む。
一例として、シーラーは、バー状に形成され、少なくとも１つ以上で備えられ、正極板周りの分離膜の重畳部分に対してシーリングする。
他の一例として、シーラーは、直四角フレーム状に形成され、正極板周りの分離膜の重畳部分に対してシーリングする。
別の一例として、シーラーは、直六面体状に形成され、正極板周りの分離膜の重畳部分に対してシーリングする。
本発明によると、ジグザグ状からなる電極のスタッキング工程時に電極が分離膜の間で流動されることを防止することができる。
そして、スタッキングの完了後に行われるシーリング工程を正極板上に分離膜の積層時ごとに並行することにより、スタッキングされた電極組立体において正極板がスリップされて流動されることを防止することができる。
また、スタッキングされた電極組立体において電極が流動されることを初期から防止し、電極組立体において電極板の整列不良を防止し、製品の品質を向上させることができる。
従来技術に係るジグザグスタッキング装置を概略的に示す構成図である。 従来技術に係るジグザグスタッキング装置を介してスタッキングされた電極組立体を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置を概略的に示す構成図である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーを概略的に示す底面斜視図である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の制御部を概略的に示す構成図である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の他の実施形態におけるシーラーを概略的に示す底面斜視図である。 本発明に係るジグザグスタッキング装置の別の実施形態におけるシーラーを概略的に示す底面斜視図である。
本発明は、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜に正極板と負極板を交互に積層して電極組立体にスタッキングするジグザグスタッキング装置において、正極板、分離膜、および負極板が積層され、昇降可能に設置されるスタックテーブルと、スタックテーブルの上部に備えられ、左右移動により分離膜をスタックテーブルにジグザグ状に供給するスイングロールと、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜の折り畳み区間に正極板を供給する正極アンワインダーと、正極アンワインダーに対向されて配置され、正極板が供給された分離膜の折り畳み区間の次の折り畳み区間に交互に負極板を供給する負極アンワインダーと、スイングロールの上部に昇降可能に設置され、スタックテーブル上の分離膜を加圧してシーリングするシーラーと、スタックテーブルおよびシーラーの作動を制御する制御部と、を含み、制御部は、正極板上に分離膜の積層時ごとびに分離膜に対してシーリングを行うジグザグスタッキング装置を提供する。
以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書および特許請求の範囲に使用される用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者が彼自身の発明を最善の方法により説明するために用語の概念を適切に定義し得るという原則に基づいて、本発明の技術的な思想に合致する意味と概念として解釈されるべきである。
本発明の明細書全体で使用される「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本発明の明細書において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
（第１実施形態）
図３は、本発明に係るジグザグスタッキング装置を概略的に示す構成図である。図４は、本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーを概略的に示す底面斜視図である。図５は、本発明に係るジグザグスタッキング装置の制御部を概略的に示す構成図である。図６～図１２は、本発明に係るジグザグスタッキング装置の一実施形態に係るシーラーによって電極組立体をシーリングするシーリング過程を概略的に示す図面である。
図３で図示しているように、本発明に係るジグザグスタッキング装置１は、分離膜２１がジグザグ状に折り畳まれて積層され、分離膜２１の折り畳み区間に正極板３１と負極板４１を交互に積層して電極組立体にスタッキングするためのものである。
このために、上記ジグザグスタッキング装置１は、正極板３１、負極板４１および分離膜２１が積層されるスタックテーブル１０と、上記スタックテーブル１０の上部に備えられ、スタックテーブル１０に分離膜２１を供給するスイングロール２０と、上記スタックテーブル１０に正極板３１を供給する正極アンワインダー３０と、上記スタックテーブル１０に負極板４１を供給する負極アンワインダー４０と、上記スイングロール２０の上部に備えられるシーラー５０と、上記スタックテーブル１０およびシーラー５０の作動を制御する制御部７０と、を含み、上記制御部７０は、正極板３１上に分離膜２１の積層時ごとに上記分離膜２１に対してシーリングを行う。
ここで、上記スタックテーブル１０およびシーラー５０の移動は、通常の線状移動機構によって具現され得るので、以下で移動構造に対する詳しい説明は省略する。
上記スタックテーブル１０は上部面に分離膜２１がジグザグ状に供給され、上記ジグザグ状に折り畳まれて供給される分離膜２１の折り畳み区間には正極板３１と負極板４１が交互に積層されて電極組立体を形成する。
ここで、上記スタックテーブル１０は板体で形成され、かつ垂直方向に昇降可能に設置される。
そして、上記スタックテーブル１０には発熱部材（図示せず）が備えられ、所定の温度で発熱可能になされる。
このように、上記スタックテーブル１０が発熱可能になされることにより、スタックテーブル１０の上部面に積層される分離膜２１は所定の温度で加熱され、別途の接着剤なしで分離膜２１同士が接着され得る雰囲気を造成する。
上記スイングロール２０は、上記スタックテーブル１０の上部に備えられ、振り子運動のような左右の往復移動により分離膜２１をスタックテーブル１０上にジグザグ状に供給する。
このために、上記スイングロール２０は一対の左右ローラーを含み、上記一対の左右ローラー間の空間を介して分離膜２１をスタックテーブル１０上に供給するときに、スイングロール２０の左右移動により分離膜２１はスタックテーブル１０上にジグザグ状に供給される。
上記したような構造により、分離膜アンワインダー３に巻取された分離膜２１が第１ダンサーロール４、フィーディングロール５、そしてバッファーロール６、第２ダンサーロール７および供給ロール８を介してスイングロール２０に供給され、上記スイングロール２０の左右移動によりスタックテーブル１０上に分離膜２１がジグザグ状に供給される。
上記正極アンワインダー３０は、スタックテーブル１０に隣接して備えられ、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜２１の折り畳み区間に正極板３１を供給する。
ここで、上記正極アンワインダー３０はロール状であって、外周縁に正極板３１が巻取されており、スタックテーブル１０上にジグザグ状に折り畳まれた分離膜２１の折り畳み区間に巻取された正極板３１を供給する。
このために、上記正極アンワインダー３０は、正極板３１をピックアップするピックアップユニット（図示せず）または、ピックアップされた正極板３１を分離膜２１の折り畳み区間に介在する移送ユニット（図示せず）をさらに含み得、上記正極アンワインダー３０には、正極板３１をカッティングする正極カッター３３が含まれる。
ここで、上記ピックアップユニット、移送ユニットおよび正極カッター３３は公知された構成であるので、以下で詳しい説明は省略する。
上記負極アンワインダー４０は、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜２１の折り畳み区間に負極板４１を供給する。
ここで、上記負極アンワインダー４０は、上記正極アンワインダー３０に対向されて配置され、正極板３１が供給された分離膜２１の折り畳み区間の次の折り畳み区間に交互に負極板４１を供給する。
上記したような構造により、ジグザグ状に折り畳まれた分離膜２１の折り畳み区間に正極アンワインダー３０を介して正極板３１が供給されて介在され、正極板３１が介在された分離膜２１の折り畳み区間の次の折り畳み区間に負極アンワインダー４０を介して負極板４１が供給され介在されるなど、分離膜２１の折り畳み区間に正極板３１と負極板４１を順次的に交互に供給して電極組立体を製造し得る。
このときにも、上記負極アンワインダー４０は、負極板４１をピックアップするピックアップユニット（図示せず）または、ピックアップされた負極板４１を分離膜２１の折り畳み区間に介在する移送ユニット（図示せず）をさらに含み得、上記負極アンワインダー４０には、負極板４１をカッティングする負極カッター４３が含まれる。
上記シーラー５０は、上記スイングロール２０の上部に垂直方向に昇降可能に設置され、上記スタックテーブル１０上の分離膜２１を加圧してシーリングする。
ここで、上記シーラー５０は、分離膜２１を加圧する加圧面に突出形成されて発熱する発熱体５１、および上記発熱体５１に付着される耐熱性ウレタンシート５３を含む。
すなわち、上記シーラー５０は、分離膜２１と相接する下部面に発熱体５１が突出形成され、上記発熱体５１の発熱および加圧により分離膜２１が損傷されることを防止するために発熱体５１には耐熱性ウレタンシート５３が設置される。
一方、上記耐熱性ウレタンシート５３は、高温、低温および高荷重などの過酷な条件においても安定性を示し、耐摩耗性、耐久性および耐油性に優れたブルコランシートが適用され得る。
このように、上記シーラー５０が分離膜２１に相接して加圧する加圧面に発熱体５１が備えられて、加圧および加熱により分離膜２１同士を接着させることにより、分離膜２１の接着のための別途の接着剤は要求されない。
一方、上記スタックテーブル１０の上部からスタックテーブル１０に向かって垂直方向に昇降しながら分離膜２１を加圧してシーリングするシーラー５０と、上記スタックテーブル１０の上部に備えられ、左右移動によりスタックテーブル１０上にジグザグ状に分離膜２１を供給するスイングロール２０との間の干渉を防止するために、上記スイングロール２０はスタックテーブル１０の上部で正極アンワインダー３０または負極アンワインダー４０のうちいずれか１つのアンワインダー側に偏向されて配置され得る。
上記したような構造により、上記スイングロール２０が左右に繰り返し移動しながらスタックテーブル１０上に分離膜２１をジグザグ状に供給する場合は、上記シーラー５０はスイングロール２０の上部に位置および待機し、上記スイングロール２０が上記正極アンワインダー３０または負極アンワインダー４０のうちいずれか１つのワインダー側に向かって偏向されて位置する場合には、上記シーラー５０はスタックテーブル１０上に下降するかまたは上昇し得る。
一方、図４に図示している一実施形態のように、シーラー５０ａはバー状に形成され、このようなシーラー５０ａが少なくとも１つ以上に備えられ、上記正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
上記したように、上記シーラー５０ａがバー状に形成されることにより、分離膜２１を加圧する加圧面である下部面には、長手方向に発熱体５１ａが突出形成されて発熱し、上記発熱体５１ａにも長手方向に耐熱性ウレタンシート５３ａが設置される。
そして、上記シーラー５０ａには、発熱体５１ａに電気的に接続される電源ケーブル（図示せず）が挿入設置されるための連結口５５が形成される。
このとき、上記耐熱性ウレタンシート５３ａは、発熱体５１ａの長さに対応されて１つのシートで付着されるか、または一定の長さを有する数個のシートに分割されて発熱体５１ａ上に付着され得る。
一方、上記シーラー５０ａは、正極板３１周りをくるりと回って重畳される分離膜２１の重畳部位を一度に加圧するように４つのシーラー５０ａが直四角形状に配置されることが好ましいが、上記シーラー５０ａが１つまたは２つに配置されて正極板３１周りに重畳される分離膜２１の重畳部位を移動しながらシーリングするようになされることも可能であり、その他多様に変更実施可能である。
上記制御部７０は、上記スタックテーブル１０およびシーラー５０の作動を制御し、かつ上記正極板３１上に分離膜２１が積層されるたびに分離膜２１に対してシーリングを行う。
通常、正極板３１は負極板４１より小さいため、正極板３１、分離膜２１および負極板４１を積層して電極組立体にスタッキングするときに、正極板３１の位置が変更されて整列不良が発生され得る。したがって、本発明は、正極板３１上に分離膜２１を積層するときに正極板３１の位置が変更されることを防止するために、上記正極板３１上に分離膜２１の積層時ごとに正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
図５を参照して説明すると、上記制御部７０は、感知部７１、第１駆動部７２および第２駆動部７３を含めて構成される。
上記感知部７１は、正極板３１上に分離膜２１が積層されたことを感知する。このために、上記正極アンワインダー３０には正極アンワインダー３０の回動を感知するための回動感知センサー（図示せず）が備えられ得、上記スイングロール２０にはスイングロール２０の左右移動を感知するための移動感知センサー（図示せず）が備えられ得る。
上記第１駆動部７２は、上記感知部７１を介して正極板３１上に分離膜２１が積層されたことが感知された場合に、分離膜２１の積層時ごとにスタックテーブル１０を駆動して上方に移動させると共に上記シーラー５０を駆動してスタックテーブル１０を下方に移動させる。
上記したような構造により、上記感知部７１は、回動感知センサーを介して正極アンワインダー３０の回動を感知した後に、上記移動感知センサーにより分離膜２１の積層が感知されると、上記第１駆動部７２はスタックテーブル１０とシーラー５０を駆動させる。
一方、上記制御部７０は、上記回動感知センサーによって感知された感知値と、上記移動感知センサーによって感知された感知値の順序を判断するための判断部７４がさらに含まれ得る。
これを通じて、負極板４１上に分離膜２１を積層するときにはスタックテーブル１０およびシーラー５０を駆動させずに、正極板３１上に分離膜２１の積層時ごとにスタックテーブル１０およびシーラー５０を駆動させることにより、装備の誤作動を防止し得る。
また、上記制御部７０は、正極アンワインダー３０の回動およびスイングロール２０の移動をカウンティングするためのカウンティング部７５をさらに含み得る。
これを通じて、上記正極板３１、分離膜２１および負極板４１がスタッキングされた電極組立体の正極板３１および負極板４１の個数を予め設定された個数で電極組立体を製造し得る。
上記第２駆動部７３は、上記シーラー５０を介して正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
すなわち、上記第１駆動部７２によって駆動され分離膜２１を加圧するシーラー５０に対して、上記第２駆動部７３は、シーラー５０の発熱体５１を駆動して発熱させることにより、上記正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
このように、上記シーラー５０が正極板３１の上部に積層された分離膜２１を加圧しながら発熱することにより、正極板３１上部の分離膜２１と正極板３１の下部に積層された分離膜２１が相互接着し、これにより、正極板３１周りの重畳される分離膜２１の重畳部分がシーリングされる。
一方、上記シーラー５０には、分離膜２１との接触を感知するための接触感知センサー（図示せず）または加圧感知センサー（図示せず）がさらに含まれ得、上記接触感知センサーまたは加圧感知センサーによって分離膜２１を加圧するシーラー５０の移動を停止させ得る。これを通じて、分離膜２１の加圧力を一定に維持させるか、あるいは分離膜２１を加圧する加圧力が設定された基準値以上に加圧されないようにし得る。
上記したような構造により、上記制御部７０は、スタックテーブル１０およびシーラー５０の作動を制御し、かつスタックテーブル１０上の正極板３１に分離膜２１の積層時ごとにスタックテーブル１０を上昇させると共にシーラー５０を下降させ、上記シーラー５０で分離膜２１を加圧してシーリングし得る。
すなわち、上記制御部７０は、スタックテーブル１０上にジグザグ状に供給される分離膜２１の折り畳み区間に正極板３１が介在された後に、介在された正極板３１上に分離膜２１の積層時ごとにスタックテーブル１０を上昇させると共にシーラー５０を下降させ、下降されたシーラー５０で分離膜２１を加圧してシーリングする。
そして、上記制御部７０は、シーラー５０で分離膜２１を加圧シーリングした後に、上記スタックテーブル１０を下降させると共にシーラー５０を上昇させ、上記シーリングされた分離膜２１の次の折り畳み区間に負極板４１および正極板３１を順次的に交互に積層させる。
すなわち、上記制御部７０は、シーラー５０で分離膜２１を加圧してシーリングした後に、スタックテーブル１０を最初の位置に下降させると共にシーラー５０を最初の位置に上昇させる。
そして、再びスイングロール２０を左右移動させてスタックテーブル１０上に分離膜２１をジグザグ状に供給し、かつシーリングされた分離膜２１の後続される折り畳み区間に負極板４１および正極板３１を順次的に交互に積層させる。
本発明の一実施形態では、上記正極板３１上に分離膜２１の積層時ごとに正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを繰り返し行うようになされているが、上記正極板３１と負極板４１上に分離膜２１の積層時ごとに正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分および負極板４１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを繰り返し行うことも可能であるが、これに限定しない。
以下、本発明の一実施形態に係るジグザグスタッキング装置の動作過程を図６～図１２を参照して簡略に説明する。
まず、分離膜アンワインダー３に巻取された分離膜２１が、第１ダンサーロール４、フィーディングロール５、そしてバッファーロール６、第２ダンサーロール７および供給ロール８を介して上記供給ロール８の下部のスイングロール２０に供給され、上記スイングロール２０の左右往復移動によりスタックテーブル１０上に分離膜２１がジグザグ状に供給される。
そして、上記負極アンワインダー４０に巻取された負極板４１をスタックテーブル１０の分離膜２１の上部に配置し、上記スイングロール２０が移動して負極板４１の上部に分離膜２１をジグザグ状に積層する。そして、上記ジグザグ状に積層された分離膜２１の上部に正極板３１を配置し、上記スイングロール２０を移動して、正極板３１の上部に分離膜２１をジグザグ状に積層する。
すなわち、上記負極アンワインダー４０に巻取された負極板４１がスタックテーブル１０上にジグザグ状に供給される分離膜２１の折り畳み区間に供給され、上記正極アンワインダー３０に巻取された正極板３１は、スタックテーブル１０上にジグザグ状に供給される分離膜２１の他の折り畳み区間に供給される。
このとき、上記分離膜２１の折り畳み区間に一定の長さの正極板３１および負極板４１を供給した後に、正極カッター３３および負極カッター４３で正極板３１および負極板４１をそれぞれカッティングする。
このように、上記正極板３１の上部に分離膜２１を積層するとき、上記スタックテーブル１０はスイングロール２０に向かって上部に移動し、上記シーラー５０ａはスタックテーブル１０に向かって下部に移動して分離膜２１を加圧する。
そして、上記正極板３１の上部に積層された分離膜２１にシーラー５０ａの加圧面が相接して加圧しながら上記シーラー５０ａの加圧面に備えられる発熱体５１ａが発熱して正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングする。
このとき、上記スタックテーブル１０は、７０℃～９０℃の温度範囲内に発熱され、上記シーラー５０ａの発熱体５１ａも所定の温度に加熱されることにより、正極板３１周りを基準にして正極板３１の上下部に積層された分離膜２１がシーリングされる。
一方、上記シーラー５０ａで分離膜２１を加圧してシーリングした後に、上記スタックテーブル１０を下降させると共にシーラー５０ａを上昇させて最初の位置に復帰させ、再びスイングロール２０の左右移動により分離膜２１の折り畳み区間に負極板４１および正極板３１を順次的に交互に積層させる。その後、正極板３１の上部に分離膜２１が積層されると、その都度スタックテーブル１０およびシーラー５０ａを移動させて正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対するシーリングを行う。
（第２実施形態）
図１３は、本発明に係るジグザグスタッキング装置の他の実施形態におけるシーラーを概略的に示す底面斜視図である。
図１３に図示しているように、本実施形態に係るシーラー５０ｂは、直四角フレーム状に形成され、上記正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
上記したように、上記シーラー５０ｂが中空を有する直四角フレーム状に形成されることにより分離膜２１を加圧する加圧面である下部面にも直四角フレーム状の発熱体５１ｂが突出形成されて発熱し、上記発熱体５１ｂにも直四角フレーム状の耐熱性ウレタンシート５３ｂが設置される。
このときにも、上記シーラー５０ｂには、発熱体５１ｂに電気的に接続される電源ケーブル（図示せず）が挿入設置されるための連結口５５が形成される。
また、上記耐熱性ウレタンシート５３ｂは、発熱体５１ｂの長さに対応されて１つのシートで付着されるか、または一定の長さを有する数個のシートに分割されて発熱体５１ｂ上に付着され得る。
このように、上記シーラー５０ｂが直四角フレーム状に形成されることにより、一回の動作により正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対して一括的にシーリングを行い得る。
（第３実施形態）
図１４は、本発明に係るジグザグスタッキング装置の別の実施形態に係るシーラーを概略的に示す底面斜視図である。
図１４で図示しているように、本実施形態に係るシーラー５０ｃは直六面体状に形成され、上記正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対してシーリングを行う。
上記したように、上記シーラー５０ｃが直六面体状の板体で形成されることにより分離膜２１を加圧する加圧面である下部面に、直四角フレーム状の発熱体５１ｃが突出形成されて発熱し、上記発熱体５１ｃには、直四角フレーム状の耐熱性ウレタンシート５３ｃが設置される。
このときにも、上記シーラー５０ｃには、発熱体５１ｃに電気的に接続される電源ケーブルが挿入設置されるための連結口５５が形成される。
また、上記耐熱性ウレタンシート５３ｃは、発熱体５１ｃの長さに対応されて１つのシートで付着されるか、または一定の長さを有する数個のシートに分割されて発熱体５１ｃ上に付着され得る。
このように、上記シーラー５０ｃが直六面体状に形成されることにより、正極板３１周りの分離膜２１の重畳部分に対するシーリングを一回の動作で行い得る。
以上、本発明は特定の実施形態と関連して図示および説明するが、特許請求の範囲に示された発明の思想および領域から逸脱しない限度内で多様な改造および変化が可能であることは、当業界において通常の知識を有する者であれば誰もが容易に分かるであろう。
１：ジグザグスタッキング装置
３：分離膜アンワインダー
４：第１ダンサーロール
５：フィーディングロール
６：バッファーロール
７：第２ダンサーロール
８：供給ロール
１０：スタックテーブル
２０：スイングロール
２１：分離膜
３０：正極アンワインダー
３１：正極板
３３：正極カッター
４０：負極アンワインダー
４１：負極板
４３：負極カッター
５０：シーラー
５１：発熱体
５３：ウレタンシート
５５：連結口
７０：制御部
７１：感知部
７２：第１駆動部
７３：第２駆動部
７４：判断部
７５：カウンティング部

Claims (10)

  1. ジグザグ状に折り畳まれた分離膜に正極板と負極板を交互に積層して電極組立体にスタッキングするジグザグスタッキング装置において、
    前記正極板、前記分離膜、および前記負極板が積層され、昇降可能に設置されるスタックテーブルと、
    前記スタックテーブルの上部に備えられ、左右移動により前記分離膜を前記スタックテーブルにジグザグ状に供給するスイングロールと、
    前記ジグザグ状に折り畳まれた前記分離膜の折り畳み区間に前記正極板を供給する正極アンワインダーと、
    前記正極アンワインダーに対向されて配置され、前記正極板が供給された前記分離膜の折り畳み区間の次の折り畳み区間に交互に前記負極板を供給する負極アンワインダーと、
    前記スイングロールの上部に昇降可能に設置され、前記スタックテーブル上の前記分離膜を加圧してシーリングするシーラーと、
    前記スタックテーブルおよび前記シーラーの作動を制御する制御部と、を含み、
    前記制御部は、前記正極板上に前記分離膜の積層時ごとに前記分離膜に対してシーリングを行う、ジグザグスタッキング装置。
  2. 前記スタックテーブルは、
    発熱可能になされる、請求項１に記載のジグザグスタッキング装置。
  3. 前記スイングロールは、
    前記正極アンワインダーまたは前記負極アンワインダーのうちいずれか１つのアンワインダー側に向かって偏向されて配置される、請求項１に記載のジグザグスタッキング装置。
  4. 前記制御部は、
    前記正極板上に前記分離膜が積層されたことを感知する感知部と、前記感知部を介して前記分離膜の積層時ごとに前記スタックテーブルと前記シーラーを駆動させる第１駆動部、および前記シーラーを介して前記正極板周りの前記分離膜の重畳部分に対してシーリングする第２駆動部を含む、請求項１に記載のジグザグスタッキング装置。
  5. 前記制御部は、
    前記スタックテーブル上の前記正極板に前記分離膜の積層時ごとに前記スタックテーブルを上昇させると共に前記シーラーを下降させ、前記シーラーで前記分離膜を加圧してシーリングする、請求項４に記載のジグザグスタッキング装置。
  6. 前記制御部は、
    前記シーラーが前記分離膜の加圧シーリング後に前記スタックテーブルを下降させると共に前記シーラーを上昇させ、前記シーリングされた前記分離膜の折り畳み区間に前記負極板および前記正極板を順次的に交互となるように積層させる、請求項５に記載のジグザグスタッキング装置。
  7. 前記シーラーは、
    前記分離膜を加圧する加圧面に突出形成されて発熱する発熱体、および前記発熱体に付着される耐熱性ウレタンシートを含む、請求項１に記載のジグザグスタッキング装置。
  8. 前記シーラーは、
    バー状に形成され、少なくとも１つ以上で備えられて、前記正極板周りの前記分離膜の重畳部分に対してシーリングする、請求項７に記載のジグザグスタッキング装置。
  9. 前記シーラーは、
    直四角フレーム状に形成されて、前記正極板周りの前記分離膜の重畳部分に対してシーリングする、請求項７に記載のジグザグスタッキング装置。
  10. 前記シーラーは、
    直六面体状に形成され、前記正極板周りの前記分離膜の重畳部分に対してシーリングする、請求項７に記載のジグザグスタッキング装置。
JP2023555851A 2021-12-03 2022-11-17 ジグザグスタッキング装置 Pending JP2024511335A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210172302A KR20230083890A (ko) 2021-12-03 2021-12-03 지그재그 스태킹 장치
KR10-2021-0172302 2021-12-03
PCT/KR2022/018222 WO2023101279A1 (ko) 2021-12-03 2022-11-17 지그재그 스태킹 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024511335A true JP2024511335A (ja) 2024-03-13

Family

ID=86612703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023555851A Pending JP2024511335A (ja) 2021-12-03 2022-11-17 ジグザグスタッキング装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240051782A1 (ja)
EP (1) EP4293772A1 (ja)
JP (1) JP2024511335A (ja)
KR (1) KR20230083890A (ja)
CN (1) CN117063317A (ja)
WO (1) WO2023101279A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102606920B1 (ko) * 2023-07-27 2023-11-29 주식회사 우원기술 이차전지용 전지 셀 스택킹 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531234B1 (ko) 2012-11-15 2015-06-24 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지용 고속 스태킹 장치 및 방법
KR101826894B1 (ko) * 2013-11-04 2018-02-07 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 제조하는 장치
KR102407509B1 (ko) * 2015-05-11 2022-06-13 에스케이온 주식회사 파우치 실링 장치 및 이차전지 제조방법
KR102173032B1 (ko) * 2017-11-13 2020-11-02 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 제조방법
KR102203397B1 (ko) * 2019-05-22 2021-01-15 주식회사 에스에프에이 2차전지 스태킹장치
KR102303834B1 (ko) * 2021-01-07 2021-09-17 조기봉 이차전지의 고속 셀 스택 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20240051782A1 (en) 2024-02-15
KR20230083890A (ko) 2023-06-12
WO2023101279A1 (ko) 2023-06-08
CN117063317A (zh) 2023-11-14
EP4293772A1 (en) 2023-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101140447B1 (ko) 이차전지용 스택 제조장치
JP5987119B2 (ja) 電極組立体の製造方法
EP3477755B1 (en) Stacking device for secondary battery, stacking method using same, and secondary battery obtained thereby
CN112838260B (zh) 一种叠片装置
KR20230118779A (ko) 전극 조립체 제조장치
KR20200069171A (ko) 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템
CN217009271U (zh) 二次电池用层压装置
KR20200066901A (ko) 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법
KR20200125024A (ko) 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
JP2024511335A (ja) ジグザグスタッキング装置
CN115461901A (zh) 制造单元电池的设备和方法
JP2015531156A (ja) 電極組立体用蛇行補正装置
CN104823317B (zh) 燃料电池堆和用于组装该燃料电池堆的方法
CN115428212A (zh) 隔膜粘合设备
CN106654386A (zh) 电池芯组件装配方法和设备
US20220069276A1 (en) Apparatus for manufacturing electrode assembly, electrode assembly manufactured therethrough, and secondary battery
CN113782820B (zh) 一种极片与极片袋叠合电芯
JP5487400B2 (ja) 積層構造生成器、これを備える二次電池用スタッキング装置及び方法
KR20210078380A (ko) 전극의 교대 공급에 의한 단위셀의 제조방법
CN220290850U (zh) 热复合装置及叠片机
CN112864471B (zh) 一种电芯成型方法
CN220290878U (zh) 制造单元电池的装置
KR102410892B1 (ko) 리드탭 제작 시스템
JP5022197B2 (ja) 電気二重層キャパシタとその製造方法および製造装置
KR20160086025A (ko) 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230921