JP4250733B2 - 自動化されたリチウム2次電池製造システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の望ましい実施例による自動化されたリチウム2次電池製造システムを概略的に示した斜視図である。図1を参照すると、本発明のシステムは、次のような各種ユニットで区画され得、これら全ての二ユニットは、一つのフレーム又は単一に結合可能な分画されたフレームに設置される。また、各々のユニットは、コントロールユニット(図示せず)によりサーボ制御される。
前記下部フレームには、本システム300を駆動するための各種駆動モータと、真空システム、エアーシステム、電子システム、接着液供給システムなどが設けられる。前記上部フレームは、水平を成すように位置調整されていることが好ましい。
そのため、セパレータ311の両表面に接着剤を同時噴射することによって、工程効率が高められる。
但し、前記正極板102は、アルミニウム箔などの金属板の表面に、スピネル或いは層状構造のLiCO2もしくはLiMn2O2などの正極活物質を塗布・乾燥して、所定サイズに切断し、所定部位に正極タブが設けられた規格化された製品であり、前記負極板104は銅箔などの金属板の表面に、電気化学的な特性を有するように処理された黒鉛系または炭素系列の材料、例えば、メソカーボンマイクロビーズ(mesocarbon microbeads、MCMB)と、メソ−フェイズピッチカーボンフィルム(meso−phase pitch carbon film)系列の炭素材などのような負極活物質を塗布・乾燥して、所定サイズに切断し、所定部位に負極タブが設けられた規格化された製品である。
これとともに、ホルダー部材244を昇降させてホールディングローラー278をセパレータ311の下部表面に接触させる。そのため、テープ付着ローラー272とホールディングローラー278とがセパレータ311を挟持して、セパレータ311が翻らないようになる。
301 フレーム
310 供給ユニット
311 セパレータ
313 走行経路
315 セパレータローラー
320 接着ユニット
330 ラミネーションユニット
340 移送ユニット
350 パッキングユニット
360 アンローディングユニット
370 トレイユニット
Claims (26)
- フレームと、
走行経路上にセパレータを走行させるために、前記セパレータが解き出されるように前記フレームに回転可能に設けられたセパレータローラーを有する供給ユニットと、
前記セパレータの両面に接着剤を各々所定パターンで連続的に塗布させるために、前記走行経路が自身を貫通して配置されるように前記フレームに設けられた接着ユニットと、
前記接着剤が塗布された前記セパレータの一面に多数の正極板を、他面に多数の負極板を、前記パターンに対応するように同時にラミネーションさせるために、前記フレームに設けられたラミネーションユニットと、
前記供給ユニットから供給される前記セパレータを、前記接着ユニット及び前記ラミネーションユニットを経由させて、前記走行経路上で所定速度及び周期的に走行させるように、前記セパレータに接触されて回転可能に前記フレームに設けられた移送ユニットと、
前記ラミネーションユニットにより所定パターンでラミネーションされ、前記移送ユニットにより移送される一単位のセパレータを、各々の正極板及び負極板を互いに交互に積層させ、セパレータの断面が「Z」字状になるように折り畳んでパッキングする前記フレームに設けられたパッキングユニットと、
パッキングされた前記セパレータを、トレイユニットにアンローディングさせるために、前記フレームに移動可能に設けられたアンローディングユニットと、
を備えることを特徴とする自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記供給ユニットと前記パッキングユニット間の前記走行経路は、地面に対して水平であることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記供給ユニットは、
前記走行経路上に位置するように前記フレームに設けられた多数のガイドローラーと、
前記セパレータローラーから解き出される前記セパレータを所定長さ貯蔵し、セパレータのテンションを調整しながら前記接着ユニットに前記セパレータを供給するために、前記フレームに回動可能に設けられたダンシングアームに設けられたダンシングローラーと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記供給ユニットは、連続的に走行する前記セパレータを選択的にストップさせるために、前記供給ユニットに近接して設けられたストッパー部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記接着ユニットは、前記走行経路に対して間隔調節が可能で、互いに対向されるように前記フレームに設けられた一対のエアーインジェクタを備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記エアーインジェクタは、前記セパレータの表面にドーナツ状の単位接着部を形成させるために、圧縮空気により接着剤を噴射できる多数のノズルを備えることを特徴とする請求項5に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記接着ユニットは、前記セパレータの両面に噴射された接着剤を乾燥させるために、前記セパレータに近接して設けられた接着剤乾燥部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム
- 前記接着ユニットは、前記フレームに対して前記接着ユニットの位置を調節するために、前記フレームと前記接着ユニットの間に設けられた第1位置調節部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記システムは、前記走行経路上を走行する前記セパレータをガイドするために、前記接着ユニットと前記ラミネーションユニットの間に位置するように前記フレームに設けられた走行ガイド部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記ラミネーションユニットは、
複数の正極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置された複数の正極板貯蔵部と、複数の負極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置されるとともに、所定パターンで接着剤が塗布されたセパレータを基準に、該正極板貯蔵部に対して非対称的に位置するように、前記フレームに設けられた複数の負極板貯蔵部とが設けられたスタッキング部材と、
前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に各々対面するように前記フレームに回動自在に各々設けられた一対の回動部材と、
前記スタッキング部材に貯蔵された複数の正極板及び複数の負極板を前記セパレータに貼り付けるために、前記スタッキング部材及び前記セパレータに各々接近可能に、前記回動部材に対して往復動自在に設けられたプッシュ部材と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記スタッキング部材は、前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に貯蔵された正極板及び負極板を、前記回動部材側に各々密着させるための密着手段をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記密着手段は、
前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部の各々の貯蔵部に設けられた長溝と、
前記長溝に各々挿入される密着突起を持ち、移動部材によって前記フレームに往復動自在に設けられた密着プレートと、
を備えることを特徴とする請求項11に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記密着手段は、前記正極板及び前記負極板に弾性力を付与するために、前記密着突起に設けられた弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記プッシュ部材は、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板またh前記負極板を吸着力によって吸着して前記セパレータに付着させるために、吸入部材に連通されるように内部に吸着通路が設けられ、正極板または負極板に対応するクッション部材をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記ラミネーションユニットは、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板または前記負極板を整列させるために、前記スタッキング部材に対して往復動自在に設けられた整列部材をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記移送ユニットは、その間隙の間を前記セパレータが通過し、前記セパレータに接触して循環走行するように、前記フレームに設けられた一対のコンベヤ部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記一対のコンベヤ部材は、必要に応じて、相互に離隔可能に設けられることを特徴とする請求項16記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記パッキングユニットは、
前記フレームに設けられ、多数の正極板及び負極板が両面に所定パターンでラミネーションされた一単位のセパレータが収納される収納台が設けられたベース部材と、
前記ベース部材に供給される前記セパレータが収納台から離脱されることを防ぐために、前記ベース部材の一端に選択的に近接して、前記フレームに対して往復動可能に設けられたストッパー部材と、
前記収納台と前記ストッパー部材とが形成する収納空間に供給される前記セパレータを所定時間加圧し、前記正極板及び負極板が互いに交互にされてセパレータの断面が「Z」字状に折り畳むために、前記収納台に対して往復動可能に前記フレームに設けられたフォルダー部材と、
「Z」字状に折り畳んだセパレータを所定区域に移動させ、極板が接着されていないセパレータの非極板領域を切断・テーピングするためのカッティング/テーピング部材と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記ベース部材は、
供給されるセパレータをガイドするためにベースプレートから突出されたガイド顎と、
前記収納台から前記ベースプレートの両側に凹設した一対の凹部と、
を備えることを特徴とする請求項18に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記ベース部材は、前記収納台に供給されるセパレータが「Z」字状に折り畳まれ易いように、前記ストッパー部材の方向に前記セパレータをバイアスさせるために、前記フレームに設けられたバイアス部材をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記ストッパー部材は、前記ベース部材の両側を各々遮断するためのストッパーフォークを有するとともに、ストッパー移動部材によって往復動されることを特徴とする請求項18に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記フォルダー部材は、フォルダー移動部材によって往復動されるフォルダープレートを備えることを特徴とする請求項18に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記カッティング/テーピング部材は、
前記ベース部材の両側に接近して「Z」字状に折り畳んだセパレータ束の両側をクランピングしてテーピング位置に水平移動される一対のクランプ部材と、
前記クランプ部材によってセパレータ束が移動された後、前記ベース部材の先端で前記セパレータを切断するために、前記フレームに移動可能に設けられたカッティング部材と、
テープが巻かれたテープローラーを、テープ走行経路を通じて前記テーピング位置に走行させた後、前記テープの先頭を前記セパレータ束に接着させるためにフレームに設けられたテープ供給部材と、
テープの先頭が接着されたセパレータ束を回転させながら、前記セパレータ束をテーピングするために、前記クランプ部材を所定回転数で回転させるように前記フレームに設けられたクランプ回転部材と、
前記クランプ回転部材によって回転されてパッキングが終わったセパレータ束に連結された前記テープを切断するために、前記テープ供給部材に移動可能に設けられたテープ切断部材と、
を備えることを特徴とする請求項18に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。 - 前記カッティング/テーピング部材は、前記カッティング部材によってセパレータが切断される前に、前記セパレータが翻るのを防ぐために、前記テープ供給部材に近接して前記セパレータの一面に接触されるように前記フレームに昇降可能に設けられたホルダー部材をさらに備えることを特徴とする請求項23に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
- 前記アンローディングユニットは、
パッキングユニットでパッキングされた前記セパレータ束をクランピングし、前記トレイユニット側に直線移動、180度回動及び垂直移動が可能に前記フレームに設けられた第1アンローディング部材と、
前記第1アンローディング部材にクランピングされた前記セパレータ束をクランピングし、180度回動と昇降運動とにより前記トレイユニットに下ろすために、前記フレームに設けられた第2アンローディング部材と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のリチウム2次電池の製造自動化システム。 - ラミネーションされる極板の数に対応するように、前記移送ユニット、前記パッキングユニット及び前記アンローディングユニットの位置を一括調節可能に前記フレームに設けられた第2位置調節部材をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の自動化されたリチウム2次電池製造システム。
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