JP7209848B2 - スリッター - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年１１月２５日付韓国特許出願第１０－２０１９－０１５２４４３号に基づいた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全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、スリッターに関し、より詳細には、極板を切断して電極を製造するとき、粉塵等の異物が発生することを最小化し、極板の不良発生を低下させることができるスリッターに関する。

一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ‐ＤＶＤ（ポータブルＤＶＤプレイヤー）、ＭＰ３Ｐ（ポータブルＭＰ３プレイヤー）、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）及び電動自転車（Ｅ‐ｂｉｋｅ）等の小型製品だけではなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が要求される大型製品と余剰発電電力や新再生エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。

電極組立体を製造するため、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的に、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、製造された正極と負極の間に分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると、単位セル（ＵｎｉｔＣｅｌｌ）等が形成され、単位セルが互いに積層されることで、電極組立体が形成される。そして、このような電極組立体が特定ケースに収容され、電解液を注入すると、二次電池が製造される。

このような正極及び負極等の電極を製造するため、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布するコーティング工程を先ず行う。そして、このような極板を予熱した後、高温加熱された一対の圧延ロールの間に前記極板を通過させる圧延工程を行う。そうすることにより、電極の容量密度を向上させ、電極集電体とスラリーの間の接着力を向上させることができる。圧延工程が完了すると、スリッターを用いて極板を一定の幅に切断するスリッティング工程を行う。そうすることにより、電極の製造が完了され得る。

一般的に、スリッターは、極板の上方に位置した上刃、極板の下方に位置した下刃を含む。ところが、前記塗布された電極活物質スラリーが硬化された後、極板を切断すると粉塵等の異物が発生する。そうすると、粉塵等の異物が前記スリッターの上刃及び下刃に付着され、このようなスリッターで再び極板を切断すると不良が発生するという問題があった。

特開２００６－００７４０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、極板を切断して電極を製造するとき、粉塵等の異物が発生することを最小化し、極板の不良発生を低下させることができるスリッターを提供するものである。

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

前記課題を解決するための本発明の実施形態によるスリッターは、極板の上方に位置し、回転して前記極板を切断する上刃；及び前記極板の下方で前記上刃と一部重なるように位置し、回転して前記上刃とともに前記極板を切断する下刃を含み、前記上刃は、最下端に形成されるチップから前記下刃に向かって傾斜を有して延伸する第１内面；及び前記チップから前記下刃の反対側に向かって傾斜を有して延伸する外周面を含み、前記第１内面は、前記上刃の回転中心となる回転軸に垂直な垂直線から、第１角度で傾斜を有し、前記外周面は、前記垂直線から第２角度で傾斜を有する。

また、前記第１角度は、０．６゜から１．１゜であってよい。

また、前記第１角度は、０．９゜から１．０゜であってよい。

また、前記第２角度は、８０゜から９０゜であってよい。

また、前記第２角度は、８５゜から９０゜であってよい。

また、前記上刃は、前記第１内面から内側に向かって延伸する第２内面をさらに含み、前記第２内面は、前記垂直線から第３角度で傾斜を有することができる。

また、前記第３角度は、２．６゜から３．１゜であってよい。

また、前記第３角度は、２．８゜から３．０゜であってよい。

また、前記上刃は、前記下刃と線で接触してよい。

また、前記上刃は、前記チップから前記下刃との接触点までの水平距離が０．０１ｍｍから０．５ｍｍであってよい。

また、前記上刃は、前記チップから前記下刃との接触点までの水平距離が０．１ｍｍから０．４ｍｍであってよい。

また、前記上刃は、全体厚さが３ｍｍから５ｍｍであってよい。

また、前記上刃は、前記チップが前記極板と最も先に接触してよい。

また、前記下刃は、前記極板が安着される外周面が平坦に形成されてよい。

本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。

本発明の実施形態によると、少なくとも次のような効果がある。

スリッターが極板を切断して電極を製造するとき、チップから下刃に向かって傾斜を有して延伸する第１内面が上刃に含まれ、粉塵等の異物が発生することを最小化し、極板の不良発生を低下させることができる。

また、第１内面から内側に向かって延伸する第２内面が上刃に含まれ、上刃と下刃が接触する面積を減少させて極板を鋭利に切断することができる。

本発明による効果は、以上で例示された内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。

本発明の一実施形態によるスリッターが極板を切断する様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態によるスリッターの断面図である。 本発明の一実施形態による上刃の断面図である。 本発明の他の実施形態によるスリッターの断面図である。 本発明の他の実施形態による上刃の断面図である。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば明確となるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、本実施形態は、本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるためにだけ提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲の範疇によってのみ定義されるものである。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（科学技術的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味として用いることができるであろう。また、一般的に用いられる辞典に定義されている用語は、明白かつ特別に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は語句で特に言及しない限り、複数型を含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」との記載は、言及された構成要素以外の一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

以下、図を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるスリッター１が極板Ｅを切断する様子を示した斜視図である。

二次電池を製造するために、電極活物質とバインダー及び可塑剤を混合したスラリーを正極集電体及び負極集電体に塗布して正極と負極等の電極を製造し、これを分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することにより所定形状の電極組立体を形成した後に、電極組立体を電池ケースに挿入して電解液の注入後にシーリングする。

本発明で用いられる正極及び負極の電極としては特に制限されず、当業界に知られている通常の方法により電極活物質を電極集電体に結着された形態で製造することができる。

先ず、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布するコーティング工程を行う。正極活物質は、リチウム二次電池の場合、例えば、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）等の層状化合物を含んでよい。そして、負極活物質は、例えば、軟黒鉛化炭素、黒鉛系炭素等の炭素を含んでよい。このとき、必要に応じて、スラリーは、導電剤、バインダー、充填剤などをさらに含んでもよい。

コーティング工程が完了すると、製造された極板Ｅを予熱した後、高温加熱された一対の圧延ロールの間に前記極板Ｅを通過させる圧延工程を行う。そうすることにより、電極の容量密度を向上させ、電極集電体とスラリーの間の接着力を向上させることができる。このとき、前記圧延ロ－ルの間の間隔、温度、回転速度を調節し、電極集電体とスラリーの間の接着力、容量密度などを調節することができる。

圧延工程が完了すると、スリッター１を用いて極板Ｅを一定の幅に切断するスリッティング工程を行う。そうすることにより、電極製造が完了され得る。

図２は、本発明の一実施形態によるスリッター１の断面図であり、図３は、本発明の一実施形態による上刃１０の断面図である。

本発明の一実施形態によると、極板Ｅを切断して電極を製造するとき、粉塵等の異物が発生することを最小化し、極板Ｅの不良発生を低下させることができる。

このため、本発明の一実施形態によるスリッター１は、図２及び図３に示されているとおり、極板Ｅの上方に位置し、回転して前記極板Ｅを切断する上刃１０；及び前記極板Ｅの下方で前記上刃と一部重なるように位置し、回転して前記上刃１０とともに前記極板Ｅを切断する下刃１１を含み、前記上刃１０は、最下端に形成されるチップ１０２から前記下刃１１に向かって傾斜を有して延伸する内面１０１；及び前記チップ１０２から前記下刃１１の反対側に向かって傾斜を有して延伸する外周面１０３を含み、前記内面１０１は、前記上刃１０の回転中心となる回転軸Ｒに垂直な垂直線Ｖから、第１角度ａで傾斜を有し、前記外周面１０３は、前記垂直線Ｖから第２角度ｂで傾斜を有する。そして、前記第１角度ａは、０．６゜から１．１゜であってよい。

上刃１０は、極板Ｅの上方に位置し、下刃１１とともに回転して極板Ｅを切断する。一般的なスリッター１は、対象物をできる限り鋭利に切断するため、上刃１０のチップ１０２が下刃１１にできる限り密着されて形成される。よって、上刃１０に別途に内面１０１が存在しないのが好ましい。ところが、極板Ｅは電極集電体に電極活物質スラリーが塗布された形状を有する。したがって、電極活物質スラリーが硬化された後、一般的なスリッター１で極板Ｅを切断すると粉塵等の異物が発生する。そして、粉塵等の異物が前記スリッター１の上刃１０及び下刃１１に付着し、このようなスリッター１で再び極板Ｅを切断すると不良が発生するという問題があった。

特に、負極の場合には、正極に比べ、前記塗布された負極活物質スラリーがさらに脆性が高い。よって、負極の極板Ｅを切断すると粉塵等の異物がさらに多く発生するという問題があった。

したがって、本発明の一実施形態によると、図３に示されているとおり、上刃１０は、上刃１０の最下端に形成されるチップ１０２から下刃１１に向かって傾斜を有して延伸する内面１０１を含み、このような内面１０１は、上刃１０の回転中心となる回転軸Ｒに垂直な垂直線Ｖから、第１角度ａで傾斜を有する。

上刃１０は、全体的に一定の厚さを有する円板状に形成され、中心が上刃シャフト１２１に連結される。そして、上刃シャフト１２１は、上刃駆動モータ（図示せず）と連結し、上刃駆動モータが回転すると、上刃シャフト１２１を介して回転力が上刃１０に伝達される。よって、上刃１０が回転軸Ｒを中心に回転することができる。このような上刃１０の回転する方向は、極板Ｅを切断する上刃１０のチップ１０２が極板Ｅと同一に移動する方向である。一方、上刃１０の全体厚さｄ１は、３ｍｍから５ｍｍであるのが好ましい。

上刃１０のチップ１０２は、上刃１０の一端、特に最下端に尖鋭に形成され、極板Ｅを下刃１１とともに直接切断する。極板Ｅを切断し始めると、極板Ｅは、下刃１１の外周面に安着されて移動し、上刃１０のチップ１０２と最も先に接触する。そして、上刃１０と下刃１１の間の摩擦で極板Ｅが切断される。本発明の一実施形態によると、内面１０１が形成されるので、上刃１０のチップ１０２は、下刃１１に完全に密着されずに特定距離ｄ２だけ離隔されて形成される。

上刃１０の回転中心となる回転軸Ｒは、図３に示されているとおり、上刃１０のチップ１０２の反対側に形成される。このような回転軸Ｒは、上刃１０に連結された上刃シャフト１２１の中心軸と一致するのが好ましい。図３には、上刃シャフト１２１が省略され、回転軸Ｒが上刃１０の他端に形成されるものとして図示されているが、上刃シャフト１２１が存在するならば、回転軸Ｒは上刃１０の他端から離隔されて形成されてもよい。

内面１０１は、図３に示されているとおり、上刃１０のチップ１０２から下刃１１に向かって傾斜を有して延伸して形成され、前記垂直線Ｖから、第１角度ａで傾斜を有する。ここで、垂直線Ｖは実在するものではなく、説明の便宜のために観念的に図３に示された線である。このような第１角度ａは、０．６゜から１．１゜であることが好ましく、特に、０．９゜から１．０゜であることがさらに好ましい。もし、第１角度ａが１．１°より大きければ、極板Ｅが鋭利に切断されないこともあり、第１角度ａが０．６°より小さければ、依然として粉塵等の異物が発生するという問題を解決することができない。第１角度ａはかなり小さいので、本発明の一実施形態による上刃１０は、一般的なスリッター１の上刃１０において、チップ１０２が面取り（Ｃｈａｍｆｅｒｉｎｇ）された形状を有する。

内面１０１が第１角度ａで傾斜を有するので、上刃１０のチップ１０２は、下刃１１と完全に密着されずに特定距離ｄ２だけ離隔されて形成される。ここで、特定距離ｄ２は、上刃１０のチップ１０２から、下刃１１との接触面１０４までの水平距離を意味する。内面１０１が平面に形成されると、特定距離ｄ２は、第１角度のサイン（ｓｉｎｅ）値であってよい。本発明の一実施形態によると、このような特定距離ｄ２は、０．０１ｍｍから０．５ｍｍであることが好ましく、特に、０．１ｍｍから０．４ｍｍであることがさらに好ましい。０．５ｍｍは、かなり小さな距離であるが、前述したとおり、上刃１０の全体厚さｄ１が３ｍｍから５ｍｍなので、全体厚さｄ１で略１０％から１５％に該当する距離である。

支持面１０５は、図３に示されているとおり、上刃１０の外壁のうち下刃１１に向かう外壁の外面を指称する。本発明の一実施形態によると、このような支持面１０５は、内面１０１から上方に向かって延伸して形成される。支持面１０５は、前記垂直線Ｖと一直線に形成されてよいが、前記垂直線Ｖと特定角度を有して形成されてもよい。

外周面１０３は、上刃１０のチップ１０２から下刃１１の反対側に向かって傾斜を有して延伸して形成される。このような外周面１０３は、前記内面１０１に比べてかなり広く、前記垂直線Ｖから一定の角度である第２角度ｂで傾斜を有する。このような第２角度ｂは、８０゜から９０゜であることが好ましく、特に８５゜から９０゜であることがさらに好ましい。もし８０°より小さければ、極板Ｅの切断面で塑性変形率が増加するという問題があり、もし９０°より大きければ、外周面１０３が極板Ｅまたは下刃１１と干渉を起こすという問題がある。

一方、下刃１１は、極板Ｅの下方で上刃１０と一部重なるように位置し、回転して上刃１０とともに極板Ｅを切断する。下刃１１は上刃１０とともに全体的に一定の厚さを有する円板状に形成され、中心が下刃シャフト１２２に連結される。そして、下刃シャフト１２２は、下刃駆動モータ（図示せず）と連結され、下刃駆動モータが回転すると、下刃シャフト１２２を介して回転力が下刃１１に伝達される。よって、下刃１１が別途の回転軸（図示せず）を中心に回転することができる。このような下刃１１の回転する方向は、上刃１０が回転する方向と反対方向である。

下刃１１の外周面１１１は、平坦に形成されて極板Ｅが安定的に安着されることが好ましい。そして、上刃１０及び下刃１１は、互いが一部重なるように配置される。そうすることにより、上刃１０及び下刃１１が切断した極板Ｅの断面がきれいに鋭利になり得る。

上刃１０及び下刃１１には、上刃シャフト１２１と下刃シャフト１２２上に一定幅を有する上刃スペーサー１３１及び下刃スペーサー１３２がそれぞれ形成され得る。もしスリッター１が複数の上刃１０及び下刃１１を含むと、複数の上刃１０と上刃１０の間、そして複数の下刃１１と下刃１１の間を離隔させることができる。

図４は、本発明の他の実施形態によるスリッター１ａの断面図であり、図５は、本発明の他の実施形態による上刃１０ａの断面図である。

本発明の他の実施形態によれば、図４及び図５に示されているとおり、極板Ｅの上方に位置し、回転して前記極板Ｅを切断する上刃１０ａ；及び前記極板Ｅの下方で前記上刃と一部重なるように位置し、前記上刃１０ａとともに前記極板Ｅを切断する下刃１１を含み、前記上刃１０ａは、最下端に形成されるチップ１０２から前記下刃１１に向かって傾斜を有して延伸する第１内面１０１１；及び前記チップ１０２から前記下刃１１の反対側に向かって傾斜を有して延伸する外周面１０３を含み、前記第１内面１０１１は、前記上刃１０ａの回転中心となる回転軸Ｒに垂直な垂直線Ｖから、第１角度ａで傾斜を有し、前記外周面１０３は、前記垂直線Ｖから第２角度ｂで傾斜を有する。そして、前記上刃１０ａは、前記第１内面１０１１から内側に向かって延伸する第２内面１０１２をさらに含み、前記第２内面１０１２は、前記垂直線Ｖから第３角度ｃで傾斜を有する。

第１内面１０１１は、上刃１０ａのチップ１０２から下刃１１に向かって延伸して形成され、上刃１０ａの回転中心となる回転軸Ｒに垂直な垂直線Ｖから、第１角度ａで傾斜を有する。

第２内面１０１２は、第１内面１０１１から上刃１０ａの内側に向かって延伸して形成される。そして、第２内面１０１２は、前記垂直線Ｖから第３角度ｃで傾斜を有する。そうすることにより、図４に示されているとおり、上刃１０ａと下刃１１は、線１０４ａ又は非常に薄い面で接触し得る。よって、接触する面積が極めて減少するので、同一の回転力で上刃１０ａと下刃１１が回転したとしても極板Ｅに印加されるせん断応力（Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｓｓ）がさらに増加する。よって、上刃１０ａ及び下刃１１が極板Ｅをさらにきれいに鋭利に切断することができる。このような第３角度ｃは、２．６゜から３．１゜であることが好ましく、特に２．８゜から３．０゜であることがさらに好ましい。第２内面１０１２は、上刃１０ａの内側に向かって延伸しながら、支持面１０５と段差を形成し得る。但し、これに制限されず、別途に曲面が形成されて第２内面１０１２と支持面１０５を自然に連結することもできる。

本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施され得るとのことを理解することができるであろう。よって、以上で記述した実施形態は、全ての面において例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導出される様々な実施形態が本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。

１：スリッター
１０：上刃
１１：下刃
１０１：内面
１０２：チップ
１０３：外周面
１２１：上刃シャフト
１２２：下刃シャフト
１３１：上刃スペーサー
１３２：下刃スペーサー
１０１１：第１内面
１０１２：第２内面

Claims (13)

1. 極板の上方に位置し、回転して前記極板を切断する上刃、及び
   前記極板の下方で前記上刃と一部重なるように位置し、回転して前記上刃とともに前記極板を切断する下刃を含み、
   前記上刃は、
   最下端に形成されるチップから前記下刃に向かって傾斜を有して延伸する第１内面、及び
   前記チップから前記下刃の反対側に向かって傾斜を有して延伸する外周面を含み、
   前記第１内面は、前記上刃の回転中心となる回転軸に垂直な垂直線から、第１角度で傾斜を有し、
   前記外周面は、前記垂直線から第２角度で傾斜を有し、
   前記第２角度は、８０゜から９０゜である、スリッター。
2. 前記第１角度は、０．６゜から１．１゜である、請求項１に記載のスリッター。
3. 前記第１角度は、０．９゜から１．０゜である、請求項２に記載のスリッター。
4. 前記第２角度は、８５゜から９０゜である、請求項１から３のいずれか一項に記載のスリッター。
5. 前記上刃は、前記第１内面から内側に向かって延伸する第２内面をさらに含み、
   前記第２内面は、前記垂直線から第３角度で傾斜を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスリッター。
6. 前記第３角度は、２．６゜から３．１゜である、請求項５に記載のスリッター。
7. 前記第３角度は、２．８゜から３．０゜である、請求項６に記載のスリッター。
8. 前記上刃は、前記下刃と線で接触する、請求項１から７のいずれか一項に記載のスリッター。
9. 前記上刃のチップから前記下刃との接触点までの水平距離が０．０１ｍｍから０．５ｍｍである、請求項１から８のいずれか一項に記載のスリッター。
10. 前記上刃のチップから前記下刃との接触点までの水平距離が０．１ｍｍから０．４ｍｍである、請求項９に記載のスリッター。
11. 前記上刃の全体厚さが３ｍｍから５ｍｍである、請求項１から１０のいずれか一項に記載のスリッター。
12. 前記上刃のチップが前記極板と最も先に接触する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のスリッター。
13. 前記極板が安着される前記下刃の外周面が平坦に形成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のスリッター。

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