JP7392870B2 - 単位セル製造装置及び方法 - Google Patents
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Description
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年３月２５日に出願された韓国特許出願第１０－２０２０－００３６３９５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全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本出願は、２０２０年３月２５日に出願された韓国特許出願第１０－２０２０－００３６３９５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全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
本発明は、単位セル製造装置及び方法に関し、より詳しくは、電極と分離膜シートを積層して単位セルを製造する際に、電極が正位置から離脱することを防止できる単位セル製造装置及び方法に関する。
通常、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、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、動力工具（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、及び電動自転車（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品のみでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が求めら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して使用されている。
このような二次電池を製造するために、先ず、電極活物質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、所定の形状の電極組立体を形成する。そして、電池ケースに電極組立体を収納し、電解液を注入した後、シーリングする。
電極組立体は、様々な種類に分類される。例えば、単位セルを製造せず、単純に正極、分離膜、負極を交差して連続的に積層する単純スタック型（Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、正極、分離膜、負極を用いて単位セルを先ず製造した後、このような単位セルを積層するラミネーション＆スタック型（Ｌ＆Ｓ、Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ＆ Ｓｔａｃｋ Ｔｙｐｅ）、長さが一側に長い分離膜シートの一面に、複数の電極又は単位セルを離隔させて付着し、分離膜シートを一端から同一の方向に繰り返し折り畳むスタック＆折り畳み型（Ｓ＆Ｆ、Ｓｔａｃｋ ＆ Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）、長さが一側に長い分離膜シートの一面と他面に、複数の電極又は単位セルをそれぞれ交互に付着し、分離膜シートを一端から特定の方向に折り畳んだ後、反対方向に折り畳む方式を交互に繰り返すＺ－折り畳み型（Ｚ－Ｆｏｌｄｉｎｇ Ｔｙｐｅ）などがある。
この中でも、ラミネーション＆スタック型、スタック＆折り畳み型、又はＺ－折り畳み型の電極組立体を製造するためには、先ず単位セルを製造してよい。一般的に、単位セルを製造するためには、中央電極がコンベヤーベルトなどによって一側に移動する間に、中央電極の上下面にそれぞれ分離膜が積層され、その後、最上端に上部電極がさらに積層される。そして、場合によって、最下端に下部電極がさらに積層されてもよい。そして、電極と分離膜が積層された積層体に熱及び圧力を印加するラミネーティング工程が行われる。このようなラミネーティング工程を行うことにより、電極と分離膜との間が接着され、単位セルが堅固に形成され得る。
ところが、従来には電極と分離膜が積層された積層体にラミネーティング工程を行う前までは、電極と分離膜が互いに接着されず、単に接触しているだけであった。よって、ラミネーティング工程を行うために積層体を移送する過程で、電極が正位置から離脱する問題があった。また、ラミネーティング工程は、積層体に高い熱及び圧力を印加するものであるので、電極が破損される問題もあった。さらに、近年、小さな熱及び圧力にも電極と接着され得る分離膜が開発されたが、このような分離膜は、製造コストが過度に消費され、経済的でなく、工程効率も低下する問題もあった。
本発明が解決しようとする課題は、電極と分離膜シートを積層して単位セルを製造する際に、電極が正位置から離脱することを防止できる単位セル製造装置及び方法を提供することである。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解され得るであろう。
前記課題を解決するための本発明の実施形態による単位セル製造装置は、下部分離膜シートが巻き出される下部分離膜リール；巻き出された前記下部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第１ノズル；上部分離膜シートが巻き出される上部分離膜リール；巻き出された前記上部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第２ノズル；接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの片面が下方に向って前記下部分離膜シートの片面に安定して配置した第１電極の上面と接着するように前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる第１ニップロールを含む。
また、接着剤が塗布された前記下部分離膜シートの片面に第１電極を安定して配置させる第１ヘッダーをさらに含んでよい。
また、前記第１電極が形成される第１電極シートが巻き出される第１電極リールをさらに含んでよい。
また、前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着する前に、前記第１電極の上方に配置されて前記第１電極を撮影する第１ビジョンセンサーをさらに含んでよい。
また、前記第１ニップロールは、前記下部分離膜シート、前記第１電極、及び前記上部分離膜シートが順次積層されて形成された第１積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第１積層体に圧力を印加してよい。
また、両面が上下反転された前記上部分離膜シートの上方に向かう他面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第３ノズルをさらに含んでよい。
また、接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極が安定して配置すると、前記下部分離膜シート、前記第１電極、前記上部分離膜シート、及び前記第２電極が順次積層されて形成された第２積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第２積層体に圧力を印加する第２ニップロールをさらに含んでよい。
また、接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極を安定して配置させる第２ヘッダーをさらに含んでよい。
また、前記第２電極が形成される第２電極シートが巻き出される第２電極リールをさらに含んでよい。
また、前記第２電極が前記上部分離膜シートの他面に安定して配置する前に、前記第２電極の上方に配置されて前記第２電極を撮影する第２ビジョンセンサーをさらに含んでよい。
また、前記第２積層体を一定の間隔で切断するカッターをさらに含んでよい。
また、前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着すると、前記第１電極の側面に配置されて前記第１電極を撮影する第３ビジョンセンサーをさらに含んでよい。
また、前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着すると、前記上部分離膜シートの上方に配置され、前記上部分離膜シートに向って光を照射する光源をさらに含んでよい。
前記課題を解決するための本発明の実施形態による単位セル製造方法は、下部分離膜リールから下部分離膜シートが巻き出される段階；巻き出された前記下部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に第１ノズルが接着剤を塗布する段階；接着剤が塗布された前記下部分離膜シートの片面に第１電極が安定して配置する段階；上部分離膜リールから上部分離膜シートが巻き出される段階；巻き出された前記上部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に第２ノズルが接着剤を塗布する段階；及び接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの片面が下方に向って前記下部分離膜シートの片面に安定して配置した第１電極の上面と接着するように第１ニップロールが前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階を含む。
また、前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階において、前記第１ニップロールは、前記下部分離膜シート、前記第１電極、及び前記上部分離膜シートが順次積層されて形成された第１積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第１積層体に圧力を印加してよい。
また、前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階後に、前記上部分離膜シートの上方に向かう他面の少なくとも一部に第３ノズルが接着剤を塗布する段階をさらに含んでよい。
また、第３ノズルが接着剤を塗布する段階後に、接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極が安定して配置する段階をさらに含んでよい。
また、前記第２電極が安定して配置する段階後に、前記下部分離膜シート、前記第１電極、前記上部分離膜シート、及び前記第２電極が順次積層されて形成された第２積層体の両面に第２ニップロールがそれぞれ配置され、回転しながら前記第２積層体に圧力を印加する段階をさらに含んでよい。
また、前記第２積層体に圧力を印加する段階後に、カッターが前記第２積層体を一定の間隔で切断する段階をさらに含んでよい。
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れば、少なくとも次のような効果がある。
電極と分離膜シートを積層して単位セルを製造する際に、電極を分離膜シート上に安定して配置するたびに接着剤を予め塗布することにより、高価の分離膜を使用しなくても電極位置の離脱を防止することができる。
また、ラミネーティング工程を行う必要がなく、ラミネーターを除去することができるので、単位セル製造装置の体積が減少し、製造工程を簡素化することができる。
本発明に係る効果は、以上で例示された内容により制限されず、より様々な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面とともに詳しく後述する実施形態を参照すれば明確となる。しかし、本発明は、以下に開示してい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、ただ本実施形態は、本発明の開示が完全となるようにし、本発明の属する技術分野における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定義されるだけである。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す。
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本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共通して理解され得る意味として用いることができる。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、理想的又は過度に解釈されない。
本明細書において用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限することを意図するものではない。本明細書において、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（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に、一つ以上の他の構成要素の存在又は追加を排除しない。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による単位セル製造方法のフローチャートである。
本発明の一実施形態によれば、電極１１と分離膜シート１２１１、１２２１を積層して単位セル２を製造する際に、電極１１を分離膜シート１２１１、１２２１上に安定して配置するたびに接着剤を予め塗布することにより、高価の分離膜を使用しなくても電極１１の位置の離脱を防止することができる。また、ラミネーティング工程を行う必要がなく、ラミネーターを除去することができるので、単位セル製造装置１の体積が減少し、製造工程を簡素化することができる。
このために、本発明の一実施形態による単位セル製造方法は、下部分離膜リール１２１から下部分離膜シート１２１１が巻き出される段階；巻き出された前記下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面（下部分離膜シートの片面１２１２）の少なくとも一部に第１ノズル１３１が接着剤を塗布する段階；接着剤が塗布された前記下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に第１電極１１１２が安定して配置する段階；上部分離膜リール１２２から上部分離膜シート１２２１が巻き出される段階；巻き出された前記上部分離膜シート１２２１の上方に向かう片面（上部分離膜シートの片面１２２２）の少なくとも一部に第２ノズル１３２が接着剤を塗布する段階；及び接着剤が塗布された前記上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が下方に向って前記下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に安定して配置安定して配置した第１電極１１１２の上面と接着するように第１ニップロール１６１が前記上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる段階を含む。
また、前記上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる段階後に、前記上部分離膜シート１２２１の上方に向かう他面（上部分離膜シートの他面１２２３）の少なくとも一部に第３ノズル１３３が接着剤を塗布する段階；及び接着剤が塗布された前記上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に第２電極１１２２が安定して配置する段階をさらに含んでもよい。
以下、図１のフローチャートに示された各段階を、図２～図６を参照して具体的に説明する。
図２は、本発明の一実施形態による単位セル製造装置１の概略図である。
本発明の一実施形態による単位セル製造装置１は、図２に示されたように、下部分離膜シート１２１１が巻き出される下部分離膜リール１２１；巻き出された前記下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面１２１２の少なくとも一部に接着剤を塗布する第１ノズル１３１；上部分離膜シート１２２１が巻き出される上部分離膜リール１２２；巻き出された前記上部分離膜シート１２２１の上方に向かう片面１２２２の少なくとも一部に接着剤を塗布する第２ノズル１３２；接着剤が塗布された前記上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が下方に向って前記下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に安定して配置した第１電極１１１２の上面と接着するように前記上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる第１ニップロール１６１を含む。
下部分離膜リール１２１は、下部分離膜シート１２１１が巻き取られたリールであり、下部分離膜シート１２１１が前記下部分離膜リール１２１から巻き出される。そして、上部分離膜リール１２２は、上部分離膜シート１２２１が巻き取られたリールであり、上部分離膜シート１２２１が前記上部分離膜リール１２２から巻き出される。下部分離膜リール１２１から巻き出された下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面１２１２には第１電極１１１２が安定して配置し、上部分離膜リール１２２から巻き出された上部分離膜シート１２２１が前記第１電極１１１２の上面に積層される。すると、下部分離膜シート１２１１、第１電極１１１２、及び上部分離膜シート１２２１が順次積層された第１積層体２１が形成される。このような第１積層体２１は、分離膜シート１２１１、１２２１に複数の第１電極１１１２が分離膜シート１２１１、１２２１の長手方向に一列に離隔配置して積層されることにより形成され得る。
下部分離膜シート１２１１と上部分離膜シート１２２１は、移送方向が互いに異なってよい。例えば、図２に示されたように、下部分離膜シート１２１１は、単位セル製造装置１の一側から他側に巻き出されて移送されてよく、上部分離膜シート１２２１は、上方から下方に巻き出されて移送されてよい。そして、後に上部分離膜シート１２２１の片面１２２２に接着剤が塗布されると、上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転されながら、上部分離膜シート１２２１の移送方向が下部分離膜シート１２１１の移送方向と同様に変更されることがある。ただし、これに制限されず、下部分離膜シート１２１１と上部分離膜シート１２２１は、移送方向が最初から同一であってよい。このような場合には、後に上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転されても、上部分離膜シート１２２１の移送方向が変更されないことがある。
ノズル１３は、分離膜シート１２１１、１２２１に接着剤を塗布する。前記接着剤は、分離膜シート１２１１、１２２１の上方に向かう面１２１２、１２２２、１２２３に均一に塗布されることが好ましい。さらに、接着剤の粘性が相対的に高い場合には、分離膜シート１２１１、１２２１の面１２１２、１２２２、１２２３の全面に全て接着剤を塗布してもよい。ところが、接着剤の粘性が相対的に低い場合には、分離膜シート１２１１、１２２１の面１２１２、１２２２、１２２３の全面に全て接着剤を塗布すると、接着剤の塗布量が過度に多い可能性がある。それにより、接着剤が分離膜シート１２１１、１２２１の外側に流動して他の部分を汚染させる可能性があり、二次電池が製造される際に電力を生産する機能が円滑にならない可能性がある。よって、このような場合に、接着剤は、分離膜シート１２１１、１２２１の領域の上面に点状に塗布するスポット塗布方式、又は線状に塗布するライン塗布方式で塗布されてよい。
一方、接着剤の塗布量が過度に少ないと、セルが移動しながら相変らず電極１１が分離膜シート１２１１、１２２１に固定されず、正位置から離脱する可能性がある。よって、接着剤が塗布される領域の間隔が過度に広くないことが好ましい。
一方、接着剤は、分離膜が電解液に含浸されても接着性を維持しなければならない。よって、化学的な原因により変性されない、耐食性の性質を有することが好ましい。このような接着剤は、ホットメルト接着剤として、変性オレフィン系熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
ノズル１３は、巻き出された前記下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面１２１２の少なくとも一部に接着剤を塗布する第１ノズル１３１；及び巻き出された前記上部分離膜シート１２２１の上方に向かう片面１２２２の少なくとも一部に接着剤を塗布する第２ノズル１３２；及び両面が上下反転された前記上部分離膜シート１２２１の上方に向かう他面１２２３の少なくとも一部に接着剤を塗布する第３ノズル１３３を含む。具体的には、第１ノズル１３１は、下部分離膜シート１２１１の上方に配置され、上方に向かう片面１２１２の少なくとも一部に接着剤を塗布する。そして、第２ノズル１３２は、上部分離膜シート１２２１の上方に配置され、上方に向かう片面１２２２の少なくとも一部に接着剤を塗布する。そして、第３ノズル１３３は、後に上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転され、上部分離膜シート１２２１の他面１２２３が上方に向かうようになると、上部分離膜シート１２２１の上方に配置され、上方に向かう他面１２２３の少なくとも一部に接着剤を塗布する。
第１電極１１１２及び第２電極１１２２は、電極集電体上に電極活物質、導電材、及びバインダーのスラリーを塗布した後、これを乾燥してプレッシングすることにより製造され得る。本発明の一実施形態によれば、別途の電極１１製造工程で、第１電極１１１２及び第２電極１１２２が製造され得る。そして、第１電極１１１２は、単位セル製造装置１の一側に設けられた第１電極テーブル３１又は第１電極マガジン（未図示）に供給され、第２電極１１２２も、単位セル製造装置１の一側に設けられた第２電極テーブル３２又は第２電極マガジン（未図示）に供給され得る。第１ノズル１３１が下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に接着剤を塗布すると、第１ヘッダー１４１が第１電極１１１２を吸着した後に移送することにより、接着剤が塗布された下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に第１電極１１１２を安定して配置させることができる。そして、後に上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転され、第３ノズル１３３が上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に接着剤を塗布すると、第２ヘッダー１４２が第２電極１１２２を吸着した後に移送することにより、接着剤が塗布された上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に第２電極１１２２を安定して配置させることができる。ここで、第１電極１１１２と第２電極１１２２は、互いに異なる極性を有する電極１１であってよい。すなわち、第１電極１１１２が正極であれば、第２電極１１２２は負極であり、第１電極１１１２が負極であれば、第２電極１１２２は正極であってよい。
ガイドロール１５は、上部分離膜シート１２２１が巻き出されて移送される際に、上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が上方に向かうようにガイドする。前述したように、上部分離膜シート１２２１は、下部分離膜シート１２１１と移送方向が互いに異なってよく、特に、上方から下方に巻き出されて移送されてよい。すると、上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が上方に向わないか、上方に向っても傾斜を有し、傾く可能性もある。よって、第２ノズル１３２が上部分離膜シート１２２１の片面１２２２に容易に接着剤を塗布するために、ガイドロール１５が上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が水平をなして上方に向かうように移送方向を変更させてよい。
第１ニップロール１６１は、接着剤が塗布された前記上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が下方に向って前記下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に安定して配置した第１電極１１１２の上面と接着するように前記上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる。上部分離膜シート１２２１の片面１２２２がガイドロール１５によって水平をなして上方に向かうと、第２ノズル１３２が上部分離膜シート１２２１の片面１２２２に接着剤を塗布する。すると、このような上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が、下方に位置した第１電極１１１２の上面と接着しなければならない。このために、上方に向かう上部分離膜シート１２２１の片面１２２２は、下方に向かうように上下反転されなければならない。よって、第１ニップロール１６１は、上部分離膜シート１２２１の他面１２２３と接触して回転し、前記上部分離膜シート１２２１の他面１２２３が上方に向かうようにガイドする。それにより、上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転され、上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が第１電極１１１２の上面に接着することができる。
ガイドロール１５が、上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が上方に向かうようにガイドする際に、図２に示されたように、上部分離膜シート１２２１の移送方向が下部分離膜シート１２１１と反対であってよい。すると、第１ニップロール１６１は、上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させながら、上部分離膜シート１２２１の移送方向をまた反対に変更させることができる。それにより、上部分離膜シート１２２１の移送方向が下部分離膜シート１２１１と同一になり得る。ただし、これに制限されず、もし下部分離膜シート１２１１と上部分離膜シート１２２１の移送方向が最初から同一の場合には、第１ニップロール１６１は、上部分離膜シート１２２１の移送方向を変更させることなく、ただ上部分離膜シート１２２１の両面のみを上下反転させることができる。
第１ニップロール１６１は、複数に形成され、下部分離膜シート１２１１、第１電極１１１２、及び上部分離膜シート１２２１が順次積層された第１積層体２１の両面にそれぞれ配置され得る。そして、回転しながら前記第１積層体２１に圧力を印加することができる。それにより、第１積層体２１の内部がより強力に接着され得る。
上部分離膜シート１２２１の両面が上下反転されると、上部分離膜シート１２２１の他面１２２３が上方に向かう。すると、第３ノズル１３３が上方に向かう他面１２２３の少なくとも一部に接着剤を塗布する。そして、第２ヘッダー１４２が第２電極１１２２を吸着した後に移送することにより、接着剤が塗布された上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に第２電極１１２２を安定して配置させることができる。それにより、下部分離膜シート１２１１、前記第１電極１１１２、前記上部分離膜シート１２２１、及び前記第２電極１１２２が順次積層された第２積層体２２が形成され得る。このような第２積層体２２は、分離膜シート１２１１、１２２１に複数の第２電極１１２２が分離膜シート１２１１、１２２１の長手方向に一列に離隔配置されて積層されることにより形成され得る。第１電極１１１２及び第２電極１１２２は、互いに大きさが異なるので、離隔される間隔が異なってよい。ただし、第１電極１１１２及び第２電極１１２２は、両方も中心が一致するように整列されて配置されることが好ましい。
第２ニップロール１６２は、複数に形成され、第２積層体２２の両面にそれぞれ配置され得る。そして、回転しながら前記第２積層体２２に圧力を印加することができる。それにより、第２積層体２２の内部がより強力に接着され得る。
このような単位セル製造装置１を使用して、本発明の一実施形態による単位セル製造方法を、次のように行うことができる。
図２に示されたように、先ず、下部分離膜シート１２１１が下部分離膜リール１２１から巻き出され、単位セル製造装置１の一側から他側に移送される。すると、第１ノズル１３１が下部分離膜シート１２１１の上方に配置され、下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面１２１２の少なくとも一部に接着剤を塗布する（Ｓ１０１）。別途の電極１１製造工程で製造された第１電極１１１２は、単位セル製造装置１の一側に設けられた第１電極テーブル３１又は第１電極マガジン（未図示）に供給される。そして、第１ヘッダー１４１が第１電極１１１２を吸着した後に移送することにより、接着剤が塗布された下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に第１電極１１１２を安定して配置させることができる（Ｓ１０２）。
一方、上部分離膜シート１２２１が上部分離膜リール１２２から巻き出され、上方から下方に移送され得る。すると、ガイドロール１５が上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が上方に向かうようにガイドする。特に、上部分離膜シート１２２１の移送方向が下部分離膜シート１２１１と反対になるように移送方向を変更させることができる。すると、第２ノズル１３２が上部分離膜シート１２２１の上方に配置され、上部分離膜シート１２２１の上方に向かう片面１２２２の少なくとも一部に接着剤を塗布する（Ｓ１０３）。
第１ニップロール１６１は、接着剤が塗布された前記上部分離膜シート１２２１の片面１２２２が下方に向かうように前記上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる（Ｓ１０４）。それにより、上部分離膜シート１２２１の下方に安定して配置した第１電極１１１２の上面と接着する。この際、第１ニップロール１６１は、上部分離膜シート１２２１の移送方向をまた反対に変更させることにより、上部分離膜シート１２２１の移送方向が下部分離膜シート１２１１と同一になり得る。これと同時に、第１ニップロール１６１は、下部分離膜シート１２１１、第１電極１１１２、及び上部分離膜シート１２２１が順次積層された第１積層体２１の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第１積層体２１に圧力を印加することができる。
第３ノズル１３３は、両面が上下反転された前記上部分離膜シート１２２１の上方に配置され、上部分離膜シート１２２１の上方に向かう他面１２２３の少なくとも一部に接着剤を塗布する（Ｓ１０５）。別途の電極１１製造工程で製造された第２電極１１２２は、単位セル製造装置１の一側に設けられた第２電極テーブル３２又は第２電極マガジン（未図示）に供給される。そして、第２ヘッダー１４２が第２電極１１２２を吸着した後に移送することにより、接着剤が塗布された上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に第２電極１１２２を安定して配置させることができる（Ｓ１０６）。
第２ニップロール１６２は、下部分離膜シート１２１１、第１電極１１１２、上部分離膜シート１２２１、及び前記第２電極１１２２が順次積層された第２積層体２２の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第２積層体２２に圧力を印加することができる。そして、カッター１７が第２積層体２２を一定の間隔で切断することにより、単位セル２が製造され得る。
図３は、本発明の一実施形態による単位セル製造装置１を詳しく示した側面概略図であり、図４は、本発明の一実施形態による単位セル製造装置１を詳しく示した平面概略図である。
本発明の一実施形態による単位セル製造装置１は、図３及び図４に示されたように、前記第１電極１１１２が前記上部分離膜シート１２２１と接着する前に、前記第１電極１１１２の上方に配置されて前記第１電極１１１２を撮影する第１ビジョンセンサー１８１；前記第２電極１１２２が前記上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に安定して配置する前に、前記第２電極１１２２の上方に配置されて前記第２電極１１２２を撮影する第２ビジョンセンサー１８２；及び前記第１電極１１１２が前記上部分離膜シート１２２１と接着すると、前記第１電極１１１２の側面に配置されて前記第１電極１１１２を撮影する第３ビジョンセンサー１８３をさらに含む。
第１、第２及び第３ビジョンセンサー１８１、１８２、１８３は、特定の領域を撮影し、特定の領域に対する画像信号を受信することにより映像を獲得する。このために、一般的にビジョンセンサーには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子が含まれる。特に、本発明の一実施形態による第１、第２、及び第３ビジョンセンサー１８１、１８２、１８３は、それぞれ上部分離膜シート１２２１と接着前の第１電極１１１２、第２電極１１２２、及び上部分離膜シート１２２１と接着後の第１電極１１１２を撮影することにより映像を獲得することができる。
一方、図示されてはいないが、単位セル製造装置１は、このような第１電極１１１２及び第２電極１１２２の映像を通して、第１電極１１１２及び第２電極１１２２の不良有無を判断し得る制御部（未図示）をさらに含んでもよい。制御部は、前記獲得した映像と、予め保存された良品の第１電極１１１２及び第２電極１１２２の映像とを比べて、第１電極１１１２及び第２電極１１２２の大きさ、模様、位置の不良有無、又は破損有無などを把握することができる。
第１ビジョンセンサー１８１は、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着する前に、第１電極１１１２の上方に配置されて第１電極１１１２を撮影する。このような第１ビジョンセンサー１８１は、第１電極テーブル３１の上方に配置され、第１電極１１１２が第１ヘッダー１４１に吸着される前に、第１電極テーブル３１で待機する第１電極１１１２を撮影することができる。それにより、第１電極１１１２の不良有無などを容易に把握し、もし不良の場合、下部分離膜シート１２１１に安定して配置する前に除去することができる。ただし、これに制限されず、下部分離膜シート１２１１の上方に配置され、下部分離膜シート１２１１に安定して配置した第１電極１１１２を撮影することもできる。
第２ビジョンセンサー１８２は、第２電極１１２２が上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に安定して配置する前に、第２電極１１２２の上方に配置されて第２電極１１２２を撮影する。このような第２ビジョンセンサー１８２は、第２電極テーブル３２の上方に配置され、第２電極１１２２が第２ヘッダー１４２に吸着される前に、第２電極テーブル３２で待機する第２電極１１２２を撮影することができる。それにより、第２電極１１２２の不良有無などを容易に把握し、もし不良の場合、上部分離膜シート１２２１に安定して配置する前に除去することができる。ただし、これに制限されず、上部分離膜シート１２２１の上方に配置され、上部分離膜シート１２２１に安定して配置した第２電極１１２２を撮影することもできる。
第３ビジョンセンサー１８３は、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着すると、第１電極１１１２の側面に配置されて第１電極１１１２を撮影する。このような第３ビジョンセンサー１８３は、第２電極１１２２が上部分離膜シート１２２１に安定して配置した後、第１電極１１１２を撮影することができる。それにより、第２電極１１２２が上部分離膜シート１２２１に安定して配置する過程で、第１電極１１１２が正位置から離脱するか第１電極１１１２が破損されても、第１電極１１１２の不良有無などを容易に把握することができる。
一方、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着すると、第１電極１１１２の両面が全て上部分離膜シート１２２１及び下部分離膜シート１２１１に接着されてカバーされる。すると、第３ビジョンセンサー１８３が第１電極１１１２を撮影しても、鮮明な映像を獲得できない可能性がある。よって、図３及び図４に示されたように、上部分離膜シート１２２１の上方に別途の光源１９が配置されてよい。そして、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着すると、上部分離膜シート１２２１、特に、第３ビジョンセンサー１８３が撮影する領域に向って光を照射することができる。それにより、第３ビジョンセンサー１８３がより鮮明な映像を獲得することができる。
このような本発明の一実施形態による単位セル製造装置１を使用すると、電極１１と分離膜シート１２１１、１２２１を積層して単位セル２を製造する際に、電極１１を分離膜シート１２１１、１２２１上に安定して配置するたびに接着剤を予め塗布することにより、高価の分離膜を使用しなくても電極１１の位置が離脱することを防止することができる。また、ラミネーティング工程を行う必要がなく、ラミネーターを除去することができるので、単位セル製造装置１の体積が減少し、製造工程を簡素化することができる。
図５は、本発明の他の実施形態による単位セル製造装置１ａの概略図である。
本発明の一実施形態によれば、第１電極１１１２及び第２電極１１２２が別途の電極１１製造工程で製造された後に供給される。しかし、本発明の他の実施形態による単位セル製造装置１ａは、前記第１電極１１１２が形成される第１電極シート１１１１が巻き出される第１電極リール１１１、及び前記第２電極１１２２が形成される第２電極シート１１２１が巻き出される第２電極リール１１２をさらに含む。すなわち、第１電極１１１２及び第２電極１１２２が単位セル製造装置１ａで第１電極シート１１１１及び第２電極シート１１２１を切断することにより、直ちに製造することができる。
第１電極リール１１１は、第１電極シート１１１１が巻き取られたリールであり、第１電極シート１１１１が前記第１電極リール１１１から巻き出される。そして、第２電極リール１１２は、第２電極シート１１２１が巻き取られたリールであり、第２電極シート１１２１が前記第２電極リール１１２から巻き出される。このような第１電極シート１１１１を切断して複数の第１電極１１１２が形成され、第２電極シート１１２１を切断して複数の第２電極１１２２が形成される。
図６は、本発明の他の実施形態による単位セル製造装置１ａを詳しく示した側面概略図である。
一方、本発明の他の実施形態よれば、図６に示されたように、第１ビジョンセンサー１８１は、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着する前に、第１電極１１１２の上方に配置されて第１電極１１１２を撮影する。このような第１ビジョンセンサー１８１は、第１カッター１７１が第１電極シート１１１１を切断して第１電極１１１２が形成されると、第１電極１１１２が下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に安定して配置する前に第１電極１１１２を撮影することができる。第２ビジョンセンサー１８２は、第２カッター１７２が第２電極シート１１２１を切断して第２電極１１２２が形成されると、第２電極１１２２が上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に安定して配置する前に第２電極１１２２を撮影することができる。そして、第３ビジョンセンサー１８３は、第１電極１１１２が上部分離膜シート１２２１と接着すると、第１電極１１１２の側面に配置され、第１電極１１１２を撮影する。よって、第１電極１１１２及び第２電極１１２２の大きさ、模様、位置の不良有無、又は破損有無などを把握することができる。
このような単位セル製造装置１ａを使用して、本発明の他の実施形態による単位セル製造方法を、次のように行うことができる。
第１ノズル１３１が下部分離膜シート１２１１の上方に向かう片面１２１２の少なくとも一部に接着剤を塗布すると（Ｓ１０１）、第１カッター１７１が第１電極リール１１１から巻き出された第１電極シート１１１１を切断して第１電極１１１２を形成する。そして、このような第１電極１１１２は、下部分離膜シート１２１１の片面１２１２に直ちに安定して配置することができる（Ｓ１０２）。一方、第２ノズル１３２が上部分離膜シート１２２１の上方に向かう片面１２２２の少なくとも一部に接着剤を塗布すると（Ｓ１０３）、第１ニップロール１６１が上部分離膜シート１２２１の両面を上下反転させる（Ｓ１０４）。その後、第３ノズル１３３が両面の上下反転された上部分離膜シート１２２１の上方に向かう他面１２２３の少なくとも一部に接着剤を塗布すると（Ｓ１０５）、第２カッター１７２が第２電極リール１１２から巻き出された第２電極シート１１２１を切断して第２電極１１２２を形成する。そして、このような第２電極１１２２は、上部分離膜シート１２２１の他面１２２３に直ちに安定して配置することができる（Ｓ１０６）。第３カッター１７３がこのように形成された第２積層体２２を一定の間隔で切断することにより、単位セル２を製造することができる。
本発明の属する技術分野における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、他の具体的な形態で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、前記詳細な説明よりは、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、またその均等概念から導き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 単位セル製造装置
２ 単位セル
１１ 電極
１３ ノズル
１５ ガイドロール
１７ カッター
１９ 光源
２１ 第１積層体
２２ 第２積層体
３１ 第１電極テーブル
３２ 第２電極テーブル
１１１ 第１電極リール
１１２ 第２電極リール
１２１ 下部分離膜リール
１２２ 上部分離膜リール
１３１ 第１ノズル
１３２ 第２ノズル
１３３ 第３ノズル
１４１ 第１ヘッダー
１４２ 第２ヘッダー
１６１ 第１ニップロール
１６２ 第２ニップロール
１７１ 第１カッター
１７２ 第２カッター
１７３ 第３カッター
１８１ 第１ビジョンセンサー
１８２ 第２ビジョンセンサー
１８３ 第３ビジョンセンサー
１１１１ 第１電極シート
１１１２ 第１電極
１１２１ 第２電極シート
１１２２ 第２電極
１２１１ 下部分離膜シート
１２１２ 下部分離膜シートの片面
１２２１ 上部分離膜シート
１２２２ 上部分離膜シートの片面
１２２３ 上部分離膜シートの他面
２ 単位セル
１１ 電極
１３ ノズル
１５ ガイドロール
１７ カッター
１９ 光源
２１ 第１積層体
２２ 第２積層体
３１ 第１電極テーブル
３２ 第２電極テーブル
１１１ 第１電極リール
１１２ 第２電極リール
１２１ 下部分離膜リール
１２２ 上部分離膜リール
１３１ 第１ノズル
１３２ 第２ノズル
１３３ 第３ノズル
１４１ 第１ヘッダー
１４２ 第２ヘッダー
１６１ 第１ニップロール
１６２ 第２ニップロール
１７１ 第１カッター
１７２ 第２カッター
１７３ 第３カッター
１８１ 第１ビジョンセンサー
１８２ 第２ビジョンセンサー
１８３ 第３ビジョンセンサー
１１１１ 第１電極シート
１１１２ 第１電極
１１２１ 第２電極シート
１１２２ 第２電極
１２１１ 下部分離膜シート
１２１２ 下部分離膜シートの片面
１２２１ 上部分離膜シート
１２２２ 上部分離膜シートの片面
１２２３ 上部分離膜シートの他面
Claims (19)
- 下部分離膜シートが巻き出される下部分離膜リールと、
巻き出された前記下部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第１ノズルと、
上部分離膜シートが巻き出される上部分離膜リールと、
巻き出された前記上部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第２ノズルと、
前記接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの片面が下方に向って前記下部分離膜シートの片面に安定して配置した第１電極の上面と接着するように前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる第１ニップロールと、を含む、単位セル製造装置。 - 前記接着剤が塗布された前記下部分離膜シートの片面に前記第１電極を安定して配置させる第１ヘッダーをさらに含む、請求項１に記載の単位セル製造装置。
- 前記第１電極が形成される第１電極シートが巻き出される第１電極リールをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の単位セル製造装置。
- 前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着する前に、前記第１電極の上方に配置されて前記第１電極を撮影する第１ビジョンセンサーをさらに含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。
- 前記第１ニップロールは、
前記下部分離膜シート、前記第１電極、及び前記上部分離膜シートが順次積層されて形成された第１積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第１積層体に圧力を印加する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。 - 両面が上下反転された前記上部分離膜シートの上方に向かう他面の少なくとも一部に接着剤を塗布する第３ノズルをさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。
- 前記接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極が安定して配置すると、前記下部分離膜シート、前記第１電極、前記上部分離膜シート、及び前記第２電極が順次積層されて形成された第２積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第２積層体に圧力を印加する第２ニップロールをさらに含む、請求項６に記載の単位セル製造装置。
- 前記接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極を安定して配置させる第２ヘッダーをさらに含む、請求項７に記載の単位セル製造装置。
- 前記第２電極が形成される第２電極シートが巻き出される第２電極リールをさらに含む、請求項７に記載の単位セル製造装置。
- 前記第２電極が前記上部分離膜シートの他面に安定して配置する前に、前記第２電極の上方に配置されて前記第２電極を撮影する第２ビジョンセンサーをさらに含む、請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。
- 前記第２積層体を一定の間隔で切断するカッターをさらに含む、請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。
- 前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着すると、前記第１電極の側面に配置されて前記第１電極を撮影する第３ビジョンセンサーをさらに含む、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の単位セル製造装置。
- 前記第１電極が前記上部分離膜シートと接着すると、前記上部分離膜シートの上方に配置されて前記上部分離膜シートに向って光を照射する光源をさらに含む、請求項１２に記載の単位セル製造装置。
- 下部分離膜リールから下部分離膜シートが巻き出される段階と、
巻き出された前記下部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に第１ノズルが接着剤を塗布する段階と、
前記接着剤が塗布された前記下部分離膜シートの片面に第１電極が安定して配置する段階と、
上部分離膜リールから上部分離膜シートが巻き出される段階と、
巻き出された前記上部分離膜シートの上方に向かう片面の少なくとも一部に第２ノズルが接着剤を塗布する段階と、
前記接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの片面が下方に向って前記下部分離膜シートの片面に安定して配置した前記第１電極の上面と接着するように第１ニップロールが前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階と、を含む、単位セル製造方法。 - 前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階であって、
前記第１ニップロールは、
前記下部分離膜シート、前記第１電極、及び前記上部分離膜シートが順次積層されて形成された第１積層体の両面にそれぞれ配置され、回転しながら前記第１積層体に圧力を印加する、請求項１４に記載の単位セル製造方法。 - 前記上部分離膜シートの両面を上下反転させる段階後に、
前記上部分離膜シートの上方に向かう他面の少なくとも一部に第３ノズルが接着剤を塗布する段階をさらに含む、請求項１４または請求項１５に記載の単位セル製造方法。 - 前記第３ノズルが接着剤を塗布する段階後に、
前記接着剤が塗布された前記上部分離膜シートの他面に第２電極が安定して配置する段階をさらに含む、請求項１６に記載の単位セル製造方法。 - 前記第２電極が安定して配置する段階後に、
前記下部分離膜シート、前記第１電極、前記上部分離膜シート、及び前記第２電極が順次積層されて形成された第２積層体の両面に第２ニップロールがそれぞれ配置され、回転しながら前記第２積層体に圧力を印加する段階をさらに含む、請求項１７に記載の単位セル製造方法。 - 前記第２積層体に圧力を印加する段階後に、
カッターが前記第２積層体を一定の間隔で切断する段階をさらに含む、請求項１８に記載の単位セル製造方法。
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