KR100246941B1 - 전극제조장치, 권심축 및 전극제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전극제조장치는, 양극시트(2), 음극시트(3) 및 절연시트(4a,4b)를 권심축(1)에 의해 감아서 소용돌이형태로 적층한다. 양극시트(2), 음극시트(3) 및 절연시트(4a,4b)는 시트공급수단(5a,5b)에 의해 각각 가이드되면서 권심축(1)으로 공급된다. 권심축(1)에 감기는 원통명상의 전극은, 이 전극이 가지는 제 1 곡률반경보다도 큰 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지블록에 의해 감기종료 이후에 유지된다. 전극유지블록은 전극을 감는 도중에, 전극이 손상되지 않는 위치로 퇴피되어 있다.

Description

전극제조장치, 권심축 및 전극제조방법

제1도는 본 발명의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제2도는 본 발명의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제3도는 본 발명의 권심축을 개략적으로 나타낸 도면.

제4도는 본 발명의 권심축에 양극시트, 음극시트 또는 절연시트가 장착된 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

제5도는 본 발명의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 권심축에 양극시트, 음극시트, 절연시트가 감겨지는 상태를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명의 전극제조장치의 권심축에 양극시트, 음극시트, 절연시트가 감겨지는 상태를 나타낸 도면.

제8도는 본 발명의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제9도는 종래의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

제10도는 종래의 전극제조장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 권심축 2 : 양극시트

3 : 음극시트 4 : 절연시트

5a,5b : 시트공급기구 6a,6b : 전극유지수단

7a,7b : 전극유지블록 진퇴기구 8 : 감기형 전극

201 : 권심축 202a,202b : 단차

203 : 슬리트 221 : 권심축

222 : 회전기구 223 : 세퍼레이터 시트

224 : 가이드 225a : 양극시트

225b : 음극시트 307 : 권심축

308 : 양극시트 309 : 음극시트

310 : 세퍼레이터 시트 311 : 시트 주행면

312 : 장력형성수단 313 : 누름수단

321 : 가이드블록

본 발명은 전극의 제조장치에 관한 것으로, 특히 양극시트, 음극시트 및 이들을 절연하는 시트형상의 세퍼레이터를 감아 적층한 전극을 제조하는 전극제조장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 시트형상의 부재를 감겨지는 권심축에 관한 것으로, 감기형 전극을 제조하는 전극제조장치를 구비하는 권심축에 관한 것이다.

또 본 발명은 전극의 제조방법에 관한 것으로, 특히 양극시트, 음극시트 및 이들을 절연하는 시트형상의 세퍼레이터를 감아 적층하여 전극을 제조하는 전극제조방법에 관한 것이다.

종래에, 양극시트, 층간 절연용시트, 음극시트 및 층간 절연용시트를 소용돌이형태의 원통형상으로 감아서 적층한 감기형 전극(기전부)을 원통형의 외장 용기 내부에 수용하고, 액체 밀폐적으로 밀봉한 구성의 이차전지가 널리 실용적으로 이용된다. 그리고 이러한 종류의 이차전지에 대하여 예를들면 휴대전화기나 휴대형 퍼스널 컴퓨터 등을 비롯한 각종 전자기기의 코드레스화, 소형경량화, 고성능화의 요망에 따라 고용량화 등이 요구되고 있다. 예컨대 전자기기의 전원용 이차전지로서는, 납축전지나 니켈카드뮴 이차전지에 대신하여 고용량화를 도모할 수 있는 니켈수소 이차전지 등의 실용화가 추진되고 있다.

그런데, 니켈수소 이차전지는, 양극시트와 음극시트의 사이에 층간 절연용 시트(세퍼레이터)를 사이에 두고, 감기 혹은 적층형태로 조합시킨 전극을 전지의 의장용기 내부에 수용하고, 소망의 전해액을 주입하고 나서 밀봉한 구성을 채용하고 있다. 특히 이들 시트형상의 전극군을 원통의 소용돌이형태로 감아서 적층한 구성의 전지는, 고용량화를 도모하기 쉽기 때문에 개발이 진행되고 있다.

제9도는 종래의 감기형 전극의 제조에 사용되고 있는 장치의 요부구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 양극시트(902), 음극시트(903) 및 절연시트(904a,904b)는 권심축(901)에 의해 소용돌이형태로 감겨서 적층된다. 절연시트(904a,904b)는 연속하고 있어도 좋다. 또 이들 시트는 시트 공급수단(905a,905b)에 의해 권심축(901)으로 각각 가이드되면서 공급된다. (905a,905b)는 권심축(901)에 감겨 적층되는 감기형 전극의 바깥둘레(외형)를 규제하는 고정형의 유지블록이다.

또한, 이 구성에서 권심축(901)은 절연시트를 사이에 두기 위해, 예를들면 직경방향으로 배열설치된 슬리트 등의 시트를 장착하기 위한 수단을 구비하고 있다. 또 유지블록(906a,906b)의 전극유지면은, 권심축(901)에 감겨 적층되는 감기형 전극의 바깥둘레(외명)면에 맞춘 형상을 하고 있다.

그리고, 이 제조장치에 의한 감기형 전극의 제조는, 다음과 같이 행해지고 있다. 즉 권심축(901)에 절연시트(세퍼레이터)(904)를 사이에 두고 장착되며, 또한 이 절연시트(904a)에 음극시트(903)를, 또 중간 절연용시트(904b)에 양극시트(902)를 각각 따르도록 권심축(901)에 공급하여 회전하는 권심축(901)에 양극시트(902), 음극시트(903) 및 이들을 절연하는 절연시트(904a,904b)를 감는다. 감기 종료시에는 전극유지블록의 전극유지면에 의해 전극은 유지되고, 이 상태에서 권심축을 상하로, 또는 상하 중 어느 한쪽으로 빼냄으로써 감기형 전극이 제조된다. 따라서 감기형 전극의 형상은 전극유지블록의 전극유지면에 의해 규정된다.

그러나, 이러한 종래의 감기형 전극의 제조장치에는, 다음과 같은 문제가 있다. 즉 니켈수소 이차전지 등을 비롯하여 전지의 고용량화가 진행됨에 따라, 양극시트(902), 음극시트(903) 및 절연시트(904a,904b)의 감기의 콤팩트화, 감겨지는 수(적층수)의 증대 혹은 보다 고밀도로 치밀한 감기 등이 요구되고 있다. 그런데 종래의 제조장치의 경우는, 이러한 요구에 대응할 수 없다. 예컨대 양극시트(902), 음극시트(903) 및 절연시트(904a,904b)의 감기는 수를 증대하여 전지의 고용량화를 도모하는 경우, 고정형의 유지블록(906a,906b)에 의해 권심축(901)에 감겨 적층되는 감기형 전극의 외경이 규제되어, 감기는 수를 늘릴 수 없다는 문제가 있다. 또한 권심축(901)에 감겨지는 전극의 바깥둘레면이 전극유지블록(906a,906b)과 충돌하거나 스치든지 하여 손상된다는 문제가 있다. 또한 종래의 장치에 의한 전극제조에 있어서는, 제조하는 감기형 전극의 외형치수 또는 전지의 외장용기(외부통)의 내경에 대응하여, 각각 전용의 제조장치를 준비할 필요가 있으며, 보관, 관리유지 등의 면을 포함하여 생산성을 저하시키고 있다는 문제가 있다.

또, 종래의 감기형 전극의 제조에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉 특히 고용량화가 과제인 니켈수소 이차전지에 있어서는, 양극시트 및 음극시트의 시트 두께가 보다 두꺼워지는 경향이 있다. 따라서 이들의 시트를 권심축의 바깥둘레면에 감을 때에, 권심축에 장착하는 시트의 끝단면부분에 감기 시작부의 단차가 생겨 버리는 것이다. 이 단차는 감아 적층하여 형성되는 감기형 전극의 형상에 영향을 주어, 단면이 타원형상으로 되어 버린다는 문제가 있다.

근래에, 전극의 외경과 외장용기의 치수에는 매우 높은 정밀도를 요하도록 되어 있다. 감기 시작부의 단자에 의해 단면이 타원명상으로 되면, 원통형의 외장용기 내부에 전극을 수용할 때에 감기형 전극의 바깥둘레부가 손상하거나, 또는 외장용기 내부로 수용하는 것이 매우 곤란해진다는 문제가 있다. 감기형 전극의 바깥둘레부의 손상이나 외장용기 내부로의 무리한 수용은 전지의 성능이나 신뢰성을 현저히 손상시키며, 또 생산성을 현저히 저하시킨다.

제10도는 종래의 감기형 전극의 제조장치의 다른 예의 요부구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 이 장치는 양극시트(902), 음극시트(903) 및 절연시트(904a,904b)가 권심축(901)에 의해 소용돌이형태로 감겨 적층된다. 또한 이들 시트는 시트공급수단(915a,915b,915c,915d)에 의해 권심축(1)으로 각각 가이드하면서 공급된다. 그리고 이들 시트공급수단(915a,915b,915c,915d)의 권심축(901)에 대향하는 면은, 권심축(901)에 감겨지는 감기형 전극의 바깥둘레(외형)를 규제하는 형상을 이루고 있다.

시트공급수단(915a,915b)은, 절연시트(904a,904b)에 대향하는 면을 감압시키는 것에 의해 시트를 끌어당겨 유지하면서 미끄럼운동시켜, 권심축(901)에 감겨지는 시트에 장력을 부여하고 있다.

또, 시트공급수단(915a,915b,915c,915d)은, 권심축에 감겨지는 직사각형상의 절연시트(914a,914b)에 장력을 부여하는 가이드롤(916a,916b)을 가지고 있다. 가이드롤(916a,916b)은 감겨지는 전극표면을 추종하여 동작한다.

또한, 이 구성에 있어서도 권심축(1)은 절연시트를 끼워두기 위한, 예컨대 직경방향으로 배열설치된 슬리트 등의 시트를 장착하기 위한 수단을 구비하고 있다.

이 제조장치에 의한 감기형 전극의 제조는 다음과 같이 행해지고 있다. 즉 권심축(901)에 절연시트(세퍼레이터)를 끼워서 장착하고, 동시에 이 절연시트(904a)에 음극시트(903)를, 또 절연시트(904b)에 양극시트(902)를 각각 따르도록 공급한다. 한편 가이드롤(906a,906b)에 의해, 권심축(901)의 바깥둘레면에 양극시트(902) 및 음극시트(903)를 밀어붙이면서, 권심축(901)을 회전시킴으로써 각각의 시트를 감아서 적층하여 감기형 전극(기전부)을 제조하고 있다.

그러나 이러한 상기 종래의 감기형 전극의 제조방법의 경우는, 다음과 같은 문제가 있다. 예를들어 고용량화가 도모되는 이차전지용의 경우에는, 양극시트(902), 음극시트(903) 및 절연시트(904a,904b)의 감아넣는 콤팩트화, 환언하면 감겨지는 층수의 증대, 치밀한 바깥감김 등이 요구되는데, 상기 제조장치의 경우는 이러한 요구에 대응할 수 없는 실정이다. 이것은 종래의 장치에 있어서는, 시트형상의 부재를 권심축에 감을 때에 충분한 장력을 시트에 부여할 수 없고, 감겨지는 전극을 충분히 감아 조이는 것이 곤란하기 때문이다. 이것은 특히 감겨지는 시트의 권심축에 감겨지는 쪽과 반대쪽의 끝단면이 고정되어 있지 않은 경우, 예를들면 직사각형상의 전극시트, 세퍼레이터 등을 감을 때에는 현저한 문제가 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.

본 발명의 전극제조장치는 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급하는 시트공급수단과, 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형상의 전극을 끼워 대향하고, 상기 전극의 바깥둘레면에 대향하는 면이 상기 전극이 가지는 제 1 곡률반경보다도 큰 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전극제조장치는 양극시트와 음극시트와 세퍼레이터 시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급하는 시트공급수단과, 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형상의 전극을 사이에 두고 대향 배치하고, 상기 전극에 대향하는 면이 상기 전극이 가지는 제 1 곡률반경보다도 큰 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지수단과, 상기 전극유지수단을, 상기 전극을 감는 도중에는 상기 전극의 바깥둘레면과 떨어지고, 상기 전극의 감기 종료시에는 상기 전극을 끼워 두도록 이동시키는 진퇴기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 권심축으로서는, 그 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 구비한 원주형상을 가지는 권심축을 이용하도록 해도 좋다. 또 개구부의 양측의 바깥둘레면이 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 가지도록 상기 권심축의 회전축과 평행하게 형성된 슬리트를 가지는 권심축을 이용하도록 해도 좋다.

본 발명의 전극제조장치는 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급함과 동시에, 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 세퍼레이터 시트에 맞닿는 면을 가지는 시트공급수단과, 상기 맞닿는 면에 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 진공척에 의해 상기 맞닿는 면에 끌어붙여 마찰시키는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력으로 당기는 제 1 장력형성수단과, 상기 맞닿는 면과 대향하여 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 상기 맞닿는 면에 밀어붙여 마찰시키는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력보다도 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전극제조장치는 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급함과 동시에, 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 세퍼레이터 시트에 맞닿는 면을 가지는 시트공급수단과, 상기 맞닿는 면에 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 진공척에 의해 상기 맞닿는 면에 끌어붙여 마찰시키는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력으로 당기는 제 1 장력형성수단과, 상기 맞닿는 면과 대향하여 배열설치되고, 상기 권심축에 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 상기 맞닿는 면에 밀어붙여 마찰시키는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력보다도 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단과, 상기 권심축과 상기 시트 공급수단의 사이에 배열설치되고, 상기 시트공급수단으로부터 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형상 전극의 바깥둘레면으로 눌러 붙이는 누름수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 권심축은, 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 구비한 원주형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전극제조방법은, 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조방법으로서, 바깥둘레면에 상기 양극시트와 상기 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 1 단차 및 상기 음극시트와 상기 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 2 단차를 구비한 원주형상을 가지는 권심축에, 상기 양극시트 및 상기 절연시트를 상기 바깥둘레면과 완만하게 연속하도록 제 1 단차에 맞붙여 장착함과 동시에, 상기 음극시트 및 상기 절연시트를 상기 바깥둘레면과 완만하게 연속하도록 제 2 단차에 맞붙여 장착하는 공정과, 상기 권심축을 회전시켜서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 절연시트를 감는 공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 전극제조장치는. 권심축에 감겨지는 원통형 전극을 유지하는 전극유지블록의 전극을 유지하는 면을, 권심축에 감겨지는 원통형 전극이 가지는 제 1 곡률반경보다 큰 제 2 곡률반경으로 형성한 것이다. 여기서 권심축에 감겨지는 원통형 전극이 가지는 제 1 곡률반경이란 감기 종료시의 원통형전극이 가지는 곡률반경을 말한다. 감기 개시로부터 감기 종료까지, 감겨지는 원통형전극의 곡률반경은 점차로 커져가는데 전극유지블록의 전극유지면이 가지는 곡률반경은 제 1 곡률반경보다 큰 제 2 곡률반경으로 형성되어 있으므로, 전극유지블록에 의해 전극이 손상되는 일은 없다. 특히 감겨지는 전극의 단면이 원형이 아닌 경우라도 유연하게 대응할 수 있다.

또, 본 발명의 전극제조장치는, 전극유지블록을 전극의 감기 중에는 손상하지 않는 위치로 퇴피시키고, 감기가 종료했으면 감겨지는 전극을 유지하는 위치로 이동시키는 것이다. 즉 상술한 전극제조장치에서는 전극유지블록이 감겨지는 전극의 바깥둘레 면에 대향하는 전극유지면의 곡률반경을, 감겨지는 전극의 곡률반경보다도 크게 함으로써 전극의 손상을 방지한 것인데, 청구항에 기재된 전극제조장치는 진퇴가능한 전극유지블록을 구비한 것이다. 즉 적어도 한쌍의 전극유지블록은 감기형 전극을 감는 도중에는, 전극을 손상시키는 일이 없도록, 감겨지는 전극과 떨어진 위치로 후퇴하고 있다. 그리고 소정의 감기가 종료되었다면, 전극유지블록은 감긴 전극을 끼워붙여서 유지하는 위치로 전진한다. 이후에 전극유지블록에 유지된 전극으로부터 권심축이 빼내어진다.

진퇴가능한 전극유지블록을 구비한 본 발명의 전극제조장치는, 또 권심축에 감겨지는 원통형 전극을 유지하는 전극유지블록의 전극을 유지하는 면을, 권심축에 감겨지는 원통형 전극이 가지는 제 1 곡률반경 이상의 제 2 곡률반경으로 형성한 것이다. 여기서 권심축에 감겨지는 원통형 전극이 가지는 제 1 곡률반경이란, 감기 종료시의 원통형 전극이 가지는 곡률반경을 말한다. 감기 개시로부터 감기 종료까지 감겨지는 원통형 전극의 곡률반경은 점차 커져가는데, 전극유지블록의 전극유지면이 가지는 곡률반경은 제 1 곡률반경과 거의 같거나, 이것보다 큰 제 2 곡률반경으로 형성되어 있으므로, 전극유지블록에 의해 전극이 손상되는 일은 없다. 특히 감겨지는 전극의 단면이 정원이 아닌 경우라도 유연하게 대응할 수 있다. 또한 감겨지는 전극의 크기가 다른 경우라도 유연하게 대응할 수 있다.

또, 본 발명의 전극제조장치는, 권심축에 감겨지는 양극시트, 음극시트 또는 세퍼레이터 시트에 충분한 장력을 부여하면서 감는 것이다. 종래의 장치에 있어서는, 감겨지는 시트를 충분히 감아 조일 수 없다는 문제가 있었는데, 본 발명의 장치에 있어서는 감겨지는 시트에 충분한 장력을 부여할 수 있는 것이다. 즉 본 발명의 전극제조장치는, 양극시트와 음극시트와 세퍼레이터 시트를 각각 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급함과 동시에, 양극시트, 음극시트 또는 세퍼레이터 시트에 맞닿는 면을 가지는 시트공급수단과, 이 맞닿는 면에 배열설치되어 권심축으로 공급되는 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 진공척에 의해 맞닿는 면으로 끌어붙여서 마찰시킴으로써, 권심축과의 사이에 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 제 1 장력으로 당기는, 제 1 장력형성수단과. 맞닿는 면과 대향하여 배열설치되고, 권심축으로 공급되는 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 맞닿는 면으로 밀어붙여 마찰시킴으로써, 권심축과의 사이에 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 제 1 장력보다도 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단을 구비한 것이다. 제 1 장력형성수단은, 예를들어 공급되는 시트의 주행면에 형성하도록 하면 좋다. 또 진공척에 의해 주행면을 진행하는 시트는 주행면으로 끌어 붙여져서, 주행면과 마찰을 발생하면서 권심축으로 공급된다. 즉 주행면 위를 미끄러져 움직이게 된다. 그리고 주행면(시트공급수단의 시트에 맞닿는 면)과 시트 사이의 마찰력은, 공급되는 시트에 대해서 시트의 진행방향과 반대쪽으로 작용하는 저항으로서 기능한다. 따라서 공급되는 시트는 권심축과의 사이에 제 1 장력으로 팽팽해지게 된다. 또한 형성하는 마찰력은 공급하는 시트를 손상하지 않을 정도로 조절된다.

또한, 본 발명에 있어서는 제 1 장력형성수단에 더하여. 공급되는 시트를 주행면으로 밀어붙여 마찰시킴으로써, 권심축과의 사이에 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 제 1 장력보다 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단을 구비하고 있다. 이 제 2 장력형성수단으로서는 예컨대 테프론 등의 부재가 주행면을 진행하는 시트에 눌리도록 해도 좋다. 또 예를들어 브레이크 수단과 같은 회전에 저항이 있는 롤러가 주행면을 진행하는 시트에 눌리도록 해도 좋다. 테프론 등의 미끄러짐이 좋은 부재를 이용함으로써, 또 롤러 등을 이용함으로써 공급되는 시트가 손상되지 않도록 장력을 형성할 수 있다. 그리고 제 2 장력형성수단에 있어서는, 주행면(시트공급수단의 시트에 맞닿는 면)과 시트 사이 및 테프론 등의 부재와 시트 사이에 형성되는 마찰력은, 공급되는 시트에 대하여 시트의 진행방향과 반대쪽으로 작용하는 저항으로서 기능한다. 따라서 공급되는 시트는 권심축과의 사이에 제 1 장력보다도 큰 제 2 장력으로 팽팽해지게 된다. 또한 형성되는 마찰력은 공급되는 시트가 손상되지 않을 정도로 조절한다.

본 발명의 전극제조장치에 있어서는, 상술한 바와 같이 복수의 장력형성수단을 구비함으로써, 권심축으로 공급되는 시트에 충분한 장력을 형성할 수 있다. 따라서 보다 치밀한 감기가 가능하게 된다. 또 장력형성수단을 복수로 분산시킴으로써, 공급되는 시트가 손상되지 않고, 감기형 전극의 감아 조이기에 충분한 장력을 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 전극제조장치에 있어서는, 이들 제 1 장력형성수단 및 제 2 장력형성수단에 더하여, 양극시트, 음극시트 또는 절연시트를 권심축에 감겨지는 원통형상 전극의 바깥둘레면에 눌러붙이는 누름수단을 더 구비하도록 해도 좋다.

즉 이 누름수단을 권심축으로 공급되어 감겨지는 시트를, 권심축 내지는 권심축에 감긴 전극의 표면으로 눌러 붙이는 것이다. 누름수단으로서는 예를들면 권심축에 감겨지는 전극표면을 추종가능하게 배열설치된 가이드롤 또는 테프론 등의 누름부재를 이용하도록 하면 좋다. 가이드롤을 이용하는 경우에는, 가이드롤에 의해 가해지는 힘의 대부분은 감겨지는 전극의 중심방향의 힘이 되는데, 롤 표면과의 마찰에 의해 약간의 장력도 형성된다.

또한, 권심축에 감겨지는 모든 시트에 대해서, 감아 조이기 위한 장력을 부여하도록 해도 좋으며, 일부의 시트에 감아 조이기 위한 장력을 부여하도록 해도 좋다.

이와 같이 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 권심축에 감겨지는 시트는 충분히 팽팽해진 상태로 감기므로, 충분히 감아 조여진 감기형 전극이 제조된다. 따라서 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 사이즈를 크게 하지 않고, 보다 적층수가 많은, 또는 각 전극시트의 두께를 늘린, 용량이 큰 감기형 전극을 제조할 수 있다. 또 총량이 같으면 보다 소형의 감기형 전극을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 보다 치밀하게 감을 수 있으므로, 의장용기의 형상을 크게 하지 않고, 예컨대 내부에 보조적인 세퍼레이터 등의 부재를 가지므로 단면이 비틀린 형상의 감기형 전극 등도 의장용기에 삽입할 수 있다.

본 발명의 권심축은, 그 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응한 단차를 구비한 원주형상을 가지는 것이다. 권심축에 양극시트, 음극시트, 세퍼레이터 시트의 감기 시작부분에는, 이들의 시트의 두께에 의해 단차가 형성되어 버린다. 본 발명은 이러한 단차를 없애기 위해, 미리 권심축에 감겨지는 시트의 두께에 따른 단차를 형성한 것이다. 따라서 본 발명의 권심축에 있어서는, 감겨지는 각 시트에 단차가 형성되지 않고 매끄럽게 감긴다. 단차의 신장방향은 권심축의 회전축과 평행하게 형성하도록 해도 좋으며, 또 권심축의 바깥둘레면에 나선형상(헬리컬)으로 단차를 형성하도록 해도 좋다. 형성하는 단차의 크기는 감겨지는 시트의 두께, 장착의 방법 등에 따라 조절하도록 하면 좋다. 또 단차는 복수로 형성하도록 해도 좋다. 또 이 권심축에 상술한 본 발명의 전극제조장치와 조합시켜서 이용하도록 해도 좋다.

본 발명의 전극제조방법은 이러한 권심축을 이용하는 전극제조방법이다. 즉 본 발명의 전극제조방법은, 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조방법으로서, 먼저 바깥둘레면에 상기 양극시트와 상기 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 1 단차와, 음극시트와 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 2 단차를 구비한 원주형상을 가지는 권심축에, 양극시트 및 절연시트를 바깥둘레면과 완만하게 연속하도록 제 1 단차에 맞닿게 하여 장착함과 동시에, 음극시트 및 절연시트를 바깥둘레면과 완만하게 연속하도록 제 2 단차에 맞붙여서 장착한다.

이어서 권심축을 회전시켜서 양극시트와 음극시트와 절연시트를 감음으로써, 단차가 없는 매끄러운 감기형 전극이 형성된다. 따라서 단차에 기인하는 비틀림이 매우 작고, 치수정밀도가 높은 감기형 전극을 제조할 수 있다. 또 비틀림이 매우 적기 때문에 외장용기에 전극을 삽입할 때에도 전극을 손상시키는 일은 없다.

또한. 본 발명은 감기형 전극을 구비한 전지라면 어떠한 전지에 적용해도 좋다. 예를들어 감기형 전극을 구비한 알칼리 이차전지 등에 본 발명을 적용하도록 해도 좋다.

[실시예 1]

이하, 제1도 및 제2도를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 전극제조장치의 요부 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다. 양극시트(2), 음극시트(3) 및 절연시트(4)는 시트공급수단(5a,5b)에 의해 각각 가이드되면서 권심축(1)으로 공급된다. 또한 이들 시트는 권심축(1)의 회전방향과 평행하게 권심축으로 공급된다.

그리고, 본 발명의 전극제조장치는, 권심축(1)내지는 권심축(1)에 감겨져서 원통형상으로 형성되는 전극(8), 내지는 권심축(1)을 사이에 두고 대향함과 동시에, 감겨서 형성되는 전극(8)의 바깥둘레면에 대향하는 면이, 이 전극(8)이 가지는 제 1 곡률반경보다 큰 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지블록(6a,6b)을 구비하고 있다.

또한, 이 전극유지블록(6a,6b)은 전극(8)이 감겨지고 있는 동안은 이 전극(8)과 떨어지고, 전극(8)의 감기가 종료되었을 때에는 전극(8)을 끼워지지하여 이동시키는 진퇴기구를 구비하고 있다. 따라서 본 발명의 전극제조장치에 있어서는 전극유지블록에 의해 전극(8)의 외경이 규제되지 않는다. 또한 전극유지블록의 전극유지면은 감겨지는 전극(8)이 가지는 제 1 곡률반경이상의 제 2 곡률반경을 가지고 있으며, 전극(8)을 감는 중이나 전극(8)을 유지할 때에 전극(8)을 손상시키지 않는다.

전극유지블록(6a,6b)은 에어실린더 등을 구비한 전극유지블록(6a,6b)의 진퇴기구(7a,7b)에 의해 진퇴한다. 즉 권심축(1)의 회전에 의해 원통형상의 전극(8)을 감아 형성하고 있을 때에는, 이 전극(8)에 접촉하지 않도록 예를들면 도면 중 A방향으로 퇴피하고 있으며, 원통형상의 전극(8)의 감기 형성이 종료되었을 때에는 감아 형성된 원통형상의 전극(8)의 바깥둘레면을 끼워 붙여서 유지하도록 이동한다. 여기에서는 전극유지블록(6a,6b)은 공급되는 각 시트와 평행하게 진퇴이동하도록 되어 있으나, 예를들어 권심축(1) 내지는 감겨지는 전극(8)에 대하여 방사형상으로, 즉 감겨지는 전극의 바깥둘레면의 법선방향으로 진퇴이동하도록 하여도 좋다.

또한, 권심축(1)은 절연시트(4)를 끼워두기 위한, 예를들면 직경방향으로 배열설치된 슬리트 등의 시트를 장착하기 위한 수단을 구비하고 있다. 이 밖에도 예를들어 원주형상의 권심축(1)을 회전축과 평행한 면에서 둘로 분할하고, 이 분할면에 시트를 끼워붙이도록 하여도 좋다.

다음에, 상기 구성의 전극제조장치에 의한 감기형 전극의 제조예에 대하여 설명한다.

먼저, 권심축(1)에 도시되어 있지 않은 되감기형 롤러에 감겨져서 빼내어져 있는 절연시트를 끼워 붙인다. 여기서 절연시트는 예를들면 두께 0.2mm, 폭 63mm의 시트형상으로서 시트공급수단(5a,5b)에 유지되면서 미끄럼운동하듯이 공급된다. 한편 소망의 양극활성물질이 도포된 두께 0.6mm, 폭 60mm의 양극시트(2)의 앞끝단부를 절연시트면에 따르도록 하고, 또 소망의 음극활성물질이 도포된 두께 0.3mm, 폭 60mm의 음극시트의 앞끝단부를 절연시트면을 따르게 하여 배치한다. 그리고 각각의 시트에 예를들면 도시하지 않은 가이드를 등의 장력형성수단에 의해 소망의 장력을 부여한 상태에서 권심축(1)을 화살표 B방향으로 회전시킨다. 또한 이 시점에서는 유지블록 진퇴기구에 의해 감아 형성되는 원통형상의 전극(8)에 접촉하지 않는 위치로 전극유지블록(6a,6b)을 퇴피시켜 둔다.

시트공급수단으로부터 공급되는 양극시트(2), 음극시트(3) 및 절연시트(4)는, 권심축(1)의 회전에 따라 권심축(1)에 감긴다. 즉 원통형상의 감기형 전극을 형성하는 양극시트(2), 음극시트(3) 및 절연시트(4)는, 감기(바깥감기)공정에 있어서 느슨하지 않고, 일정한 장력이 가해진 상태로 감겨지며, 제2도에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 고용량의 원통형상형의 감기형 전극이 형성된다. 이렇게 하여 소망의 감기형 전극(8)이 형성된 시점에서, 상기 권심축(1)의 회전을 정지하는 한편, 전극유지블록(7a,7b)을 유지블록의 진퇴기구(7a,7b)에 의해 화살표 C방향으로 전진시키고, 감아 형성된 원통형의 전극(8)의 바깥둘레면을 끼위붙여 유지한다. 그 후 양극시트(2), 음극시트(3) 절연시트(4)를 분리함으로써, 바깥둘레면 등에 손상이 전혀 없는 고품질의 원통형상의 감기형 전극이 얻어진다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 취지를 벗어나지 않은 범위에서 각증의 변형을 행할 수 있다. 예컨대 절연시트, 양극시트, 음극시트의 두께나 폭 등은 대상으로 하는 이차전지의 종류, 용량과 대응하여 설정하도록 하여도 좋다. 또한 이들 절연시트, 양극시트, 음극시트는 직사각형상이어도 좋다.

본 발명의 전극제조장치에 의하면, 예를들어 니켈수소 이차전지용 원통형상의 감기형 전극을 제조함에 있어서, 테이프형상 또는 직사각형상의 양극시트, 음극시트 및 절연시트(세퍼레이터)를 권심축에 감는 과정에서는, 형성되는 감기체 등에 대하여 전극유지블록이 비접촉위치로 퇴피하고 있으므로, 형성되는 전극을 손상시키지 않는다. 즉 시트를 권심축에 감는 과정에서는, 여유가 있는 감기조작영역이 확보되므로, 외부로부터의 기계적인 접촉에 의한 손상이 발생될 우려도 없어지고, 고품질 원통형상의 감기형 전극을 용이하고 수율좋게 제공할 수 있다. 또한 상기 제조장치는 전극유지블록을 임의의 위치에 진퇴, 설정할 수 있으므로, 직경이 다른 감기형 전극의 제조에도 적용할 수 있다.

[실시예 2]

제3도는 본 발명의 전극제조장치가 구비하고 있는 권심축(1)의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이 권심축(201)은 그 바깥둘레면에 감기는 양극시트(2), 음극시트(3) 또는 절연시트(4)의 두께에 대응한 단차(202a,202b)를 가지고 있다. 또한 이 권심축(201)은 감겨지는 시트를 끼워 붙이기 위하여 권심축(1)의 회전축과 평행하게 형성된 슬리트(203)를 가지고 있다.

제4도는 권심축(201)에 양극시트(2), 음극시트(3) 또는 절연시트(4)를 장착한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

권심축(201)의 슬리트(203)에, 예컨대 두께 0.2mm, 폭 60mn인 테이프형상의 절연시트를 끼워 붙인다. 슬리트의 폭은 끼워 붙이는 시트의 두께에 따라 설정하도록 하면 좋다. 그리고 예를들어 두께 0.8mm, 폭 57mm의 테이프형상 또는 직사각형상의 양극시트(2)의 앞끝단부(끝단면)를 권심축(201)의 단차(202b)에 대향 접촉시킴과 동시에, 예를들면 두께 0.5mm, 폭 57mm인 테이프형상 또는 직사각형상의 음극시트(3)의 앞끝단부(끝단면)를 권심축(201)의 단차(202a)에 대향 접촉시킨다. 따라서 단차(202a)의 폭(x)은 음극시트(3)와 절연시트(4)의 두께와 정합(整合)하도록 대략 0.7mm로 설정하고, 단차(202b)의 폭(y)은 양극시트(2)와 절연시트(4)의 두께에 정합하도록 대략 0.9mm로 설정하고 있다.

본 발명의 전극제조장치는 이와 같은 권심축을 구비함으로써, 감겨지는 시트의 끝단테두리에 의한 적층면의 부정합이 발생하지 않는다. 따라서 감기형 전극의 단면이 타원형상으로 되지 않는다. 특히 비교적 시트의 막두께가 두꺼운 니켈수소전지 등에 있어서도, 수율좋에 감기형 전극을 제조할 수 있다. 또한 감기형 전극의 외장용기로의 수용이 용이하게 된다. 또한 감기형 전극을 외장용기에 수용하였을 때에 가해지는 응력이 보다 균일하게 되고, 전지의 신뢰성, 안정성이 향상된다.

[실시예 3]

제5(a),(b)도는, 서로 다른 감기형 전극의 제조장치의 요부 구성예를 단면적으로 나타낸 것이다. 즉 제5(a)도는 단면이 반원형상인 평탄부(221a,221b)를 격리·대향시킨 일체형의 권심축(221)과. 상기 권심축(221)을 일정한 방향으로 회전시키는 회전기구(222)와, 상기 권심축(221)에 소망의 절연시트(세퍼레이터)(223a,223b)를 가이드(224a)를 통해서 공급하는 절연시트 되감기롤(223m)과, 마찬가지로 권심축(221)에 소망의 양극시트(225a), 음극시트(225b)를 가이드(224b,224c)를 통해서 각각 공급하는 전극시트 되감기롤(225m,225n)로 이루어져 있다. 그리고 상기 권심축(221)은 단면이 반원형상인 평탄부(221a,221b)가 절연시트(223a,223b)를 끼워 붙일 수 있을 정도의 길이로 격리·대향시킨 구성을 가지며, 또한 그 대향 평판면의 폭(단면의 반원직경)(221a,221b)을 어긋나게 하고 있다.

또한, 제5(b)도인 경우에는, 2개의 단면이 반원형상인 권심축부재(22lc,221d)를 그 평판한 면을 격리·대향시켜서 일체형으로 고정하여 구성한 권심축(221)을 이용한 것 이외에는, 상기 제5(a)도에 도시한 구성과 같다.

다음에, 제6(a)∼(d)도를 참조하여, 상기 제5(a)도 또는 제5(b)도에 도시한 구성과 같은 구성을 가지는 제조장치에 의한 감기형 전극의 제조예에 대하여 설명한다.

먼저, 제6(a)도에 평면적으로 나타낸 바와 같이, 권심축(221)의 격리·대향 평탄부(221a,221b) 사이에 예를들면 두께 0.2mm, 폭 60mm인 테이프형상의 절연시트를 끼워 붙이는 한편, 예를들어 두께 0.8mm, 폭 57mm인 테이프형상의 양극시트(225a)의 앞끝단부를, 상기의 대향 평탄부(221a)의 비대향면부에 대향하여 접촉·위치맞춤시킴과 동시에, 예를들면 두께 0.5mm, 폭 57mm인 테이프형상의 음극시트(225b)의 앞끝단부를 권심축(221)으로부터 소정의 위치로 벗어나서, 각각 절연시트(223a,223b)를 따르게 하여 배치한다.

이와 같이, 테이프형상의 절연시트(223a,223b), 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)를 위치결정하여 배치한 후, 회전기구(222)를 구동시켜 권심축(221)을 일정한 방향으로 180°회전시킨다. 이 회전에 의해 제6(b)도에 평면적으로 나타낸 바와 같이, 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)의 앞끝단부가 모인 형태로 되로, 또 360°회전시키면 제6(c)도에 평면적으로 나타낸 바와 같이, 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)는 감기 시작부에 단차가 발생하지 않고, 원통형상으로 감겨져서 양호한 원통형상의 감기형 전극이 형성된다. 또한 상기에서는 180°회전하였을 때에, 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)의 앞끝단부가 모아지는 형태로 하였으나[제6(b)도], 제6(d)도에 평면적으로 나타낸 바와 같이, 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)의 앞끝단부가 90°정도 벗어난 형태로 하여도, 감기 시작부의 단자의 영향이 거의 없는 원통형상의 감기형 전극을 형성할 수 있다.

제7도는 한 쌍의 단면이 반원형상인 권심축(221)이 서로 대향하는 평탄면을 위치가 벗어난 구성으로 한 경우로서, 그 밖의 구성·기구는 상기 예시된 제조장치와 같다. 이 경우에는 단면이 반원형상인 권심축(221)의 대향 평탄부(221a,221b)사이에 테이프형상의 절연시트를 끼워 붙이는 한편, 테이프형상의 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)의 각 앞끝단부를 대향 평탄부(221a,221b)의 비대향면부(어긋나 있는 면)에 대향하여 접촉·위치맞춤한 후, 회전기구(222)를 구동시켜 권심축(221)을 일정방향으로 회전시킨다. 그러면 상기 제6(c)도에 평면적으로 나타낸 경우와 마찬가지로, 양극시트(225a) 및 음극시트(225b)는 감기 시작부에 단차가 발생하지 않고, 원통형상으로 감겨져서 양호한 원통형상의 감기형 전극이 형성된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않은 범위에서 여러가지 변형을 행할 수 있다. 예컨대 절연시트, 양극시트, 음극시트의 두께나 폭 등을 대상으로 하는 이차전지의 종류, 용량에 대응하여 적절하게 설정할 수 있다. 또한 권심축에 감겨지는 쪽과 반대쪽이 고정되어 있지 않은 직사각형상의 절연시트, 양극시트, 음극시트도 완전히 동일하게 취급할 수 있다.

본 발명에 의하면, 테이프형상 또는 직사각형상의 양극시트, 음극시트의 감기 시작부의 단차에 기인하는 원통형상의 타원형상화 등이 해소되고, 양호한 원통형상을 가지는 감기형 전극을 수율좋게 얻을 수 있으므로, 신뢰성이 높은 이차전지의 제공에 크게 기여한다.

또한, 전극시트의 감기 시작한 앞끝단부에 기인하는 단차 발생이 해소 또는 저감되기 때문에, 양호한 원통형상의 감기형 전극을 수율좋게 얻을 수 있고, 신뢰성이 높은 이차전지의 제공에 크게 기여한다.

[실시예 4]

다음에, 제8도를 참조하여 실시예를 설명한다.

제8도는 이 실시예에서의 제조장치의 요부구성을 평면적으로 나타낸 것이다. 여기에서 (307)은 띠형상의 양극시트(308), 음극(309) 및 층간절연용 세퍼레이트 시트(310a,310b)를 소용돌이형태로 감겨지는 권심축(307a)을 가지는 감는 기구본체, (311)은 상기 감는 기구본체(307)의 권심축(307a)으로 양극시트(308), 제 1 층간절연용 시트(310a). 음극시트(309) 및 제 2 층간절연용 시트(310b)를 각각 별도로 공급하는 주행로(311a,311b,31lc,311d)를 구비한 가이드 기구이다. 또한 (312a,312b,312c)는 상기 가이드기구(311)의 주행로(311a,311b,311c,311d)이고, 이 주행로(311a,311b,31lc,311d)를 주행하는 양극시트(308), 계 1 층간절연용 시트(310a) 및 제 2 층간절연용 시트(310b)에 각각 장력을 부여하는 장력부여수단(가압지그), (313a,313b)는 상기 감는 기구본체(307)의 권심축(307a)에 인접한 위치에서 제 1 층간절연용 시트(310a) 혹은 제 2 층간절연용 시트(310b)를 통해서 양극시트(308), 음극시트(309)를 각각 가압하는 가압수단(예컨대 가압롤러)이다. 또한 이 구성에서는 감는 기구본체(307)의 권심축(307a)이 충간절연용 시트를 끼위두는 것을 가능하게 하기 위해 대향하는 평탄면부를 형성하는 단면이 반원형상부를 구비하고 있다. 가이드기구(311)는 가이드용블록(321a,321b,32lc,321d,321e)으로 하여, 이들 가이드용블록(321a,321b,321c,321d,321e)의 조합으로 소망의 주행로(311a,311b,311c,311d)를 형성하고 있으며, 그리고 상기 가이드용블록(321a,321b)은 버큠에어에 의해 상기 층간절연용 시트(310a,310b)를 피주행면으로 미끄럼운동하여 유지하도록 이루어져 있다.

다음에, 상기 제8도에 도시한 구성의 제조장치에 의한 감기형 전극의 제조예에 대하여 설명한다.

먼저, 권심축(307a)의 격리·대향 평탄부의 사이에, 층간절연용 시트(310a,310b)로서 작용시키기 위해 도시되어 있지 않은 되감기형 롤러에 양끝단쪽이 감긴 테이프형상의 절연시트를 끼워 붙인다. 여기에서 절연시트는 예컨대 두께 0.2mm, 폭 63mm의 테이프형상이며, 가이드용블록(321a,321b)이 형성하는 주행로(311c,311d)에서는, 버큠에어에 의해 가이드용블록(321a,321b) 면에 유지되면서 미끄럼운동하듯이 주행한다. 한편 예를들면 두께 0.6mm, 폭 60mm인 테이프형상의 양극시트(308)의 앞끝단부를 상기 층간절연용 시트(310b) 면을 따르게 하고, 또 두께 0.3mm, 폭 60mm인 테이프형상의 음극시트(9)의 앞끝단부를 상기 층간절연용 시트(310)면을 따르게 하여 배치함과 동시에, 상기 양극시트(308), 층간절연용 시트(310a) 및 제 2 층간절연용 시트(310b)에 각각 장력부여수단(312a,312b,312c)에 의해 소망의 장력을 부여한다.

또한, 상기 권심축(307a)에 인접한 위치에 배치되어 가압하는 가압수단(313a,313b)에 의해, 제 1 층간절연용 시트(310) 또는 제 2 층간절연용 시트(310b)를 통하여 감겨지는 양극시트(308) 및 음극시트(309)를 각각 가압한 상태로 설정하여 권심축(307a)을 소정방향으로 회전시킨다.

이 감기공정에 있어서 , 제 1 층간절연용 시트(310a) 및 제 2 층간절연용 시트(310b)는 장력부여수단(312b,312c)에 의해 소망의 장력이 부여되고, 또 가압수단(313a,313b)으로 권심축방향으로 압축되면서 치밀하게 감겨져 형성된다. 이 때 양극시트(308)는 제 1 장력부여수단(312a)과의 사이에서 발생하는 마찰로 소망의 장력이 부여되고, 또 가압수단(313b)으로 제 2 층간절연용 시트(310b)와 함께 압착되며, 또한 음극시트(309)도 가압수단(313a)에서 제 1 층간절연용 시트(310)와 함께 압착된 형태로 감겨진다. 즉 원통형상의 감기형 전극을 형성하는 양극시트(308), 음극시트(309) 및 층간절연용 시트(310a,310b)는, 감기공정에 있어서, 느슨함 등의 상태를 취하지 않고, 항상 일정하게 팽팽히 건 상태에서 감을 수 있기 때문에, 고용량의 원통형상형의 감기형 전극을 용이하게 제조할 수 있다. 또한 상기 일정하게 팽팽히 건 상태에서 감을 수 있으므로, 항상 치밀하게 감겨져서 일정한 바깥지름의 원통형상의 감기형 전극을 수율좋게 제조하는 것이 가능하게 되고, 신뢰성이 좋은 이차전지를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변형을 행할 수 있다. 예를들어 절연시트, 양극시트, 음극시트의 두께나 폭 등은 대상으로 하는 이차전지의 종류, 용량에 대응하여 적절하게 설정할 수 있다. 또 권심축에 감겨지는 쪽과 반대쪽이 고정되어 있지 않은 직사각형상의 절연시트, 양극시트, 음극시트도 완전히 동일하게 취급할 수 있다. 또 세퍼레이터는 1매이어도 좋고, 여러매를 이용하도록 하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 테이프형상 또는 직사각형상의 양극시트, 음극시트 및 층간절연용 시트(세퍼레이터)의 감기에 있어서, 전체적으로 적절한 장력을 부여(팽팽하게 걸린)상태로 하고, 느슨함의 발생을 회피 또는 억제하면서 감을 수 있기 때문에, 치밀한 감기로 외경도 작고, 따라서 고용량화도 용이하게 할 수 있는 원통형상의 감기형 전극을 수율좋게 얻을 수 있으므로, 신뢰성이 높은 이차전지의 제공에 크게 기여한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 전극유지수단의 전극에 대향하는 면이 감기 전극표면이 가지는 곡률반경보다 큰 곡률반경을 가지고 있기 때문에, 감겨지는 전극이 손상되지 않는 감기형 전극을 제조할 수 있다.

또한, 전극유지수단은 전극을 감는 도중에 전극이 손상되지 않는 위치로 퇴피하고 있기 때문에, 감기는 전극의 외형을 규정하지 않는다. 따라서 시트의 두께, 감는 수 등 전극감기의 자유도를 높게 취할 수 있다. 또 전지의 고용량화에 대응할 수 있다.

그리고, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 권심축에 감는 시트의 막두께에 대응한 단차를 형성해 둠으로써, 시트형상의 전극, 세퍼레이터를 부정합이 발생하지 않고 원활하게 감을 수 있다. 또한 본 발명의 전극제조장치는 이와 같은 권심축을 구비함으로써, 감는 시트의 끝단 테두리에 의한 적층면의 부정합이 발생하지 않는다. 따라서 감기형 전극의 단면이 타원형상으로 되지는 않는다. 특히 비교적 시트의 막두께가 두꺼운 니켈수소전지 등에 있어서도, 수율좋게 감기형 전극을 제조할 수 있다. 또한 감기형 전극의 외장용기로의 수용이 용이하게 된다. 또한 감기형 전극을 외장용기에 수용하였을 때에 가해지는 응력이 보다 균일하게 되어 전지의 신뢰성, 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 양극시트, 음극시트 및 층간절연용 시트(세퍼레이터)에 느슨함의 발생을 발생시키지 않는 장력을 형성하면서 권심축에 감기 때문에, 치밀하고 외경이 작은, 따라서 콤팩트하게 용량이 큰 원통형상의 감기형 전극을 제조할 수 있다. 또 감는 양극시트, 음극시트 및 절연 시트(세퍼레이터)의 느슨함 등에 기인하는 감기불량의 발생을 억제하여 신뢰성이 높은 전지를 수율좋게 제조할 수 있다.

Claims (10)

1. 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급하는 시트공급수단과, 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형상의 전극을 끼워 대향하고, 상기 전극의 바깥둘레면에 대향하는 면이 상기 전극이 가지는 제 1 곡률반경보다도 큰 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 권심축은, 그 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단자를 구비한 원추형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 권심축은, 개구부 양쪽의 바깥둘레면이 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 가지도록 상기 권심축의 회전축과 평행하게 형성된 슬리트를 가지는 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
4. 양극시트와 음극시트와 세퍼레이터 시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급하는 시트공급수단과, 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형상의 전극을 사이에 끼워서 대향 배치하고, 상기 전극에 대향하는 면이 상기 전극이 가지는 제 1 곡률반경 이상의 제 2 곡률반경을 가지는 적어도 1쌍의 전극유지수단과, 상기 전극유지수단을, 상기 전극을 감는 도중에 상기 전극의 바깥둘레면과 이간시키고, 상기 전극의 감기 종료시에는 상기 전극을 끼워 지지하도록 이동시키는 진퇴기구를 구비한 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 권심축은, 그 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 구비한 원추형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 권심축은, 개구부 양쪽의 바깥둘레면이 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 가지도록 상기 권심축의 회전축과 평행하게 형성된 슬리트를 가지는 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
7. 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급함과 동시에, 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 세퍼레이터 시트에 맞닿는 면을 가지는 시트공급수단과, 상기 맞닿는 면에 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 진공척에 의해 상기 맞닿는 면으로 끌어당겨 마찰시키는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력으로 당기는 제 1 장력형성수단과, 상기 맞닿는 면에 대향하여 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 상기 맞닿는 면에 눌러 붙여서 마찰하는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력보다 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
8. 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조장치로서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 감는 권심축과, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 세퍼레이터 시트를 각각 상기 권심축의 회전방향과 평행하게 상기 권심축으로 공급함과 동시에, 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 세퍼레이터 시트에 맞닿는 면을 가지는 시트공급수단과, 상기 맞닿는 면에 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 진공척에 의해서 상기 맞닿는 면으로 끌어당겨 마찰하는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력으로 당기는 제 1 장력형성수단과, 상기 맞닿는 면과 대향하여 배열설치되고, 상기 권심축으로 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 상기 맞닿는 면에 눌러 붙여서 마찰하는 것에 의해, 상기 권심축과의 사이에 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 상기 절연시트를 제 1 장력보다도 큰 제 2 장력으로 당기는 제 2 장력형성수단과, 상기 권심축과 상기 시트공급수단의 사이에 배열설치되고, 상기 시트공급수단으로부터 공급되는 상기 양극시트, 상기 음극시트 또는 절연시트를 상기 권심축에 감겨지는 상기 원통형 전극의 바깥둘레면으로 눌러 붙이는 누름수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전극제조장치.
9. 바깥둘레면에 감겨지는 시트의 두께에 대응하는 단차를 구비한 원주형상으로 이루어진 권심축.
10. 양극시트와 음극시트와 절연시트가 적층된 원통형상의 전극을 제조하는 전극제조방법으로서, 바깥둘레면에 상기 양극시트와 상기 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 1 단차 및 상기 음극시트와 상기 절연시트의 두께의 합에 대응하는 제 2 단차를 구비한 원주형상으로 이루어진 권심축에, 상기 양극시트 및 상기 절연시트를 상기 바깥둘레면과 매끄럽게 연속하도록 제 1 단자에 맞닿게 하여 장착함과 동시에, 상기 음극시트 및 상기 절연시트를 상기 바깥둘레면과 매끄럽게 연속하도록 제 2 단차에 맞닿게 하여 장착하는 공정과, 상기 권심축을 회전시켜서, 상기 양극시트와 상기 음극시트와 상기 절연시트를 감는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극제조방법.