KR100421350B1 - 전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법과 장치 및 그것을사용한 전지 - Google Patents

Abstract

연속한 띠 모양의 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 회전 가능한 권심에 의해, 소용돌이상의 전극 그룹에 권회하는 전지용 전극 그룹 권회 방법과 장치에 있어서, 권심 근방의 소정 위치에 있어서, 에지 위치 검출 수단에 의해 띠 모양 전극판의 에지 위치를 검출하고, 기준 위치와 비교하고, 그 결과에 따라 전극판의 단부에서 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 동작 가능한 척으로 전극판을 잡고, 전극판의 에지 위치를 수정한 후, 가이드에 의해 전극판의 이송 방향과 평행한 방향으로만 그 이동을 구속받은 제 2 척으로 전극판을 유지하고, 또한 제 3 척으로 전극판을 유지하여 권심에 전극판의 선단부를 공급하여, 제 2 척에 의해 전극판의 에지의 변위를 방지하는 동시에 전극판에 장력을 부여하면서 전극 그룹의 권회를 실행함으로써 와인딩(windind) 변위가 적은 전극판의 권회가 가능한 권회 방법과 장치를 제공한다. 또한, 권심의 축 직각 단면 형상을 대략 6각 형상으로 하여, 전극 그룹을 편평하게 정형할 때의 편평성의 향상을 도모한다.

Description

전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법과 장치 및 그것을 사용한 전지{SPIRAL ELECTRODE GROUP WINDING METHOD AND DEVICE AND BATTERY USING THEM}

종래부터, 대량 생산되고 있는 소형 고용량의 2차 전지의 구조로는 띠 모양의 양극판, 음극판, 세퍼레이터 등의 각각의 전극 재료를 중첩하여, 소용돌이상으로 감아 올린 전극 그룹이 일반적으로 사용된다. 양음 각각의 전극판은 도전성 심재에 활물질을 주성분으로 하는 페이스트를 충전, 건조하고, 그 후 전극판의 두께 조절과 활물질층의 고밀도화를 위해 롤 프레스 가공을 실행하고, 그 후 슬리터를 사용하여 소정의 폭으로 절단하여, 띠 형상으로 가공되며, 또한 리드선 등도 장착된다. 또한, 세퍼레이터는 띠 모양을 한 미공성의 가공 폴리프로필렌 필름으로 구성되고, 그 세퍼레이터를 거쳐 상기 양음 양 전극판을 소정 위치 관계로 중첩하여,권심 주위로 소용돌이상으로 빈틈없이 감아 제조된 전극 그룹을 사용하는 것이 일반적이다.

이와 같은 소용돌이상의 권회체를 전극 그룹으로서 사용하는 2차 전지의 제작에 있어서, 권회체를 제작하기 위해서는 일반적으로 4개가 평행하게 배설된 공급축에 양음 각각의 전극판과, 제 1 세퍼레이터와 제 2 세퍼레이터의 각각을 롤상으로 감아 올린 원재료를 장착한다. 또한, 이들 4개의 공급축과 평행하게 권심이 설치되고, 상기 각각의 전극 재료의 선단부를 권심에 임시 고정하여, 권심을 소정 방향으로 일정 속도로 회전시킨다.

각각의 전극 재료에는 전극 그룹을 권회하는데 적절한 장력이 작동되도록, 전극 재료 이송 경로에는 텐션 장치를 내장하고, 장력을 컨트롤하고 있다. 권심의 회전에 수반하여, 상기 전극 그룹을 구성하는 각각의 띠 모양 재료는 공급축의 회전에 따라 권심의 방향으로 이송되어, 권심 주위로 감긴다.

그런데, 상기와 같은 전극 그룹의 권회 장치를 이용하여 전극 그룹을 제조하는 경우에는, 공급축에 장착된 롤상으로 감아 올려진 양음 각각의 전극판이 방향 전환이나 텐션 장치 등을 위해 다수 설치된 롤러 외주와 접촉하고, 롤러의 회전에 의해 반송되어 주행하고 있는 사이에, 양음 각각의 전극판의 가공 단계에서 발생한 단면 붕괴나, 부분적인 두께의 편차, 또한 리드선 장착에 의한 전극판의 국부적인 두께 불일치 및 권회 장치의 전극판 이송용 롤러의 가공 정밀도 불량, 롤러축의 장착 정밀도 불량 등에 의해 점차 정규 주행 방향에 대하여 수직 방향의 속도 성분도 갖게 되어 사행하게 된다. 그리고 이들 전극판의 사행이 전극 그룹의 「와인딩 변위」의 주요 원인으로 된다.

참고로, 리튬 2차 전지에 있어서 사용되고 있는 주요 전극 재료의 폭 치수에 대하여 기술하면, 일반적으로 제 1, 제 2 세퍼레이터는 동일 폭으로 설정되고 가장 넓게 40 내지 60㎜ 정도, 이어서 음극판의 폭이 넓고, 양극판의 폭이 가장 좁다. 그리고, 세퍼레이터와 음극판의 폭 치수의 차이는 2㎜ 정도이고, 음극판과 양극판의 차이는 1㎜ 정도이며, 전극 그룹으로서 권회된 때에는, 양극판은 세퍼레이터를 끼고 대향하는 음극판의 폭의 내측에 수용되어, 음극판도 세퍼레이터의 폭에서 벗어나지 않도록 권회될 필요가 있다. 또한, 상기 전극 재료 3자간의 상대적인 위치적 조건을 만족시켜도, 각각의 전극 재료가 권회에 따라 축심의 축 방향으로 크게 변위하고 있는 것도 허용되지 않는다.

이러한 조건에서 일탈하는 경우에는, 전지의 내부 단락을 일으키거나, 전지 용량이 불안정해지거나, 극단적인 경우에는 전지 케이스 내부에 전극 그룹을 수용하는 것이 곤란하게 되어, 전지로서의 성능면 뿐만 아니라, 안전면, 생산성의 면에서도 문제이다.

따라서, 종래부터 전극 재료를 공급축으로부터 권심을 향해 이송하는 도중에, 각종 사행 방지 장치가 이용되고 있기 때문에, 간단히 2, 3개의 예에 대하여 소개한다. 가장 일반적인 사행 방지 장치는 각각의 전극 재료의 원반롤을 장착한 공급축의 부분으로 실행하고 있다. 즉, 원반롤로부터 송출된 전극 재료의 에지 위치를 소정의 기준 위치와 비교하고, 변위를 광 센서 등을 이용하여 검출하여, 이 검출 결과에 따라 원반롤을 장착한 공급축을 축심 방향으로 이동 조작하고, 원재료의 에지 위치를 소정 위치에 O.1㎜ 단위의 정밀도로 되돌리도록 하고 있다. 이 경우에는 일반적으로 원반롤의 중량도 크고 장치가 대형화하여 응답성이 열세하여, 고속, 고정밀도를 요구하는 권회 장치에는 부적당하다.

또한, 일본 특허 공개 제 1999-40144 호 공보에는 도 6에 도시하는 바와 같은 양음 각각의 전극판(1, 3)이 주행하는 방향으로 수직한 2개의 축심(32a)을 갖고, 또한 상기 2개의 축심을 서로 평행하게 배설하여, 축심 주위로 회전 가능하게 지지된 한쌍의 롤러(32, 33)로 전극판의 양면에서 삽입하고, 전극판의 주행에 따라 한쌍의 롤러는 미끄러지지 않고 회전 가능하게 제작한다. 이들 한쌍의 롤러 근방에 배설된 전극판의 에지 위치를 검출하는 에지 검출 수단(34)에 의한 검출 결과에 따라, 한쌍의 롤러를 롤러의 축심 방향으로 이동 조작함으로써, 전극판의 에지 위치를 자동적으로 보정하는 것을 특징으로 하는 것이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 제 1997-120822 호 공보에는 도 7에 도시하는 바와 같이, 전극 재료(1, 3)의 각각을 소정 길이로 절단하여 직사각형으로 하고, 각각의 직사각형 재료의 권취 종단부 근방을 가이드 수단(28)을 따라 권취 방향으로 미끄럼 가능하게 한 파지 수단(29)에 의해 파지하는 동시에, 상기 파지 수단에 권취 방향과 반대 방향의 장력을 부가하면서, 양극판(1)과 음극판(3)을 고정 테이프(30)를 거쳐 세퍼레이터(5a)와 함께 권심(7)에 권취하는 와인딩 변위 방지 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이들 종래의 기술에 의해 전지를 생산하는 경우, 전극 그룹 그 자체의 생산성에 어려운 점이 있지만, 전지의 생산 수율이 악화되거나, 품질이 편차가 큰 문제가 있다.

또한, 최종적으로 에지 컨트롤을 할 때에도, 일본 특허 공개 제 1999-40144 호 공보에 개시되는 한쌍의 롤러로 전극판의 양면을 끼고 에지 위치를 수정하는 에지 컨트롤 수단을 권심 근방에 설치한 경우, 전극판에 큰 힘이 가해져 전극판이 파손될 가능성이 있기 때문에, 권심 근처에 설치할 수 없다. 이로써 사행 보정하고 나서 권심까지 사이에 전극판이 롤러의 회전과 함께 다시 변위가 발생할 우려가 있다.

또한, 가이드를 따라 이동 가능한 파지 수단에 의해, 종단부를 유지한 직사각형 전극 재료를 이용하고, 또한 양극판 및 음극판 각각의 와인딩 개시부를 고정 테이프를 사용하여 세퍼레이터에 고정한 후, 권심의 슬릿에 세퍼레이터를 감입하고, 권심을 회전시켜 권회하는 일본 특허 공개 제 1997-l20822 호 공보의 에지 컨트롤 방식으로는 와인딩 변위가 거의 발생하지 않고, 전극 그룹의 와인딩 변위 정밀도는 양호하다고 예상된다. 그러나, 어떻게 하여 자동적으로 또한 능률적으로 전극용 시트재의 말단부를 파지 수단에 공급하여 파지시키는 것에 대해서는 개시되어 있지 않고, 충분한 생산성을 얻을 수 없을 것으로 판단된다. 또한, 전지의 성능에 있어서는 전혀 불필요한 고정 테이프를 사용하는 방식은 성능면이나 비용면에서도 문제가 있다.

또한, 종래의 권심(7)은 도 8a에 도시하는 바와 같이, 축 직각 단면이 원형이기 때문에, 도 8b에 도시하는 권회한 원통 형상의 전극 그룹을 가압하여 편평상으로 정형한 경우, 접힘 위치가 정해지지 않고, 전극의 리드선 도출 위치가 일정하지 않다는 문제가 있었다. 또한, 전극 그룹의 단면이 도 8c에 도시하는 바와 같이누에고치 형상으로 되어, 전극 그룹을 편평하게 정형할 때 편평성에 악영향을 미치고 있다.

근래, 일본 특허 공개 제 1994-96801 호 공보에 개시되는 바와 같이, 축 직각 단면이 장방형상인 편평한 권심에 의한 권회가 실행되고 있었다. 도 9a는 편평한 권심의 일례로 도 9b 및 도 9c에 각각 이 권심에 의해 권회한 전극 그룹과, 가압하여 편평 형상으로 정형한 전극 그룹의 단면도를 도시한다. 이 경우, 전극 그룹의 전지 케이스내에 차지하는 부피 효율은 우수하지만, 권심에 의한 권취 주속도가 맥동하여 와인딩 변위가 발생하기 쉽고, 편평한 단면 형상의 권심을 감아 올린 전극 그룹에서 분리하기 어렵고, 또한 여분의 세퍼레이터나 공간부가 없기 때문에, 전해액을 주입했을 때의 보액성이 불량하다는 문제점이 있었다.

발명의 요약

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해, 긴 띠 모양의 전극 재료를 전극 그룹으로서 권회할 때, 양극판(1), 음극판(3)을 비롯한 각종 전극 재료에 발생하는 이송 방향과 직각 방향의 변위를 효율적이고, 정밀도 양호하게 보정하여 와인딩 변위가 매우 적은 전극 그룹을 전극 재료를 직사각형으로 절단하지 않고, 연속적으로 제조할 수 있는 동시에, 편평성이 우수한 전극 그룹의 권회 방법과 그 장치 및 품질이 안정된 생산성이 우수한 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 근거한 소용돌이상의 전극 그룹의 권회 방법은 긴 띠 모양의 양극, 음극이나 세퍼레이터의 전극 재료를 공급축에 장착하고, 공급축으로부터 전극 재료를 권취하는 권심에 도달하는 이송 경로에 설치한 사행 방지 장치, 텐션 장치,다수의 전극재 이송용 롤러를 거쳐, 방향을 전환시키면서 권심을 향해 이송하여, 권심 근방의 소정 위치에 있어서, 특히 양음 각각의 띠 모양 전극판의 에지 위치를 에지 검출 수단에 의해 검출하고, 기준 위치와 비교하고, 그 결과에 따라 전극판의 단부로부터 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 신장한 척의 한쌍의 핑거로 잡고, 서보 모터와 볼 나사로 구성되는 척 구동 수단으로 전극판 에지의 전극판 주행 방향과 직각 방향의 변위를 수정한다.

일단, 전극판의 에지 위치를 충분한 정밀도로 자동적으로 수정한 후에는 전극판의 주행 방향과 직각방향의 변위를 일으키지 않도록, 전극 재료의 이송 방향과 평행한 가이드에 의해, 전극판의 이송 방향과 평행한 방향으로만 그 이동을 구속받은 제 2 척으로 소용돌이상 전극 그룹 1개분의 권회에 필요한 길이의 전극판의 종단부를 유지하고, 또한 소용돌이상 전극 그룹 1개분의 길이의 전극판의 종단 부위에, 전극판의 이송 방향과 평행한 방향으로만 그 이동을 구속받은 제 3 척으로 전극판을 유지하고, 변위를 일으키지 않는 상태에서 권심에 전극판의 선단부를 공급하여, 제 2 척의 작용에 의해 변위를 방지하는 동시에 장력을 부여하면서 전극 그룹의 권회를 실행한다.

또한, 전극 그룹의 생산성을 향상시키기 위해, 권심 근처에 설치한 전극 절단용 커터 장치와 세퍼레이터 커터 장치를 순서대로 장착하여 동작시켜, 양극판, 음극판과도 직사각형으로 절단하지 않고, 연속적으로 제조할 수 있는 방식인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 소용돌이상의 전극 그룹의 권회 장치는 긴 띠 모양의 전극재료를 장착한 공급축과, 공급축으로부터 전극 재료를 권취하는 권심에 도달하는 이송 경로에 사행 방지 장치, 텐션 장치, 전극재를 방향 전환시키면서 권심을 향해 이송하기 위한 다수의 전극재 이송용 롤러를 설치한 전지용 소용돌이상 전극 그룹의 권회 장치에 있어서, 권심 근방의 소정 위치에 양음의 전극판이 최종적인 에지 위치의 수정을 하기 위해 양음의 양 전극판의 이송로 각각에 전극판의 에지 위치를 검출하는 에지 위치 검출 장치를 설치하고, 기준 위치와 비교하여 에지의 위치를 수정하기 위한 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 신장한 한쌍의 핑거와 서보 모터와 볼 나사로 구동되는 구성의 에지 위치 수정 척을 설치한다.

전극판의 에지 위치를 충분한 정밀도로 수정한 후에, 전극판의 주행방향과 직각 방향의 변위를 일으키지 않도록, 가이드에 의해 전극판의 이송 방향과 평행한 방향으로만 그 이동을 구속받고, 장력을 부여하면서 전극 그룹의 권회를 실행하기 위한 제 2 척을 설치하여 전극판의 변위를 일으키지 않은 상태에서, 권심에 전극판의 선단부를 공급하는 제 3 척을 설치하고, 제 3 척과 권심 사이에 극판 커터를 설치하여, 권심 직전의 위치에서 전극판을 절단하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 소용돌이식 전극 그룹을 내장한 전지는 품질이 안정된 게다가 생산성이 우수한 전지인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 리튬 2차 전지, 니켈 수소 전지 등과 같이 전지의 양음(正負) 양 전극판에 세퍼레이터를 거쳐 중첩하여, 소용돌이상으로 권회하여 제조되는 전지용 전극 그룹의 권회 방법과 그 장치 및 그 전극 그룹을 내장한 전지에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 주요부인 에지 위치 수정 장치의 사시도,

도 2는 본 발명의 전극 그룹 권회 장치 전체의 개략 구성을 도시하는 정면도,

도 3은 본 발명의 전극 그룹 권회 장치 주요부의 동작에 대한 타이밍 차트,

도 4a는 본 발명의 권심을 도시하는 도면,

도 4b는 본 발명의 권심을 권회한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도,

도 4c는 본 발명의 권심을 가압하여 편평화한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 소용돌이상 전극 그룹을 내장한 전지의 단면도,

도 6은 종래의 에지 위치 수정 장치의 일 예에 대한 주요부를 도시하는 도면,

도 7은 종래의 에지 위치 수정 장치에서의 다른 일 예에 대한 주요부를 도시하는 도면,

도 8a는 종래의 권심을 도시하는 도면,

도 8b는 종래의 권심을 권회한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도,

도 8c는 종래의 권심을 가압하여 편평화한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도,

도 9a는 다른 일 예의 종래의 권심을 도시하는 도면,

도 9b는 다른 일 예의 종래의 권심을 권회한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도,

도 9c는 다른 일 예의 종래의 권심을 가압하여 편평화한 소용돌이상 전극 그룹의 단면도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전지용 소용돌이상 전극 그룹의 권회 방법과 그 장치의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 전극 그룹 권회 장치의 에지 위치 수정 장치를 각형 리튬 2차 전지용으로서 구성한 경우의 주요부를 도시하는 사시도이며[단, 이해를 용이하게 하기 위해, 권심(7)에 대하여 양극판(1), 또는 음극판(3)만을 귄회한 모양을 나타내고, 그 밖의 전극 재료는 생략하여 도면을 간략화하여 도시하고 있다], 도 2는 본 발명의 전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 장치 전체에 대하여, 개략 구성을 도시하는 도면이다.

도 2에 있어서, 롤상으로 감긴 양음의 양 전극판(2, 4)과, 제 1 세퍼레이터(6a), 제 2 세퍼레이터(6b)의 각각은 별개로 공급축(도시하지 않음)에 장착되어 있다. 그리고 권취 장치 부분은 하나의 회전반(26)에 도 4에 도시하는 바와 같은 축 직각 단면이 대략 6각형인 권심(7)이 4개 장착되어 있다. 또한, 각각의 전극 재료의 공급축으로부터 권심에 도달하는 이송경로의 도중에는, 텐션 장치(8), 사행 방지 장치(9), 이송 롤러(개수가 다수로 되기 때문에 부호를 기입하지 않음) 등이 설치되고, 권심(7) 직전에 도 1에 도시하는 에지 위치 수정 장치(25)가 설치되어 있다. 양극판(1)(양극판도 음극판도 에지 위치 수정 방법은 완전히 동일하고, 따라서 이하에는 양극판의 경우에 대해서만 설명하여, 음극판의 경우에 대해서만 생략한다)은 우측 상단으로부터 좌측 하단에 도시되는 권심(7)을 향해 이동하지만, 그 경로의 소정 위치 1개의 소용돌이상 전극 그룹을 권회하는데 필요한 전극 길이의 종단 부분 근처에, 양극판(1)의 에지 위치를 검출하기 위한 에지 위치 검출장치(10)를 설치하고 있다. 에지 위치 검출 장치(10) 근처에는 에지 위치 수정 척(11)이 설치되어 있다. 에지 위치 수정 척(11)은 양극판의 양면을 양극판의 주행 방향과 직각인 방향으로부터 연장되는 척의 한쌍의 핑거로 잡고, 볼 나사(15)와 서보 모터(16)에 의해 양극판(1)의 주행방향과 직각 방향으로 동작 가능하다. 에지 위치 수정 척(11) 근처에 권심(7) 부근에 설치한 장력 부여 척(12)은 개폐 조작부(22)에 의해 양극판(1)을 상하에서 협지하거나 개방하거나 할 수 있는 동시에, 서보 모터(20)에 의해 구동되는 풀리(17)와 풀리(18) 사이에 걸쳐진 벨트(19)에 의해 양극판의 주행 방향과 평행하게 설치된 가이드(21)를 따라 미끄럼 가능하고, 서보 모터(20)의 회전 토크와 풀리(17)의 직경 등에 의해 설정된 전극 그룹의 권회에 적합한 장력을 부여할 수 있다. 장력 부여 척(12)과 권심(7) 사이에 설치된 헤드돌출 척(13)도 양극판(1)을 상하로 협지하거나 개방하거나 하는 동시에, 볼 나사(23)와 서보 모터(24)에 의해 양극판(1)과 평행하게 동작 가능하다. 권심(7)에 도달하기 직전 근방에 극판 커터(14)가 있고, 제어 신호에 의해 양극판(1)을 절단한다. 권심(7)의 소정 위치와 그 전에 권취를 실행한 권심의 중간 위치에 세퍼레이터 커터(도시하지 않음)가 있어 제어 신호에 따라 세퍼레이터를 절단하는 구조로 되어 있다.

다음에 본 실시예의 작용에 대하여 상술한다. 롤상으로 감긴 양음의 양 전극판(2, 4)과, 제 1 세퍼레이터(6a), 제 2 세퍼레이터(6b)의 각각은 별개로 4개의 공급축(도시하지 않음)에 장착되어 있다. 각각의 전극 재료는 공급축으로부터 권심에 도달하는 이송 도중에는 사행 방지 장치(9), 텐션 장치(8), 다수의 이송 롤러등으로 안내되어, 권심(7)의 회전에 의한 권취력으로 공급축의 회전에 따라 권심(7)을 향해 송출된다.

이러한 이송 도중에 롤상으로 감긴 극판은 전극 재료의 두께의 편차 등이 원인으로, 주행 방향에 대하여 수직 방향의 속도 성분을 갖게 되고, 전극 재료의 에지 위치가 변화되어 전극 그룹에는 변위가 발생하는 일이 있다.

그래서, 각각의 공급축에 가까운 위치에 설치한 에지 위치 수정 장치(25)에 의해, 롤상 전극 재료(2, 4, 6a, 6b) 등을 장착한 공급축과 함께 축방향 이동시켜 전극 재료의 에지 위치를 수정한다.

그 후도 몇개의 전극 재료 이송 롤러와 접촉하여 롤러를 회전시키면서 주행하고 있는 중에, 에지 위치가 변화되는 경향이 있다. 여기까지 상황은 종래예와 같다. 따라서, 변위를 기피하는 양극판(1) 또는 음극판(3)에 대하여, 본 발명에 의한 권회 방식으로는 각각 에지 위치 수정 장치(25)를 사용하여 권회를 실행한다. 계속해서 그 부분을 상세하게 설명한다.

권심(7)의 회전에 의해 전극 그룹 1개분의 양극판(1)을 거의 권취하면 권심(7)의 회전이 정지한다. 장력 부여 척(12)도 권심(7)에 가장 가까운 위치에 정지한다. 양극판(1)이 일시적으로 주행을 정지한 타이밍에 헤드돌출 척(13)이 작동하여, 다음 전극 그룹을 구성하는 양극판(1)의 선단 부분을 유지한다. 그리고, 장력 부여 척 개폐 조작부(22)를 동작시켜, 장력 부여 척(12)을 개방하고, 양극판(1)을 유지하여 변위를 방지하는 역할을 헤드돌출 척(13)에 인계하여 교대한다. 양극판 유지의 역할을 개방한 장력 부여 척(12)은 가이드(21)를 따라 장력 부여 서보 모터(20), 풀리(17, 18)와 벨트(19)에 의해 구동되어, 에지 위치 수정 척(11) 근처로 되돌아가 대기한다.

헤드돌출 척(13)이 양극판(1)을 유지하는 동시에, 극판 커터(14)를 작동시켜서, 양극판(1)의 길이를 소정의 치수로 절단하고, 다음 전극 그룹의 권회를 개시할 때까지, 헤드돌출 척(13)은 그 위치에 대기한다. 양극판(1)이 극판 커터(14)로 절단되면, 권심(7)에 감기어진 양극판(1)의 말단부는 모든 척으로부터 개방되어, 권심(7)을 조금 회전함으로써, 말단부는 세퍼레이터(5a, 5b) 등과 함께 권심(7)에 권취되어 권심(7)의 회전은 정지한다. 이 때의 권심(7)의 회전은 미세하기 때문에, 변위가 문제로 되는 일은 없다.

1개의 전극 그룹에 필요한 양 전극판의 권회가 종료하면 권심(7)이 탑재되어 있는 회전반(26)이 ¼회전하여, 다음 권심(7)이 소정 위치에 온다. 그 위치에서 권심(7)이 축방향으로 압출되고, 세퍼레이터 유지 슬릿 사이에서 세퍼레이터의 유지를 진행시키면서 소정 위치에 도달하면, 세퍼레이터 커터(도시하지 않음)가 작동하고, 세퍼레이터(5a, 5b)가 절단되며, 나머지부를 권취하여 앞의 권심(7)에 의한 전극 그룹의 권회가 완료한다.

이 공정과 동시에, 에지 위치 수정 척(11)의 핑거로 양극판(1)의 상하 양면에서 양극판(1)을 확실히 잡는다. 동시에 에지 위치 검출 장치(10)에 의해 양극판(1)의 에지 위치를 검출하고, 그 결과를 제어 회로로 보내어, 현 형상의 양극판의 에지 위치와 기준의 에지 위치의 변위를 파악하며, 위치 수정 척(11)을 볼 나사(15)와 서보 모터(16)를 사용하여, 양극판의 주행 방향과 직각 방향으로 이동시켜, 양극판(1)의 에지 위치를 기준 위치와 일치시킨다.

양극판(1)의 에지 위치가 기준 위치와 일치하도록 수정되면, 변위를 일으키지 않도록 수정 상태를 유지하고, 소정 위치에 대기하고 있던 장력 부여 척(12)이 1개의 전극 그룹에 필요한 전극 길이의 종단 부분을 확실히 잡는다. 그 후에, 에지 위치 수정 척(11)을 개방하여 시퀀스 제어의 지령에 근거하여, 에지 위치 수정 척(11)을 대기 위치로 복귀시킨다.

이상의 공정이 완료하면 권심(7)이 회전을 개시하고, 동시에 대기하고 있던 헤드돌출 척(13)이 서보 모터(24)와 볼 나사(23)의 작용에 의해 권심(7)의 방향으로 동작하여, 양극판(1)의 선단부가 세퍼레이터 사이에 삽입된다. 권회가 시작되면 헤드돌출 척(13)은 개방되어 대기 위치로 되돌아간다. 양극판(1)이 권취됨에 따라, 장력 부여 척(12)은 가이드(21)를 따라 미끄러지고, 서보 모터(20)의 회전 토크와 풀리(17)의 직경 등에 의해 설정된 전극 그룹의 권회에 적절한 장력을 부여하고 양극판(1)을 이송하여, 변위를 방지하면서 권심(7)측으로 이동한다.

권심(7)의 회전에 의해 전극 그룹 1개분의 양극판(1)을 거의 권취하면 권심(7)의 회전이 정지하고, 장력 부여 척(12)도 권심(7)에 가장 가까운 위치에 정지한다. 이어서, 헤드돌출 척(13)과 극판 커터(14)가 작동하여 양극판(1)이 절단되고, 에지 위치 수정 장치(25)의 작용이 반복된다.

상기 동작 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 타이밍 차트를 도 3으로 도시하고 있다.

또한, 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 각각 본 발명의 축 직각 단면이 대략 6각형형상의 권심, 그 권심을 사용하여 권회한 전극 그룹의 단면도 및 가압하여 편평화한 전극 그룹의 단면도이다. 도 4c에서 알 수 있듯이, 본 발명의 권심을 사용하면, 내주로부터 외주까지 균일하게 대략 소형판상의 단면을 갖는 전극 그룹을 얻을 수 있다.

다음에, 도 5에 의거하여 본 발명에 의한 전극 그룹을 내장한 전지에 대하여 설명한다. 상단에 개구부(103)를 갖는 바닥이 있는 통 형상의 전지 케이스(102)내의 저면상에는 양극 리드(121)의 선단부가 용접에 의해 접속되고, 이 양극 리드(121)를 양극측 절연판(122)으로 전기 절연 상태로 구획한 전지 케이스(102)의 내부에는 전극 그룹(123)이 삽입되고, 또한 전극 그룹(123)의 상단부는 음극측 절연판(124)으로 전기 절연된다. 한편, 상기와는 별도의 공정에 있어서, 전해액의 주액 구멍(107)을 측부에 갖는 입구 차단판(104)에는 그 중앙부의 장착 구멍(127)에 절연 가스켓(128)을 거쳐 전기 절연한 상태에서 음극 단자(129)가 장착된다. 이 음극 단자(129)의 하면에는 전극 그룹(123)에서 음극측 절연판(124)의 삽입 구멍(124a)을 통해 도출된 음극 리드(130)가 용접에 의해 접속된다. 이 입구 차단판(104)은 전지 케이스(102)의 개구부(103)의 소정 위치에 감입되고, 그 주위를 전지 케이스(102)의 내주면에 용접함으로써 고착된다. 그 후, 전지 케이스(102)내에는 입구 차단판(104)의 주액 구멍(107)으로부터 소정량의 전해액(도시하지 않음)이 주입되고, 이 전해액과 이것이 함침된 전극 그룹(123)에 의해 발전 요소가 구성된다.

권회가 종료된 때의 본 발명에 의한 전극 그룹은 도 4b에 도시하는 바와 같이 단면이 6각형의 통 형상이고, 편평하게 조형할 때에 접힘 위치가 안정되어 있기 때문에, 전극 리드선 도출 위치를 일정하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 권심 세퍼레이터 유지 슬릿(7a)의 치수는 6각형 단면의 2면 폭과 동등하기 때문에, 편평한 권심으로 권회했을 때보다도 감아 올려진 전극 그룹을 권심에서 분리하는 공정도 용이하고, 편평성에 대한 악영향의 정도가 작으며, 도 4c에 도시하는 바와 같이 대략 소형판상의 균일한 편평 형상의 전극 그룹을 얻을 수 있다. 공정의 작업성이 양호해진다. 또한, 전해액을 주입했을 때의 보액성도 우수하고, 본 발명에 의한 전극 그룹을 내장한 전지는 고율 방전 성능이 우수하며, 품질도 안정하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 특히 리튬 2차 전지용의 전극 그룹을 권회할 때에, 양극판, 음극판을 비롯한 각종 전극 재료에 발생하는 이송 방향과 직각 방향의 변위를 센서에 의해 검출하고, 전극판을 척으로 잡고, 척과 함께 전극판을 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 이동시켜서 전극판의 변위를 수정한다.

또한, 정확하게 위치가 수정된 전극판의 일부를 헤드돌출 척으로 잡아 권심에 공급하고, 그 후에도 항상 전극판의 일부를 에지 위치 수정 척 또는 장력 부여 척으로 잡고, 적절한 장력을 전극판에 부여하여 변위를 방지하면서, 권심의 회전에 따라 단면 형상 6각형의 권심 주위로 전극판을 감기 때문에, 변위가 매우 적은 편평성이 우수한 전극 그룹을 제조 가능한 전극 그룹 권회 방식과 전극 그룹 권회 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 내주로부터 외주까지 균일하고 편평성이 우수한 전극 그룹을 내장한 전지는 생산 수율이 양호하고 품질도 안정하다.

Claims (8)

1. 연속된 긴 띠 모양의 양극판, 음극판, 세퍼레이터 전극 재료를 권심에 의해, 소용돌이상의 전극 그룹에 권회하는 전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법에 있어서,

   소정 위치에 설치한 에지 위치 검출 장치에 의해 전극판의 폭 방향 에지 위치를 검출하고, 상기 에지 위치 검출 장치의 검출 결과에 근거하여 상기 에지 위치를 수정한 후, 상기 권심축에 대하여 직각 방향에 설치된 가이드를 따라 미끄럼 가능하게 설치한 장력 부여 척에 의해 상기 전극판을 잡고, 상기 권심과 상기 장력 부여 척 사이에 있어서, 상기 전극판의 주행 방향으로 이동 가능하게 설치한 헤드돌출 척에 의해 상기 전극판을 잡고, 상기 장력 부여 척에 의해 상기 전극판에 장력을 부여하면서 상기 전극판의 에지 위치를 소정 위치에 유지한 상태에서, 상기 헤드돌출 척에 의해 상기 전극판의 선단부를 상기 권심축에 대하여 직각인 방향으로 이동시켜서, 회전하고 있는 상기 권심에 감고, 상기 장력 부여 척이 상기 권심에 가장 근접한 시점에서, 상기 헤드돌출 척으로 유지하면서 상기 전극판을 절단하는 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   에지 위치 수정 척을 양음의 양 전극판 각각에 대하여 설치하고, 전극판의양면을 전극판의 주행 방향과 직각인 방향으로부터 연장되는 척의 한쌍의 핑거로 잡고, 서보 모터와 볼 나사에 의해 구성되는 척 구동 수단에 의해, 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 극판의 에지 위치를 이동시켜 수정하는 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   전극 커터가 권심축에 대하여 직각 방향으로 이송되고, 양음의 전극판이 권심을 향해 이동하는 중에 전극판을 절단하는 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 권심의 축 직각 단면의 형상이 6각 형상인 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 방법.
5. 연속된 긴 띠 모양의 양극판, 음극판, 세퍼레이터의 전극 재료를 회전 가능한 권심에 의해, 소용돌이상의 전극 그룹에 권회하는 전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 장치에 있어서,

   권회 장치로서 결정한 소정 위치에 전극판의 폭 방향 에지 위치를 검출하는 에지 위치 검출 장치를 설치하고, 상기 에지 위치 검출 장치의 검출 결과에 근거하여 상기 에지 위치를 수정하는 에지 위치 수정 척을 설치하고, 상기 에지 위치 수정 척 가까이 상기 권심에 의해 전극판을 협지하거나 개방할 수 있는 장력 부여 척을 상기 권심축에 대하여 직각 방향으로 설치된 가이드를 따라 미끄럼 가능하게 설치하고, 상기 장력 부여 척과 상기 권심 사이에 상기 전극판을 협지하거나 개방하는 헤드돌출 척을 상기 전극판의 주행 방향으로 이동 가능하게 설치하고, 상기 헤드돌출 척과 상기 권심 사이에 상기 전극판을 절단하는 전극 커터를 설치한 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   에지 위치 수정 척을 양음의 양 전극판 각각에 대하여 설치하고, 전극판의 양면을 전극판의 주행 방향과 직각 방향에서 연장된 척의 한쌍의 핑거로 잡고, 서보 모터와 볼 나사에 의해 구성된 척 구동 수단에 의해, 전극판의 주행 방향과 직각 방향으로 전극 에지의 위치를 이동시켜서 수정하는 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 권심의 축 직각 단면의 형상이 6각 형상인 것을 특징으로 하는

   전지용 소용돌이상 전극 그룹 권회 장치.
8. 전지에 있어서,

   제 4 항의 방법에 의해 권회된 소용돌이상 전극 그룹을 가압하여 편평화하고, 전지 케이스에 수납하여 입구를 차단한

   전지.