KR100585584B1 - method and apparatus for manufacturing electric collector of battery - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 전지의 집전체 소재의 표면에 필름을 형성하는 단계, 상기 집전체 소재를 스탬핑 가공하는 단계 및, 상기 집전체 소재의 표면에 형성된 필름를 제거하는 단계를 구비하는 전지 집전체 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 전지 집전체 제조 방법 및 장치는 알루미늄 또는 구리 박판과 같이 두께가 얇은 소재를 정확히 이송시킴으로써 그리고 스탬핑에 적절한 두께를 확보함으로써 스탬핑 공정에서 발생하는 버어를 방지할 수 있다. 또한 세척 공정을 하나의 일관 작업으로 수행하므로, 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있으며 성인 효과를 가진다.According to the present invention, a battery current collector manufacturing method comprising the step of forming a film on the surface of the current collector material of the battery, stamping the current collector material, and removing the film formed on the surface of the current collector material This is provided. The battery current collector manufacturing method and apparatus according to the present invention can prevent burrs generated in the stamping process by precisely transferring a thin material such as aluminum or copper thin plate and by securing an appropriate thickness for stamping. In addition, the cleaning process is performed in one consistent operation, which saves manufacturing cost and time and has an adult effect.

Description

전지의 집전체 제조 방법 및 장치{method and apparatus for manufacturing electric collector of battery}Method and apparatus for manufacturing a current collector of a battery

도 1은 통상적인 2 차 전지의 적층 구조를 도시하는 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a laminated structure of a conventional secondary battery.

도 2는 종래 기술에 따른 집전체 제조 장치를 도시하는 개략적인 정면도.2 is a schematic front view showing a current collector manufacturing apparatus according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 집전체 제조 장치를 도시하는 개략적인 사시도.3 is a schematic perspective view showing a current collector manufacturing apparatus according to the present invention.

< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 ><Brief Description of Major Codes in Drawings>

11. 15. 집전체 12.14. 활물질 극판11.15.Current collector 12.14. Active material plate

13. 고분자 전해질층 21. 소재 릴13. Polymer electrolyte layer 21. Material reel

22. 스탠드 23. 소재22.stand 23.material

24. 프레스기 25. 되감기 기구24. Press Machine 25. Rewinding Mechanism

31. 소재 릴 32. 스탠드31. Material reel 32. Stand

34. 코팅기 35. 프레스기34. Coating Machine 35. Press Machine

36. 세척기 37. 되감기 기구36. Washer 37. Rewinder

본 발명은 전지의 집전체 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하 게는 전지의 집전체를 일관된 공정으로써 스탬핑 가공하기에 앞서 집전체에 코팅 처리를 하거나 또는 필름을 접착시키고 스탬핑 가공 이후에는 코팅을 세정하거나 또는 필름을 제거하는 처리를 수행하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a current collector of a battery, and more particularly, a coating treatment or a film adhered to a current collector prior to stamping the current collector of the battery as a consistent process, and then coated after the stamping process. The present invention relates to a method and an apparatus for carrying out a treatment for cleaning a film or removing a film.

일반적으로 2차 전지는 NiCd 전지, NiMH 전지, 리튬 2차 전지 등이 있으며, 특히 리튬 2차 전지는 다른 2차 전지에 비해 용량이 크다는 장점이 있어서, 이를 실용화 및 개선하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 리튬 2차 전지는 전해질, 전극 재료에 따라 리튬 이온 전지, 고분자 전해질 전지, 플라스틱 리튬 이온 전지 등으로 구분될 수 있다. In general, secondary batteries include NiCd batteries, NiMH batteries, lithium secondary batteries, and the like, and in particular, lithium secondary batteries have advantages in that they have larger capacities than other secondary batteries. It is becoming. The lithium secondary battery may be classified into a lithium ion battery, a polymer electrolyte battery, a plastic lithium ion battery, and the like according to an electrolyte and an electrode material.

도 1은 통상적인 리튬 2차 전지의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 이를 참조하면, 리튬 2차 전지는 양극 집전체(11), 양극 활물질 극판(12), 고분자 전해질층(13), 음극 활물질 극판(14) 및 음극 집전체(15)가 순차적으로 적층되어 있는 구조를 갖는다. 양극 활물질에는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬니켈산화물(LiNiO2), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등이 이용되고 있고, 음극 활물질에는 리튬 금속이나 그 합금, 탄소재료 및 그래파이트 등이 이용된다. 그리고 전해질로는 유기 액체 전해질이나 고체 전해질이 사용된다. 또한 양극 집전체(11)로는 알루미늄 박막(foil) 또는 그리드(grid)를 주로 사용하고, 음극 집전체(12)로는 구리 박막(foil) 또는 그리드(grid)를 주로 사용하고 있다.1 is a perspective view schematically showing a laminated structure of a conventional lithium secondary battery. Referring to this, the lithium secondary battery has a structure in which the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material electrode plate 12, the polymer electrolyte layer 13, the negative electrode active material electrode plate 14, and the negative electrode current collector 15 are sequentially stacked. Has Lithium cobalt oxide (LiCoO2), lithium nickel oxide (LiNiO2), lithium manganese oxide (LiMn2O4), etc. are used for a positive electrode active material, and lithium metal, its alloy, carbon material, graphite, etc. are used for a negative electrode active material. As the electrolyte, an organic liquid electrolyte or a solid electrolyte is used. In addition, an aluminum thin film or a grid is mainly used as the positive electrode current collector 11, and a copper thin film or a grid is mainly used as the negative electrode current collector 12.

양극 또는 음극 집전체는 롤 형태로 공급되는 소재를 프레스기에서 스탬핑 가공함으로써 제조된다. 도 2에 도시된 것은 종래 기술에 따른 전지 집전체의 제조 장치이다. The positive electrode or negative electrode current collector is manufactured by stamping a material supplied in roll form in a press. 2 is an apparatus for manufacturing a battery current collector according to the prior art.

도면을 참조하면, 집전체의 소재(23)는 맨드렐에 소재를 감아서 형성된 소재 릴(21)의 형태로 공급되며, 소재 릴(21)은 스탠드(22)에 지지되어 있다. 소재(23)는 소재 릴(21)로부터 풀려나서 프레스기(24)를 거쳐서 되감기 기구(25)로 이송된다. 프레스기(24)에서는 소재(23)를 다이(미도시)위에 올려 놓고 프레스(미도시)로 타발하는 소위 스탬핑 가공을 수행한다. 스탬핑 가공이 이루어진 이후에는 되감기 기구(25)에서 다시 맨드렐에 감기게 된다. 도면에 도시되지 않았으나, 되감기 기구(25)에는 소재(23)를 견인하기 위한 구동용 모터등이 구비된다.Referring to the drawings, the material 23 of the current collector is supplied in the form of a material reel 21 formed by winding a material on a mandrel, and the material reel 21 is supported by the stand 22. The raw material 23 is released from the raw material reel 21 and transferred to the rewinding mechanism 25 via the press machine 24. In the press machine 24, the material 23 is placed on a die (not shown), and so-called stamping processing is carried out by punching into a press (not shown). After the stamping process is made, the rewinding mechanism 25 is wound on the mandrel again. Although not shown in the figure, the rewinding mechanism 25 is provided with a driving motor for pulling the material 23.

위와 같은 집전체 제조 과정에서는 프레스기(24)에서의 스탬핑 가공시에 소재(23)에 대하여 오일이 사용된다. 오일은 이후 공정에서 제거되어야 하는데, 이를 위해서 별도의 장치 및, 별도의 공정이 필요하게 된다. 또한 소재(23) 자체가 매우 얇기 때문에 소재(23)를 소재 릴(21)로부터 되감기 기구(25)로 이송시키는 동안 정확한 이송이 이루어지지 않고, 그에 따라서 스탬핑 과정에서 버어(burr)가 발생하는 경향이 있다. In the current collector manufacturing process as described above, oil is used for the material 23 at the time of stamping processing in the press machine 24. The oil must be removed in a later process, which requires a separate device and a separate process. In addition, since the material 23 itself is very thin, accurate conveyance is not carried out while transferring the material 23 from the material reel 21 to the rewinding mechanism 25, and accordingly, burrs tend to occur in the stamping process. There is this.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개선된 전지 집전체 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide an improved battery current collector manufacturing method.

본 발명의 다른 목적은 개선된 전지 집전체 제조 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved battery collector manufacturing apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전지의 집전체 소재의 표면에 필름을 형성하는 단계, 상기 집전체 소재를 스탬핑 가공하는 단계 및, 상기 집전체 소재의 표면에 형성된 필름를 제거하는 단계를 구비하는 전지 집전체 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, forming a film on the surface of the current collector material of the battery, stamping the current collector material, and removing the film formed on the surface of the current collector material A battery current collector manufacturing method is provided.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 집전체 소재의 표면에 필름을 형성하는 단계는 필름액을 코팅시킨 후에 급속 건조시킴으로써 이루어진다.According to one feature of the invention, the step of forming a film on the surface of the current collector material is made by rapid drying after coating the film liquid.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 집전체 소재의 표면에 필름을 형성하는 단계는 테이프 형태의 필름을 상기 집전체 소재의 표면에 가압 부착시킴으로써 이루어진다.According to another feature of the invention, the step of forming a film on the surface of the current collector material is made by pressing and attaching a film in the form of a tape to the surface of the current collector material.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings.

도 3에는 본 발명에 따른 전지 집전체 제조 장치에 대한 사시도가 개략적으로 도시되어 있다.3 is a schematic perspective view of a battery collector manufacturing apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면, 소재(33)는 맨드렐에 감겨있는 소재 릴(31)의 형태로 공급된다. 소재 릴(31)은 스탠드(32)상에서 회전 가능하게 거치되어 있다. 소재 릴(31)로부터 풀려나온 소재(33)는 스탬핑 공정에 앞서서 우선 코팅기(34)를 거치게 된다. 코팅기(34)는 소재(33)의 표면에 필름을 코팅하기 위한 장치이다. 코팅기(34)에서 사용되는 코팅 재료는 소재(33)의 두께를 증가시킬 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용될 수 있으나, 프레스기(35)에서 사용되는 오일에 대하여 불용성인 것이 바람직스럽다. Referring to the drawings, the material 33 is supplied in the form of a material reel 31 wound around the mandrel. The material reel 31 is rotatably mounted on the stand 32. The material 33 released from the material reel 31 is first subjected to the coating machine 34 prior to the stamping process. The coater 34 is a device for coating a film on the surface of the material 33. The coating material used in the coater 34 can be used as long as it can increase the thickness of the material 33, but is preferably insoluble for the oil used in the press machine 35.

통상적으로 소재(33)의 두께는 약 0.02 mm 이며, 코팅에 의한 필름의 두께는 상부 표면과 하부 표면이 각각 0.02 mm 인 것이 바람직스럽다. 즉, 코팅이 이루어 진 이후에 소재(33)의 전체 두께는 0.06 mm 인것이 가장 바람직스럽고, 최소한 0.05 mm 이어야만 정확한 이송이 보장될 수 있다. 코팅 방법은 예를 들면 스프레이 노즐을 이용하여 코팅액을 분사함과 동시에, 급속 건조시킴으로써 소정 두께의 필름이 형성될 수 있다. 필름은 소재의 전체 표면에 형성될 수도 있으나, 일부 표면에도 형성될 수 있다.Typically, the thickness of the material 33 is about 0.02 mm, and the thickness of the film by coating is preferably 0.02 mm in the upper and lower surfaces, respectively. That is, it is most preferable that the total thickness of the material 33 is 0.06 mm after the coating has been made, and it must be at least 0.05 mm to ensure accurate feeding. In the coating method, for example, a film having a predetermined thickness may be formed by rapidly drying the coating liquid using a spray nozzle and rapidly drying. The film may be formed on the entire surface of the material, but may also be formed on some surfaces.

프레스기(35)에서는 소재(33)를 다이(미도시)위에 올려놓고 프레스(미도시)로 타발하는 스탬핑 가공이 이루어진다. 이때 소재(33)의 두께는 코팅 공정을 통해서 두꺼워졌기 때문에, 정확한 이송이 이루어질 수 있고, 스탬핑에 의한 버어(burr)의 발생도 감소된다.In the press machine 35, a stamping process is performed in which a material 33 is placed on a die (not shown) and punched out by a press (not shown). At this time, because the thickness of the material 33 is thickened through the coating process, accurate transfer can be made, and the occurrence of burrs due to stamping is reduced.

프레스기(35)에서의 스탬핑 가공이 이루어진 이후에 소재(33)는 세척기(36)로 진입한다. 세척기(36)에서는 코팅 과정에서 형성된 필름 및, 스탬핑 과정에서 부가된 오일을 제거하는 작업이 이루어진다. 세척기에서는 예를 들면 소재에 대하여 용매를 고압 분사함으로써 필름 및 오일을 제거하게 되며, 이후 건조 과정을 거치게 된다.After the stamping process is performed in the press 35, the raw material 33 enters the washing machine 36. In the washing machine 36, the film formed during the coating process and the oil added during the stamping process are removed. In the washer, for example, high pressure spraying of solvent on the material removes the film and the oil, and then the drying process is performed.

세척 과정 이후에 소재(33)는 되감기 기구(37)에서 맨드렐에 감겨서 다시 릴의 형태를 가지게 된다. 되감기 기구(37)는 도시되지 아니한 모터와 같은 구동원에 의해 맨드렐을 회전시킴으로써 소재(33)를 이송시킨다. After the washing process, the material 33 is wound on the mandrel in the rewinding mechanism 37 to have a reel shape again. The rewind mechanism 37 transfers the raw material 33 by rotating the mandrel by a drive source such as a motor (not shown).

본 발명의 다른 실시예에서는 소재(33)상에 테이프 형태로 형성된 필름을 접착시킴으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 코팅기(34)를 대체할 수 있도록 테이핑 기구를 설치하는 것이다. 테이핑 기구는 예를 들면 연속적으로 공급되는 테이프 형태의 필름을 소재(33)위에 접착시키는 것이다. 소재(33)에 대한 필름의 접착을 위해서는 롤러를 사용할 수 있는데, 상호 근접한 롤러들 사이에 소재와 테이프를 통과시키면서 가압하면 그 압력에 의해 테이프가 소재의 표면에 부착되어 필름을 형성할 수 있다. 다음에는 프레스기(35)에서 소정의 스탬핑 가공이 이루어진다. 스탬핑 가공에 의해 소정의 형상으로 가공된 이후에는 테이프의 필름을 제거하는 공정이 뒤따른다. 테이프의 필름 제거는 예를 들면 나이프를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 나이프의 에지를 소재의 표면과 테이프의 필름 사이에 배치함으로써 소재의 전진에 따라서 필름이 벗겨지는 것이다. 벗겨진 테이프의 필름과 소재는 각각의 맨드렐에 되감기게 된다. 이와 같은 테이프의 필름 부착 및 제거는 하나의 일관 공정으로서 수행될 수 있다.In another embodiment of the present invention, the same effect can be obtained by adhering a film formed in the form of a tape on the material 33. In other words, the taping mechanism is installed to replace the coating machine 34. The taping mechanism is for example to adhere a film in the form of a tape which is continuously fed onto the material 33. A roller may be used for the adhesion of the film to the material 33. When the pressure is applied between the rollers in close proximity to each other, the tape adheres to the surface of the material to form a film. Next, a predetermined stamping process is performed in the press machine 35. After processing into a predetermined shape by stamping, a process of removing the film of the tape follows. Film removal of the tape can be performed using a knife, for example. That is, the film is peeled off as the material advances by placing the edge of the knife between the surface of the material and the film of the tape. The stripped film and material are rewound to each mandrel. Film attachment and removal of such tape can be performed as one consistent process.

본 발명에 따른 전지 집전체 제조 방법 및 장치는 알루미늄 또는 구리 박판과 같이 두께가 얇은 소재를 정확히 이송시킴으로써 그리고 스탬핑에 적절한 두께를 확보함으로써 스탬핑 공정에서 발생하는 버어를 방지할 수 있다. 또한 필름 제거 공정을 하나의 일관 작업으로 수행하므로, 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있으며 성인 효과를 가진다.The battery current collector manufacturing method and apparatus according to the present invention can prevent burrs generated in the stamping process by precisely transferring a thin material such as aluminum or copper thin plate and by securing an appropriate thickness for stamping. In addition, the film removal process is performed in one integrated operation, which saves manufacturing cost and time and has an adult effect.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로서 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, which are exemplary and can be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (3)

삭제delete 전지의 집전체 소재의 표면에 코팅액을 분사하고 급속 건조시킴으로써 필름을 형성하는 단계,Forming a film by spraying a coating solution on the surface of the current collector material of the battery and rapidly drying it; 상기 집전체 소재를 스탬핑 가공하는 단계 및,Stamping the current collector material; 상기 집전체 소재의 상기 필름을 용해시킬 수 있는 용매를 분사하여 상기 집전체 소재의 표면에 형성된 필름을 제거하는 단계를 구비하는 전지 집전체 제조 방법.And spraying a solvent capable of dissolving the film of the current collector material to remove the film formed on the surface of the current collector material. 전지의 집전체 소재와 테이프를 상호 근접한 롤러들 사이에 통과시킴으로써 롤러의 압력에 의해 테이프를 집전체 소재의 표면에 부착시켜서 테이프의 필름을 형성하는 단계,Attaching the tape to the surface of the current collector material by the pressure of the roller by passing the current collector material of the battery and the tape between the rollers in close proximity to each other to form a film of the tape, 상기 집전체 소재를 스탬핑 가공하는 단계 및,Stamping the current collector material; 상기 집전체 소재와 상기 테이프의 필름 사이에 나이프의 에지를 배치함으로써 상기 집전체 소재의 표면으로부터 상기 테이프의 필름을 제거하는 단계를 구비하는 전지 집전체 제조 방법.Removing the film of the tape from the surface of the current collector material by disposing an edge of the knife between the current collector material and the film of the tape.
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