KR101058786B1

KR101058786B1 - 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101058786B1
Application number: KR1020100019111A
Authority: KR
Inventors: 유재석; 이문구; 이정재
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-08-25

Abstract

본 발명은 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법에 관한 것으로서, 제1바닥부와, 제1바닥부에서 돌출 형성되는 제1핑거부를 구비하는 제1핸드; 및 제2바닥부와, 제2바닥부에서 돌출 형성되고 제1핑거부와 교차되는 제2핑거부를 구비하는 제2핸드를 포함하고, 제1핸드와 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동된다.
본 발명에 따르면, 이차전지를 제조하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

Description

적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법{LAMINATING MECHANISM GENERATOR, STACKING APPARATUS AND METHOD FOR SECONDARY CELL}

본 발명은 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 제조하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있는 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양전극과 음전극의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분된다.

이차전지는 산업 전반에 걸쳐 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이차전지는 전극 조립체를 수용하고 있는 케이스의 형상에 따라 여러 가지로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로 원통형, 각형, 파우치형 등이 있다.

통상적으로 원통형 이차전지는 원통형 알루미늄캔을 사용하고, 각형 이차전지는 각형의 알루미늄캔을 사용하며, 파우치형 이차전지는 알루미늄 등의 소재로 된 박판의 알루미늄 라미네이트 필름을 팩 형태로 한 파우치로 밀봉한 것으로 상대적으로 경량이면서 안정성이 우수하여 근래 들어 널리 사용되고 있다.

파우치형 이차전지의 구성을 살펴보면, 음전극과 양전극 사이에 분리막인 세퍼레이터(separator)를 개재시켜 이루어진 전극조립체인 스택(stack)과, 이 스택을 내부에 밀봉 수용하는 것으로 알루미늄-라미네이트 필름으로 이루어진 파우치 그리고, 상기 스택에 일단이 연결되고 타단은 파우치의 외부로 노출되어 외부로 전류를 유도하기 위한 판상(板狀)의 음양극용 전극탭으로 구성된다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 전극조립체인 스택은 음전극과 양전극 사이에 세퍼레이터가 개재되도록 순차적으로 쌓아 올려 적층시키는 스태킹 공법을 이용한 스태킹 장치에 의해 제조되고 있다. 이러한 스태킹 공법은 그 공정이 대단히 복잡하여 이를 실시하기 위한 장치 역시 복잡한 구성을 갖게 되므로, 장치의 유지관리가 어려울 뿐만 아니라 이를 통해 제조되는 이차전지의 제조단가가 높아지는 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 제조하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있는 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 적층구조 생성기는: 제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 돌출 형성되는 제1핑거부를 구비하는 제1핸드; 및 제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되는 제2핑거부를 구비하는 제2핸드를 포함하고, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동된다.

바람직하게는, 상기 제1핑거부는 상기 제1바닥부에 탈부착 가능하게 형성되고, 상기 제2핑거부는 상기 제2바닥부에 탈부착 가능하게 형성된다.

바람직하게는, 상기 제1핑거부는, 상기 제1바닥부에서 상기 제2바닥부를 향해 돌출 형성되는 제1연결부와, 상기 제1연결부에서 상기 제1바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제1연장부를 포함하고, 상기 제2핑거부는, 상기 제2바닥부에서 상기 제1바닥부를 향해 돌출 형성되는 제2연결부와, 상기 제2연결부에서 상기 제2바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제2연장부를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 서로 평행하게 배치된다.

더 바람직하게는, 상기 제1연장부는 상기 제1바닥부에 평행하게 형성되고, 상기 제2연장부는 상기 제2바닥부에 평행하게 형성된다.

더 바람직하게는, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 상기 제1연장부와 상기 제2연장부의 평행 배치가 유지되도록 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동된다.

더 바람직하게는, 상기 제1핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제1바닥부에 형성되고, 상기 제2핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제2바닥부에 형성되며, 상기 제2핑거부의 각각은 상기 제1핑거부 각각의 사이에 위치된다.

더 바람직하게는, 상기 제1연장부 및 상기 제2연장부의 단부는 반구 형상으로 형성된다.

본 발명에 따른 이차전지용 스태킹 장치는: 필름을 안내하는 안내롤러; 및 상기 안내롤러에 의해 하측으로 수직하게 내려오는 필름과 평행하게 배치되는 적층구조 생성기를 포함하고, 상기 적층구조 생성기는, 제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 돌출 형성되고 상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제1핑거부를 구비하는 제1핸드; 및 제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되며 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제2핑거부를 구비하는 제2핸드를 포함하고, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동된다.

바람직하게는, 상기 제1핑거부는, 상기 제1바닥부에서 상기 제2바닥부를 향해 돌출 형성되는 제1연결부와, 상기 제1연결부에서 상기 제1바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제1연장부를 포함하고, 상기 제2핑거부는, 상기 제2바닥부에서 상기 제1바닥부를 향해 돌출 형성되는 제2연결부와, 상기 제2연결부에서 상기 제2바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제2연장부를 포함하며, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 서로 평행하게 배치된다.

바람직하게는, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나의 이동에 의해 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름의 처짐이 방지되도록 상기 필름의 최하면을 지지하는 지지판을 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나의 이동에 의해 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름 사이로 극판을 삽입하는 극판이송장치를 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 극판이송장치는, 상기 극판이 놓이는 베이스; 및 상기 극판이 상기 필름 사이에 위치되도록 상기 극판을 이송시키는 이송부를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 이송부는, 상기 극판의 일측면과 대향되도록 설치되는 이송판; 상기 이송판과 연결되는 실린더; 및 상기 실린더가 상기 극판을 향해 이동되도록 구동력을 생성하는 모터부를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 베이스와 상기 이송부는 복수개가 형성되며, 상기 극판이송장치는 상기 베이스가 서로 평행하게 상하로 배치되도록 상기 베이스를 연결하는 연결빔을 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 극판이송장치에 의해 상기 필름 사이로 상기 극판이 삽입되면 상기 필름의 최상면을 하측으로 가압하는 가압판을 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 가압판은 너비가 상기 극판의 너비보다 작다

본 발명에 따른 이차전지용 스태킹 방법은: 안내롤러에 의해 필름이 하측으로 수직하게 내려오는 단계; 상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 제1핸드를 배치하고, 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 제2핸드를 배치하는 단계; 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되도록 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나를 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 제1핸드는, 제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 상기 제2핸드를 향해 돌출 형성되고 상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제1핑거부를 구비하고, 상기 제2핸드는, 제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 상기 제1핸드를 향해 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되며 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제2핑거부를 구비한다.

더 바람직하게는, 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 단계에서, 상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부는 서로 평행한 상태로 이격된다.

더 바람직하게는, 상기 제1핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제1바닥부에 형성되고, 상기 제2핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제2바닥부에 형성되고, 상기 제2핑거부의 각각은 상기 제1핑거부 각각의 사이에 위치되며, 상기 필름은 상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부의 이격 이동에 의해 Z자 형상을 형성한다.

바람직하게는, 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름의 처짐이 방지되도록 지지판으로 상기 필름의 최하면을 지지하는 단계를 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 극판이송장치에 의해 상기 필름 사이로 극판을 삽입하는 단계를 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 필름 사이로 상기 극판이 삽입되면 가압판으로 상기 필름의 최상면을 하측으로 가압하는 단계를 더 포함한다.

더 바람직하게는, 상기 필름의 최상면이 가압되면 상기 제1핸드와 상기 제2핸드를 후방으로 이동시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 적층구조 생성기의 일회 이동으로 다수의 극판을 필름에 적층할 수 있으므로 이차전지 제조공정을 단순화할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 이차전지를 제조하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있어 비용 절감을 이룰 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 기존 스태킹 장치와 같이 복잡한 구성을 배제한 채로 이차전지를 제조할 수 있으므로 스태킹 장치의 유지보수 비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조 생성기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조 생성기의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조 생성기의 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 극판이송장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 측면구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 적층구조 생성기가 제2위치로 이동된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에서의 적층구조 생성기의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 적층구조 생성기가 제3위치로 이동된 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 극판이송장치가 필름 사이로 극판을 삽입하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 극판이송장치에 의해 극판이 필름 사이로 삽입된 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치의 가압판이 필름을 가압하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치에 의해 필름 사이에 극판이 적층된 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 방법의 공정 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 적층구조 생성기, 이를 구비하는 이차전지용 스태킹 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조 생성기를 설명한다. 적층구조 생성기(100)는 제1핸드(110), 제2핸드(120)를 포함하여 이루어진다.

제1핸드(110)는 손바닥에 해당되는 제1바닥부(111)와, 손가락에 해당되는 제1핑거부(112)를 구비하며, 전체적으로 사람의 손 모양을 이룬다. 마찬가지로, 제2핸드(120)는 손바닥에 해당되는 제2바닥부(121)와, 손가락에 해당되는 제2핑거부(122)를 구비한다.

제1핑거부(112)는 제1연결부(112a)와 제1연장부(112b)를 포함한다. 제1연결부(112a)는 제1바닥부(111)의 단부에서 돌출 형성되고, 그 방향은 제2바닥부(121)를 향한다.

제1연장부(112b)는 제1연결부(112a)의 단부에서 제1바닥부(111)에 평행하게 돌출 형성되며, 그 방향은 제1바닥부(111)의 반대측을 향한다. 제1연장부(112b)는 단부가 반구 형상으로 라운드지게 형성된다.

제1핑거부(112)는 복수개가 동일한 간격으로 형성된다. 본 실시예에서 제1핑거부(112)는 5개가 형성되는 것으로 예시하였으나 이에 한정될 것은 아니라 할 것이므로 제조 상황에 맞춰 제1핑거부(112)는 4개 이하 또는 6개 이상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

제1바닥부(111)의 단부에 복수개의 제1연결부(112a) 및 제1연장부(112b)가 동일한 간격으로 형성된다. 즉, 도 2를 기준으로 할 때 제1핸드(110)는 상하 방향으로 형성되는 제1바닥부(111)와, 제1바닥부(111)의 상단에서 우측으로 돌출 형성되는 제1연결부(112a)와, 제1연결부(112a)의 우단에서 상측으로 돌출 형성되는 제1연장부(112b)로 이루어진다.

제1핑거부(112)는 제1바닥부(111)에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 필름 또는 필름 사이에 적층되는 극판의 너비, 두께 등의 사이즈가 변동되는 경우에, 이전 제1핑거부(112)를 필름 또는 극판의 사이즈에 대응되는 형상 및 크기 등을 갖는 새로운 제1핑거부(112)로 용이하게 교체할 수 있다. 즉, 필름 또는 극판의 사이즈가 변동되는 경우에 제1핸드(110)를 포함하는 적층구조 생성기(100) 전체를 교체할 필요 없이 제1핑거부(112)의 교체만으로 이에 적절히 대응할 수 있으므로 작업 유연성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

제1핸드(110)는 구동력을 발생시키는 구동부(미도시)와 결합되어 구동부의 작동에 의해 좌우, 상하 방향 등으로 이동될 수 있다. 이때 제1핸드(110)의 이동은 이동 경로를 안내하는 가이드레일부(미도시)에 의해 일정 방향으로 한정될 수 있다. 본 실시예에서 제1핸드(110)는 제2핸드(120)로부터 점점 이격되는 방향으로 이동된다.

제2핑거부(122)는 제2연결부(122a)와 제2연장부(122b)를 포함한다. 제2연결부(122a)는 제2바닥부(121)의 단부에서 돌출 형성되고, 그 방향은 제1바닥부(111)를 향한다. 제2연결부(122a)는 제1바닥부(111)를 향하도록 돌출 형성되고, 제1연결부(112a)는 제2바닥부(121)를 향하도록 돌출 형성되어 제2연결부(122a)와 제1연결부(112a)는 서로 교차되게 배치된다.

제2연장부(122b)는 제2연결부(122a)의 단부에서 제2바닥부(121)에 평행하게 돌출 형성되며, 그 방향은 제2바닥부(121)의 반대측을 향한다. 제2연장부(122b)는 단부가 반구 형상으로 라운드지게 형성된다.

제2연장부(122b)는 제1연장부(112b)와 서로 평행하게 배치된다. 이러한 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 평행 배치는 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로 이격되는 방향으로 이동될 때에도 유지된다.

도 2를 기준으로 할 때 제2핸드(120)는 상하 방향으로 형성되는 제2바닥부(121)와, 제2바닥부(121)의 상단에서 좌측으로 돌출 형성되는 제2연결부(122a)와, 제2연결부(122a)의 좌단에서 상측으로 돌출 형성되는 제2연장부(122b)로 이루어진다.

제2핑거부(122)는 복수개가 동일한 간격으로 형성된다. 본 실시예에서 제2핑거부(122)는 5개가 형성되는 것으로 예시하였으나 이에 한정될 것은 아니라 할 것이므로 제조 상황에 맞춰 제2핑거부(122)는 4개 이하 또는 6개 이상으로 형성될 수 있다. 제2바닥부(121)의 단부에는 복수개의 제2연결부(122a) 및 제2연장부(122b)가 동일한 간격으로 형성된다.

이때 제2핑거부(122)의 각각은 복수개로 이루어지는 제1핑거부(112)의 각각의 사이에 위치된다. 즉, 도 3에서 도시된 바와 같이 제2연결부(122a)는 제1연결부(112a)의 사이에 위치되고, 제1연결부(112a)는 제2연결부(122a)의 사이에 위치된다.

제2핑거부(122)는 제1핑거부(112)와 마찬가지로 제2바닥부(121)에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 필름 또는 필름 사이에 적층되는 극판의 너비, 두께 등의 사이즈가 변동되는 경우에, 이전 제2핑거부(122)를 필름 또는 극판의 사이즈에 대응되는 형상 및 크기 등을 갖는 새로운 제1핑거부(122)로 용이하게 교체할 수 있다. 즉, 필름 또는 극판의 사이즈가 변동되는 경우에 제1핸드(120)를 포함하는 적층구조 생성기(100) 전체를 교체할 필요 없이 제2핑거부(122)의 교체만으로 이에 적절히 대응할 수 있으므로 작업 유연성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

제2핸드(120)는 제1핸드(110)와 마찬가지로 구동력을 발생시키는 구동부(미도시)와 결합되어 구동부의 작동에 의해 좌우, 상하 방향 등으로 이동될 수 있다. 이때 제2핸드(120)의 이동은 이동 경로를 안내하는 가이드레일부(미도시)에 의해 일정 방향으로 한정될 수 있다. 본 실시예에서 제2핸드(120)는 제1핸드(110)로부터 점점 이격되는 방향으로 이동된다.

도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 장치를 설명한다.

이차전지용 스태킹 장치는 언코일러(10), 장력롤러(20), 안내롤러(30, 40), 적층구조 생성기(100), 지지판(200), 가압판(300), 극판이송장치(400)를 포함하여 이루어진다.

언코일러(10)는 롤 형태로 감겨진 필름(F)이 풀리도록 회전축(미도시)을 중심으로 회전 가능하게 설치된다. 언코일러(10)는 롤러 형상으로 형성되며, 언코일러(10)에서 풀린 필름(F)은 제1안내롤러(30)측으로 이동되어 후공정으로 안내된다.

장력롤러(20)는 언코일러(10)와 제1안내롤러(30) 사이에 배치되어, 언코일러(10)에서 풀리고 제1안내롤러(30)에 의해 안내되는 필름(F)에 소정의 가압력을 가하여 필름(F)에 적절한 장력이 유지되도록 한다.

안내롤러(30, 40)는 제1안내롤러(30)와 제2안내롤러(40)로 이루어진다. 제1안내롤러(30)는 장력롤러(20)에 의해 장력이 가해진 필름(F)을 후공정으로 안내한다. 제1안내롤러(30)는 통상의 롤러 형상으로 형성되며, 필름(F)의 이송을 돕기 위해 회전 가능하게 설치된다.

제2안내롤러(40)는 제1안내롤러(30)에 의해 안내되는 필름(F)이 하측으로 수직하게 내려가도록 안내한다. 즉, 필름(F)은 제2안내롤러(40)를 통과한 후 중력 방향으로 지면에 수직하게 떨어진다.

적층구조 생성기(100)는 앞서 설명한 바와 같이 제1핸드(110)와 제2핸드(120)를 포함하여 이루어지며, 제2안내롤러(40)의 하측에 배치된다.

적층구조 생성기(100)는 제2안내롤러(40)에 의해 하측으로 수직하게 떨어지는 필름(F)으로부터 일정 거리 이격되게 배치되는 제1위치(도 4 참조)와, 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b) 사이에 필름(F)이 위치되도록 필름(F) 측으로 이동되어 배치되는 제2위치(도 7 참조)와, 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)가 서로 이격되는 방향으로 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 이동되어 배치되는 제3위치(도 9 참조)와, 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)에 의해 Z자 형상으로 형성되는 필름(F)으로부터 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)가 빠지게끔 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 후방으로 이동되어 배치되는 제4위치를 스태킹 공정에 맞춰 순차적으로 이동한다. 제4위치에 도달한 적층구조 생성기(100)가 다시 제1위치에로 향하여 이후의 스태킹 공정을 준비함은 물론이다.

제1위치에서 적층구조 생성기(100)는 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로 대향하게 배치된다. 제1핸드(110)의 제1바닥부(111)와 제2핸드(120)의 제2바닥부(121)는 서로 대향되게 배치되며, 제1바닥부(111)로부터 돌출 형성되는 제1핑거부(112)와 제2바닥부(121)로부터 돌출 형성되는 제2핑거부(122)는 상면에서 볼 때 서로 대칭적으로 배치된다(도 2 참조).

제2위치에서 적층구조 생성기(100)의 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b) 사이에 필름(F)이 위치하게 된다. 제2위치는 제1위치에서 적층구조 생성기(100)가 필름(F) 측을 향해 전방으로 이동된 위치이다.

제1위치에서 제2위치로 적층구조 생성기(100)가 이동될 때 필름(F)이 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)에 의해 손상되지 않도록 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 단부가 반구 형상으로 형성된다. 따라서, 적층구조 생성기(100)의 이동 시 필름(F)이 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 단부와 접촉되더라도 필름(F)이 찢겨지거나 할 염려는 없다.

제2위치에서 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 서로 평행하게 배치된다. 제1연장부(112b)는 필름(F)의 일측면에 대향하여 필름(F)과 평행하게 배치되고, 제2연장부(122b)는 필름(F)의 타측면에 대향하여 필름(F)과 평행하게 배치된다. 즉, 지면을 향해 수직으로 떨어지는 필름(F)에 대해 제1연장부(112b) 및 제2연장부(122b)는 서로 평행하게 배치된다.

제1연장부(112b) 및 제2연장부(122b)는 필름(F)의 폭에 맞춰 그 길이가 조절되도록 제1연결부(112a) 및 제2연결부(122a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

제3위치에서 적층구조 생성기(100)는 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로 이격되는 방향으로 이동됨에 따라 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 외주면에 필름(F)이 Z자 형상으로 걸쳐지게 된다.

본 실시예에서는 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로에 대해 이격되는 방향으로 동시에 이동되었으나 이에 한정될 것은 아니라 할 것이므로, 제1핸드(110)만이 이격 방향으로 이동될 수 있을 뿐만 아니라 제2핸드(120)만이 이격 방향으로 이동될 수 있음은 물론이다.

제2위치에서 제3위치로 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로 이격되는 방향으로 이동될 때 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 여전히 평행한 상태를 유지한다. 따라서 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)에 의해 좌우 방향으로 펼쳐지는 필름(F)은 Z자로 펼쳐진 최상면과 최하면 어느 면에서도 너비가 동일하다.

본 실시예에서 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 복수개가 형성되므로, 필름(F)은 최상면에서 최하면까지 연속되는 Z자 형상으로 형성된다.

제4위치는 제3위치에서 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 후방으로 이동된 위치이다. 음극판(n)과 양극판(p)이 순차적으로 적층된 필름(F)은 하부에서 지지판(200)에 의해 지지되고 상부에서 가압판(300)에 의해 가압된 상태이므로, 적층구조 생성기(100)를 후방으로 이동시키더라도 극판의 적층이 완료된 필름(F)의 배열이 흐트러지지 않게 된다.

지지판(200)은 제1핸드(110)와 제2핸드(120)의 이동에 의해 필름(F)이 Z자 형상으로 펼쳐지면 필름(F)의 처짐이 방지되도록 필름(F)의 최하면을 지지한다(도 9 참조).

지지판(200)은 필름(F)의 최하면을 지지할 때 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)로부터 간섭되지 않도록 제3위치에서의 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 거리보다 너비가 작게 형성된다. 필름(F)의 최하면과 접촉되는 지지판(200)의 상면은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.

지지판(200)은 적층구조 생성기(100)가 제2위치에 있는 경우 필름(F)으로부터 소정 거리 이격되게 위치하며, 적층구조 생성기(100)가 제3위치로 이동함과 동시에 또는 직후에 필름(F) 측으로 이동된다.

지지판(200)은 구동력을 발생시키는 구동부(미도시)와 결합되어 구동부의 작동에 의해 좌우, 상하 방향 등으로 이동될 수 있다. 이때 지지판(200)의 이동은 이동 경로를 안내하는 가이드레일부(미도시)에 의해 일정 방향으로 한정될 수 있다.

극판이송장치(400)는 제1핸드(110)와 제2핸드(120)의 이동에 의해 필름(F)이 Z자 형상으로 펼쳐지면 필름(F) 사이로 음극판(n)과 양극판(p)을 삽입한다(도 10 참조).

극판이송장치(400)는 베이스(410), 연결빔(420), 이송부(430)를 포함하여 이루어진다(도 5 및 도 6 참조).

베이스(410)에는 Z자 형상으로 펼쳐진 필름(F) 사이에 삽입될 극판(n, p)이 놓인다. 베이스(410)는 복수개가 서로 평행하게 상하로 배치되며, 극판(n, p)은 베이스(410)에 음극판(n)과 양극판(p)이 교대로 놓이게 된다. 즉, 음극판(n)이 최상측에 놓이게 되는 경우 그 하측에는 양극판(p)이 놓이게 되고, 또 그 하측에는 음극판(n)이 놓이게 된다.

극판이송장치(400)는 구동력을 발생시키는 구동부와 결합되어 구동부의 작동에 의해 좌우, 상하 방향 등으로 이동될 수 있다. 이때 극판이송장치(400)의 이동은 이동 경로를 안내하는 가이드레일부(미도시)에 의해 일정 방향으로 한정될 수 있다.

연결빔(420)은 베이스(410)를 서로 연결한다. 상측의 베이스(410)와 그 하측의 베이스(410)는 연결빔(420)에 의해 연결되므로, 하나의 구동부를 작동시킴에 따라 모든 베이스(410)를 동시에 움직일 수 있게 된다.

이송부(430)는 이송판(431), 실린더(432), 모터부(433)를 포함하며, 베이스(410)에 놓인 극판(n, p)을 밀어 극판(n, p)이 필름 사이에 위치되도록 한다.

이송판(431)은 극판(n, p)의 후측면과 대향되도록 베이스(410) 상에 설치된다. 실린더(432)는 양단이 각각 모터부(433)와 이송판(431)과 연결되어 모터부(433)에서 생성되는 구동력을 이송판(431)에 전달한다.

모터부(433)의 작동에 의해 실린더(432)가 극판(n, p) 측으로 이동되면 이송판(431)에 의해 극판(n, p)은 밀리면서 필름(F) 사이에 위치하게 된다(도 11 참조).

극판이송장치(400)는 적층구조 생성기(100)가 제2위치에 있는 경우 필름(F)으로부터 소정 거리 이격되게 위치하며, 적층구조 생성기(100)가 제3위치로 이동함과 동시에 또는 그 이후에 필름(F) 측으로 이동된다.

가압판(300)은 Z자 형상으로 펼쳐진 필름(F) 사이에 극판(n, p)이 위치되면 필름(F)의 최상면을 하측으로 가압한다(도 12 참조).

가압판(300)은 필름(F)의 최상면을 가압할 때 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)로부터 간섭되지 않도록 제3위치에서의 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 거리보다 너비가 작게 형성된다. 필름(F)의 최상면과 접촉되는 가압판(300)의 하면은 평평하게 형성되는 것이 바람직하다.

가압판(300)은 극판이송장치(400)에 의해 극판(n, p)이 필름(F)의 사이로 삽입되기 전에는 필름(F)으로부터 소정 거리 이격되게 위치하며, 필름(F) 사이에 극판(n, p)이 위치됨과 동시에 또는 직후에 필름(F) 측으로 이동된다.

가압판(300)은 구동력을 발생시키는 구동부(미도시)와 결합되어 구동부의 작동에 의해 좌우, 상하 방향 등으로 이동될 수 있다. 이때 가압판(300)의 이동은 이동 경로를 안내하는 가이드레일부(미도시)에 의해 일정 방향으로 한정될 수 있다.

도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 스태킹 방법을 설명한다.

언코일러(10)에서 풀려진 필름(F)이 장력롤러(20), 제1안내롤러(30)를 지나 제2안내롤러(40)로 안내된다. 제2안내롤러(40)를 지나는 필름(F)은 지면에 수직하게 하측으로 떨어진다(S10, 도 4 참조).

적층구조 생성기(100)를 이동시켜 하측으로 내려온 필름(F)에 평행하게 제1핸드(110)와 제2핸드(120)를 배치한다(S20). 제1핸드(110)의 제1연장부(112b)는 필름(F)의 일측면에 대향하여 필름(F)과 평행하게 배치되고, 제2핸드(120)의 제2연장부(122b)는 필름(F)의 타측면에 대향하여 필름(F)과 평행하게 배치된다. 즉, 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 필름(F)에 평행하게 배치된다(도 7 및 도 8 참조).

제1핸드(110)와 제2핸드(120)를 서로 이격되는 방향으로 이동시킨다(S30). 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 서로 이격되는 방향으로 이동됨에 따라 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)의 외주면에 필름(F)이 Z자 형상으로 걸쳐지게 된다(도 9 참조). 제1핸드(110)와 제2핸드(120)가 이동될 때 제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)는 여전히 평행한 상태로 유지된다.

제1연장부(112b)와 제2연장부(122b)에 의해 Z자 형상으로 펼쳐지는 필름(F)의 최하면을 지지판(200)으로 지지한다(S40, 도 9 참조). 이에 의해 필름(F)이 자중에 의해 하측으로 처지는 것이 방지된다. 필름(F)을 지지하기 위한 지지판(200)의 이동은 적층구조 생성기(100)가 제3위치로 이동함과 동시에 또는 직후에 이루어질 수 있다.

Z자 형상으로 펼쳐진 필름(F) 사이로 극판이송장치(400)를 이용하여 극판(n, p)을 삽입한다(S50, 도 10 및 도 11 참조). 베이스(410)에 놓인 극판(n, p)은 이송부(430)의 작동에 의해 필름(F) 측으로 이송되어 필름(F) 사이에 음극판(n)과 양극판(p)이 교대로 위치를 이루게 된다. 극판이송장치(400)의 이동은 적층구조 생성기(100)가 제3위치로 이동함과 동시에 또는 그 이후에 이루어질 수 있다.

극판(n, p)이 필름(F) 사이에 위치되면 필름(F)의 최상면을 가압판(300)으로 가압한다(S60, 도 12 참조). 필름(F)을 하측으로 가압하는 가압판(300)의 이동은 필름(F) 사이에 극판(n, p)이 위치됨과 동시에 또는 직후에 이루어질 수 있다.

음극판(n)과 양극판(p)이 순차적으로 적층된 필름(F)이 하부에서 지지판(200)에 의해 지지되고 상부에서 가압판(300)에 의해 가압되면 적층구조 생성기(100)를 후방으로 이동시킨다(S70). 지지판(200)과 가압판(300)에 의해 필름(F)과 극판(n, p)이 밀착되므로 적층구조 생성기(100)가 이동되더라도 필름(F)과 극판(n, p)의 배열이 흐트러지지 않는다(도 13 참조).

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 적층구조 생성기 110 : 제1핸드
112 : 제1핑거부 120 : 제2핸드
122 : 제2핑거부 200 : 지지판
300 : 가압판 400 : 극판이송장치
410 : 베이스 430 : 이송부

Claims

제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 돌출 형성되는 제1핑거부를 구비하는 제1핸드; 및
제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되는 제2핑거부를 구비하는 제2핸드를 포함하고,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제1항에 있어서,
상기 제1핑거부는 상기 제1바닥부에 탈부착 가능하게 형성되고, 상기 제2핑거부는 상기 제2바닥부에 탈부착 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제1항에 있어서,
상기 제1핑거부는, 상기 제1바닥부에서 상기 제2바닥부를 향해 돌출 형성되는 제1연결부와, 상기 제1연결부에서 상기 제1바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제1연장부를 포함하고,
상기 제2핑거부는, 상기 제2바닥부에서 상기 제1바닥부를 향해 돌출 형성되는 제2연결부와, 상기 제2연결부에서 상기 제2바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제2연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제3항에 있어서,
상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제4항에 있어서,
상기 제1연장부는 상기 제1바닥부에 평행하게 형성되고, 상기 제2연장부는 상기 제2바닥부에 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제4항에 있어서,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 상기 제1연장부와 상기 제2연장부의 평행 배치가 유지되도록 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제4항에 있어서,
상기 제1핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제1바닥부에 형성되고,
상기 제2핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제2바닥부에 형성되며,
상기 제2핑거부의 각각은 상기 제1핑거부 각각의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
제7항에 있어서,
상기 제1연장부 및 상기 제2연장부의 단부는 반구 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층구조 생성기.
필름을 안내하는 안내롤러; 및
상기 안내롤러에 의해 하측으로 수직하게 내려오는 필름과 평행하게 배치되는 적층구조 생성기를 포함하고,
상기 적층구조 생성기는, 제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 돌출 형성되고 상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제1핑거부를 구비하는 제1핸드; 및
제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되며 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제2핑거부를 구비하는 제2핸드를 포함하고,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1핑거부는 상기 제1바닥부에 탈부착 가능하게 형성되고, 상기 제2핑거부는 상기 제2바닥부에 탈부착 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1핑거부는, 상기 제1바닥부에서 상기 제2바닥부를 향해 돌출 형성되는 제1연결부와, 상기 제1연결부에서 상기 제1바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제1연장부를 포함하고,
상기 제2핑거부는, 상기 제2바닥부에서 상기 제1바닥부를 향해 돌출 형성되는 제2연결부와, 상기 제2연결부에서 상기 제2바닥부의 반대측을 향해 돌출 형성되는 제2연장부를 포함하며,
상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1연장부는 상기 제1바닥부에 평행하게 형성되고, 상기 제2연장부는 상기 제2바닥부에 평행하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나는 상기 제1연장부와 상기 제2연장부의 평행 배치가 유지되도록 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제1바닥부에 형성되고,
상기 제2핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제2바닥부에 형성되며,
상기 제2핑거부의 각각은 상기 제1핑거부 각각의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1연장부 및 상기 제2연장부의 단부는 반구 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나의 이동에 의해 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름의 처짐이 방지되도록 상기 필름의 최하면을 지지하는 지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제16항에 있어서,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나의 이동에 의해 상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름 사이로 극판을 삽입하는 극판이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제17항에 있어서,
상기 극판이송장치는, 상기 극판이 놓이는 베이스; 및
상기 극판이 상기 필름 사이에 위치되도록 상기 극판을 이송시키는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제18항에 있어서,
상기 이송부는, 상기 극판의 일측면과 대향되도록 설치되는 이송판;
상기 이송판과 연결되는 실린더; 및
상기 실린더가 상기 극판을 향해 이동되도록 구동력을 생성하는 모터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제18항에 있어서,
상기 베이스와 상기 이송부는 복수개가 형성되며,
상기 극판이송장치는 상기 베이스가 서로 평행하게 상하로 배치되도록 상기 베이스를 연결하는 연결빔을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제17항에 있어서,
상기 극판이송장치에 의해 상기 필름 사이로 상기 극판이 삽입되면 상기 필름의 최상면을 하측으로 가압하는 가압판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
제21항에 있어서,
상기 가압판은 너비가 상기 극판의 너비보다 작은 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 장치.
안내롤러에 의해 필름이 하측으로 수직하게 내려오는 단계;
상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 제1핸드를 배치하고, 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 제2핸드를 배치하는 단계;
상기 필름이 Z자 형상으로 형성되도록 상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나를 서로에 대해 이격되는 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제23항에 있어서,
상기 제1핸드는, 제1바닥부와, 상기 제1바닥부에서 상기 제2핸드를 향해 돌출 형성되고 상기 필름의 일측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제1핑거부를 구비하고,
상기 제2핸드는, 제2바닥부와, 상기 제2바닥부에서 상기 제1핸드를 향해 돌출 형성되고 상기 제1핑거부와 교차되며 상기 필름의 타측면에 대향하여 상기 필름과 평행하게 배치되는 제2핑거부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제24항에 있어서,
상기 제1핸드와 상기 제2핸드 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 단계에서, 상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부는 서로 평행한 상태로 이격되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제25항에 있어서,
상기 제1핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제1바닥부에 형성되고,
상기 제2핑거부는 복수개가 동일한 간격으로 상기 제2바닥부에 형성되고,
상기 제2핑거부의 각각은 상기 제1핑거부 각각의 사이에 위치되며,
상기 필름은 상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부의 이격 이동에 의해 Z자 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제23항에 있어서,
상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 상기 필름의 처짐이 방지되도록 지지판으로 상기 필름의 최하면을 지지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제27항에 있어서,
상기 필름이 Z자 형상으로 형성되면 극판이송장치에 의해 상기 필름 사이로 극판을 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제28항에 있어서,
상기 필름 사이로 상기 극판이 삽입되면 가압판으로 상기 필름의 최상면을 하측으로 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.
제29항에 있어서,
상기 필름의 최상면이 가압되면 상기 제1핸드와 상기 제2핸드를 후방으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스태킹 방법.