KR101062139B1

KR101062139B1 - 다층 어셈블리 제조장치에서의 시트 구동 제어용 장치

Info

Publication number: KR101062139B1
Application number: KR1020057011892A
Authority: KR
Inventors: 게이 리 갈
Original assignee: 밧츠캅
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2011-09-05
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: WO2004059779A1; KR20050089073A; JP2006511911A; AU2003299375A8; AU2003299375A1; EP1590851A1; EP1590851B9; CA2511581C; CA2511581A1; WO2004059779A8; JP4762550B2; FR2849286A1; EP1590851B1; FR2849286B1

Abstract

본 발명은 적층 시트를 구동하기 위한 구동수단 및 적층 시트를 와인딩하기 위한 수단을 포함하는 전력저장어셈블리 제조 장치에 있어서, 상기 구동수단은, 마스터 구동수단 및 슬레이브 구동수단으로 이루어진 최소한 한 쌍의 구동수단(532 & 534 및 400 & 410 ; 400 & 410 및 262 & 264), 및 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)에 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)을 서보-제어하기 위한 제어수단으로 구성되며, 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)은 적층 시트 이동 경로에서 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)으로부터 하류(downstream)에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력저장어셈블리 제조장치에 관한 것이다.

다층어셈블리, 시트, 장치

Description

다층 어셈블리 제조장치에서의 시트 구동 제어용 장치{A device for controlling the driving of sheets in a device for making multilayer assemblies}

본 발명은 전력저장어셈블리 분야에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 특히 폴리머 재질에 기초하며 각각 캐소드 및 애노드를 형성하는 두 전극 사이에 배치된 전해질로 구성된 전기화학적 다층 어셈블리에 관한 것이다.

본 발명은 전적으로 그렇지는 않지만, 특히 리듐에 기초한 애노드를 가지는 장치에 적용된다.

본 발명은 캐퍼시터, 수퍼캐퍼시터, 및 배터리 제조에 적용된다.

이러한 전기화학적 어셈블리 예시는 다음과 같은 문서에서 찾아볼 수 있다 : FR-A-2 737 339, FR-A-2 759 087, FR-A-2 759 211, FR-A-2 808 622.

이러한 어셈블리는 일반적으로 다수의 단층 또는 다층 시트로 제조되며 일체화되고 적층되어 적층체를 형성한다. 이러한 방법으로 제조된 적층체는 원형상으로 대칭적인 만드렐(mandrel)에 일반적으로 감져진다.

전력저장어셈블리 제조용 공지 장치는 일반적으로 다수의 시트 공급릴(sheet feed reels), 시트를 피트 릴에서 가동시키기 위한 구동수단, 및 적층체를 형성하기 위한 시트 적층 수단으로 구성된다.

도 34는 시트 스트립 이동(travel)를 제어하기 위한 공지 시스템을 예시한 도이다. 시스템은 시트 이송이 유래되는 공급릴(1), 편향 롤러(deflector roller)(2), 조키 롤러(jockey roller)(3), 구동 롤러(4), 및 시트가 감기는 만드렐(5)로 구성된다. 구동롤러(5)는 스트립을 제어된 속도로 가동시키며, 속도는 공급릴(1)로부터 출구측(outlet)에서 얻어지는 제어신호에 기초하여 제어된다. 조키 롤러(3)는 시트상에 힘 F을 가하여 시트 스트립이 실질적으로 고정된 방법으로 인장이 보장되도록 역할한다.

이 시스템은 특히 정지 및 재개시(restarting)가 점진적으로 발생되어 일정 속도로 회전하도록 구동되는 원형상으로 대칭적인 만드렐에 연속적으로 와인딩(winding)하기 위한 방법이 적용된다.

발명자들은 이러한 전력저장어셈블리를 초기부터 일반적으로 평면인 다층 와인딩(winding) 형상으로 제조하면, 겹침(fold) 또는 이와 동등한 결손(defects)이 이러한 구조의 어셈블리에 개입되는 것을 막을 수 있어 특히 유리하다는 것을 알았다.

발명자들은 연속하여 펴져야 하는 원형상의 대칭적인 와인딩(winding) 형상의 어셈블리는 감길 때(in the turns) 발생되며 감길 때 마다 각각 달리 조성되는 응력으로 인하여 여러층들에서 겹침 또는 보스(boss)와 같은 결손 및 이들간 불량 인터페이스를 빈번히 일으키고, 아마도 여러층들간 국부적 격리로 인하여, 저장능력의 저하를 가져온다는 것을 알았다.

발명자들은 또한 선행기술과 연관된 이러한 문제점들은 셀들이 저장 배터리로 사용될 때 셀들이 수용할 수 있는 충/방전 사이클 회수를 감소시켜 셀(cell)의 노화를 촉진시킬 수 있으며, 셀들의 자가방전(self-discharging)에 까지 이를 수 있다는 것을 알았다.

평탄한 와인딩(winding)으로 제조하기 위하여, 비-원형상, 예로써 타원형상의 만드렐을 사용할 수 있다.

만드렐은 유리하게로는 일정하지 않은 속도로 회전하도록 제어될 수 있어, 시트 이동(travel) 속도를 실질적으로 일정하게 얻을 수 있다.

그러나 이러한 만드렐은 반경 편차가 커서 공급릴에서 나오는 서보-제어 신호에 기초하여 토크를 용이하게 제어할 수 없다.

또한, 에너지저장어셈블리 자동 제조 및 고 처리수율 (분당 이송속도는 약 6미터) 작동을 위한 장치에 있어서는 높은 중지(interruption) 빈도 (매분 이송 정지)와 함께, 정지 및 개시 빈도(frequency)로 인하여 도 34에서와 같은 큰 공간을 차지하는 장 스트로크-제어 수단을 사용할 수 없다.

그럼에도 불구하고 본 발명의 목적은 전력저장어셈블리를 자동으로 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.

그러므로 본 발명의 특별한 목적은 와인딩 만드렐(winding mandrel), 특히 원형상의 대칭이 아닌 수직 단면(right section)을 가지는(presenting) 만드렐의 요청에 따라 만드렐이 요구하는 선속도에 대응한 속도로 공급되는 적층 시트를 이송하기에 적합한 적층 시트 이동을 제어하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 적층 시트를 구동하기 위한 구동수단 및 적층 시트를 감기 위한 수단을 포함하는 전력저장어셈블리를 제조하는 장치에 있어서, 상기 구동수단은 각각 마스터 구동수단 및 슬레이브 구동수단으로 이루어진 최소한 한쌍의 구동수단 및 상기 슬레이브 구동수단을 상기 마스터 구동수단에(on the master drive) 서보-제어하기 위한 제어수단으로 구성되며, 상기 마스터 구동수단은 적층 시트 이동경로에서 슬레이브 구동수단으로부터 하류에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치에 의하여 달성된다.

본 발명은 또한 이러한 와인딩을 제조하기 위한 방법을 제공한다.

기타 본 발명의 특징, 목정, 및 장점은 비제한적인 실시예로서 주어진 도면을 참조하여 하기 상세한 설명에 의하여 나타난다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 구성하는 주요 수단의 개략적 전체도이다 ;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와인딩 만드렐을 보여주는 부분 확대 단면도(end view)이다 ;

도 3은 본 발명에 따른, 연결된(associated) 가압롤러와 결합되어 이러한 와인딩 만드렐로 이루어진 와인딩 수단의 개략도이다 ;

도 4, 5 및 6은 작동중 연속된 세 위치에서 와인딩 수단의 유사도들이다 ;

도 7은 적층 어셈블리로부터 상류에 배치된 본 발명에 따른 수단의 유사부분도이다 ;

도 8은 적층 어셈블리로부터 하류 및 와인딩 모듈로부터 상류에 배치된 본 발명에 따른 수단의 부분도이다 ;

도 9 내지 16은 아래 더욱 상세히 기술되며 본 발명에 따른 장치에 공급되는 다른 단계들에서 주어지는 다층 구조체(structure)를 보여주는 개략적인 단면도들이다 ;

도 17 내지 20 또한 아래 더욱 상세히 기술되며 만드렐로 공급하기 위하여 본 발명에 따라 사용되는 세가지 기본 다층 구조체 및 필름으로 커버되기 전 결과적인 다층구조체의 단면도들이다 ;

도 21은 본 발명에 따른 와인딩(winding)을 도시한 것이다(도 21은 간단한 예시를 위하여 실제와는 적은 감김(turn)회수를 보여준다) ;

도 22는 본 발명에 따른 와인딩 만드렐 및 연결된 가압롤러를 구동시키기 위한 수단을 도시한 것이다 ;

도 23은 전류컬렉터(current collector)를 국부적으로 절단하기 위한 수단을 도시한 것이다 ;

도 24는 국부 절단부(cuts)를 포함한 결과적인 전류컬렉터를 도시한 것이다 ;

도 25는 이러한 절단부를 포함한 와인딩(winding)을 도시한 것이다 ;

도 26은 절단부 전개에 따라 얻어진 전류컬렉터를 도시한 것이다 ;

도 27은 본 발명에 따른 와인딩 만드렐 및 연결 가압롤러 회전속도의 변위가 각 위치(angular position) 함수로써, 와인딩 개시에서 360° 완전히 한번 회전하는 동안, 도시된 커브를 보여준다 ;

도 28은 와인딩 종점에서, 각 위치(angular position) 함수로써 만드렐 및 가압롤러 회전속도의 변위를 보여준다 ;

도 29는 만드렐 각(angle) 함수로써 와인딩 반경의 변화 및 상기 각 함수로써 보정계수(correction factor) 변화 커브를 보여준다 ;

도 30은 와인딩 만드렐 회전속도 변위를 제어하기 위한 데이터 표이다 ;

도 31은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절단 블레이드(cutter blade)의 절단 에지(cutting edge)를 도시한 것이다 ;

도 32는 본 발명에 따른 필름-제거기(film remover)의 바람직한 실시예를 도시한 것이다 ;

도 33은 본 발명에 따른 장치의 전체 블록 다이어그램이다 ;

도 34는, 상기한 시트 스트립 이동을 제어하기 위한 선행 시스템을 도시한 것이다 ;

도 35는 본 발명에 따른 시트 이동 장치를 제어하기 위한 장치 실시예를 도시한 것이다.

하기에서, “상류”(upstream) 및 “하류”(downstream) 용어는 장치를 통하여 적층체 이동 방향과 관련되어 사용되며, “상류” 용어는 주어진 기준 전에 배치된 요소를 지정하는 것이고, “하류” 용어는 이 후에 배치된 요소를 지정하여 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력저장어셈블리를 제조하기 위한 장치는 실질적으로 ;

-다층 구조체(multilayer structure)들을 공급하기 위한 공급수단 A ; 및

-이들 구조체들을 감기 위한 와인딩 수단 E로 구성된다.

공급수단 A는 초기에는 분리되어 있으나 적층체, 즉 겹치고 결합되는 다수의 단층 또는 다층 시트(90, 92, 94)를 이송하는 역할을 수행한다. 파드수단 A는 또한 최종 적층체(96)에 포함된 여러 층들의 경선에지(longitudinal edges)의 정확한 상대적 위치를 확보하는 역할을 수행한다.

본 발명에 따라 사용되는 여러 단층 또는 다층 시트 및 결과적인 적층체는 아래 더욱 상세하게 정의되는 기능의 프레임(900)에 평행하게 이동한다.

도 1에 도시된 장치의 특별한 실시예는 여섯층의 스택으로 이루어진 셀(cell) 어셈블리 제조를 위하여 설계된 것이다 : 컬렉터 (10) (예로서 알루미늄으로 제조됨) ; 캐소드 (20)(예로서 폴리옥시에틸렌(POE) 및 리듐염에 기초됨) ; 전해질층(30) ; 애노드(40), 예로서 리듐으로 제조됨 ; 전해질층(50)및 캐소드(60). 실시예에 따라, 전해질(30, 50) 은 POE 및 LiV3O8 또는 V2O5에 기초하고 있다. 알루미늄 컬렉터(10)은 바람직하게는 내식성 베리어(anticorrison barrier), 예로서 티타늄 나이트라이드 또는 다른 물질, 예로서 그라파이트로 코팅된다.

그럼에도 본 발명은 이러한 특별한 실시예에 국한되지 않는다.

이에 따르면, 공급수단 A는 분리된 3개의 공급부(magazine)(100, 200, 300)으로 구성된다.

공급수단(100)은 상기 언급된 캐소드(60) 및 전해질층(50)이 두 외면 보호필름들(80, 81)(도 9 참조)에 의해 삽입되어(sandwiched) 구성된 4층 적층체(90)를 공급하기 위한 것이다.

공급수단(200)은 애노드 시트(40)(도 11 참조)를 공급하기 위한 것이다.

공급수단(300)은 전해질(30), 캐소드(20) 및 컬렉터(10)이 두 외면 보호필름들(82,82)(도 13 참조)에 의해 삽입되어 구성된 5층 적층체(92)를 공급하기 위한 것이다.

바람직하게는, 각각의 공급수단들(100,200,300)은 적당한 수단에 의해 예비된 소망(desired) 적층체(90, 40, 92)의 릴들로 구성되며, 각각의 회전축(102, 202, 302)에 대하여 회전되도록 공통 프레임(300)에 셋팅된다.

공급부(100, 200, 300)을 형성하는 릴들은 프레임(900)에서 탈착가능하게 장착되어 빈 곳에 대체될 수 있음은 당연하다.

세 개의 공급수단들(100, 200, 300)에서 인출된 세 개의 시트들(90, 40, 92)는, 공급수단들(100, 200, 300) 출구 및 와인더 수단(E) 사이에 배치된 적층 모듈(C)에서 적층체, 즉 일체로 스택된다.

도 1에서, 세 개의 공급수단들(100, 200, 300)에 놓인 적층체(90, 42, 92)를 이송하는 릴들은 각각 참조번호 104, 204, 304로 부여된다.

릴(104)에서 인출되는 4층 적층체(90)는 롤러들(110, 112, 114)에 의해 적층 모듈(C)로 안내된다.

릴(104) 출구 하류측에, 모듈(100)은 필름-제거기 어셈블리(120)을 가지며, 이는 적층되어야 하는 전해질(50) 면에 있는 필름(81)을 제거하기 위한 것이다. 상기 필름-제거기 어셈블리(120)는 두개의 편향 롤러들(112, 114) 사이에 위치된다.

상기 필름-제거기 어셈블리(120) 출구에서 얻어진 3층 적층 구조체(50, 60, 80)는 도 10에 도시된다.

또한, 공급수단(100)은 필름-제거기 어셈블리(120) 및 적층 모듈(C) 사이에 히터 모듈(130)을 포함한다. 이들 구조 및 기능에 대하여는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

유사하게, 릴(304)에서 인출되는 5층 적층체(92)는 롤러들(310, 312, 314)에 의해 적층 모듈(C)로 안내된다.

릴(304) 출구 하류측에, 모듈(300)은 필름-제거기 어셈블리(320)을 가지며, 이는 적층되어야 하는 전해질(30) 면에 있는 필름(82)을 제거하기 위한 것이다. 상기 필름-제거기 어셈블리(320)는 두개의 편향 롤러들(312, 314) 사이에 위치된다.

상기 필름-제거기 어셈블리(320) 출구에서 얻어진 4층 적층 구조체(83, 10, 20, 30)는 도 14에 도시된다.

또한, 공급수단(300)은 필름-제거기 어셈블리(320) 및 적층 모듈(C) 사이에 히터 모듈(330)을 포함한다. 이들 구조 및 기능에 대하여는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

공급수단(200)은 바람직하게는 리듐에 기초된 애노드 시트를 공급하기 위한 것이며, 필름들(84, 85)을 각각 공급하기 위한 두개의 공급롤러들(240, 250)을 포함한다.

필름들(84, 85) 및 애노드 시트(40)는 롤러들(210, 212)에 의해 주 어플리케이터 어셈블리(260)(primary applicator assembly)로 안내된다. 상기 어셈블리(260) 기능은 각각의 공급릴들(204, 240, 250)에서 인출되는 초기-분리된 시트들을 두개의 필름들(84, 85) 사이에 삽입된 애노드층(40)으로 이루어진 시트형상으로 일체화하는 것이다.

애노드(40) 각 면에 두개의 필름들(84, 85)로 구성된 샌드위치 구조체는 도 12에 도시된다.

어플리케이터 어셈블리(260)는 바람직하게는 각각의 평행축들에 대하여 회전하도록 장착된 두개의 핀치 롤러들(262, 264)(pinch rollers)로 이루어지며, 이들간 이동되는 상기 3개의 시트들(84, 40, 85)을 수용한다. 바람직하게는 롤러들중 제1롤러(262)는 고정된 위치에서 회전축을 가지며, 제2롤러(264)는 이와 대면되도록 위치하고 가압롤러로서 역할하며 제1롤러(262)에 대하여 제어된 힘, 예로서 스프링 블레이드(263)와 같은 탄성수단에 의하여 역으로 강제이동된다.

또한, 두 롤러들(262, 264)중 최소한 하나는 모터-구동된다. 이것은 샌드위치 구조 체(84, 40, 85) 견인 구동 및 정지가 하류진행과 동시에 교대되도록 제어된다. 이런 측면에서, 롤러들(262, 264)은 서보-제어되며, 하류진행수단에 종속된다(slaved).

적당하게는, 두개의 롤러들(262, 264)중 최소한 하나의 롤러는, 예로서 액추에이터 제어되는, 신축자재한(retractable) 장비에 장착되어 두개의 롤러들(262, 264)이 분리되도록 하여 상기 샌드위치 구조체(84, 40, 84)가 이들 사이에 용이하게 놓이도록 할 수 있다.

어플리케이터 어셈블리(360) 하류측에, 공급수단(200)은 애노드층(40)을 횡으로 절단하기 위한 절단 모듈(270)(sectioner module)을 포함한다.

이러한 목적으로, 상기 절단 모듈(270)은 해머 및 모루(anvil) 시스템(272, 274)을 가지며, 이들은 샌드위치 구조체(84, 40, 85) 이동경로 한쪽에 각각 배치된다. 해머(272)는 보호필름들(84, 85)을 통과하여 횡으로 및 선형으로 타격되도록 작동된다. 해머(272) 및 모루(274) 중 최소한 하나는, 바람직하게는 해머(272)는 타격기 에지(striker edge)를 가진다.

해머(272)는 연속적으로 모루(274)에 대향하여 타격되도록 강제되어 소망하는 와인딩에 상응하는 초기 애노드 시트(40)에서의 하류길이(downsteam length)를 정의한다. 상기 해머(272)는 필름들(84, 85)사이의 애노드(40)로 이루어진 샌드위치 구조체에 작동됨을 주목하여야 한다. 그럼에도 불구하고, 필름들(84, 85)는 상기 해머(272)에 의한 타격에도 견디어 파손되지 않을 수 있는 재료로 제조된다.

두개의 필름들(84, 85)은 도 12에 도시된 상기 샌드위치 구조체로부터 필름-제거기 수단(220, 225)에 의해 절단 모듈(270) 출구에서 제거된다. 적당하게는, 상기 필름-제거기 수단(220, 225)은 해머(272) 및 모루(274) 그 자체로 형성될 수 있다.

모듈(270)에 의해 정의되는 정지선(break line) 앞에 위치된 애노드 세그먼트(40)(segment)는 하류측에 배치된 구동수단에 의해 구동되며, 상기 애노드 세그먼트(40) 그 자체는 적층 모듈(C)에서 일면은 시트(50, 60, 80) 및 타면은 시트(83, 10, 20, 30) 사이에 삽입된다(sandwiched).

상기 정지선 상류에 위치한 애노드 시트 세그먼트(40)은, 상기한 바와 같이 모듈(270)에서 절단되지 않으므로, 필름들(84, 85)에 의해 동반된다(entrained). 이점에서, 필름들(80, 81, 82, 83, 84, 85)는 적층체 외면을 외부환경으로부터의 오염을 방지하고 적층체가 여러 관련 롤러들에 부착되지 않도록 할 뿐 아니라, 관련 적층체를 구동함에도 기여한다는 것에 주목하여야 한다.

필름들(80, 81, 82, 83, 84, 85)은 유리하게는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등에 기초한다.

이들이 제거될 때, 경로에서 가능한 가장 멀리에서 제거되어 관련 시트가 드더난 채(bare) 롤러를 이동함에 따른 시트 오염 및 롤러 오염을 방지한다.

애노드 언와인더(204)와 연결된 두개의 필름 언와인더(unwinder)(240, 250)는 실질적으로 인접하고 상기 언와인더(240)에서 인출된 필름(84)는 애노드롤(204)로, 파손이 용이한 시트를 양호하게 보호하고 적당한 기계적 구동을 보장하기 위할 목적으로 큰(전형적으로 90°보다 크고, 바람직하게는 270°보다 작은) (장력을 위한) 와인딩 원호(winding arc)에서 감긴다(go round). 도 7에서 이러한 필름(84)의 애노드(204)에 대한 와인딩 원호는 β로 참조된다. 이것은 언와인더(240)에 있는 시트의 외주원 반경(radius of the outer turn)의 함수로써 변위된다.

필름들(84, 85) 및 결과적으로 정지선 상류에 위치한 애노드 세그먼트 (40)에 전달되는 첫 번째 구동제어, 및 필름들(84, 85) 및 결과적으로 정지선 하류에 위치한 애노드 세그먼트에 전달되는 연속된 두 번째 구동제어를 통하여 정지 후에 바람직하게는 갭(gap), 예로서 상기 두 세그먼드간 약 20 mm의 갭을 가지도록 조정된다. 더욱 정밀하게는, 공구(272)에 의한 타격은 브레이크로서 핀치롤러와 동기되어 핀치 롤러들(262, 264) 정지됨과 동시에 발생되어 리듐(40) 이동을 방해하고, 한편 적층체는 계속하여 동일 속도로 하류 이동된다.

애노드 층(40)을 예비-파손(pre-breakage)함에 따라, 모든 층들을 서로 핀칭(pinching)하는 위험성이 있을 수 있어, 애노드(4), 캐소드(20,60), 및 컬렉터(10) 사이를 단락(short circuit)시킬 수 있는, 하류에서의 최종 적층체 모든 층들의 동시 절단의 필요성이 없어진다.

인접한 필름들간, 특히 찢어짐(tearing)에 의한 인터페이스 손상을 막기 위하여, 필름들이, 바람직하게는 상기 위치(120, 220, 225, 320)에서 필름-제거기에 의해 제거되는 동안, 필름 제거는 도 32에 개략 도시된 스크래퍼 시스템(32)(scraper system)를 이용하여 수행되며, 이 시스템은 해당 필름에 접촉되게 배치되고, 가능한 필름을 자체로 소곡률반경(전형적으로 반경은 0.05mm)에 대하여 실질적으로 180° 배면에 겹치게 되도록, 최소한 60° (도 32 참조)로 급격히 편향하여 필름을 제거하도록 하는 상당히 날카로운 광택 에지(232)와 함께 제공된다. 스크래퍼 (230)는 필름을 동반하는 시트의 상류 이동면과 인접한 무딘 에지(232)를 가지는 고정 블레이드로 구성된다. 에지 (232)는 시트이동방향에 상대적으로 하류측을 향하는 철(凸)면을 가진다. 발명자들은 이런 방식으로 제거하면 적층체 인접표면이 보호된다는 것을 알았으며, 한편 부주의하게 필름을 제거하면 통상 손상을 가져온다. 상기 스크래퍼(230)는 필름이 기능성 시트 및 보호필름 사이에서 전단효과에 의해 붙지 않도록 할 수 있다. 보호필름을 상기 스크래퍼(230)의 에지(232) 주변에서 잡아당김으로써, 보호필름층의 외측곡률(outside curvature)이 신장되어, 필름의 미소한-팽창(micro-stretching)과 함께 국부적으로 접선력(tangential force)과, 필름층 및 기능성 시트 사이에서 슬립효과(slip effect)을 발생시켜, 기능성 시트로부터 어떠한 입자들이 해체되지 않도록 할 수 있다.

바람직하게는, 장치는 또한 견인력(traction force)이 스크래퍼(230)의 무딘 에지(232)에 전가될 때, 보호필름에 전달되는 견인력을 조정하기 위한 수단을 포함한다.

도 1에서, 필름-제거기 어셈블리(120, 320)의 스크래퍼 시스템은 122 및 322로 참조된다. 위치(120, 320, 220, 225)에서 제거되는 필름들(81, 82, 84, 85)는 각각 롤러들(124, 324, 224, 229)로 향한다. 이러한 목적을 위하여, 필름(84)은 롤러들(221, 222)에 의해 안내되고, 필름(85)는 롤러 (226)에 의해 안내된다.

히터수단(130, 330)의 기능은, 전해질(50, 30)이 적층 어셈블리(C)에서 애노드층(40)과 접촉하기 전에, 전해질 표면 외측의 인터페이스를 제어 온도까지 상승시켜, 전해질층(50, 30) 및 애노드(40) 사이에 연속적으로 양호한 접착을 확보하는 것이다. 이러한 히터수단(130, 330)은 바람직하게는 온도의 급격 상승 및 하강이 가능하며 고온공기를 상기 인터페이스에 대하여 조절된 고온공기 루프(loop)에서 강제순환에 의해 블로잉하기에 적합한 오븐으로 구성된다. 전형적으로는, 히터수단(130, 330)은 서모스탯으로 (thermostatically) 제어된 온도에서, 예로서 전해질(50, 30) 인터페이스에 대하여 ±1℃ 정확도로 60℃에서, 압축공기를 확산시키도록 설계된다.

더욱 정밀하게는, 전체적으로 발명에 따른 장치는 와인더 모듈(E) 상류 공급필름의 이동이 중단되어 적층체가 절단되고, 와인딩 작동에 연속적으로 제거되도록, 및 연속된 적층체의 재처리(re-engagement)를 수행하도록 하기 위한 단계들을 포함하며, 오븐들(130, 330)은 바람직하게 이와 같이 연속방식으로 제어된다. 다시 언급하면, 오븐들(130, 330) 내의 고온공기 확산은, 적층체가 이동을 정지할 때 마다 주기적으로 간섭되어, 오븐에 배치된 적층체 이들에 과잉 온도상승을 방지하는 것이다.

더욱이, 정지 단계동안에 오븐에 정지된 시트 세그먼트의 불시 발생되는 온도상승을 방지하기 위하여, 히터수단들(130, 330)은 연속적으로 냉각 압축공기를 시트에 블로잉하기에 적합한 수단을 포함할 수 있다. 이들 수단은 전형적으로 오븐 내부 온도를 약 40℃로 수용할 수 있다.

오븐들(130, 330)은 바람직하게는 순환회로(looped circuit)로써 형성된다. 도면에서 참조번호 132 및 332는 이들 오븐 세그먼트를 지정하는 것이고, 이를 통하여 다층시트(134, 334)이 이동되며, 팬이 구비되어 고온공기 및 냉각공기를 연속하여 불 어넣을 수 있다. 히팅 목적으로, 히터 요소는 복수의 전기적 전도성 와이어가 바람직하게는 팬(134, 334) 출구에 대향되도록 구성된다.

도 1에서, 참조부호 Ⅸ, Ⅹ, XI, XII, ⅩIII, ⅩⅣ, XV, XVI는 도 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 각각에서 도시된 여러 적층체의 장치 이동경로에서의 위치를 지정한다.

바람직하지 않은 여러층들간의 전기적 접촉을 방지하기 위하여, 어셈블리(C)에 의해 이송되는 적층체를 구성하는 여러 층들(10, 20, 30, 40, 50, 60)의 경선면에지(longitudinal side edges)의 상대적 위치를 제어하는 것이 중요하다.

도 17은 필름-제거기 위치(120) 하류의 필름(80), 캐소드(60) 및 전해질(50)의 경선에지의 상대적 위치를 도시한 것이다. 캐소드(60) 폭은 전해질(50)의 것보다 좁고, 전해질은 캐소드 양면으로 돌출되고(overhang), 한편 필름(80)은 전해질(50)보다 넓고, 양면으로 돌출되어 있음에 주목하여야 한다.

도 18은 필름(84, 85) 및 애노드(40)의 경선에지 상대적 위치를 도시한 것이다. 애노드(40) 폭은 두 필름들(84, 85)의 것보다 좁고, 두 필름들은 폭이 동일할 수 있고, 필름들(84, 85)은 애노드(40) 양면으로 돌출되어 있음을 알 수 있다.

도 19는 필름(83), 컬렉터(10), 캐소드(20) 및 전해질(30)의 상대적 위치를 도시한 것이다. 캐소드(20)는 컬렉터(10)보다 폭이 좁고, 캐소드(20)의 제1에지는 컬렉터(10)의 제1에지와 동일면이며, 전해질(30)은 캐소드(20)보다 폭이 넓고, 양면에 돌출되며, 전해질(30)은 캐소드(20)의 제1에지 및 컬렉터(10) 제1에지에 상대적으로 돌출되나, 전해질(30)의 제2에지는 컬렉터(10)로부터 후퇴되며, 필름(83)은 전해질(30)의 제1에지에 상대적으로 돌출되는 제1에지를 가지나, 제2에지는 전해질(30) 제2에지와 동일면이라는 것을 알 수 있다.

마지막으로, 도 20은 적층 모듈(C) 출구에서의 필름(80), 캐소드(60), 전해질(50), 애노드(40), 전해질(30), 캐소드(20), 컬렉터(10), 필름(83)의 상대적 위치를 도시한 것이다.

전해질(50, 30) 에지는 중첩되며, 애노드(40)는 컬렉터(10) 돌출면에서 전해질(50, 30)로부터 후퇴된 에지를 가지며, 한편 애노드(40)는 반대면에서는 전해질(30, 50)에 대하여 돌출된다는 것을 알 수 있다.

도 1에서 참조부호 XVII, XVIII, XIX 및 XX는 도 17, 18, 19, 및 20에서 각각 도시된 적층체의 위치를 지정한 것이다.

도 17 및 18에서 도시된 층들의 상대적 위치는 공급릴(104, 105) 준비시에 얻어진다. 도 19에서 도시된 상대적 위치는 모듈(260)에서 필름 제거에 의하여 얻어진다. 도 20에서 도시된 상대적 위치는 적층 모듈(C)에서 얻어진다.

애노드층(40) 및 도 17 및 19에서 도시된 두개의 서브어셈블리 사이에 요구되는 상대적 위치(또는 ‘상대적 배열’이라고 언급될 수 있음)를 정의하기 위하여, 적층 어셈블리(C) 상류 각각의 라이네이트 경선에지의 위치를 검출하기에 적합한 수단이, 소망하는 상대적 위치를 얻기 위하여 적층 모듈(C) 상류측에 공통 참조위치(common reference position)에 상대적으로 적층체를 이동시키기에 적합한 수단과 함께, 바람직하게는 제공된다. 이들 변위(displacement)수단은 바람직하게는 공급수단(100, 200, 300)에 작용된다. 이런 목적을 위하여, 각각의 공급수단(100, 200, 300)은 바람직하게는 장치 전체 지지 프레임(900)에 상대적으로 제어된 방법으로 이동될 수 있는 개별적 플레이트상에 장착될 수 있다. 더욱 정밀하게는, 이들 각각의 플레이트는 바람직하게는 각각의 축(101, 201, 301)에 대하여 피봇(pivot)하도록 장착되며, 제어된 변위수단과 연결된다.

적층체 에지 위치 검출을 위한 수단은 바람직하게는 초음파수단 또는 적절한 적외선수단 또는 레이저수단의 광학적 수단에 의하여 형성되며, 이들은 적층체 이동경로 대향측에 각각 배치된 전송부(transmitter) 및 수용부(receiver)를 가지는 두 날 포크(two-tine forks) 상에 배치된다.

도 1에서, 참조부호 140은 수단(100)에서 인출되는 적층체와 연관된 이러한 검출기수단을 지정하며, 280은 수단(260)에서 인출되는 적층체와 연관된 균등한 검출기수단을 지정하는 것이며, 340은 수단(300)에서 인출되는 적층체와 연관된 균등한 검출기수단을 지정하는 것이다.

검출기수단(140)은 롤러(114) 및 오븐(130) 사이에 배치된다. 검출기수단(340)은 롤러(314)와 오븐(330) 사이에 배치된다. 검출기수단(280)은 주 적층모듈(260) 과 적층 모듈(C) 사이에 배치된다.

상기 변위수단은 공압 액추에이터 또는 균등 수단에 기초될 수 있다.

바람직하게는, 상기 플레이트 각각은 진동을 방지하기 위하여 상기 공통 프레임(900)에 대하여 정착하기에 적합한 댐퍼수단을 구비할 수 있다. 비제한적인 실시예에 따르면, 상기 댐퍼수단은 흡입컵(suction cups)에 의하여 형성될 수 있다.

상기 피봇축(101, 201, 301)은 바람직하게는 공통프레임(900)에 평행하다. 이들은 언와인더(104, 204, 304) 중심을 관통하고 (회전축 102, 202, 302를 통하여) 언와인더에 놓인 릴 폭 중간면(midplane)에 놓여진다. 이들은 또한 롤러들(114, 262, 314)에 의해 결정되는 바와 같이, 적층 어셈블리(C) 바로 상류에 위치하는 각각의 관련 다층시트 세그먼트들과도 평행하다.

이런 측면에서, 롤러(262)에 의해 안내되고 적층 모듈(C) 상류에 위치된 애노드시트 세그먼트(40)는, 롤러들(114, 314)에 의해 안내되면서 적층모듈 상류측에, 언와인더(104, 304)에서 각각 인출되는 적층체 세그먼트(90, 92)에 의해 형성되는 각도가 양분되는 위치에 실질적으로 배치된다는 것에 주목하여야 한다. 더욱 정밀하게는, 적층 모듈 상류측에, 적층체(90, 92)는 이들간 약 150°를 이루고, 양분 각에 위치한 애노드 시트(40)는 두 적층체(90, 92) 각각에 대하여 실질적으로 75°에 위치한다.

유사하고도 바람직하게는, 적층 모듈(C) 상류측 애노드(40)는 필름 제거기(220, 225) 하류측에 위치한 필름 세그먼트(84, 55)의 양분 각에 실질적으로 위치되며, 이들 필름 세그먼트(84, 85) 자체는 약 60° 각도를 만든다.

편향 롤러(110, 112, 114, 221, 222, 226, 310, 312, 314)는 피더(104, 204, 304)가 상호 멀리 놓이게 하며 적층 모듈(C) 상류측에 해당 적층체 세그먼트를 인접하게 하여, 적층 모듈에서 이들간 형성되는 완성각(complete angle)은 180°보다 작도록 한다.

기본적인 적층체 상대적 배치를 위한 상기 수단은 최종제품에서 만족스러운 전기적 연결을 보장하고, 특히 돌출 전해질로 인하여 캐소드를 단락으로부터 방지할 뿐 아니라, 가능한 좁은 적층체 폭에서 작동시 활성영역이 최적화될 수 있도록 역할한다는 점에 주목할 필요가 있다.

여러 필름-제거기 어셈블리의 수용롤러들(124, 224, 229, 324, 520, 522)은 바람직하게는 모터-구동 와인더로 구성된다.

유사하게, 언와인더(104, 204, 304)는 바람직하게는 모터-구동되며, 견인력을 제어하여 관여되는 다층시트에서 일정하게 유지되도록 조절된다. 제조되는 셀들에서 재현성(reproducibility)를 달성하기 위하여 시트상에 일정한 견인력을 유지하는 것은 중요하다.

따라서 언와인더(104, 204, 304)와 연결된 모터들을 제어하여 선택적으로, 적층체를 감기 시작할 때 구동하고, 적층체 구동이 하류 수단에 의해 이전될 때, 정지하도록 한다.

이에 따르면, 여러 언와인더(104, 204, 304) 및 필름 제거기(124, 224, 229, 324, 520, 522)의 모터들은 프로그램된 중앙유닛에 의해 제어되어, 풀리는 시트의 직경 및 또한 감기는 필름의 직경의 변화를 감안할 때 요구되는 각각의 구동력 및 정지력를 적절히 변화시키도록 확보할 수 있다는 점에 특히 주목하여야 한다.

이들 직경들은 처리되는 적층체 및 필름의 각각의 길이에 기초하여 중앙유닛에서 계산되거나 또는 적절한 센서들, 예로서 초음파 센서를 각각의 언와인더 및 와인더(104, 204, 304, 124, 224, 229, 324, 520, 522)에 고정시켜 측정될 수 있다.

적층 어셈블리(C)는 바람직하게는 평행축에 대하여 회전되도록 장착되는 두개의 핀치롤러(400,410)를 가지며, 이들을 통과한 적층된 층들, 예로서 필름 (80), 캐소드(20), 전해질(50), 애노드(40), 전해질(30), 캐소드(20), 컬렉터(10) 및 필름(83),에 의해 형성된 스택을 가진다.

두개의 핀치롤러(400, 410)은 제어된 힘으로 상호 대향되도록 강제된다. 이들은 따라서 이들 롤러(400, 410) 사이에 이송되는 시트들에 제어된 압력을 전달한다. 이런 목적을 위하여, 롤러(400) 회전축은 바람직하게는 고정되며, 한편 롤러(410) 회전축은 상기 롤러(400)에 대향되도록, 제어된 힘, 예로서 스프링 블레이드(412)와 같은 탄성부재로 장비에 장착된다. 바람직하기로는, 롤러(410)는 또한 구동수단에 의해 제어되는 신축자재한 장비, 예로서 액추에이터에 장착되어 롤러(410) 분리(disengage)를 일으켜 적층체가 위치를 잡는데 용이하게 할 수 있다.

따라서, 적층 어셈블리(C) 출구에, 도 15 및 20에서 도시된 스택이 위치된다.

적절하게, 적층 롤러(400, 410)는 또한 히터롤러일 수 있다. 전형적으로 이들은 20mm 정도의 직경을 가진다.

본 발명에 따른 장치는, 적층 모듈(C) 및 와인더 모듈(E) 사이에 복수 기능을 가지며 특히 다음과 같은 여러 기능을 가지는 어셈블리(500)로 더욱 구성된다. 1) 모듈(510)에서, 적층체 이송율 (길이방향)을 제어하고 ; 2) 모듈(520)에서, 컬렉터(10)에서 국부적으로 경선 절단하며 ; 3) 모듈(530)에서, 적층체가 와인딩 개시에 구동되며 동일 적층체가 만드렐 (610)에 의해 견인된 후 정지되도록 하며 ; 4) 모듈(540)에서, 필름(80, 83)을 제거하며 ; 5) 모듈(550)에서, 소망된 와인딩에 해당하는 길이가 지난 후 기능성 스택 층들(10~60)을 절단(sectioning)하며 ; 및 6) 모듈(560)에서, 와인딩 동작 종료시 결과적인 스택의 외부면을 히팅하는 역할이다.

검출기장치(510)는 롤러(400,410)상 적층체의 미시적 슬립(microslippage)에 의하여 발생되는 동기성(synchronization) 결여의 보정을 제어하는 역할을 하여 와인더(E)가 일정속도로 진행되도록 보장한다.

비제한적 예시에 의하면, 이러한 검출기장치(510)은 동기롤러(synchronization roller) (512)에 의하여 형성되며, 이는 공압 액추에이터 또는 균등한 수단에 의해 이동 적층체에 대향 지탱되도록 강제된 피봇레버(514)에 장착되며, 절대 엔코더(absolute encoder)(516)에 연결된다.

적층체 이동경로 상류에 위치된 롤러(518)에 의해 적층체는, 롤러(512)에 대향되어 압축된다.

절단모듈(520)은 컬렉터(10) 에지를 경선방향으로 선형 및 연속적으로 나누도록(split) 설계된다. 도면에서, 결과적인 절단 세그먼트는 521로 참조된다. 각 세그먼트(521)는 만드렐(610)상 와인딩 원주의 반 보다 약간 작지만, 실질적으로 동일 길이 L1이다. 이 장치(520)의 작동은 최종 감긴 셀에서 절단부(521)이 모두 겹치도록 제어된다. 다시 말하면, 이들 절단부(521)은 만드렐(610)상에서 이루어지는 각 턴(turn) 길이와 동일한 피치(P1)에서 실행된다. 이 길이가 만드렐(610)상에서의 누적 두께로 인하여 증가되어 변화되는 한, 절단부(521)의 피치도 바람직하게 가변된다.

최종 형성 위치 700에서 도 26에 개략적으로 도시된 바와 같이, 횡측 세그먼트(522)는 상기 절단부(521)의 축단부(axial end) 및 컬렉터(10)의 인접 자유 에지(free edge) 사이에서 절단되고, 컬렉터(10)에서 이렇게 정의된 외측면 스트립(523)은 감긴 셀 외부로 전개되어 집전기(current concentrator)와의 컨넥터로 역할한다. 도 26에서 이런 방식으로 전개된 컬렉터 스트립(10) 부분은 525로 참조된다.

절단 장비(splitter device)(520)는 바람직하게는 ‘에어 컷’(air-cut) 타입이다. 이는 적층체를 지지하는 두개의 롤러들(526, 528) 사이에 국부적이고 연속하게 컬렉터(10)를 절단하도록(section) 구비된 왕복 스플릿터 블레이드(524)로 구성된다. 도 23에서, 블레이드(524)의 피봇이동은 양방향 화살표(529)로 참조된다.

구동모듈(530)은 바람직하게는 두개의 핀치롤러(532, 534)로 구성되며, 이들 사이를 도 15 및 20에서 도시된 전체 적층체가 통과되어진다. 이들 두개의 롤러(532, 534)는 각각의 모터와 연결된다. 적층체 전단이 만드렐(610)로 유도되는 동안, 롤러들(532, 534)는 구동모드에서 작동되도록 제어된다. 반대로, 적층체 선단이 만드렐(610)에 의해 수용된 후, 만드렐이 구동을 제공하고 롤러(532, 534) 각각의 모터들은 정지되도록 제어된다. 이것은 적층체가 만드렐(610)에 대향되어 팽팽하게 긴장되는 것을 보장한다.

이들 두개의 핀치 롤러들(532, 534)는 와인딩 만드렐(610) 상류에 인접하게 위치된다.

핀치롤러(400, 410) 구동은, 슬레이브 롤러로 작동하는 롤러(400, 410)에 대하여 상대적으로 마스터 롤러로 작동하는 핀치롤러(532, 534) 구동에 서보-제어된다.

롤러들(532, 534) 중 최소한 하나는 하중이송수단과 연결되어, 롤러(532, 534)는 이들 사이를 통과하는 적층체에 제어된 수준의 핀치력을 전달한다.

더욱이, 두개의 롤러들(532, 534) 중 최소한 하나의 롤러, 예로서 롤러(534)는, 예로서 액추에이터(536) 제어되는, 신축자재한(retractable) 장비(535)에 장착되어 두개의 롤러들(532, 534) 사이에 적층체 삽입을 용이하게 한다.

모듈(540)에서, 필름(80, 83)은 상기한 스크래퍼(122, 322)와 유사한 스크래퍼(541, 543)을 이용하여 제거된다. 제거 후, 필름(80, 83)은 롤러(542, 544)를 통하여 롤러(546, 548)로 상향된다. 이들 롤러는 상기 방식으로 모터-구동된다.

결과적인 6층(10, 20, 30, 40, 50, 60) 적층 스택은 모듈(550)에서 필름-제거기 스크래퍼(541, 543) 하류에서 적절한 수단을 이용하여 횡방향으로 절단된다.

절단수단(550)은 바람직하게는 두개의 대칭적 기울기(도 31 참조)를 가지고 철(凸)형 마루(ridge)로 형성된 날카로운 에지(554)를 가지는 블레이드(552)로 구성되며, 절단이 요구될 때마다 짧은 스트로크(stroke) 동안 신속히 이동하도록 구동된다.

절단블레이드(552) 변위는 바람직하게는 액추에이터로 구성된 수단(556)에 의해 제어된다. 더욱이, 절단 블레이드(552)는 요청에 따라 후퇴될 수 있도록 바람직하게는 특정 변위수단, 예로서 제2 액추에이터(558)에 의해 제어되는 신축자재한 장비에 놓여서, 적층체가 용이하게 배치될 수 있고, 또한 요청될 수도 있는 기타 유지 관리를 용이하게 한다.

변형으로는, 이들 절단수단은 상기 참조번호 272 및 274로 상기된 것과 유사한 해머 및 모루 시스템에 의해 형성될 수도 있다.

절단수단(552)에 의해 타격 위치(572/574)에서 수행되는 절단은 실질적으로 리듐 애노드층(40)에 형성된 갭 중간부를 통하여 연장된다. 따라서, 도 21에서 보는 바와 같이, 와인딩 선단 및 후단(trailing end) 양쪽에서 애노드층(40)은 와인딩을 구성하는 다른 층들로부터 후퇴된다.

또한, 도 21에서 볼 수 있는 바와 같이, 처리된 와인딩 En의 두개의 축단(axial end) Ei 및 Ee는 바람직하게는 중첩되지 않는다. 즉, 와인딩 외측단 Ee는 내측단 Ei에 도달되기 전에 저지되어 이 위치에서 추가적인 두꺼워짐을 방지한다. 따라서, 평탄하게 처리된 와인딩은 전체 두께가 전 연장에 거쳐 동일하다.

모듈(560)에서 적절한 수단, 예로서 팬-구동에 의한 고온공기 블로잉 또는 히터롤러를 통과시키는 것에 의해 스택 단면은 가열된다.

이러한 히팅은 적층체의 횡단 스트립을 가열하기 위하여 절단장치(550) 바로 하류측에 위치된 고온공기(562)를 블로잉하기 위한 신축자재한 바(bar)에 의해 수행되어, 와인딩 끝단에서 열-실링할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 와인더 수단 E는 하기에 설명된다.

이들 수단은 축(611)에 대하여 회전하도록 장착된 만드렐(610)로 주 구성된다.

만드렐(610)은 회전축(611)에 교차되는 수직(right) 단면을 가지며 원형 대칭적이 아니다. 만드렐(610)은 실질적으로 평탄하다. 이것은 시간존과 같이 어느 정도 경사진 단면을 가진다. 전형적으로는, 수직 단면에서의 장축(major axis) 및 단축(minor axis) 비율은 3보다 크고, 바람직하게는 5보다 크고, 가장 유리하게는 10보다 크다. 유리하게는, 수직 단면은 일반적으로 타원형이다.

더욱 정밀하게는, 만드렐(610) 외부 엔빌로프(envelope)는 바람직하게는 원형 실린더의 두개의 철(凸)형 섹터들로 정의되며, 이들 섹터는 동일 반경(도 2에서 R1)을 가지나, 평행축은 상당히 떨어져 있다 ; 또한, 만드렐의 수직단면을 정의하는 이들 외부 엔빌로프는 작은 반경의 곡단(rounded end, 615, 616)을 가진다.

만드렐(610)의 길이(회전축(611)에 평행하도록 취하면)는 와인딩할 적층체 폭보다 크다.

정밀하게는, 그리고 바람직하게는, 만드렐(610)은 두개의 대칭적이고 상보적인 조우(jaw)(612, 614)로 제조된다. 두 조우(612, 614)간의 인터페이스, 예로서 와인딩 위치에서 이들 상호 지탱면 및 도면에서 613으로 참조,는 바람직하게는 평면이며, 외부 엔빌로프의 타원 경사 끝단에서부터 일정거리에 있는 만드렐의 두 만곡 외부 엔빌로프 표면을 상호 연결한다.

비제한적인 예시에 의하면, 두개의 접촉 조우(612, 614)로 형성되는 만드렐(610) 장축은 약 12 cm이고, 두개의 접촉 조우(612, 614)로 형성되는 만드렐(610) 단축은 약 9 내지 10 mm이고, 두개의 조우(612, 614)간의 인터페이스(613)에 해당하는 사선면 및 시간존-형상의 장축간 형성 각도는 전형적으로는 약 2.5°이고, 약 0.15mm 반경을 가지는 원형 원호에 의해 장축 끝단(615, 616)에서 시간존-형상으로 끝나며, 주 실린더형 만드렐 표면의 중심간 거리는 이들 반경 R1보다 6배 이상 크다.

두 조우(612, 614)는 구동수단, 예로서 유압 액추에이터 또는 동등한 것과 연결되며, 이것은, 첫 번째 위치, 여기에서는 두 조우(612, 614)가 멀리 공간 배치되어 와인딩되는 적층 스택 (10~60) 선단이 삽입되고, 및 두 번째 위치, 여기에서는 두 조우(612, 614)가 접촉되어 상기 적층 스택을 와인딩하며, 사이에서 두 조우를 서로에 대하여 이동시킨다.

두 상호-작동되는 조우(612, 614)로 형성된 만드렐(610)은 그 자체가 일정하지 않은 속도로 축(611)에 대하여 회전하며, 아래에 방법이 기술된다.

만드렐(610)은 가압롤러(620)과 연결된다. 이 롤러는 로터리 암(624) 일단에서 축(622)에 대하여 자유 회전한다.

암(624)은 축(622)와 나란히 놓인 축(625)에 대하여 회전 구동되며, 이것은 만드렐(610) 보다 2배 속도로 구동되어, 롤러(620)은 만드렐(610) 표면에서 더욱 정밀하게는 와인딩되는 적층 스택(10~60) 상에서 연속하여 구르고, 규칙적으로 압축하여 스택에 형성되는 겹침을 방지한다. 암(624)은 바람직하게는 만드렐(610) 회전에 의하여 기계적으로 구동되며, 속도비는 2이다.

만드렐(610) 및 암(624)는 동일 회전방향으로 회전한다.

만드렐(610) 및 롤러(620)의 변위(displacement) 동력학은 도 3 내지 6에 개략적으로 도시된다.

비제한적 예시에 따라, 도 22에 도시된 바와 같이, 만드렐(610) 및 암(624)는, 공통벨트(640)와 체결된 스프로켓 휠(sprocket wheel)(618, 628)을 통하여 모터(642)와 연결된 공통벨트(640)에 의하여 구동될 수 있다. 암(624)을 2배 속도로 회전시키기 위하여, 이와 관련된 스프로켓 휠(628)은 만드렐(610)과 연관된 스프로켓 휠(618)의 절반인 구동비율를 가진다. 즉, 전형적으로 이 원주는 다른 롤러의 것의 절반이다.

장치는 바람직하게는 고온 공기 분사 노즐(562)에 대향하는 절단 블레이드(552) 하류측에 롤러(570)를 더욱 구비하고 있음에 주목하여야 한다.

이 롤러(570)는 만드렐(610)상으로 와인딩되기 전에 적층체에 최종 안내를 제공한다.

적층체가 압축 대향되는 롤러(570)의 발생선(generator line)은 상류 롤러(534) 발생선 및 단축에 상응되는 만드렐(610) 발생선에 의하여 정의되는 평면에 위치된다 (도 5에 도시된 바와 같이 만드렐이 상기 언급된 평면에 평행한 장축에 배치될 때 발생선은 이에 대향되어 적층체가 압축되도록 한다).

만드렐(610), 암(624) 및 가압롤러(622)가 결합되어 형성된 어셈블리는 슬라이더(630) 상에 장착되며, 이 자체는 결과적인 와인딩 제거를 용이하게 하기 위하여, 소망된 스택길이가 만드렐(610)에 감겨진 후, 도 1에 도시된 바와 같이, 모듈(500)에 인접된 와인딩 위치 및 모듈(500)에서 떨어진 방출(discharge) 위치 사이 간 병진 이동(translation)에 있어서 이 어셈블리를 이동시키기에 적합한 구동수단과 연결된다.

상기 슬라이더(630)는 공급 핀치롤러(532, 534)에 인접된 추가적인 임시 개시 위치로 이동될 수 있으며, 한편 이들은 와인딩 개시에 적층체 선단을 잡기 위하여 구동롤러의 역할을 수행한다. 적층체가 잡힌 후, 바람직하게는, 슬라이더(630)는 와인딩을 적절히 수행하기 위하여 핀치롤러(532, 534)로부터 떨어져 이동된다.

와인딩을 마무리하고 감겨진 적층체 외부 종단부가 나풀거리지(flap) 않도록, 상기 적층체가 완전히 감져지고, 감긴 적층체가 절단(section)된 후, 만드렐(610)은 바람직하게는 360°완전히 회전되며, 이때 가압롤러(620)는 이러한 추가 회전시 와인딩에 대향되어 압축을 유지하여 상기 수단(560)에 의해 수행되는 상기 예비히팅에 의하여 와인딩 최종턴(turn)의 결합(bond)이 마무리될 수 있도록 한다.

적절하게, 이런 히팅은 와인더 위치 E에 분사되는 고온공기에 의하여 수행될 수 있다.

이에 따라 와인딩 종단부(tail)는 추가 접착제를 제공할 필요없이 접착되어 결합될 수 있다.

도 8에서 도시된 바와 같이, 장치는 신축자재한 추가 가압롤러(580)로 더욱 구성되며, 롤러(570) 및 만드렐(610) 사이에 배치될 수 있다. 적층체가 절단되고 스트립 일단이 만드렐(610)에서 압축되는 동안, 롤러(580) 기능은 적층체를 고정되도록 잡고 있는 것이다. 롤러(580)는 바람직하게는 스프링 블레이드(582)를 통하여 액추에이터(586)에 의하여 제어되는 오실레이팅(oscillating) 장비(584)와 연결된다.

적층체가 만드렐(610)에 감기는 동안, 롤러(580)는 도 8에 도시된 바와 같이, 이동 적층체 경로에서 벗어나고, 만드렐(610)에서 떨어진 위치에 배치된다. 와인딩 종료시, 적층체가 절단된 후, 상기 오실레이팅 장비 및 연결 롤러(580)는 이동되어 롤러(580)는, 반대로, 롤러(620) 대향 지탱면으로부터 반대쪽 롤러(610)면에 대하여 압축되어진다.

만드렐(610)의 타원형상에서 연유된 전체적으로 평탄한 형상으로 얻어진 이런 와인딩은 연속하여 만드렐(610)에서 제거되고, 로봇 또는 적절한 수단으로 압축기 위치(700)로 옮겨져, 더욱 평탄한 와인딩을 제작한다.

이런 로봇은 만드렐(610)에 감져진 전력저장셀을 잡고 만드렐에서 셀을 꺼내고 회전 및 병진 이동에서 여러 움직임을 수행하여 셀을 압축기 위치(700)에 놓기 위한 클램프를 가지는 유압 로봇(pneumatic robot)으로 구성된다.

특히, 압축기 위치는 셀을 마지막으로 평탄하도록 수행하는, 예로서 압축 액추에이터(710)에 형성되는 프레스로 구성된다. 이 프레스는 바람직하게는 다음 셀이 감김과 동시에 마무리된 셀에 작동된다.

결과적인 와인딩을 쉽게 제거하기 위하여, 장치는 와인딩 종료시 제한된 시퀀스 동안, 인터페이스(613)와 평행한 방향으로 만드렐(610)을 구성하는 두 조우(jaw)(612, 614) 간의 이행에서 상대적 상호 왕복 변위를 전달하기에 적합한 수단을 포함할 수 있으며, 만드렐 장축길이를 변경하고 따라서 만드렐(610)에 상대적으로 와인딩을 약간“느슨”하게 하고, 첫 번째 턴이 부착되지 않고 선단에서 잡은 것을 놓도록(release) 한다.

각 와인딩은 저장소로 보내져 소망된 직렬 및/또는 병렬 형태(configuration)로 연결(connections)하기 위한 연속단계가 수행된다. 요구되는 직렬 및/또는 병렬 연결을 제공하기 위하여 실행되는 이런 저장소 및 수단은 상세히 기술되지 않는다.

상기한 바와 같이, 발명의 유리한 특징에 의하면, 만드렐(610)은 일정하지 않은 각속도로 회전하며 제어되어, 만드렐(610)에 공급되는 적층 스택의 선속도는 일정하다는 것이다.

본 특징에 의하면, 발명에 의하여 적층체에 일정한 견인력, 결과적으로 만드렐(610)에서 엉김 및 이와같은 결점없이 양호한 와인딩이 보장된다.

또한, 적층체가 일정속도로 이동되므로, 스트랩의 가속 및 감속을 흡수하기 위하여 와인더 모듈(E) 상류측에 중간부를 가질 필요가 없다는 것이다.

이것은 전 장치가 캠팩트한 형상으로 제조될 수 있어 일정 공간만을 차지한다는 것이다.

도 27에서, 굵은 선은 와인딩 개시에 만드렐(610) 속도변위 커브를 도시한 것이다. 도 27에서, 가는(fine)선은 가압롤러(620)를 가지는 암(624)의 속도변위 커브에 해당된다.

도 27에서 만드렐(610) 및 가압롤러(620)의 상대적 위치는 횡좌표축 아래에 도시되어 있음에 주목하여야 한다.

더욱 정밀하게는, 만드렐(610) 회전 각속도는 와인딩 동안 보정되어 만드렐(610)에서 누적되어 증가되는 적층체 두께 결과 생기는 와인딩의 반경 변화를 보상하고, 그 결과 일정한 선속도에서의 적층체 이동이 보장된다.

그러므로, 도 28에서 굵은선은 두께가 5.5mm(와인딩 19회 턴에 해당) 적층체를 이송할 때의 만드렐(610) 속도변화 커브를 도시한 것이고, 가는선은 상응되는 롤러(620) 속도변화 커브를 도시한 것이다.

도 27 및 28에서, 횡좌표축 아래, 참조부호 PA는 가압롤러(620)가 만드렐(610)에 대향되어 압축하는 각도범위를 지정한 것이다.

도 27 및 28을 관찰하면, 만드렐(610) 및 가압롤러(620)를 가지는 장비(624) 회전속도는 적층체가 작은 반경에서 감길때 (예로서 만드렐(610) 단축 정도의 와인딩 반경), 예로서 만드렐(610)이 실질적으로 이송된 적층체 세그먼트에 평행하게 연장될 때, 크다. 이 속도는 그후 와인딩 반경이 증가(그리고 만드렐(610) 장축에 가까울 때)할 때, 예로서 만드렐(610)이 실질적으로 적층체 공급 세그먼트에 수직할 때, 떨어진다.

따라서, 만드렐(61) 및 가압롤러(620) 회전속도는 주기적으로 변한다 : 360° 회전에서 2개의 피크가 있다. 이 변화는 와인딩 반경과 반비례한다.

가압롤러(620)는 낮은 속도로 회전되면서, 만드렐(610)에서 감긴 적층체와 접촉되고, 접촉이 유지된다는 것에 주목하여야 한다. 이러한 배치는 가압롤러(620) 및 감긴 시트간, 결과적으로 여러 감긴 시트의 적층들간 양호한 접촉을 보장한다.

도 28은 와인딩 작동의 마지막에 해당되며, 더 작은 범위에서의 속도변위를 도시한 것이다.

만드렐(610)에 누적된 적층체 두께로 인하여, 와인딩 반경비(ratio)는 와인딩 개시에서 보다 더 작은 범위내에 있다.

따라서, 셀이 감기는 동안, 각각의 회전에서의 회전속도는 180° 주기로 변화된다. 또한, 한 바퀴(a turn) 감는데 요구되는 시간은, 만드렐(610)상에 와인딩 길이가 한 바퀴에서 다음 바퀴로 감에 따라 만드렐(610)에 추가된 두께만큼 증가되므로, 증가된다.

결과적으로, 속도 및 가속은 와인딩 진척에 따라 점차 감소된다.

또한, 그림 29에서, 만드렐 각 위치 함수로써 와인딩 반경 변위를 보여주는 제1 완만 커브V1가 있고, 상기 각 위치 함수로써 보정계수 변화를 보여주는 제2 완만커브V2가 있다.

횡좌표측은 0~180° 각도 범위를 표시한다. 또한, 상기 커브는 180° 범위에서 주기성을 보이므로 180~360°를 포함한다.

또한, 좌측 종축은 와인딩 반경 크기, 및 우측종측은 보정계수 크기를 나타낸다.

발명자는 와인딩 두께 변화를 보상하기 위하여 만드렐 각 위치 함수로써 안감져진(bare) 와인딩 반경에서의 변위 만에 기초하여 각 속도변위에서의 기본변위 V1에 적용될 필요가 있는 보정계수는, 이미 만드렐에 감긴 턴 수와 무관하게 어떤 주어진 각도에서 변화되지 않으면서, 만드렐(610) 각 위치 함수로써 변위되는 완만 커브 V2 형태로 실현될 수 있다는 것을 알았다.

도 30은 본 발명에 따라 만드렐(610)을 구동하는 모터를 제어하기 위하여 사용된 데이터 예시를 보이는 표이다. 도 30에서 첫 두 컬럼은 만드렐 회전각을 나타낸다. 이들 두 컬럼은 1회 와인딩 턴에서 두 연속적인 절반 턴에서 대칭성을 보이며, 각각 0~180° 및 180~360° 범위의 각도에 해당된다. 완전한 턴은 360° 회전 후에서만 감긴다. 한 바퀴 감길 때, 두 연속적인 반주기, 0~180° 및 180~360° 동안, 만드렐 양면에 동일 두께가 형성된다.

도 30에서 셋째 컬럼은 감기지 않은(bare) 만드렐(610) 반경, 즉 와인딩 개시에서의 반경을 보인다.

도 30에서 넷째 컬럼은 도 29의 보정계수를 보여준다.

도 30에서 그 후의 컬럼쌍은 연속적 와인딩 턴에 적용되며, 각 턴마다, 하나의 컬럼은 와인딩 반경, 다른 컬럼은 만드렐(610) 회전속도를 보인다.

더욱 정밀하게는, 도 30 표에서 보는 바와 같이, 각 턴에 있어서, 와인딩 반경 r은 다음 관계식에 기초하여 계산된다.

r=r0+(F.n.e)

여기서, r0는 감기지 않은 만드렐(610) 반경이고 ; F는 넷째 컬럼에서 주어진 보정계수이고 ; n은 현재 턴 수, 즉 만드렐(610)에 감긴 턴수이고 ; e는 만드렐(610)에 감긴 적층체 두께를 나타낸다.

만드렐(610) 회전속도는 다음 관계식에 기초하여 계산된다.

ω=V/(2.π.r)

여기서, V는 원하는 적층체 일정 선속도이고 ; r은 상기 계산된 와인딩 반경을 나타낸다.

실제로, 만드렐(610)을 구동하는 모터는, 예비적으로 계산되어 적당한 메모리에 저장된 데이터에 기초하거나 또는 먼저 만드렐(610) 형상 함수로써 와인딩 반경 변위 관계식 및 두 번째로 만드렐에 이미 감긴 두께 함수로써 반경이 변위되는 방식에 의존되는 보정관계식에 기초하여 중앙유닛(마이크로프로세서 또는 연결 메모리수단으로 구성)에 의해 직접 계산된 데이터에 기초하여 제어될 수 있다.

상기 주어진 데이터는 연속하여 만드렐(610) 회전 각부분(angular faction)에 적용되어 구동모터를 제어할 수 있다.

비제한적 예시에 의하면, 6m/분 선속도에 대하여, 만드렐(610)은 약 180rpm, 즉 약1090°/초의 각속도에 도달하고, 약 1°/ms 샘플링 속도를 제공한다.

1°의 정확성을 가지고 작동하기 위하여 모터 참조속도(reference speed)는 매 밀리초(milisecond)마다 갱신되어야 한다는 것을 의미한다.

이런 의미에서, 모터는 디지털 속도 참조를 적용하도록 선택되어야, 아날로그/디지털 전환 처리를 피할 수 있다.

따라서, 제어모듈은 적층체 와인딩에 관여된 수단의 충분한 서보-제어를 제공한다.

상기 여러 축들, 및 특히 롤러(104, 204, 304)의 축들(102, 202, 302), 만드렐(610) 회전축(611), 가압롤러(620) 회전축 및 오실레이팅 암(624) 피봇축, 필름과 관련된 롤러들(124, 224, 240, 250, 229, 320, 520, 522)의 축들, 편향 롤러들(110, 112, 114, 221, 222, 210, 212, 226, 310, 312, 314)의 축들 및 가압롤러들(262, 264, 400, 410)의 축들은 상호 평행하고 바람직하게는 수평이다.

발명의 기타 장점에 의하면, 장치는 수직 칸막이(900)에 의해 분할된 두개의 구역(compartment)으로 나누어진 케이스로 구성된다.

제어된 건조분위기하에서 제1방은 상기 모든수단(100, 200, 300, 400, 500, 600, 700)을 포함하고, 제2방은 관련 제어 및 모터 구동수단을 포함한다. 상기 수직 분할 파티션은 상기 여러 회전축을 위한 지지프레임으로 구성된다.

적절히, 건조공기의 추가적 흐름은 오퍼레이션 인클로져(operational enclosure)에서 제공될 수 있다.

본 발명은 전형적으로 적층체가 16~19 턴 감기고, 이것은 적층체 세그먼트가 약 4~5.5m 길이를 가지며, 약 5.5mm 총 두께를 가지도록 되어있다. 전형적으로 적층체 이동속도는 2~10m/분 범위에 있다. 유리하게는 6m/분이다.

비제한적 예시에 의하면, 본 발명에 따른 장치는 50~150 mm 범위의 폭을 가진 적층체 스트립을 처리하도록 되어있다.

본 발명은 본 분야에서 제안된 수단과 대비하여 여러 장점들을 제공한다.

비제한적 방식으로 다음과 같이 언급될 수 있다.

-만드렐(610) 형상이 거의 평탄하다는 사실은 선행기술에서 평탄하게 처리할 때 발생된 응력의 발생을 방지한다 ;

- 오븐에서 적층체를 히팅하고, 리듐상에 캐소드 및 컬렉터를 형성하는 다층시트를 적층하여, 중간생산품을 취급함이 없이 고품질의 결합을 달성하고, 여러 층들간 표면접촉을 극대화하면서 최종제품에서의 작동시 여러 층들간 이온교환을 개선시킨다 ;

-장치의 모든 기능들이 각 기능별로 정확한 설정 및 매개변수로 자동제어된다는 사실은 장치는 언제나 제어될 수 있어 양질의 재현성(reproducibility)를 보장한다.

총체적으로, 발명의 장치에서 사용되는 휠 및 와인딩 또는 언와인딩 롤러들은 와인딩 시퀀스에 따라 선택적으로 구동 및/또는 정지기능을 수행하여, 관련된 모든 시트, 적층체 및 필름에 일정한 견인을 보장한다.

상기 언급된 바, 도 33은 본 발명에 따른 장치의 주요 수단의 전 다이어그램이다.

본 발명에 따른 서보-제어 구동수단의 상세한 설명이 도 35 참조와 함께 하기된다.

이 도면은 만드렐(610), 한쌍의 롤러(532, 534), 검출 및 동기롤러(512), 한쌍의 적층 롤러(400, 410), 공급릴들(104, 204, 304)(전형적으로는, 반드시 그러하지 아니하지만, 릴(204)은 리듐 시트를 이송하고, 릴(104, 304)은 각각 3층 적층체 및 2층 적층체를 이송), 및 한쌍의 핀치롤러(262, 264)를 보여준다.

만드렐(610)은 릴셋트의 제어부이다. 이것은 제어모듈(601)에서 참조속도(reference speed)를 받는다. 시트가 적층체로 제조되기 위한 모든 이동 매개변수는 만드렐(610)에서 나오는 요청에 기초되어 조정된다.

모터-구동되는 롤러쌍(532, 534)는 와인딩 개시에 구동모드에서 제어되어 선단 에지를 만드렐(610)로 옮겨준다.

그러나, 만드렐(610)에서 적층 시트가 적당히 감기고 있는 동안, 이 롤러쌍(532, 534)은 브레이크로서 작동되도록 제어된다. 따라서, 이것은 참조값에 상응되도록 적층 시트에 선택된 일정한 견인을 전달한다.

롤러쌍(532, 534)은 제어모듈(533)에서 브레이킹 토크 참조값을 받는다.

롤러쌍(532, 534)은 구동모터 및 기어박스 유닛상에 장착된 증분엔코더(incremental encoder)(535)와 연계되어(fitted), 이 롤러쌍이 마스터 기능을 수행하도록 되어 있다.

상류측에 구비된 적층 롤러쌍(400, 410) 역시 엔코더(411)와 연계된다. 이 롤러쌍(400, 410)은 상기 롤러들(532, 534)에 대하여 슬레이브로서 제어된다. 이것은 구동모드에서 작동된다.

더욱 정밀하게는, 롤러쌍(532, 534)와 연결된 엔코드(535)는 상기 롤러(532, 534)간 이동되는 스트립 길이를 측정한다.

해당 길이 정보는 모듈(1010)을 통하여 한쌍의 적층 롤러(400, 410)로 적용되어, 관련 엔코더(411) 제어하에 동일 길이 스트립을 전달한다.

선택적인 동기롤러(512)는 롤러쌍(532, 534) 및 (400, 410) 사이에 배치된다. 이것은 단거리를 이동하며, 조절되는 힘에 따라 상기 롤러쌍(532, 534) 및 (400, 410) 사이 스트립과의 양호한 접촉을 보장한다. 이것의 역할은 두쌍의 롤러들(532, 534) 및 (400, 410) 사이에서의 이동 동기성이 상실되도록 할 수 있는 미시적 슬립(microslippage) 또는 장애(disturbances)를 모니터하는 것이다.

이를 위하여 롤러(512)의 엔코더(513)는 롤러(512) 피봇축상에 배치된다. 이것은 롤러(512)의 각도 변위(displacement)를 감지하는 역할을 수행한다.

엔코더(513)는, 두쌍의 롤러(532, 534) 및 (400, 410) 사이의 동기성이 완전하게 유지되는 한, 관여되지 않는다. 그러나, 동기성을 잃게할 수 있는 미시적 슬립 또는 장애의 경우, 롤러(512)는 피봇되고, 엔코더(513)는 관여된다.

엔코더(513)는 모듈(1010)에 연결된다. 따라서, 동기롤러(512)는 엔코더(513)를 통하여 슬레이브 롤러쌍(400, 410)의 선형 이송율에 보정, 예로서 ±10%을 전달한다.

적층 롤러쌍(400, 410) 이송율 보정을 위한 ±10% 범위는 특히 개시때(on starting), 새로운 릴(104, 204, 304)이 기계에 로딩된 후, 유리하다. 릴을 로딩하는 작업자는 롤러(512) 초기 위치를 모르고 무관하게 시트를 투입한다.

정상(steady) 상태에서, 제공되는 보정은 거의 제로이고, 단지 미시적 슬립만을 처리할 뿐이다.

스트립 이동속도에 기초하기 보다는 이송된 스트립 길이에 기초한 제어를 조직함에 따라, 시스템은 롤러쌍(532, 534) 및 (400, 410)에 의해 나타나는 전기적 축들(electrical axis) 사이에서 정확하고 연속적인 선형 보간(interpolation)을 수행할 수 있다( “전기적 축” 용어는 엔코더와 연결된 모터 및 기어박스유닛 및 롤러쌍(532, 534) 및 (400, 410)을 구성하기 위하여 사용되는 가변속도 제어기의 결합을 의미하는 것으로 사용). 이것은 에러 및 동기성 드리프트(drifts)가 누적됨을 방지한다.

따라서, 이들 롤러가 공통 기계적 축에 쌍으로 배치되어 각 단에 동일 각 위치를 가진 것처럼, 슬레이브 롤러쌍(400, 410)은 마스터 롤러쌍(532, 534) 이동을 따라간다(tract).

상기한 바와 같이, 롤러(512)에 적용되는 힘 F은 바람직하게는 공압 액추에이터에 의해 발생된다. 이것은 참조(reference)에서 인출되는 전기적 신호에 의해, 이와 비례되는 압력을 전달하는 압력컨버터(pressure converter)로 부여된다.

이 참조를 조절하여 관여된 적층체상에 미치는 힘을 수용할 수 있도록 한다.

롤러(512)에 적용되는 힘은 기타 적절한 수단, 예로서 반드시는 아니나, 공압 액추에이터, 예로서 스프링, 평형추(counterweight), 탄성부재, 전자석 등을 이용하여 변경될 수 있다.

핀치 롤러쌍(262, 264)은 자체가 슬레이브 모터-구동 롤러쌍이며, 하류측에 배치된 모터-구동 핀치롤러들(400, 410)에 종속된다. 이것은 센서(265)와 연계되다.

롤러쌍(262, 264)은, 릴(104, 304)에서 나오는 두개의 적층체, 예로서 2층 적층체 및 3층 적층체 사이에 적층되는 릴(204) 인출 리듐 스트립을 수취하는 역할을 한다는 것을 상기할 수 있다.

따라서, 롤러쌍(532, 534)은, 상류 롤러쌍(262, 264)에 대한 마스터쌍인 상류 롤러쌍(400, 410)에 대한 마스터쌍이다.

결국, 발명은 직렬로(in cascade) 최소한 두개의 서보-제어 시스템을 이용하는 것이다.

롤러쌍(262, 264)은 또한 서보-제어 모듈(1012)을 통하여 롤러쌍(400, 410)과 연결된 센서(411)에서 나오는 길이 정보와 관련된 참조(reference)로부터 제어된다.

그러나, 쌍(400, 410)에 적용되는 것보다 약간 작은 길이 참조가 롤러쌍(264, 262)에 적용되는 것이 리듐 스트립을 미시적-팽창(micro-stretch)시키고 이로 인한 기하적 불완전성을 제거하기 위하여 바람직하다.

전형적으로, 하류측 롤러쌍(262, 264)은 쌍(400, 410)의 선형 이송율과 99.5% 동일한 길이 참조에 의해 제어된다.

쌍(262, 264)에 적용되는 참조 및 쌍(400, 410)에 적용되는 참조간 차이는 유리하게는, 특히 스트립 변형(deformation) 함수 및 두께 함수로써 조절가능하다.

기타 기능중에서, 롤러(262, 264)는 리듐 스트립을 공중에서(on the fly) 절단하는 동작중, 매우 단시간에, 전형적으로는 1ms, 리듐 스트립 이동을 정지시키는 기능을 가진다는 것이 상기될 수 있다.

본 발명에 의해 이용되는 센서들을 여러 방법으로 구현할 수 있다. 이들은 보정 범위 중간에 ‘0’을 표시하는 증분엔코더 또는 아나로그 변위엔코더(비례 유도형, 길이함수의 저항 변화형(proportional inductive, resistance variable as a function of length), 자기장의 마그네트-저항 센서) 일 수 있다.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 의하면, 엔코더(513)는 절대 엔코더 타입(absolute encoder type)이다. 따라서, 각각의 각 위치는 절대 위치를 위한 비휘발성 바이너리 코드를 가지고, 롤러(512)의 각 위치가 기계가 완전히 정지한 이후에도 중간범위에서 ‘0’으로 재시작함이 없이 배치될 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면 더욱 정밀하게는, 길이센서는 바람직하게는 1mm~4um, 바람직하게는 500~8 um, 더욱 바람직하게는 100~40 um에 있는 길이 증가를 측정하기에 적합하다. 본 발명의 다른 유리한 특징에 의하면, 길이센서는 와인딩 총길이의 1/1000배 보다, 바람직하게는 1/4000배, 더욱 바람직하게는 1/40,000배 보다 작은 길이 증가를 측정하기에 적합하다.

마스터쌍(532, 534)에 상대적인 슬레이브쌍(400, 410)을 제어하기 위한 다른 수단은 스트레인 게이지(strain gauge)에 장착된 아이들링 고정롤러(idling stationary roller)로 왕복롤러(512)를 대치하는 것이다.

이런 환경에서는, 스트레인 게이지는 아이들러 롤러에 의해 인식되는 스트립에서의 장력에 민감하다. 쌍(400, 410)은 쌍(532, 534)에 종속적으로 유지된다. 쌍(400, 410) 속도는 쌍(532, 534)에 상대적으로 아이들러 롤러상의 스트레인 게이지에 의해 독취된 스트립 장력의 함수로 보정되어 소망된 견인수준이 스트립에서 얻어진다. 이런 변형은, 그럼에도 불구하고, 상기된 바와 같은 길이에 대한 서보-제어와 동일한 장점을 제공하지 않는다. 이것은 참조점(reference point)에 대한 속도 오실레이팅, 따라서 스트립 장력변경을 유발할 수 있다.

본 발명은 상기 특별한 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 정신에 따른 여러 변형에 까지 확장된다.

상기한 바와 같이, 공정 환경에 화학물질 도입이 방지되므로, 필름을 블레이드를 이용하여 기계적으로 제거하는 것이 바람직하지만, 변형에 있어서는, 적층체 외면 및 해당 필름 사이의 인터페이스에 용제 분사를 이용하여 필름을 적층체에서 제거할 수도 있다.

본 발명은, 바람직하게는 냉각공기를 필름 및 필름이 제거되는 적층체 간 벌어진(divergence) 영역에 적용하는 수단을 또한 포함할 수 있다. 유사하게, 고온 공기 순환 오븐은 히터롤러로 대체될 수 있다.

첨부 도면들은 최종 6층 적층체, 각각 처음에는 분리되고 예비적으로 제조된 1층, 2층 및 3층인 3개의 기본 적층체를 적층하여 얻어지는 실시예에 관한 것이다.

그러나, 변형에 있어서는, 본 발명에 의하면, 만드렐(610)에 적절한 기계로 미리 제조된 이러한 6층 적층체를 직접 공급할 수도 있는 것이다.

이러한 환경에서는, 리듐 애노드에서의 갭(gap)들은 바람직하게 일체화(integrated)된다. 다른 변형에서, 본 발명에 따르면, 여러 기본 적층체는 그 자체가 단일층 시트를 이용하여 발명의 장치에서 제조될 수 있다.

상기된 여러 절단 메카니즘은 균등 수단, 예로서 레이저에 기초한 수단으로 대체가능하다.

본 발명에서 추천된 길이 서보-제어는 여러 장점을 제공한다 :

-정확하고 규칙적인 와인딩 총 길이를 보장하며, 제조된 모든 셀에서의 균일성(uniform)을 보장하고, 와인딩 끝단에서의 균일한 위치를 보장하고, 또한 두께 과잉을 방지한다 ; 및

-이것은 적층체 최종 절단이 정확하게 애노드(40)에서의 세그먼트쌍 간 갭과 동기화 되도록 한다.

적절히, 왕복블레이드(524)는 만드렐(610) 회전에 의해 기계적 또는 전기적으로 구동될 수 있어 블레이드(524)에 의한 연속 절단부(cut)의 피치(pitch)는 모든 와인딩에서 정확하지는 않지만, 만드렐(610) 각 위치 함수이고, 따라서, 각 절단 개시 및 종료를 유인한다. 이는 절단부들이 와인딩 공통섹터(common sector)에 거쳐 적층되며, 최소한 근사적으로 방사 배열(radial alignment)되도록 한다.

Claims

적층 시트를 구동하기 위한 구동수단 및 적층 시트를 와인딩하기 위한 수단을 포함하는 전력저장어셈블리 제조 장치에 있어서, 상기 구동수단은, 마스터 구동수단 및 슬레이브 구동수단으로 이루어진 최소한 한 쌍의 구동수단(532 & 534 및 400 & 410 ; 400 & 410 및 262 & 264), 및 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)에 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)을 서보-제어하기 위한 제어수단으로 구성되며, 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)은 적층 시트 이동경로에서 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)으로부터 하류(downstream)에 위치하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 각각의 구동수단(532 & 534 및 400 & 410 ; 400 & 410 및 262 & 264)은 적층 시트 한쪽 면에 각각 배치된 한쌍의 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)에 적용되는 서보-제어 신호는 요청된 적층 시트 길이를 나타내는 신호인 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)에 서보-제어가 기초되는 신호를 발생하는 센서(535 ; 411)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(532 & 534) 및 슬레이브 구동수단 (400 & 410) 사이에 위치하는 적층 시트 중간 세그먼트 상에 배치되며, 서보-제어 보정 신호를 발생하는 센서(513)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제5항에 있어서, 중간 세그먼트 상에 배치되는 센서 (513)는 마스터 구동수단(532&534) 및 슬레이브 구동수단(400&410) 사이의 미시적 슬립(microslip)을 검출하도록 수용된 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제5항에 있어서, 중간 세그먼트 상에 배치되는 센서 (513)는 상기 적층 시트에 대향되는 롤러(512) 및 상기 롤러(512)에 적용되는 힘 또는 변위(displacement) 검출 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제7항에 있어서, 롤러(512)는 오실레이팅 암(514)에 장착되고, 상기 검출 수단은 상기 암(514)의 각 변위를 검출하는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제8항에 있어서, 오실레이팅 암(514)은 롤러(512)를 조절가능한 힘으로 적층 시트에 대향하도록 하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제7항에 있어서, 롤러(512)는 스트레인 게이지와 연결된 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(532&534)은 와인딩 만드렐(610)로부터 상류측 적층 시트 한쪽에 각각 배치되는 한쌍의 롤러로 구성되며, 슬레이브 구동수단(400&410)은 상기 마스터 구동수단으로부터 상류측에 위치하는 두개의 적층 롤러로 구성된 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(400&410)은 적층 시트 한쪽에 각각 배치되는 한쌍의 적층 롤러로 구성되며, 슬레이브 구동수단(262&264)은 공급수단(104, 204, 304) 및 마스터 구동수단(400&410) 사이에 위치하는 두개의 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 첫째 주 마스터 구동수단(532&534) 및 주 마스터 구동수단에 서보-제어되는 주 슬레이브 구동수단(400&410) 및, 둘째 주 구동수단 상류에, 두 번째 마스터 구동수단(400&410) 및 두 번째 마스터 구동수단에 서보-제어되는 두 번째 슬레이브 구동수단(262 & 264)으로 구성된 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 첫째 주 마스터 구동수단(532&534)은 와인더 만드렐(610)로부터 상류측 적층 시트 한쪽에 각각 배치되는 한쌍의 롤러로 구성되고, 주 슬레이브 구동수단(400&410)은 주 마스터 구동수단으로부터 상류측에 배치되는 두개의 적층 롤러로 구성되며, 둘째 두 번째 마스터 구동수단(400&410)은 적층 시트 한쪽에 각각 배치되는 한쌍의 롤러로 구성되며, 두 번째 슬레이브 구동수단(262, 264)은 공급수단(104, 204, 304) 및 두 번째 마스터 구동수단(400&410) 사이에 배치된 두개의 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제13항에 있어서, 주 슬레이브 구동수단(400&410) 및 두 번째 마스터 구동수단(400&410)은 동일한 구동수단인 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 슬레이브 구동수단(262&264)에 적용되는 참조 신호는 마스터 구동수단(400&410)과 연결된 센서(411)에서 나오는 신호보다 작은 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 제13항 내지 제15항의 어느 하나의 항과 결합하여, 두 번째 슬레이브 구동수단(262&264)에 적용되는 참조 신호는 두 번째 마스터 구동수단(400&410)과 연결된 센서(411)에서 나오는 신호보다 작은 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(532&534)은 정지모드(brake mode)에서 작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 제13항 내지 제15항 중 어느 하나의 항과 결합하여, 주 마스터 구동수단(532&534)은 정지모드(brake mode)에서 작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 마스터 구동수단(532&534)으로부터 하류측에 와인더 만드렐(210)이 포함되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제20항에 있어서, 만드렐(610)은 시간존-형상인 수직 단면(right section)을 나타내는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제20항에 있어서, 만드렐(610)은 변경되는 각 속도에 작동하도록 제어되어 일정 선속도에서 와인딩하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 슬레이브 구동수단(262&264)으로부터 상류측에 시트 공급수단(104, 204, 304)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제23항에 있어서, 시트 공급수단(104, 204, 304)은 정지모드에서 작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 1mm~4um 범위에 있는 길이 증가를 측정하는 최소한 하나의 길이센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
제1항에 있어서, 와인딩 총 길이의 1/1000 보다 짧은 길이 증가를 측정하는 최소한 하나의 길이 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조 장치.
전력저장어셈블리 제조방법에 있어서, 적층 시트를 구동하는 단계 및 적층 시트를 와인딩하는 단계로 구성되며, 구동수단을 실행하는 것을 특징으로 하며, 상기 구동수단은 마스터 구동수단 및 슬레이브 구동수단으로 이루어진 최소한 한 쌍의 구동수단(532 & 534 및 400 & 410 ; 400 & 410 및 262 & 264), 및 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)에 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)을 서보-제어하기 위한 제어수단으로 구성되며, 상기 마스터 구동수단(532 & 534 및 400 & 410)은 적층 시트 이동 경로에서 슬레이브 구동수단(400 & 410 및 262 & 264)으로부터 하류(downstream)에 위치하는 것을 특징으로 하는, 전력저장어셈블리 제조방법.