KR101140447B1 - 이차전지용 스택 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지용 스택 제조장치를 개시한다.

본 발명의 이차전지용 스택 제조장치는 테이블 프레임과, 상기 테이블 프레임의 상부 일측에 설치되며 롤 형태의 세퍼레이터를 회전 지지하는 릴 부재와, 상기 릴 부재의 일측으로 테이블 프레임상에 수직하게 설치되며 상측으로부터 세퍼레이터의 일단이 투입 통과되게 안내하는 가이드 프레임과, 상기 가이드 프레임의 하측에 수평 배치되며 통과된 세퍼레이터의 일단을 스택 트레이의 상면에 선택적으로 가압 고정한 상태에서 전후 왕복 이동되는 것에 의해 장방형의 격막부를 순차적으로 연결 적층 형성하는 적층수단과, 상기 적층수단의 양측에 각각 대응되게 배치되는 것으로 음전극 또는 양전극을 보관하는 카트리지 및 이 카트리지상의 전극을 순차적으로 흡착하여 격막부 상면으로 이송 적층시키는 이송 로봇을 구비하는 전극 공급수단으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 이차전지용 스택 제조장치는 롤 형태의 세퍼레이터를 이용하여 와인딩 방식으로 격막부를 연속적으로 적층 형성시키면서 이들 격막부 사이에 음전극과 양전극을 교대로 순차 적층시키는 것에 의해 스택을 제조하므로 자동화된 설비를 통한 생산 수율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 표준화와 그에 따른 불량발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

리튬, 폴리머, 2차, 전지, 스택

Description

이차전지용 스택 제조장치{Manufacturing ApparatusUnion of Stack For SecondaryBattery}

본 발명은 이차전지용 스택 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세퍼레이터를 전후 왕복 이동하면서 연속 공급하여 음전극과 양전극을 교대로 순차 적층시켜 스태킹 작업에 대한 신뢰성과 양호한 생산 수율성의 확보를 가능하게 하기 위한 이차전지용 스택 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양전극과 음전극의 전극 한쌍과 0전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.

즉, 상기 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기 자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

특히, 리튬 전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지 또는 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지밀도가 높은 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세에 있으며, 이러한 리튬전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물을 사용하고, 음극 활물질로 탄소재를 사용하고 있다.

이러한 리튬 전지는 전해액의 종류에 따라 액체전해질 전지와 고분자전해질 전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온 전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머 전지라고 하며, 최근 각광받고 있는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 소재로 제조되어 그 형상이 비교적 자유로울 뿐만 아니라 높은 안정성과 경량이므로 각종 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 수 있다.

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

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

이러한, 파우치형 셀전지의 구성을 살펴보면, 음전극과 양전극 사이에 분리 막인 세퍼레이터(separator)를 개재시켜 된 전극 조립체인 스택(srack)과, 이 스택을 내부에 밀봉 수용하는 것으로 알루미늄-라미네이트 필름으로 된 파우치 그리고 상기 스택에 일단이 연결되고 타단은 파우치의 외부로 노출되어 외부로 전류를 유도하기 위한 판상(板狀)의 음양극용 전극탭으로 구성된다.

그러나, 상기 전극 조립체인 스택은 통상적으로 음전극과 양전극 사이에 세퍼레이가 개재되도록 순차적으로 쌓아 올려 적층시키는 스태킹 공법을 이용한 스태킹 장치에 의해 제조되고 있으나, 이러한 스태킹 공법은 그 공정이 대단히 복잡하여 이를 실시하기 위한 장치 역시 복잡한 구성을 갖는 폐단이 있으며, 이로 인해 장치에 대한 유지관리의 어려움이 있을 뿐만 아니라 셀전지의 생산단가가 높아지는 문제점을 야기하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 롤 형태로 제공되는 세퍼레이터의 일단을 특정의 구간에서 전후 왕복 이동시켜 와인딩을 실시하고, 이 과정에서 전후 일측에서 각각 음전극과 양전극이 투입되도록 하여 적층하는 것에 의해 스택을 형성함으로써 수율 향상과 고율 특성을 만족시킬 수 있는 이차전지용 스택 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 테이블 프레임과;

상기 테이블 프레임의 상부 일측에 설치되며 롤 형태의 세퍼레이터를 회전 지지하는 릴 부재와;

상기 릴 부재의 일측으로 테이블 프레임상에 수직하게 설치되며 상측으로부터 세퍼레이터의 일단이 투입 통과되게 안내하는 가이드 프레임과;

상기 가이드 프레임의 하측에 수평 배치되며 통과된 세퍼레이터의 일단을 스 택 트레이의 상면에 선택적으로 가압 고정한 상태에서 전후 왕복 이동되는 것에 의해 장방형의 격막부를 순차적으로 연결 적층 형성하는 적층수단과;

상기 적층수단의 양측에 각각 대응되게 배치되는 것으로 음전극 또는 양전극을 보관하는 카트리지 및 이 카트리지상의 전극을 순차적으로 흡착하여 격막부 상면으로 이송 적층시키는 이송 로봇을 구비하는 전극 공급수단으로 구성되어 달성된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 이차전지용 스택 제조장치는 롤 형태의 세퍼레이터를 이용하여 와인딩 방식으로 격막부를 연속적으로 적층 형성시키면서 이들 격막부 사이에 음전극과 양전극을 교대로 순차 적층시키는 것에 의해 스택을 제조하므로 자동화된 설비를 통한 생산 수율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 표준화와 그에 따른 불량발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 음전극 및 양전극은 정렬 트레이를 이용하여 정렬이 실시된 후 세퍼레이터의 격막부에 적층되므로 전극의 정렬 상태를 양호하게 할 수 있어 제품의 품질 및 신뢰성 향상을 기대할 수 있는 산업상 유용한 효과를 제공한다.

이하 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치의 구성을 설명하기 위한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 적층수단과 카트리지 및 정렬 트레이의 배치 상태를 설명하기 위한 평면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치의 구성을 설명하기 위한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전극 공급수단에서 이송 로봇의 요부 구성을 설명하기 위한 측면도이다.

이에 나타내 보인 바와 같이, 이차전지용 스택 제조장치는 크게 각종 구성요소를 장착할 수 있는 공간을 제공하는 테이블 프레임(3)과, 롤 형태로 제공되는 롤 세퍼레이터(5)를 지지하면서 그 일단을 안정되게 안내하는 릴 부재(10) 그리고 상기 릴 부재(10)를 스택을 제조하기 위한 적층수단(30)으로 안내하는 가이드 프레임(20) 및 상기 적층수단(30)에 의해 형성되는 격막부(s)측으로 음전극과 양전극을 순차적으로 공급하기 위한 전극 공급수단(40)으로 구성된다.

테이블 프레임(3)은 각종 구성요소가 장착되는 공간을 제공하는 일종의 골격으로서, 지면에서 일정 높이에 위치될 수 있게 복수개의 다리를 포함하여 구성되며, 이때의 상기 다리는 이동을 위해 바퀴가 부가 설치된다.

그리고 상기 테이블 프레임(3)은 다리의 상측으로 판재형의 테이블(미부호)이 구비되며, 이 테이블의 상면 일측에는 릴 부재(10)가 설치되고, 이 릴 부재(10)의 일측 즉, 테이블의 상면 중앙에는 가이드 프레임(20)이 설치되는 구성이다.

또한, 상기 가이드 프레임(20)을 기준으로 전후 왕복 이동될 수 있게 소정의 왕복 행정구간을 갖도록 적층수단(30)이 배치되며, 이 적층수단(30)을 기준으로 양측에 음전극 또는 양전극을 공급하기 위한 전극 공급수단(40)이 설치된다.

이와 같이 구성되는 테이블 프레임(3)은 각종 구성요소를 안정되게 지지할 수 있는 구조적인 특징을 갖는다면 다양한 소재와 형태로 변형 실시되어도 무방할 것이다.

릴 부재(10)는 상술한 테이블 프레임(3)의 상부 일측에 설치되어 롤 형태를 갖는 롤 세퍼레이터(5)를 가이드 프레임(20)을 통해 적층수단(30)에 공급하기 위한 부재로서, 크게 권심축(11)과 안내롤러(13) 그리고 장력 조절기(15)로 구성된다.

상기 권심축(11)은 상기 테이블 프레임(3)의 상부 일측에 일단이 베어링에 의해 회전 가능하게 설치되고 타단은 수평 연장되는 일종의 회전축이며, 그 타단측에 권지(卷紙) 형태로 된 즉 롤 형태로 감겨져 있는 롤 세퍼레이터(5)의 중심이 끼움 고정된다.

상기 안내롤러(13)는 하나 또는 복수개로 구성될 수 있으며, 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 가이드 프레임(20)측으로 안내하기 위한 일종의 지지체이다.

이러한 안내롤러(13)는 상기 롤 세퍼레이터(5)의 폭방향 길이에 대응되는 길이를 가지며, 상기 권심축(11)과 마찬가지로 테이블 프레임(3)의 일측에 베어링에 의해 회전 가능하게 설치된다.

한편, 상기 안내롤러(13)는 도면에서 보는 바와 같이 소정의 간격을 두고 이격 설치되면서 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단에 대하여 그 상하면에 접촉되도록 배치된다.

상기 장력 조절기(15)는 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단에 대하여 소정의 가압력을 전달하여 적절한 장력이 유지될 수 있게 하여 상기 가이드 프레임(20)측으로 안정되게 이동될 수 있게 유지시키기 위한 부재로서, 도면에서 보는 바와 같이 소정의 길이를 가지며 일단이 테이블 프레임(3)의 일측에 회동 가능하게 힌지 결합 되고 타단은 롤 세퍼레이터(5)의 일단측으로 연장 배치되면서 끝단에 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 가압하는 가압롤러(15a)가 일체로 구비된다.

이러한 구성에 의해 상기 장력 조절기(15)는 도면에서 보는 바와 같이 가압롤러(15a)가 구비된 타단이 자중에 의해 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 하방향으로 가압하여 결과적으로 적정한 장력이 유지되게 한다.

한편, 상기 장력 조절기(15)는 소정의 길이를 갖는 롤 세퍼레이터(5)의 일단에 대해 적절한 장력을 부가할 수 있는 특징을 갖는다면 공지의 다양한 기술에 의해 실시되어도 무방하다.

가이드 프레임(20)은 상기 릴 부재(10)를 통해 제공되는 길이재의 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 수직하는 하 방향으로 가이드하기 위한 부재로서, 상기 테이블 프레임(3)의 상측면에 수직하게 설치되는 수직 포스트(21)와, 상기 수직 포스트(21)의 상측면에 일체로 결합되는 판재형의 플레이트(23)로 구성된다.

여기서, 상기 플레이트(23)는 롤 세퍼레이터(5)의 일단이 통과될 수 있을 정도의 크기를 갖는 안내구멍(미부호)이 관통 형성된다.

즉, 상기 가이드 프레임(20)은 상기 플레이트(23)의 안내구멍을 통해 다수의 안내롤러(13)의 지지를 받아 안내되는 롤 세퍼레이터(5)의 일단이 상측으로부터 진입하여 하측으로 통과되며, 이러한 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 수직하게 가이드 함으로써 후술할 적층수단(30)에 의해 롤 세퍼레이터(5)의 일단에 대한 와인딩이 실시될 수 있게 한다.

적층수단(30)은 상기 가이드 프레임(20)의 하측에 수평 배치되어 통과된 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 스택 트레이(31)의 상면에 선택적으로 가압 고정한 상태에서 전후 왕복 이동되는 동작에 의해 장방형의 격막부(s)를 순차적으로 연결 적층 형성한다.

이러한 적층수단(30)은 도면에서 보는 바와 같이 상기 테이블 프레임(3)의 상측에서 수평 방향으로 배치되는 소정의 길이를 갖는 가이드 레일(33)과, 이 가이드 레일(33)에 결합되어 구동력에 의해 상기 가이드 레일(33)을 따라 왕복 이동되는 가이드 블록(35)을 구비한다.

여기서, 상기 가이드 블록(35)은 공지의 구동원 즉, 실린더 또는 전동모터와 견인벨트 등으로된 구동원으로부터 구동력을 전달받아 가이드 레일(33)을 따라 왕복 이동될 수 있으며 이는 공지의 기술에 의해 다양하게 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 가이드 블록(35)은 상측면에 판재형의 스택 트레이(31)가 구비되며, 이때의 상기 스택 트레이(31)는 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단이 와인딩 됨과 동시에 음전극(e1) 또는 양전극(e2)이 순차 적층되는 받침판의 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 스택 트레이(31)는 양측에 즉, 상기 가이드 블록(35)의 진행방향에 대하여 전후 방향으로 소정의 길이를 갖는 한쌍의 지지핀(27a,27b)을 형성한 가동 포크(39)가 좌우 대향 배치되는 구성이다.

이러한 가동 포크(39)는 후술할 구동부재(37)에 의해 수직 및 수평 변위를 가지며, 이러한 동작패턴을 반복하는 것에 의해 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단과 음전극(e1) 및 양전극(e2)을 일체로 가압하여 스택을 실시하게 되는 것이다.

한편, 상기 가동 포크(39)를 승강시키거나 또는 수평 방향으로 스택 트레이(31)를 기준으로 전후 이동시키는 구동부재(37)는 승강 실린더(37a)와 수평 실린더(37b)로 구성된다.

여기서 상기 승강 실린더(37a)는 일단이 가이드 블록(35)의 일측에 고정 설치되고 그 타단이 수평 실린더(37b)에 연결되어 승강력을 전달하는 구성이고, 이때의 상기 수평 실린더(37b)는 그 일단이 가동 포크(39)에 연결되는 것에 의해 수평 방향으로의 이동력을 전달하는 구성이다.

이러한 구성에 의해 상기 승강 실린더(37a)가 로드를 출몰시키면 수평 실린더(37b) 및 가동 포크(39)가 일체로 승강되고, 상기 수평 실린더(37b)가 해당 로드를 출몰시키면 가동 포크(39)가 수평 동작을 실시하게 된다.

한편, 본 발명의 구동부재(37)는 가동 포크(39)에 대하여 수평 및 승강력을 작용할 수 있는 특징을 갖는다면 다양한 구성에 의해 실시되어도 무방할 것이다.

일 예로, 상기 가이드 블록(35)에 수평 실린더(37b)가 고정 설치하고, 이 수평 실린더(37b)에 연동하여 수평 이동되도록 승강 실린더(37a)를 구성하면서 상기 승강 실린더(37a)가 가동 포크(39)를 승강시키도록 연결 구성한 형태로도 가능할 것이다.

전극 공급수단(40)은 상기 적층수단(30)의 진행 방향에 대하여 양측 전후 방향으로 대응되게 배치되는 것으로, 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 보관하는 카트리지(41)와, 이 카트리지(41)에 보관된 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 순차적으로 진 공 흡착하여 롤 세퍼레이터(5)의 격막부(s) 상면으로 이송 적층시키는 이송 로봇(47)으로 구성된다.

상기 카트리지(41)는 내부에 다수의 음전극(e1) 또는 양전극(e2)이 적층 보관하는 상면이 개방된 상자형상으로 구비되는 보관용기이다. 이러한 카트리지(41)는 스택 작업의 효율성을 높이도록 상기 테이블 프레임(3)에 대하여 착탈 가능하게 구성될 수 있으며 아울러 내부에 수납된 전극을 상기 이송 로봇(47)이 원활하게 흡착 이동시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 카트리지(41)의 일측으로는 음전극(e1) 또는 양전극(e2)이 놓여지는 정렬 트레이(43)가 설치되며, 이때의 상기 정렬 트레이(43)는 상기 이송 로봇(47)에 의해 이동되는 전극의 위치를 정확하게 정렬시켜 스택 공정에서의 위치 틀어짐으로 인한 제품 불량 발생을 방지하기 위한 것으로서, 전극의 사방면에 대하여 선택적으로 출몰하는 정렬핀(45)이 설치되는 구성이다.

여기서, 상기 정렬핀(45)은 작동압(유,공압)을 공급받아 선택적으로 출몰되는 구성으로 구비될 수 있으며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.

이러한 구성의 스택 트레이(31)와 정렬 트레이(43)는 후술할 진공 흡착기(47c)를 구성하는 제1흡착기(47c')와 제2흡착기(47c")의 이동 경로상에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 이송 로봇(47)은 상술한 적층수단(30)의 진행 방향을 기준으로 좌우측 상호 비대칭되면서 직교 배치되는 한쌍의 이송레일(47a)을 구비하며, 상기 각각의 이송레일(47a)에는 이송블록(47b)이 결합되어 구동력에 의해 왕복 이동되는 구성이다.

여기서, 상기 이송블록(47b)을 왕복 이동시키는 구동원은 통상의 실린더가 사용되거나 또는 전동모터와 견인벨트 등으로 구성될 수 있을 것이며 이러한 구성은 공지의 다양한 기술에 의해 실시되어도 무방하다.

한편, 상기 이송블록(47b)에는 카트리지(41)상의 전극을 진공 흡착하여 정렬 트레이(43)로 이송시키거나 또는 정렬 트레이(43)가 설치되지 않은 경우에는 상기 적층수단(30)의 스택 트레이(31) 상측으로 이동시키는 진공 흡착기(47c)가 설치되며, 이때의 상기 진공 흡착기(47c)는 도시하지 않았으나 진공을 발생시키는 진공탱크 및 진공펌프에 배관 연결되는 것에 의해 선택적으로 진공압을 전달받아 음전극(e1) 또는 양전극(e2)에 대한 진공 흡착을 실시하며, 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 진공 흡착기(47c)는 상기 카트리지(41)에 보관된 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 진공 흡착하여 그 일측에 위치된 정렬 트레이(43)로 이송시키는 제1흡착기(47c')와, 상기 제1흡착기(47c')의 일측으로 소정의 간격을 두고 설치되어 일체로 연동되며 상기 정렬 트레이(43)상으로 옮겨져 정렬된 상태의 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 진공 흡착하여 상기 스택 트레이(31)의 상측으로 이동시키는 제2흡착기(47c")로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 이차전지용 스택 제조장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 적층수단(30)을 구성하는 가이드 레일(33)의 양측에 비대칭적으로 배치되는 한쌍의 카트리지(41)에 각각 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 수납하고, 릴 부재(10)의 권심축(11)에 롤 형태를 갖는 롤 세퍼레이터(5)를 구비시킨다.

그리고 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 풀어서 도 1에서 보는 바와 같이 복수개의 안내롤러(13)와 장력 조절기(15)의 가압롤러(15a)에 지지되도록 하면서 그 선단을 가이드 프레임(20)의 플레이트(23)를 통과시킨 뒤 적층 트레이(31)의 상측에 위치시킨다.

상기와 같이 음전극(e1)과 양전극(e2) 그리고 롤 세퍼레이터(5)가 준비된 상태에서, 본 발명의 이차전지용 스택 제조장치(1)를 가동시키면, 상기 적층 트레이(31)의 상면에 놓여진 롤 세퍼레이터(5)의 일단부에 대하여 가동 포크(39)가 가압 지지한다.

이러한 상태에서 이송 로봇(47)의 진공 흡착기(47c)는 카트리지(41)상의 전극을 진공 흡착하여 정렬 트레이(43)로 이동시키고, 상기 정렬 트레이(43)에 안착된 전극은 정렬핀(45)의 출몰 동작에 의해 위치 정렬이 실시된다.

이렇게 정렬된 전극은 이송 로봇(47)을 통해 적층 트레이(31)의 상측으로 이동되어 도 5와 같은 상태를 이루게 된다.

여기서 상기 도 5는 편의상 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단 상면에 올려진 전극을 음전극(e1)으로 표시하였다.

이와 같이 롤 세퍼레이터(5)의 일단 상면에 음전극(e1)이 올려진 상태에서 가동 포크(39)는 구동부재(37)로부터 승강 및 수평 이동력을 전달받아 도 6에서 보 는 바와 같이 상기 음전극(e1)의 상면을 가압하여 결과적으로 상기 음전극(e1)을 롤 세퍼레이터(5)와 함께 가압 고정시킨다.

이어서, 상기 가동 포크(39)는 가이드 레일(33)을 따라 양전극(e2)이 위치된 방향으로 즉, 도면에서 바라보면 좌측으로 이동하여 결과적으로 도 7에서 보는 바와 같이 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단은 가동 포크(39)에 의해 와인딩 즉, 접힘되면서 상기 음전극(e1)의 상면을 덮개 된다.

이러한 상태에서 이송 로봇(47)을 통해 카트리지(41)상의 양전극(e2)을 정렬 트레이(43)로 이동시킨 뒤 정렬 조정하고 이를 다시 이송 로봇(47)을 통해 와인딩 된 롤 세퍼레이터(5)의 일단 상면으로 이동시킨다.

상기와 같이 양전극(e2)의 이동이 완료되면 상기 가동 포크(39)를 수평 후퇴→ 상승 → 수평 전진→하강 동작을 순차적으로 실시하여 도 8에서 보는 바와 같이 양전극(e2)의 상면을 가압하도록 한다.

이어서, 상기 가동 포크(39)가 상기 양전극(e2)의 상면을 가압 지지하는 상태로 최초 위치로 복귀시키면 도 9에서 보는 바와 같이 상기 롤 세퍼레이터(5)의 일단은 가동 포크(39)에 의해 와인딩되면서 양전극(e2)의 상면을 차폐하게 된다.

이와 같이 도 5 내지 도 9의 공정을 반복실시하면 롤 세퍼레이터(5)의 일단을 와인딩하면서 순차적으로 음전극(e1) 또는 양전극(e2)을 적층 개재시킬 수 있게 된다.

한편, 도 9에서 부호 (s)는 상기 음전극(e1)과 양전극(e2) 사이에 개재되는 롤 세퍼레이터(5)의 일단 즉, 분리막을 지칭한 것이다.

본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서, 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치의 구성을 설명하기 위한 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 적층수단과 카트리지 및 정렬 트레이의 배치 상태를 설명하기 위한 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치의 구성을 설명하기 위한 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 전극 공급수단에서 이송 로봇의 요부 구성을 설명하기 위한 측면도,

도 5 내지 9는 본 발명에 따른 이차전지용 스택 제조장치에 의한 스택의 제조공정을 설명하기 위한 모식도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 스택 제조장치 3 - 테이블 프레임

5 - 롤 세퍼레이터 10 - 릴 부재

11 - 권심축 13 - 안내롤러

15 - 장력조절기 15a - 가압롤러

20 - 가이드 프레임 21 - 수직 포스트

23 - 플레이트 30 - 적층수단

31 - 스택 트레이 33 - 가이드 레일

35 - 가이드 블록 37 - 구동부재

37a - 승강 실린더 37b - 수평 실린더

39 - 가동 포크 39a,39b - 가동편

40 - 전극 공급수단 41 - 카트리지

43 - 정렬 트레이 45 - 정렬핀

47 - 이송 로봇 47a - 이송레일

47b - 이송블록 47c - 진공 흡착기

47c' - 제1흡착기 47c" - 제2흡착기

Claims (9)

1. 테이블 프레임과;

   상기 테이블 프레임의 상부 일측에 설치되며 롤 형태의 세퍼레이터를 회전 지지하는 릴 부재와;

   상기 릴 부재의 일측으로 테이블 프레임상에 수직하게 설치되며 상측으로부터 세퍼레이터의 일단이 투입 통과되게 안내하는 가이드 프레임과;

   상기 가이드 프레임의 하측에 수평 배치되며 통과된 세퍼레이터의 일단을 스택 트레이의 상면에 선택적으로 가압 고정한 상태에서 전후 왕복 이동되는 것에 의해 장방형의 격막부를 순차적으로 연결 적층 형성하는 적층수단과;

   상기 적층수단의 양측에 각각 대응되게 배치되는 것으로 음전극 또는 양전극을 보관하는 카트리지 및 이 카트리지 상의 전극을 순차적으로 흡착하여 격막부 상면으로 이송 적층시키는 이송 로봇을 구비하는 전극 공급수단;으로 구성되고,

   상기 릴 부재, 상기 가이드 프레임, 상기 적층수단, 및 상기 전극 공급수단이 모두 상기 테이블 프레임 상에 집약적으로 설치될 수 있으며,

   상기 릴 부재는,

   상기 테이블 프레임의 상부 일측에 일단이 회전 가능하게 설치되고 타단은 수평 연장되어 롤 세퍼레이터가 끼움되는 권심축과;

   상기 권심축과 간격을 두고 평행하게 회전 가능하게 설치되며 상기 가이드 프레임측으로 이동되는 세퍼레이터의 일단을 접촉 지지하는 다수개의 안내롤러와;

   상기 테이블 프레임에 일측단이 회전 가능하게 설치되고 타측단은 연장되면서 세퍼레이터의 일단을 가압 지지하는 가압롤러가 힌지 결합된 장력 조절기;를 포함하여 구성되고,

   상기 가이드 프레임은,

   상기 테이블 프레임의 상측면에 수직하게 설치되는 수직 포스트와;

   상기 수직 포스트의 상단에 결합되며 상기 세퍼레이터의 일단이 통과하는 안내구멍이 형성된 플레이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 적층수단은,

   상기 테이블 프레임의 상측에 수평 배치되는 가이드 레일과;

   상기 가이드 레일에 결합되어 구동력에 의해 전후 왕복 이동되는 가이드 블록과;

   상기 가이드 블록의 상측에 구비되는 판재형의 스택 트레이와;

   상기 스택 트레이의 일측에 위치되어 진행 방향에 대하여 전후 배치되는 한쌍의 지지핀을 구비하는 가동 포크와;

   상기 가이드 블록의 일측에 설치되어 선택적으로 승강력을 전달하는 승강 실린더 및 이 승강 실린더에 연동하여 승강되고 그 일단이 가동 포크에 연결되어 수평 이동력을 전달하는 수평 실린더로 된 구동부재;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 카트리지는 내부에 다수의 전극이 적층 보관되도록 상면이 개방된 상자 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 전극 공급수단은

   상기 각 카트리지의 일측으로 음전극 또는 양전극이 놓여지는 정렬 트레이 및 상기 정렬 트레이에 일체로 설치되어 선택적으로 작동압을 공급받아 전극의 사방측면으로 출몰하는 정렬핀을 구비하는 정렬부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 이송 로봇은

   상기 적층수단의 진행방향에 대하여 좌우측에 각각 직교 배치되는 한쌍의 이송 레일과;

   상기 각각의 이송 레일에 결합되어 구동력에 의해 왕복 이동하는 이송 블록과;

   상기 이송 블록에 설치되어 일체로 연동되며 상기 카트리지상의 전극을 진공 흡착하여 스택 트레이의 상측으로 이동시키는 진공 흡착기;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 진공 흡착기는

   상기 카트리지에 보관된 전극을 진공 흡착하여 그 일측에 위치된 정렬 트레이로 이송시키는 제1흡착기와;

   상기 제1흡착기의 일측으로 간격을 두고 설치되어 일체로 연동되며 정렬 트레이상에 정렬된 전극을 진공 흡착하여 스택 트레이의 상측으로 이동시키는 제2흡착기;

   로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 스택 트레이와 정렬 트레이는 상기 제1흡착기와 제2흡착기의 이동 경로상에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 스택 제조장치.

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