KR101429132B1 - 극판 와인딩장치 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀 - Google Patents

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KR101429132B1
KR101429132B1 KR1020130024121A KR20130024121A KR101429132B1 KR 101429132 B1 KR101429132 B1 KR 101429132B1 KR 1020130024121 A KR1020130024121 A KR 1020130024121A KR 20130024121 A KR20130024121 A KR 20130024121A KR 101429132 B1 KR101429132 B1 KR 101429132B1
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박효성
정연길
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유일에너테크(주)
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Abstract

본 발명은 중앙부에 와인딩 영역이 형성되는 장치 본체와; 상기 와인딩 영역의 상부에 배치되도록 상기 장치 본체에 설치되며, 일정 폭의 분리막을 상기 와인딩 영역으로 공급하는 분리막 공급 유닛과; 상기 와인딩 영역의 양측부에 위치되도록 상기 장치 본체 설치되며, 서로 다른 극성의 전극을 상기 와인딩 영역으로 순차적 공급하는 전극 공급 유닛과; 상기 와인딩 영역에 배치되며, 순차적으로 공급되는 상기 전극을 공급되는 상기 분리막에 순차적으로 에워싸이도록 상기 분리막을 회전 및 와인딩하여 전지셀로 형성하는 와인딩 유닛과; 상기 와인딩 영역의 하부에 배치되며, 상기 전지셀에 와인딩된 분리막의 단부를 커팅하고, 상기 전지셀을 배출하는 배출 유닛; 및 상기 배출 유닛 근방에 배치되며, 배출된 상기 전지셀의 분리막 단부를 고정하는 고정 유닛을 포함하는 극판 와인딩 장치를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 장치에 의해 제조되는 전지셀도 제공한다.

Description

극판 와인딩장치 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀{APPARATUS FOR WINDING BATTERY CELL AND BATTERY CELL}
본 발명은 극판 와인딩 장치 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 극성의 전극을 순차적으로 공급하면서 전극들이 서로 절연 상태를 유지하도록 고속으로 분리막을 와인딩 할 수 있는 이차 전지용 전지셀 와인딩 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자기기분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 휴대용 전자장비전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-수소전지보다 3배나 높고, 단위중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬이차전지는 주로 양극활물질로 리튬계산화물, 음극활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와, 고분자전해질전지로 분류되며, 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 또한, 리튬이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우 치형을 들 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2004-0037577호에는 리튬이차전지의 전지부가 개시된다.
전지부는 최내각에 음극판이 위치되고, 음극판의 외곽에는 세퍼레이터가 감싸져 있다.
양극판의 외면에는 와인딩시 다른 극판간의 전기적인 절연을 위하여 또 한장의 세퍼레이터가 감싸져 있다.
상기와 같은 구조의 전지부는 음극판, 세퍼레이터, 양극판, 세퍼레이터으로 배치된 상태에서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩되어 완성된다.
그러나, 종래에는 다수의 서로 다른 전극을 순차적으로 와인딩 처리하는 경우에 전극을 와인딩 영역에 쉽게 배치할 수 없고, 와인딩 처리하는 동안에 작업 시간이 길어지고 이에 투입되는 공정 장비가 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 서로 다른 극성의 전극을 순차적으로 공급하면서 전극들이 서로 절연 상태를 유지하도록 고속으로 분리막을 와인딩 할 수 있는 극판 와인딩 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전극의 용량에 따라 서로 다른 사이즈의 분리막을 선택적으로 공급하여 전지셀을 와인딩하고, 전체적인 기구물의 구성을 단순화하여 생산성 향상 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 극판 와인딩 장치를 제공함에 있다.
일 양태에 있어서, 본 발명은 중앙부에 와인딩 영역이 형성되는 장치 본체와; 상기 와인딩 영역의 상부에 배치되도록 상기 장치 본체에 설치되며, 일정 폭의 분리막을 상기 와인딩 영역으로 공급하는 분리막 공급 유닛과; 상기 와인딩 영역의 양측부에 위치되도록 상기 장치 본체 설치되며, 양측부 일측 전극이 반전 공급 될 수도 있으며 서로 다른 극성의 전극을 상기 와인딩 영역으로 순차적 공급하는 전극 공급 유닛과; 상기 와인딩 영역에 배치되며, 순차적으로 공급되는 상기 전극을 공급되는 상기 분리막에 순차적으로 에워싸이도록 상기 분리막을 회전 및 와인딩하여 전지셀로 형성하는 와인딩 유닛과; 상기 와인딩 영역의 하부에 배치되며, 상기 전지셀에 와인딩된 분리막의 단부를 커팅하고, 상기 전지셀을 배출하는 배출 유닛; 및 상기 배출 유닛 근방에 배치되며, 배출된 상기 전지셀의 분리막 단부를 고정하는 고정 유닛을 포함하는 극판 와인딩 장치를 제공한다.
상기 분리막 공급 유닛은, 분리막 공급부와, 분리막 고정부를 구비한다.
상기 분리막 공급부는, 분리막이 권취되는 권취롤러와, 상기 권취 롤러로부터 분리막을 일정 길이로 풀어 소정의 텐션을 가한 상태에서 상기 와인딩 영역으로 공급하는 분리막 공급기를 구비한다.
상기 분리막 고정부는, 상기 와인딩 영역으로 공급된 분리막을 고정하고 외부로부터 동력을 전달 받아 승강 가능한 것이 좋다.
상기 전극 공급 유닛은, 상기 전극이 다수로 적재되는 전극 적재부와, 상기 전극 적재부로부터 상기 전극을 순차적으로 이동시키는 전극 이동부와, 상기 전극 이동부에 이동된 전극을 집어 90도 상향 회전하여 대기시키는 전극 회전부와, 대기되는 상기 전극을 진공 흡착하여 상기 와인딩 영역으로 위치되도록 회전되는 전극 공급 헤드부를 구비한다.
상기 전극 공급 유닛은, 상기 와인딩 영역을 경계로 양측부에 위치되도록 한 쌍으로 구성되고, 양측부 일측전극이 반전 공급될 수도 있으며, 서로 다른 극성의 전극을 공급하는 것이 바람직하다.
상기 전극 공급 헤드부는, 외부로부터 회전력을 제공 받아 90도 간격으로 360도 회전되는 회전체와, 상기 회전체에서 사방향을 따라 형성되며, 외부로부터 제공 받은 진공에 의해 상기 전극을 진공 흡착하는 흡착판을 갖는 진공 흡착체를 구비한다.
상기 회전체의 회전체 의해, 상기 각 흡착판은 상기 와인딩 영역에 순차적으로 회전 위치되는 것이 바람직하다.
상기 와인딩 유닛은, 상기 각 전극 공급 헤드부로부터 상기 와인딩 영역에 공급되는 전극을 집어 상기 분리막이 상기 전극의 전후면에 위치되도록 대기시키는 그립퍼와, 상기 분리막을 고정하여 대기되는 상기 전극의 전후면을 상기 분리막을 사용하여 에워싸이도록 상기 분리막을 180도 회전시켜 상기 전극을 와인딩하는 맨드릴을 구비한다.
상기 와인딩 유닛은, 기설정된 전극의 개수를 순차적으로 와인딩하도록 상기 그립퍼와 상기 맨드릴의 구동을 반복하는 것이 바람직하다.
상기 배출 유닛은, 상기 전지셀에 와인딩된 분리막의 단부를 커팅하도록 외부로부터 동력을 전달 받아 직선 왕복하는 커터를 갖는 커팅부와, 상기 분리막의 단부가 커팅된 상기 전지셀을 집어 상기 고정 유닛으로 전달하는 전지셀 전달부를 구비한다.
또한, 상기 고정 유닛은, 상기 본딩부와, 테이핑부를 구비한다.
상기 본딩부는 상기 전지셀 전달부에 의해 전달되는 전지셀이 안착되는 본딩 스테이지와, 상기 본딩 스테이지에 안착된 상기 전지셀의 분리막 단부에 접착제를 도포하는 접착제 도포기를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 테이핑부는, 상기 접착제가 도포된 전지셀을 집어 테이핑 영역에 위치시키는 테이핑 그립퍼와, 상기 테이핑 영역에 설치되며, 상단에 상기 전지셀이 안착되고, 외부 동력에 의해 회전되는 회전척과, 상기 회전척 근방에 배치되며, 일정 길이의 테이프를 상기 전지셀의 양측 테두리에 공급하여 분리막을 테이핑 처리하는 테이핑기를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 이차 전지용 전지셀 와인딩 장치는, 언로딩 유닛을 구비한다.
상기 언로딩 유닛는, 상기 테이핑 처리된 상기 전지셀을 전달받아 외부로 배출하도록 이동 동작되는 것이 바람직하다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 상기 극판 와인딩 장치에 의해 분리막이 와인딩 처리되는 전극들을 포함하는 전지셀을 제공한다.
상기 일정 길이의 상기 분리막은 이중으로 겹쳐지도록 형성되고, 상기 겹쳐진 경계에서 180도 회전하여 외측 방향으로 일정 두께로 증가되도록 형성되고, 상기 겹쳐진 경계로부터 양측 방향을 따라 서로 다른 극성의 전극들이 상기 분리막의 겹쳐진 사이 공간에 연속적으로 배치되도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 서로 다른 극성의 전극을 순차적으로 공급하면서 전극들이 서로 절연 상태를 유지하도록 고속으로 분리막을 와인딩 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명, 전극의 용량에 따라 서로 다른 사이즈의 분리막을 선택적으로 공급하여 전지셀을 와인딩하고, 전체적인 기구물의 구성을 단순화하여 생산성 향상 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 극판 와인딩 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 극판 와인딩 장치의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 전극 공급 헤드부를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따르는 와인딩 유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따르는 와인딩 유닛의 구동을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따르는 와인딩 유닛의 구동을 보여주는 다른 도면이다.
도 7은 분리막에 의해 와인딩된 전지셀을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따르는 배출 유닛의 커팅부를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따르는 배출 유닛의 전지셀 전달부를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따르는 본딩부를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따르는 테이핑부를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 극판 와인딩 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 극판 와인딩 장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 극판 와인딩 장치의 구성을 보여주는 평면도이다.
본 발명의 극판 와인딩장치는 이차 전지용 전지셀을 와인딩하는 장치로서 이차전지용 전지셀 와인딩 장치로 부를 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 극판 와인딩 장치는 크게, 장치 본체(100)와, 분리막 공급 유닛(200)과, 전극 공급 유닛(300)과, 와인딩 유닛(400)과, 배출 유닛(500)과, 고정 유닛(600)과, 언로딩 유닛(700)로 구성된다.
각각의 구성은 하기와 같다.
장치 본체(100)
상기 장치 본체(100)는 다수의 프레임을 구비하여 골격을 갖도록 형성되고, 그 중앙부에는 와인딩 영역(a)이 형성된다.
분리막 공급 유닛(200)
상기 분리막 공급 유닛(200)은 상기 와인딩 영역(a)에 일정 폭 및 길이를 갖는 분리막(1)을 연속적으로 공급하는 역할을 한다.
상기 분리막 공급 유닛(200)은 분리막 공급부(210)와, 분리막 고정부(220)로 구성된다.
상기 분리막 공급부(210)는 상기 장치 본체(100)의 상부에 배치된다.
상기 분리막 공급부(210)는 분리막릴(211)과, 재료연결 유니트(212)와, 덴서롤(213)과, 리니어모듈(214)과, 분리막 텐션롤(215)과, 상부 버퍼유니트(216)와, 이피씨 유니트(217)와, 하부 버퍼유니트(218)로 구성된다.
상기 이피씨 유니트(218)는 상기 와인딩 영역(a)의 상부에 위치되도록 장치 본체(100)에 고정 설치된다.
상기 분리막릴(211)에 권취되는 분리막(1)은 덴서롤(213)에 의해 텐션이 제어되고, 상부 버퍼유니트(216)에 의해 일정 길이로 유지되며, 이피씨 유니트(217)에 의해 사행 이동되는 것이 방지되면서 와인딩 영역(a)으로 공급된다.
그리고, 이 분리막(1)은 하부 버퍼 유니트(218)에 의해 일정 길이로 유지되면서, 상기 분리막 고정부(220)에 의해 진공 흡착되어 홀딩된다.
또한, 재료연결 유니트(212)는 분리막(1)의 전극롤(211)을 교체하는 과정에서 사용될 수 있다.
여기서, 상기 분리막 고정부(220)는 도시되지 않은 진공 제공부로부터 진공을 제공 받고, 이 진공을 사용하여 하부 버퍼 유니트(218)에 의해 일정 길이를 유지하는 분리막(1)의 단부를 흡착 홀딩한다.
그리고, 상기 분리막 고정부(220)는 승강 실린더와 같은 장치에 의해 와인딩 영역(a)으로 승강될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르는 분리막(1)은 분리막 공급부(210)에 의해 공급되면서, 분리막 고정부(220)에 의해 흡착되어 승강됨에 따라 와인딩 영역(a)에서 'U' 형상을 유지할 수 있다. 물론, 상기 분리막(1)의 공급 길이는 상기 구성들에 의해 연속적으로 가변될 수 있다.
전극 공급 유닛(300)
본 발명에 따르는 전극 공급 유닛(300)은 와인딩 영역을 경계로 양측부에 위치되도록 한 쌍으로 구성되고, 양측부 일측 전극이 반전 공급될 수도 있으며, 서로 다른 극성의 전극을 공급할 수 있다.
즉, 양극 및, 음극의 전극(10,11)을 와인딩 영역(a)의 양측부에서 번갈아 와인딩 영역(a)으로 공급하는 역할을 한다.
따라서, 상기 전극 공급 유닛(300)은 와인딩 영역(a)의 양측부에 위치되도록 장치 본체(100)에 설치됨에 따라 한 쌍으로 구성된다.
상기 전극 공급 유닛(300)은 전극 적재부(310)와, 전극 이동부(320)와, 전극 회전부(330)와, 전극 공급 헤드부(340)로 구성된다.
상기 전극 적재부(310)는 양극 또는 음극의 전극들(10,11)이 순차적으로 적층되어 적재되는 매거진과 같은 장치이다,
상기 전극 적재부(310)는 리프트와 장치를 통해 상하 위치가 조절될 수 있다.
트렌스퍼와 같은 상기 전극 이동부(320)는 전극 적재부(310)로부터 공급되는 전극을 얼라인 스테이지(350)로 이송한다.
상기 얼라인 스테이지(350)는 도시되지 않은 비전카메라 및 XY구동부에 의해 사방으로의 위치 조절이 가능한 장치이다.
따라서, 얼라인 스테이지(350)는 이송된 전극(10)의 위치를 설정된 위치로 조절되도록 비전카메라 및 XY구동부를 사용하여 얼라인한다.
이어, 얼라인 스테이지(350)의 상부에 설치되는 전극 회전부(330)는 얼라인된 전극(10)을 진공 흡착하여 측부로 위치되도록 90도 상향 회전한다.
상기 전극 회전부(330)는 외부로부터 동력을 전달 받아 90도 간격으로 상하회전하고, 전극을 진공 흡착 하기 위한 흡착 플레이트(331)를 구비한다.
도 3은 본 발명에 따르는 전극 공급 헤드부를 보여주는 도면이다.
그리고, 도 3을 참조 하면, 상기 전극 공급 헤드부(340)는 상기 전극 회전부(330)의 측부에 위치되고, 외부로부터 회전력을 제공 받아 90도 간격으로 360도 회전되는 회전체(341)와, 상기 회전체(341)에서 사방향을 따라 형성되며, 외부로부터 제공 받은 진공에 의해 상기 전극(10)을 진공 흡착하는 흡착판(343)을 갖는 진공 흡착체(342)로 구성된다.
따라서, 90도 상향 회전되어 전극 회전부(330)에 의해 위치된 전극(10)은 전극 공급 헤드부(340)의 진공 흡착체(342)에 의해 진공 흡착되어 전극 공급 헤드부(340)에 인계된다.
상기의 구성을 참조로 하면, 얼라인되는 전극들(10)은 전극 회전부(330)에 의해 순차적으로 90도 상향 회전된 위치에 위치되고, 이들은 순차적으로 전극 공급 헤드부(340)의 회전체(341) 회전에 의해 4개의 진공 흡착체(342)에 각각 인계된다.
그리고, 상기 전극 공급 헤드부(340)에 구비되는 4개의 진공 흡착체(342)는 회전체(341)의 회전에 의해 순차적으로 와인딩 영역(a)에 공급된다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따르는 전극 공급 유닛(300)은 한 쌍으로 구성되어 와인딩 영역(a)을 경계로 서로 마주보도록 배치된다.
따라서, 하나의 전극 공급 유닛(300)은 양극의 전극(10)을 와인딩 영역(a)에 공급하고, 다른 하나의 전극 공급 유닛(300)은 음극의 전극(11)을 와인딩 영역(a)에 공급한다.
여기서, 한 쌍의 전극 공급 유닛(300)은 양극 및 음극의 전극(10,11)을 순차적으로 와인딩 영역(a)에 공급하도록 제어된다.
와인딩 유닛(400)
본 발명에 따르는 와인딩 유닛(400)은 상기 와인딩 영역(a)에 배치되며, 순차적으로 공급되는 전극(10)을 공급되는 분리막(1)에 순차적으로 에워싸이도록 상기 분리막(1)을 회전 및 와인딩하여 도 4에 도시된 바와 같은 전지셀(2)로 형성하는 장치이다.
도 4는 본 발명에 따르는 와인딩 유닛을 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따르는 와인딩 유닛의 구동을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따르는 와인딩 유닛의 구동을 보여주는 다른 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조 하면, 상기 와인딩 유닛(400)은 그립퍼(410)와, 맨드릴(420)로 구성되며, 이는 상기 와인딩 영역(a)을 경계로 서로 마주보도록 설치된다.
상기 그립퍼(410)는 상기 와인딩 영역(a)에 공급되는 전극(10)을 집어 상기 분리막(1)이 상기 전극(10)의 전후면에 위치되도록 대기시킬 수 있다.
상기 그립퍼(410)는 회전되어 위치된 전극 공급 헤드부(340)의 진공 흡착체(342)에 흡착된 전극을 이어 받아 와인딩 영역(a)에서 위치를 고정할 수 있는 장치로써, 진공 흡착력 또는 물리적 그립력을 통해 전극(10)을 그립할 수 있다.
상기 맨드릴(420)은 상기 그립퍼(410)의 위치에 설치되며, 와인딩 영역(a)에 공급된 분리막(1)을 집어 고정하는 장치이다. 상기 고정의 방식은 진공 흡착 방식 또는 물리적 그립 방식을 적용하여 분리막(1)을 집도록 할 수 있다.
상기 그립퍼(410) 및 맨드릴(420) 역시 각 전극 공급 헤드부(340) 근방에 구비된다.
상기 맨드릴(420)은 외부 동력을 통해 180도 간격으로 회전된다.
따라서, 한 쌍의 맨드릴(420)은 분리막(1)을 양측에서 고정한 상태에서 180도 간격으로 회전되면서 분리막(1) 내측 공간에 위치된 전극(10)을 분리막(1)에 의해 에워싸이도록 와인딩한다.
즉, 한 쌍의 전극 공급 유닛(300)에 의해 음극과 양극의 전극(11,10)이 번갈아 와인딩 영역(a)에 공급되면, 맨드릴(420)은 전극(10,11)이 공급될 때마다 분리막(1)을 고정하여 180도 간격으로 회전한다.
따라서, 서로 다른 극성의 전극(10,11)은 각각 분리막(1)에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 순차적으로 와인딩될 수 있다.
즉, 와인딩 유닛(400)은 기설정된 전극(10,11)의 개수를 순차적으로 와인딩하도록 상기 그립퍼(410)와 상기 맨드릴(420)의 구동을 반복하여 도 4에 도시되는 전지셀(2)을 제조할 수 있다.
배출 유닛(500)
도 8은 본 발명에 따르는 배출 유닛의 커팅부를 보여주는 도면이고, 도 9는 본 발명에 따르는 배출 유닛의 전지셀 전달부를 보여주는 도면이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조 하면, 본 발명에 따르는 배출 유닛(500)은 상기 와인딩 영역(a)의 하부에 배치되며, 상기 전지셀(2)에 와인딩된 분리막(1)의 단부를 커팅하고, 상기 전지셀(2)을 배출하는 장치이다.
상기 배출 유닛(500)은 커팅부(510)와, 전지셀 전달부(520)로 구성된다.
상기 커팅부(510)는 상기 전지셀(2)에 와인딩된 분리막(1)의 단부를 커팅하도록 외부로부터 동력을 전달 받아 직선 왕복하는 커터(511)를 구비한다. 상기 커터(511)는 리니어 모터와 같은 장치에 의해 직선 왕복 가능할 수 있다.
상기 커팅부(510)는 상기 와인딩 유닛(400)에 의해 제조된 전지셀(2)에 구비되는 분리막(1)의 단부를 커터(511)의 직선 왕복에 의해 커팅한다.
그리고, 상기 전지셀 전달부(520)는 상기 분리막(1)의 단부가 커팅된 전지셀(2)을 집어 고정 유닛(600)으로 전달하는 역할을 한다.
상기 전지셀 전달부(520)는 와인딩 영역(a)의 하부에 설치되며, 모터에 의해 회전되는 다관절의 로드(521)를 구비하고, 상기 로드(521)의 끝단에 전지셀(2)을 집을 수 있는 셀 그립퍼(522)를 갖는다.
따라서, 셀 그립퍼(522)에 의해 전지셀(2)이 그립되고, 로드들(521)의 회전에 의해 전지셀(2)은 고정 유닛(600)으로 전달된다.
고정 유닛(600)
도 10은 본 발명에 따르는 본딩부를 보여주는 도면이고, 도 11은 본 발명에 따르는 테이핑부를 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조 하면, 본 발명에 따르는 고정 유닛(600)은 본딩부(610)와, 테이핑부(620)로 구성된다.
상기 본딩부(610)는 상기 전지셀 전달부(520)에 의해 전달되는 전지셀(2)이 안착되는 본딩 스테이지(611)와, 상기 본딩 스테이지(611)에 안착된 상기 전지셀(2)의 분리막(1)에 접착제를 도포하는 접착제 도포기(612)로 구성된다.
상기 전지셀(2)은 전지셀 전달부(520)에 의해 본딩 스테이지(611)로 전달되어 위치된다.
이어, 접착제 도포기(612)는 상기 본딩 스테이지(611) 상부로 이동되어, 저장된 접착제를 전지셀(2)에 와인딩된 분리막(1)에 도포한다.
따라서, 접착제 도포에 의해 전극들(10)과 분리막(1)은 서로 본딩될 수 있다.
또한, 상기 테이핑부(620)는 상기 접착제가 도포된 전지셀(2)을 집어 테이핑 영역에 위치시키는 테이핑 그립퍼(621)와, 상기 테이핑 영역에 설치되며, 상단에 상기 전지셀(2)이 안착되고, 외부 동력에 의해 회전되는 회전척(622)과, 상기 회전척(622) 근방에 배치되며, 일정 길이의 테이프(t)를 상기 전지셀(2)의 테두리 양측에 공급하여 분리막(1)을 테이핑 처리하는 테이핑기(623)로 구성된다.
이어, 접착제가 도포된 전지셀(2)은 전지셀 전달부(520)에 의해, 상기 회전척(622)으로 이동되고, 전지셀(2)은 회전척(622)의 상단에서 진공 흡착과 같은 방식으로 고정된다.
이어, 테이핑기(623)는 상기 회전착(622)에 안착된 전지셀(2)의 테두리로 테이프(t)를 일정 길이로 커팅 공급한다.
그리고, 공급된 테이프(t)는 전지셀(2)의 일면의 테두리를 테이핑하고 회전척이 회전한 후 타측을 테이핑 한다.
이어, 테이핑기(623)는 절단날(624)과 같은 부재를 사용하여 공급된 테이프(t)를 일정 길이를 이루도록 절단할 수 있다.
상기와 같이, 본딩부(610) 및 테이핑부(620)를 통해, 전지셀(2)이 제조 완료된다.
이어, 상기 테이핑 처리된 상기 전지셀(2)을 전달받아 외부로 배출하도록 이동 동작된다.
즉, 상기와 같이 접착제 도포 및 테이핑 처리가 완료된 전지셀(2)은 테이핑 그립퍼(621)를 통해 언로딩 유닛(700) 상부로 이송된다.
그리고, 상기 언로딩 유닛(700)은 제조 완료된 전지셀(2)을 외부 적재 위치로 이송하여 배출을 완료한다.
상기와 같은 구성 및 작용을 통해 본 발명에 따르는 실시예는 서로 다른 극성의 전극을 순차적으로 공급하면서 전극들이 서로 절연 상태를 유지하도록 고속으로 분리막을 와인딩 할 수 있다.
여기서, 도 7의 (a), (b), (c)를 참조 하면, 도 7의 (a)는 와인딩 영역이 분리막의 중앙부에 배치되는 경우 즉, 센터 와인딩의 예이고, 도 7의 (b)는 와인딩 영역이 분리막의 하단부에 배치되는 경우의 예이고, 도 7의 (c)는 와인딩 영역이 분리막의 중앙부에 배치되어 지그재그로 와인딩되는 예이다.
이와 같이, 와인딩 영역의 배치 및 와인딩 방식에 의해 분리막(1)에 의해 에워싸이는 셀의 구조는 서로 다를 수 있다. 구성 번호 '30'은 접착제이고, 't'는 테이프이다.
또한, 본 발명에 따르는 실시예는 전극의 용량에 따라 서로 다른 사이즈의 분리막을 선택적으로 공급하여 전지셀을 와인딩하고, 전체적인 기구물의 구성을 단순화하여 생산성 향상 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.
'800'은 전극을 반전시킬 수 있는 전극 반전 유닛이다.
전극 반전 유닛(800)은 장치 본체(100)에 한 쌍으로 대응되는 위치에 배치되고, 전극 공급 유닛으로 각 셀의 전극을 반전시켜 공급되도록 하는 역할을 한다.
이상, 본 발명의 극판 와인딩 장치 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
a : 와인딩 영역 100 : 장치 본체
200 : 분리막 공급 유닛 210 : 분리막 공급부
220 : 분리막 흡착부 300 : 전극 공급 유닛
310 : 전극 적재부 320 : 전극 이동부
330 : 전극 회전부 340 : 전극 공급 헤드부
341 : 회전체 342 : 진공 흡착체
343 : 흡착판 400 : 와인딩 유닛
410 : 그립퍼 420 : 맨드릴
500 : 배출 유닛 510 : 커팅부
511 : 커터 520 : 전지셀 공급부
521 : 로드 522 : 셀 그립퍼
600 : 고정 유닛 610 : 본딩부
611 : 본딩 스테이지 612 : 접착제 도포부
620 : 테이핑 부 621 : 테이핑 그립퍼
622 : 회전척 623 : 테이핑기
700 : 언로딩 유닛 800 :　전극반전 유닛

Claims (10)

  1. 중앙부에 와인딩 영역이 형성되는 장치 본체;
    상기 와인딩 영역의 상부에 배치되도록 상기 장치 본체에 설치되며, 일정 폭의 분리막을 상기 와인딩 영역으로 공급하는 분리막 공급 유닛;
    상기 와인딩 영역의 양측부에 위치되도록 상기 장치 본체 설치되며, 서로 다른 극성의 전극을 상기 와인딩 영역으로 순차적 공급하는 전극 공급 유닛;
    상기 와인딩 영역에 배치되며, 순차적으로 공급되는 상기 전극을 공급되는 상기 분리막에 순차적으로 에워싸이도록 상기 분리막을 회전 및 와인딩하여 전지셀로 형성하는 와인딩 유닛;
    상기 와인딩 영역의 하부에 배치되며, 상기 전지셀에 와인딩된 분리막의 단부를 커팅하고, 상기 전지셀을 배출하는 배출 유닛; 및
    상기 배출 유닛 근방에 배치되며, 배출된 상기 전지셀의 분리막 단부를 고정하는 고정 유닛을 포함하고,
    상기 전극 공급 유닛은,
    상기 전극이 다수로 적재되는 전극 적재부와,
    일측 전극을 반전시키는 반전부와 상기 전극 적재부로부터 상기 전극을 순차적으로 이동시키는 전극 이동부와,
    상기 전극 이동부에 이동된 전극을 집어 90도 상향 회전하여 대기시키는 전극 회전부와,
    대기되는 상기 전극을 진공 흡착하여 상기 와인딩 영역으로 위치되도록 회전되는 전극 공급 헤드부를 구비하되,
    상기 전극 공급 유닛은, 상기 와인딩 영역을 경계로 양측부에 위치되도록 한 쌍으로 구성되고, 서로 다른 극성의 전극을 공급하는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분리막 공급 유닛은, 분리막 공급부와, 분리막 고정부를 구비하되,
    상기 분리막 공급부는, 분리막이 권취되는 분리막릴과, 상기 분리막의 텐션을 제어하는 덴서롤과, 상기 분리막을 일정길이로 유지하는 상부 및 하부 버퍼유니트와, 상기 분리막의 사행 이동을 방지하며 와인딩 영역으로 공급하는 이피씨 유니트를 구비하고,
    상기 분리막 고정부는, 공급된 분리막을 진공방식으로 흡착고정하고 승강실린더와 같은 장치에 의하여 상기 와인딩 영역으로 승강 가능한 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전극 공급 헤드부는,
    외부로부터 회전력을 제공 받아 90도 간격으로 360도 회전되는 회전체와,
    상기 회전체에서 사방향을 따라 형성되며, 외부로부터 제공 받은 진공에 의해 상기 전극을 진공 흡착하는 흡착판을 갖는 진공 흡착체를 구비하되,
    상기 회전체의 회전체 의해, 상기 각 흡착판은 상기 와인딩 영역에 순차적으로 회전 위치되는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 와인딩 유닛은,
    상기 각 전극 공급 헤드부로부터 상기 와인딩 영역에 공급되는 전극을 집어 상기 분리막이 상기 전극의 전후면에 위치되도록 대시기키는 그립퍼와,
    상기 분리막을 고정하여 대기되는 상기 전극의 전후면을 상기 분리막을 사용하여 에워싸이도록 상기 분리막을 180도 회전시켜 상기 전극을 와인딩하는 맨드릴을 구비하되,
    상기 와인딩 유닛은,
    기설정된 전극의 개수를 순차적으로 와인딩하도록 상기 그립퍼와 상기 맨드릴의 구동을 반복하는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 배출 유닛은,
    상기 전지셀에 와인딩된 분리막의 단부를 커팅하도록 외부로부터 동력을 전달 받아 직선 왕복하는 커터를 갖는 커팅부와,
    상기 분리막의 단부가 커팅된 상기 전지셀을 집어 상기 고정 유닛으로 전달하는 전지셀 전달부를 구비하는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 고정 유닛은,
    본딩부와, 테이핑부를 구비하되,
    상기 본딩부는 상기 전지셀 전달부에 의해 전달되는 전지셀이 안착되는 본딩 스테이지와,
    상기 본딩 스테이지에 안착된 상기 전지셀의 분리막 단부에 접착제를 도포하는 접착제 도포기를 구비하고,
    상기 테이핑부는,
    상기 접착제가 도포된 전지셀을 집어 테이핑 영역에 위치시키는 테이핑 그립퍼와,
    상기 테이핑 영역에 설치되며, 상단에 상기 전지셀이 안착되고, 외부 동력에 의해 회전되는 회전척과,
    상기 회전척 근방에 배치되며, 일정 길이의 테이프를 상기 전지셀의 테두리에 양측에 공급하여 분리막을 테이핑 처리하는 테이핑기를 구비하는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 이차 전지용 전지셀 와인딩 장치는, 언로딩 유닛을 구비하되,
    상기 언로딩 유닛는,
    상기 테이핑 처리된 상기 전지셀을 전달받아 외부로 배출하도록 이동 동작되는 것을 특징으로 하는 극판 와인딩 장치.
  9. 제 1항, 제 2항, 및 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 이차 전지용 전지셀 와인딩 장치에 의해 분리막이 와인딩 처리되는 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 9항에 있어서,
    일정 길이의 상기 분리막은 이중으로 겹쳐지도록 형성되고, 상기 겹쳐진 경계에서 180도 회전하여 외측 방향으로 일정 두께로 증가되도록 형성되고,
    상기 겹쳐진 경계로부터 양측 방향을 따라 서로 다른 극성의 전극들이 상기 분리막의 겹쳐진 사이 공간에 연속적으로 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.

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