KR101574227B1 - 2차전지의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 정부의 극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 2차전지를 제조하는데, 종래는, 세퍼레이터를 한 쌍의 롤러로 사이에 끼고, 이 롤러를 수평방향으로 왕복시키고, 세퍼레이터를 지그재그로 굽히고, 한 쌍의 롤러가 왕복할 때마다 정부의 극판을 번갈아 세퍼레이터 위에 재치하고 있었기 때문에, 택트타임의 대폭적인 단축은 어렵다는 문제가 있었다. 본 발명은 2차전지의 제조 방법을 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)을 카세트 부재(50)에 재치하는 공정과, 상기 정극판 또는 상기 부극판을 극판 반송 부재(19)에 일괄하여 공급하는 공정과, 복수의 가이드 부재(11)로 세퍼레이터(4)를 누르고, 상기 세퍼레이터를 지그재그로 굽히는 공정과, 상기 지그재그로 굽혀진 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내에 상기 정극판과 상기 부극판을 삽입하고, 적층체를 형성하는 공정과, 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내로부터 상기 가이드 부재를 제거하는 공정과, 상기 적층체를 적층방향으로 가압하는 공정을 갖는 방법으로 하는 것 등으로 상기 문제의 해결을 도모한 것이다.

Description

2차전지의 제조 방법 및 제조 장치{DEVICE FOR PRODUCING AND METHOD FOR PRODUCING SECONDARY BATTERY}
본 발명은 차량, 전기기기 등에 사용되는 2차전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
리튬 이온 2차전지 등의 2차전지는 정부의 극판 사이에 세퍼레이터가 개재하도록, 정극판과 부극판을 번갈아 겹침으로써 형성되는 극판군을 갖는다. 이 극판군의 제조 장치의 하나로서 세퍼레이터의 연속체를 지그재그로 굽히고, 그 각 오목홈 내에 정극판과 부극판을 삽입하고, 편평하게 눌러 으깨는 지그재그 스택 방식의 제조 장치가 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특개 2004-22449호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
이러한 지그재그 스택 방식의 제조 장치에서는, 예를 들면, 시트 형상으로 형성한 세퍼레이터와, 정극판 및 부극판을, 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터가 개재하도록 번갈아 쌓아 포개는 겹쳐쌓기 방식의 제조 장치 등에 비해, 정부의 극판 및 세퍼레이터의 위치정밀도를 높일 수 있어, 택트 타임을 단축할 수 있다. 그렇지만, 극판군의 제조에서는, 정부의 전극 및 세퍼레이터의 위치정밀도의 더한층의 향상, 또 택트타임의 더한층의 단축이 요망되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 제조 방법에서는, 연속 상태의 세퍼레이터를 한 쌍의 롤러로 사이에 끼고, 이 한 쌍의 롤러를 수평방향으로 왕복운동시킴으로써 세퍼레이터를 지그재그로 굽히고, 한 쌍의 롤러가 1왕복할 때마다 정부의 극판을 번갈아 세퍼레이터 위에 싣는 것으로, 택트타임을 대폭 단축하기는 어렵다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 정부의 전극 및 세퍼레이터의 위치정밀도를 향상시킬 수 있음과 아울러, 택트타임의 단축을 도모할 수 있는 2차전지의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 제 1 태양은 소정 매수의 정극판 또는 부극판을 정극판용 또는 부극판용 카세트 부재에 재치하는 극판 재치 공정과, 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 정극판용 또는 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 극판 공급 공정과, 복수의 가이드 부재로 세퍼레이터를 누름으로써, 상기 세퍼레이터를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 공정과, 상기 지그재그로 굽혀진 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내에 상기 정극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 정극판과 상기 부극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 부극판을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내로부터 상기 가이드 부재를 제거하는 제거 공정과, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 가압하는 가압 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 2 태양은 소정 매수의 정극판을 정극판용 카세트 부재에 재치하는 극판 재치 공정과, 상기 정극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판을 정극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 극판 공급 공정과, 복수의 가이드 부재로 부극판을 2장의 세퍼레이터로 사이에 낀 중첩체를 누름으로써, 상기 중첩체를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 공정과, 상기 지그재그로 굽혀진 상기 중첩체의 각 오목홈 내에 상기 정극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 정극판을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, 상기 중첩체의 각 오목홈 내로부터 상기 가이드 부재를 제거하는 제거 공정과, 상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 가압하는 가압 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 3 태양은 상기 복수의 가이드 부재를 연직방향으로 지그재그 형상으로 배치하고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 상기 세퍼레이터 또는 상기 중첩체를 배치하는 세퍼레이터 배치 공정을 더 갖고, 상기 지그재그 굽힘 공정은 상기 가이드 부재를 열 사이에서 수평방향으로 교차시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 제 1 또는 2 태양의 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 4 태양은 상기 극판 공급 공정은 상기 지그재그 굽힘 공정 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 제 1∼3 중 어느 하나의 태양의 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 5 태양은 상기 극판 재치 공정은 하나 전의 2차전지를 제조하기 위하여 행해지는 상기 가압 공정까지 행해지는 것을 특징으로 하는 제 1∼4 중 어느 하나의 태양의 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 6 태양은 상기 극판 재치 공정은 하나 전의 2차전지를 제조하기 위하여 행해지는 상기 극판 재치 공정에서 사용된 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재와는 상이한 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 상기 정극판 또는 상기 부극판을 재치하는 것을 특징으로 하는 제 1∼5 중 어느 하나의 태양의 2차전지의 제조 방법에 있다.
본 발명의 제 7 태양은 연직방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 갖고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 세퍼레이터가 배치되면, 상기 가이드 부재를 열 사이에서 수평방향으로 교차시켜 상기 세퍼레이터를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 수단과, 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판이 재치되는 정극판용 또는 부극판용 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재를 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내로 이동시킴으로써 오목홈 내에 상기 정극판과 상기 부극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 각 극판이 적층되는 방향으로 가압하는 프레스 수단을 구비함과 아울러, 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판이 재치되는 정극판용 또는 부극판용 카세트 부재를 갖고, 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치되어 있는 복수매의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치에 있다.
본 발명의 제 8 태양은 연직방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 갖고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에, 상기 부극판을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체가 배치되면, 상기 가이드 부재가 열 사이에서 수평방향으로 교차하여 상기 중첩체를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 수단과, 소정 매수의 상기 정극판이 재치되는 정극판용 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 정극판용 극판 반송 부재를 상기 중첩체의 각 오목홈 내로 이동시킴으로써 오목홈 내에 상기 정극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 각 극판이 적층되는 방향으로 가압하는 프레스 수단을 구비함과 아울러, 소정 매수의 상기 정극판이 재치되는 정극판용 카세트 부재를 갖고, 상기 정극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판을 상기 정극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치에 있다.
본 발명의 제 9 태양은 상기 공급 수단은 상기 지그재그 굽힘 수단에 의해 상기 세퍼레이터 또는 상기 중첩체가 지그재그로 굽혀질 때까지, 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재로부터 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 것을 특징으로 하는 제 7 또는 8 태양의 2차전지의 제조 장치에 있다.
본 발명의 제 10 태양은 상기 공급 수단은 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재를 복수대 구비하는 것을 특징으로 하는 제 7∼9 중 어느 하나의 태양의 2차전지의 제조 장치에 있다.
본 발명의 제 11 태양은 상기 공급 수단은 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치된 상기 정극판 또는 상기 부극판의 가장자리부를 가압하는 가압 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 7∼10 중 어느 하나의 태양의 2차전지의 제조 장치에 있다.
본 발명의 제 12 태양은 상기 가압 부재는 상기 정극판 또는 상기 부극판의 리드부와는 반대측의 가장자리를 가압하는 것을 특징으로 하는 제 11 태양의 2차전지의 제조 장치에 있다.
이러한 본 발명에서는 극판 반송 부재에 극판을 극히 단시간에 공급할 수 있어, 택트타임을 대폭 단축할 수 있다.
또한 극판을 각 극판 반송 부재에 고정밀도로 위치 결정한 상태에서 재치할 수 있다. 이것에 의해, 세퍼레이터의 오목홈 내에 삽입되는 극판의 위치정밀도가 높아지고, 나아가서는 극판군의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 극판군이 수용된 각형 전지의 개략을 도시하는 사이도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 극판군의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 극판군의 제조 장치를 도시한 개략도이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 공급 수단의 구성을 도시하는 개략 사시도이다.
도 5는 실시형태 1에 따른 카세트 부재의 개략을 도시하는 단면도이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 제조 장치를 사용한 극판군의 제조 방법을 도시하는 개략도이다.
도 7은 실시형태 1에 따른 제조 장치를 사용한 극판군의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 8은 실시형태 1에 따른 제조 장치를 사용한 극판군의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 9는 실시형태 1에 따른 제조 장치를 사용한 극판군의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.
도 10은 실시형태 2에 따른 극판군을 도시한 개략도이다.
도 11은 실시형태 2에 따른 극판군의 제조 장치를 도시한 개략도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.
(실시형태 1)
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 리튬 이온 2차전지인 각형 전지(2차전지)(1)는 각형 케이스(2)를 구비하고, 이 각형 케이스(2) 내에는 극판군(3)이 수용되어 있다. 각형 케이스(2)의 소정 개소에는, 도시하지 않은 정극 단자와 부극 단자가 설치되어 있다. 또 각형 케이스(2) 내에는 유기용매에 리튬염을 배합하여 이루어지는 전기분해액이 충전되어 있다.
극판군(3)은 지그재그로 굽혀진 세퍼레이터(4)와, 이 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내에 번갈아 삽입된 정극판(5)과 부극판(6)을 구비한다. 정극판(5)과 부극판(6)은 각각의 사이에 세퍼레이터(4)이 개재하도록 번갈아 겹쳐지고, 세퍼레이터(4)이 편평하게 접어진 상태로 되어 있다. 정극판(5)과 부극판(6)은 세퍼레이터(4)로부터 서로 반대측으로 돌출하는 리드부(5a, 6a)를 구비하고, 각 극의 리드부(5a, 6a)는 각각 묶여 있다. 그리고 정극판(5)의 리드부(5a)는 상기 정극 단자에 접속되고, 부극판(6)의 리드부(6a)는 상기 부극 단자에 접속된다.
이러한 구성의 극판군(3)을 제조하는 제조 장치(10)는, 이하에 설명한 바와 같이, 지그재그 굽힘 수단과, 극판 삽입 수단과, 공급 수단과, 프레스 수단을 적어도 구비하고 있다.
도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 지그재그 굽힘 수단은 연직방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드봉(가이드 부재)(11)을 갖고, 이 가이드봉(11)의 일방의 열(12A)과 타방의 열(12B) 사이에 세퍼레이터(4)가 배치되면, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 가이드봉(11)을 열(12A, 12B)끼리 사이에서 수평방향으로 교차시키고, 세퍼레이터(4)를 지그재그로 굽힌다.
가이드봉(11)은 세퍼레이터(4)에 대하여 공급되는 정부의 극판(5, 6)의 매수와 동일한 개수이거나 또는 그 이상의 개수 설치되어 있다. 이들 복수개의 가이드봉(11)은 도시하지 않은 베이스 위에 수직방향으로 2열(12A, 12B)로 각각 수평으로 배열된다. 또 가이드봉(11)은 열(12A, 12B) 사이에서 지그재그가 되도록, 즉 연직방향에서 지그재그 되도록 배열된다. 이들 가이드봉(11)은 열(12A, 12B)마다 설치된 세로 프레임(13, 14)에 각각 캔틸레버 모양으로 지지되어 있다.
또한 지그재그 굽힘 수단은 가이드봉(11)의 일방의 열(12A)과 타방의 열(12B) 사이에 세퍼레이터(4)가 배치되면, 가이드봉(11)을 열(12A, 12B)끼리 사이에서 교차시켜 세퍼레이터(4)를 지그재그로 굽히기 위한 구동부를 구비한다. 이 구동부는, 예를 들면, 볼나사와 볼나사를 회전시키는 모터 등에 의해 구성된다. 또한 이와 같이 볼나사, 모터 등으로 구성되는 구동부는 통상의 이송 수단이므로 도시는 생략한다.
또한 제조 장치(10)의 도시하지 않은 베이스 위에는, 지그재그로 굽혀지는 세퍼레이터(4)를 하방에서 받아들이는 정반(15)이 이동 가능하게 설치되어 있다. 정반(15)의 근방에는, 세퍼레이터(4)의 선단을 파지하는 클램프(16)가 정반(15)에 간섭하지 않도록 이동 가능하게 설치되어 있다. 정반(15)의 상방에는 세퍼레이터(4)가 권취된 롤(17)이 설치되어 있다. 롤(17)은 세퍼레이터(4)의 풀어내기 방향으로 될 수 있는 한 부하가 걸리지 않도록 회전 가능하게 유지되어 있다. 이것에 의해, 세퍼레이터(4)의 지그재그로 굽혀지는 개소에 생기는 장력이 저감된다. 또한 세퍼레이터(4)의 주행로에는 롤(17)로부터 풀려나온 세퍼레이터(4)를 소정 개소에서 절단하기 위한 커터(18)가 설치되어 있다.
극판 삽입 수단은 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 재치되는 복수의 극판 반송 트레이(19)를 갖는 극판 반송 부재(20)를 구비한다. 극판 반송 부재(20)의 각 극판 반송 트레이(19)를 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a)(도 2 참조) 내에 이동시킴으로써 각 오목홈(4a) 내에 정극판(5)과 부극판(6)을 번갈아 삽입한다. 본 실시형태에서는, 극판 삽입 수단은 정극판(5)을 반송하는 제 1 극판 반송 부재(정극판용 극판 반송 부재)(20A)와, 부극판(6)을 반송하는 제 2 극판 반송 부재(부극판용 극판 반송 부재)(20B)를 구비하고 있다. 제 1 극판 반송 부재(20A)는 극판군(3)에 필요한 정극판(5)의 매수와 동수개의 극판 반송 트레이(19)를 구비하고 있다. 제 1 극판 반송 부재(20A)의 각 극판 반송 트레이(19)는 일방의 열(12A)을 구성하는 가이드봉(11)의 후방에 수평으로 배치되고, 그 후단이 지지 프레임(21A)에 의해 연결되어 있다. 마찬가지로, 제 2 극판 반송 부재(20B)도 여러 극판 반송 트레이(19)를 구비한다. 제 2 극판 반송 부재(20B)의 극판 반송 트레이(19)는 타방의 열(12B)을 구성하는 가이드봉(11)의 후방에 수평으로 배치되고, 그 후단이 지지 프레임(21B)에 의해 연결되어 있다.
각 지지 프레임(21A, 21B)은 정극판(5) 또는 부극판(6)의 반송 방향으로 신축 가능한 피스톤·실린더 장치(22)의 피스톤 로드(22a)에 각각 연결되어 있다. 또 각 피스톤·실린더 장치(22)는 정극판(5) 또는 부극판(6)의 반송 방향으로 왕복이동 가능한 왕복대(23)에 각각 설치되어 있다.
각 왕복대(23)는 볼나사 등으로 이루어지는 구동부에 의해 수평방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는 각 왕복대(23)는 베이스 위에 회전 가능하게 설치된 이송 나사인 볼나사(24)에 나사결합하는 너트(25)에 연결되어 있다. 볼나사(24)는 도시하지 않은 모터에 의해 회전하게 되어 있다. 볼나사(24)가 회전하면, 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)가 각각 이동되고, 각 극판 반송 트레이(19)가 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내에 일괄하여 공급된다.
또한 극판 반송 트레이(19)의 좌우 양측(극판 반송 트레이(19)의 이동방향과는 직교하는 방향에서의 양측)에는, 세퍼레이터(4)의 가장자리부에 맞닿아지는 한 쌍의 밀기 부재(26)가 설치되어 있다. 밀기 부재(26)는 구체적으로는 각 극판 반송 트레이(19)의 좌우 양측으로부터 돌출한 정극판(5) 및 부극판(6)의 가장자리에 맞닿는 한 쌍의 세로봉으로서 구성되고, 각 왕복대(23)에 부착되어 있다. 이 때문에, 볼나사(24)의 회전에 의해 왕복대(23)가 이동하면, 밀기 부재(26)도 극판 반송 부재(20)와 함께 왕복이동한다. 그리고, 각 극판 반송 트레이(19)가 세퍼레이터(4)의 오목홈(4a) 내에 진입한 후에 각 피스톤·실린더 장치(22)가 압축동작하면, 각 극판 반송 트레이(19)는 오목홈(4a) 밖으로 후퇴되지만, 밀기 부재(26)는 전진한 위치에 머무른다. 이것에 의해 정극판(5) 및 부극판(6)은 밀기 부재(26)에 의해 이동이 규제되어, 세퍼레이터(4)의 오목홈(4a) 내에 잔류하게 된다.
이와 같이 극판 반송 부재(20)에 의해 정극판(5) 및 부극판(6)을 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a)에 일괄하여 삽입함으로써 택트타임을 단축할 수 있다.
또한 극판 반송 부재(20)는 가이드봉(11)에 의한 세퍼레이터(4)의 지그재그 굽힘 후에 이동시키도록 해도 되지만, 가이드봉(11)이 열(12A, 12B)끼리 사이에서 교차하고 세퍼레이터(4)를 지그재그로 굽히는 것임과 동시에 이동시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 세퍼레이터(4)를 지그재그로 굽히면서, 정극판(5) 및 부극판(6)을 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내에 삽입하는 것이 가능하게 되어, 택트타임이 보다 더한층 단축된다.
공급 수단은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 재치되는 카세트 부재(정극판용 또는 부극판용 카세트 부재)(50)를 갖고, 카세트 부재(50)에 재치된 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)을 극판 반송 부재(20)의 각 극판 반송 트레이(19)에 일괄하여 공급한다. 또한 도 4 및 도 5에는, 정극판(5)이 탑재된 카세트 부재(정극판용 카세트 부재)(50)를 예시한다.
카세트 부재(50)는 제 1 극판 반송 부재(20A) 및 제 2 극판 반송 부재(20B)(도 3 참조)의 각각에 대응하여 설치되어 있다. 각 카세트 부재(50)는 정극판(5) 또는 부극판(6)을 유지하는 복수단의 극판 유지부(51)를 구비한다. 극판 유지부(51)는 극판 반송 부재(20)의 각 극판 반송 트레이(19)에 대응하여 복수단으로 설치되어 있다. 각 극판 유지부(51)는 지주(52)에 고정된 한 쌍의 지지판(53)으로 구성되어 있고, 지지판(53) 사이에는 소정폭의 슬릿부(54)가 설치되어 있다. 또한 지지판(53)에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 정극판(5) 또는 부극판(6) 등이 삽입되는 가이드홈(55)이 슬릿부(54)를 따라 형성되어 있다.
또한 공급 수단은, 이러한 카세트 부재(50)에 재치된 정극판(5) 또는 부극판(6)의 가장자리를 극판 반송 부재(20)를 향하여 가압하는 가압 부재(56)를 구비한다. 가압 부재(56)는 정극판(5) 및 부극판(6)의 가장자리부에 맞닿는 세로봉으로서 구성되고, 한 쌍의 지지판(53) 사이의 슬릿부(54) 내를 이동할 수 있게 설치되어 있다. 즉 가압 부재(56)는 슬릿부(54)보다도 약간 좁은 폭으로 형성되어 있고, 도시하지 않은 피스톤·실린더 장치 등의 구동 수단에 의해 직선 이동 가능하게 구성되어 있다. 또 카세트 부재(50)와 가압 부재(56)는 도시하지 않은 이동대에 탑재되어 있고, 후술하는 바와 같이, 로봇암 등으로 정극판(5) 및 부극판(6)을 카세트 부재(50)에 탑재하는 극판 탑재부와, 극판 반송 부재(20) 사이를 이동 가능하게 구성되어 있다.
그리고 본 발명에서는, 이러한 구성의 공급 수단에 의해 극판 반송 부재(20)의 각 극판 반송 트레이(19)에 대하여 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)을 일괄하여 공급함으로써 택트타임의 더한층의 단축을 도모함과 아울러, 극판군(3)의 품질의 향상을 도모하고 있다.
프레스 수단은 베이스 위에서 수직방향으로 승강 가능한 푸셔(27)로서 구성되고, 정부의 극판(5, 6)의 적층방향에서 세퍼레이터(4)를 가압하여 편평하게 한다. 푸셔(27)는, 밀기 부재(26)에 의해 정극판(5) 및 부극판(6)의 이동이 규제된 상태에서, 세퍼레이터(4)를 이들 극판(5, 6)의 적층방향으로 가압한다. 이것에 의해, 세퍼레이터(4)는 정극판(5)과 부극판(6)을 끼운 상태에서 눌려 찌부러져서 편평하게 되어, 소정 두께의 편평 형상의 극판군(3)이 형성된다.
이하, 이러한 구성의 제조 장치(10)에 의한 극판군(3)의 제조 방법에 대하여, 도 6∼도 10을 참조하여 설명한다.
우선은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 지그재그 형상으로 배열된 가이드봉(11)의 일방의 열(12A)과 타방의 열(12B) 사이에 세퍼레이터(4)가 배치되고, 세퍼레이터(4)의 선단이 클램프(16)에 의해 파지된다. 세퍼레이터(4)는 롤(17)(도 3 참조)로부터 풀려나와, 비교적 작은 장력으로 가이드봉(11)의 열(12A, 12B) 사이에 연직방향으로 펴진다.
이 상태에서, 가이드봉(11)의 열(12A, 12B)이 세퍼레이터(4)측을 향하여 수평으로 이동되고, 가이드봉(11)이 열 사이에서 교차된다. 이것에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 세퍼레이터(4)가 지그재그로 굽혀지고, 하나의 극판군(3)에 필요한 개수의 오목홈(4a)이 세퍼레이터(4)에 동시에 형성된다. 즉, 가이드봉(11)으로 세퍼레이터(4)를 누름으로써, 세퍼레이터(4)가 지그재그 굽힘으로 되어 있다(지그재그 굽힘 공정).
또한 본 실시형태에서는, 이와 같이 가이드봉(11)이 열(12A, 12B)마다 수평방향으로 이동되는 것임과 동시에, 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B) 및 밀기 부재(26)도 세퍼레이터(4)를 향하여 수평방향으로 이동된다. 이것에 의해, 제 1 극판 반송 부재(20A)의 각 극판 반송 트레이(19)에 미리 탑재된 정극판(5) 및 제 2 극판 반송 부재(20B)의 각 극판 반송 트레이(19)에 미리 탑재된 부극판(6)이 지그재그로 굽혀진 세퍼레이터(4)의 각 오목홈 내(4a)에 번갈아 삽입된다(적층체 형성 공정).
다음에 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내로부터 가이드봉(11)이 빼내진다(제거 공정). 그 후, 밀기 부재(26)를 남기고 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)가 세퍼레이터(4)로부터 벗어나는 방향으로 이동되는 것임과 동시에, 푸셔(27)를 하강시킴으로써 세퍼레이터(4)를 사이에 두고 정극판(5)과 부극판(6)이 번갈아 적층된 적층체가 정극판(5)과 부극판(6)의 적층방향에서 정반(15)을 향하여 강하게 가압된다(가압 공정). 즉, 적층체가 정극판(5), 부극판(6)의 적층방향에서 가압되면서, 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)가 원래의 위치(도 7 (a) 중에서 2점쇄선으로 나타냄)까지 되돌려진다. 이것에 의해, 세퍼레이터(4)를 사이에 두고 정극판(5)과 부극판(6)이 번갈아 적층된 편평 형상의 적층체가 형성된다.
또한, 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내로부터 가이드봉(11)을 제거할 때에, 푸셔(27)로 세퍼레이터(4)를 가볍게 가압하도록 해도 된다. 이것에 의해, 가이드봉(11)의 제거에 따라, 세퍼레이터(4)의 지그재그 형상으로 굴곡 형상의 붕괴를 억제할 수 있다. 또한 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내로부터 가이드봉(11)을 제거하는 공정의 뒤에, 적층체의 가압 공정이나 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)를 원래의 위치까지 되돌리는 공정을 행하고 있지만, 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)를 원래의 위치까지 되돌리는 공정 뒤에, 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내로부터 가이드봉(11)을 제거하는 공정을 행해도 된다.
또한 편평 형상의 적층체가 형성된 후는 세퍼레이터(4)의 선단이 클램프(16)로부터 해방되고, 세퍼레이터(4)의 후단이 커터(18)에 의해 절단됨으로써 극판군(3)이 형성된다. 또한, 이 극판군(3)이 전지의 케이스(2) 내에 수납됨으로써 각형 전지(1)가 형성된다.
여기에서, 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)의 각 극판 반송 트레이(19)에는, 상기한 바와 같이 카세트 부재(50)의 각 지지판(53) 위에 탑재되어 있는 정극판(5) 또는 부극판(6)을 가압 부재(56)로 가압함으로써 이들 정극판(5) 또는 부극판(6)이 일괄하여 공급되게 되어 있다(극판 공급 공정).
카세트 부재(50)의 각 극판 유지부(51)를 구성하는 지지판(53) 위에는, 극판 반송 부재(20)와는 떨어진 위치에 설치된 극판 탑재부(도시하지 않음)에서 정극판(5) 또는 부극판(6)이 각각 탑재된다. 그리고, 극판군(3)의 제조 개시 시에는, 카세트 부재(50)에 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 미리 재치된 상태로 되어 있다. 또한 극판 탑재부에 있어서의 카세트 부재(50)에의 정극판(5) 또는 부극판(6)의 탑재 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 극판 탑재부에 보관되어 있는 정극판(5) 또는 부극판(6)을 로봇암 등으로 흡착하여 지지해서 카세트 부재(50)의 각 지지판(53) 위에 재치하면 된다.
극판군(3)의 제조 방법이 개시되면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 정극판(5) 또는 부극판(6)이 재치된 카세트 부재(50)가 각 극판 반송 부재(20)에 근접하는 위치까지 이동된다. 이 상태에서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 막대 형상의 가압 부재(56)를 슬릿부(54)를 향하여 슬라이드시킨다. 이것에 의해 각 카세트 부재(50)에 재치되어 있는 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 가압 부재(56)에 의해 밀어내져 제 1 또는 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)의 각 극판 반송 트레이(19)에 일괄하여 공급된다.
이것에 의해, 각 극판 반송 트레이(19)에 정극판(5) 또는 부극판(6)을 극히 단시간에 공급할 수 있어, 택트타임을 대폭 단축할 수 있다. 또 본 실시형태에서는, 카세트 부재(50)에 탑재되어 있는 복수의 정극판(5) 또는 부극판(6)을 막대 형상의 가압 부재(56)로 가압함으로써 극판 반송 부재(20)의 각 극판 반송 트레이(19)에 일괄하여 공급하고 있다. 이 때문에, 각 정극판(5) 또는 부극판(6)을 각 극판 반송 트레이(19)에 대하여 고정밀도로 위치 결정한 상태에서 재치할 수 있다. 이것에 의해, 세퍼레이터(4)의 각 오목홈(4a) 내에 삽입되는 정극판(5) 및 부극판(6)의 위치정밀도가 높아지고, 나아가서는 극판군(3)의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 정극판(5) 및 부극판(6)을 각 극판 반송 트레이(19)에 공급할 때, 가압 부재(56)에 의해 정극판(5) 및 부극판(6)의 리드부(5a, 6a)와는 상이한 가장자리부, 특히, 리드부(5a, 6a)와는 반대측의 가장자리부를 가압하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가압 부재(56)의 가압에 의한 정극판(5) 및 부극판(6)의 변형을 억제하여, 정극판(5) 및 부극판(6)을 각 극판 반송 트레이(19)에 양호하게 공급할 수 있다.
또한 극판 반송 부재(20)에 대하여 정극판(5) 또는 부극판(6)이 공급된 각 카세트 부재(50)는 극판 탑재부로 다시 이동되고, 다음에 제조되는 극판군(3)에 사용되는 정극판(5) 또는 부극판(6)이 재치된다. 이것에 의해, 다음에 극판군(3)의 제조가 개시될 때는, 카세트 부재(50)에 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)이 미리 탑재된 상태가 된다. 즉, 하나 전의 극판군(3)을 제조하기 위하여 행해지는, 후술하는 정극판(5)과 부극판(6)이 번갈아 겹치는 적층체를 가압하는 가압 공정까지, 그 다음 극판군(3)을 제조하기 위한 공정으로서, 정극판(5) 또는 부극판(6)을 카세트 부재(50)에 재치하는 극판 재치 공정을 완료시키도록 하고 있다. 예를 들면, 극판군(3)이 구비하는 극판(5, 6)의 매수가 많은 경우 등, 다음 극판군(3)의 제조 개시까지, 카세트 부재(50)에의 정부의 극판(5, 6)의 재치가 시간에 맞지 않는 것도 생각할 수 있다. 이러한 경우에는, 카세트 부재(50)를 각 극판 반송 부재(20)에 대하여 복수대 구비하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 정극판용과 부극판용의 카세트 부재(50)를 각각 복수대 준비하고, 하나 전의 극판군(3)의 제조공정에서 사용된 카세트 부재(50)와는 상이한 카세트 부재(50)에 정극판(5) 또는 부극판(6)을 재치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 다음에 극판군(3)의 제조 개시까지, 카세트 부재(50)에 소정 매수의 정극판(5) 또는 부극판(6)을 재치할 수 있어, 택트타임을 보다 확실하게 단축할 수 있다.
(실시형태 2)
도 10은 실시형태 2에 따른 극판군의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이며, 도 11은 실시형태 2에 따른 제조 장치를 도시한 개략도이다. 또한 동일 부재에는 동일한 부호를 붙여, 중복되는 설명은 생략한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 실시형태 2에 따른 극판군(3A)은 지그재그로 굽힌 연속 상태의 중첩체(40)와, 이 중첩체(40)의 각 오목홈(40a) 내에 삽입된 정극판(5)을 구비하는 편평 형상의 적층체로서 구성된다. 중첩체(40)는 2장의 세퍼레이터(4A)로 부극판(6A)를 사이에 끼고 이루어지는 적층체이다. 이 때문에, 중첩체(40)의 각 오목홈(40a) 내에 삽입된 정극판(5)은 세퍼레이터(4A)를 사이에 두고 부극판(6A)과 대치하게 된다.
또한, 이러한 본 실시형태의 구성에서도, 실시형태 1과 마찬가지로, 정극판(5)과 부극판(6A)에는 서로 역방향으로 세퍼레이터(4A)로부터 돌출하는 리드부(5a, 6a)가 설치된다(도 2 참조). 그리고, 각 극의 리드부(5a, 6a)는 각각 묶여져서 각형 케이스(2)(도 1 참조)의 도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자에 각각 접속된다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 이러한 극판군(3A)을 제조하는 제조 장치(10A)는 실시형태 1에서의 것과 마찬가지로 지그재그 형상으로 배열된 복수개의 가이드봉(11), 그 밖의 것을 갖는 구성이지만, 가이드봉(11)의 일방의 열(12A)과 타방의 열(12B) 사이에, 중첩체(40)가 삽입되게 되어 있다. 또한 제 1 및 제 2 극판 반송 부재(20A, 20B)의 각각이 정극판(5)을 중첩체(40)의 오목홈(40a) 내에 반송하게 되어 있다. 실시형태 2에 따른 제조 장치(10A)는 이것들의 점을 제외하고, 실시형태 1에 따른 제조 장치(10)와 동일한 구성이다.
이러한 실시형태 2에 따른 제조 장치(10A)에서는 중첩체(40)에 정극판(5)만을 삽입하는 오목홈(40a)을 형성하면 된다. 이 때문에, 실시형태 1의 극판군(3)과 같은 성능의 극판군(3A)을 제조하는 경우, 중첩체(40)의 오목홈(40a)의 수는 실시형태 1의 경우에 비해 반수로 족하다. 따라서 가이드봉(11)이나 극판 반송 트레이(19)의 개수도 대략 반수로 줄일 수 있고, 나아가서는 택트타임을 더욱 단축할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적당하게 변경이 가능한 것이다.
예를 들면, 상기의 실시형태에서는, 카세트 부재로부터 각 극판 반송 트레이로의 정부의 극판의 공급 방법으로서 카세트 부재에 탑재된 정부의 극판을 가압 부재로 가압하는 예를 설명했다. 그렇지만, 각 극판 반송 트레이에 일괄하여 극판을 공급할 수 있으면, 그 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 카세트 부재 위의 정부의 극판을 극판 반송 트레이측에서 파지하고, 카세트 부재로부터 극판 반송 트레이 위에 극판을 끌어내도록 해도 된다.
또한, 예를 들면, 상기의 실시형태에서는 각형 전지의 일례로서 리튬이온 2차전지를 예시했지만, 본 발명은 리튬이온 2차전지 이외의 전지나, 1차전지 등에도 적용 가능하다. 또한 상기의 실시형태에서는, 가이드봉을 열 사이에서 교차시킬 때에 쌍방의 열을 이동시키는 것으로 했지만, 일방의 열의 가이드봉을 정지시키고 타방의 열의 가이드봉을 이동시키도록 해도 동일한 지그재그 굽힘을 행할 수 있다. 그렇게 구성하면, 가이드봉의 열을 이동시키는 구동부를 적게 할 수 있어, 비용 절감이 가능하게 된다. 또한 가이드봉이나 극판 반송 트레이 등의 개수는 증감 자유로우며, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
1 각형 전지
2 각형 케이스
3 극판군
4 세퍼레이터
4a 오목홈
5 정극판
6 부극판
5a, 6a 리드부
10 제조 장치
11 가이드봉
12 열
13, 14 세로 프레임
15 정반
16 클램프
17 롤
18 커터
19 극판 반송 트레이
20 극판 반송 부재
21 지지 프레임
22 피스톤·실린더 장치
22a 피스톤 로드
23 왕복대
24 볼나사
25 너트
26 밀기 부재
27 푸셔
40 중첩체
40a 오목홈
50 카세트 부재
51 극판 유지부
52 지주
53 지지판
54 슬릿부
55 가이드홈
56 누름 부재

Claims (12)

  1. 소정 매수의 정극판 또는 부극판을 정극판용 또는 부극판용 카세트 부재에 재치하는 극판 재치 공정과,
    상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 정극판용 또는 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 극판 공급 공정과,
    복수의 가이드 부재로 세퍼레이터를 누름으로써, 상기 세퍼레이터를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 공정과,
    상기 지그재그로 굽혀진 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내에 상기 정극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 정극판과 상기 부극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 부극판을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과,
    상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내로부터 상기 가이드 부재를 제거하는 제거 공정과,
    상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 가압하는 가압 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  2. 소정 매수의 정극판을 정극판용 카세트 부재에 재치하는 극판 재치 공정과,
    상기 정극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판을 정극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 극판 공급 공정과,
    복수의 가이드 부재로 부극판을 2장의 세퍼레이터로 사이에 끼운 중첩체를 누름으로써, 상기 중첩체를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 공정과,
    상기 지그재그로 굽혀진 상기 중첩체의 각 오목홈 내에 상기 정극판용 극판 반송 부재에 재치된 상기 정극판을 삽입함으로써, 상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과,
    상기 중첩체의 각 오목홈 내로부터 상기 가이드 부재를 제거하는 제거 공정과,
    상기 적층체를 상기 정극판과 상기 부극판이 적층된 방향으로 가압하는 가압 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가이드 부재를 연직방향으로 지그재그 형상으로 배치하고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 상기 세퍼레이터 또는 상기 중첩체를 배치하는 세퍼레이터 배치 공정을 더 갖고,
    상기 지그재그 굽힘 공정은 상기 가이드 부재를 열 사이에서 수평방향으로 교차시킴으로써 행하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 극판 공급 공정은 상기 지그재그 굽힘 공정 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 극판 재치 공정은 하나 전의 2차전지를 제조하기 위하여 행해지는 상기 가압 공정까지 행해지는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 극판 재치 공정은 하나 전의 2차전지를 제조하기 위하여 행해지는 상기 극판 재치 공정에서 사용된 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재와는 상이한 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 상기 정극판 또는 상기 부극판을 재치하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 방법.
  7. 연직방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 갖고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에 세퍼레이터가 배치되면, 상기 가이드 부재를 열 사이에서 수평방향으로 교차시켜 상기 세퍼레이터를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 수단과,
    소정 매수의 정극판 또는 부극판이 재치되는 정극판용 또는 부극판용 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재를 상기 세퍼레이터의 각 오목홈 내로 이동시킴으로써 각 오목홈 내에 상기 정극판과 상기 부극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과,
    상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 각 극판이 적층되는 방향으로 가압하는 프레스 수단을 구비함과 아울러,
    소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판이 재치되는 정극판용 또는 부극판용 카세트 부재를 갖고, 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치되어 있는 복수매의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.
  8. 연직방향으로 지그재그 형상으로 배열된 복수의 가이드 부재를 갖고, 상기 가이드 부재의 일방의 열과 타방의 열 사이에, 부극판을 2장의 세퍼레이터로 끼운 중첩체가 배치되면, 상기 가이드 부재가 열 사이에서 수평방향으로 교차하고 상기 중첩체를 지그재그로 굽히는 지그재그 굽힘 수단과,
    소정 매수의 정극판이 재치되는 정극판용 극판 반송 부재를 구비하고, 상기 정극판용 극판 반송 부재를 상기 중첩체의 각 오목홈 내로 이동시킴으로써 각 오목홈 내에 상기 정극판을 삽입하는 극판 삽입 수단과,
    상기 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 정극판과 상기 부극판이 번갈아 겹치는 적층체를 각 극판이 적층되는 방향으로 가압하는 프레스 수단을 구비함과 아울러,
    소정 매수의 상기 정극판이 재치되는 정극판용 카세트 부재를 갖고, 상기 정극판용 카세트 부재에 재치된 소정 매수의 상기 정극판을 상기 정극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 공급 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 지그재그 굽힘 수단에 의해 상기 세퍼레이터 또는 상기 중첩체가 지그재그로 굽혀질 때까지, 소정 매수의 상기 정극판 또는 상기 부극판을 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재로부터 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 극판 반송 부재에 일괄하여 공급하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재를 복수대 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 공급 수단은 상기 정극판용 또는 상기 부극판용 카세트 부재에 재치된 상기 정극판 또는 상기 부극판의 가장자리부를 가압하는 가압 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가압 부재는 상기 정극판 또는 상기 부극판의 리드부와는 반대측의 가장자리부를 가압하는 것을 특징으로 하는 2차전지의 제조 장치.

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