KR101810144B1

KR101810144B1 - 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치

Info

Publication number: KR101810144B1
Application number: KR1020160092533A
Authority: KR
Inventors: 김준섭; 이휘웅; 장종민; 남성우
Original assignee: (주)피엔티
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2017-12-19

Abstract

이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치가 개시된다. 개시된 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 공급 롤러에서 공급되어 진행하는 이차전지 전극을 가압하여 그 두께를 줄이는 프레싱 유닛(pressing unit), 프레싱 유닛을 통과하여 진행하는 이차전지 전극을, 그 진행 방향과 평행하게 절개하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할하는 슬리팅 유닛(slitting unit), 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제1 회수 롤러, 및 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제2 회수 롤러를 구비한다. 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립은 제1 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 제1 회수 롤러에 권취되고, 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립은 제2 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 제2 회수 롤러에 권취된다.

Description

이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치{Apparatus for pressing and slitting electrode of secondary battery}

본 발명은 이차전지 전극을 가압 압축한 후 길이 방향을 따라 슬리팅(slitting)하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할(分割)하는 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치에 관한 것이다.

이차전지는 재충전(recharging)이 가능한 전지로서, 전해질 중의 이온이 분리막(separator)에 의해 절연된 양극과 음극의 사이를 이동함으로써 충전 및 방전을 반복하도록 구성된다. 이차전지의 양극 및 음극과 같은 전극은 공통적으로, 금속 재질의 전극 집전체와, 전극 집전체 상에 서로 이격되게 적층되는 복수의 전극 활물질층을 구비한다. 복수의 전극 활물질층은 전극 집전체의 길이 방향과 평행하게 연장된다. 서로 이격된 한 쌍의 전극 활물질층 사이의 전극 집전체가 노출된 부분은 무지부라 일컬어 진다. 전극 집전체는 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 이루어진 시트(sheet)나 포일(foil)일 수 있다. 상기 전극 활물질층은 전극 집전체 상에 전극 활물질을 도포하고 건조하여 형성된다.

전극 활물질의 집적도가 높을수록 이차전지의 용량이 커지고 성능이 향상되므로, 상기 이차전지 전극을 압축하는 프레싱(pressing) 작업이 요구된다. 또한, 상기 이차전지 전극을 적절한 폭을 갖는 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할(分割)하는 슬리팅(slitting) 작업도 요구된다. 종래에는 프레싱 작업을 수행하는 프레싱 장치와 슬리팅 작업을 수행하는 슬리팅 장치가 분리되어서 상기 프레싱 작업과 상기 슬리팅 작업이 개별적으로 진행되었다. 따라서, 상기 장치들을 설치하는데 공간적 제약이 있다. 또한, 프레싱 장치에서 롤(roll) 형태로 권취된 이차전지 전극을 언로딩(unloading)하고, 이를 슬리팅 장치로 옮겨 로딩(loading)해야 하므로, 작업 생산성도 저하되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0363270호

본 발명은, 롤투롤 방식으로 끊김 없이 이어져 이차전지 전극이 진행하는 과정에서 이차전지 전극을 압축하는 프레싱 작업과, 이차전지 전극을 그 길이 방향으로 슬리팅(slitting)하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할하는 슬리팅 작업을 순차적으로 수행하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치를 제공한다.

본 발명은, 롤(roll) 형태로 권취된 이차전지 전극을 풀어 공급하는 공급 롤러, 상기 공급 롤러에서 공급되어 진행하는 이차전지 전극을 가압하여 그 두께를 줄이는 프레싱 유닛(pressing unit), 상기 프레싱 유닛을 통과하여 진행하는 이차전지 전극을, 그 진행 방향과 평행하게 절개하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할하는 슬리팅 유닛(slitting unit), 상기 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제1 회수 롤러, 및 상기 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제2 회수 롤러를 구비한, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치를 제공한다.

상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립은 상기 제1 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 상기 제1 회수 롤러에 권취되고, 상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립은 상기 제2 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 상기 제2 회수 롤러에 권취될 수 있다.

상기 슬리팅 유닛은, 상기 이차전지 전극을 지지하며 상기 이차전지 전극의 폭 방향으로 연장된 지지 롤러와, 상기 지지 롤러의 외주면에 형성된 나이프 설치 그루브(groove)에 삽입 고정된 제1 나이프(knife)와, 상기 이차전지 전극이 전단력(shear force)에 의해 절단되도록 상기 제1 나이프와 대응되게 배치되는 제2 나이프를 구비할 수 있다.

본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 슬리팅 유닛을 통과하여 진행하는 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 상기 제1 회수 롤러를 향하도록 안내하는 제1 분리 롤러, 및 상기 복수의 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 상기 제2 회수 롤러를 향하도록 안내하는 제2 분리 롤러를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 프레싱 유닛을 통과한 이차전지 전극의 상측면과 하측면의 표면을 촬상하는 표면 검사 유닛, 및 표면 검사 유닛이 촬상한 이미지(image)를 통해 상기 이차전지 전극에 불량이 발생한 것으로 판단되면 해당되는 부분에 불량임을 알려주는 라벨(label)을 부착하는 제1 불량 마킹(marking) 유닛 및 제2 불량 마킹 유닛을 더 구비하고, 상기 제1 불량 마킹 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제1 회수 롤러 사이에 배치되고, 상기 제2 불량 마킹 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제2 회수 롤러 사이에 배치될 수 있다.

상기 이차전지 전극은 전극 집전체와, 상기 전극 집전체의 양 측면 중 적어도 한 측면에 상기 전극 집전체의 폭 방향으로 이격되게 적층된 복수의 전극 활물질층을 구비하며, 상기 복수의 전극 활물질층 중에서 인접한 한 쌍의 전극 활물질층 사이에는 상기 전극 집전체의 측면이 노출되는 무지부가 형성되고, 상기 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 무지부에 주름 형성이 억제되도록 상기 무지부를 가열하는 제1 열처리 유닛 및 제2 열처리 유닛을 더 구비하고, 상기 제1 열처리 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제1 회수 롤러 사이에 배치되고, 상기 제2 열처리 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제2 회수 롤러 사이에 배치될 수 있다.

상기 프레싱 유닛은 상기 이차전지 전극의 진행 경로를 따라 복수 개가 구비되며, 상기 복수의 프레싱 유닛은 각각, 상기 이차전지 전극이 가압되면서 통과하는 닙(nip)이 형성되도록 위아래에 배치된 상측 롤러와 하측 롤러를 구비하고, 상기 이차전지 전극의 진행 경로를 따라 상류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 그보다 상대적으로 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격보다 크거나 같고, 상기 복수의 프레싱 유닛 중 가장 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 목표로 설정한 이차전지 전극의 두께보다 작을 수 있다.

본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 복수의 프레싱 유닛을 통과한 이차전지 전극의 두께를 측정하는 두께 측정 유닛을 더 구비하고, 상기 두께 측정 유닛이 측정한 이차전지 전극의 두께와 상기 목표로 설정한 이차전지 전극의 두께를 비교하고, 그 결과에 따라 상기 복수의 프레싱 유닛 중 적어도 하나의 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격이 조정될 수 있다.

본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 제1 회수 롤러의 회전 축선을 향해 가압하여 상기 제1 회수 롤러에 권취되는 이차전지 전극 스트립의 권취 밀도를 높이는 제1 터치 롤러(touch roller), 및 상기 제2 회수 롤러의 회전 축선을 향해 가압하여 상기 제2 회수 롤러에 권취되는 이차전지 전극 스트립의 권취 밀도를 높이는 제2 터치 롤러를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 공급 롤러에서 회수 롤러로 진행하는 이차전지 전극의 진행 경로 상에 프레싱 유닛과 슬리팅 유닛을 구비하여 순차적으로 프레싱 작업과 슬리팅 작업을 진행하므로써, 작업 생산성이 향상된다. 또한, 프레싱 장치와 슬리팅 장치가 독립적으로 설치되는 경우보다 장치의 설치 공간이 감소되며, 작업 설비 비용이 절감된다.

한편, 이차전지 전극을 먼저 슬리팅(slitting)하고 후에 프레싱(pressing)하게 되면 분할된 이차전지 전극 스트립의 개수만큼 프레싱 유닛을 필요로 한다. 이에 비하여 본 발명은 적은 수의 프레싱 유닛을 구비하므로, 이차전지 전극의 진행 경로 설계도 용이하고, 작업 설비 비용이 절감된다.

도 1은 이차전지 전극의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 III 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 IV 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 2를 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2의 제1 및 제2 분리 롤러를 통과하며 경로가 분할되는 복수의 이차전지 전극 스트립을 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 이차전지 전극의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 III 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 4는 도 2의 IV 부분을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 도 2를 V-V에 따라 절개 도시한 단면도이며, 도 6은 도 2의 제1 및 제2 분리 롤러를 통과하며 경로가 분할되는 복수의 이차전지 전극 스트립을 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 이차전지 전극(1)은 양극(anode)과 음극(cathode)으로 구분되며, 공통적으로 전극 집전체(2)와, 상기 전극 집전체(2)의 상측면 및 하측면에 적층된, 전극 활물질로 이루어진 복수의 전극 활물질층(5)을 구비한다.

상기 복수의 전극 활물질층(5)은 전극 집전체(2)의 폭 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이격되게 배치되고, 상기 복수의 전극 활물질층(5) 중에서 인접한 한 쌍의 전극 활물질층(5) 사이에는 전극 활물질이 없어 전극 집전체(2)의 상측면 또는 하측면이 노출되는 무지부(4)가 형성된다. 상기 무지부(4)뿐만 아니라 전극 집전체(2)의 폭 방향으로 양 측 단부(3)도 전극 활물질층(5)이 적층되지 않아 전극 집전체(2)의 상측면 또는 하측면이 부분적으로 노출될 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 것과 달리, 이차전지 전극은 전극 집전체(2)의 상측면과 하측면 중 한 측면에만 적층된 전극 활물질층(5)을 구비할 수도 있으며, 본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는 전극 집전체(2)의 양 측면에 전극 활물질층(5)이 적층된 이차전지 전극뿐만 아니라, 전극 집전체(2)의 일 측면에만 전극 활물질층(5)이 적층된 이차전지 전극도 압축할 수 있다.

도 1에 도시된 이차전지 전극(1)은 양극일 수도 있고 음극일 수도 있다. 양극은 양극용 전극 집전체의 상측면 및 하측면 중 적어도 한 측면에 양극용 전극 활물질이 도포되고, 음극은 음극용 전극 집전체의 상측면 및 하측면 중 적어도 한 측면에 음극용 전극 활물질이 도포된다. 양극용 전극 집전체(2)와 음극용 전극 집전체(2)는 통상적으로, 3 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 금속 재질의 포일(foil)일 수 있다. 양극용 전극 집전체(2)는 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 음극용 전극 집전체(2)는 이차전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 양극용 전극 집전체(2) 또는 음극용 전극 집전체(2)는 포일(foil) 형태에 한정되는 것은 아니며, 필름(film), 시트(sheet), 네트(net), 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.

양극용 전극 활물질층(5)의 소재인 양극용 전극 활물질은, 예를 들어, LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiNiO₂, LiMnO₂ 과 같은 리튬계 산화물을 주성분으로 포함하고, 바인더(binder)로서 수지(resin)를 포함한다. 음극용 전극 활물질층(5)의 소재인 음극용 전극 활물질은, 예를 들어, 탄소(C) 계열 물질, 규소(Si), 주석(Sn), 주석 산화물(tin oxide), 주석 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물 등을 주성분으로 포함하고, 바인더(binder)로서 수지(resin)를 포함한다.

도 2 내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 진행하는 상기 이차전지 전극(1)(도 1 참조)을 가압하여 그 두께를 줄이고, 연이어 슬리팅(slitting)하여 이차전지 전극(1)보다 폭이 좁은 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할는 장치로서, 공급 롤러(11), 회수 롤러(60), 단부 제거 유닛(20), 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35), 두께 측정 유닛(50), 표면 검사 유닛(60), 폭 방향 정렬 유닛(68), 슬리팅 유닛(70), 제1 및 제2 분리 롤러(81, 82), 제1 및 제2 열처리 유닛(84, 87), 제1 및 제2 불량 마킹 유닛(90, 95), 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106), 및 제1 및 제2 터치 롤러(touch roller)(103, 108)를 구비한다.

공급 롤러(11)는 롤(roll) 형태로 권취된 이차전지 전극(1)을 풀어 끊김 없이 이어지게 공급하는 롤러이다. 상기 공급 롤러(11)에 장착되는 롤 형태의 이차전지 전극(1)은, 전극 집전체(2)의 양 측면에 전극 활물질을 도포하고, 상기 전극 활물질을 건조 경화하여 전극 활물질층(5)을 형성하고, 롤 형태로 권취한 것이다.

단부 제거 유닛(20)은 공급 롤러(11)에서 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)로 향하는 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에서 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)의 상류에 배치되며, 이차전지 전극(1)의 양 측 단부(3)(도 1 참조)를 잘라내 제거한다. 상기 단부 제거 유닛(20)은 이차전지 전극(1)을 그 진행 방향과 평행하게 슬리팅(slitting)하여 상기 양 측 단부(3)를 이차전지 전극(1)에서 제거한다. 한편, 이차전지 전극(1)에서 상기 양 측 단부(3)를 제거할 필요가 없는 경우에 상기 단부 제거 유닛(20)은 동작하지 않는다.

제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)은 상기 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에서 상기 단부 제거 유닛(20)의 하류에 배치되어 상기 이차전지 전극(1)을 순차적으로 가압하여 그 두께를 줄인다. 상기 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에서 제1 프레싱 유닛(22)이 제2 프레싱 유닛(35)보다 상대적으로 상류에 배치된다.

제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)은 각각, 위아래에 서로 마주보게 배치된 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(25, 38)를 구비한다. 도시되진 않았으나, 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)은 각각, 전동 모터(미도시)와, 상기 전동 모터의 동력을 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(25, 38)에 전달하는 기어(gear)들을 더 구비한다. 이에 따라 제1 프레싱 유닛(22)의 상측 및 하측 롤러(23, 25)와, 제2 프레싱 유닛(35)의 상측 및 하측 롤러(36, 38)은 당해 유닛에 구비된 전동 모터의 모터 샤프트의 회전력에 의해 동력 회전한다.

제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)의 마주보는 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(25, 38) 사이에 롤러의 길이 방향과 평행하게 직선(直線) 연장된 접촉면을 닙(nip)(24, 37)이라 한다. 상기 닙(24, 37)은 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(25, 38)가 실제로 접촉되어 형성된 경우뿐만 아니라, 외견상 접촉된 것처럼 보이나 정밀하게 보면 미세하게 이격된 경우를 지칭할 수도 있다. 제1 프레싱 유닛(22)의 상측 및 하측 롤러(23, 25) 사이에 형성된 닙(24)의 간격(NIP1)은 제2 프레싱 유닛(35)의 상측 및 하측 롤러(36, 38) 사이에 형성된 닙(37)의 간격(NIP2)보다 크거나 같다.

공급 롤러(11)에서 공급된 이차전지 전극(1)은 제1 프레싱 유닛(22)의 닙(24)과 제2 프레싱 유닛(35)의 닙(37)을 순차적으로 통과하면서 가압된다. 구체적으로, 전극 집전체(2)가 금속 재질의 포일(foil)인 경우에 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)을 통과하여도 상기 전극 집전체(2)의 두께는 거의 압축되지 않는다. 따라서, 제1 프레싱 유닛(22)을 통과하기 전과 후의 이차전지 전극(1)의 두께 차이는, 제1 프레싱 유닛(22)을 통과하기 전과 후의 전극 활물질층(5)의 두께 차이의 두 배와 같다. 마찬가지로, 제2 프레싱 유닛(35)을 통과하기 전과 후의 이차전지 전극(1)의 두께 차이는, 제2 프레싱 유닛(35)을 통과하기 전과 후의 전극 활물질층(5)의 두께 차이의 두 배와 같다.

제1 프레싱 유닛(22)을 통과하기 전과 후의 이차전지 전극(1)의 두께 차이가, 제2 프레싱 유닛(35)을 통과하기 전과 후의 이차전지 전극(1)의 두께 차이보다 크며, 이와 같이 이차전지 전극(1)이 제1 프레싱 유닛(22)에서 상대적으로 큰 폭으로 압축되고, 제2 프레싱 유닛(35)에서 상대적으로 작은 폭으로 압축되도록 제1 프레싱 유닛(22)의 닙(24)의 간격(NIP1)과 제2 프레싱 유닛(35)의 닙(37)의 간격(NIP2)이 설정된다.

한편, 이차전지 전극(1)은 전극 활물질층(5)의 탄성 복원성으로 인해 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)의 닙(24, 37)을 통과한 후 약간 부풀게 된다. 이를 감안하여, 마지막으로 이차전지 전극(1)을 가압하는 제2 프레싱 유닛(35)의 닙(37)의 간격(NIP2)은 목표로 설정한 이차전지 전극(1)의 두께보다 작다. 예를 들어, 상기 닙(37)의 간격(NIP2)과 상기 목표로 설정된 이차전지 전극(1)의 두께의 차이는 상기 목표로 설정된 이차전지 전극(1)의 두께의 20%보다 작을 수 있다.

도 2에 도시된 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는 한 쌍의 프레싱 유닛(22, 35)을 구비하고 있으나, 본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는 이에 한정되지 않으며, 단수의 프레싱 유닛을 구비하거나, 한 쌍보다 더 많은, 예컨대, 3 내지 4개의 프레싱 유닛을 구비할 수도 있다. 이 경우에, 복수의 프레싱 유닛 중에서 이차전지 전극의 진행 경로를 따라 상류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 그보다 상대적으로 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격보다 크게 구성된다. 또한, 상기 복수의 프레싱 유닛 중 가장 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 목표로 설정한 이차전지 전극의 두께보다 작다.

두께 측정 유닛(50)은 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)을 통과한 이차전지 전극(1)의 두께를 측정한다. 두께 측정 유닛(50)은 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에서 상기 이차전지 전극(1)을 지지하는 지지 롤러(53)와, 상기 지지 롤러(53)를 통과하는 이차전지 전극(1)의 두께를 비접촉적 방식으로 감지하는 감지 헤드(51)를 구비한다. 상기 감지 헤드(51)는 이차전지 전극(1)의 폭 방향을 따라 이차전지 전극(1)의 두께를 측정한다.

콘트롤러(controller)(112)는 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)의 각 유닛들의 동작을 종합적으로 제어한다. 특히, 콘트롤러(112)는 두께 측정 유닛(50)이 측정한 이차전지 전극(1)의 실제 두께와 목표로 설정한 이차전지 전극(1)의 두께를 비교하고, 그 결과에 따라 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35) 중 적어도 하나의 프레싱 유닛의 닙(24, 37)의 간격(NIP1, NIP2)을 조정하는 기능을 수행한다. 부연하면, 이차전지 전극(1)의 실제 두께가 목표로 설정한 두께보다 두꺼우면, 콘트롤러(112)가 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(24, 37) 중 하나를 승강(乘降) 구동하는 전동 모터를 제어하는 제어 신호를 송신하며, 이에 따라 상기 닙(24, 37)의 간격(NIP1, NIP2)이 좁아져 상기 실제 두께와 목표로 한 두께의 차이가 작아지게 된다.

이차전지 전극(1)의 두께가 자신의 폭 방향을 따라 균일하지 않은 경우, 예를 들면, 이차전지 전극(1)의 폭 방향을 따라 일 측의 두께가 타 측보다 두꺼운 경우에도, 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(24, 37) 중 하나의 일 측 단부와 타 측 단부가 서로 다른 폭으로 승강하도록 콘트롤러(112)가 제어함으로써, 이차전지 전극(1)의 두께가 자신의 폭 방향을 따라 균일하게 조정될 수 있다.

표면 검사 유닛(60)은 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)과 두께 측정 유닛(50)을 통과한 이차전지 전극(1)의 상측면과 하측면의 표면을 촬상한다. 표면 검사 유닛(60)은, 이차전지 전극(1)의 하측면을 촬상하는 제1 카메라(61)와, 상기 제1 카메라(61)에 의해 촬상되는 지점을 밝혀주는 제1 조명(62)과, 이차전지 전극(1)의 상측면을 촬상하는 제2 카메라(65)와, 상기 제2 카메라(65)에 의해 촬상되는 지점을 밝혀주는 제2 조명(66)을 구비한다.

폭 방향 정렬 유닛(68)은 이차전지 전극(1)이 자신의 폭 방향으로 일 측으로 치우치지 않고 진행하여 슬리팅 유닛(70)으로 유입될 수 있도록 이차전지 전극(1)을 정렬한다. 슬리팅 유닛(70)은 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35), 두께 측정 유닛(50), 표면 검사 유닛(60), 및 폭 방향 정렬 유닛(68)을 통과하여 진행하는 이차전지 전극(1)을, 그 진행 방향과 평행하게 절개하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)(1A, 1B, 1C, 1D)으로 분할한다.

도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 슬리팅 유닛(70)은 피딩 롤러(feeding roller)(71), 지지 롤러(73), 3개의 제1 나이프(knife)(76), 3개의 제2 나이프(78), 및 3개의 제2 나이프 홀더(holder)(77)를 구비한다. 피딩 롤러(71)는 상기 3쌍의 제1 및 제2 나이프(76, 78)를 향해 이차전지 전극(1)을 일정한 속도로 급지한다. 지지 롤러(73)는 이차전지 전극(1)의 폭 방향으로 연장된 롤러로서, 슬리팅(slitting)되는 순간 이차전지 전극(1)을 지지한다.

지지 롤러(73)의 외주면에는 지지 롤러(73)의 길이 방향으로 이격되게 배치된 3개의 나이프 설치 그루브(groove)(75)가 형성된다. 3개의 나이프 설치 그루브(75)는 링(ring) 형태로 파여져 형성된다. 3개의 나이프 설치 그루브(75)에는 링(ring) 형상의 제1 나이프(76)가 하나씩 삽입 고정된다. 제1 나이프(76)의 말단은 지지 롤러(73)의 외주면보다 더 외측으로 돌출되지 않는다.

3개의 제2 나이프(78)는 이차전지 전극(1)이 전단력(shear force)에 의해 절단되도록 3개의 제1 나이프(76)와 일대일로 대응되게 배치된다. 3개의 제2 나이프 홀더(77)는 제1 나이프(76)를 하나씩 고정 지지한다. 제2 나이프(78)는 링(ring) 형상의 나이프이며, 그 말단은 상기 제1 나이프(76)의 말단에 실제로 접촉되거나 거의 접촉된 것처럼 근접한다. 3쌍의 제1 및 제2 나이프(76, 78)에 의해 이차전지 전극(1)은 4개의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)으로 분할된다. 그러나, 본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는 이차전지 전극을 4개의 이차전지 전극 스트립으로 분할하는 구성에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 2개, 3개, 또는 5개, 6개 이차전지 전극 스트립으로 분할하는 구성을 구비할 수도 있다.

도 2 및 도 6을 함께 참조하면, 제1 분리 롤러(81)는 슬리팅 유닛(70)을 통과하여 진행하는 4개의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D) 중에서 첫 번째 및 세 번째의 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)을 분리하여 제1 회수 롤러(101)를 향하도록 안내한다. 제2 분리 롤러(82)는 상기 4개의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D) 중에서 두 번째 및 네 번째의 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)을 분리하여 제2 회수 롤러(106)를 향하도록 안내한다. 대략 같은 높이에 연이어 배치된 제1 및 제2 분리 롤러(81, 82)보다 상기 제1 회수 롤러(101)가 아래에 배치되므로 상기 제1 분리 롤러(81)를 통과한 첫 번째 및 세 번째의 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)은 아래 방향으로 진행하고, 제1 및 제2 분리 롤러(81, 82)보다 상기 제2 회수 롤러(106)가 위에 배치되므로 상기 제2 분리 롤러(82)를 통과한 두 번째 및 네 번째의 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)은 위 방향으로 진행한다. 만약, 슬리팅 유닛에서 분할된 이차전지 전극 스트립이 4개보다 많은 경우에는, 제1 분리 롤러는 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 제1 회수 롤러로 안내하고, 제2 분리 롤러는 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 제2 회수 롤러로 안내할 것이다.

도 2를 다시 참조하면, 제1 열처리 유닛(84)은 슬리팅 유닛(70)과 제1 회수 롤러(101) 사이에 배치되며, 제1 회수 롤러(101)로 진행하는 첫 번째 및 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)의 무지부(4)(도 1 참조)에 주름(wrinkle) 형성이 억제되도록 무지부(4)를 가열한다. 제2 열처리 유닛(87)은 슬리팅 유닛(70)과 제2 회수 롤러(106) 사이에 배치되며, 제2 회수 롤러(106)로 진행하는 두 번째 및 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)의 무지부(4)에 주름 형성이 억제되도록 무지부(4)를 가열한다. 상기 무지부(4)가 가열되면 무지부(4)의 전극 집전체(2)(도 1 참조)가 이완되어 주름이 개선될 수 있다. 제1 및 제2 열처리 유닛(84, 87)은 상기 무지부(4)를 가열하는 발열체로서 할로겐 램프(halogen lamp)를 구비할 수 있다.

제1 불량 마킹 유닛(90)은 슬리팅 유닛(70)과 제1 회수 롤러(101) 사이에 배치되며, 이차전지 전극(1)의 상측면 또는 하측면 표면에 불량이 발생한 첫 번째 또는 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)의 해당되는 부분에 불량임을 알려주는 라벨(label)을 부착한다. 제2 불량 마킹 유닛(95)은 슬리팅 유닛(70)과 제2 회수 롤러(106) 사이에 배치되며, 이차전지 전극(1)의 상측면 또는 하측면 표면에 불량이 발생한 두 번째 또는 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)의 해당되는 부분에 불량임을 알려주는 라벨을 부착한다.

상기 제1 및 제2 불량 마킹 유닛(90, 95)의 동작은 상술한 표면 검사 유닛(60)의 촬상 결과와 연계되어 있으며, 콘트롤러(112)에 의해 제어된다. 부연하면, 콘트롤러(112)는 표면 검사 유닛(60)이 촬상한 이미지(image)와 양품인 이차전지 전극(1)의 표면 이미지를 비교하여 식별 가능한 차이가 있으면 해당되는 부분을 불량으로 판정하며, 상기 불량으로 판정된 부분이 슬리팅 유닛(70)을 통과하면 첫 번째 내지 네 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D) 중에서 몇 번째 이차전지 전극 스트립인지를 파악한다.

상기 불량으로 판정된 부분이 첫 번째 또는 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)에 포함되어 있으면, 상기 불량으로 판정된 부분이 제1 불량 마킹 유닛(90)을 통과할 때에 맞추어 제1 불량 마킹 유닛(90)이 라벨을 부착하도록 제어 신호를 송신하며, 이에 따라 첫 번째 또는 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)의 불량인 부분에 불량을 표시하는 라벨이 부착된다. 마찬가지로, 상기 불량으로 판정된 부분이 두 번째 또는 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)에 포함되어 있으면, 상기 불량으로 판정된 부분이 제2 불량 마킹 유닛(95)을 통과할 때에 맞추어 제2 불량 마킹 유닛(95)이 라벨을 부착하도록 제어 신호를 송신하며, 이에 따라 두 번째 또는 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)의 불량인 부분에 불량을 표시하는 라벨이 부착된다. 작업자는 추후의 작업에서 상기 라벨을 식별하여 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)의 불량인 부분을 쉽게 찾아 제거할 수 있다.

제1 회수 롤러(101)는 제1 불량 마킹 유닛(90)을 통과한 첫 번째 및 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)을 권취 및 회수하고, 제2 회수 롤러(106)는 제2 불량 마킹 유닛(95)을 통과한 두 번째 및 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)을 권취 및 회수한다. 첫 번째 및 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)은 Y축과 평행한 제1 회수 롤러(101)의 회전 축선(SL1)을 따라 서로 이격되게 제1 회수 롤러(101)에 권취된다. 즉, 첫 번째 및 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)은 양 자 사이에 존재하였으나 분리되어 제2 회수 롤러(106)에 권취된 두 번째 이차전지 전극 스트립(1B)의 폭 만큼의 간격이 이격된 채 제1 회수 롤러(101)에 권취 회수되고, 두 번째 및 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B 1D)은 양 자 사이에 존재하였으나 분리되어 제1 회수 롤러(101)에 권취된 세 번째 이차전지 전극 스트립(1C)의 폭 만큼의 간격이 이격된 채 제2 회수 롤러(106)에 권취 회수된다.

만약, 슬리팅 유닛에서 이차전지 전극(1)이 4개보다 많은 수의 이차전지 전극 스트립으로 분리된다면, 상기 복수의 이차전지 전극 스트립 중에 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립은 제1 회수 롤러에 서로 이격되어 권취되고, 상기 복수의 이차전지 전극 스트립 중에 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립은 제2 회수 롤러에 서로 이격되어 권취될 것이다. 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)를 제한된 설치 공간에서 콤팩트(compact)하게 배치하기 위하여, 슬리팅 유닛(70)으로부터의 수평 거리는 서로 같고 높이는 서로 다르게 배치된다. 즉, 제2 회수 롤러(106)가 제1 회수 롤러(101)보다 위에 배치된다. 그러나, 이와 반대로 제1 회수 롤러가 제2 회수 롤러보다 위에 배치되는 경우도 본 발명에 포함된다.

제1 터치 롤러(touch roller)(103)는 제1 회수 롤러(101)에 권취되는 첫 번째 및 세 번째 이차전지 전극 스트립(1A, 1C)을 제1 회수 롤러(101)의 회전 축선(SL1)을 향해 가압한다. 제2 터치 롤러(108)는 제2 회수 롤러(106)에 권취되는 두 번째 및 네 번째 이차전지 전극 스트립(1B, 1D)을 제2 회수 롤러(106)의 회전 축선(SL2)을 향해 가압한다. 이를 통하여, 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에 권취되는 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)의 권취 밀도를 높이고, 권취된 스트립의 층과 층 사이가 뜨거나 공기가 차는 등의 문제를 예방한다.

구체적으로, 제1 및 제2 터치 롤러(103, 108)는 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)의 회전 축선(SL1, SL2)에서 이격된 제1 및 제2 레버 회전 중심(105, 110)에 대해 회전 가능하게 지지된 제1 및 제2 터치 롤러 레버(104, 109)의 일 측 단부에 회전 가능하게 지지된다. 제1 및 제2 터치 롤러 레버(104, 109)의 타 측 단부는 유압 실린더(hydraulic cylinder)(미도시) 또는 공압 실린더(air cylinder)(미도시)에 연결되어, 상기 실린더의 구동력에 의해 제1 및 제2 터치 롤러 레버(104, 109)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며, 이에 따라 제1 및 제2 터치 롤러103, 108)는 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에 가까워지거나 멀어진다.

제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에 복수의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)이 권취되기 시작하면 제1 및 제2 터치 롤러 레버(104, 109)가 시계 방향으로 회전하여 제1 및 제2 터치 롤러(103, 108)가 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에 밀착되고, 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에 복수의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)이 권취되어 감에 따라 조금씩 제1 및 제2 터치 롤러 레버(104, 109)가 반시계 방향으로 회전하여 제1 및 제2 터치 롤러(103, 108)가 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)로부터 조금씩 멀어지며, 복수의 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)이 권취되어 이차전지 전극 스트립(1A, 1B, 1C, 1D)이 감긴 롤(roll)이 완성되면, 제1 및 제2 회수 롤러(101, 106)에서 상기 이차전지 전극 스트립이 감긴 롤을 분리해 낼 수 있게 제1 및 제2 터치 롤러(103, 108)가 상기 이차전지 전극 스트립이 감긴 롤에서 이격된다.

이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는 끊김 없이 이어져 진행하는 이차전지 전극(1)의 장력(tension force)을 미리 설정된 값으로 유지하기 위한 복수의 장력 조절 유닛(13, 27, 41, 55)를 더 구비한다. 제1 프레싱 유닛(22)으로 진입하는 이차전지 전극(1)의 장력(tension force)을 미리 설정된 값으로 유지하기 위한 제1 장력 조절 유닛(13)은 이차전지 전극(1)의 진행 방향을 따라 제1 프레싱 유닛(22)의 상류에 배치된다. 제2 프레싱 유닛(35)으로 진입하는 이차전지 전극(1)의 장력을 미리 설정된 값으로 유지하기 위한 제2 장력 조절 유닛(27)은 이차전지 전극(1)의 진행 방향을 따라 제2 프레싱 유닛(35)의 상류에 배치된다. 제1 및 제2 장력 조절 유닛(13, 27)이 없으면 이차전지 전극(1)의 장력 조절 실패로 두께가 균일하지 않을 수 있고, 이차전지 전극(1)이 끊어질 수도 있다.

두께 측정 유닛(50)으로 진입하는 이차전지 전극(1)의 장력을 미리 설정된 값으로 유지하기 위한 제3 장력 조절 유닛(41)은 이차전지 전극(1)의 진행 방향을 따라 두께 측정 유닛(50)의 상류에 배치된다. 제3 장력 조절 유닛(41)이 없으면 이차전지 전극(1)의 장력 조절 실패로 이차전지 전극(1)의 두께를 실제 두께와 다르게 측정할 수 있고, 이차전지 전극(1)이 끊어질 수도 있다. 표면 검사 유닛(60)으로 진입하는 이차전지 전극(1)의 장력을 미리 설정된 값으로 유지하기 위한 제4 장력 조절 유닛(55)은 이차전지 전극(1)의 진행 방향을 따라 표면 검사 유닛(60)의 상류에 배치된다. 제4 장력 조절 유닛(55)이 없으면 이차전지 전극(1)의 장력 조절 실패로 이차전지 전극(1) 상측면 및 하측면의 불량 검출에 오작동이 발생될 수 있다.

제1 내지 제4 장력 조절 유닛(13, 27, 41, 55)은 각각, 승강 가능한 댄서 롤러(dancer roller)(14, 28, 42, 56)와, 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에서 상기 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)의 상류와 하류에 배치되어 이차전지 전극(1)을 지지하는 상류측 지지 롤러(17, 31, 45, 57)와 하류측 지지 롤러(18, 32, 46, 58)를 구비한다.

이차전지 전극(1)의 장력이 상기 미리 설정된 적정값에 해당되면, 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)가 상측이나 하측에 치우치지 않은 중간 높이에 위치하나, 이차전지 전극(1)의 장력이 상기 미리 설정된 적정값보다 커지면, 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)는 이차전지 전극(1)의 진행 경로가 단축되도록 상승한다. 반대로, 이차전지 전극(1)의 장력이 상기 미리 설정된 적정값보다 작아지면, 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)는 이차전지 전극(1)의 진행 경로가 연장되도록 하강한다. 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)가 중간 높이보다 상승 또는 하강된 상태에서 자연적으로 중간 높이로 복귀하지 않으면, 콘트롤러(112)가 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)에 인접하며 전동 모터의 동력에 의해 회전하는 롤러의 급지 속도(feeding velocity)를 조정하여 댄서 롤러(14, 28, 42, 56)를 중간 높이에 오도록 함으로써 이차전지 전극(1)의 장력이 미리 설정된 적정값으로 수렴하도록 한다.

도 2에 도시된 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는 제2 프레싱 유닛(35)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 진행 속도에 따라 제1 프레싱 유닛(22)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 진행 속도가 조정될 수 있다. 즉, 제2 프레싱 유닛(35)이 마스터 프레싱 유닛(master pressing unit)이 되고, 제1 프레싱 유닛(22)이 서브 프레싱 유닛(sub pressing unit)이 될 수 있다. 이 경우에, 제2 장력 조절 유닛(27)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 장력이 상기 미리 설정된 적정값보다 크면 제1 프레싱 유닛(22)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 진행 속도가 빨라지도록 제1 프레싱 유닛(22)의 급지 속도(feeding velocity)가 조정되고, 반대로, 제2 장력 조절 유닛(27)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 장력이 상기 미리 설정된 적정값보다 작으면 제1 프레싱 유닛(22)을 통과하는 이차전지 전극(1)의 진행 속도가 느려지도록 제1 프레싱 유닛(22)의 급지 속도가 조정된다.

구체적으로, 제2 프레싱 유닛(35)의 급지 속도가 특정한 값으로 지정되고, 제1 프레싱 유닛(22)의 급지 속도는 상기 제2 프레싱 유닛(35)의 급지 속도와 같은 급지 속도로 조정되어 이차전지 전극(1)이 진행하고 있는 도중에, 제2 장력 조절 유닛(27)의 댄서 롤러(28)가 중간 높이보다 높아지면, 콘트롤러(112)는 장력이 적정값보다 높다고 판단하고, 제1 프레싱 유닛(22)의 급지 속도를 증속(增速)한다. 반대로, 제2 장력 조절 유닛(27)의 댄서 롤러(28)가 중간 높이보다 낮아지면, 콘트롤러(112)는 장력이 적정값보다 낮다고 판단하고, 제1 프레싱 유닛(22)의 급지 속도를 감속(減速)한다. 여기서, 제1 및 제2 프레싱 유닛(22, 35)의 급지 속도의 변경은 상측 롤러(23, 36)와 하측 롤러(25, 38)의 회전 속도를 변경함으로써 수행된다.

이상에서 설명한 본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치(10)는, 공급 롤러(11)에서 회수 롤러(101, 106)로 진행하는 이차전지 전극(1)의 진행 경로 상에 프레싱 유닛(22, 35)과 슬리팅 유닛(70)을 구비하여 순차적으로 프레싱 작업과 슬리팅 작업을 진행하므로써, 작업 생산성이 향상된다. 또한, 프레싱 장치와 슬리팅 장치가 독립적으로 설치되는 경우보다 장치의 설치 공간이 감소되며, 작업 설비 비용이 절감된다.

한편, 이차전지 전극을 프레싱(pressing)하기에 앞서서 먼저 슬리팅(slitting)을 하게 되면 분할된 이차전지 전극 스트립의 개수에 대응되는 개수의 프레싱 유닛이 필요하다. 그러나, 본 발명의 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는 이보다 적은 수의 프레싱 유닛을 구비하면 족하므로, 이차전지 전극의 진행 경로 설계도 용이하고, 작업 설비 비용이 절감된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 이차전지 전극 10: 프레싱 및 슬리팅 장치
11: 공급 롤러 22, 35: 제1, 제2 프레싱 유닛
50: 두께 측정 유닛 60: 표면 검사 유닛
70: 슬리팅 유닛 84, 87: 제1, 제2 열처리 유닛
90, 95: 제1, 제2 불량 마킹 유닛 60: 101, 106: 제1, 제2 회수 롤러
103, 108: 제1, 제2 터치 롤러 112: 콘트롤러

Claims

롤(roll) 형태로 권취된 이차전지 전극을 풀어 공급하는 공급 롤러; 상기 공급 롤러에서 공급되어 진행하는 이차전지 전극을 가압하여 그 두께를 줄이는 것으로, 상기 이차전지 전극의 진행 경로를 따라 복수 개가 구비된 프레싱 유닛(pressing unit); 상기 프레싱 유닛을 통과하여 진행하는 이차전지 전극을, 그 진행 방향과 평행하게 절개하여 복수의 이차전지 전극 스트립(strip)으로 분할하는 슬리팅 유닛(slitting unit); 상기 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제1 회수 롤러; 및, 상기 슬리팅 유닛을 통과하여 형성된 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 권취 및 회수하는 제2 회수 롤러;를 구비하고,
상기 복수의 프레싱 유닛은 각각, 상기 이차전지 전극이 가압되면서 통과하는 닙(nip)이 형성되도록 위아래에 배치된 상측 롤러와 하측 롤러를 구비하고,
상기 이차전지 전극의 진행 경로를 따라 상류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 그보다 상대적으로 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격보다 크거나 같고,
상기 복수의 프레싱 유닛 중 가장 하류에 배치된 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격은, 목표로 설정한 이차전지 전극의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립은 상기 제1 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 상기 제1 회수 롤러에 권취되고,
상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립이 복수 개이면, 상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립은 상기 제2 회수 롤러의 회전 축선을 따라 서로 이격되게 상기 제2 회수 롤러에 권취되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬리팅 유닛은, 상기 이차전지 전극을 지지하며 상기 이차전지 전극의 폭 방향으로 연장된 지지 롤러와, 상기 지지 롤러의 외주면에 형성된 나이프 설치 그루브(groove)에 삽입 고정된 제1 나이프(knife)와, 상기 이차전지 전극이 전단력(shear force)에 의해 절단되도록 상기 제1 나이프와 대응되게 배치되는 제2 나이프를 구비한 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬리팅 유닛을 통과하여 진행하는 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 상기 모든 홀수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 상기 제1 회수 롤러를 향하도록 안내하는 제1 분리 롤러; 및, 상기 복수의 복수의 이차전지 전극 스트립 중에서 상기 모든 짝수 번째의 이차전지 전극 스트립을 분리하여 상기 제2 회수 롤러를 향하도록 안내하는 제2 분리 롤러;를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프레싱 유닛을 통과한 이차전지 전극의 상측면과 하측면의 표면을 촬상하는 표면 검사 유닛; 및, 표면 검사 유닛이 촬상한 이미지(image)를 통해 상기 이차전지 전극에 불량이 발생한 것으로 판단되면 해당되는 부분에 불량임을 알려주는 라벨(label)을 부착하는 제1 불량 마킹(marking) 유닛 및 제2 불량 마킹 유닛;을 더 구비하고,
상기 제1 불량 마킹 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제1 회수 롤러 사이에 배치되고, 상기 제2 불량 마킹 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제2 회수 롤러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 이차전지 전극은 전극 집전체와, 상기 전극 집전체의 양 측면 중 적어도 한 측면에 상기 전극 집전체의 폭 방향으로 이격되게 적층된 복수의 전극 활물질층을 구비하며, 상기 복수의 전극 활물질층 중에서 인접한 한 쌍의 전극 활물질층 사이에는 상기 전극 집전체의 측면이 노출되는 무지부가 형성되고,
상기 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치는, 상기 무지부에 주름 형성이 억제되도록 상기 무지부를 가열하는 제1 열처리 유닛 및 제2 열처리 유닛;을 더 구비하고,
상기 제1 열처리 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제1 회수 롤러 사이에 배치되고, 상기 제2 열처리 유닛은 상기 슬리팅 유닛과 상기 제2 회수 롤러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 복수의 프레싱 유닛을 통과한 이차전지 전극의 두께를 측정하는 두께 측정 유닛;을 더 구비하고,
상기 두께 측정 유닛이 측정한 이차전지 전극의 두께와 상기 목표로 설정한 이차전지 전극의 두께를 비교하고, 그 결과에 따라 상기 복수의 프레싱 유닛 중 적어도 하나의 프레싱 유닛의 상측 롤러와 하측 롤러 사이에 형성된 닙의 간격이 조정되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 회수 롤러의 회전 축선을 향해 가압하여 상기 제1 회수 롤러에 권취되는 이차전지 전극 스트립의 권취 밀도를 높이는 제1 터치 롤러(touch roller); 및, 상기 제2 회수 롤러의 회전 축선을 향해 가압하여 상기 제2 회수 롤러에 권취되는 이차전지 전극 스트립의 권취 밀도를 높이는 제2 터치 롤러;를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 이차전지 전극 프레싱 및 슬리팅 장치.