KR101843823B1 - 전지셀 이송 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충방전이 가능한 판상형 전지셀의 제조 공정에서 전지셀이 안착된 상태로 이송되는 벨트(belt)가 구비되어 있는 전지셀 이송 장치로서, 상기 벨트는, 상기 전지셀이 안착되는 공간을 구획하는 둘 이상의 고정 바(bar)들; 상기 전지셀의 위치를 고정하는 가이드 부재; 및 상기 전지셀의 일면과 대면하는 벨트의 상면에 형성되어 있고, 안착된 전지셀의 일면에 흡입 밀착되어 전지셀을 정위치 고정하는 적어도 하나의 진공패드(pad);를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치를 제공한다.

Description

전지셀 이송 장치 {Apparatus Transferring Battery Cell}
본 발명은 전지셀 이송 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.
더욱이, 최근에는 이러한 이차전지의 소형화 및 다양화로 인하여, 외부 기기의 내부 사용 환경에 따라 이차전지에 다양한 형상 구현이 요구된다.
그러나, 이러한 다양한 형상의 전지셀 제작은 고도의 정확성이 요구되는 바, 전지셀 제조 과정 중에 벨트에 안착된 전지셀이 이송되는 과정에서 미세하게 유동하는 경우가 발생되고, 도 1과 같이 전지셀의 일측 단부가 틀어지는 문제점이 발생된다.
따라서, 전지셀의 제조 과정 중, 특히 전지셀을 이동하여 작업하게 되는 경우도 안정적으로 필요한 형상 가공이 가능한 전지셀 이송 장치에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 전지셀의 제작 과정에서, 전지셀이 안착된 벨트에 별도의 진공패드를 형성시켜 상기 전지셀이 이송되는 과정에서 유동하지 않도록 함으로써, 사용 환경에 따라 전지셀의 외관에 다양한 모양의 형상을 정확한 위치에 형성시키는 것이 가능한 전지셀 이송 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 형상의 홈(recess)이 형성된 전지셀의 외면을 안정적으로 가압할 수 있는 특정 구조의 핫 프레스(hot press)를 제공하는 것이다.
따라서, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 이송 장치는, 충방전이 가능한 판상형 전지셀의 제조 공정에서 전지셀이 안착된 상태로 이송되는 벨트(belt)가 구비되어 있는 전지셀 이송 장치로서, 상기 벨트는,
상기 전지셀이 안착되는 공간을 구획하는 둘 이상의 고정 바(bar)들;
상기 전지셀의 위치를 고정하는 가이드 부재; 및
상기 전지셀의 일면과 대면하는 벨트의 상면에 형성되어 있고, 안착된 전지셀의 일면에 흡입 밀착되어 전지셀을 정위치 고정하는 적어도 하나의 진공패드(pad);
를 포함하여 구성되어 있다.
즉, 상기 진공패드가 전지셀의 일면에 흡착되어 상기 전지셀을 고정함으로써, 전지셀 제조 과정 중, 전지셀이 유동을 방지할 수 있다. 또, 하기의 핫 프레스(hot press)를 이용하여 전지케이스의 일정 부위에 홈(recess)을 형성하는 경우에도 정확한 위치의 형상 가공이 가능하다.
상기 전지셀의 전지케이스는 특별히 한정되지는 않지만, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트 및 각형 금속 캔으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 이차전지의 자체 중량을 고려할 경우, 라미네이트 시트로 이루어진 전지케이스를 사용하는 것이 바람직하다.
하나의 바람직한 예에서, 상기 라미네이트 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 전지케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 전극조립체 수납부의 외주 부위가 열융착되어 있는 구조일 수 있으며, 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 권취형 구조, 스택형 구조, 스택/폴딩형 구조 또는 라미네어션/스택형 구조 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
참고로, 상기 스택형, 스택/폴딩형, 및 라미네이션/스택형의 구조에 대해 상술하면 다음과 같다.
우선, 스택형 구조의 전극조립체는, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱한 후 소정의 크기로 절취한 양극판과 음극판 사이에 상기 양극판과 음극판에 대응하는 소정의 크기로 절취한 분리막을 개재시킨 후 적층함으로써 제조할 수 있다.
스택/폴딩형 구조의 전극조립체는, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 둘 이상의 극판들이 적층되어 있는 유닛셀들을 둘 이상 포함하고, 중첩되지 않은 형태로 하나 이상의 분리필름으로 유닛셀들을 권취하거나, 또는 유닛셀의 크기로 분리필름을 절곡하여 유닛셀들 사이에 개재함으로써 제조될 수 있다.
라미네이션/스택형 구조의 전극조립체는, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱하고 소정의 크기로 절취한 후, 하부로부터 순차적으로 음극, 음극의 상부에 분리막, 그리고 양극, 그리고 그 상부에 분리막을 적층하여 제조할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 일부에 음각의 홈이 형성되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조의 전지셀은 외부 기기에 상기 전지셀을 장착할 경우에, 내부 환경에 따라 전지케이스에 필요한 형상의 홈(recess)을 형성시킨 구조로서, 상기 홈이 형성된 부위에 대응하는 전지케이스 내에 장착된 전극조립체 대응 부위는 단위체(일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell))가 상기 홈의 깊이 만큼 제거된 형태로 제작된다. 예를 들어, 상기 단위체가 10개 적층된 전극조립체에서 상기 홈이 형성된 부위는 8개의 단위체가 적층되는 구조로 형성된다.
경우에 따라서는, 반대로, 상기 전지셀에 돌출된 형태의 양각이 형성되어 있는 구조로 형성될 수 도 있음을 물론이다.
또, 상기 전지셀은 전극단자가 일측 방향 또는 대향 방향으로 돌출되어 있는 구조로 이루어질 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 벨트는 전지셀의 전극단자에 대해 수직 방향으로 2열 이상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 상기 진공패드는 벨트와 전지셀이 접촉하는 대면부위 마다 형성되어 있는 구조일 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 진공패드의 크기는 전지셀의 폭 대비 10 내지 50%의 크기로 형성되어 있고, 전지셀의 장축을 기준으로 상단 또는 하단으로부터 3 내지 30 mm의 범위 내에 이격된 부위에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 진공패드는 전지셀의 전극단자와 평행한 방향으로 전지셀의 중심을 지나는 가상의 수직선 상에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명은, 상기 전지셀 이송 장치와, 상기 전지셀 이송 장치로부터 이송된 전지셀을 가열 가압하는 핫 프레스(hot press)를 포함하고 있는 전지셀 제조장치를 포함한다.
상기 핫 프레스는 전지셀 제조시에 일축으로 가압하면서 가열하여 소결하는 장치로, 본 발명에 따르면, 상기 핫 프레스에는 상기 음각의 홈이 형성된 전지셀의 외면에 대응하여, 상기 홈의 대응하는 부위에 동일 형상의 돌출된 가압부를 형성시켜 전지셀의 상면과 상기 홈을 동시에 가압 및 가열할 수 있다.
경우에 따라서는, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 전지셀에 돌출된 형태의 양각이 형성되어 있는 구조의 경우에 상기 핫 프레스에는 대응하는 형상의 그루브가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명은, 상기 전지셀 이송 장치를 사용하여 제조되는 전지셀을 제공한다. 상기 전지셀은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체에 리튬염 함유 비수계 전해액이 함침되어 있는 구조로 이루어진 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지의 상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질을 포함하고 있는 양극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 양극 합제에는, 필요에 따라, 바인더, 도전재, 충진재 등이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체는, 상기 음극 집전체에서와 마찬가지로, 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga 이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합제 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합제; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 포함하고 있는 음극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 상기 음극 합제에는, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등의 성분들이 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 바인더와 도전재 및 필요에 따라 첨가되는 성분들은 양극에서의 설명과 동일하다.
경우에 따라서는, 음극의 팽창을 억제하는 성분으로서 충진제가 선택적으로 첨가될 수 있다. 이러한 충진제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 점도 조절제, 접착 촉진제 등의 기타의 성분들이 선택적으로 또는 둘 이상의 조합으로서 더 포함될 수 있다.
상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 음극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.
상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산 (oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 전지모듈을 제공하고, 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 노트북, 휴대폰, PDP, PMP, MP3 플레이어, DSC(Digital Still Camera), DVR, 스마트 폰, GPS 시스템, 캠코더, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 및 전력저장 장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 이송 장치를 사용하는 경우, 전지셀의 이송 과정에서의 전지셀 유동을 근본적으로 방지하여 정확한 전지셀 외관 구현이 가능하도록 함으로써, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 따른 핫 프레스를 사용하는 경우, 다양한 형상과 크기의 홈이 형성된 전지셀을 효과적으로 가압 및 가열하여 제작할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 전지셀 이송 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명에 따른 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우지 전지셀의 사시도이다;
도 3은 본 발명에 따른 전지셀 이송 장치의 모식도이다;
도 4는 본 발명에 따른 핫 프레스의 사시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명에 따른 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 전지셀(100)은, 파우치형의 전지케이스(110) 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극조립체(120)가 내장되어 있고, 그것의 전극 탭들(121)이 두 개의 전극리드들(122)에 용접되어 전지케이스(110)의 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(110)는 알루미늄 라미네이트 시트와 같은 연포장재로 되어 있으며, 전극조립체(120)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(113)를 포함하는 케이스 본체(111)와 그러한 본체(111)에 일측이 연결되어 있는 덮개(112)로 이루어져 있다.
전지셀(100)에 사용되는 전극조립체(120)는, 스택형 구조 이외에 젤리롤형 구조도 가능하다. 스택형 전극조립체(120)는 다수의 전극 탭들(121)이 전극리드들(122)에 용접되어 있고, 전극리드들(122)에는 전지케이스(110)와의 전기적 절연성과 밀봉성을 확보하기 위하여 절연필름(123)이 상하면에 부착된다.
도 3에는 본 발명에 따른 전지셀 이송 장치의 모식도가 개략적으로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 따른 핫 프레스 장치의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 도 2와 함께 참조하면, 전지셀 이송 장치는 전극단자들(122)이 형성되어 있는 파우치형 전지셀(100), 전지셀(100)이 안착된 상태로 일측 방향으로 이동하는 한 쌍의 벨트들(30, 31) 및 전지셀(110)의 위치를 고정하는 가이드 부재(120)를 포함하여 구성되어 있다.
벨트들(30, 31)은 전지셀들(100)의 전극단자(122)에 수직방향으로 2열로 형성되어 있고, 전지셀들(100)은 상기 2열로 배열된 벨트들(30, 31)의 상단부와 하단부에 걸쳐진 상태로 안착되어 있다. 벨트들(30, 31)에는 전지셀들(100)의 위치를 고정하는 다수개의 고정 바(31)가 전지셀(100)의 이동 방향(도 3의 화살표 참조)에 대해 수직 방향으로 부착되어 있고, 전지셀들(100)의 전극단자들(122) 사이에는 가이드 부재(120)의 슬라이더(121)가 인출되어 전지셀들(100)의 위치를 고정한다.
벨트들(30, 31)에는 전지셀(100)의 전극단자(122)와 평행한 방향으로 전지셀(100)의 중심을 지나는 가상의 수직선(A) 상에 진공패드들(300)이 형성되어 있다. 진공패드들(300)은 전지셀(100)의 폭(W)을 기준으로 30%의 크기로 형성되어 있고, 전지셀(100)의 장축 길이(L)을 기준으로 상단 또는 하단으로부터 10 mm로 이격된 부위에 형성되어 있다.
따라서, 전지셀 제조 과정에서, 벨트들(30, 31)의 상단면에 안착되어 있는 전지셀들(100)의 배면이 진공패드들(300)에 의해 단단히 고정되어 있으므로, 원하는 형상의 홈(200)을 정확한 위치에 안정적으로 형성시킬 수 있다.
또, 홈(200)이 형성된 전지셀(100)의 외면 형상에 대응하는 형상과 크기의 가압부(510)가 형성된 핫 프레스(500)에 의해 전지셀(100) 외면의 가압 및 가열 공정이 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 충방전이 가능한 판상형 전지셀의 제조 공정에서 전지셀이 안착된 상태로 이송되는 벨트(belt)가 구비되어 있는 전지셀 이송 장치로서, 상기 벨트는,
    상기 전지셀이 안착되는 공간을 구획하는 둘 이상의 고정 바(bar)들;
    상기 전지셀의 위치를 고정하는 가이드 부재; 및
    상기 전지셀의 일면과 대면하는 벨트의 상면에 형성되어 있고, 안착된 전지셀의 일면에 흡입 밀착되어 전지셀을 정위치 고정하는 적어도 하나의 진공패드(pad);
    를 포함하고, 전지셀의 전극단자에 대해 수직 방향으로 2열 이상으로 형성되며,
    상기 진공패드는 벨트와 전지셀이 접촉하는 대면부위 마다 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀의 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 외부 수지층, 공기 및 수분 차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전지케이스는 전극조립체가 내장된 상태에서 전극조립체 수납부의 외주 부위가 열융착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전극조립체는 권취형 구조, 스택형 구조, 스택/폴딩형 구조 또는 라미네이션/스택형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 일부에 음각의 홈이 형성되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 전극단자가 일측 방향 또는 대향 방향으로 돌출되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
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  10. 제 1 항에 있어서, 상기 진공패드의 크기는 전지셀의 폭 대비 10 내지 50%의 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 진공패드는 전지셀의 장축을 기준으로 상단 또는 하단으로부터 5 내지 20 mm의 범위 내에 이격된 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 진공패드는 전지셀의 전극단자와 평행한 방향으로 전지셀의 중심을 지나는 가상의 수직선 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 이송 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전지셀 이송 장치와, 상기 전지셀 이송 장치로부터 이송된 전지셀을 가열 가압하는 핫 프레스를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조장치.
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