KR102089537B1 - 이차전지용 적층시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 적층시스템에 관한 것으로서, 기본단위체를 이송하는 이송장치; 및 상기 이송장치에 의해 이송된 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층장치를 포함하며, 상기 적층장치는, 상기 이송장치에 의해 이송되는 기본단위체의 상면을 가압하여 상기 기본단위체를 수평하게 낙하시키는 가압부재와, 상기 가압부재에 의해 수평하게 낙하하는 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층부재를 포함할 수 있다.

Description

이차전지용 적층시스템{STACKING SYSTEM FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 적층시스템에 관한 것으로서, 특히 전극조립체를 형성하는 복수의 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 이차전지용 적층시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극 조립체의 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지는 스택형 구조, 권취형(젤리롤형) 구조 또는 스택/폴딩형 구조로 분류될 수 있다.
한편, 최근에는 스택형 구조나 스택/폴딩형 구조와 구별되는 새로운 구조를 통해 정밀한 정렬과 단순한 공정을 가능하게 하는 새로운 적층구조를 가진 적층공정이 개시되고 있다.
여기서 새로운 적층공정은 하나 이상의 기본단위체를 포함하여 전극조립체를 형성한다. 즉, 새로운 적층공정은 양극, 분리막, 음극 및 분리막을 순차적으로 적층하여 기본단위체를 형성하고, 상기 복수의 기본단위체를 순차적으로 적층하여 전극조립체를 제조한다.
특허공개번호 제10-2012-0069902호
종래기술에 따른 새로운 적층공정은 복수의 기본단위체를 낙하시켜서 상하방향으로 적층하게 되는데, 이때 기본단위체가 기울어진 상태로 낙하될 경우 적층불량 또는 전장불량이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 기본단위체가 기울어진 상태로 낙하하지 않도록 유도하며, 특히 기본단위체가 기울어진 상태로 적층되더라도 정위치에 적층되도록 유도하는 이차전지용 적층시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 적층시스템은 기본단위체를 이송하는 이송장치; 및 상기 이송장치에 의해 이송된 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층장치를 포함하며, 상기 적층장치는, 상기 이송장치에 의해 이송되는 기본단위체의 상면을 가압하여 상기 기본단위체를 수평하게 낙하시키는 가압부재와, 상기 가압부재에 의해 수평하게 낙하하는 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층부재를 포함할 수 있다.
상기 가압부재는 상기 적층부재의 상부에 구비되고, 상기 적층부재에 삽입되는 기본단위체의 상면을 향해 공기를 분사하여 가압하는 공기분사부로 마련될 수 있다.
상기 공기분사부는 복수개의 분사노즐로 마련될 수 있다.
상기 복수개의 분사노즐은 상기 적층부재에 적층되는 기본단위체의 길이방향으로 배치될 수 있다.
상기 가압부재는 상기 적층부재의 최상단에 적층된 기본단위체의 각 꼭짓점 높이를 감지하는 감지센서를 더 포함할 수 있다.
상기 가압부재는 상기 감지센서에 의해 감지된 정보를 통해 상기 적층부재에 적층된 최상단 기본단위체의 각 꼭짓점 높이가 다를 경우 높은 꼭짓점에 근접한 상기 공기분사부에 마련된 분사노즐의 공기 분사력을 상승시켜서 상기 높은 꼭짓점의 높이를 낮은 꼭짓점에 맞게 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 적층부재는 기본단위체가 적층되는 지그와, 상기 지그의 테두리를 따라 구비되고 상기 기본단위체가 상기 지그에 적층되도록 지지하는 지지대로 마련될 수 있다.
상기 지지대의 내측면은 상기 기본단위체를 가이드하도록 경사면으로 마련될 수 있다.
상기 기본단위체는 (a) 1종의 기본단위체가 1회 또는 반복적으로 배치된 구조나, 또는 (b) 2종 이상의 기본단위체가 정해진 순서에 따라 배치된 구조를 가질 수 있다.
상기 (a) 1종의 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 배치된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가질 수 있다.
상기 (b) 2종 이상의 기본단위체는, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제1 기본단위체와, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제2 기본단위체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지용 적층장치는 공기분사부를 통해 기울어진 상태로 적층된 기본단위체를 공기압력으로 가압할 수 있으며, 이에 기본단위체를 바르게 적층되도록 조절할 수 있고, 적층불량 및 전장불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 적층시스템의 기본단위체 제조공정을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 기본단위체를 도시한 도면으로, 도 2a는 (a) 1종의 기본단위체를 도시한 도면이고, 도 2b는 (b) 2종 이상의 기본단위체를 도시한 도면임.
도 3은 본 발명에 따른 기본단위체 제조공정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 적층시스템의 기본단위체 적층장치를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 확대도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 기본단위체 적층장치의 작동상태를 도시한 도면으로, 도 6은 기본단위체가 기울어진 상태로 낙하하는 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 기울어진 기본단위체의 위치를 보정하는 상태를 도시한 도면임.
도 8은 본 발명의 기본단위체 적층장치의 다른 실시예를 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[이차전지]
한편, 이차전지는 전극조립체와 전지케이스로 마련되고, 상기 전극조립체는 복수의 기본단위체(10)가 상하로 적층되면서 형성된다. 즉, 복수의 기본단위체(10)를 적층하여 전극조립체를 형성하고, 상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하여 이차전지를 형성한다.
기본단위체 구조
한편, 기본단위체(10)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 1종의 기본단위체(10a)가 1회 또는 반복적으로 배치된 구조나, 또는 (b) 2종 이상의 기본단위체(10b)가 정해진 순서에 따라 배치된 구조를 가진다.
여기서 (a) 1종의 기본단위체(10a)는 도 2a를 참조하면, 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13) 및 제2 분리막(14)이 순차적으로 배치된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가지며, 상기 기본단위체(10a)를 복수개 적층하여 전극조립체(미도시)를 형성할 수 있다.
그리고 (b) 2종 이상의 기본단위체(10b)는, 도 2b를 참조하면, 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13), 제2 분리막(14), 제1 전극(11) 및 제1 분리막(12)이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제1 기본단위체(10b-1)와, 제2 전극(13), 제2 분리막(14), 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13) 및 제2 분리막(14)이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제2 기본단위체(10b-2)를 포함하며, 이와 같은 구조를 가진 제1 기본단위체(10b-1)와 제2 기본단위체(10b-2)를 교대로 적층하여 전극조립체(미도시)를 형성할 수 있다.
기본단위체 제조
한편, 기본단위체(10)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 제조공정을 통해 제조된다. 여기서 (a) 1종의 기본단위체(10a)를 하나의 실시예로 설명하며, 이하 기본단위체의 도면부호는 10으로 통일하여 기재한다.
즉, 기본단위체 제조공정은 제1 전극 재료(11a), 제1 분리막 재료(12a), 제2 전극 재료(13a) 및 제2 분리막 재료(14a)를 준비한다. 여기서 제1 분리막 재료(12a)와 제2 분리막 재료(14a)는 서로 동일한 재료일 수 있다. 그런 다음 제1 전극 재료(11a)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단하고, 제2 전극 재료(13a)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 제1 전극 재료(11a)를 제1 분리막 재료(12a)에 적층하고, 제2 전극 재료(13a)를 제2 분리막 재료(14a)에 적층한다.
그런 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시킨다. 이와 같은 접착으로 전극과 분리막이 일체로 결합된 기본단위체(10)가 제조된다.
한편, 상기와 같이 제조된 기본단위체(10)는 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 이송장치(100)와 적층장치(200)로 마련된 이차전지용 적층시스템를 통해 적층하여 전극조립체를 형성할 수 있다.
[이차전지용 적층시스템]
본 발명에 따른 이차전지용 적층시스템은 도 1 및 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 기본단위체(10)를 이송하는 이송장치(100), 및 이송장치(100)에 의해 이송된 기본단위체(10)가 상부를 통해 삽입되고 상하방향으로 적층되는 적층장치(200)를 포함한다.
이송장치
이송장치(100)는 도 3을 참조하면, 기본단위체 제조공정에서 제조된 기본단위체(10)를 적층장치(200)까지 이송하며, 컨베이어벨트를 사용할 수 있다.
적층장치
적층장치(200)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 이송장치(100)에 의해 이송된 기본단위체(10)가 상부를 통해 삽입되고 상하방향으로 적층되는 적층부재(210)가 마련되며, 적층부재(210)는 기본단위체(10)가 적층되는 지그(211)와, 지그(211)의 테두리를 따라 구비되고 기본단위체(10)가 지그(211)에 적층되도록 지지하는 지지대(212)로 마련된다.
즉, 적층부재(210)는 이송장치(100)로부터 이송된 기본단위체(10)의 측면을 지지대(212)가 지지하게 되며, 이에 기본단위체(10)는 지그(211)의 상면에 순차적으로 적층된다.
여기서 지지대(212)는 지그(211)의 측면방향, 즉 도 5에서 보았을 때 지그(211)의 길이방향과 직교되는 좌측 및 우측에 구비되고 상호 대응하는 방향으로 이동 가능한 제1 지지대와, 지그(211)의 전후방향, 즉 도 5에서 보았을 때 지그(211)의 길이방향인 전면과 후면에 구비되고 상호 대응하는 방향으로 이동 가능한 제2 지지대로 마련된다.
즉, 제1 지지대와 제2 지지대를 통해 지그(211) 상면의 면적을 조절할 수 있으며, 이에 다양한 크기의 기본단위체(10)를 적층시킬 수 있다.
또한, 지지대(212)의 내측면은 기본단위체(10)가 가이드되면서 지그(211)의 상면에 적층되도록 경사면(212a)으로 마련될 수 있다.
한편, 이송장치(100)로부터 이송되고 상기 적층장치(200)의 상부를 통해 삽입되는 기본단위체(10) 중 일부 기본단위체(10)는 일단이 지지대(212)에 걸리면서 기울어진 상태로 적층되면서 적층불량 및 전장불량이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 적층장치(200)는 적층부재(210)에 삽입되는 기본단위체(10)의 상면을 가압하여 기본단위체(10)를 수평하게 낙하하도록 유도하는 가압부재(220)를 포함한다.
즉, 가압부재(220)는 적층부재(210)의 상부에 구비되고, 적층부재(220)에 삽입되는 기본단위체(10)의 상면을 향해 공기를 분사하여 가압하는 공기분사부(221)로 마련된다.
이에, 가압부재(220)는 공기분사부(221)를 통해 적재부재(210)에 삽입되는 기본단위체(10)의 상면 일부 또는 전체에 공기를 분사하여 수평낙하를 유도할 수 있다.
특히 가압부재(220)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 적재부재(210)에 적재된 최상단 기본단위체(10)가 지지대(212)에 걸리면서 기울어진 상태로 적층되더라도 공기분사부(221)를 통한 가압력에 의해 수평하게 적층되도록 유도한다.
한편, 공기분사부(211)는 복수개의 분사노즐(211a)로 마련되며, 복수의 분사노즐(211a)을 통해 공기를 분사함에 따라 기본단위체(10)를 보다 안정적으로 수평낙하시킬 수 있고, 공기압력을 증대시켜 기울어진 기본단위체(10)를 보다 안정적으로 수평하게 조절할 수 있다.
여기서 복수개의 분사노즐(211a)은 적층부재(210)에 적층되는 기본단위체(10)의 길이방향으로 배치되며, 이에 기본단위체(10)의 안정적인 수평낙하를 유도할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 이차전지용 적층시스템은 적층장치(200)에 가압부재(220)를 마련함으로써 기본단위체(10)의 적층불량 및 전장불량을 방지할 수 있고, 이에 제품불량을 미연에 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성을 가지는 구성부호에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[적층장치의 다른 실시예 ]
도 8은 본 발명에 따른 적층장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 적층장치(200')는 적재부재(210)에 삽입되는 기본단위체(10)를 가압하는 공기분사부(221)가 마련된 가압부재(220')를 포함하되, 가압부재(220')는 적층부재(210)에 삽입되는 기본단위체(10)의 적층 상태를 감지하는 감지센서(222)를 더 포함한다.
즉, 감지센서(222)는 적재부재(210)에 적층되는 최상단 기본단위체(10)의 각 꼭짓점 높이를 감지하여 최상단 기본단위체(10)의 적층 상태에 대한 정보를 저장하며, 이 감지센서(222)에 의해 저장된 정보를 통해 기본단위체(10)의 적층불량이 있었는지를 확인할 수 있다.
한편, 가압부재(220')는 상기 감지센서에 의해 저장된 정보를 통해 적층부재(210)에 적층된 최상단 기본단위체(10)의 각 꼭짓점 높이가 다를 경우 높은 꼭짓점에 근접한 공기분사부(221)에 마련된 분사노즐(221a)의 공기 분사력을 상승시켜서 높은 꼭짓점의 높이를 낮은 꼭짓점에 맞게 조절하는 제어부(223)를 더 포함한다.
즉, 제어부(223)는 공기분사부(221)의 공기 분사력을 제어하여 기울어진 상태로 적층된 최상단 기본단위체(10)의 적층불량을 신속하게 보정할 수 있으며,이에 작업의 연속성을 높일 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 이송장치
200: 적층장치
210: 적층부재
211: 지그
212: 지지대
212a: 경사면
220: 가압부재
221: 공기분사부
222: 감지센서
223: 제어부

Claims (11)

  1. 기본단위체를 이송하는 이송장치; 및
    상기 이송장치에 의해 이송된 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층장치를 포함하며,
    상기 적층장치는, 상기 이송장치에 의해 이송되는 기본단위체의 상면을 가압하여 상기 기본단위체를 수평하게 낙하시키는 가압부재와, 상기 가압부재에 의해 수평하게 낙하하는 기본단위체를 상하방향으로 적층하는 적층부재를 포함하고,
    상기 가압부재는 상기 적층부재의 상부에 구비되고, 상기 적층부재에 삽입되는 기본단위체의 상면을 향해 공기를 분사하여 가압하는 공기분사부로 마련되는 이차전지용 적층시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기분사부는 복수개의 분사노즐로 마련되는 이차전지용 적층시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수개의 분사노즐은 상기 적층부재에 적층되는 기본단위체의 길이방향으로 배치되는 이차전지용 적층시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 적층부재의 최상단에 적층된 기본단위체의 각 꼭짓점 높이를 감지하는 감지센서를 더 포함하는 이차전지용 적층시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가압부재는 상기 감지센서에 의해 감지된 정보를 통해 상기 적층부재에 적층된 최상단 기본단위체의 각 꼭짓점 높이가 다를 경우 높은 꼭짓점에 근접한 상기 공기분사부에 마련된 분사노즐의 공기 분사력을 상승시켜서 상기 높은 꼭짓점의 높이를 낮은 꼭짓점에 맞게 조절하는 제어부를 더 포함하는 이차전지용 적층시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층부재는 기본단위체가 적층되는 지그와, 상기 지그의 테두리를 따라 구비되고 상기 기본단위체가 상기 지그에 적층되도록 지지하는 지지대로 마련되는 이차전지용 적층시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지대의 내측면은 상기 기본단위체를 가이드하도록 경사면으로 마련되는 이차전지용 적층시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기본단위체는 (a) 1종의 기본단위체가 1회 또는 반복적으로 배치된 구조나, 또는 (b) 2종 이상의 기본단위체가 정해진 순서에 따라 배치된 구조를 가지는 이차전지용 적층시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 (a) 1종의 기본단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 배치된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가지는 이차전지용 적층시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 (b) 2종 이상의 기본단위체는,
    제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제1 기본단위체와,
    제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제2 기본단위체를 포함하는 이차전지용 적층시스템.
KR1020160046244A 2016-04-15 2016-04-15 이차전지용 적층시스템 KR102089537B1 (ko)

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