KR102236453B1 - 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

각형 이차전지 셀 제조 장비에서 극판 사이에 개재되는 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 각형 이차전지 셀 제조 장비 상에서 분리막의 공급 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 이루어진 휠 나이프 － 상기 휠 나이프는 그 중심에 대해 회전 가능함 － 를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 그 이동 경로를 따라 분리막에 함몰부가 형성되는 것인 분리막의 접힘성 향상 조립체 및 방법이 제공된다.

Description

각형 이차전지 셀 제조 장비에서 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCING FOLDABILITY OF SEPARATOR IN PRISMATIC SECONDARY BATTERY CELL MANUFACTURING EQUIPMENT}
본 발명은 이차전지의 극판 적층 장비에서 분리막(separator)을 가공하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 분리막의 접힘성(foldability)을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전 반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분되는데, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 이차전지의 사용이 늘고 있다.
이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있는데, 스마트폰과 같은 이동 통신 장치의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐아니라, 전기 자동차의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 이차전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 이차전지의 경우 음극판과 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되는 반면, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 이차전지의 경우에는 음극판과 양극판을 분리막과 적절한 순서로 적층(stacking)하여 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층 방식으로 이차전지 셀 스택을 제작하는 방법 중 널리 사용되는 지그재그(zigzag) 타입('z-폴딩' 타입이라고도 함)의 적층 방식에서는, 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판과 양극판이 교번되어 삽입된 형태로 적층된다.
이러한 적층 방식들에서는 분리막을 극판에 맞춰 접어가며 적층이 진행된다. 이때 분리막은 양쪽 바깥 부분이 그리퍼에 고정된 상태로 접히게 되므로, 그리퍼가 잡지 못한 부분은 분리막의 장력으로 인해 극판 측면에 접촉하여 손상을 주기 쉽다.
종래에는 대부분의 이차전지가 소형이어서 분리막의 접힘성이 크게 문제되지 않았다. 그러나, 최근에는 전기 자동차와 같은 대형 전기 장치에 대한 관심과 수요가 증가하면서, 크기와 용량이 큰 중대형 전지의 필요성이 증가하고 있다. 전지 자체의 크기가 증가할수록 분리막의 접힘성 불량이 더 심해지므로, 전지의 크기가 클수록 극판 손상의 가능성은 높아진다.
등록특허 제10-1627061호(2016. 6. 3. 공고)는 내부 발생 가스를 배출하면서도 전해액의 누액을 방지하도록, 이차전지의 밀봉부와 발전요소 사이에 가스 배출 구멍을 형성하는 개공 공정과 후속하는 밀봉 공정을 개시하고 있다.
본 발명은 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음 양태들 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.
본 발명의 한 양태는, 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 극판 사이에 개재되는 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 조립체로서, 상기 셀 제조 장비 상에서 분리막의 공급 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 이루어진 휠 나이프 － 상기 휠 나이프는 그 중심에 대해 회전 가능함 － 를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 그 이동 경로를 따라 분리막에 함몰부가 형성되는 것인 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 휠 나이프의 반대편에 배열된 배면판을 더 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 상기 배면판이 분리막의 뒷면을 지탱하도록 이루어진 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프와 상기 배면판 중 어느 하나 이상이 상기 분리막에 대해 전후진 가능하도록 이루어진 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 배면판이 클램프를 더 포함하고, 상기 클램프를 전후진 시킴으로써 분리막을 고정 또는 고정해제 하도록 이루어진 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 배면판이 상기 휠 나이프의 이동 경로에 상응하는 홈을 더 포함하는 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 함몰부가 형성되는 것인 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 날카로운 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 날카로운 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 칼집이 형성되는 것인 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 분리막의 양 가장자리에는 칼집이 형성되지 않는 것인 분리막의 접힘성 향상 조립체이다.
본 발명의 다른 양태는, 상술한 양태들 중 어느 한 양태에 따른 분리막의 접힘성 향상 조립체를 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비이다.
본 발명의 다른 양태는, 각형 이차 전지 셀 제조 장비에서 극판 사이에 개재되는 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법으로서, 극판의 측면으로 분리막이 접히는 것에 의해 극판과 극판 사이에 분리막이 연속적으로 제공되고, 분리막이 상기 각형 이차 전지 셀 제조 장비의 스택 베이스에 도달하기 이전에 분리막을 가공하는 단계를 포함하되, 상기 분리막을 가공하는 단계는, 분리막의 공급 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 이루어진 휠 나이프 － 상기 휠 나이프는 그 중심에 대해 회전 가능함 － 를 분리막 상에서 이동시킴으로써, 그 이동 경로를 따라 분리막에 함몰부를 형성하는 것인 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 휠 나이프의 반대편에 배열된 배면판을 더 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 상기 배면판이 분리막의 뒷면을 지탱하도록 이루어진 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프와 상기 배면판 중 어느 하나 이상이 상기 분리막에 대해 전후진 가능하도록 이루어진 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 배면판이 클램프를 더 포함하고, 상기 클램프를 전후진 시킴으로써 분리막을 고정 또는 고정해제 하도록 이루어진 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 배면판이 상기 휠 나이프의 이동 경로에 상응하는 홈을 더 포함하는 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 함몰부가 형성되는 것인 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 날카로운 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 날카로운 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 칼집이 형성되는 것인 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 분리막의 양 가장자리에는 칼집이 형성되지 않는 것인 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법이다.
본 발명의 다른 양태는, 상기 양태들 중 어느 양태에 따른 방법으로 제조된 각형 이차전지 셀이다.
본 발명에 따르면 이차전지 셀의 극판 적층시 접힘성이 우수한 분리막을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 이차전지 셀의 극판 적층시 극판 측면이 분리막에 의해 손상되는 것이 방지된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 휠 나이프 모듈을 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 실시예의 일부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 휠 나이프 모듈에 의해 분리막이 가공되는 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 휠 나이프 모듈을 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비의 측면도이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 휠 나이프 모듈의 작동을 나타낸 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 나이프의 평면도이다.
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 나이프의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 그리퍼가 분리막을 파지하는 것을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 가공된 분리막의 공급을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 이차전지 셀의 지그재그 타입 적층 공정에서의 분리막 가공을 나타낸 것이다.
첨부된 도면에 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1에는 휠 나이프 모듈(10)을 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비(100)가 예시되어 있다.
장비(100)의 상단부에 롤형태로 감겨진 분리막(S)이 다수의 롤러들을 거쳐 스택 베이스(30)에 이르게 된다. 분리막은 스택 베이스(30) 상에서 양극판(미도시)과 음극판(미도시) 사이에 개재된다. 이때 각 극판의 측면으로 분리막이 접히는 것에 의해 극판과 극판 사이에 분리막이 연속적으로 제공될 수 있다.
도 2를 참고하면, 분리막(S)이 화살표(A) 방향으로 제공되며 분리막 공급 경로의 마지막에 위치한 엔드 롤러(41)를 지나기 전에 휠 나이프 모듈(10)에 의해 가공되는 것이 도시되어 있다. 여기서 "가공"은 적어도 분리막의 접힘성이 향상될 수 있도록 분리막을 처리하는 것, 이를테면 함몰부의 형성을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "함몰부"는 눌린 자국, 칼집, 핀홀 등 분리막이 접히는 것을 용이하게 해주는 모든 물리적 변형을 포괄하는 개념으로 사용된다. 분리막(S)을 사이에 두고 휠 나이프 모듈(10)의 반대편에 배면판(20)이 배치될 수 있다. 분리막(S)은 스택 베이스(30) 상에서 그리퍼(31)에 의해 파지될 수 있다.
도 3에는 각형 이차전지 셀 제조 장비(100)에 구비된 예시적인 휠 나이프 모듈(10)을 이용하여, 롤러(40)를 거쳐 공급되는 분리막(S)을 가공하는 것이 나타나 있다. 휠 나이프 모듈(10)은 휠 나이프(11) 및 휠 나이프 자루(15)를 포함할 수 있고, 이하에 예시되는 기구 등에 의해 휠 나이프(11)가 분리막(S)의 공급방향에 대해 횡방향으로 이동할 수 있다. 휠 나이프(11)는 그 중심에 대해 회전 가능하여, 분리막(S) 상에서 이동함에 따라 회전되면서 가공 자국(16)을 남길 수 있다. 이때 분리막(S)의 뒷면이 배면판(20)에 의해 지탱될 수 있다.
배면판(20)은 휠 나이프(11)의 횡방향 이동경로에 상응하는 홈(21)을 구비할 수 있다. 휠 나이프(11)의 원주둘레에 돌출부가 형성된 경우(도 6a, 6b 참조), 상기 홈(21)이 존재함으로 인해 휠 나이프(11)가 분리막을 뚫고 지나갈 수 있게 된다.
분리막의 양쪽 가장자리는 그리퍼(31)에 의해 파지되는 영역이라 가공이 불필요하기 때문에 가공하지 않을 수 있다. 가공의 유형에 따라서는 분리막(S)의 완전한 절단을 방지하기 위해서도 그러하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휠 나이프 모듈을 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비(100')의 측면도이다. 설명의 편의상 일부 롤러들을 포함한 연결 구성들의 일부를 생략하였다.
화살표(A) 방향으로 제공되는 분리막이 롤러(40)를 지나 휠 나이프 모듈(10')에 의해 가공될 수 있다. 휠 나이프 모듈(10')은 휠 나이프 전후진 실린더(18)와 휠 나이프 좌우 로봇(17)을 포함할 수 있다. 맞은편에 있는 배면판(20)은 클램프(22)와 클램프 전후진 실린더(23)에 연결될 수 있다.
도 5를 참조하여, 분리막(S)을 가공하기 위한 휠 나이프 모듈(10')의 작동을 설명한다.
휠 나이프(11)가 회전축(13)을 중심으로 회전 가능하게 휠 나이프 자루(15')에 연결되어 있고, 휠 나이프 자루(15')는 휠 나이프 전후진 실린더(18)에 연결되어 있다. 양방향 화살표(B)로 표시된 휠 나이프 전후진 실린더(18)의 작동에 의해 휠 나이프(11)가 분리막(S) 쪽으로 전진하거나 혹은 멀어지도록 후퇴할 수 있다. 또한, 휠 나이프(11)는 휠 나이프 자루(15') 등을 통해 휠 나이프 좌우 로봇(17)에 연결되어 있어서, 분리막(S)의 진행 방향에 대해 횡방향으로 이동될 수 있다. 휠 나이프 좌우 로봇(17)의 좌우, 즉 횡방향 이동은 마찬가지로 양방향 화살표(C)로 표시되어 있다.
배면판(20) 아래 위로 클램프(22)가 구비되고, 이들 각각에 대해 클램프 전후진 실린더(23)가 연결되어 있다. 클램프 전후진 실린더(23)가 작동되면(양방향 화살표(D, D') 참고) 분리막(S)이 클램프(22)에 의해 배면판(20)에 고정되거나 고정해제될 수 있다. 이로 인해, 휠 나이프(11)가 분리막(S)에 칼집 등의 가공 자국을 형성할 때 분리막(S)이 흔들리지 않고 고정될 수 있다.
이와 같은 분리막(S)의 가공 작업은 분리막의 공급(feeding)이 정지된 순간, 다시 말해, 분리막(S)의 진행이 이루어지지 않는 동안, 이를테면 스택 베이스(30)에 극판이 놓이는 동안 수행될 수 있다. 따라서, 전체적인 공정 시간의 지연을 초래하지 않으면서도, 분리막의 접힘성을 향상시킬 수 있는 가공 작업을 이차전지 셀 제조 공정 도중에 수행하는 것이 가능하다. 또한, 기존의 이차전지 셀 제조 장비에 상술한 분리막 가공 기구들을 부가함으로써, 장비나 공정을 개조하거나 변경할 필요없이 분리막의 가공이 가능할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 휠 나이프(11)를 예시한 것으로, 도 6a는 휠 나이프(11a)의 원주 둘레를 따라 일정 간격으로 돌출부(14a)가 형성된 형태이고, 도 6b는 휠 나이프(11b)의 원주 둘레에 형성된 돌출부(14b)가 날카로운 모양인 것이다. 각 휠 나이프(11a, 11b)는 회전축이 연결될 수 있는 구멍(12)을 가질 수 있다.
도 7에 나타난 바와 같이, 가공된 분리막(S)이 스택 베이스(30)에 공급되는 과정을 보면, 가공된 분리막(S)이 엔드 롤러(41)를 지나 스택 베이스 상에서 그리퍼(31)에 의해 고정될 수 있다. 분리막(S)은 그리퍼(31)에 의해 고정된 상태에서 스택 베이스의 이동 모션에 따라 접히게 되는데, 이때, 상술한 가공 자국(16)에 의해 접힘성이 향상될 수 있다.
도 8에는, 공급 방향(A)으로 진행하는 분리막(S)에 대해, 상류부에서 휠 나이프 모듈에 의해 형성된 가공 자국들(16, 16', 16")이 간격을 두고 형성된 것이 나타나 있다. 도시된 바와 같이, 가공 자국(16)은 그리퍼(31, 31)와 중첩되지 않으면서 그리퍼(31, 31)의 한쪽 가장자리에 인접하게 배열될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 이차전지 셀의 지그재그 타입 적층 공정에서의 분리막 가공을 나타낸 것이다.
도 9의 (A)에는 음극판(E1)과 양극판(E2) 사이로 지그재그로 개재된 분리막(S)이 나타나 있다. 도면상에 "가공된 부분"이라고 표시된 화살표가 분리막에서 가공이 수행된 부위를 가리키고 있다.
분리막(S)이 극판(E1 또는 E2)의 측면, 즉 한쪽 변을 둘러싸며 접히는 부위에 가공이 이루어져 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 분리막(S)의 가공은 분리막(S)이 접히기 이전 단계에서 이루어진다.
도 9의 (B)에는 분리막(S)의 가공 형태가 나타나 있다. 즉, 분리막(S)이 접히는 라인을 따라 가공이 이루어져 있는데, 여기에서는 분리막(S)에 일련의 칼집 형태로 가공 자국(16)이 생긴 형태이다. 이러한 가공은 분리막(S) 접히는 라인마다 이루어질 수 있다.
도 9 (B)의 양 측면으로는 한 극판을 중심으로 분리막이 접힌 부위에 형성된 칼집을 표현하였다(설명의 편의상 두께가 과장됨). 좌측면에는 양극탭(E2a)을 갖는 양극판(E2)을 감싸며 접힌 부위를, 우측면에는 음극탭(E1a)을 갖는 음극판(E1)을 감싸며 접힌 부위를 도시하였다.
이런 식으로 분리막이 접히는 부분이 둥글게 뜨지 않고 잘 접힐 수 있도록 가이드해주는 선이 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
S: 분리막 100, 100': 이차전지 셀 적층 장치
10, 10': 휠 나이프 모듈 11, 11a, 11b: 휠 나이프
14a, 14b: 돌출부 16: 가공 자국
17: 휠 나이프 좌우 로봇 18: 휠 나이프 전후진 실린더
20: 배면판 21: 홈
22: 클램프 23: 클램프 전후진 실린더
30: 스택 베이스 31: 그리퍼
40: 롤러 41: 엔드 롤러

Claims (18)

  1. 지그재그 타입 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 극판 사이에 개재되는 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 조립체로서,
    상기 셀 제조 장비 상에서 분리막의 공급 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 이루어진 휠 나이프 － 상기 휠 나이프는 그 중심에 대해 회전 가능함 －
    를 포함하고,
    분리막이 상기 셀 제조 장비의 엔드 롤러를 지나기 전 단계에서 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 그 이동 경로를 따라 분리막에 함몰부가 형성되며,
    상기 셀 제조 장비에서 연속적으로 공급되는 분리막 상에 낱장의 양극판과 음극판이 교번적으로 제공되되, 낱장의 극판을 제공받기 위해 분리막의 공급이 정지된 순간에 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동되는 것인
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리막을 사이에 두고 상기 휠 나이프의 반대편에 배열된 배면판을 더 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 상기 배면판이 분리막의 뒷면을 지탱하도록 이루어진
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 휠 나이프와 상기 배면판 중 어느 하나 이상이 상기 분리막에 대해 전후진 가능하도록 이루어진
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배면판이 클램프를 더 포함하고, 상기 클램프를 전후진 시킴으로써 분리막을 고정 또는 고정해제 하도록 이루어진
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배면판이 상기 휠 나이프의 이동 경로에 상응하는 홈을 더 포함하는
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 함몰부가 형성되는 것인
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 날카로운 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 날카로운 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 칼집이 형성되는 것인
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분리막의 양 가장자리에는 칼집이 형성되지 않는 것인
    분리막의 접힘성 향상 조립체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 분리막의 접힘성 향상 조립체를 구비한 각형 이차전지 셀 제조 장비.
  10. 지그재그 타입 각형 이차 전지 셀 제조 장비에서 극판 사이에 개재되는 분리막의 접힘성을 향상시키는 방법으로서,
    극판의 측면으로 분리막이 접히는 것에 의해 극판과 극판 사이에 분리막이 연속적으로 제공되고,
    분리막이 상기 각형 이차 전지 셀 제조 장비의 스택 베이스에 도달하기 이전에 엔드 롤러를 지나기 전 단계에서 분리막을 가공하는 단계를 포함하되,
    상기 분리막을 가공하는 단계는, 분리막의 공급 방향에 대해 횡방향으로 이동 가능하게 이루어진 휠 나이프 － 상기 휠 나이프는 그 중심에 대해 회전 가능함 － 를 분리막 상에서 이동시킴으로써, 그 이동 경로를 따라 분리막에 함몰부가 형성되며,
    상기 셀 제조 장비에서 연속적으로 공급되는 분리막 상에 낱장의 양극판과 음극판이 교번적으로 제공되되, 낱장의 극판을 제공받기 위해 분리막의 공급이 정지된 순간에 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동되는 것인
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분리막을 사이에 두고 상기 휠 나이프의 반대편에 배열된 배면판을 더 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동할 때, 상기 배면판이 분리막의 뒷면을 지탱하도록 이루어진
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 휠 나이프와 상기 배면판 중 어느 하나 이상이 상기 분리막에 대해 전후진 가능하도록 이루어진
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 배면판이 클램프를 더 포함하고, 상기 클램프를 전후진 시킴으로써 분리막을 고정 또는 고정해제 하도록 이루어진
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 배면판이 상기 휠 나이프의 이동 경로에 상응하는 홈을 더 포함하는
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 함몰부가 형성되는 것인
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 휠 나이프가 그 원주 둘레에 일정 간격으로 배열된 날카로운 돌출부를 포함하고, 상기 휠 나이프가 분리막 상에서 이동함에 따라 상기 날카로운 돌출부에 의해 상기 분리막 상에 일정 간격의 칼집이 형성되는 것인
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 분리막의 양 가장자리에는 칼집이 형성되지 않는 것인
    분리막의 접힘성을 향상시키는 방법.
  18. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594557A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 多卷芯锂电池离线装配装置
WO2023038208A1 (ko) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 바에솔 지그재그형 이차전지의 극판 고속 적층 장치
KR102695723B1 (ko) 2023-12-18 2024-08-16 주식회사 대한엔지니어링 승강하는 단위 셀의 외형을 유지시켜주는 단위셀 승강장치가 포함된 2차전지용 셀 스택의 제작장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285583A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Tdk Corp 積層型電子部品の製造方法及びその装置
KR20120022385A (ko) * 2010-09-02 2012-03-12 삼성에스디아이 주식회사 벤딩영역을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20160032888A (ko) * 2014-09-17 2016-03-25 주식회사 엘지화학 전지셀 및 그의 제조방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225828B1 (ko) * 2011-05-25 2013-01-23 주식회사 엘지화학 스택 및 폴딩형 이차전지
US9722274B2 (en) 2012-06-11 2017-08-01 Nissan Motor Co., Ltd. Manufacturing method and manufacturing device of secondary battery
KR101726785B1 (ko) * 2014-11-03 2017-04-13 주식회사 엘지화학 스티치 커팅부를 포함하는 전극조립체 제조장치 및 이를 사용하여 제조된 전극조립체

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005285583A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Tdk Corp 積層型電子部品の製造方法及びその装置
KR20120022385A (ko) * 2010-09-02 2012-03-12 삼성에스디아이 주식회사 벤딩영역을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20160032888A (ko) * 2014-09-17 2016-03-25 주식회사 엘지화학 전지셀 및 그의 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113594557A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 多卷芯锂电池离线装配装置
CN113594557B (zh) * 2021-07-28 2024-01-26 合肥国轩高科动力能源有限公司 多卷芯锂电池离线装配装置
WO2023038208A1 (ko) * 2021-09-13 2023-03-16 주식회사 바에솔 지그재그형 이차전지의 극판 고속 적층 장치
KR102695723B1 (ko) 2023-12-18 2024-08-16 주식회사 대한엔지니어링 승강하는 단위 셀의 외형을 유지시켜주는 단위셀 승강장치가 포함된 2차전지용 셀 스택의 제작장치

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