KR102241607B1

KR102241607B1 - 2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러

Info

Publication number: KR102241607B1
Application number: KR1020200099654A
Authority: KR
Inventors: 김대식; 양송아
Original assignee: (주)도원위즈테크
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-04-19

Abstract

본 발명은 2차전지 제조용 전극 및 분리막을 안내하도록 사용하는 가이드 롤러에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 샤프트(10) 일측에 단차 형성된 결합 축부(12)에 롤러(20)를 결합하여 상기 롤러(20) 양 측방에 내 삽입되어 있는 베어링(30)(30')에 의해 구름 회전하도록 축 결합하되, 상기 샤프트의 결합 축부(12)에 형성한 요홈(13)(13')으로 고무 부재(40)를 돌출되게 결합하여 베어링(30)(30')의 내주연에 탄발 밀착되도록 하므로 상기 결합 축부와 베어링의 슬립 회전을 방지하면서 종래와 같이 결합 축부의 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹가루 발생을 방지함은 물론 상기 금속 가루, 녹가루에 의한 전극 및 분리막 오염의 문제를 방지하도록 하는데 그 특징이 있다.

Description

2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러{SEPARATION MEMBRANE GUIDE ROLLER FOR SECONDARY BATTERY MANUFACTURING}

본 발명은 2차전지 제조용 전극 및 분리막을 안내하는데 사용하는 가이드 롤러에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 샤프트에 축 조립되는 롤러 조립 구조 개선으로 롤러의 베어링과 샤프트의 슬립 회전에 의해 샤프트의 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹가루 발생을 방지함은 물론 상기 금속 가루, 녹가루가 발생하여도 롤러 외부로 누출됨을 차단하는 이단계 안전 구조에 의해 전극 및 분리막 오염을 방지하도록 하는 2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 이온 전지는 다른 전지에 비하여 많은 장점을 가지고 있으나, 리튬의 반응성이 너무 커서 안전 문제의 해결이 어려워 그동안 상용화되지 못하다가 근래에 들어서 상용화되기 시작하였다.

이러한 리튬 이온전지는, 리튬 금속이 다른 어느 금속보다 가볍기 때문에 에너지 밀도가 매우 크고, 기전력이크며, 기억효과(memory effect:충전하기 전에 전지가 완전히 방전되어 있어야 하는 성질)가 없어 완전히 방전시키지 않고 어느 정도 충전 되어 있는 상태에서도 충전이 가능하며, 자가 방전에 의한 전력 손실이 매우 적은 장점을 갖고 있다.

이와 같은 장점을 갖는 리튬이온 2차 전지는 급속충전이 가능하고 충전용량이 크며 소형화가 가능하다는 점에서 휴대폰이나 노트북컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기에 주로 채택되고 최근에는 전기자동차의 배터리에도 사용되고 있다.

상기 전기자동차의 배터리에 사용되는 리튬이온 2차 전지는 양극(Cathode), 음극(Anode) 활물질을 금속박(Al or Cu foil)에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 분리막(separator)을 양 전극 사이에 넣고 감아서 제작된 젤리롤(JELLY ROLL)을 제작하며, 제작된 젤리롤을 원통형 또는 각형 금속 용기에 삽입한 후, 전해액(electrolyte)을 충진하고 밀봉하여 완성된다.

이와 같이 리튬이온 2차 전지의 제작공정은 전극 제조 공정과 조립 공정으로 나눌 수 있으며, 상기 전극 제조 공정은 교반, 도포, 건조, 압착 절단(슬리팅)으로 구분되고, 조립 공정은 권취, 젤리롤 삽입 및 전해액 주입, 봉입 공정으로 나눌 수 있다.

이와 같은 2차 전지의 제조 및 조립을 위한 다수의 특허가 개시된 바 있는데, 대한민국 등록특허공보 제10-1359430호는 전극을 권취하여 젤리롤을 제작하는 젤리롤 제작시스템 및 젤리롤 제작 방법에 관한 것으로, 이는 전극을 일정한 길이로 공급하고 이후 분리막을 공급하면서 젤리롤로 완성하도록 하는 것이다.

이와 같이 2차전지의 제조 및 조립 공정에서는 전극 및 분리막의 이송 안내를 위해 다수의 가이드 롤러를 설치 사용하고 있다. 상기한 가이드 롤러(2)는 도 1 및 도 2에서와 같이 샤프트(3) 일측에 단차 형성되는 결합 축부(3a)에 롤러(5)를 삽입하고 마개(6)에 의해 이탈 방지되게 결합하되, 상기 롤러(5)는 양 측방 내주연에 형성되는 단차 홈(5a)(5a')으로 내 삽입되는 베어링(8)(8')에 의해 구름 회전하도록 축 결합하였다.

여기서, 상기 롤러 내주연에 결합되는 베어링(8)(8')을 샤프트의 결합 축부(3a)에 것돌지 않도록 결합함에도 불구하고 사용에 따라 상기 베어링 내주연과 샤프트의 결합 축부(3a)이 결합 마찰력이 점점 약해져 상기 베어링(8)(8')과 샤프트의 결합 축부(3a)가 슬립 회전하게 되었다.

이와 같이 상기 베어링(8)(8')과 샤프트의 결합 축부(3a)가 슬립 회전하면서 상기 샤프트의 결합 축부(3a) 표면이 깍이고 이에 금속 가루 또는 녹 가루(샤프트이 결합 축부에 녹이 발생하는 경우 금속 가루 보다 더 쉽게 발생함)가 발생하게 되었다. 이와 같이 발생되는 금속 가루 또는 녹 가루가 비산되어 상기 가이드 롤러에 안내되는 전극 및 분리막에 뭍어 전극 및 분리막을 오염시키게 되므로 2차 전지 제품의 불량을 유발하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 상기 2차전지의 경우에 더더욱 고 청정 작업 환경에서 고 정도의 작업이 요구됨에도 불구하고 종래 전극 및 분리막 가이드 롤러에서 발생되는 금속 가루 또는 녹 가루로 인해 발생되는 문제가 더더욱 심각하였다.

등록특허 제10-1600536호(2016년02월29일) 등록특허 제10-1578179호(2015년12월10일)

본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 해결하고자 발명된 것으로서 샤프트의 결합 축부에 롤러를 베어링에 의해 구름 회전하도록 축 결합하되, 상기 결합 축부와 베어링의 슬립 회전을 방지하면서 결합 축부의 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹가루 발생을 방지함은 물론 상기 금속 가루, 녹가루에 의한 전극 및 분리막 오염의 문제를 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 샤프트의 결합 축부와 롤러의 베어링 결합 부위 외측에 커버를 결합 설치하여 결합 축부의 표면이 깍여 금속 가루, 녹가루가 발생하여도 외부 누출을 차단하므로 이단계 안전 구조에 의해 전극 및 분리막 오염의 문제를 더더욱 방지하도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은 샤프트 일측의 결합 축부에 롤러를 삽입하고 마개에 의해 이탈 방지되게 결합하되, 상기 롤러는 양 측방 내주연의 단차 홈으로 내 삽입되는 베어링에 의해 구름 회전하도록 축 결합함에 있어서; 상기 샤프트의 결합 축부 양 측방에는 베어링 결합 위치로 요홈을 형성하고, 상기 요홈에 고무 부재를 외부로 돌출되게 각각 내 삽입 결합하여 상기 고무 부재가 베어링의 내주연에 탄발 밀착되면서 베어링과 결합 축부의 슬립 회전을 방지하도록 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 롤러의 양 측방에는 내,외측 커버로 틈새를 커버하도록 결합하되, 상기 내,외측 커버는 롤러의 단차 홈과 베어링 사이로 삽입되는 원통부와 베어링 외측을 커버하는 측벽부를 "ㄱ"자 단면 구조로 구성함에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 결합 축부의 요홈은 사각 홈 구조로 형성하고, 상기 고무 부재는 구형 볼 형태로 형성하여 구성함에 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 샤프트 일측에 단차 형성된 결합 축부에 롤러를 결합하여 상기 롤러 양 측방에 내 삽입되어 있는 베어링에 의해 구름 회전하도록 축 결합하되, 상기 샤프트의 결합 축부에 형성한 요홈으로 고무 부재를 돌출되게 결합하여 베어링의 내주연에 탄발 밀착되도록 하므로 상기 결합 축부와 베어링의 슬립 회전을 방지하면서 종래와 같이 결합 축부의 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹가루 발생을 방지함은 물론 상기 금속 가루, 녹가루에 의한 전극 및 분리막 오염의 문제를 방지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 롤러의 양 측방에 결합 축부와 베어링의 결합 부위로 커버를 결합 설치하여 결합 축부의 표면이 깍여 금속 가루, 녹가루가 발생하여도 외부 누출을 차단하므로 이단계 안전 구조에 의해 전극 및 분리막 오염의 문제를 더더욱 방지하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 가이드 롤러를 보여주는 정 단면 구성도.
도 2는 도 1의 분해 단면도.
도 3은 본 발명의 가이드 롤러를 보여주는 사시도.
도 4는 도 3의 정 단면 구성도.
도 5는 도 4의 "A" 부분 확대도.
도 6은 도 4의 "B" 부분 확대도.
도 7은 본 발명 가이드 롤러의 분해 사시도.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

본 발명의 2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러(100)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 샤프트(10) 일측의 결합 축부(12)에 롤러(20)를 삽입하고 마개(15)에 의해 이탈 방지되게 결합하되, 상기 롤러(20)는 양 측방 내주연의 단차 홈(21)(21')으로 내 삽입되는 베어링(30)(30')에 의해 구름 회전하도록 축 결합 구성하는 것이다.

특히, 상기 샤프트의 결합 축부(12) 양 측방에는 베어링 결합 위치로 요홈(13)(13')을 형성하고, 상기 요홈(13)(13')에 고무 부재(40)를 외부로 돌출되게 각각 내 삽입 결합하여 상기 고무 부재(40)가 베어링(30)(30')의 내주연에 탄발 밀착되면서 베어링과 결합 축부의 슬립 회전을 방지하도록 구성한다.

이때, 상기 결합 축부의 요홈(13)(13')은 사각 홈 구조로 형성하고, 상기 고무 부재(40)는 구형 볼 형태로 형성하여 고무 부재가 베어링 내주연에서 점 접촉 형태로 탄발 밀착되도록 구성한다. 물론 상기 요홈(13) 및 고무 부재(40)가 일정 길이를 갖는 구조로 형성하여 점 첩촉이 아닌 선 접촉 또는 면 접촉 되도록 형성할 수도 있다.

또한, 상기 롤러의 양 측방에는 롤러의 내,외측 커버(50)(50')로 틈새를 커버하도록 결합하되, 상기 내,외측 커버(50)(50')는 롤러의 단차 홈(21)(21')과 베어링(30)(30') 사이로 삽입되는 원통부(51)와 베어링 외측을 커버하는 측벽부(52)를 "ㄱ"자 단면 구조로 구성한다.

이때, 상기 내측 커버(50)는 측벽부(52)가 샤프트의 결합 축부(12) 외측에 위치하도록 커버하고, 상기 외측 커버(50')는 측벽부(52)가 마개(15)의 단차부(15a) 외측에 위치하도록 커버하는 것이다.

미 설명 부호로서, 11은 샤프트의 타측에 형성되어 샤프트를 고정 설치하기 위한 체결공, 60은 마개를 샤프트의 결합 축부(12)에 고정 결합하는 고정 부재를 나타내는 것이다.

다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작동 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명 가이드 롤러(100)의 조립 과정을 설명하면, 샤프트(10) 일측에 단차 형성되는 결합 축부(12) 양 측방의 요홈(13)(13')으로 고무 부재(40)를 내 삽입 결합한다.

이때, 상기 요홈(13)(13')은 사각 홈 구조로 형성되어 구형 볼 형태의 고무 부재(40)를 움직이지 않도록 끼임 결합하되 상기 고무 부재가 요홈 상부로 약간 돌출되게 결합한다.

이 상태에서 상기 샤프트의 결합 축부(12)에 롤러(20)를 삽입 결합한다.

이때, 상기 롤러의 양 측방 내주연에 형성되는 단차 홈(21)(21')에 내,외측 커버(50)(50')와 베어링(30)(30')을 내 삽입하여 조립한 상태로 결합한다.

이와 같이 상기 샤프트의 결합 축부(12)에 롤러(20)를 결합하면, 베어링(30)(30')의 내주연이 결합 축부(12)의 양 측방에서 요홈(13)(13')에 돌출되게 삽입되어 있는 구형 볼 형태의 고무 부재(40)에 위치하여 상기 고무 부재(40)에 밀착 결합되는 것이다.

이와 같이 상기 롤러(20) 결합 후 샤프트의 결합 축부(12) 끝단에는 마개(15)를 삽입하여 고정 부재(60)로 고정 결합하게 되는 것이다.

이와 같이 조립되는 본 발명의 가이드 롤러(100)는 2차 전지 제조 과정에서 전극 및 분리막을 이송 안내하도록 설치 사용하는데 상기 샤프트의 결합 축부(12)에서 롤러(20)가 베어링(30)(30')에 의해 구름 회전하면서 전극 및 분리막을 이송 안내하게 되는 것이다.

이와 같은 사용 과정에서 상기 샤프트의 결합 축부(12)와 베어링(30)(30') 사이는 종래와 같이 슬립 회전이 방지되는 것이다.

즉, 상기 샤프트이 결합 축부(12)에 형성된 요홈(13)(13')으로 돌출되게 삽입되어 있는 구형 볼 형태의 고무 부재(40)가 베어링(30)(30') 내주연에 탄발 밀착되게 결합되어 있어 샤프트의 결합 축부(12)와 베어링(30)(30')이 서로 슬립 회전하는 것을 방지하게 되는 것이다.

이와 같이 상기 샤프트의 결합 축부(12)와 베어링(30)(30')이 서로 슬립 회전하는 것을 방지하게 되면서 상기 샤프트의 결합 축부(12) 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹 가루 등이 발생되지 않고 이로 인해 종래와 같이 금속 가루, 녹 가루 등에 의한 전극 및 분리막의 오염 문제를 방지하게 되는 것이다.

뿐만 아니라 상기 롤러(20)의 양 측방을 내,외측 커버(50)(50')로 커버하는데, 상기 내,외측 커버(50)(50')는 롤러의 단차 홈(21)(21')과 베어링(30)(30') 사이로 삽입되는 원통부(51)와 베어링 외측을 커버하는 측벽부(52)를 "ㄱ"자 단면 구조로 형성하고 있어 샤프트의 결합 축부(12) 표면이 깍여 종래와 같이 금속 가루, 녹 가루가 발생한다고 하여도 롤러의 양 측방을 내,외측 커버(50)(50')가 커버하기 때문에 금속 가루, 녹가루가 롤러 외부로 누출되어 전극 및 분리막을 오염시키게 되는 것을 차단하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 샤프트(10)의 결합 축부(12)에 롤러(20)를 결합하여 상기 롤러(20) 양 측방에 내 삽입되어 있는 베어링(30)(30')에 의해 구름 회전하도록 축 결합하되, 상기 샤프트의 결합 축부(12)에 형성한 요홈(13)(13')으로 고무 부재(40)를 돌출되게 결합하여 베어링(30)(30')의 내주연에 탄발 밀착되도록 하므로 상기 결합 축부와 베어링의 슬립 회전을 방지하면서 종래와 같이 결합 축부의 표면이 깍여 발생하는 금속 가루, 녹가루 발생을 방지함은 물론 이로 인한 전극 및 분리막 오염 문제를 방지하고, 또한 상기 롤러(20)의 양 측방에 결합 축부와 베어링의 결합 부위로 내,외측 커버(50)(50')를 결합 설치하여 결합 축부의 표면이 깍여 금속 가루, 녹가루가 발생하여도 외부 누출을 차단하므로 이단계 안전 구조에 의해 전극 및 분리막 오염의 문제를 더더욱 방지하게 되는 것이다.

10: 샤프트 12: 결합 축부
13,13': 요홈 15: 마개
20: 롤러 21,21': 단차 홈
30,30': 베어링 40: 고무 부재
50,50': 내,외측 커버 51: 원통부
52: 측벽부

Claims

샤프트(10) 일측의 결합 축부(12)에 롤러(20)를 삽입하고 마개(15)에 의해 이탈 방지되게 결합하되, 상기 롤러(20)는 양 측방 내주연의 단차 홈(21)(21')으로 내 삽입되는 베어링(30)(30')에 의해 구름 회전하도록 축 결합한 2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러에 있어서,
상기 샤프트의 결합 축부(12) 양 측방에는 베어링 결합 위치로 사각의 요홈(13)(13')을 형성하고, 상기 요홈(13)(13')에 원형 단면의 고무 부재(40)를 외부로 돌출되게 각각 내 삽입 결합하여 베어링(30)(30')의 내주연에 탄발 밀착되면서 베어링과 결합 축부의 슬립 회전을 방지하도록 구성하고,
상기 롤러(20)의 양 측방에는 내,외측 커버(50)(50')를 결합하되, 상기 내,외측 커버(50)(50')는 롤러의 단차 홈(21)(21')과 베어링(30)(30') 사이로 삽입되는 원통부(51)와 베어링 외측을 커버하는 측벽부(52)를 "ㄱ"자 단면 구조로 형성하여 롤러와 결합 축부 사이의 틈새를 커버함과 함께 베어링(30)(30')이 고무 부재(40)에 탄발 밀착되게 지지하도록 구성한 것을 특징으로 하는 2차전지 제조용 전극 및 분리막 가이드 롤러.
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