KR102256378B1 - 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 좌우로 왕복 이동하는 스택테이블 상으로 세퍼레이터(분리막)를 공급함과 더불어, 스택테이블의 양측에서 전극판(양극판 및 음극판)을 교대로 전달하여 세퍼레이터를 지그재그로 접으면서 양극판과 전극판을 정해진 순서로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템은, 음극판과 세퍼레이터와 양극판을 정해진 순서대로 적층한 셀 스택(cell stack)을 제조하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템으로서, 선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블; 상기 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 공급부; 상기 스택테이블의 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 양극판을 공급하여 적층하는 양극공급부; 상기 스택테이블의 다른 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 음극판을 공급하여 적층하는 음극공급부; 및, 상기 스택테이블의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부를 통해 공급되는 세퍼레이터를 안내하면서 지지하며, 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대편으로 이동하도록 설치된 세퍼레이터 가이드유닛;을 포함할 수 있다.

Description

이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법{System And Method for Manufacturing Cell Stack of Secondary Battery}
본 발명은 이차전지의 셀 스택(cell stack)을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우로 왕복 이동하는 스택테이블 상으로 세퍼레이터(분리막)를 공급함과 더불어, 스택테이블의 양측에서 전극판(양극판 및 음극판)을 교대로 전달하여 세퍼레이터를 지그재그로 접으면서 양극판과 전극판을 정해진 순서로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 상기 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 세퍼레이터(분리막)가 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층되도록 한다.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국 등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 셀 스택을 제작함에 있어서 좌우로 이격된 매거진에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 매거진 사이에 음극판과 양극판이 적층되는 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 전극 픽앤플레이스 장치가 상기 매거진 상의 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스택테이블 상에 지그재그 형태로 공급되는 세퍼레이터 위에 교대로 적층시키는 방식을 사용하고 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스택테이블만 좌우로 직선 왕복 운동하면서 적층하기 때문에 전극판(양극판 및 음극판)의 스택 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.
또한 등록특허 제10-1956758호에는 음극판과 양극판이 교대로 놓여지는 틸팅테이블을 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도씩 왕복 회전 운동시키면서 틸팅테이블 상에 연속적으로 공급되는 세퍼레이터에 음극판과 양극판을 교대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있도록 한 이차전지 셀 스택 제조장치가 개시되어 있다.
그러나 상기 등록특허 제10-1956758호의 이차전지 셀 스택 제조장치는 택타임(tack time)이 빠를수록 틸팅테이블의 회전 속도가 빨라지게 되므로 원심력으로 인하여 정밀한 적층이 어려워 불량 발생 가능성이 높아지는 결점이 있다.
등록특허 제10-1140447호(2012.04.19. 등록) 등록특허 제10-0309604호(2001.09.10. 등록) 등록특허 제10-1956758호(2019.03.05. 등록)
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스택테이블을 좌우로 왕복 이동시키면서 스택테이블 상으로 공급되는 세퍼레이터(분리막)에 전극판(양극판 및 음극판)을 교대로 공급하여 적재할 때 전극판의 공급 속도를 빠르게 하더라도 정밀한 적층이 가능하며 스택테이블의 좌우 행정거리를 단축시켜 전극판의 적층 속도를 향상시킬 수 있는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템은, 음극판과 세퍼레이터와 양극판을 정해진 순서대로 적층한 셀 스택(cell stack)을 제조하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템으로서, 선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블; 상기 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 공급부; 상기 스택테이블의 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 양극판을 공급하여 적층하는 양극공급부; 상기 스택테이블의 다른 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 음극판을 공급하여 적층하는 음극공급부; 및, 상기 스택테이블의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부를 통해 공급되는 세퍼레이터를 안내하면서 지지하며, 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대편으로 이동하도록 설치된 세퍼레이터 가이드유닛;을 포함할 수 있다.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은, 상기 스택테이블의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블의 반대편으로 이동할 수 있다.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은 서로 연접하게 설치되는 한 쌍의 가이드롤을 포함하며, 상기 세퍼레이터는 상기 한 쌍의 가이드롤 사이를 통과하면서 안내될 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 이용한 이차전지의 셀 스택 제조 방법은,
(S1) 세퍼레이터 공급부에서 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 단계;
(S2) 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동시키면서 스택테이블 상의 세퍼레이터에 양극판과 음극판을 교대로 공급하여 적층하는 단계를 포함하며,
상기 (S2) 단계에서 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동할 때 세퍼레이터 가이드유닛은 스택테이블의 이동 방향과 반대 방향으로 왕복 이동하면서 세퍼레이터를 안내할 수 있다.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은, 상기 스택테이블의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블의 반대편으로 이동할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양극판과 음극판의 적층 과정에서 스택테이블이 좌우로 수평 이동하면서 양극판과 음극판을 교대로 전달받아 지그재그형태로 접혀지는 세퍼레이터 상에 적층하므로 전극판의 공급 속도를 빠르게 하더라도 정밀한 적층이 가능하여 한 효과가 있다.
또한 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동하면서 양극판과 음극판을 적층할 때, 세퍼레이터를 안내하면서 지지하여 주는 세퍼레이터 가이드유닛이 스택테이블의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하도록 일정한 각도로 왕복 회전 운동(스윙 운동)하므로, 기존의 세퍼레이터 가이드유닛이 고정된 경우와 비교하여 스택테이블의 좌우 행정거리를 단축시킬 수 있으며, 따라서 적층 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 주요 구성을 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 주요 구성을 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 작동례를 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 나타낸 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 셀 스택 제조 시스템은 선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블(300)과, 상기 스택테이블(300)로 세퍼레이터(3)를 공급하는 세퍼레이터 공급부(400), 상기 스택테이블(300)의 일측에 배치되어 상기 스택테이블(300) 상의 세퍼레이터(3)로 양극판(1)을 공급하여 적층하는 양극공급부, 상기 스택테이블(300)의 다른 일측에 배치되어 상기 스택테이블(300) 상의 세퍼레이터(3)로 음극판(2)을 공급하여 적층하는 음극공급부, 및 상기 스택테이블(300)의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부(400)를 통해 공급되는 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지하며 상기 스택테이블(300)의 이동 방향과 반대편으로 이동하는 세퍼레이터 가이드유닛(500)을 포함한다.
상기 세퍼레이터 공급부(400)는 긴 필름으로 된 세퍼레이터(3)가 롤 형태로 권취되는 세퍼레이터 언와인더(410)와, 상기 세퍼레이터 언와인더(410)에서 풀려져 나온 세퍼레이터(3)의 장력을 유지하면서 안내하는 복수의 세퍼레이터 가이드롤(420)을 포함한다.
상기 양극공급부 및 음극공급부는 상기 스택테이블(300)의 양측에 거의 대칭되게 구성되어 각각 양극판(1) 및 음극판(2)을 연속적으로 공급한다.
상기 양극공급부는 복수의 양극판(1)을 적재하는 제1매거진(110), 제1매거진(110)의 상측에 설치되어 제1매거진(110)에서 양극판(1)을 픽업하여 이송하는 제1픽커유닛(120), 제1픽커유닛(120)에 의해 이송된 양극판(1)의 위치를 조정하는 제1얼라인테이블(130), 제1얼라인테이블(130)에 놓여진 양극판(1)을 촬영하여 위치를 검출하는 제1비전검사유닛(140), 상기 제1얼라인테이블(130) 상의 양극판(1)을 픽업하여 상기 스택테이블(300)로 이송하여 적층하는 제1로딩픽커유닛(150)을 포함한다.
또한 음극공급부는 상기 양극공급부의 구성과 대칭되는 구성으로 이루어진다. 즉, 음극공급부는 복수의 음극판(2)을 적재하는 제2매거진(210), 제2매거진(210)의 상측에 설치되어 제2매거진(210)에서 음극판(2)을 픽업하여 이송하는 제2픽커유닛(220), 제1픽커유닛(120)에 의해 이송된 음극판(2)의 위치를 조정하는 제2얼라인테이블(230), 제2얼라인테이블(230)에 놓여진 음극판(2)을 촬영하여 위치를 검출하는 제2비전검사유닛(240), 상기 제2얼라인테이블(230) 상의 음극판(2)을 픽업하여 상기 스택테이블(300)로 이송하여 적층하는 제2로딩픽커유닛(250)을 포함한다.
제1매거진(110) 및 제2매거진(210)은 각각 셀 스택 제조 시스템 본체(10)의 양측부에 배치되며, 각각 일정한 사각형 크기로 절단 가공된 복수의 양극판(1) 및 음극판(2)을 적재한다. 제1매거진(110) 및 제2매거진(210)에는 적재된 양극판(1) 및 음극판(2)을 상측으로 일정 거리씩 이송하는 승강장치가 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)은 각각 제1비전검사유닛(140) 및 제2비전검사유닛(240)에 의해 촬영된 영상에 따라 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 정렬하는 기능을 수행한다. 즉, 양극판(1) 및 음극판(2)을 스택테이블(300)로 이송하여 적층하기 바로 전에 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 정확하게 정렬함으로써 스택테이블(300)에 양극판(1) 및 음극판(2)이 정확하게 안착되어 적층될 수 있도록 한다. 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)이 각각 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 조정할 수 있도록 하기 위하여 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)은 X-Y 방향으로 선형 운동 및 Z축을 중심으로 회전 운동할 수 있는 공지의 X-Y-θ 구동 스테이지 상에 설치된다.
제1비전검사유닛(140) 및 제2비전검사유닛(240)은 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230) 상에 놓여진 양극판(1) 및 음극판(2)을 촬영하는 카메라와 조명장치를 포함하여 구성될 수 있으며, 양극판(1) 및 음극판(2)의 모서리 부분의 위치를 통해 양극판(1) 및 음극판(2)의 정렬 상태를 검출할 수 있다.
제1픽커유닛(120) 및 제2픽커유닛(220)은 각 제1매거진(110)과 제1얼라인테이블(130)의 상측과, 제2매거진(210)과 제2얼라인테이블(230)의 상측을 수평 왕복 이동함과 더불어 상하로 이동하면서 양극판(1)과 음극판(2)을 진공 흡착하여 이송한다. 또한 제1로딩픽커유닛(150) 및 제2로딩픽커유닛(250)은 각각 제1얼라인테이블(130)과 스택테이블(300)의 상측과, 제2얼라인테이블(230)과 스택테이블(300)의 상측을 수평 왕복 이동함과 더불어 상하로 이동하면서 양극판(1)과 음극판(2)을 진공 흡착하여 이송하도록 구성된다. 상기 제1픽커유닛(120) 및 제2픽커유닛(220), 그리고 제1로딩픽커유닛(150) 및 제2로딩픽커유닛(250)은 일반적인 셀 스택 제조 시스템에서 픽앤플레이스(pick and place) 기능을 수행하는 공지의 픽커장치를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 스택테이블(300)은 본체(10)에 수평하게 설치되는 가이드레일(310) 상에 설치되어, 선형운동장치에 의해 일정한 속도로 좌우로 수평 왕복 이동하면서 적층 동작을 수행하도록 구성된다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 선형운동장치는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 리니어모터 시스템, 복수의 풀리와 벨트와 서보모터를 포함하는 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 스택테이블(300)의 상부면에는 상측에서 공급되는 세퍼레이터(3)와 양극판(1) 및 음극판(2)의 양측 단부를 일시적으로 고정 및 해제할 수 있는 복수의 클램핑유닛(미도시)이 설치되어 있다. 상기 클램핑유닛은 스택테이블(300)의 상단부 가장자리에 스택테이블(300)에 대해 측방향으로 벌어졌다가 오므려질 수 있도록 구성되어 세퍼레이터(3)와 양극판(1) 및 음극판(2)의 양측 단부를 눌러서 고정할 수 있는 복수의 클램퍼(320)와, 상기 클램퍼(320)를 수평 왕복 이동시키는 공압실린더(미도시)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 스택테이블(300)의 상측에 설치되어 세퍼레이터 공급부(400)로부터 공급되는 세퍼레이터(3)를 스택테이블(300) 상으로 안내한다. 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 상기 스택테이블(300)의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축(520)을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하도록 설치되는 스윙부재(510)와, 상기 스윙부재(510)에 서로 연접하면서 나란하게 설치되는 한 쌍의 가이드롤(530)을 포함하며, 상기 세퍼레이터(3)는 상기 한 쌍의 가이드롤(530) 사이를 통과하면서 안내된다.
상기 스윙부재(510)를 피봇축(520)을 중심으로 스윙 운동시키기 위한 회전구동수단은 공지의 회전구동장치를 적용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 것과 같이 양방향으로 반복 회전하는 모터(541)와, 상기 모터(541)의 동력을 피봇축(520)에 전달하는 풀리(542, 543) 및 벨트(544)를 포함할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 이용하여 셀 스택을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1픽커유닛(120)이 제1매거진(110)의 상측에서 양극판(1)을 진공 흡착하여 픽업한 다음, 제1얼라인테이블(130) 쪽으로 수평하게 이동하여 양극판(1)을 제1얼라인테이블(130) 상에 안착시킨 후 다시 제1매거진(110)의 상측으로 이동한다.
양극판(1)이 제1얼라인테이블(130) 상에 안착되면, 제1비전검사유닛(140)의 비전카메라가 양극판(1)을 촬영하여 양극판(1)의 영상을 취득한다. 이 때 셀 스택 제조장치의 컨트롤러는 제1비전검사유닛(140)에 의해 취득된 양극판(1)의 영상에서 양극판(1)의 모서리 부분의 위치를 판독하여 양극판(1)이 놓여진 정렬 위치를 검출하고, 정렬이 필요한 경우 X-Y-θ 구동스테이지를 구동하여 제1얼라인테이블(130)을 X-Y 방향으로 이동하거나 회전시켜 양극판(1)의 위치를 조정한다.
이어서 제1로딩픽커유닛(150)이 제1얼라인테이블(130) 상에서 하강하여 위치가 정렬된 양극판(1)을 진공 흡착한 후 스택테이블(300) 쪽으로 수평 이동한다.
이와 동일한 과정으로 음극공급부의 제2매거진(210), 제2픽커유닛(220), 제2얼라인테이블(230), 제2비전검사유닛(240), 제2로딩픽커유닛(250)이 음극판(2)을 스택테이블(300) 쪽으로 공급한다.
전술한 것과 같이, 스택테이블(300)의 양측에서 양극판(1) 및 음극판(2)이 스택테이블(300) 쪽으로 순차적으로 이송되면서 공급될 때, 상기 스택테이블(300)의 상측에서는 세퍼레이터 공급부(400)에 의해 공급되는 세퍼레이터(3)가 세퍼레이터 가이드유닛(500)의 가이드롤(530)을 통과하여 스택테이블(300) 상부면으로 공급된다.
도 4에 도시한 것과 같이, 상기 스택테이블(300)은 선형운동장치에 의해 일정한 속도로 좌우의 측방향으로 수평 왕복 운동하면서 양극판(1) 및 음극판(2)을 전달받아 세퍼레이터(3) 위에 교대로 적층한다. 이 때, 스택테이블(300)이 좌우로 수평 왕복 운동하는 동안, 상기 세퍼레이터 가이드유닛(500)은, 상기 스택테이블(300)의 상측에서 피봇축(520)을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블(300)의 반대편으로 이동하며 세퍼레이터(3)를 안내한다.
스택테이블(300)의 좌우 이동에 의해 세퍼레이터(3)는 지그재그 형태로 접히게 되고, 그 위에 양극판(1)과 음극판(2)이 교대로 공급되어 적층되므로 Z-스택킹(Z-stacking) 방식의 셀 스택이 만들어지게 된다. 스택테이블(300) 상에서 세퍼레이터(3)와 양극판(1)과 음극판(2)의 적층이 모두 완료되면, 세퍼레이터 커팅장치가 세퍼레이터 가이드유닛(500) 하측에서 세퍼레이터(3)를 절단하고, 언로딩로봇이 스택테이블(300)에서 적층 완료된 셀 스택을 파지하여 정해진 공정 위치로 이송하고, 다음 셀 스택 제조 작업을 속행할 준비를 한다.
이와 같이 본 발명의 셀 스택 제조 시스템의 스택테이블(300)은 양극판(1)과 음극판(2)의 적층 과정에서 좌우로 수평 이동하면서 양극공급부에서 공급된 양극판(1)과 음극공급부에서 공급된 음극판(2)을 교대로 전달받아 세퍼레이터(3) 상에 적층하며, 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지하여 주는 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 스택테이블(300)의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하도록 주기적으로 왕복 회전 운동하므로, 기존의 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 고정된 경우와 비교하여 스택테이블(300)의 좌우 행정거리를 단축시킬 수 있으며, 따라서 적층 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
한편 전술한 실시예에서 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 피봇축(520)을 중심으로 스윙 운동하도록 구성되지만, 이와 다르게 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 스택테이블(300)의 이동 방향과 반대 방향으로 일정 거리를 수평 왕복 이동하면서 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지할 수도 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1 : 양극판 2 : 음극판
3 : 세퍼레이터 10 : 본체
110 : 제1매거진 120 : 제1픽커유닛
130 : 제1얼라인테이블 140 : 제1비전검사유닛
150 : 제1로딩픽커유닛 210 : 제2매거진
220 : 제2픽커유닛 230 : 제2얼라인테이블
240 : 제2비전검사유닛 250 : 제2로딩픽커유닛
300 : 스택테이블 310 : 가이드레일
320 : 클램프 400 : 세퍼레이터 공급부
410 : 세퍼레이터 언와인더 420 : 세퍼레이터 가이드롤
500 : 세퍼레이터 가이드유닛 510 : 스윙부재
520 : 피봇축 530 : 가이드롤

Claims (5)

  1. 음극판과 세퍼레이터와 양극판을 정해진 순서대로 적층한 셀 스택(cell stack)을 제조하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템으로서,
    선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블;
    상기 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 공급부;
    상기 스택테이블의 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 양극판을 공급하여 적층하는 양극공급부;
    상기 스택테이블의 다른 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 음극판을 공급하여 적층하는 음극공급부; 및,
    상기 스택테이블의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부를 통해 공급되는 세퍼레이터를 안내하면서 지지하며, 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대편으로 이동하도록 설치된 세퍼레이터 가이드유닛;
    을 포함하고,
    상기 세퍼레이터 가이드유닛은, 상기 스택테이블의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하도록 설치되는 스윙부재와, 상기 스윙부재에 서로 연접하면서 나란하게 설치되는 한 쌍의 가이드롤을 포함하며,
    상기 세퍼레이터는 상기 한 쌍의 가이드롤 사이를 통과하면서 안내되고,
    상기 스윙부재는 상기 피봇축을 중심으로 왕복 회전 운동하면서 상기 스택테이블의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 이용한 이차전지의 셀 스택 제조 방법으로서,
    (S1) 세퍼레이터 공급부에서 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 단계;
    (S2) 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동시키면서 스택테이블 상의 세퍼레이터에 양극판과 음극판을 교대로 공급하여 적층하는 단계를 포함하며,
    상기 (S2) 단계에서 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동할 때 세퍼레이터 가이드유닛의 스윙부재가 피봇축을 중심으로 왕복 회전 운동하면서 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대 방향으로 왕복 이동하여 세퍼레이터를 안내하는 이차전지의 셀 스택 제조 방법.
  5. 삭제
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023068528A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 우원기술 셀 스택 제조용 분리막 공급피더
WO2023128670A1 (ko) * 2021-12-29 2023-07-06 에스케이온 주식회사 전지 제조 장치
KR102565423B1 (ko) * 2023-01-02 2023-08-11 주식회사 지에스아이 전극조립체를 제조하기 위한 장치
EP4254580A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-04 Innometry Co., Ltd. Electrode plate stacking apparatus having pivotal unwinder for separator
WO2024053805A1 (ko) * 2022-09-07 2024-03-14 이상돈 2차전지 제조시스템

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102426466B1 (ko) 2021-03-23 2022-07-29 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치
KR102606211B1 (ko) * 2021-06-21 2023-11-29 주식회사 엠플러스 위치 가변 피앤피 유닛과 가이드 롤러 요동 운동에 의한 전지용 극판 적층 시스템 및 극판 적층 방법
KR102589124B1 (ko) * 2021-06-21 2023-10-13 주식회사 엠플러스 요동롤러에 의한 전지용 극판 적층 시스템 및 적층방법
KR102586960B1 (ko) * 2021-06-28 2023-10-11 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지 전극조립체의 단면 전극 스택용 분리막 핸들링장치 및 이를 이용한 이차전지 전극조립체 제조 방법
KR20230027505A (ko) * 2021-08-19 2023-02-28 엘지전자 주식회사 이차전지 스텍킹 장비
KR102643621B1 (ko) * 2021-09-16 2024-03-05 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체, 이의 제조 장치, 및 이의 제조 방법
EP4152454A1 (en) 2021-09-16 2023-03-22 LG Energy Solution, Ltd. Electrode assembly for use in a battery, apparatus for manufacturing the same and method for manufacturing the same
KR102404675B1 (ko) * 2021-12-09 2022-06-02 주식회사 우원기술 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛
KR20230135936A (ko) * 2022-03-17 2023-09-26 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 스윙형 셀 스택 제조장치
WO2023182576A1 (ko) * 2022-03-24 2023-09-28 주식회사 바에솔 지그재그 적층형 이차전지 제조 장치
WO2023224206A1 (ko) * 2022-05-16 2023-11-23 엘지전자 주식회사 이차전지의 셀 스택 제조장치
KR20230160156A (ko) 2022-05-16 2023-11-23 엘지전자 주식회사 이차전지의 셀 스택 제조장치
KR102482925B1 (ko) * 2022-07-18 2022-12-30 주식회사 엠오티 2차전지용 셀 스택 제조장치
WO2024074996A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 G.D S.P.A. Stacking apparatus for alternately stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets and method for stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets
WO2024075002A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 G.D S.P.A. Stacking apparatus for alternately stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets and method for stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets
WO2024074998A1 (en) * 2022-10-07 2024-04-11 G.D S.P.A. Stacking apparatus for alternately stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets and method for stacking a continuous ribbon-like separator and foil sheets
KR20240105899A (ko) 2022-12-29 2024-07-08 주식회사 에스에프에이 2차 전지의 인라인 제조 시스템
WO2024172546A1 (ko) * 2023-02-15 2024-08-22 에스케이온 주식회사 전극판 공급 장치 및 전극판 공급 방법
KR102636087B1 (ko) * 2023-06-29 2024-02-13 길금예 이차전지용 지지장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349205B1 (ko) * 2011-04-15 2014-01-08 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 다중 삽입 적층 장치 및 방법
JP2018026487A (ja) * 2016-08-12 2018-02-15 株式会社ジェイテクト 積層電極製造装置及び積層電極製造方法
KR101956758B1 (ko) * 2017-10-23 2019-03-11 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 셀 스택 제조장치
KR101959082B1 (ko) * 2018-09-07 2019-03-18 조기봉 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03230479A (ja) * 1989-10-31 1991-10-14 Japan Storage Battery Co Ltd 蓄電池用極板の積重ね装置
KR100309604B1 (ko) 1999-12-20 2001-11-03 홍지준 리튬 2차 전지
WO2008139561A1 (ja) * 2007-05-02 2008-11-20 Enax, Inc. 連続セパレータ及びシート状電極の積層装置
KR101140447B1 (ko) 2007-09-19 2012-04-30 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지용 스택 제조장치
CN108461797B (zh) * 2017-02-17 2021-01-22 Da技术有限公司 二次电池的高速电池堆制造装置
CN110212236B (zh) * 2019-06-14 2024-06-11 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂离子电池高速叠片方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349205B1 (ko) * 2011-04-15 2014-01-08 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 다중 삽입 적층 장치 및 방법
JP2018026487A (ja) * 2016-08-12 2018-02-15 株式会社ジェイテクト 積層電極製造装置及び積層電極製造方法
KR101956758B1 (ko) * 2017-10-23 2019-03-11 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 셀 스택 제조장치
KR101959082B1 (ko) * 2018-09-07 2019-03-18 조기봉 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023068528A1 (ko) * 2021-10-18 2023-04-27 주식회사 우원기술 셀 스택 제조용 분리막 공급피더
WO2023128670A1 (ko) * 2021-12-29 2023-07-06 에스케이온 주식회사 전지 제조 장치
EP4254580A1 (en) * 2022-03-28 2023-10-04 Innometry Co., Ltd. Electrode plate stacking apparatus having pivotal unwinder for separator
WO2024053805A1 (ko) * 2022-09-07 2024-03-14 이상돈 2차전지 제조시스템
KR102565423B1 (ko) * 2023-01-02 2023-08-11 주식회사 지에스아이 전극조립체를 제조하기 위한 장치

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