KR102265233B1 - 제전기를 포함하는 취출 및 이송장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 취출 및 이송장치는 진공 흡착 부재에 흡착되는 단위셀이 정전기로 인해 서로 간의 부착된 상태로 취출되지 않도록, 제전기를 통해 단위셀간의 정전기를 제거하여 정전기로 인한 부착력을 줄일 수 있고, 낱 장의 단위셀을 취출하기 위해 취출-이송용 본체를 반복적으로 상하 운동하여 단위셀들을 떨어뜨리지 않아도 되므로, 장치의 상하운동에 의한 부품 갈림으로 발생하는 금속 이물의 낙하를 근본적으로 차단할 수 있어 낙하된 금속 이물이 음극에서 덴드라이트로 성장하는 것을 방지 할 수 있으며, 동시에 과도한 상하운동으로 인한 취출 및 이송장치의 수명의 감소를 완화 할 수 있다.

Description

제전기를 포함하는 취출 및 이송장치 {Static Eliminator with Purge and Transfer Device}
본 발명은 제전기를 포함하는 취출 및 이송장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 전지셀은 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 상기 전지셀은 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있으며, 이외에도, 고출력이 요구되는 파워 툴(power tool), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템에도 이용되고 있다.
일반적으로 전지셀은 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지셀 및 각형 전지셀과, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지셀로 분류된다. 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지셀, 파우치형 전지셀에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 중량이 작은 파우치형 전지셀에 대한 관심이 높은 실정이다.
전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이러한 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 기존 스택형 전극조립체의 공정성을 향상시키고, 다양한 형태의 전지셀 수요를 충족시키기 위해, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 접합(lamination)되어 있는 단위셀들을 적층한 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체도 개발되었다.
상술한 전극조립체들을 조립하게 위해 제조된 전지셀들이 적층된 적재함에서 개별로 취출되어 옮겨지게 되고, 이를 위해 취출 및 이송장치를 통해 전지셀들은 순차적으로 적재함에서 취출되는데, 이 때, 단위셀 취출 과정에서 정전기에 의해 2개 이상의 단위셀이 취출되면서 취출 불량이 발생하는 문제가 있었다.
이에 대하여, 도 1을 참조하면, 상기한 문제점을 해결하기 위해 취출 및 이송장치 본체(1)의 반복적인 상하 운동(적색 화살표)으로 진동을 발생시켜 서로 부착된 단위셀(3)들을 분리하였으나, 이러한 상하 운동으로 인해 취출 및 이송장치의 부품간 마찰로 인한 금속 이물이 발생하였고, 발생한 금속 이물들이 단위셀들(8)이 적층된 적재함(7)에 낙하하게 되어 단위셀의 음극 표면에서 산화되어 덴드라이트가 석출되는 문제점이 발생하였다.
상기 덴드라이트는 전지의 사이클 성능을 저하 시킬 뿐만 아니라, 셀 불량률을 증가시키고, 외부 압력이나 진동에 의해 분리막을 뚫고 나가 양극/음극을 서로 연결하면서 전극 내부 쇼트를 일으켜 셀의 안전성을 저하시키는 문제가 있다.
따라서, 장치의 상하 운동 없이도 낱장의 단위셀의 흡착이 가능하여 상하 운동으로 인한 금속 이물발생을 미연에 방지할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
이에, 본 발명의 목적은, 적층된 단위셀 서로 간의 정전기로 인해, 서로 부착된 상태로 취출되지 않도록, 제전기를 포함하는 취출 및 이송장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 취출 및 이송장치는,
전지셀 제조 공정에서 전극조립체의 제조를 위해, 단위셀 적재함에 적재된 단위셀을 순차적으로 취출하여 이송하는 취출 및 이송장치로서,
지면에 대해 상하 수직이동과 좌우 수평이동의 작동 상태를 나타내며, 진공의 인가를 위한 진공 채널이 내부에 형성되어 있는 취출-이송용 본체;
단위셀 적재함으로부터 단위셀의 취출시 발생하는 정전기를 제거하기 위해 상기 취출-이송용 본체 상에 장착되어 있는 제전기; 및
상기 취출-이송용 본체의 진공 채널에 인가된 진공에 의해 단위셀을 흡착할 수 있도록 취출-이송용 본체의 단부에 장착되어 있는 하나 이상의 진공 흡착 부재;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 취출 및 이송장치는 진공 흡착 부재에 흡착되는 단위셀이 정전기로 인해 서로 간의 부착된 상태로 취출되지 않도록, 제전기를 통해 단위셀간의 정전기를 제거하여 정전기로 인한 부착력을 줄일 수 있다.
또한, 이로 인해 서로 간의 부착된 단위셀들을 떨어뜨리기 위한 진동을 발생시키기 위해 취출-이송용 본체의 반복적인 상하 운동이 불필요 하게 되므로, 장치의 수직이동으로 인한 부품 갈림으로 발생하는 금속 이물의 낙하를 근본적으로 차단할 수 있는 바, 낙하된 금속 이물이 음극에서 덴드라이트로 성장하는 것을 방지 할 수 있고, 동시에 과도한 상하 운동으로 인해 취출 및 이송장치의 수명의 감소를 완화 할 수 있다.
이러한 효과를 제공하는 제전기는, 상기 제전기에서 발생되는 방전 이온에 의해, 단위셀 적재함에서 단위셀들 간의 정전기가 제거될 수 있으며, 상기 제전기는 고전압 인가식 또는 자기 방전식의 코로나 방전 방식 및 광 조사 방식 중의 어느 하나 방식으로 작동하는 제전기일 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니며, 상세하게는 상기 제전기는 고전압 인가식 또는 자기 방전식의 코로나 방전 방식의 제전기일 수 있다.
또한, 제전기는 진공 흡착부재가 최상단 단위셀의 상면에 접촉된 상태에서, 상기 최상단 단위셀의 하면에 접해있는 단위셀의 정전기를 제거할 수 있는 거리 내에서 취출-이송용 본체 상에 장착되어 있을 수 있다.
상기 제전기는 양 방전 핀, 음 방전 핀으로 구성된 방전 핀에서 이온풍을 방출할 수 있다.
구체적으로, 상기 방전 핀에서는 양 전하와 음 전하를 띄는 이온풍 각각 방출되어 적정거리에서 교차된 상태로 방출되며, 교차된 이온풍은 음 전하와 양 전하를 골고루 포함하고 있는 상태에서 효과적으로 정전기를 제거할 수 있다.
이때 방출된 이온풍이 정전기를 효과적으로 제거할 수 있는 단위셀과 제전기의 거리는 이온풍이 최초로 교차하는 10cm 이상일 수 있으며, 상세하게는 10cm 내지 50cm일 수 있다. 단위셀과 제전기의 거리가 10cm이하 일 경우, 단일 전하의 이온풍이 단위셀에 가해져 소망하는 정도의 제전효과를 발휘할 수 없고, 50cm 이상일 경우 단위셀과 제전기의 거리가 멀어 본 발명에서 의도한 제전효과가 충족되기 어렵다.
또 다른 예에서, 상기 제전기는 취출-이송용 본체 상에서 탈착이 가능할 수 있을 수 있고, 따라서, 기존에 사용되던 취출 및 이송용 장치에서도 사용이 가능하여, 기존의 설비를 유지할 수 있어 유지 보수비용을 더욱 절감할 수 있다.
본 발명의 흡착 부재는, 단위셀의 용이한 취출과, 취출에 소용되는 시간을 단축하고 효율적인 이송을 위해 취출-이송용 본체의 단부에 2 개 이상의 진공 흡착 부재들이 취출-이송용 본체의 단부에 각각 장착될 수 있다.
또한, 상기 장착된 진공 흡착 부재에는 단위셀이 접하는 면에 진공을 인가하기 위한 흡착용 개구가 형성될 수 있고, 상기 흡착용 개구는 취출-이송용 본체의 진공 채널에 연통되어 있으므로, 진공 채널을 통해 흡착용 개구로부터 단위셀에 진공이 인가되어 단위셀의 흡착이 가능한 구조를 제공한다.
한편, 상기 적재함에는 복수의 단위셀들이 상하 수직방향으로 적층되어 있고, 단위셀 취출 및 이송장치는 최상단의 단위셀부터 순차적으로 취출하여 이송할 수 있다.
상기 단위셀들은 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 접합되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있으며, 구체적으로 상기 단위셀은 바이셀 또는 풀셀일 수 있다.
상기한 단위셀은 전력을 발생시킬 수 있는 기본 단위로써, 다양한 방식으로 이들을 조합하여 스택-폴딩형 구조 또는 라미네이션-스택형 구조의 전극조립체를 구성할 수 있다.
이에 대하여, 전극조립체를 구성하기 위하여 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들 중에서 하나의 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합된 구조이며, 상기 최외곽 단위셀은 전지케이스의 내면에 대면하는 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합되어 있지 않은 것으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체의 예로서, 상기 전극조립체는 긴 시트형의 분리필름상에 단위셀을 배열한 상태로, 분리필름을 권취하여, 단위셀 간의 분리필름을 사이에 두고 적층된 스택/폴딩 구조일 수 있다. 이러한 스택/폴딩 구조는 공정의 자동화가 용이한 장점을 가진다.
상세하게는, 상기 전극조립체는 단위셀 사이에 PVDF등의 접착제가 도포되어 있는 분리막을 개재한 후, 열융착으로 상호 적층한 형태의 스택/라미네이션 구조일 수 있다. 이러한 구조는, 분리필름의 두께에 따른 전극조립체의 체적증가가 없다는 장점이 있으며, 상기 최외곽 단위셀은 전지케이스의 내면에 대면하는 집전체의 일면에 본 발명에 따른 절연 코팅층이 형성되므로, SRS 분리막이 접합되어 있지 않을 수 있다.
본 발명의 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상세하게는, 외층인 제 1 수지층, 물질의 투과를 차단하는 중간층인 금속층, 및 열 융착성 수지로 이루어진 내층인 제 2 수지층을 포함하고 있다.
상기 제 1 수지층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 제 2 수지층의 분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 상기한 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.
상기 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극판, 음극판, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극판은, 예를 들어, 양극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 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 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 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 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극판의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 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.
상기 음극판은 음극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 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 활물질로는, 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, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
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 중합체 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, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수 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.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩, 또는 상기 전지팩을 둘 이상 포함하는 전지모듈, 또는 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 취출 및 이송장치는 제전기를 통해 단위셀간의 정전기를 제거하여 정전기로 인한 부착력을 줄일 수 있으며, 이로 인해 서로 부착된 단위셀들을 떨어뜨리기 위해 취출 및 이송 장치를 상하 운동하지 않아도 되므로, 장치의 상하운동으로 인한 부품 갈림으로 발생하는 금속 이물의 낙하를 최소화 할 수 있는 바, 낙하된 금속 이물이 음극 표면에서 덴드라이트를 형성하여, 전지셀의 안정성을 감소시키는 것을 근본적으로 방지할 수 있다
도 1은 종래의 단위셀을 취출 및 이송하는 과정의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 단위셀을 취출 및 이송하는 과정의 모식도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 취출-이송 본체의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 흡착 부재의 수직 단면도 및평면도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제전기의 모식도이다;
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 2는 본 발명의 단위셀을 취출 및 이송하는 과정의 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 취출 및 이송장치(101)는, 적재함(107)에 적층된 단위셀(108)들 중 낱장을 취출하기 위해, 진공 흡착 부재(104)가 단위셀과 접하도록 수직 하강하게 된다.
수직 하강한 취출 및 이송 장치(101)의 흡착부재(104)는 단위셀(108)에 접한 상태로 진공을 인가하여 단위셀을 흡착하게 되어 수직 상승하게 된다.
이때 단위셀(108)간의 정전기로 인한 두 개이상의 단위셀(108)이 부착되지 않도록 제전기(105)에서 이온풍(110)을 방출하게 된다. 상기 이온풍(110)은 대전된 단위셀(108)들의 정전기를 제거하여 진공 흡착 부재(104)가 낱장의 단위셀(108)을 취출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 취출-이송 장치의 모식도가도시되어 있고, 도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 흡착 부재의 수직 단면도 및 평면도가 도시되어 있으며, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제전기의 모식도가 도시되어 있다. 참고로, 설명의 편의를 위하여, 도 3에서는 제전기를 취출-이송용 본체로부터 분리하여 별도로 표현하였다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 취출-이송 장치(200)는 이동 부재(201), 제 1 지지부재(202), 제 2 지지부재(203), 진공 채널(230)로 구성된 취출-이송용 본체와 진공 흡착부재(204), 흡착용 개구(210)로 구성되어 있다.
상기 이동 부재(201)는 지면에 대해 상하 수직이동과 좌우 수평이동의 작동이 가능하고, 내부에 진공 채널(230)을 포함하고 있다.
상기 제 1 지지부재(202)는 이동 부재로부터 수직 방향으로 연장되어 있으며, 내부에 진공채널(230)을 포함하고 있다.
상기 제 2 지지부재(203)는 제 1 지지부재(202)로부터 수직 방향으로 연장되어 있으며, 내부에 진공채널(230)을 포함하고, 상기 진공 흡착부재(204)가 제 2 지지부재(203)의 단부(a, b)로부터 연장되어 결합되어 있다.
상기 진공흡착부재(204)는 제 2 지지부재(203)에서 연장된 채로 결합되어 있으며, 제 2 지지부재(203)로부터 연장된 진공 채널(230)의 길이(L)는 진공 흡착부재(204)의 단부길이(H)와 동일하거나 또는 짧게 연장된 상태로 말단에 흡착용 개구(210)를 형성하고 있다.
상기 취출-이송 장치가 단위셀이 적층된 적재함(도 2의 7)에 수직 하강하여 진공 흡착 부재(204)에 단위셀이 접하면, 상기 흡착용 개구(210)에서 진공을 인가하여 단위셀이 진공 흡착부재(204)에 접한 상태로 흡착되어 적재함(도 2의 7)으로부터 취출된다.
상기 제전기(300)는, 제 1 지지부재(202)의 상단면에 설치될 수 있으며, 작업자가 작업 환경에 맞게 제 1 지지부재의 상단면 상의 다양한 위치에서 설치가 가능하다.
이동 부재(201)는 제 1 지지부재(202)상에서 두 개 이상 연결되어 있을 수 있으며, 상기 제전기(300)는 이동부재(201) 사이에 설치 될 수 있다.
또한, 상기 제전기(300)의 본체(301)는 스탠드(305)의 사이드 플레이트(304)에 고정되어 수직방향으로 회전할 수 있으며, 전지셀의 위치에 따라 다양한 각도로 조절이 가능하다.
취출-이송 본체가 진공 흡착 부재(204)와 적재함(도 2의 7)의 적층된 단위셀이 접하도록 수직 하강하여 상기 진공 흡착 부재(204)와 단위셀이 접하게 되고, 이 때, 단위셀간의 정전기로 인한 부착을 방지하기 위해 제전기(300)의 방출 전극 핀(310)으로부터 이온풍이 방출되어 단위셀간의 발생하는 정전기를 제거하게 된다. 정전기가 제거된 상태에서 낱장의 단위셀이 진공 흡착부재에 취출되어 다음 조립 공정으로 옮겨지게 된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (12)

  1. 전지셀 제조 공정에서 전극조립체의 제조를 위해, 단위셀 적재함에 적재된 단위셀을 순차적으로 취출하여 이송하는 취출 및 이송장치로서,
    지면에 대해 상하 수직이동과 좌우 수평이동의 작동 상태를 나타내며, 진공의 인가를 위한 진공 채널이 내부에 형성되어 있는 취출-이송용 본체;
    단위셀 적재함으로부터 단위셀의 취출시 발생하는 정전기를 제거하기 위해 상기 취출-이송용 본체 상에 장착되어 있는 제전기; 및
    상기 취출-이송용 본체의 진공 채널에 인가된 진공에 의해 단위셀을 흡착할 수 있도록 취출-이송용 본체의 단부에 장착되어 있는 하나 이상의 진공 흡착 부재를 포함하고,
    상기 제전기는,
    상기 진공 흡착 부재가 최상단 단위셀의 상면에 접촉된 상태에서, 상기 최상단 단위셀의 하면에 접해있는 단위셀의 정전기를 제거할 수 있는 거리 내에서 취출-이송용 본체 상에 장착되어 있고,
    이온풍을 방출하여, 대전된 단위셀들의 정전기를 제거하는 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극이 분리막이 개재된 상태로 접합되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 바이셀 또는 풀셀인 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택-폴딩형 구조 또는 라미네이션-스택형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀 적재함에는 복수의 단위셀들이 상하 수직방향으로 적층되어 있고, 단위셀 취출 및 이송장치는 최상단의 단위셀부터 순차적으로 취출하여 이송하는 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 2개 이상의 진공 흡착 부재들이 취출-이송용 본체의 단부에 각각 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 진공 흡착 부재에서 단위셀에 접하는 면에는 진공을 인가하기 위한 흡착용 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 흡착용 개구는 취출-이송용 본체의 진공 채널에 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 단위셀 취출 및 이송장치.
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