KR102336427B1 - 전극조립체 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

전극조립체 제조장치가 개시된다. 본 발명의 전극조립체 제조장치는, 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이에서 왕복 이동 가능하게 마련되고 분리막 공급 유닛으로부터 공급된 분리막 원단의 미리 정해진 베이스부가 고정되는 적층 스테이지를 갖는 스테이지 유닛; 및 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에 이동하면 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 형성된 분리막 폴딩체의 최상층에 상기 제1 전극 및 제2 전극을 적층하되, 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 이동 완료되기 전 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 대기하는 적층 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 적층 스테이지를 미리 정해진 경로를 따라 왕복 이동시키면서 적층 스테이지 상부에 전극 조립체(분리막 폴딩체)를 형성할 때, 분리막 폴딩체의 최상층의 상부로의 전극 적층작업과 적층된 전극 고정작업이 최대한 신속하게 이루어지도록 함으로써, 전체적인 전극 조립체 제조공정에 소요되는 시간을 단축하여 제조 효율을 증대시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

전극조립체 제조장치 및 제조방법{electrode assembly manufacturing apparatus and manufacturing method thereof}

본 발명은 스테이지 상에 전극과 분리막층을 교대로 적층하여 이차전지용 전극조립체를 제조하기 위한 전극조립체 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이다. 이차전지의 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Ni-Ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등이 있다.

이차전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 서로 다른 양극 및 음극 소재의 전압 차이를 이용하여 전기를 저장 및 발생시킨다. 여기서, 방전이란 전압이 높은 음극에서 낮은 양극으로 전자를 이동시키는 것이며(양극의 전압 차이만큼 전기를 발생), 충전이란 전자를 다시 양극에서 음극으로 이동시키는 것으로 이때 양극 물질은 전자와 리튬 이온을 받아들여 원래의 금속 산화물로 복귀하게 된다. 즉, 이차전지는 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동함에 따라 충전 전류가 흐르게 되고, 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐르게 된다.

이러한 이차전지는 IT제품, 자동차분야 및 에너지 저장분야 등에서 널리 사용됨으로써 각광받는 에너지원으로 주목받고 있다. 이러한 이차전지에 대하여, IT제품 분야에서는 이차전지의 장시간 연속사용과, 소형화 및 경량화 등이 요구되고 있으며, 자동차 분야에서는 고출력, 내구성 및 폭발위험을 해소하기 위한 안정성 등이 요구되고 있다. 에너지 저장분야는 풍력, 태양광 발전 등으로 생산한 잉여전력을 저장하는 것으로, 고정형으로 사용됨에 따라 보다 완화된 조건의 이차전지를 적용할 수 있다.

특히, 리튬 이차전지는 1970년대 초부터 연구개발이 진행되었고, 1990년 리튬 금속 대신 탄소를 음극으로 이용한 리튬 이온전지가 개발되면서 실용화되었다. 리튬 이차전지는 500회 이상의 사이클 수명과 1 내지 2시간의 짧은 충전 시간을 특징으로 하여 이차전지 중 가장 판매 신장률이 높고 니켈-수소 전지에 비해서 30 내지 40%정도 가벼워 경량화가 가능하다. 또한, 리튬 이차전지는 현존하는 이차전지 중 단위전지 전압(30 내지 37V)이 가장 높고 에너지 밀도가 우수하여, 이동 기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.

이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머전지라 한다.

또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다.

상기 리튬 이차전지의 외장재 내부에는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막(세퍼레이터, Separator)로 구성된 전극 조립체가 구비된다. 전극 조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형), 스택형(적층형) 등으로 구분된다.

한편, 스택형 전극 조립체과 관련하여, 연속적으로 공급되는 분리막 원단을 지그재그형으로 폴딩시킴과 함께, 분리막 원단이 지그재그형으로 폴딩되어 형성된 분리막층들 사이에 양극과 음극이 교번적으로 개재되도록 전극을 분리막 원단에 적층하여 스택형 전극 조립체를 제조하는 Z 폴딩형 방식이 개발되어 사용되고 있다.

종래의 Z 폴딩형 방식은, 분리막 원단이 적층 스테이지를 추종하여 이동할 수 있도록 분리막 원단을 적층 스테이지에 고정한 후, 리니어 스크류, 리니어 모터, 기타 리니어 이송 장치를 이용해 적층 스테이지를 직선 경로를 따라 직선 왕복 이송하여, 분리막 원단을 지그재그형으로 폴딩한다.

또한, 종래의 Z 폴딩형 방식은, 적층 스테이지의 이송 방향이 전환되는 상기 직선 경로의 양측 전환점들 각각에 분리막 원단에 양극 또는 음극을 적층하는 전극 적층기를 배치하여, 적층 스테이지를 따라 상기 전환점들 중 어느 하나에 도달하여 정지된 상태인 분리막 원단의 일영역에 전극 적층기를 이용해 전극을 적층한다.

이러한 종래의 Z 폴딩형 방식은, 리니어 이송 장치의 공차로 인해 적층 스테이지를 상기 전환점들에 정확히 배치하기 어렵다고 적층 스테이지의 이송시간이 길다는 문제점과, 적층 스테이지의 이송 방향으로 작용하는 관성으로 인해 전극 조립체가 정위치에서 이탈되거나 틀어지는 경우가 빈번하다는 문제점과, 적층 스테이지를 따라 상기 전환들에 도달된 전극 조립체와 전극 적층기에 파지된 전극이 충돌하지 않도록 전극 적층기를 상기 전환들로부터 멀게 이격시켜 배치해야 됨으로 인해 전극을 분리막 원단에 적층하는데 긴 공정 시간이 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 Z 폴딩형 방식은, 댄싱 롤러를 이용해 분리막 원단에 일정한 장력을 인가한 상태에서 분리막 원단으로 지그재그형으로 폴딩한다. 그런데, 전술한 바와 같이, 종래의 Z 폴딩형 방식은, 분리막 원단이 적층 스테이지를 따라 직선 경로를 따라 직선 왕복 이동되는 바, 적층 스테이지의 위치에 따라 댄싱 롤러와 적층 스테이지 사이의 거리가 가변된다. 즉, 적층 스테이지가 상기 전환점들에 배치된 때에는 적층 스테이지와 댄싱 롤러 사이의 거리가 최대가 되고, 적층 스테이지가 상기 전환점들 사이의 중간 지점에 배치된 때에는 적층 스테이와 댄싱 롤러 사이의 거리가 최소가 된다.

이러한 종래의 Z 폴딩형 방식에 의하면, 상기 분리막 원단에 인가되는 장력을 일정하기 위해서는, 적층 스테이지가 상기 전환점들 중 어느 하나에서 상기 중간점을 향해 이동할 때 상기 댄싱 롤러를 구동하여 상기 댄싱 롤러를 통과한 분리막 원단의 일부를 다시 댄싱 롤러 쪽으로 회수하여야 된다. 이로 인해, 종래의 Z 폴딩형 방식은, 분리막 원단이 정방향(공급 방향) 및 역방향(회수 방향)으로 교번적으로 이동되는 과정에서 분리막 원단에 맥동이 발생함으로써, 분리막 원단에 손상이 발생하고, 분리막 원단에 인가되는 장력을 균일하게 유지하게 어렵다는 문제점이 있다.

덧붙이자면, 이 경우 구성 추가로 인한 제조/관리 비용의 증가가 발생하고 이러한 경우에도 분리막 원단이 분리막 적층을 위한 적층 스테이지 측으로만 이송되지 못하고 텐션 유지를 위해 주기적으로 분리막 공급부 측으로 역 이동할 수 밖에 없는바, 역 이동시 분리막이 부분적으로 찢어지거나 스크래치가 발생하는 문제가 생겼다.

부연하자면, 분리막 공급부의 안내롤러와 접촉하면서 인출된 분리막 원단 부분이 역 이동하여 다시 안내롤러와 재접촉하면서 마찰접촉에 의해 분리막 원단이 쉽게 찢어지거나 스크래치가 발생하여 결국 이차전지 전극조립체의 불량, 품질 저하를 가져오는 심각한 문제가 발생하였다.

따라서, 본 출원인은 전술한 문제점을 해결함과 더불어 전극 조립체를 제조함에 있어 공정시간을 단축하여 한층 신속하게 제조할 수 있는 구조를 제시하여 제조 효율과 생산성을 향상시킬 수 있는 방안을 제안하고자 한다.

대한민국 공개특허공보 10-2020-0089452호(2020. 7. 27 공개)

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 분리막 폴딩체 상면으로의 전극 적층 공정과 적층된 전극 고정 공정에 관련된 작업시간을 단축하여 전체적으로 전극조립체를 제조하는데 소요되는 공정시간을 단축함으로써, 제조 효율과 생산성을 극대화할 수 있는 전극조립체 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이에서 왕복 이동 가능하게 마련되고 분리막 공급 유닛으로부터 공급된 분리막 원단의 미리 정해진 베이스부가 고정되는 적층 스테이지를 갖는 스테이지 유닛; 및 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에 이동하면 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 형성된 분리막 폴딩체의 최상층에 상기 제1 전극 및 제2 전극을 적층하되, 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 이동 완료되기 전 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 대기하는 적층 유닛을 포함하는 전극조립체 제조장치가 제공된다.

상기 적층 유닛은, 상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제1 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제1 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제1 스윙이 완료되기 전에 상기 제1 적층 영역에서 미리 대기하는 제1 전극 적층용 이재기; 및 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제2 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제2 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제2 스윙이 완료되기 전에 상기 제2 적층 영역에서 미리 대기하는 제2 전극 적층용 이재기를 포함할 수 있다.

상기 제1 전극 적층용 이재기가 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하고, 상기 제2 전극 적층용 이재기가 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하는 상태인 것이 바람직하다.

상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하고, 상기 원호 궤적의 수평 방향을 나타내는 X 방향 및 상기 원호 궤적의 높이 방향을 나타내는 Z 방향에 대한 XZ 좌표계를 기준으로, 상기 제1 전극 적층용 이재기가 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고, 상기 제2 전극 적층용 이재기가 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 저면의 Z 방향 좌표값은, 상기 제1 스윙 및 제2 스윙이 다수회 반복되어 상기 분리막 폴딩체의 두께가 증가하는 경우에도 항상 동일한 값을 유지할 수 있다.

상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 적층 스테이지를 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이를 왕복 이동하면서 상기 적층 스테이지 상부에 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 마련되는 분리막 폴딩체를 형성하는 방법으로서, 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 각각 이동 완료되기 전, 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 상기 제1 전극과 제2 전극을 설정된 위치에 대기시키는 전극조립체 제조방법이 제공된다.

상기 제1 전극과 제2 전극을 설정된 위치에 대기시키는 전극대기단계는, (a) 상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료되면 상기 제1 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제1 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제1 스윙이 완료되기 전에 상기 제1 적층 영역에서 상기 제1 전극을 미리 대기하는 단계; 및 (b) 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료되면 상기 제2 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제2 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제2 스윙이 완료되기 전에 상기 제2 적층 영역에서 상기 제2 전극을 미리 대기하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (a)단계에서, 상기 제1 전극이 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하고, 상기 (b)단계에서, 상기 제2 전극이 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하는 상태일 수 있다.

상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하고, 상기 원호 궤적의 수평 방향을 나타내는 X 방향 및 상기 원호 궤적의 높이 방향을 나타내는 Z 방향에 대한 XZ 좌표계를 기준으로, 상기 제1 전극이 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고, 상기 제2 전극이 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일할 수 있다.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 저면의 Z 방향 좌표값은, 상기 제1 스윙 및 제2 스윙이 다수회 반복되어 상기 분리막 폴딩체의 두께가 증가하는 경우에도 항상 동일한 값을 유지할 수 있다.

상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고, 상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제1 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고, 상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제2 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제될 수 있다.

상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고, 상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제1 전극을 가압 고정한 후 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고, 상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제2 전극을 가압 고정한 후 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제될 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명의 전극조립체 제조장치 및 제조방법에 의하면, 적층 스테이지를 미리 정해진 경로를 따라 왕복 이동시키면서 적층 스테이지 상부에 전극 조립체(분리막 폴딩체)를 형성할 때, 분리막 폴딩체의 최상층의 상부로의 전극 적층작업과 적층된 전극 고정작업이 최대한 신속하게 이루어지도록 함으로써, 전체적인 전극 조립체 제조공정에 소요되는 시간을 단축하여 제조 효율을 증대시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에있어서, 스윙 유닛에 의해 제1 스윙이 실시되는 양상을 나타내는 정면도,
도 2는 도 1에 도시된 전극 조립체 제조 장치에 있어서, 스윙 유닛에 의해 제2 스윙이 실시되는 양상을 나타내는 정면도,
도 3은 전극 조립체의 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 스윙 유닛을 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 스윙 유닛을 나타내는 측면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치의 스윙 유닛을 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 스테이지 유닛과 폴딩 유닛의 결합 관계를 나타내는 측면도,
도 8은 스테이지 유닛과 폴딩 유닛의 결합 관계를 나타내는 정면도,
도 9 및 도 10은 폴딩 지그의 구동 방법을 설명하기 위한 도면,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서 스테이지 유닛과 적층 유닛의 결합 관계를 나타내는 평면도,
도 12 내지 도 20은 도 1에 도시된 전극 조립체 제조 장치를 이용해 전극 조립체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 21은 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치에 있어서, 적층 스테이지의 속도 그래프,
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에 있어서, 적층 스테이지의 속도 그래프,
도 23 내지 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치에서, 전극 적층 영역에서 전극이 미리 설정 위치로 대기하여 공급되고 적층 스테이지의 분리막 폴딩체의 최상층의 상면과 대기하고 있는 전극의 저면이 동일한 Z 좌표 값을 갖는 것을 나타내는 도면,
도 26 내지 도 29는 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 분리막 폴딩체의 최상층의 상면에 전극이 안착되고 폴딩 지그를 이용하여 전극을 가압 고정하고 전극의 진공흡착 해제에 관련된 제어관계를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(1)를 설명함에 있어 전체적인 장치에 대한 설명을 먼저 하고, 더욱 특징적인 부분에 대해서는 후반부에서 다시 한번 설명하기로 한다.

또한, 이하 설명에서는 설명 및 도시의 편의를 위해 적층 스테이지(22)가 원호형 궤적을 따라 왕복 이동하는 경우를 기준으로 하였는데, 이에 한정되지 않으며 적층 스테이지는 원호형 이동궤적, 좌우 수평상태로 왕복하는 이동궤적 등을 따라 왕복 이동할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(1)에 있어서, 스윙 유닛(30)에 의해 제1 스윙이 실시되는 양상을 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전극 조립체 제조 장치(1)에 있어서, 스윙 유닛(30)에 의해 제2 스윙이 실시되는 양상을 나타내는 정면도이며, 도 3은 전극 조립체의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(1)는, 분리막 원단(S)을 공급하는 분리막 공급 유닛(10); 분리막 원단(S)의 미리 정해진 베이스부(Fb)가 고정되는 적층 스테이지(22)를 구비하는 스테이지 유닛(20); 분리막 원단(S)이 적층 스테이지(22)를 추종하면서 이동되도록 적층 스테이지(22)를 미리 정해진 원호 궤적(P)을 따라 왕복으로 스윙하는 스윙 유닛(30); 적층 스테이지(22)가 상기 원호 궤적(P)을 따라 스윙될 때 분리막 원단(S)의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되게 배치되며, 상기 폴딩 기준점을 중심으로 분리막 원단(S)을 폴딩시켜 적층 스테이지(22)에 고정된 베이스부(Fb)에 다단으로 적층되는 분리부(Fs)를 분리막 원단(S)에 단계적으로 형성하는 폴딩 지그(41)를 구비하는 폴딩 유닛(40); 적층 스테이지(22)가 상기 원호 궤적(P)의 미리 정해진 적층 위치에 도달되면 분리부(Fs)가 단계적으로 형성됨에 따라 적층 스테이지(22) 상에 층상 구조를 이루도록 형성되는 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 전극을 적층하는 적층 유닛(50); 및 전극 조립체 제조 장치(1)의 전반적인 구동을 제어하는 제어기(미도시) 등을 포함할 수 있다.

이러한 전극 조립체 제조 장치(1)에 의하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 적층 스테이지(22)에서는 분리막 원단(S)이 지그재그형으로 폴딩되어 층상 구조를 갖도록 형성된 분리막 폴딩체(F)와, 분리막 폴딩체(F)의 서로 다단으로 적층된 베이스부(Fb) 및 분리부들(Fs) 사이의 계면들 각각에 하나씩 개재되는 전극들로 구성되는 Z 폴딩형의 전극 조립체(A)가 형성될 수 있다.

먼저, 분리막 공급 유닛(10)은, 공급롤과, 댄싱 롤러(12)와, 안내 부재(14) 등을 구비할 수 있다. 공급롤은 롤 상태로 미리 권취된 분리막 원단(S)을 권출하는 공급하는 부재이다.

댄싱 롤러(12)는 공급롤로부터 공급된 분리막 원단(S)에 인가되는 장력을 일정하게 조절함과 함께, 분리막 원단(S)의 소정의 길이만큼 임시적으로 저장해두었다가 분리막 원단(S)의 폴딩 양상에 맞춰 분리막 원단(S)을 실시간으로 공급하는 부재이다.

이러한 댄싱 롤러(12)는 미리 정해진 위치에 고정 설치되는 고정 롤러들(12a, 12b)과, 고정 롤러들(12a, 12b) 사이에 설치되며, 미리 정해진 이동 경로를 따라 왕복 이동 가능하게 설치되는 가변 롤러(12c) 등을 가질 수 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 롤러들(12a, 12b)과 가변 롤러(12c)는 댄싱 롤러(12)를 통과한 분리막 원단(S)의 일구간이 지그재그형을 이루도록 설치된다.

가변 롤러(12c)는 고정 롤러들(12a, 12b)로부터 멀리 이격되도록 이동하면서 공급롤로부터 공급되는 분리막 원단(S)의 일구간을 댄싱 롤러(12) 내에 소정의 길이만큼 임시적으로 저장해둘 수 있다. 가변 롤러(12c)는 분리막 원단(S)의 폴딩이 정지된 상태일 때 고정 롤러(12a, 12b)로부터 멀리 이격되도록 이동되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 가변 롤러(12c)는 스윙 유닛(30)에 의해 적층 스테이지(22)가 스윙되면서 분리막 원단(S)의 폴딩이 진행될 때, 고정 롤러들(12a, 12b)에 근접하도록 고정 롤러(12a, 12b) 쪽으로 점진적으로 이동될 수 있다. 그런데, 분리막 원단(S)이 폴딩될 때에는 분리막 원단(S)이 적층 스테이지(22) 쪽으로 당겨지게 된다. 이처럼 분리막 원단(S)의 폴딩으로 인해 분리원 원단이 적층 스테이지(22) 쪽으로 당겨질 때, 가변 롤러(12c)는 분리막 원단(S)이 적층 스테이지(22) 쪽으로 당겨지는 길이에 대응하는 거리만큼 고정 롤러들(12a, 12b) 쪽으로 이동하도록 구동되고, 이를 통해 댄싱 롤러(12)는 임시적으로 저장해 둔 분리막 원단(S)을 분리막 원단(S)의 폴딩 양상에 맞춰 댄싱 롤러(12)에서 적층 스테이지(22)를 향해 즉, 미리 정해진 공급 방향을 향해 공급한다. 이러한 댄싱 롤러(12)는 분리막 원단(S)의 폴딩 양상에 맞춰 분리막 원단(S)의 공급 길이를 조절함으로써, 분리막 원단(S)에 인가되는 장력을 일정하게 유지시킬 수 있다.

또한, 안내 부재(14)는 적층 스테이지가 스윙 유닛(30)에 의해 스윙될 때 댄싱 롤러(12)로부터 공급된 분리막 원단(S)이 미리 정해진 추종 양상으로 적층 스테이지(22)를 추종하면서 이동하도록, 분리막 원단(S)을 안내 가능하게 마련된다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 안내 부재(14)는 댄싱 롤러(12)로부터 공급된 분리막 원단(S)이 사이 간격에 개재되도록 설치된 한 쌍의 안내 롤러들(14a, 14b)을 가질 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 안내 롤러들(14a, 14b)은 적층 스테이지(22)의 좌우 수평 방향(이하, 'X 방향'이라고 함), 적층 스테이지(22)의 전후 수평 방향(이하, 'Y 방향'이라고 함) 및 적층 스테이지(22)의 높이 방향(이하, 'Z 방향'이라고 함)을 나타내는 XYZ 좌표계에 있어서, 안내 롤러들(14a, 14b)의 사이 간격의 X 좌표값이 상기 원호 궤적(P)의 원호 중심축(C)의 X 좌표값과 동일하되 안내 롤러들(14a, 14b)의 Z 좌표값이 서로 동일하도록 설치된다. 즉, 안내 롤러들(14a,14b)은, 상기 안내 롤러들(14a, 14b)의 사이 간격이 원호 중심축(C)에 비해 +Z 방향으로 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 설치되는 것이다. 이처럼 안내 롤러들(14a, 14b)을 설치하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 댄싱 롤러(12)로부터 공급된 분리막 원단(S)을 안내 롤러들(14a, 14b)의 사이 간격을 -Z 방향으로 통과할 수 있다. 또한, 적층 스테이지(22)가 스윙 유닛(30)에 의해 스윙될 때, 분리막 원단(S)은 안내 롤러들(14a, 14b)의 둘레면의 접선 방향으로 연장되면서 적층 스테이지(22)를 추종하도록 이동될 수 있다.

다음으로, 스테이지 유닛(20)은 적층 스테이지(22)와, 승강기(26) 등을 구비할 수 있다.

적층 스테이지(22)는 전극 조립체 제조 장치(1)를 이용해 제조하고자 하는 전극 조립체(A)에 비해 넓은 면적을 갖는 플레이트 형상으로 구성된다.

분리막 원단(S)의 폴딩 시 분리막 원단(S)의 베이스부(Fb)는 적층 스테이지(22)의 상면에 안착된다. 분리막 원단(S)의 베이스부(Fb)는 분리막 원단(S)의 선단부인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

적층 스테이지(22)는 이처럼 상면에 안착된 베이스부(Fb)를 진공 흡착하여 고정하는 고정부(미도시)를 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 고정부는 진공 흡착 외에 다른 고정 수단을 통해 베이스부(Fb)를 고정하도록 마련될 수도 있다.

한편, 적층 스테이지(22)는 후술하는 스윙 유닛(30)에 의해 원호형 궤적을 그리면서 회전할 때 그 상면이 수평 상태를 유지하면서 궤적을 따라 이동하며, 이에 관련된 추가 설명은 후술한다.

다음, 승강기(26)는 적층 스테이지(22)의 하면을 지지하도록 후술하는 스테이지 고정블록(31)의 상면에 설치된다. 즉, 승강기(26)는 적층 스테이지(22)와 스테이지 고정블록(31) 사이에 위치하도록 설치된다.

승강기(26)는 스테이지 고정블록(31)의 상면에 고정 설치되는 승강기(26) 본체와, 적층 스테이지(22)에 나사 결합되는 리드 스크류(26a)와, 승강기(26) 본체의 내부에 고정 설치되며 리드 스크류(26a)를 회전 구동하는 구동 모터(미도시)와, 상단부가 적층 스테이지(22)의 하면에 결합되고, 하단부가 승강기(26) 본체에 Z 방향으로 이동 가능하게 장착되며, 리드 스크류(26a)가 회전될 때 적층 스테이지(22)가 리드 스크류(26a)의 회전 방향에 따라 승강 또는 하강될 수 있도록 적층 스테이지(22)의 Z 방향으로의 이동을 가이드하는 적어도 하나의 가이드 핀(26b) 등을 가질 수 있다.

이러한 승강기(26)는 분리막 원단(S)의 폴딩 양상에 맞춰 리드 스크류(26a)를 통해 적층 스테이지(22)를 +Z 방향으로 승강시키거나 -Z 방향으로 하강시킬 수 있다.

다음, 스윙 유닛(30)은 제1 적층 영역(L1)과 제2 적층 영역(L2) 사이의 원호궤적을 따라 적층 스테이지(22)를 왕복 이동시켜 분리막 원단이 적층 스테이지(22)를 따라 추종하면서 이동하도록 분리막을 인출하는 것으로서, 적층 스테이지(22)가 상부에 결합되는 스테이지 고정블록(31)과, 적층 스테이지(22)가 원호궤적을 따라 이동하도록 스테이지 고정블록(31)을 구동하는 고정블록 구동유닛(32)을 포함한다.

구체적으로, 스테이지 고정블록(31)은 그 상부에 적층 스테이지(22)가 마련되며, 후술하는 폴딩 지그는 스테이지 고정블록(31)에 마련되어 전극과 분리막을 가압 고정하거나, 동일한 기능을 수행하도록 적층 스테이지(22)에 마련될 수도 있다. 또한, 본 발명의 설명에서는 스테이지 고정블록(31)과 적층 스테이지(22)를 구분하였으나, 구분되지 않고 하나의 구성으로 이루어질 수 있음은 물론이다. 관련 도면에는 폴딩 지그가 적층 스테이지(22)에 마련된 경우가 도시되어 있다.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 고정블록 구동유닛(32)은 회전암(32a)과 왕복이동 구동부(32b)를 포함한다.

회전암(32a)은 그 일단이 스테이지 고정블록(31)에 회전 가능하게 결합되며, 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있다.

왕복이동 구동부(32b)는 회전암(32a)의 타단을 회전시켜 적층 스테이지(22)를 원호 궤적(P)을 따라 왕복 이동시키는 것으로서, 회전암(32a)의 타단에 축 결합되는 구동모터(33)를 포함한다. 따라서, 구동모터(33)의 정역 회전에 의해 스테이지 고정블록(31), 즉 적층 스테이지(22)는 원호 궤적(P)을 따라 이동 가능하며, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 원호궤적(P)의 원호각도는 180도로 형성되어 이동궤적은 반원 형태로 이루어질 수 있다.

고정블록 구동유닛(32)은 회전암(32a)과 왕복이동 구동부(32b)를 포함하는 구조 외에 다양하게 변형되어 실시될 수 있다. 예를 들면, 모터-캠 구조, 모터-크랭크암 구조, 실린더-크랭크 구조 등 다양하게 변형되어 적용될 수 있으며, 이러한 구조들 또한 적층 스테이지(22)를 수평상태로 원호 궤적(P)을 따라 이동할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 왕복이동 구동부(32b)는 적층 스테이지(22)가 수평 상태를 유지하면서 원호궤적(P)을 따라 이동하도록 적층 스테이지(22)를 지지하는 지지부재(34)를 포함한다.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 지지부재(34)는 적층 스테이지(22)가 원호 궤적(P)을 따라 이동하는 동안 적층 스테이지(22)가 제1 방향을 따라 왕복이동 가능하도록 스테이지 고정블록(31)을 지지하는 제1 지지부재(34a)와, 제1 지지부재(34a)가 상기 제1 방향과 설정된 각도를 이루는 제2 방향을 따라 왕복이동 가능하도록 제1 지지부재(34a)를 지지하는 제2 지지부재(35a)를 포함한다. 여기서, 제1 방향은 Z축 방향, 제2 방향은 X축 방향으로 적용된다.

제1 지지부재(34a)는 스테이지 고정블록(31)에 고정 결합되는 복수의 제1 이동블록(34b), 복수의 제1 이동블록(34b)이 Z축 방향으로 슬라이드 왕복 이동가능하도록 제1 이동블록(34b)과 결합되는 복수의 제1 레일(34c)이 Z축 방향으로 길게 마련되는 제1 지지부재 본체(34d)를 포함한다.

제2 지지부재(35a)는 베이스 지지플레이트(35b)와, 베이스 지지플레이트(35b)상에 X축 방향으로 길게 마련되는 복수의 제2 레일(35c)과, 제1 지지부재 본체(34d)가 제2 레일(35c)을 따라 슬라이드 왕복 이동 가능하도록 제1 지지부재 본체(34d)의 하부에 제2 레일과 결합되는 제2 이동블록(35d)을 포함한다.

즉, 회전암(32a) 회전에 의해 스테이지 고정블록(31)이 원호궤적(P)을 따라 이동할 때, 스테이지 고정블록(31)은 제1 지지부재 본체(34d)의 제1 레일(34c)을 따라 Z축 방향으로 왕복 이동하게 되고, 또한 제1 지지부재 본체(34d)는 제2 레일(35c)을 따라 X축 방향으로 왕복 이동하게 된다.

본 발명은 제1 지지부재(34a)와 제2 지지부재(35a)의 X, Z축 방향 슬라이드 이동 구조를 통해 스테이지 고정블록(31), 즉 적층 스테이지(22)가 원호형의 이동궤적을 따라 이동하는 동안 항시 수평상태를 유지하면서 이동하도록 할 수 있다.

상기 원호 궤적(P)은 미리 정해진 원호 각도 및 곡률 반경을 갖도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 상기 원호 궤적(P)은 원호 각도는 180°이고, 곡률 반경이 R이고, 원호 궤적(P)의 일측 단부에 해당하는 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)의 XZ 좌표가 (R, 0)이며, 원호 궤적(P)의 타측 단부에 해당하는 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)의 XZ 좌표가 (-R, 0)이고, 원호 궤적(P)의 하사점의 XZ 좌표가 (0, -R)이 되도록 정해질 수 있다.

이처럼 원호 궤적(P)이 정해짐에 따라, 스윙 유닛(30)은 회전암(32a)을 미리 정해진 일방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전시켜, 적층 스테이지(22)에 안착된 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 중심부가 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)에 배치되도록 적층 스테이지(22)를 제1 적층 영역(L1)을 향해 스윙하는 제1 스윙과, 회전암(32a)을 상기 일방향과 반대되는 타방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전시켜, 적층 스테이지(22)에 안착된 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 중심부가 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)에 배치되도록 적층 스테이지(22)를 제2 적층 영역(L2)을 향해 스윙하는 제2 스윙을 교번적으로 실시할 수 있다.

그런데, 전극 조립체(A)는 분리막 원단(S)을 폴딩하여 분리부들(Fs)을 단계적으로 적층함으로써 분리막 폴딩체(F)를 형성함과 함께, 분리막 폴딩체(F)에 포함된 베이스부(Fb) 및 분리부들(Fs)의 계면들에 전극을 개재시켜 형성하는 바, 분리부들(Fs)의 및 전극들의 개재 양상에 따라 전극 조립체(A)의 Z 방향 두께는 단계적으로 증가하게 된다. 이에, 전극 조립체(A)의 형성 양상에 따라 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 Z 방향 좌표는 점직적으로 변화하게 된다. 이러한 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 Z 방향 좌표가 변화를 고려치 않고 적층 스테이지(22)를 동일한 패턴으로 계속적으로 스윙시키면, 후술할 적층 유닛(50)의 제1 전극 적층용 이재기(52d) 및 제2 전극 적층용 이재기(54d)와 분리막 폴딩체(F)의 최상층 사이의 거리가 단계적으로 감소됨으로써, 전극 적층용 이재기들에 파지된 전극들과 분리막 폴딩체(F)의 최상층이 충돌될 우려가 있다.

이를 해결하기 위하여, 전술한 승강기(26)는 적층 스테이지(22)에 안착된 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 Z 좌표값이 원호 중심축(C)의 Z 좌표값과 동일한 값으로 유지되도록, 분리막 원단(S)의 폴딩 및 전극의 적층 양상에 맞춰 적층 스테이지(22)를 -Z 방향으로 단계적으로 이송할 수 있다.

즉, 승강기(26)는 전극 조립체(A)의 Z 방향 두께 증가분만큼 적층 스테이지(22)를 -Z 방향으로 단계적으로 하강시키는 것이다. 그러면, 스윙 유닛(30)은 전극 조립체(A)의 Z 방향 두께 증가와 상관없이 제1 스윙 및 제2 스윙을 동일한 패턴으로 교번적으로 실시하여, 분리막 폴딩체(F)의 최상층을 제1 적층 영역(L1) 및 제2 적층 영역(L2)에 교번적으로 배치할 수 있다.

한편, 분리막 폴딩체(F)의 최상층을 제1 적층 영역(L1) 및 제2 적층 영역(L2)에 배치하도록 제1 스윙 및 제2 스윙을 실시하는 경우에, 안내 롤러들(14a, 14b)은 각각 제1 스윙 또는 제2 스윙이 실시 완료된 상태일 때 분리막 원단(S)이 상기 안내 롤러(14a, 14b)의 둘레면의 최저점으로부터 접선 방향으로 연장되도록 설치될 수 있다. 특히, 안내 롤러들(14a, 14b)은 각각, 제1 스윙 또는 제2 스윙이 실시 완료된 상태일 때 상기 안내 롤러(14a, 14b)의 둘레면의 최저점과 맞닿는 분리막 원단(S)의 특정 지점의 Z 좌표값이 원호 중심축(C)의 Z 좌표값과 동일하도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 안내 롤러들(14a, 14b)은 각각, 제1 스윙과 제2 스윙이 실시완료된 상태일 때, 안내 롤러들(14a, 14b)과 분리막 폴딩체(F)사이에서 분리막 원단(S)이 +X 방향 또는 - X 방향으로 배치되도록 설치되는 것이다.

다음, 폴딩 유닛(40)은 적층 스테이지(22)가 제1 스윙 및 제2 스윙될 때 안내 롤러(14a, 14b)를 통과한 분리막 원단(S)을 지그재그형으로 폴딩하여 적층 스테이지(22)에 적층시킬 수 있도록 마련된다. 전술한 바와 같이, 분리막 원단(S)은 선단부에 해당하는 베이스부(Fb)가 적층 스테이지(22)에 고정되는 바, 적층 스테이지(22)의 스윙 시 적층 스테이지(22)를 추종하면서 이동하게 된다.

이에, 분리막 원단(S)의 이동 경로에 분리막 원단(S)이 걸림되는 걸림 부재를 배치되면, 분리막 원단(S)은 걸림 부재에 걸림된 분리막 원단(S)의 특정 부위를 중심으로 폴딩될 수 있다. 폴딩 유닛(40)은 이러한 분리막 원단(S)의 폴딩 원리를 이용해, 적층 스테이지(22)가 상기 원호 궤적(P)을 따라 스윙될 때 안내롤러(14a, 14b)를 통과한 분리막 원단(S)을 미리 정해진 폴딩 기준점을 기준으로 폴딩시켜, 적층 스테이지(22)에 미리 고정된 베이스부(Fb)에 Z 방향으로 다단으로 적층되는 분리부들(Fs)을 분리막 원단(S)에 단계적으로 형성하도록 마련되는 폴딩 지그(41)를 구비할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 5 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 이러한 폴딩 지그(41)는 제1 폴딩 지그(42), 제2 폴딩 지그(43) 등을 구비할 수 있다.

제1 폴딩 지그(42)는 제1 스윙이 실시될 때 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 일단이 걸림되게 배치되며, 상기 최상층의 일단을 중심으로 안내 롤러들(14a, 14b)을 통과한 분리막 원단(S)을 폴딩시켜, 새로운 분리부(Fs)를 상기 최상층에 미리 적층된 전극을 커버하는 형태로 상기 최상층으로부터 연장 형성 가능하게 마련될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 적층 스테이지(22)가 원호 중심축(C)을 중심으로 반시계 방향으로 이동하도록 제1 스윙이 실시되는 경우, 제1 폴딩 지그(42)는 제1 스윙의 현재 실시 회차에 있어서 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 위치한 분리부(Fs)의 양측 단부 중 분리부(Fs)와 분리막 원단(S)의 연결점에 해당하는 분리부(Fs)의 우측 단부가 선택적으로 걸림되도록 마련될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 제1 폴딩 지그(42)는 적층 스테이지(22)의 전후에 각각 하나씩 위치하도록 한 쌍이 설치된다. 제1 폴딩 지그들(42)은 각각 분리부(Fs)에 후술할 적층 유닛(50)의 제2 전극 적층용 이재기(54d)에 의해 미리 적층된 제2 전극(E2)을 -Z 방향으로 눌러서 고정함과 동시에 분리부(Fs)의 우측 단부가 걸림될 수 있는 판 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 폴딩 유닛(40)은 이러한 제1 폴딩 지그들(42)을 각각 Y 방향 및 Z 방향 각각으로 왕복 이송하는 한 쌍의 제1 지그 이송기들(44)을 더 구비할 수 있다.

제1 지그 이송기들(44)은 제1 폴딩 지그들(42)을 각각 제1 스윙이 실시될 때에만 제1 스윙의 현재 실시 회차에 있어서 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 해당하며 제1 스윙의 현재 실시 회차 바로 직전의 제2 스윙의 실시 회차에서 적층된 제2 전극(E2)을 -Z 방향으로 눌러줌과 동시에 분리부(Fs)의 우측 단부가 걸림되도록 제1 폴딩 지그(42)를 이송할 수 있다.

그러면, 제1 스윙이 실시될 때, 분리막 원단(S)은 폴딩 기준점에 해당하는 분리부(Fs)의 우측 단부를 중심으로 반시계 방향으로 폴딩되고, 분리막 폴딩체(F)에는 이전의 제2 스윙의 실시 회차에서 형성된 분리부(Fs) 및 이러한 분리부(Fs)에 적층된 제2 전극(E2)을 커버하며 베이스부(Fb)에 다단으로 적층되는 분리부(Fs)가 새로 형성되며, 이처럼 새로 형성된 분리부(Fs)는 분리막 폴딩체(F)의 새로운 최상층을 구성하게 된다.

또한, 제1 지그 이송기들(44)은 각각, 새로 형성된 분리부(Fs)가 직전에 형성된 분리부(Fs)를 커버하도록 형성된 경우에, 제1 폴딩 지그(42)가 새로 형성된 분리부(Fs)와 직전에 형성된 분리부(Fs) 사이의 계면으로부터 인출되도록 제1 폴딩 지그(42)를 이송한다.

제2 폴딩 지그(43)는 제2 스윙이 실시될 때 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 타단이 걸림되게 배치되며, 상기 최상층의 타단을 중심으로 안내 롤러들(14a, 14b)을 통과한 분리막 원단(S)을 폴딩시켜, 새로운 분리부(Fs)를 상기 최상층에 미리 적층된 전극을 커버하는 형태로 상기 최상층으로부터 연장 형성 가능하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 적층 스테이지(22)가 원호 중심축(C)을 중심으로 시계 방향으로 이동하도록 제2 스윙이 실시되는 경우, 제2 폴딩 지그(43)는 제2 스윙의 현재 실시 회차에 있어서 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 위치한 분리부(Fs)의 양측 단부 중 분리부(Fs)와 분리막 원단(S)의 연결점에 해당하는 분리부(Fs)의 좌측 단부가 선택적으로 걸림되도록 마련될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 폴딩 지그(43)는 적층 스테이지(22)의 전후에 각각 하나씩 위치하도록 한 쌍이 설치된다. 제2 폴딩 지그들(43)은 각각 분리부(Fs)에 후술할 적층 유닛(50)에 의해 미리 적층된 제1 전극(E1)을 -Z 방향으로 눌러서 고정함과 동시에 분리부(Fs)의 좌측 단부가 걸림될 수 있는 판형상으로 구성될 수 있다.

또한, 폴딩 유닛(40)은 이러한 제2 폴딩 지그들(43)을 각각 Y 방향 및 Z 방향 각각으로 왕복 이송하는 한 쌍의 제2 지그 이송기들(45)을 더 구비할 수 있다. 이러한 제2 지그 이송기들(45)은 제2 폴딩 지그들(43)을 각각 제2 스윙이 실시될 때에만 제2 스윙의 현재 실시 회차에 있어서 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 해당하며 제2 스윙의 현재 실시 회차 바로 직전의 제1 스윙의 실시회차에서 적층된 제1 전극(E1)을 -Z 방향으로 눌러줌과 동시에 분리부(Fs)의 좌측 단부가 걸림되도록 제2 폴딩 지그(43)를 이송할 수 있다. 그러면, 제2 스윙이 실시될 때, 분리막 원단(S)은 폴딩 기준점에 해당하는 분리부(Fs)의 좌측 단부를 중심으로 시계 방향으로 폴딩되고, 분리막 폴딩체(F)에는 이전의 제1 스윙의 실시 회차에서 형성된 분리부(Fs) 및 이러한 분리부(Fs)에 적층된 제1 전극(E1)을 커버하며 베이스부(Fb)에 다단으로 적층되는 분리부(Fs)가 새로 형성되며, 이처럼 새로 형성된 분리부(Fs)는 분리막 폴딩체(F)의 새로운 최상층을 구성하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 제1 지그 이송기들과 제2 지그 이송기들은 각각, Y방향으로 로드를 전후진 시킬수 있는 실린더, Z방향으로 로드를 전후진 시킬 수 있는 실린더를 포함하고, Y방향에 대응하도록 길이방향으로 설치된 실린더의 로드 단부에 Z방향 승강을 위한 실린더 몸체를 연결하여 적용할 수 있다.

또한, 제2 지그 이송기들(45)은 각각, 새로 형성된 분리부(Fs)가 직전에 형성된 분리부(Fs)를 커버하도록 형성된 경우, 제2 폴딩 지그(43)가 새로 형성된 분리부(Fs)와 직전에 형성된 분리부(Fs) 사이의 계면으로부터 인출되도록 제2 폴딩 지그(43)를 이송한다.

이러한 폴딩 유닛(40)에 의하면, 제1 스윙과 제2 스윙이 미리 정해진 실시 회차만큼 교번적으로 실시될 때, 제1 폴딩 지그(42) 및 제2 폴딩 지그(43)를 이용해 분리막 원단(S)을 교번적으로 폴딩함으로써, 지그재그형으로 폴딩된 분리막 원단(S)으로 구성되며 상기 실시 회차와 동일한 개수의 분리부들(Fs)을 포함하는 분리막 폴딩체(F)를 적층 스테이지(22) 상에서 형성할 수 있다.

한편, 분리막 원단(S)의 폴딩 공정에 있어서, 베이스부(Fb)가 적층 스테이지(22)에 고정된 상태에서 최초의 스윙에 해당하는 제1 스윙 또는 제2 스윙이 실시될 때에는, 제1 폴딩 지그(42) 및 제2 폴딩 지그(43)는 베이스부(Fb)로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되도록 배치된다. 또한, 제1 폴딩 지그(42) 및 제2 폴딩 지그(43)는 베이스부(Fb)에 제1 전극(E1) 또는 제2 전극(E2)이 적층된 상태에서 후속의 제1 스윙 또는 제2 스윙을 실시할때부터, 분리막 원단(S)에 전술한 분리부(Fs)가 단계적으로 형성되도록 구동된다.

도 11은 스테이지 유닛(20)과 적층 유닛(50)의 결합 관계를 나타내는 평면도이다.

다음, 적층 유닛(50)은 제1 스윙 또는 제2 스윙의 실시가 완료되었을 때 제1 적층 영역(L1) 또는 제2 적층 영역(L2)에 배치된 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 제1 전극(E1) 또는 제2 전극(E2)을 적층할 수 있도록 마련된다.

예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 적층 유닛(50)은 제1 적층 유닛(52)과, 제2 적층 유닛(54)을 구비할 수 있다.

또한, 제1 적층 유닛(52)은 양극과 음극 중 어느 하나의 극성을 갖는 다수의 제1 전극들(E1)이 적재되는 제1 적재 트레이(52a)와, 제1 적재 트레이(52a)로부터 공급된 제1 전극(E1)을 미리 정해진 정렬 형태로 정렬하는 제1 전극 정렬 부재(52b)와, 제1 적재 트레이(52a)로부터 제1 전극(E1)을 파지한 후 제1 전극 정렬 부재(52b)에 안착시켜 공급하는 제1 전극 정렬용 이재기(52c)와, 제1 전극 정렬 부재(52b)로부터 미리 정해진 정렬 형태로 정렬된 제1 전극(E1)을 파지한 후 제1 스윙이 실시 완료되어 제1 적층 영역(L1)에 배치된 분리막 폴딩체(F)의 현재 최상층에 해당하는 분리부(Fs)에 적층하는 제1 전극 적층용 이재기(52d) 등을 가질수 있다.

제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 적재 트레이(52a)와 제1 전극 정렬 부재(52b) 사이 구간을 왕복 이송 가능하게 마련되는 제1 전극 정렬용 암(52e)과, 제1 적재 트레이(52a)에서 제1 전극(E1)을 진공 흡착하여 파지 한 후 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 파지 해제하여 제1 전극 정렬 부재(52b)에 안착시키는 제1 전극 정렬용 파지 부재(52f) 등을 가질 수 있다.

이러한 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 전극 정렬 부재(52b)가 비어 있는 상태일 때, 제1 적재 트레이(52a)에서 제1 전극(E1)을 미리 파지해둔 제1 전극(E1)을 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 파지 해제하여, 제1 전극 정렬 부재(52b)에 안착시킬 수 있다. 또한, 제1 전극 정렬 부재(52b)는 제1 전극 정렬용 이재기(52c)로부터 공급된 제1 전극(E1)을 미리 정해진 정렬 형태로 정렬할 수 있다.

제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)와 제1 적층 영역(L1) 사이 구간을 왕복 이송 가능하게 마련되는 제1 전극 적층용 암(52g)과, 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 미리 정해진 정렬 형태로 정렬된 제1 전극(E1)을 진공 흡착하여 파지 한 후 제1 적층 영역(L1)에서 파지 해제하여, 분리막 폴딩체(F)의 현재 최상층에 해당하는 분리부(Fs)의 상면에 Z 방향으로 적층하는 제1 전극 적층용 파지 부재(52h) 등을 가질 수 있다.

이러한 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 스윙이 실시 완료되면 제1 파지 부재가 제1 전극(E1) 트레이에서 미리 파지해둔 제1 전극(E1)이 분리막 폴딩체(F)의 최상층과 대면하도록, 제1 스윙이 실시 완료되기 전에 제1 적층 영역(L1)에서 미리 대기한다.

또한, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 스윙이 실시완료되면, 미리 파지해둔 제1 전극(E1)을 파지 해제하여 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 상면에 적층한다.

한편, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)와 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b) 상에서 서로 충돌되지 않도록, 미리 정해진 순서에 따라 단계적으로 구동되는 것이 바람직하다.

또한, 제2 적층 유닛(54)은 양극과 음극 중 다른 하나의 극성을 갖는 다수의 제2 전극들(E2)이 적재되는 제2 적재 트레이(54a)와, 제2 적재 트레이(54a)로부터 공급된 제2 전극(E2)을 미리 정해진 정렬 형태로 정렬하는 제2 전극 정렬 부재(54b)와, 제2 적재 트레이(54a)로부터 제2 전극(E2)을 파지한 후 제2 전극 정렬 부재(54b)에 안착시켜 공급하는 제2 전극 정렬용 이재기(54c)와, 제2 전극 정렬 부재(54b)로부터 미리 정해진 정렬 형태로 정렬된 제2 전극(E2)을 파지한 후 제2 스윙이 실시 완료되어 제2 적층 영역(L2)에 배치된 분리막 폴딩체(F)의 현재 최상층에 해당하는 분리부(Fs)에 제2 전극(E2)을 적층하는 제2 전극 적층용 이재기(54d) 등을 가질 수 있다.

제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 적재 트레이(54a)와 제2 전극 정렬 부재(54b) 사이 구간을 왕복 이송 가능하게 마련되는 제2 전극 정렬용 암(54e)과, 제2 적재 트레이(54a)에서 제2 전극(E2)을 진공 흡착하여 파지 한 후 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 파지 해제하여 제2 전극 정렬 부재(54b)에 안착시키는 제2 전극 정렬용 파지 부재(54f) 등을 가질 수 있다.

이러한 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 전극 정렬 부재(54b)가 비어 있는 상태일 때, 제2 적재 트레이(54a)에서 미리 파지해둔 제2 전극(E2)을 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 파지 해제하여, 제2 전극 정렬 부재(54b)에 안착시킬 수 있다. 또한, 제2 전극 정렬 부재(54b)는 제2 전극 정렬용 이재기(54c)로부터 공급된 제2 전극(E2)을 미리 정해진 정렬 형태로 정렬할 수 있다.

제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)와 제2 적층 영역(L2) 사이 구간을 왕복 이송 가능하게 마련되는 제2 전극 적층용 암(54g)과, 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 미리 정해진 정렬 형태로 정렬된 제2 전극(E2)을 진공 흡착하여 파지 한 후 제2 적층 영역(L2)에서 파지 해제하여, 분리막 폴딩체(F)의 현재 최상층에 해당하는 분리부(Fs)의 상면에 Z 방향으로 적층하는 제2 전극 적층용 파지 부재(54h) 등을 가질 수 있다.

이러한 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 스윙이 실시 완료되면, 제2 전극 적층용 파지 부재(54h)가 제2 적재 트레이(54a)에서 미리 파지해둔 제2 전극(E2)이 분리막 폴딩체(F)의 최상층과 대면하도록, 제2 스윙이 실시 완료되기 전에 제2 적층 영역(L2)에서 미리 대기한다. 또한, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 스윙이 실시 완료되면, 미리 파지해둔 제2 전극(E2)을 파지 해제하여 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 상면에 적층한다.

한편, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)와 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b) 상에서 서로 충돌하지 않도록 미리 정해진 순서에 따라 단계적으로 구동되는 것이 바람직하다.

도 12 내지 도 20은 도 1에 도시된 전극 조립체 제조 장치(1)를 이용해 전극 조립체(A)를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는, 전극 조립체 제조 장치(1)를 이용해 전극 조립체(A)를 제조하는 방법을 설명하는데 아래에서 다시 한번 추가 설명한다. 설명의 편의를 위해, 제1 스윙을 먼저 실시하는 경우를 예로 들어 전극 조립체(A)의 제조 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 12에 도시된 바와 같이, 적층 스테이지(22)의 고정부를 이용해 분리막 원단(S)의 베이스부(Fb)를 적층 스테이지(22)의 상면에 고정한다(S10).

다음, 후속의 제1 스윙이 실시 완료되면 베이스부(Fb)가 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)에 배치될 수 있도록, 승강기(26)는 적층 스테이지(22)를 -Z 방향으로 베이스부(Fb)의 두께만큼 하강시킨다. 이와 함께, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 적재 트레이(52a)에서 대기하고, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극(E1)을 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 파지한 후 제1 전극(E1)의 저면이 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제1 적층 영역(L1)에서 대기하고, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 적재 트레이(54a)에서 제2 전극(E2)을 파지한 후 제2 전극 정렬 부재(54b)에 안착시키고, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극(E2)의 저면이 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제2 적층 영역(L2)에서 대기한다(S20).

이후, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 스윙 유닛(30)은 제1 스윙을 실시하여 베이스부(Fb)를 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)에 배치한다. 이와 함께, 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 적재 트레이(54a)에서 대기하고, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 대기한다(S30).

다음, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 미리 파지해둔 제1 전극(E1)을 제1 적층 영역(L1)에 배치된 베이스부(Fb)에 적층한다(S40).

이후, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극(E1)의 저면이 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제1 적층 영역(L1)에서 대기하고, 제1 폴딩 지그(42)는 후속의 제2 스윙이 실시될 때 베이스부(Fb)의 좌측 단부가 당해 제1 폴딩 지그(42)에 걸림될 수 있도록 상기 S40 단계에서 적층된 제1 전극(E1)을 -Z 방향으로 눌러서 고정한다(S50).

다음, 승강기(26)는 후속의 제2 스윙이 실시 완료되면 후속의 제2 스윙으로 인해 새로 형성되는 분리부(Fs)가 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)에 배치될 수 있도록, 적층 스테이지(22)를 S 40 단계에서 적층된 제1 전극(E1)의 두께만큼 -Z 방향으로 하강시킨다. 이와 함께, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 전극(E1)을 제1 적재 트레이(52a)에서 파지한 후 제1 전극 정렬 부재(52b)에 안착시키고, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 적재 트레이(54a)에서 대기하고, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 제2 전극(E2)을 파지한 후 제2 전극(E2)의 저면이 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제2 적층 영역(L2)에서 대기한다(S 60).

이후, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 스윙 유닛(30)은 제2 스윙을 실시하여, 새로운 분리부(Fs)를 베이스부(Fb) 및 S40 단계에서 적층된 제1 전극(E1)을 커버하도록 형성함과 함께, 새로 형성된 분리부(Fs)를 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)에 배치한다. 이와 함께, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 적재 트레이(52a)에서 대기하고, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 대기한다(S 70).

다음, 도 17에 도시된 바와 같이, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 미리 파지해둔 제2 전극(E2)을 S70 단계에서 형성된 분리부(Fs)에 적층한다.

이와 함께, 제1 폴딩 지그(42)를 베이스부(Fb)와 분리부(Fs) 사이의 계면으로부터 인출한다(S 80).

이후, 도 18에 도시된 바와 같이, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극(E2)의 저면이 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제2 적층 영역(L2)에서 대기하고, 제2 폴딩 지그(43)는 후속의 제1 스윙이 실시될 때 S70 단계에서 형성된 분리부(Fs)의 우측 단부가 제2 폴딩 지그(43)에 걸림될 수 있도록 상기 S80 단계에서 적층된 제2 전극(E2)을 -Z 방향으로 눌러서 고정한다(S 90).

다음, 승강기(26)는 후속의 제1 스윙이 실시 완료되면 후속의 제1 스윙으로 인해 새로 형성되는 분리부(Fs)가 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)에 배치될 수 있도록, 적층 스테이지(22)를 S 70 단계에서 형성된 분리부(Fs)의 두께 및 S 80 단계에서 적층된 제2 전극(E2)의 두께 및 합계에 대응하는 거리만큼 -Z 방향으로 하강시킨다. 이와 함께, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 적재 트레이(52a)에서 대기하고, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 제1 전극(E1)을 파지한 후 제1 전극(E1)의 저면이 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제1 적층 영역(L1)에서 대기하고, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 전극(E2)을 제2 적재 트레이(54a)서 파지한 후 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 안착시킨다(S 100).

이후, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 스윙 유닛(30)은 제1 스윙을 실시하여, 새로운 분리부(Fs)를 S 70 단계에서 형성된 분리부(Fs) 및 S 80 단계에서 적층된 제2 전극(E2)을 커버하도록 형성함과 함께, 새로 형성된 분리부(Fs)를 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)에 배치한다. 이와 함께, 도 19에 도시된 바와 같이, 제2 전극 정렬용 이재기(54c)는 제2 적재 트레이(54a)에서 대기하고, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 대기한다(S 110).

다음, 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 미리 파지해둔 제1 전극(E1)을 S 110 단계에서 형성된 분리부(Fs)에 적층한다. 이와 함께, 제2 폴딩 지그(43)를 S 110 단계에서 형성된 분리부(Fs)와 S 70 단계에서 형성된 분리부(Fs) 사이의 계면으로부터 인출한다(S 120).

이후, 다시 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극(E1)의 저면이 제1 적층 영역(L1)의 제1 적층 기준점(L1a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제1 적층 영역(L1)에서 대기하고, 제1 폴딩 지그(42)는 후속의 제2 스윙이 실시될 때 S 110 단계에서 형성된 분리부(Fs)의 좌측 단부가 제1 폴딩 지그(42)에 걸림될 수 있도록 상기 S 120 단계에서 적층된 제1 전극(E1)을 -Z 방향으로 눌러서 고정한다(S 130).

다음, 승강기(26)는 후속의 제2 스윙이 실시 완료되면 후속의 제2 스윙으로 인해 새로 형성되는 분리부(Fs)가 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)에 배치될 수 있도록, 적층 스테이지(22)를 S 110 단계에서 형성된 분리부(Fs)의 두께 및 S 120 단계에서 적층된 제1 전극(E1)의 두께 및 합계에 대응하는 거리만큼 -Z 방향으로 하강시킨다. 이와 함께, 다시 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 전극(E1)을 제1 적재 트레이(52a)에서 파지한 후 제1 전극 정렬 부재(52b)에 안착시키고, 제2 전극 정렬용 이재기(52c)는 제2 적재 트레이(54a)에서 대기하고, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에서 제2 전극(E2)을 파지한 후 제2 전극(E2)의 저면이 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)과 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 제2 적층 영역(L2)에서 대기한다(S 140).

이후, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 스윙 유닛(30)은 제2 스윙을 실시하여, 새로운 분리부(Fs)를 상기 S 110 단계에서 형성된 분리부(Fs) 및 상기 S 120 단계에서 적층된 제1 전극(E1)을 커버하도록 형성함과 함께, 새로 형성된 분리부(Fs)를 제2 적층 영역(L2)의 제2 적층 기준점(L2a)에 배치한다. 이와 함께, 다시 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 전극 정렬용 이재기(52c)는 제1 적재 트레이(52a)에서 대기하고, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)에서 대기한다(S 150).

위와 같은 전극 조립체 제조 방법에 의하면, 상기 S 80 내지 S 150 단계를 미리 정해진 실시 회차만큼 반복적으로 실시함으로써, 다수의 분리부(Fs) 및 전극들을 포함하는 전극 조립체(A)를 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 스윙을 시작으로 분리막 원단(S)의 폴딩 공정을 실시하는 경우에, 상기 S 80 단계는 제1 폴딩 지그(42)를 1회차의 제2 스윙에 의해 최초로 형성된 분리부(Fs)와 베이스부(Fb) 사이의 계면으로부터 인출하도록 실시한다. 그런데, 2회차 이상의 제2 스윙이 실시된 이후부터, 상기 80 단계는 제1 폴딩 지그(42)를 현재 회차의 제2 스윙에 의해 형성된 분리부(Fs)와 직전 회차의 제1 스윙에 의해 형성된 분리부(Fs) 사이의 계면으로부터 인출하도록 실시한다.

도 21은 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치에 있어서, 적층 스테이지의 속도 그래프이고, 도 22는 도 1에 도시된 전극 조립체 제조 장치(1)에 있어서, 적층 스테이지(22)의 속도 그래프이다.

종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 전극 조립체가 안착된 적층 스테이지를 전극 조립체의 수평 방향(X 방향)을 따라 설정된 직선 경로를 따라 직선 왕복 이동시켜 분리막 원단을 지그재그형으로 폴딩하도록 구성된다.

이에, 도 21에 도시된 바와 같이, 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 적층스테이지 및 이에 안착된 전극 조립체가 폴딩 지그에 의해 지지되지 않는 전극 조립체의 수평 방향으로 급격하게 가감속되면서 이송되고, 적층 스테이지 및 이에 안착된 전극 조립체의 수평 방향으로의 행정 거리가 길다. 이로 인해, 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 전극 조립체에 수평 방향으로 큰 관성이 작용하여 전극 조립체에 관성 방향(수평 방향)으로의 틀어짐이 발생하고, 적층 스테이지 및 이에 안착된 전극 조립체의 이송 시간이 길고, 적층 스테이지를 미리 정해진 정위치에 안정적으로 배치하기 어려웠다.

또한, 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치는, 수평 방향으로 작용하는 큰 관성에 의해 전극 조립체에 틀어짐이 발생하는 것을 방지하기 위해 폴딩 지그를 이용해 전극 조립체를 두께 방향으로 큰 압력으로 가압하여야 했는 바, 폴딩 지그로부터 인가되는 큰 가압력으로 인해 전극 조립체에 포함된 전극들이 파손되는 경우가 빈번했다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조 장치(1)는, 적층 스테이지(22)를 미리 정해진 원호 각도 및 곡률 반경을 갖는 원호 궤적(P)을 따라 스윙시켜 분리막 원단(S)을 지그재그형으로 폴딩시킴으로써 분리막 폴딩체(F)를 구성한다. 이에, 도 22에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 제조 장치(1)는 적층 스테이지(22) 및 이에 안착된 전극 조립체(A)를 전극 조립체(A)의 수평 방향(X 방향) 및 두께 방향(Z 방향)으로 점진적으로 가감속시키면서 이송하여, 분리막 원단(S)을 지그재그형으로 폴딩할 수 있다. 이를 통해, 전극 조립체 제조 장치(1)는 폴딩 지그(41)에 의해 지지되지 않는 수평 방향으로 전극 조립체(A)에 작용하는 관성을 감소시킬 수 있는 바, 이를 통해 수평 방향으로 작용하는 관성으로 인해 전극 조립체(A)에 틀어짐이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 전극 조립체(A)를 미리 정해진 정위치에 안정적으로 배치할 수 있고, 적층 스테이지(22)의 행정 거리를 줄여 적층 스테이지(22) 및 이에 안착된 전극 조립체(A)의 이송 시간을 줄일 수 있다.

또한, 도 22에 도시된 바와 같이, 전극 조립체 제조 장치(1)는 적층 스테이지(22)의 스윙 시 적층 스테이지(22)가 Z 방향으로도 점진적으로 가감속되면서 이송되는 바, 전극 조립체(A)는 Z 방향으로 작용하는 관성으로 인해 Z 방향 즉, 두께 방향으로 압축되면서 구조적으로 안정을 이루게 된다. 이를 통해, 전극 조립체 제조 장치(1)는, 적층 스테이지(22)의 스윙 시 폴딩 지그(41)를 통해 전극 조립체(A)를 Z 방향으로 가압하는 가압력을 줄일 수 있는 바, 폴딩 지그(41)로부터 인가되는 가압력으로 인해 전극 조립체(A)에 포함된 전극들이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전극 조립체 제조 장치(1)는 적층 스테이지(22)에 X 방향 및 Z 방향으로 작은 관성이 작용하도록 적층 스테이지(22)를 원호 궤적(P)을 따라 스윙시킴으로써, 적층 스테이지(22)를 정위치에 정확하게 배치할 수 있는 바, 전극 적층용 이재기들(52d, 54d)을 전극(E1, E2)의 적층이 이루어지는 적층 영역(L1,L2)의 적층 기준점(L1a, L2a)에 가깝게 배치하여도 전극 조립체(A)와 전극 적층용 이재기들(52d, 54d)이 미리 파지해둔 전극들(E1, E2)이 충돌하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

이를 통해, 전극 조립체 제조 장치(1)는 전극 적층용 이재기들(52d, 54d)의 행정 거리를 줄여, 전극 적층에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 또한, 전극 조립체 제조 장치(1)는 적층 스테이지(22)를 원호 궤적(P)을 따라 이송하는 바, 적층 스테이지(22) 및 댄싱 롤러(12) 사이의 거리가 일정하게 유지된다. 이에, 전극 조립체 제조 장치(1)는, 종래의 Z 폴딩형 전극 조립체 제조 장치와 같이 장력을 일정하게 유지하게 위해 분리막 원단(S)을 댄싱 롤러(12) 쪽으로 회수할 필요 없이 분리막 원단(S)을 미리 정해진 공급 방향으로만 이송하여도 분리막 원단(S)에 인가되는 장력을 일정하게 유지할 수 있다. 이를 통해, 전극 조립체 제조 장치(1)는 분리막 원단(S)을 공급 및 회수하는 과정에서 분리막 원단(S)에 발생하는 맥동으로 인해 분리막 원단(S)이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 분리막 원단(S)에 인가되는 장력을 정밀하게 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조장치에서, 적층 스테이지(22) 상의 분리막 폴딩체(F)로의 전극 적층과 폴딩 지그를 통한 전극 고정에 대해 부연 설명한다.

도 23 내지 도 25에 도시한 바와 같이, 적층 유닛(50)은 적층 스테이지(22)가 제1 적층 영역(L1)과 제2 적층 영역(L2)에 이동하면 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 형성된 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)을 적층한다.

구체적으로, 적층 유닛(50)은 제1 전극(E1)을 적층하는 제1 적층 유닛(52)과 제2 전극(E2)을 적층하는 제2 적층 유닛(54)을 포함한다. 또한, 제1 적층 유닛(52)의 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)에 정렬된 제1 전극(E1)을 진공 흡착한 후 제1 적층 영역(L1)으로 이송하고, 적층이 완료되면 연속적인 작업을 위해 다시 제1 전극 정렬 부재(52b)로 위치 복원한다. 마찬가지로, 제2 적층 유닛(54)의 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에 정렬된 제2 전극(E2)을 진공 흡착한 후 제2 적층 영역(L2)으로 이송하고, 적층이 완료되면 연속적인 작업을 위해 다시 제2 전극 정렬 부재(54b)로 위치 복원한다.

여기서, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 제1 전극 정렬 부재(52b)에 정렬된 제1 전극(E1)을 진공 흡착한 후 상측방향으로 상승하고 이어서 제1 적층 영역(L1)을 향해 수평방향으로 이송한 후 제1 적층 영역(L1)을 향해 하방 이송한다. 또한, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 제2 전극 정렬 부재(54b)에 정렬된 제2 전극(E2)을 진공 흡착한 후 상측방향으로 상승하고 이어서 제2 적층 영역(L2)을 향해 수평방향으로 이송한 후 제2 적층 영역(L2)을 향해 하방 이송한다.

본 발명의 실시예에서, 제1 전극 적층용 이재기(52d)는 적층 스테이지(22)의 제1 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 제1 전극(E1)을 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 적층하는데, 제1 전극(E1)이 상기 최상층과 대면하도록 제1 스윙이 완료되기 전에 제1 적층 영역(L1)에서 미리 대기한다. 구체적으로, 도 24에 도시한 바와 같이, 제1 전극 적층용 이재기(52d)가 제1 전극(E1)을 파지하면서 전극 적층을 위해 제1 적층 영역(L1)에서 대기하는 상태에서, 제1 전극(E1)의 저면은 제1 적층 기준점(L1a)과 XYZ 좌표계에서 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 이루어진다.

마찬가지로, 제2 전극 적층용 이재기(54d)는 적층 스테이지(22)의 제2 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 제2 전극(E2)을 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 적층하는데, 제2 전극(E2)이 상기 최상층과 대면하도록 제2 스윙이 완료되기 전에 제2 적층 영역(L2)에서 미리 대기한다. 구체적으로, 도 25에 도시한 바와 같이, 제2 전극 적층용 이재기(54d)가 제2 전극(E2)을 파지하면서 전극 적층을 위해 제2 적층 영역(L2)에서 대기하는 상태에서, 제2 전극(E2)의 저면은 제2 적층 기준점(L2a)과 XYZ 좌표계에서 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 이루어진다.

또한, 도 23 내지 도 25에 도시한 바와 같이, 적층 스테이지(22)가 제1 스윙이 완료된 상태에서 제1 전극(E1)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하고, 적층 스테이지(22)가 제2 스윙이 완료된 상태에서 제2 전극(E2)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하는 상태를 갖는다.

즉, 적층 스테이지(22)가 제1 스윙이 완료된 상태에서 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 제1 적층 기준점(L1a)과 XYZ 좌표계에서 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 이루어진다. 마찬가지로, 적층 스테이지(22)가 제2 스윙이 완료된 상태에서 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 제2 적층 기준점(L2a)과 XYZ 좌표계에서 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 이루어진다.

따라서, 제1 전극 적층용 이재기(52d)가 제1 적층 영역(L1)에 미리 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제1 스윙이 완료된 상태에서, 제1 전극(E1)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하면서 상호간에 동일한 Z방향 좌표값을 갖게 된다. 또한, 제2 전극 적층용 이재기(54d)가 제2 적층 영역(L2)에 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제2 스윙이 완료된 상태에서, 제2 전극(E2)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하면서 상호간에 동일한 Z방향 좌표값을 갖게 된다.

본 발명에서, 제1 전극 적층용 이재기(52d)가 제1 전극(E1)을 분리막 폴딩체의 최상층의 상면에 적층(안착) 완료하면, 스윙 유닛(30)은 즉시 적층 스테이지(22)를 제2 적층 영역(L2)으로 이동시키기 위해 제2 스윙을 시작한다. 또한, 제2 전극 적층용 이재기(54d)가 제2 전극(E2)을 분리막 폴딩체의 최상층의 상면에 적층(안착) 완료하면, 스윙 유닛(30)은 즉시 적층 스테이지(22)를 제1 적층 영역(L1)으로 이동시키기 위해 제1 스윙을 시작한다.

본 발명은 전술한 바와 같이, 전극 적층을 위해 제1 적층 영역(L1)과 제2 적층 영역(L2)에서 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)을 미리 대기시킴으로써, 전극을 설정된 위치에 미리 대기시키지 않고 전극 적층 작업을 실시하는 경우에 비해 월등히 전극적층에 소요되는 공정시간을 단축하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

더불어, 전극 대기와 제1 및 제2 스윙이 완료된 상태에서, 제1 전극(E1)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하면서 상호간에 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 하고, 제2 전극(E2)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면은 서로 접촉하면서 상호간에 동일한 Z방향 좌표값을 갖도록 함으로써, 전극을 분리막 폴딩체의 최상면에 적층하기 위한 추가적인 세밀한 위치 조절작업이 필요없게 됨에 따라 이 역시 공정시간을 단축하여 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

만약, 제1 전극(E1)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면 사이에 일정 이상의 갭(gap)이 형성되고, 제2 전극(E2)의 저면과 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 최상면 사이에 일정 이상의 갭이 형성된다면, 이러한 갭(gap)을 상쇄하기 위해 제1 전극과 제2 전극을 분리막 폴딩체의 상면으로 접근시키기 위한 추가적인 제1 및 제2 전극 적층용 이재기의 하강 이동이 필요하게 되고 결국 작업시간 증가에 따른 생산성 하락을 유발하게 된다. 덧붙이자면, 전술한 바와 같이 갭(gap)이 있는 상태에서 전극 적층을 위해 제1 및 제2 전극 적층용 이재기에서 제1 및 제2 전극의 파지를 해제하고자 진공흡착 상태를 해제한다면 제1 및 제2 전극이 분리막 폴딩체의 상면으로 낙하하는 동안 위치 정렬 상태가 변경되어 불량발생의 확률이 크게 발생한다.

한편, 본 발명의 실시예에서, 전극 적층영영에서 대기하고 있는 상태에서, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2) 각각의 저면의 Z 방향 좌표값은, 제1 스윙 및 제2 스윙이 다수회 반복되어 분리막 폴딩체(F)의 두께가 증가하는 경우에도 항상 동일한 값을 유지하도록 한다. 이와 같이 다수회 스윙이 이루어진 후에도 마찬가지로 제1 및 제2 전극의 저면과 분리막 폴딩체의 최상층의 상면은 동일한 Z 방향 좌표값을 갖는데, 이는 전술한 승강기(26)의 구동을 통해 가능하며 이에 대해서는 전술하였는바 이하 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 부연 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은, 적층 스테이지(22)를 제1 전극(E1)이 적층되는 제1 적층 영역(L1)과 제2 전극(E2)이 적층되는 제2 적층 영역(L2) 사이를 왕복 이동하면서 적층 스테이지(22) 상부에 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 마련되는 분리막 폴딩체(F)를 형성하는 방법으로서, 적층 스테이지(22)가 제1 적층 영역(L1)과 제2 적층 영역(L2)으로 각각 이동 완료되기 전, 제1 적층 영역(L1)과 제2 적층 영역(L2)에서 미리 전극 적층을 위해 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)을 설정된 위치에 대기시키는 것이다. 이에 관련된 세부적인 추가 설명은 전술하였으므로 이하 생략한다.

본 발명의 실시예에서, 도 1, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 적층 스테이지(22)가 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 분리막 폴딩체(F)의 최상층에 적층된 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2)을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그(41)가 마련되고, 폴딩 지그(41)는 제1 폴딩 지그(42)와 제2 폴딩 지그(43)을 갖는다. 이에 대한 자세한 설명은 전술하였으므로 이하 생략한다.

본 발명은 전극 적층용 이재기의 제1 및 제2 전극 진공흡착 상태에 관련하여 다음과 같은 2가지의 제어방법을 제시한다.

먼저, 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 전극(E1)이 제1 전극 적층용 이재기(52d)에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 제1 적층 영역(L1)에 미리 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제1 스윙이 완료된 상태에서, 폴딩 지그(41), 구체적으로 제1 폴딩 지그(42)가 하측으로 이동하여 제1 전극(E1)을 가압 고정한 후 제1 전극 적층용 이재기(52d)의 진공흡착 상태를 해제시킨다. 이후 스윙 유닛(30)에 의해 제2 스윙이 즉시 실시된다.

마찬가지로, 도 27에 도시한 바와 같이, 제2 전극(E2)이 제2 전극 적층용 이재기(54d)에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 제2 적층 영역(L2)에 미리 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제2 스윙이 완료된 상태에서, 폴딩 지그(41), 구체적으로 제2 폴딩 지그(43)가 하측으로 이동하여 제2 전극(E2)을 가압 고정한 후 제2 전극 적층용 이재기(54d)의 진공흡착 상태를 해제시킨다. 이후 이후 스윙 유닛(30)에 의해 제1 스윙이 즉시 실시된다.

이와 같은 진공흡착 해제 제어의 경우, 폴딩 지그를 통해 제1 및 제2 전극을 안정적으로 가압 고정한 후 전극의 파지상태를 해제하고자 진공흡착상태를 해제함으로써, 분리막 폴딩체 상에 제1 및 제2 전극을 설정된 위치 및 자세로 안정적으로 배치하면서 연속적인 스윙 작업을 실시할 수 있다.

다음, 도 28에 도시한 바와 같이, 제1 전극(E1)이 제1 전극 적층용 이재기(52d)에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 제1 적층 영역(L1)에 미리 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제1 스윙이 완료된 상태에서, 폴딩 지그(41), 구체적으로 제1 폴딩 지그(42)가 제1 전극(E1)을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 제1 전극 적층용 이재기(52d)의 진공흡착 상태를 해제시킨다. 이후 스윙 유닛(30)에 의해 제2 스윙이 즉시 실시된다.

마찬가지로, 도 29에 도시한 바와 같이, 제2 전극(E2)이 제2 전극 적층용 이재기(54d)에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 제2 적층 영역(L2)에 미리 대기하고 있고 적층 스테이지(22)가 제2 스윙이 완료된 상태에서, 폴딩 지그(41), 구체적으로 제2 폴딩 지그(43)가 제2 전극(E2)을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 제2 전극 적층용 이재기(54d)의 진공흡착 상태를 해제시킨다. 이후 스윙 유닛(30)에 의해 제1 스윙이 즉시 실시된다.

여기서, 제1 및 제2 전극(E1,E2)의 저면은 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 상면에 접촉 지지된 상태인 바, 폴딩 지그를 통한 가압 고정이 먼저 실시되지 않은 상태에서 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태가 해제되더라도 제1 및 제2 전극은 분리막 폴딩체(F)의 최상층의 상면에 설정된 위치 및 자세를 갖도록 배치상태를 유지할 수 있다.

이와 같은 진공흡착 해제 제어의 경우, 폴딩 지그가 제1 및 제2 전극을 안정적으로 가압 고정하고자 하측으로 이동하는 동안, 즉 제1 및 제2 폴딩 지그(42,43)가 제1 및 제2 전극(E1,E2)을 가압하고자 접촉하기 이전에 진공흡착상태를 해제함으로써, 전자(前者)의 경우보다 전극 적층, 폴딩 지그에 의한 전극 고정, 제1 및 제2 스윙을 더욱 신속하게 실시하여 공정시간 단축에 따른 생산성을 한층 증대시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 전극 조립체 제조 장치 10 : 분리막 공급 유닛
12 : 댄싱 롤러 12a, 12b : 고정 롤러
12c : 가변 롤러 14 : 안내 부재
14a, 14b : 안내 롤러 20 : 스테이지 유닛
22 : 적층 스테이지
26 : 승강기 26a : 리드 스크류
26b : 가이드 핀 30 : 스윙 유닛
31: 스테이지 고정블록 32: 고정블록 구동유닛
32a: 회전암 33: 구동모터
34: 지지부재 34a: 제1 지지부재
34b: 제1 이동블록 34c: 제1 레일
34d: 제1 지지부재 본체 35a: 제2 지지부재
35b: 베이스 지지플레이트 35c: 제2 레일
35d: 제2 이동블록
40 : 폴딩 유닛 41 : 폴딩 지그
42 : 제1 폴딩 지그 43 : 제2 폴딩 지그
44 : 제1 지그 이송기 45 : 제2 지그 이송기
50 : 적층 유닛 52 : 제1 적층 유닛
52a : 제1 적재 트레이 52b : 제1 전극 정렬 부재
52c : 제1 전극 정렬용 이재기 52d : 제1 전극 적층용 이재기
52e : 제1 전극 정렬용 암 52f : 제1 전극 정렬용 파지 부재
52g : 제1 전극 적층용 암 52h : 제1 전극 적층용 파지 부재
54 : 제2 적층 유닛 54a : 제2 적재 트레이
54b : 제2 전극 정렬 부재 54c : 제2 전극 정렬용 이재기
54d : 제2 전극 적층용 이재기 54e : 제2 전극 정렬용 암
54f : 제2 전극 정렬용 파지 부재
54g : 제2 전극 적층용 암 54h : 제2 전극 적층용 파지 부재
S : 분리막 원단 A : 전극 조립체
F : 분리막 폴딩체 Fs : 분리부
Fb : 베이스부 E1 : 제1 전극
E2 : 제2 전극 C : 원호 궤적
L1 : 제1 적층 영역 L1a : 제1 적층 기준점
L2 : 제2 적층 영역 L2a : 제2 적층 기준점

Claims (13)

1. 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이에서 왕복 이동 가능하게 마련되고 분리막 공급 유닛으로부터 공급된 분리막 원단의 미리 정해진 베이스부가 고정되는 적층 스테이지를 갖는 스테이지 유닛; 및
   상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에 이동하면 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 형성된 분리막 폴딩체의 최상층에 상기 제1 전극 및 제2 전극을 적층하되, 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 이동 완료되기 전 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 대기하며,
   상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제1 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제1 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제1 스윙이 완료되기 전에 상기 제1 적층 영역에서 미리 대기하는 제1 전극 적층용 이재기과, 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제2 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제2 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제2 스윙이 완료되기 전에 상기 제2 적층 영역에서 미리 대기하는 제2 전극 적층용 이재기를 포함하는 적층 유닛을 포함하고,
   상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하며,
   상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고,
   상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제1 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고,
   상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제2 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.
2. 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이에서 왕복 이동 가능하게 마련되고 분리막 공급 유닛으로부터 공급된 분리막 원단의 미리 정해진 베이스부가 고정되는 적층 스테이지를 갖는 스테이지 유닛; 및
   상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에 이동하면 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 형성된 분리막 폴딩체의 최상층에 상기 제1 전극 및 제2 전극을 적층하되, 상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 이동 완료되기 전 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 대기하며,
   상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제1 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제1 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제1 스윙이 완료되기 전에 상기 제1 적층 영역에서 미리 대기하는 제1 전극 적층용 이재기과, 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료되면 미리 파지하고 있는 상기 제2 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제2 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제2 스윙이 완료되기 전에 상기 제2 적층 영역에서 미리 대기하는 제2 전극 적층용 이재기를 포함하는 적층 유닛을 포함하고,
   상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하며,
   상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고,
   상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제1 전극을 가압 고정한 후 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고,
   상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제2 전극을 가압 고정한 후 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 전극 적층용 이재기가 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하고,
   상기 제2 전극 적층용 이재기가 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하는 상태인 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하고, 상기 원호 궤적의 수평 방향을 나타내는 X 방향 및 상기 원호 궤적의 높이 방향을 나타내는 Z 방향에 대한 XZ 좌표계를 기준으로,
   상기 제1 전극 적층용 이재기가 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고,
   상기 제2 전극 적층용 이재기가 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 저면의 Z 방향 좌표값은, 상기 제1 스윙 및 제2 스윙이 다수회 반복되어 상기 분리막 폴딩체의 두께가 증가하는 경우에도 항상 동일한 값을 유지하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조장치.
6. 삭제
7. 적층 스테이지를 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이를 왕복 이동하면서 상기 적층 스테이지 상부에 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 마련되는 분리막 폴딩체를 형성하는 방법으로서,
   상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 각각 이동 완료되기 전, 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 상기 제1 전극과 제2 전극을 설정된 위치에 대기시키며,
   상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하고, 상기 원호 궤적의 수평 방향을 나타내는 X 방향 및 상기 원호 궤적의 높이 방향을 나타내는 Z 방향에 대한 XZ 좌표계를 기준으로,
   상기 제1 전극이 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고,
   상기 제2 전극이 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고,
   상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고,
   상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제1 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고,
   상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 상기 제2 전극을 가압하고자 하측으로 이동하는 동안 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
8. 적층 스테이지를 제1 전극이 적층되는 제1 적층 영역과 제2 전극이 적층되는 제2 적층 영역 사이를 왕복 이동하면서 상기 적층 스테이지 상부에 분리막과 전극이 층상구조를 이루도록 마련되는 분리막 폴딩체를 형성하는 방법으로서,
   상기 적층 스테이지가 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역으로 각각 이동 완료되기 전, 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역에서 미리 전극 적층을 위해 상기 제1 전극과 제2 전극을 설정된 위치에 대기시키며,
   상기 적층 스테이지는 상기 제1 적층 영역과 제2 적층 영역 사이의 원호 궤적을 따라 왕복 이동하고, 상기 원호 궤적의 수평 방향을 나타내는 X 방향 및 상기 원호 궤적의 높이 방향을 나타내는 Z 방향에 대한 XZ 좌표계를 기준으로,
   상기 제1 전극이 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고,
   상기 제2 전극이 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면의 Z 방향 좌표값과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면의 Z 방향 좌표값은 서로 동일하고,
   상기 적층 스테이지가 상기 원호 궤적을 따라 스윙될 때 분리막 원단의 미리 정해진 폴딩 기준점이 걸림되도록 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층된 제1 전극과 제2 전극을 상측에서 하측으로 가압하여 고정하는 폴딩 지그가 마련되고,
   상기 제1 전극이 제1 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제1 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제1 전극을 가압 고정한 후 상기 제1 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되고,
   상기 제2 전극이 제2 전극 적층용 이재기에 의해 진공흡착을 통해 파지된 상태로 상기 제2 적층 영역에 미리 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 폴딩 지그가 하측으로 이동하여 상기 제2 전극을 가압 고정한 후 상기 제2 전극 적층용 이재기의 진공흡착 상태는 해제되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 제1 전극과 제2 전극을 설정된 위치에 대기시키는 전극대기단계는,
   (a) 상기 적층 스테이지를 상기 제2 적층 영역에서 상기 제1 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제1 스윙이 완료되면 상기 제1 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제1 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제1 스윙이 완료되기 전에 상기 제1 적층 영역에서 상기 제1 전극을 미리 대기하는 단계; 및
   (b) 상기 적층 스테이지를 상기 제1 적층 영역에서 상기 제2 적층 영역으로 이동하여 배치하는 제2 스윙이 완료되면 상기 제2 전극을 상기 분리막 폴딩체의 최상층에 적층하되, 상기 제2 전극이 상기 최상층과 대면하도록 상기 제2 스윙이 완료되기 전에 상기 제2 적층 영역에서 상기 제2 전극을 미리 대기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 (a)단계에서, 상기 제1 전극이 상기 제1 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제1 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제1 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하고,
    상기 (b)단계에서, 상기 제2 전극이 상기 제2 적층 영역에 대기하고 있고 상기 적층 스테이지가 상기 제2 스윙이 완료된 상태에서, 상기 제2 전극의 저면과 상기 분리막 폴딩체의 최상층의 최상면은 서로 접촉하는 상태인 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 저면의 Z 방향 좌표값은, 상기 제1 스윙 및 제2 스윙이 다수회 반복되어 상기 분리막 폴딩체의 두께가 증가하는 경우에도 항상 동일한 값을 유지하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 제조방법.
    
    
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