KR102405964B1 - 이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법 - Google Patents

이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 분리막이 적층되는 스택 테이블; 상기 스택 테이블 양측에 각각 한 쌍의 그립퍼가 마주보고 대향 설치되고, 각각의 그립퍼가 스택 테이블 위에 적층되는 분리막 및 전극판을 교대로 눌러서 분리막이 반대측 방향으로 접힐 때, 분리막의 접힘부가 고정되도록 작동하는 그립퍼 유닛; 상기 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되도록 하는 X축 구동부; 상기 X축 구동부 및 그립퍼 유닛, 스택 테이블이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 승/하강 작동되도록 하는 Z축 구동부: 및 상기 Z축 구동부가 결합되는 베이스 유닛;을 포함하는 이차전지용 셀 스택 제조장치가 제공될 수 있다.

Description

이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법{DEVICE FOR MANUFACTURING CELL STACK FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스택 테이블이 X축 방향으로 수평 이동하거나 Z축 방향으로 수직 이동하면서 음극판 및 양극판과 분리막이 교번 적층되도록 하여 셀 스택의 적층 작업이 안정적으로 유지되도록 하는 이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성된 전지로서 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차 전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차 전지로 구분된다.
2차 전지는 전술한 반복적인 충방전으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 일례로 2차 전지는 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하려는 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
2차 전지는 누구나 알 수 있듯이 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지며, 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
즉, 소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jellyroll)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 사용되고 있다.
또한, 적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있으나, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking)방식에서는 분리막(separator)이 지그재그로 접힌 형태를 이루며, 분리막 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층된다.
이러한 Z-스택킹(Z-stacking) 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 한국등록특허공보 제10-0313119호 및 한국등록특허공보 제10-1140447호 등에 개시되어 있다.
한편, Z-스택킹(Z-stacking) 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 매거진 유닛에 적층 형태로 삽입된 음극판 및 양극판을 각각 한 장씩 흡착하여 각각의 얼라인 테이블(align table)에서 정렬시킨 후, 다시 정렬된 각각의 음극판 및 양극판을 스택 테이블(stack table)에 의해 지그재그 형태로 접히는 분리막 사이에 교번으로 삽입시켜 제조된다.
이러한 Z-스택킹(Z-stacking) 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 한국등록특허공보 제10-0313119호 등에 개시되어 있다.
그리고 Z-스택킹(Z-stacking) 방식으로 셀 스택을 제조할 수 있게 하는 장치의 일례로는 한국등록특허공보 제10-1140447호, 한국등록특허공보 제10-1730469호 및 한국등록특허공보 제10-1933550호 등에 개시되어 있다.
그런데, 전술한 한국등록특허공보 제10-1730469호에 개시된 셀 스택 제조장치 및 한국등록특허공보 제10-1933550호에 개시된 전극스택부는 음극판 및 양극판의 적층 횟수가 증가할수록 음극판 및 양극판이 적층되는 위치가 높아지는 문제점이 있었으며, 이러한 문제로 인해 음극판 및 양극판의 적층 위치로 공급되는 분리막이 찢어지거나 파손되는 등의 문제가 있었다.
즉, 분리막은 음극판 및 양극판의 적층 위치와 대략 수평을 이루도록 공급되어야 하는데, 적층횟수의 증가로 인해 음극판 및 양극판의 적층 위치가 높아지게 되면 분리막이 적층 위치와 수평을 이루지 못하고 꺾이게 되어 찢어지거나 파손되는 문제점이 있었다.
특히, 종래기술은 스택 테이블이 좌우로 45도 회동하면서 음극판 및 양극판과 분리막이 교번 적층되도록 하는 것으로서, 스택 테이블의 회동시에 관성이 작용하여 셀 스택의 적층된 끝부분이 들뜨거나 얼라인이 틀어지는 등과 같이 셀 스택의 적층 상태가 불량하게 되어 제품의 품질이 저하되는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2120799호 대한민국 등록특허 제10-2120403호
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스택 테이블이 X축 방향으로 수평 이동하거나 Z축 방향으로 수직 이동하면서 음극판 및 양극판과 분리막이 교번 적층되도록 하여 셀 스택의 적층 작업이 안정적으로 유지되도록 하는 이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 분리막이 적층되는 스택 테이블;
상기 스택 테이블 양측에 각각 한 쌍의 그립퍼가 마주보고 대향 설치되고, 각각의 그립퍼가 스택 테이블 위에 적층되는 분리막 및 전극판을 교대로 눌러서 분리막이 반대측 방향으로 접힐 때, 분리막의 접힘부가 고정되도록 작동하는 그립퍼 유닛;
상기 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되도록 하는 X축 구동부;
상기 X축 구동부 및 그립퍼 유닛, 스택 테이블이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 승/하강 작동되도록 하는 Z축 구동부: 및
상기 Z축 구동부가 결합되는 베이스 유닛;를 포함하는 이차전지용 셀 스택 제조장치가 제공될 수 있다.
그리고, 상기 그립퍼 유닛은,
지게발 형태로 제작되어 스택 테이블 상부에 진입하거나 후퇴하도록 설치되어 분리막 및 전극판의 상면을 눌러서 고정하는 그립퍼;
상기 그립퍼가 결합되는 그립퍼 승강브라켓;
상기 그립퍼 승강브라켓이 수직방향으로 레일 구동할 수 있도록 결합하는 그립퍼 승강레일부;
상기 그립퍼 승강레일부를 수평방향 이동이 가능한 상태로 결합하는 그립퍼 수평브라켓;
그립퍼 승강레일부로부터 그립퍼 승강브라켓이 승하강 작동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 승강구동유닛;
상기 그립퍼 수평브라켓이 수평방향 이동이 가능하도록 레일 결합되는 그립퍼 수평레일부; 및
상기 그립퍼 수평레일부로부터 그립퍼 수평브라켓이 수평방향으로 이동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 수평구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 X축 구동부는,
평판 형상의 몸체 상부에 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되는 X축 이송대차;
상기 X축 이송대차의 하부 이동방향에 레일 결합되는 X축 레일부; 및
상기 X축 레일부로부터 X축 이송대차가 이동되도록 동력을 제공하는 X축 구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 Z축 구동부는,
평판 형상의 몸체 상부에 X축 구동부, 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 왕복 이동되는 Z축 이송대차;
상기 Z축 이송대차의 좌우 양측 수직방향 이동경로에 레일 결합되는 Z축 레일부; 및
상기 Z축 레일부로부터 Z축 이송대차가 승강 이동되도록 동력을 제공하는 Z축 구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 셀 스택 적층이 완료된 스택 테이블이 X축 구동부 작동에 의해 제1전극판 스택 존으로 이동하는 단계;
스윕 롤러유닛이 상승 및 수평 이동하여 스택 테이블 외측 대각선 상부에 대기하는 단계;
Z축 구동부 작동에 의해 스택 테이블이 상승하는 단계;
스택 테이블의 일측에 대기하던 1차 그립퍼가 스택 테이블로 진입하여 적층된 셀 스택을 그립한 후, 원래 위치로 후퇴하는 단계;
스택 테이블의 진공 흡착부가 분리막을 흡착하여 고정하는 단계;
스택 테이블 상부에 위치하던 커터가 하강하여 분리막을 절단하는 단계;
스택 테이블이 하강하는 동시에 스윕 롤러유닛이 수평 및 하강 이동하고, 분리막 상부에 제1전극판이 적층되고, 제1전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정하는 단계;
스택 테이블이 X축 구동부 작동에 의해 제2전극판 스택 존으로 이동하여 분리막을 반대측으로 접는 단계;
스윕 롤러유닛을 하강시켜 분리막이 제1전극판 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제2전극판이 적층되고, 제2전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정하는 단계;
스윕 롤러유닛이 스택 테이블 외측으로 상승하는 단계;
스택 테이블이 X축 구동부 작동에 의해 제1전극판 스택 존으로 이동하여 분리막을 반대측으로 접는 단계;
스윕 롤러유닛을 하강시켜 분리막이 제2전극판 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제1전극판이 적층되고, 제1전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정하는 단계; 및
스윕 롤러유닛이 스택 테이블 외측으로 상승하는 단계;
상기 제1전극판과 제2전극판을 적층하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하는 이차전지용 셀 스택 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 스택 테이블이 X축 방향으로 수평 이동하거나 Z축 방향으로 수직 이동하면서 음극판 및 양극판과 분리막이 교번 적층되도록 하여 셀 스택의 적층 작업이 안정적으로 유지되도록 함으로써, 셀 스택 제품의 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 테이블유닛 및 그립퍼유닛을 도시한 도 1의 요부 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 X축 구동유닛을 도시한 도 1의 요부 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조장치를 도시한 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조공정을 설명하기 위한 개념도.
도 6a 내지 도 6q는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조공정을 순차적으로 도시한 공정도.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 테이블유닛 및 그립퍼유닛을 도시한 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 X축 구동유닛을 도시한 도 1의 요부 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조장치를 도시한 정면도이다.
동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조장치는 크게 스택 테이블(110), 그립퍼 유닛(120), X축 구동부(130), Z축 구동부(140), 베이스 유닛(150)을 포함한다.
먼저, 분리막(1)이 적층되는 스택 테이블(110)이 개시된다.
상기 스택 테이블(110)은 분리막(1) 및 전극판(음극판, 양극판)을 적층하는데, 분리막(1)을 고정시키기 위해 바닥면을 진공 흡착이 가능한 진공플레이트로 구성할 수 있다. 이때, 상기 스택 테이블(110)은 그립퍼 유닛(120)이 설치되는 기대로서 사용될 수 있는데, 상기 그립퍼 유닛(120)은 스택 테이블(110)의 외측에서 스택 테이블(110)을 감싸듯이 결합 설치되어 셀 스택(음극판, 양측판, 분리막) 적층시 분리막 및 셀 스택이 고정되도록 작동한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 그립퍼 유닛(120)에 대해서 설명한다.
상기 그립퍼 유닛(120)은 스택 테이블(110) 양측에 각각 한 쌍의 그립퍼(121)가 마주보고 대향 설치되고, 각각의 그립퍼(121)가 스택 테이블(110) 위에 적층되는 분리막(1) 및 전극판을 교대로 눌러서 분리막(1)이 반대측 방향으로 접힐 때, 분리막(1)의 접힘부가 고정되도록 작동한다.
상기 그립퍼 유닛(120)의 세부구성에 대해서 설명하면, 4개의 그립퍼(121)를 갖는데, 각각의 그립퍼(121)는 지게발 형태로 제작된다.
이와 같은 그립퍼(121)는 스택 테이블(110) 상부에 진입하거나 후퇴하도록 설치되어 분리막 및 전극판의 상면을 눌러서 고정하는 역할을 하게 된다.
도 2를 참조하면, 4개의 그립퍼(121)는 2개가 한쌍을 이루어 마주보도록 설치되며, 마주보는 방향의 스택 테이블(110)을 향해 이동된다.
이때, 상기 4개의 그립퍼(121)가 이동하는 경로는 분리막이 공급되는 방향과 직교하는 방향의 이동경로로 작동한다.
이때, 상기 그립퍼(121)는 수직방향으로 승강된 상태에서 스택 테이블(110)로 이동한 후 하강하여 분리막 및 전극판(음극판, 양극판)을 눌러서 고정하게 되는데, 상기 그립퍼(121)는 그립퍼 승강브라켓(122)과 그립퍼 승강레일부(123), 그립퍼 승강구동유닛(124)의 결합에 의해 수직방향으로의 승하강 작동이 이루어지게 된다.
예컨대, 상기 그립퍼(121)는 그립퍼 승강브라켓(122)에 결합되고, 상기 그립퍼 승강브라켓(122)은 그립퍼 승강레일부(123)의 레일 결합에 의해 수직방향으로 안정적인 레일 구동이 이루어지게 된다.
이때, 상기 그립퍼 승강레일부(123)은 LM가이드가 사용된다.
그리고, 그립퍼 승강레일부(123)로부터 그립퍼 승강브라켓(122)이 승하강 작동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 승강구동유닛(124)이 설치된다.
상기 그립퍼 승강구동유닛(124)은 모터의 회전동력을 직선운동으로 변환하는 장치이거나, 유압실린더 등의 액츄에이터가 사용될 수 있다.
상기 그립퍼(121)의 승/하강 작동과 연계되어 그립퍼(121)의 수평 이동을 그립퍼 수평브라켓(125), 그립퍼 수평레일부(126), 그립퍼 수평구동유닛(127)의 결합구조를 통해 실현할 수 있다.
예컨대, 상기 그립퍼 승강레일부(123)를 수평방향 이동이 가능한 상태로 그립퍼 수평브라켓(125)에 결합하고, 상기 그립퍼 수평브라켓(125)은 그립퍼 수평레일부(126)와의 결합을 통해서 수평방향으로의 안정적인 이동이 가능하게 된다.
이때, 상기 그립퍼 수평레일부(126)는 LM가이드가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 그립퍼 수평레일부(126)로부터 그립퍼 수평브라켓(125)이 수평방향으로 이동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 수평구동유닛(127)이 설치된다.
상기 그립퍼 승강구동유닛(124)은 모터의 회전동력을 직선운동으로 변환하는 장치이거나, 유압실린더 등의 액츄에이터가 사용될 수 있다.
상기한 바와 같은 그립퍼 유닛(120)의 구성을 이용해 스택 테이블(110)에 분리막 및 전극판을 고정한 상태에서 스택 테이블(110)을 좌우 방향으로 이동시키면서 음극판 또는 양극판이 분리막 사이 사이에 교대로 적층되도록 할 수 있다.
예컨대, 스택 테이블(110)을 좌우 방향으로 이동시키면서 음극판 또는 양극판이 적층되는 작업위치로 이동시키게 되면, 동시에 분리막이 지그재그 형태로 접히면서 적층이 이루어지게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 스택 테이블(110)의 좌우 방향 이동을 위해 X축 구동부(130)가 마련된다.
이하, X축 구동부(130)에 대해 설명한다.
도 4를 통해서, 그립퍼 유닛(120) 및 스택 테이블(110)이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되도록 하는 X축 구동부(130)가 개시된다.
상기 X축 구동부(130)는, 평판 형상의 몸체를 갖는 X축 이송대차(131)의 상부에 그립퍼 유닛(120) 및 스택 테이블(110)이 탑재된다.
이때, 상기 X축 이송대차(131)의 하부 이동방향에는 X축 레일부(132)가 레일 결합되어 X축 이송대차(131)의 X축 방향으로 왕복 이동을 안내하게 된다.
이때, X축 레일부(132)는 LM가이드가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 X축 레일부(132)로부터 X축 이송대차(131)가 이동되도록 동력을 제공하는 X축 구동유닛(133)을 설치한다.
상기 X축 구동유닛(133)은 모터의 회전동력을 직선운동으로 변환하는 장치이거나, 유압실린더 등의 액츄에이터가 사용될 수 있다.
상기한 구성을 통해 셀 스택의 적층이 완료되면, 셀 스택을 승강시켜 배출시켜야 하는데, 이를 위한 구성으로 Z축 구동부(140)가 제공된다.
이하, Z축 구동부(140)에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 X축 구동부(130) 및 그립퍼 유닛(120), 스택 테이블(110)이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 승/하강 작동되도록 하는 Z축 구동부(140)가 개시된다.
상기 Z축 구동부(140)는, 평판 형상의 몸체로 이루어진 Z축 이송대차(141) 상부에 X축 구동부(130), 그립퍼 유닛(120) 및 스택 테이블(110)이 탑재된다.
그리고, 상기 Z축 이송대차(141)의 좌우 양측에는 수직방향 이동경로에 Z축 레일부(142)가 레일 결합되어 Z축 이송대차(141)의 수직방향 왕복운동을 가이드하게 된다.
이때, 상기 Z축 레일부(142)는 LM가이드가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 Z축 레일부(142)로부터 Z축 이송대차(141)가 승강 이동되도록 동력을 제공하는 Z축 구동유닛(143)을 설치할 수 있다.
상기 Z축 구동유닛(143)은 모터의 회전동력을 직선운동으로 변환하는 장치이거나, 유압실린더 등의 액츄에이터가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 Z축 구동부(140)는 베이스 유닛(150)에 결합되는데, 상기 베이스 유닛은 이차전지 제조설비에 결합된다.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조공정을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6a 내지 도 6q는 본 발명에 따른 이차전지용 셀 스택 제조공정을 순차적으로 도시한 공정도이다.
이하, 도 5내지 도 6을 참조하여 본 발명의 이차전지용 셀 스택 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 셀 스택 적층이 완료된 스택 테이블(110)이 X축 구동부(130) 작동에 의해 제1전극판(음극판) 스택 존으로 이동하게 된다.
그리고, 도 6b에서 보는 바와 같이 스윕 롤러유닛(160)이 상승 및 수평 이동하여 스택 테이블(110) 외측 대각선 상부에 대기하게 된다.
이후, 도 6c에서와 같이 Z축 구동부(도 4참조) 작동에 의해 스택 테이블(110)이 상승하게 된다.
상승한 스택 테이블(110)하면, 스택 테이블(110)의 일측에서 대기하고 있던 1차 그립퍼(170)가 스택 테이블(110)로 진입하여 적층된 셀 스택을 그립한 후, 원래 위치로 후퇴하게 된다. 이와 같은 과정은 도 6d, 도 6e, 도 6f에 도시된 바와 같은 순서로 진행된다.
이후, 도 6g를 참조하면, 스택 테이블(110)의 진공 흡착부가 분리막(1)을 흡착하여 고정하게 된다.
분리막(1)이 고정된 상태에서 도 6h, 도 6i에서와 같이 스택 테이블(110) 상부에 위치하던 커터(180)가 하강하여 분리막(1)을 절단하게 된다.
이후, 셀 스택과 분리막이 절단된 상태에서 스택 테이블(110)이 하강하는 동시에 스윕 롤러유닛(160)이 수평 및 하강 이동하고, 분리막(1) 상부에 제1전극판이 적층되고, 제1전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정하는 단계가 진행된다.
이는 도 6j, 도 6k에 도시된 바와 같은 순서로 진행된다.
이후, 스택 테이블(110)이 X축 구동부(도 3참조) 작동에 의해 제2전극판 스택 존으로 이동하여 분리막을 반대측으로 접게 된다. 이는 도 6l를 개시된다.
이후, 도 6m을 참조하면, 스윕 롤러유닛(160)을 하강시켜 분리막(1)이 제1전극판 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제2전극판(미도시)이 적층되고, 제2전극판 상부를 그립퍼 유닛(도 5참조)으로 고정하게 된다.
이후, 도 6n에서와 같이 스윕 롤러유닛(160)이 스택 테이블(110) 외측으로 상승하게 된다. 그런 다음 도 6o에서 보는 바와 같이 스택 테이블(110)이 X축 구동부(도 3참조) 작동에 의해 제1전극판(미도시) 스택 존으로 이동하여 분리막(1)을 반대측으로 접는다.
이후, 도 6p를 참조하면, 스윕 롤러유닛(160)을 하강시켜 분리막(1)이 제2전극판(미도시) 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제1전극판(미도시)이 적층되고, 제1전극판 상부를 그립퍼 유닛(도 5참조)으로 고정하도로 한다.
이후, 도 6q에서 보는 바와 같이 스윕 롤러유닛(160)이 스택 테이블(110) 외측으로 상승하여 다음 공정을 준비한다. 상기한 바와 같은 제1전극판(음극판)과 제2전극판(양극판)을 적층하는 과정을 반복함으로써, 셀 스택이 완성된다.
앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 스택 테이블이 X축 방향으로 수평 이동하거나 Z축 방향으로 수직 이동하면서 음극판 및 양극판과 분리막이 교번 적층되도록 하여 셀 스택의 적층 작업이 안정적으로 유지되도록 함으로써, 셀 스택 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 스택 테이블 120: 그립퍼 유닛
121: 그립퍼 122: 그립퍼 승강브라켓
123: 그립퍼 승강레일부 124: 그립퍼 승강구동유닛
125: 그립퍼 수평브라켓 126: 그립퍼 수평레일부
127: 그립퍼 수평구동유닛 130: X축 구동부
131: X축 이송대차 132: X축 레일부
133: X축 구동유닛 140: Z축 구동부
141: Z축 이송대차 142: Z축 레일부
143: Z축 구동유닛 150: 베이스 유닛
160: 스윕 롤러유닛 170: 1차 그립퍼
180: 커터 1: 분리막

Claims (5)

  1. 분리막이 적층되는 스택 테이블; 상기 스택 테이블 양측에 각각 한 쌍의 그립퍼가 마주보고 대향 설치되고, 각각의 그립퍼가 스택 테이블 위에 적층되는 분리막 및 전극판을 교대로 눌러서 분리막이 반대측 방향으로 접힐 때, 분리막의 접힘부가 고정되도록 작동하는 그립퍼 유닛; 상기 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되도록 하는 X축 구동부; 상기 X축 구동부 및 그립퍼 유닛, 스택 테이블이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 승/하강 작동되도록 하는 Z축 구동부: 및 상기 Z축 구동부가 결합되는 베이스 유닛;을 포함하고,
    상기 X축 구동부는, 평판 형상의 몸체 상부에 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 X축 방향으로 왕복 이동되는 X축 이송대차; 상기 X축 이송대차의 하부 이동방향에 레일 결합되는 X축 레일부; 및 상기 X축 레일부로부터 X축 이송대차가 이동되도록 동력을 제공하는 X축 구동유닛;을 포함하며,
    상기 Z축 구동부는, 평판 형상의 몸체 상부에 X축 구동부, 그립퍼 유닛 및 스택 테이블이 탑재된 상태로 Z축 방향으로 왕복 이동되는 Z축 이송대차; 상기 Z축 이송대차의 좌우 양측 수직방향 이동경로에 레일 결합되는 Z축 레일부; 및 상기 Z축 레일부로부터 Z축 이송대차가 승강 이동되도록 동력을 제공하는 Z축 구동유닛;을 포함하고,
    상기 스택 테이블(110) 외측 대각선 상부에 상승 및 수평 이동하여 대기하는 스윕 롤러유닛(160)이 형성되고,
    상기 스택 테이블(110)이 X축 구동부 작동에 의해 제2전극판 스택 존으로 이동하여 분리막을 반대측으로 접게되면, 스윕 롤러유닛(160)을 하강시켜 분리막(1)이 제1전극판 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제2전극판이 적층되고, 제2전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정한 후, 스윕 롤러유닛(160)이 스택 테이블(110) 외측으로 상승하고,
    상기 스택 테이블(110)이 X축 구동부 작동에 의해 제1전극판 스택 존으로 이동하여 분리막(1)을 반대측으로 접게되면, 스윕 롤러유닛(160)을 하강시켜 분리막(1)이 제2전극판 상면에 밀착되도록 한 상태에서 분리막 상부에 제1전극판이 적층되고, 제1전극판 상부를 그립퍼 유닛으로 고정한 후, 스윕 롤러유닛(160)이 스택 테이블(110) 외측으로 상승하여 다음 공정을 준비하는 이차전지용 셀 스택 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그립퍼 유닛은, 지게발 형태로 제작되어 스택 테이블 상부에 진입하거나 후퇴하도록 설치되어 분리막 및 전극판의 상면을 눌러서 고정하는 그립퍼;
    상기 그립퍼가 결합되는 그립퍼 승강브라켓;
    상기 그립퍼 승강브라켓이 수직방향으로 레일 구동할 수 있도록 결합하는 그립퍼 승강레일부;
    상기 그립퍼 승강레일부를 수평방향 이동이 가능한 상태로 결합하는 그립퍼 수평브라켓;
    그립퍼 승강레일부로부터 그립퍼 승강브라켓이 승하강 작동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 승강구동유닛;
    상기 그립퍼 수평브라켓이 수평방향 이동이 가능하도록 레일 결합되는 그립퍼 수평레일부; 및
    상기 그립퍼 수평레일부로부터 그립퍼 수평브라켓이 수평방향으로 이동되도록 동력을 제공하는 그립퍼 수평구동유닛;을 포함하는 이차전지용 셀 스택 제조장치.
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