KR102465777B1 - 전극조립체의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

전극조립체의 제조방법 및 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102465777B1
KR102465777B1 KR1020180059245A KR20180059245A KR102465777B1 KR 102465777 B1 KR102465777 B1 KR 102465777B1 KR 1020180059245 A KR1020180059245 A KR 1020180059245A KR 20180059245 A KR20180059245 A KR 20180059245A KR 102465777 B1 KR102465777 B1 KR 102465777B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
cathode
anode
electrode assembly
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020180059245A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190134068A (ko
Inventor
박찬우
이동훈
배관홍
이재민
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020180059245A priority Critical patent/KR102465777B1/ko
Publication of KR20190134068A publication Critical patent/KR20190134068A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102465777B1 publication Critical patent/KR102465777B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 양극과 음극이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조방법에 있어서, 양극, 음극, 분리막의 끝단을 권심에 고정시키는 단계; 상기 권심을 회전시켜 양극, 음극, 분리막이 적층된 상태로 권취되는 단계; 상기 양극과 음극이 투입되는 동안 불량발생을 모니터링하는 단계; 및 상기 양극, 음극, 분리막이 미리정해진 길이만큼 투입되면 양극, 음극, 분리막 각각을 절단하는 단계;를 포함하며, 상기 모니터링하는 단계에서는 권심에 권취되는 구간 동안에 해당 전극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 해당 전극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법을 제공하며, 상기 전극조립체를 제조하는 제조장치를 추가적으로 제공한다.

Description

전극조립체의 제조방법 및 제조장치{Manufacturing method and apparatus for electrode stack}
본 발명은 전극조립체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로써, 전극(음극과 양극)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 간격차이인 미스매치에 의한 불량 발생을 판정하여 양품과 불량품을 선별해 낼 수 있는 전극조립체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
충방전이 가능하고 가벼우면서도 에너지 밀도 및 출력 밀도가 높은 리튬이차전지는 다양한 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 기존 내연 기관 자동차의 대기오염 및 온실가스 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 배터리 전기자동차(BEV), 전기자동차(EV) 등이 제시되고 있는데, 이차전지는 이러한 내연기관 대체 자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이차전지는 전극조립체가 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 등으로 분류되고, 통상적으로, 각형 이차전지에 채용되는 전극조립체는 양극, 분리막, 음극을 포함한다.
상기 양극은 양극집전체에 양극 활물질이 코팅된 유지부(양극코팅부)와 코팅되지 않은 무지부가 반복되도록 이루어지며, 음극도 마찬가지로, 음극집전체에 음극 활물질이 도포된 유지부(음극코팅부)와 코팅되지 않은 무지부가 반복되도록 이루어진다. 상기 양극과 음극의 무지부는 노칭장치를 통해 전극탭이 가공되며, 상기 음극과 양극은 분리막으로 분리된 상태로 적층이 이뤄진다. 상기 분리막은 양극과 음극 사이를 절연하되 극판들 간에 활물질 이온이 교환될 수 있게 함으로써 전기화학 반응을 일으킨다.
한편, 상기 음극과 양극 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 제조하는 방법은 음극과 양극 및 분리막을 요구되는 크기로 절단한 후 순차적으로 적층하는 방식 및 연속적으로 음극과 양극 및 분리막이 공급되는 상태에서 음극, 양극, 분리막을 권심에서 와인딩하여(권취하여) 제조하는 방식이 널리 알려져 있다.
이중, 종래의 와인딩 방식은 양극, 음극, 분리막 각각이 공급롤러들에서부터 권출되며(풀리며) 계속적으로 공급되도록 구성되되 상기 양극, 음극, 분리막 각각의 끝단은 권심에서 고정된 상태에서 상기 권심이 회전하면 미리정해진 회전수만큼 권취되어(감겨지며) 원통형태의 전극조립체를 제조하도록 구성된다.
따라서, 와인딩 방식으로 제조되는 (젤리롤 형태를 갖는) 전극조립체의 제조장치는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 음극(3), 양극(2), 분리막(4) 각각이 권취된 상태에서 풀려지는 공급롤러들(2a, 3a, 4a), 상기 음극(3), 양극(2), 분리막(4)의 끝단이 고정되면 권취하여 상기 음극(3), 양극(2), 분리막(4)을 전극조립체로 제조하는 권심(5), 상기 공급롤러(2a, 3a, 4a)와 권심(5) 사이에 배치되어 음극(3), 양극(2), 분리막(4)이 공급되는 동안 적절한 텐션을 유지시키며 권심을 향하는 방향으로 유도하는 가이드롤러, 상기 음극, 양극, 분리막이 미리정해진 길이만큼 권취되면 절단하는 커터(미도시) 등을 포함한다.
한편, 이와 같은 와인딩 방식으로 제조되는 경우에는 전극(각각의 양극 및 음극)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치(도 1b 참조)가 허용범위를 넘어서게 되면 양극과 음극 사이의 역전불량(음극과 양극 중 어느 하나가 정해진 길이보다 더 긴 상태로 권취되어 음극과 양극의 접촉이 발생하는 불량)이 발생할 가능성이 있었다.
이를 방지하기 위해 와인딩 공정 이전에 수행되는 슬리팅공정(전극이 미리정해진 폭을 갖도록 절단하는 공정)에서 유지부의 길이를 측정하여 검출을 하고 있으나, 전극의 상면과 하면을 직접적으로 비교 검사하는 것이 아니므로 사전에 불량을 검출해 내기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해소할 수 있도록 미스매치에 의한 불량 발생을 즉시 검출해 낼 수 있는 전극조립체의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 양극과 음극이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조방법에 있어서, 양극, 음극, 분리막의 끝단을 권심에 고정시키는 단계; 상기 권심을 회전시켜 양극, 음극, 분리막이 적층된 상태로 권취되는 단계; 상기 양극과 음극이 투입되는 동안 불량발생을 모니터링하는 단계; 및 상기 양극, 음극, 분리막이 미리정해진 길이만큼 투입되면 양극, 음극, 분리막 각각을 절단하는 단계;를 포함하며, 상기 모니터링하는 단계에서는 권심에 권취되는 구간 동안에 해당 전극(즉, 음극 또는 양극)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 해당 전극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 모니터링하는 단계에서는 권심에 권취되는 구간 동안에 양극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 양극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정함과 동시에 음극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 음극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정한다.
이때, 음극과 양극의 미스매치 연산은 독립적으로 이루어지며 불량 판정 기준은 다르게 셋팅될 수 있다. 그리고, 미스매치에 의한 불량판정은 생산공정의 상황에 따라서 음극과 양극 모두에서 실시되거나, 음극과 양극 중 어느 한 곳에서만 실시될 수 있을 것이다.
본 발명에서 상기 미스매치는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차와 음극 및 양극의 투입속도를 변수로 연산된다.
그리고, 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차는, 무지부와 유지부의 경계를 광학적으로 감지하며 상측의 특정위치에 배치된 제1비전과 하측의 특정위치에 배치된 제2비전을 통해 모니터링되며, 상기 음극 및 양극의 투입속도는 음극 및 양극이 권심에서 권취되는 동안 상기 음극 및 양극을 각각을 투입하며 회전하는 이송모터의 회전수로부터 연산될 수 있다.
아울러, 불량으로 판정되면 권심에서 권취되어 제조된 전극조립체를 양품으로 판정된 전극조립체와 분리하여 배출시키는 단계를 더 포함한다. 이에 따라, 본 발명의 제조방법에서는 불량이 발생하여 공정의 끊김없이도 계속적으로 생산이 유지될 수 있다.
그리고, 불량으로 판정되면 불량 발생을 시각적 또는 청각적으로 경고하는 단계가 선택적으로 더 포함되어 공정관리자가 불량 발생을 신속하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에서는 불량으로 판정되면, 미스매치가 음극과 양극의 권취 길이를 달리하여 보정이 가능한지를 판단하는 단계 및 보정이 가능하면 미스매치를 상쇄시키도록 음극과 양극의 권취된 길이가 달라지게 음극 또는 양극의 절단위치를 변경하여 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 미스매치에 의한 불량이 발생하더라도 음극과 양극의 권취 길이를 조절함으로써 불량의 수정이 이루어질 수 있다고 판정되면 생산단계에서 불량의 수정을 통해 불량품 양산을 감소시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 전극조립체의 제조장치를 추가적으로 제공한다. 본 발명에 따른 전극조립체의 제조장치는, 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 양극과 음극 전극 각각이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조장치에 있어서, 양극과 음극 및 분리막의 끝단이 함께 고정된 상태에서 회전하여 상기 양극, 음극, 분리막을 권취하는 권심; 내장된 이송모터의 회전력으로 상기 전극을 권심으로 투입시키는 이송부; 상기 전극이 투입되는 동안 전극의 상측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하는 제1비전; 상기 전극이 투입되는 동안 전극의 하측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하는 제2비전; 및 상기 제1비전과 제2비전의 데이터를 분석하여 권심에서 권취된 전극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 권심에서 권취된 전극조립체의 불량을 판정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 권심으로 투입되는 전극을 절단하며 권심과 이송부 사이에 배치된 커터;를 더 포함하고, 상기 커터는 권심과 이송부 사이를 활주가능하게 구성된다.
아울러, 상기 전극이 권심을 향하도록 굽혀진 채로 이동되게 가이드하는 가이드롤러를 더 포함하고, 상기 이송부는 상기 가이드롤러와 권심 사이에 배치된다.
또한, 상기 가이드롤러, 이송부, 제1비전, 제2비전, 커터는 음극과 양극 각각의 공급라인에 개별적으로 설치된다.
본 발명의 제조방치에서, 상기 제어부는 음극의 미스매치와 양극의 미스매치를 비교하고, 권취되는 음극과 양극의 길이 차이에 의해 불량 수정이 가능한지를 판단한 후, 불량 수정이 가능하면 권취되는 양극과 음극의 길이차이가 발생하도록 커터를 제어한다.
상기 제어부는 이송모터의 회전수로 전극의 권취량을 연산하며, 미스매치에 따른 불량 판정 시 전극의 권취량에 따라 미스매치의 불량 판정 범위가 다르게 정해질 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 전극조립체의 생산과 동시에 불량여부를 직접 판별해 낼 수 있으므로, 상기 전극조립체가 내장되는 이차전지의 불량률을 감소시킬 수 있다. 즉, 전극조립체의 생산공정에 있어 미스매치에 의한 전극조립체의 불량 발생을 실시간으로 모니터링 할 수 있으므로 생산공정 전반의 트렌드 관리가 가능하다.
또한, 생산상황에 따라서 음극과 양극 모두 또는 음극과 양극 중 한 곳만 선별적으로 검사할 수 있으므로, 권취되는 전극의 생산품질에 따라 생산 효율을 극대화 시킬 수 있다. 가령, 타 전극 보다 전 공정에서 불량이 많이 발생된 전극만 선택해서 불량 발생을 모니터링할 수도 있고 두 전극(양극 및 음극) 모두를 모니터링 하는 것을 선택할 수 있다.
본 발명에서는 음극과 양극의 미스매치 연산은 독립적으로 이루어지며 불량 판정 기준은 다르게 셋팅될 수 있고, 미스매치에 의한 불량판정은 생산공정의 상황에 따라서 음극과 양극 모두에서 실시되거나, 음극과 양극 중 어느 한 곳에서만 실시될 수 있으므로 전극조립체의 요구되는 품질 기준에 따라서 유연하게 불량여부를 판별할 수 있다.
본 발명에서는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차와 음극 및 양극의 투입속도, 그리고 음극 및 양극이 권심에서 권취되는 동안 상기 음극 및 양극을 각각을 투입하며 회전하는 이송모터의 회전수로부터 연산되므로 별도의 외부변수 없이도 높은 정확도로 미스매치를 연산해낼 수 있다.
그리고, 불량의 수정이 가능하여 불량률을 추가적으로 낮출 수 있다.
도 1a 는 종래의 방식으로 젤리롤 타입의 전극조립체가 제조되는 모습을 단순화하여 도시한 도면.
도 1b 는 권심으로 공급되는 전극(양극과 음극)의 측면 모습이 도시된 사시도.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장치의 모습이 단순화되어 도시된 정면도.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 도 1b 에 도시된 바와 같이 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 두 전극들(1: 2[양극], 3[음극])이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로써, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
실시예1
본 발명에서는 실시예1로써 전극조립체의 제조장치를 제공한다. 도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체의 제조장치는 두 전극들(1)인 음극(3)과 양극(1) 및 분리막(4)을 권취하여 전극조립체로 제조하되, 권심(10), 이송부(20), 비전(30, 40), 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 전극들(1)은 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 구조를 갖는다.
두 전극들(1)은 서로를 향하여 접근하도록 마주하는 방향에서 공급되며, 적절한 위치에서 가이드롤러(70)에 의해 굽혀진 상태로 권심(10)을 향해 공급도록 구성된다.
상기 권심(10)은 후술될 제어부(50)에 의해 회전이 제어되며 양극(2)과 음극(3) 및 분리막(4)의 끝단이 함께 고정된 상태에서 회전하여 상기 양극(2), 음극(3), 분리막(4)을 권취하여 요구되는 두께의 전극조립체를 제조한다.
그리고, 상기 권심(10)으로 양극(2)과 음극(3)이 공급되는 동안에 적합한 공급속도를 맞추고 적당한 텐션을 유지할 수 있도록 이송부(20)가 제공된다. 상기 이송부(20)는 제어부(50)에 의해 회전이 제어되는 이송모터(미도시)를 내장하며 상기 이송모터의 회전력으로 각 전극(1: 2, 3)을 권심(10)으로 투입시킨다.
아울러, 각각의 전극(1)은 공급되는 경로 상에 제1비전(30)과 제2비전(40)이 배치된다. 상기 제1비전(30)은 전극(1: 2, 3)이 투입되는 동안 전극(1)의 상측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하고 제2비전(40)은 전극(1)의 하측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하도록 구성된다.
상기 제1비전(30)과 제2비전(40)은 유지부와 무지부 사이에서 현저한 차이가 발생하는 광택도, 반사율, 음영 차이 등을 통해 유지부의 끝단위치를 광학적으로 구분하여 센싱할 수 있다. 가령, 상기 제1비전(30)과 제2비전(40)은 광학인식이 가능한 카메라, 빛의 광도 측정이 가능한 광도계 등이 사용될 수 있을 것이고, 공지의 다른 센싱 장치가 사용될 수도 있다.
그리고, 상기 제1비전(30)과 제2비전(40)에서 센싱된 데이터는 제어부(50)로 송신된다. 상기 제어부(50)는 센싱된 데이터를 실시간으로 분석하여 전극(1)의 각 구간 별로 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 간격차이인 미스매치값을 연산해 낸다.
상기 미스매치값의 연산에는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차;와 전극의 투입속도; 및 커터가 절단하는 위치; 등이 변수로 연산된다. 이때, 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차는 제1비전(30)과 제2비전(40)을 통해 측정될 수 있고, 상기 음극(3) 및 양극(2) 각각의 투입속도는 음극 및 양극이 권심(10)에서 권취되는 동안 상기 음극(3) 및 양극(2)을 각각을 투입하며 회전하는 이송부(20)의 이송모터의 회전수로부터 연산될 수 있다. 따라서, 상기 이송모터는 회전 제어가 용이하며 회전수를 감지할 수 있는 스테핑모터(stepping motor)인 것이 바람직하다.
상기 제어부(50)는 연산된 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부를 비교한 후, 범위 내에 있으면 양품으로 판정하고 범위 밖에 있으면 불량으로 판정한다. 이때, 정상범위의 기준은 가변될 수 있고, 양극(2)과 음극(3) 각각의 미스매치 값이 정상범위에 얼마나 근접한지에 따라서 불량 기준 범위가 달라질 수 도 있다.
아울러, 본 발명의 장치에서는 상기 권심(10)으로 투입되는 전극(1)을 절단하며 권심(10)과 이송부(20) 사이에 배치된 커터(60)를 더 포함한다. 상기 커터(60)는 제어부(50)의 제어에 따라 권심(10)과 이송부(20) 사이를 활주가능하게 구성된다. 즉, 상기 제어부(50)는 커터(60)의 위치를 수정하거나 조절하여 비정상적인 미스매치가 발생한 부분을 피해서 또는 미스매치에 의한 불량이 수정될 수 있도록 절단 위치를 미리 정할 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 가이드롤러(70), 이송부(20), 제1비전(30), 제2비전(40), 커터(60)는 음극(3)과 양극(2) 각각의 공급라인에 개별적으로 설치되되, 제어부(50)는 음극(3)과 양극(2) 라인 각각에 개별적으로 설치되거나 또는 하나가 통합적으로 제어할 수 있게 구성될 수 있다. 이때, 양극(2)과 음극(3) 공급라인 각각에 제어부가 개별적으로 구성된다하더라도 통합제어를 위해 양극의 제어부와 음극의 제어부는 서로 통신가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 장치에서, 상기 제어부(50)는 음극(3)의 미스매치와 양극(2)의 미스매치를 비교하고, 권취되는 음극(3)과 양극(2)의 길이 차이에 의해 불량 수정이 가능한지를 추가적으로 판단하도록 구성될 수 있다. 불량 수정이 불가능한 것으로 판단되면 권심(10)에서 권취되어 제조된 해당 전극조립체는 양품과 분리하여 배출하거나 작업자에게 불량 발생을 알리는 경고를 표시한다. 상기 경고는 경고메세지를 띄우는 디스플레이장치 또는 경고음을 울리는 스피커 등을 통해 이루어질 수 있을 것이다. 참고로, 공정상의 이유로 불량품을 별도로 분리하지 않더라도 불량품임을 표시하는 표식 등을 표시하여 불량품과 양품을 구분시킬 수 있을 것이다.
반면, 상기 제어부(50)에서 양극과 음극의 길이 조절이나 절단위치를 조절하여 불량 수정이 가능하다고 판단되면, 상기 제어부(50)는 권취되는 양극과 음극의 길이차이가 발생하도록 커터(60)의 위치 또는 절단 시점을 제어한다.
실시예2
아울러, 본 발명은 전극조립체의 제조방법을 실시예2로써 제공한다. 본 발명에 따른 제조방법은 위에 설명된 제조장치를 통해 도 3 에 도시된 순서도에 도시된 단계에 따라 이루어지되, 이때, 그 순서는 다르게 정해질 수도 있다. 가령, 불량품 발생을 알리는 단계는 불량품을 배출하기 전에 실시될 수도 있을 것이고, 권취가 이루어지기 전에 커터를 특정 위치로 먼저 이동시킬 수도 있을 것이다. 다만, 본 발명에 따른 제조방법의 핵심적인 특징은 권심의 회전에 따라 전극조립체가 제조되는 동안 미스매치에 의한 불량이 실시간으로 모니터링되는 것이다.
먼저, 권심(10)에 두 전극들(1)과 분리막(4)을 고정시킨 후, 적절한 속도로 권심(10)을 회전시켜 양극(2), 음극(3), 분리막(4)이 적층된 상태로 권취를 시작한다. 그리고, 권심(10)이 회전하여 전극들(1)이 공급되는 동안 양극(2)과 음극(3) 각각에서는 불량발생이 모니터링되며, 상기 양극(2), 음극(3), 분리막(4)이 미리정해진 길이만큼 투입되면 양극(2), 음극(3), 분리막(4) 각각을 절단하도록 구성된다.
이때, 상기 모니터링은 권심(10)에 권취되는 구간 동안에 해당 전극(즉, 음극 또는 양극)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 해당 전극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정한다.
즉, 모니터링하는 단계에서는 권심(10)에 권취되는 구간 동안에 양극(2)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 양극(2)의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정함과 동시에 음극(3)의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 음극(3)의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정한다.
이때, 음극(3)과 양극(2)의 미스매치 연산은 독립적으로 이루어지며 불량 판정 기준은 다르게 셋팅될 수 있다. 그리고, 미스매치에 의한 불량판정은 생산공정의 상황에 따라서 음극(3)과 양극(2)의 공급라인 모두에서 실시되거나, 음극과 양극의 공급라인 중 어느 한 곳에서만 실시될 수 있을 것이다.
그리고, 위에 설명된 바와 같이 미스매치는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차와 음극 및 양극의 투입속도를 변수로 연산된다. 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차는, 무지부와 유지부의 경계를 광학적으로 감지하며 상측의 특정위치에 배치된 제1비전(30)과 하측의 특정위치에 배치된 제2비전(40)을 통해 모니터링되며, 상기 음극 및 양극의 투입속도는 음극 및 양극이 권심에서 권취되는 동안 상기 음극 및 양극을 각각을 투입하며 회전하는 이송모터의 회전수로부터 연산될 수 있다.
한편, 본 발명에서는 불량으로 판정되면 권심에서 권취되어 제조된 전극조립체를 양품으로 판정된 전극조립체와 분리하여 배출시키는 단계를 더 포함한다. 이에 따라, 본 발명의 제조방법에서는 불량이 발생하여 공정의 끊김없이도 계속적으로 생산이 유지될 수 있다.
그리고, 불량으로 판정되면 불량 발생을 시각적 또는 청각적으로 경고하는 단계가 선택적으로 더 포함되어 공정관리자가 불량 발생을 신속하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에서는 불량으로 판정되면, 미스매치가 음극과 양극의 권취 길이를 달리하여 보정이 가능한지를 판단하는 단계 및 보정이 가능하면 미스매치를 상쇄시키도록 음극과 양극의 권취된 길이가 달라지게 음극 또는 양극의 절단위치를 변경하여 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 미스매치에 의한 불량이 발생하더라도 음극과 양극의 권취 길이를 조절함으로써 불량의 수정이 이루어질 수 있다고 판정되면 생산단계에서 커터(60) 제어에 의한 불량의 수정을 통해 불량품 양산을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 전극조립체의 생산과 동시에 불량여부를 직접 판별해 낼 수 있으므로 상기 전극조립체가 내장되는 이차전지의 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 생산상황에 따라서 음극과 양극 모두 또는 음극과 양극 중 한 곳만 선별적으로 검사할 수 있으므로, 권취되는 전극의 생산품질에 따라 생산 효율을 극대화 시킬 수 있다. 가령, 타 전극 보다 전 공정에서 불량이 많이 발생된 전극만 선택해서 불량 발생을 모니터링할 수도 있고 두 전극(양극 및 음극) 모두를 모니터링 하는 것을 선택할 수 있다.
본 발명에서는 음극과 양극의 미스매치 연산은 독립적으로 이루어지며 불량 판정 기준은 다르게 셋팅될 수 있고, 미스매치에 의한 불량판정은 생산공정의 상황에 따라서 음극과 양극 모두에서 실시되거나, 음극과 양극 중 어느 한 곳에서만 실시될 수 있으므로 전극조립체의 요구되는 품질 기준에 따라서 유연하게 불량여부를 판별할 수 있다.
본 발명에서는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차와 음극 및 양극의 투입속도, 그리고 음극 및 양극이 권심에서 권취되는 동안 상기 음극 및 양극을 각각을 투입하며 회전하는 이송모터의 회전수로부터 연산되므로 별도의 외부변수 없이도 높은 정확도로 미스매치를 연산해낼 수 있다.
그리고, 불량의 수정이 가능하여 불량률을 추가적으로 낮출 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
1 : 전극(2: 양극, 3: 음극)
4 : 분리막
10 : 권심
20 : 이송부
30 : 제1비전
40 : 제2비전
50 : 제어부
60 : 커터

Claims (14)

  1. 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 양극과 음극이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조방법에 있어서,
    양극, 음극, 분리막의 끝단을 권심에 고정시키는 단계;
    상기 권심을 회전시켜 양극, 음극, 분리막이 적층된 상태로 권취되는 단계;
    상기 양극과 음극이 투입되는 동안 불량발생을 모니터링하는 단계; 및
    상기 양극, 음극, 분리막이 미리정해진 길이만큼 투입되면 양극, 음극, 분리막 각각을 절단하는 단계;를 포함하며,
    상기 모니터링하는 단계에서는 권심에 권취되는 구간 동안에 해당 전극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 해당 전극의 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 불량을 판정하고,
    불량으로 판정되면, 미스매치가 음극과 양극의 권취 길이를 달리하여 보정이 가능한지를 판단하는 단계; 및
    보정이 가능하면 미스매치를 상쇄시키도록 음극과 양극의 권취된 길이가 달라지게 음극 또는 양극의 절단위치를 변경하여 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미스매치는 상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차와 음극 및 양극의 투입속도를 변수로 연산되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점과 하면에서 무지부와 유지부의 경계를 감지하는 시점 사이의 시간차는, 무지부와 유지부의 경계를 광학적으로 감지하며 상측의 특정위치에 배치된 제1비전과 하측의 특정위치에 배치된 제2비전을 통해 모니터링되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 음극 및 양극의 투입속도는 음극 및 양극이 권심에서 권취되는 동안 상기 음극 및 양극을 각각을 투입하며 회전하는 이송모터의 회전수로부터 연산되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    불량으로 판정되면 권심에서 권취되어 제조된 전극조립체를 양품으로 판정된 전극조립체와 분리하여 배출시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    불량으로 판정되면 불량 발생을 시각적 또는 청각적으로 경고하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 집전체의 표면에 활물질이 도포된 유지부와 활물질이 미도포된 무지부가 상하면 각각에서 계속되게 형성된 양극과 음극 전극 각각이 분리막과 함께 권심에서 권취되어 전극조립체로 제조되는 전극조립체의 제조장치에 있어서,
    양극과 음극 및 분리막의 끝단이 함께 고정된 상태에서 회전하여 상기 양극, 음극, 분리막을 권취하는 권심;
    내장된 이송모터의 회전력으로 상기 전극을 권심으로 투입시키는 이송부;
    상기 전극이 투입되는 동안 전극의 상측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하는 제1비전;
    상기 전극이 투입되는 동안 전극의 하측 표면에 도포된 유지부의 끝단위치를 센싱하는 제2비전;
    상기 제1비전과 제2비전의 데이터를 분석하여 권심에서 권취된 전극의 상면에 도포된 유지부의 끝단위치와 하면에 도포된 유지부의 끝단위치 사이의 거리인 미스매치가 미리정해진 범위 내에 있는지 여부로 권심에서 권취된 전극조립체의 불량을 판정하는 제어부; 및
    상기 권심으로 투입되는 전극을 절단하며 권심과 이송부 사이에 배치된 커터;를 포함하고,
    상기 제어부는 음극의 미스매치와 양극의 미스매치를 비교하고, 권취되는 음극과 양극의 길이 차이에 의해 불량 수정이 가능한지를 판단한 후,
    불량 수정이 가능하면 권취되는 양극과 음극의 길이차이가 발생하도록 커터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조장치.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 커터는 권심과 이송부 사이를 활주가능한 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전극이 권심을 향하도록 굽혀진 채로 이동되게 가이드하는 가이드롤러를 더 포함하고,
    상기 이송부는 상기 가이드롤러와 권심 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가이드롤러, 이송부, 제1비전, 제2비전, 커터는 음극과 양극 각각의 공급라인에 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조장치.
  13. 삭제
  14. 제 8 항 및 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 이송모터의 회전수로 전극의 권취량을 연산하며, 미스매치에 따른 불량 판정 시 전극의 권취량에 따라 미스매치의 불량 판정 범위가 다르게 정해지는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조장치.
KR1020180059245A 2018-05-24 2018-05-24 전극조립체의 제조방법 및 제조장치 KR102465777B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180059245A KR102465777B1 (ko) 2018-05-24 2018-05-24 전극조립체의 제조방법 및 제조장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180059245A KR102465777B1 (ko) 2018-05-24 2018-05-24 전극조립체의 제조방법 및 제조장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190134068A KR20190134068A (ko) 2019-12-04
KR102465777B1 true KR102465777B1 (ko) 2022-11-14

Family

ID=69004831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180059245A KR102465777B1 (ko) 2018-05-24 2018-05-24 전극조립체의 제조방법 및 제조장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102465777B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102274261B1 (ko) * 2020-03-31 2021-07-07 재단법인 한국기계전기전자시험연구원 극판 버, 활물질 자동 검사장치
KR20210154051A (ko) 2020-06-11 2021-12-20 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 제조방법 및 상기 전극 제조방법에 의해 제조된 전극
KR102257083B1 (ko) * 2020-12-14 2021-05-27 주식회사 시스템알앤디 이차전지 제조장치 및 제조방법
KR20230026649A (ko) * 2021-08-18 2023-02-27 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 커팅장치 및 이를 포함하는 셀 제조장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003323886A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 間欠塗工ピッチ測定検査装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1197056A (ja) * 1997-09-18 1999-04-09 Sony Corp 長尺体巻回装置
JP4656451B2 (ja) * 2008-04-03 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 捲回電極体の製造方法および電極巻取装置
TWI446974B (zh) * 2009-06-30 2014-08-01 Toray Eng Co Ltd And a conveyor device for coating the substrate on both sides
KR102093385B1 (ko) * 2016-03-23 2020-03-25 주식회사 엘지화학 불량 전극조립체의 배출시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003323886A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 間欠塗工ピッチ測定検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190134068A (ko) 2019-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102465777B1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 제조장치
US11597115B2 (en) Apparatus and method for cutting electrode sheet
US10355256B2 (en) Film production method and film production device
KR20230122050A (ko) 2차 배터리용 전극 조립체의 제조를 위한 방법 및 장치
US9812697B2 (en) Manufacturing method of laminated electrode body
US9947956B2 (en) System for rolling electrode plates
KR102558461B1 (ko) 전극조립체의 제조방법 및 제조장치
US20230155101A1 (en) Method for Manufacturing Secondary Battery and Apparatus for Manufacturing Secondary Battery
KR20230109680A (ko) 전극용 스페이서, 전극 스택 및 배터리, 및 그 시스템 및 방법
JP2018113198A (ja) 検査装置及び巻回装置
EP3188285B1 (en) Microporous membrane roll for battery separators and method for producing same
WO2023024652A1 (zh) 料带缺陷修复装置
US20230349834A1 (en) Electrode Sheet Defect Detection System
KR101222218B1 (ko) 전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법
KR20200058956A (ko) 단위 셀 제조 장치 및 방법
KR100601568B1 (ko) 전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법
CN107529343B (zh) 多孔质间隔件条带及其制造方法、卷绕体及锂离子电池
KR100601567B1 (ko) 전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법
KR20220000535A (ko) 이차전지용 전극조립체의 제조방법
KR20210134166A (ko) 이차전지의 전극셀 제조방법
KR101106335B1 (ko) 전극 집전체의 검사장치
EP4307416A1 (en) Electrode assembly manufacturing device and electrode assembly manufacturing method
KR101789854B1 (ko) 이차전지 사행 불량 판정 시스템 및 그 방법
KR20200125025A (ko) 이차전지용 전극 노칭장치와, 이를 통해 제조된 이차전지용 전극 및 이차전지
KR102259234B1 (ko) 2차전지 적층장치의 분리막 장력 및 모서리 위치 제어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant