KR102496215B1 - 2차전지 제조시스템 - Google Patents
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Abstract
2차전지 제조시스템에 관한 발명이다. 본 발명의 2차전지 제조시스템은 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology) 기반으로 제작된 시스템으로서, 분리막(Separator), 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)을 자동으로 공급하는 분리막과 전극 자동공급부; 상부와 하부 측의 분리막을 각각 독립적으로 풀어주는 상부 및 하부 분리막 언와인더(Separator Unwinder); 분리막과 PET 필름(PET-Film)를 리와인딩(Rewinding)하는 분리막과 PET 필름 리와인더(Rewinder); 분리막의 주름, 사행, 수축 현상이 없거나 최소화될 수 있도록 하는 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System); 캐소드 전극(Cathode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit); 어노드 전극(Anode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit); 캐소드 전극(Cathode electrode), 어노드 전극(Anode electrode) 및 분리막(Separator)의 스태킹 과정을 촬영하고 보정하는 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit); 및 레이저 방식으로 분리막(Separator)을 커팅하는 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter)를 포함한다.
Description
본 발명은, 2차전지 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 고속화 기술(High speed technology)로 제작된 시스템이라서 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있는, 2차전지 제조시스템에 관한 것이다.
2차전지란 한 번 쓰고 버리는 것이 아니라, 충전을 통해 반영구적으로 사용하는 전지를 말한다. 최근, 스마트폰에서부터 전기자동차에 이르기까지 사용처가 점차 확대되는 추세다.
한편, 2차전지의 제조 중에는 Z 스태킹(Stacking) 공정이 있으며, 현재 여러 업체에서 사용중이다.
다만, 현존 공정은 그 구조적, 방식적인 한계로 인해 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)의 적용이 쉽지 않다는 점에서 기존과 차별화된 획기적인 시스템의 필요성이 대두된다.
본 발명의 목적은, 고속화 기술(High speed technology)로 제작된 시스템이라서 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있는, 2차전지 제조시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 시스템에 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)이 적용됨으로써 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있으며, 나아가 고객이 요구하는 다량 설비를 도킹(Docking)하는 방식으로 설비증설이 간단할뿐더러 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있는, 2차전지 제조시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology) 기반으로 제작된 시스템으로서, 분리막(Separator), 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)을 자동으로 공급하는 분리막과 전극 자동공급부; 상부와 하부 측의 분리막을 각각 독립적으로 풀어주는 상부 및 하부 분리막 언와인더(Separator Unwinder); 분리막과 PET 필름(PET-Film)를 리와인딩(Rewinding)하는 분리막과 PET 필름 리와인더(Rewinder); 분리막의 주름, 사행, 수축 현상이 없거나 최소화될 수 있도록 하는 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System); 캐소드 전극(Cathode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit); 어노드 전극(Anode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit); 캐소드 전극(Cathode electrode), 어노드 전극(Anode electrode) 및 분리막(Separator)의 스태킹 과정을 촬영하고 보정하는 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit); 및 레이저 방식으로 분리막(Separator)을 커팅하는 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차전지 제조시스템에 의해 달성된다.
분리막(Separator)이 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)과 함께 스태킹될 수 있게 분리막(Separator)을 좌우로 이송하는 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer); 고속 스태킹을 위해 2축으로 구성되는 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit)과 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit; 및 분리막(Separator)의 사행을 방지하는 액추에이터(EPC-CPC Actuator)를 포함할 수 있다.
캐소드 전극(Cathode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor); 어노드 전극(Anode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor); 및 관성력에 의한 진동을 최소화하는 한편, 고속화를 최적화할 수 있게 유도하는 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit)과 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit)을 더 포함할 수 있다.
셀 래핑(Cell Wrapping)을 위한 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit); 분리막(Separator)의 텐션 컨트롤(Tension control)을 위한 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate); 셀(Cell)을 공급하는 셀 피딩 유닛(Cell feeding unit); 및 셀(Cell) 접착을 위한 고주파유도가열 유닛(230)을 더 포함할 수 있다.
상기 2차전지 제조시스템은 고객 요구에 따라 도킹(Docking)해서 사용 가능하다.
본 발명에 따르면, 고속화 기술(High speed technology)로 제작된 시스템이라서 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시스템에 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)이 적용됨으로써 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있으며, 나아가 고객이 요구하는 다량 설비를 도킹(Docking)하는 방식으로 설비증설이 간단할뿐더러 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 분리막(Separator)의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 PET 필름(PET-Film)의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine)의 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine)의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 5의 변형예이다.
도 7은 도 5에서 분리막과 전극 자동공급부, 고주파유도가열 유닛, 셀 프레스 유닛, 셀 메인 피딩 컨베이어 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 8은 도 5에서 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부, 분리막 좌우 이송기, 액추에이터 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 9는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 레이저 커팅 및 나이프 커터 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 10은 스태킹 플레이트 유닛, 스태킹 터렛 유닛, 셀 래핑 폴딩 유닛, 분리막 배큠 플레이트 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 11은 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 로터리 커넥팅 로드 구동기 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 12는 도 5의 2차전지 제조시스템을 복수 개 도킹시킨 구성예이다.
도 13은 고속 커넥팅 로드 드라이빙 서보모터(Rotary Connecting Rod Driving Servo Motor)의 컨셉이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 PET 필름(PET-Film)의 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine)의 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine)의 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템의 개략적인 구성도이다.
도 6은 도 5의 변형예이다.
도 7은 도 5에서 분리막과 전극 자동공급부, 고주파유도가열 유닛, 셀 프레스 유닛, 셀 메인 피딩 컨베이어 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 8은 도 5에서 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부, 분리막 좌우 이송기, 액추에이터 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 9는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 레이저 커팅 및 나이프 커터 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 10은 스태킹 플레이트 유닛, 스태킹 터렛 유닛, 셀 래핑 폴딩 유닛, 분리막 배큠 플레이트 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 11은 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 로터리 커넥팅 로드 구동기 영역의 설명을 위한 도면이다.
도 12는 도 5의 2차전지 제조시스템을 복수 개 도킹시킨 구성예이다.
도 13은 고속 커넥팅 로드 드라이빙 서보모터(Rotary Connecting Rod Driving Servo Motor)의 컨셉이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있어서 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 같은 구성에 대해서는 같은 참조부호를 부여하도록 하며, 때에 따라 같은 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 분리막(Separator)의 이미지, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 PET 필름(PET-Film)의 이미지, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine)의 이미지, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템에 적용되는 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine)의 이미지, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조시스템의 개략적인 구성도, 도 6은 도 5의 변형예, 도 7은 도 5에서 분리막과 전극 자동공급부, 고주파유도가열 유닛, 셀 프레스 유닛, 셀 메인 피딩 컨베이어 영역의 설명을 위한 도면, 도 8은 도 5에서 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부, 분리막 좌우 이송기, 액추에이터 영역의 설명을 위한 도면, 도 9는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛, 레이저 커팅 및 나이프 커터 영역의 설명을 위한 도면, 도 10은 스태킹 플레이트 유닛, 스태킹 터렛 유닛, 셀 래핑 폴딩 유닛, 분리막 배큠 플레이트 영역의 설명을 위한 도면, 도 11은 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛, 로터리 커넥팅 로드 구동기 영역의 설명을 위한 도면, 도 12는 도 5의 2차전지 제조시스템을 복수 개 도킹시킨 구성예이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 2차전지 제조시스템은 고속화 기술(High speed technology)로 제작된 시스템이라서 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있도록 한다.
이뿐만 아니라 본 실시예에 따른 2차전지 제조시스템은 시스템에 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)이 적용됨으로써 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있으며, 나아가 고객이 요구하는 다량 설비를 도킹(Docking)하는 방식으로 설비증설이 간단할뿐더러 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있게끔 한다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 2차전지 제조시스템은 도 5 및 도 6에 나타난 것처럼 분리막(Separator)과 전극 자동공급부(100), 상부 분리막 언와인더(Separator Unwinder, 200), 하부 분리막 언와인더(200-1), 분리막과 PET 필름(PET-Film) 리와인더(Rewinder, 300), 제1 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 400), 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 500), 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit, 600Vc), 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit, 700Va), 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit, 800Vs), 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter, 900), 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer, 1000), 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit, 1100), 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine, 1200), 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine, 1300), 액추에이터(EPC-CPC Actuator, 1400), 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit, 1500), 캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor, 1600), 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor, 1700), 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit, 1800), 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit, 1900), 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit, 2000), 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate, 2100), 셀 피딩 유닛(Cell feeding unit, 2200), 고주파유도가열 유닛(2300), 셀 프레스 유닛(Cell Press unit, 2400), 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor, 2500), 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism, 2600)를 포함할 수 있다.
분리막(Separator)과 전극 자동공급부(100)는 분리막(Separator)과 전극, 즉 캐소드 전극(Cathode electrode)과 어노드 전극(Anode electrode)을 자동으로 공급하는 수단이다.
상부 분리막 언와인더(Separator Unwinder, 200)는 상부 측의 분리막(Separator)를 풀어주는 역할을 하고, 하부 분리막 언와인더(200-1)는 하부 측의 분리막(Separator)를 풀어주는 역할을 한다. 분리막(Separator)은 도 1처럼 롤 형태라서 언와인딩(Unwinding) 작업이 필요하다.
분리막과 PET 필름(PET-Film) 리와인더(Rewinder, 300)는 도 1의 분리막(Separator)과 도 2의 PET 필름(PET-Film)를 다시 리와인딩(Rewinding)하는 역할을 한다.
제1 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 400)와 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 500)는 분리막(Separator)의 주름, 사행, 수축 현상이 없거나 최소화될 수 있도록 하는 수단이다.
캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit, 600Vc)은 캐소드 전극(Cathode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 역할을 한다.
어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit, 700Va)은 어노드 전극(Anode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 역할을 한다.
스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit, 800Vs)은 캐소드 전극(Cathode electrode), 어노드 전극(Anode electrode) 및 분리막(Separator)의 스태킹 과정을 촬영하고 보정하는 역할을 한다. 이들로 인해 제품의 품질이 향상된다.
레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter, 900)는 레이저 방식으로 분리막(Separator)을 커팅하는 수단이다. 레이저 방식이 적용되기 때문에 커팅 품질이 좋다.
분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer, 1000)는 롤 형태의 분리막(Separator)이 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)과 함께 스태킹될 수 있게 분리막(Separator)을 좌우로 이송하는 역할을 한다.
스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit, 1100)은 2축으로 구성되는데, 스태킹 스피드(Stacking speed)의 고속화 기술 구현을 위해 마련된다.
캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine, 1200)은 캐소드 전극(Cathode electrode)을 운반하는 기구이고, 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine, 1300)은 어노드 전극(Anode electrode)을 운반하는 기구이다.
액추에이터(EPC-CPC Actuator, 1400)는 분리막(Separator)의 사행을 방지하기 위한 수단이다.
스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit, 1500)이 적용됨으로써 시스템의 고속화 기술(High speed technology) 구현이 가능해진다.
캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor, 1600)는 캐소드 전극(Cathode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 수단이고, 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor, 1700)는 어노드 전극(Anode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 수단이다.
캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit, 1800)과 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit, 1900)의 적용으로 인해 관성력에 의한 진동을 최소화하는 한편, 고속화를 최적화할 수 있다.
셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit, 2000)은 셀 래핑(Cell Wrapping)을 위한 수단이다. 셀 래핑 폴딩(Cell Wrapping folding)에 따른 품질 극대화를 위하여 본 시스템에는 분리막(Separator)의 텐션 컨트롤(Tension control)을 위한 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate, 2100)가 적용된다.
분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate, 2100)는 분리막(Separator)의 텐션 컨트롤(Tension control)을 위한 수단이다.
셀 피딩 유닛(Cell feeding unit, 2200)은 셀(Cell)을 공급하는 수단이다.
고주파유도가열 유닛(230)은 셀(Cell) 접착을 위한 수단이다. 고주파유도가열 유닛(230)에 따른 고주파가열 방식이 시스템에 적용됨으로써 셀(Cell) 접착 통합 시스템을 구축할 수 있다.
셀 프레스 유닛(Cell Press unit, 2400)은 셀(Cell)을 가압하는 수단이고, 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor, 2500)는 셀(Cell)을 공급하는 수단이다. 그리고, 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism, 2600)는 로터리 커넥팅 로드(Rotary connecting rod)를 구동하기 위한 일련의 모터를 포함할 수 있다.
이들 구성, 구조의 작용, 효과에 대해 도 7 내지 도 13을 참조해서 좀 더 세부적으로 살펴본다.
도 7을 참조하면, 본 시스템은 전술한 것처럼 분리막(Separator)과 전극 자동공급부(100), 고주파유도가열 유닛(2300), 셀 프레스 유닛(Cell Press unit, 2400), 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor, 2500)를 포함하는데, 이들로 인해 자동공급 교체가 가능해진다.
다시 말해, 모듈화 기술(Modularization technology)에 의한 완제품 물류 자동화를 위해 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor, 2500)가 시스템에 적용된다.
또한, 고주파 유도가열 기술이 적용됨에 따라 셀(Cell) 접착 통합 시스템을 구축할 수 있다. 때문에, 설비증설이 간단하며, 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있다. 이 외에도 본 시스템에는 지능화기술(Intelligent technology)이 적용된다.
도 8을 참조하면, 본 시스템은 전술한 것처럼 제1 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 400), 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 500), 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer, 1000), 액추에이터(EPC-CPC Actuator, 1400)를 포함하며, 이들이 포함됨으로써 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)이 포함될 수 있다.
특히, 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer, 1000)가 순간적으로 고속 동작 시 분리막(Separator)의 주름, 사행, 수축 현상이 없거나 최소화될 수 있도록 2단의 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System, 400,500)가 적용된다.
이때, 사행을 컨트롤하는 액추에이터(EPC-CPC Actuator, 1400)도 프레임(Frame) 전체 액추에이터 무방 타입(Actuator moving type)으로 적용된다.
본 실시예에서 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer, 1000)의 구동 방식은 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism, 2600) 타입이라서 스피드(Speed)를 극대화할 수 있도록 한다.
도 9를 참조하면, 본 시스템은 전술한 것처럼 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit, 600Vc), 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit, 700Va), 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit, 800Vs), 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter, 900)를 포함한다.
특히, 본 시스템은 지능화 기술(Intelligent technology)를 위해, 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit, 600Vc), 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit, 700Va), 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit, 800Vs)을 기반으로 구현된다.
스태킹(Stacking) 시 캐소드(Cathode), 어노드(Anode)의 X축, θ축 얼라인(Align)은 검출 비전(Vision)의 피드백 데이터(Feed back Data)에 의해 각각의 리니어 서보모터(linear servo motor)로 최종 자동 보정 얼라인(Align)을 실행하여 스태킹하는 방식으로 적용된다. 스태킹(Stacking) 완료 후 분리막(Separator) 커팅(Cutting) 방식은 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter, 900)의 작용으로 진행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 시스템은 전술한 것처럼 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit, 1100), 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit, 1500), 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit, 2000), 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate, 2100)을 포함한다.
특히, 본 시스템은 본 장비는 고속화 기술(High speed technology)의 컨셉을 포함하기 때문에, 터렛(Turret) 2축 Stacking ＆ Cell folding 기반으로 제작된다.
스태킹 스피드(Stacking speed)의 고속화 기술로 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit, 1100)을 2축으로 구성함으로써, 터렛(Turret) 동작 후 상단 1축 스태킹(Stacking) 시 하단 1축은 분리막(Separator) 래핑 폴딩(Wrapping folding) 방식이 적용된다.
셀 래핑 폴딩(Cell Wrapping folding)에 따른 품질 극대화를 위하여 본 시스템에는 분리막(Separator)의 텐션 컨트롤(Tension control)을 위한 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate, 2100)가 적용된다.
도 11을 참조하면, 본 시스템은 전술한 것처럼 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit, 1800), 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit, 1900), 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism, 2600)를 포함한다.
특히, 본 시스템은 본 장비는 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology) 기반으로 제작된다.
스태킹(Stacking) 고속화 기술인 로터리 커넥팅 로드 구동 매커니즘(Rotary connecting rod driving mechanism)과 리니어 서보모터(linear servo motor)를 조합하여 관성력에 의한 진동을 최소화하는 한편, 고속화를 최적화할 수 있다.
로터리 커넥팅 로드 구동 서보모터(Rotary connecting rod driving servo motor)의 동작으로 회전 운동을 로터리 커넥팅 로드(Rotary connecting rod) 방식에 의한 직선 왕복 운동으로 구동하며, 어노드 전극(Anode electrode)과 캐소드 전극(Cathode electrode)을 이송하는 안정적이면서도 저소음, 저진동을 이룬 시스템이다.
한편, 도 12를 참조하면, 본 시스템은 고객이 요구하는 다량 설비를 도킹(Docking)하는 방식이라서 설비증설이 간단하며, 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있다.
도 13은 고속 커넥팅 로드 드라이빙 서보모터(Rotary Connecting Rod Driving Servo Motor)의 컨셉이다.
이를 참조하면, 전극(Cathode Electrode ＆ Anode Electrode)을 고속으로 이송하기 위해 2단 동시 구동 트랜스퍼(Transfer)가 적용될 수 있다.
1단 구동은 로터리 커넥팅 로드 드라이빙 서보모터(7, Rotary Connecting Rod Driving Servo Motor)로 구동되며, 2단 동시 구동은 ⓒ, ⓐ 축의 리니어 서보 모터(Linear Servo Motor)로 구동해서 비전 데이터(Vision Data)를 연산한 위치값만 세팅(Setting)된 구동 범위 거리 내에서 최종 전극(Electrode) 위치 데이터(Data)를 결정한다.
스태킹 포지션 유닛(5, Stacking Position Unit)이 스태킹 어라인(Stacking Align) 기준을 이루며, 스태킹(Stacking) 완료 후, 스태킹 포지션 유닛(5, Stacking Position Unit)의 듀얼 터렛 스택 앤 폴딩(Dual Turret Stack ＆ Folding)의 2축으로 구성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 고속화 기술(High speed technology)로 제작된 시스템이라서 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 시스템에 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology)이 적용됨으로써 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 스태킹(Stacking) 공정을 효과적으로 수행할 수 있으며, 나아가 고객이 요구하는 다량 설비를 도킹(Docking)하는 방식으로 설비증설이 간단할뿐더러 설비 설치시간 단축, 설치비용 절감, 설비 셋업(Setup)시간 단축을 극대화할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
100 : 분리막(Separator)과 전극 자동공급부
200 : 상부 분리막 언와인더(Separator Unwinder)
200-1 : 하부 분리막 언와인더
300 : 분리막과 PET 필름(PET-Film) 리와인더(Rewinder)
400 : 제1 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System)
500 : 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System)
600Vc : 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit)
700Va : 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit)
800Vs : 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit)
900 : 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter)
1000 : 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer)
1100 : 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit)
1200 : 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine)
1300 : 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine)
1400 : 액추에이터(EPC-CPC Actuator)
1500 : 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit)
1600 : 캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor)
1700 : 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor)
1800 : 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit)
1900 : 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit)
2000 : 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit)
2100 : 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate)
2200 : 셀 피딩 유닛(Cell feeding unit)
2300 : 고주파유도가열 유닛
2400 : 셀 프레스 유닛(Cell Press unit)
2500 : 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor)
2600 : 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism)
200 : 상부 분리막 언와인더(Separator Unwinder)
200-1 : 하부 분리막 언와인더
300 : 분리막과 PET 필름(PET-Film) 리와인더(Rewinder)
400 : 제1 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System)
500 : 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System)
600Vc : 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit)
700Va : 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit)
800Vs : 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit)
900 : 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter)
1000 : 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer)
1100 : 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit)
1200 : 캐소드 전극 매거진(Cathode electrode magazine)
1300 : 어노드 전극 매거진(Anode electrode magazine)
1400 : 액추에이터(EPC-CPC Actuator)
1500 : 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit)
1600 : 캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor)
1700 : 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor)
1800 : 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit)
1900 : 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit)
2000 : 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit)
2100 : 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate)
2200 : 셀 피딩 유닛(Cell feeding unit)
2300 : 고주파유도가열 유닛
2400 : 셀 프레스 유닛(Cell Press unit)
2500 : 셀 메인 피딩 컨베이어(Cell Main feeding conveyor)
2600 : 로터리 커넥팅 로드 구동기(Rotary connecting rod driving mechanism)
Claims (5)
- 무인화 기술(Unmanned technology), 지능화 기술(Intelligent technology), 고속화 기술(High speed technology), 합리화 기술(Rationalization technology), 모듈화 기술(Modularization technology) 기반으로 제작된 시스템으로서,
분리막(Separator), 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)을 자동으로 공급하는 분리막과 전극 자동공급부;
상부와 하부 측의 분리막을 각각 독립적으로 풀어주는 상부 및 하부 분리막 언와인더(Separator Unwinder);
분리막과 PET 필름(PET-Film)를 리와인딩(Rewinding)하는 분리막과 PET 필름 리와인더(Rewinder);
분리막의 주름, 사행, 수축 현상이 없거나 최소화될 수 있도록 하는 제1 및 제2 석션 텐션 컨트롤부(Suction Tension Control System);
캐소드 전극(Cathode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 캐소드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Cathode electrode Align Vision unit);
어노드 전극(Anode electrode)의 위치를 촬영하고 보정하는 어노드 전극 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Anode electrode Align Vision unit);
캐소드 전극(Cathode electrode), 어노드 전극(Anode electrode) 및 분리막(Separator)의 스태킹 과정을 촬영하고 보정하는 스태킹 얼라인 비전 및 자동 보정 유닛(Stacking Align Vision unit);
레이저 방식으로 분리막(Separator)을 커팅하는 레이저 커팅 및 나이프 커터(Laser Cutting ＆ Knife Cutter);
분리막(Separator)이 캐소드 전극(Cathode electrode) 및 어노드 전극(Anode electrode)과 함께 스태킹될 수 있게 분리막(Separator)을 좌우로 이송하는 분리막 좌우 이송기(Separator Left and right transfer);
고속 스태킹을 위해 2축으로 구성되는 스태킹 플레이트 유닛(Stacking plate unit)과 스태킹 터렛 유닛(Stacking turret unit;
분리막(Separator)의 사행을 방지하는 액추에이터(EPC-CPC Actuator);
캐소드 전극(Cathode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 캐소드 전극 피딩 리니어 서보모터(Cathode electrode feeding linear servo motor);
어노드 전극(Anode electrode)의 공급을 위한 동력을 발생시키는 어노드 전극 피딩 리니어 서보모터(Anode electrode feeding linear servo motor);
관성력에 의한 진동을 최소화하는 한편, 고속화를 최적화할 수 있게 유도하는 캐소드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Cathode Rotary connecting rod feeding unit)과 어노드 로터리 커넥팅 로드 피딩 유닛(Anode Rotary connecting rod feeding unit);
셀 래핑(Cell Wrapping)을 위한 셀 래핑 폴딩 유닛(Cell Wrapping folding unit);
분리막(Separator)의 텐션 컨트롤(Tension control)을 위한 분리막 배큠 플레이트(Separator Vacuum Plate);
셀(Cell)을 공급하는 셀 피딩 유닛(Cell feeding unit); 및
셀(Cell) 접착을 위한 고주파유도가열 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차전지 제조시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 2차전지 제조시스템은 고객 요구에 따라 도킹(Docking)해서 사용 가능한 것을 특징으로 하는 2차전지 제조시스템.
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| GRNT | Written decision to grant |