KR102514597B1 - 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템 - Google Patents

고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 전지 셀 라미네이팅(Cell Laminating)시 세퍼레이터(Separator) 통기도를 결정하는 메쉬(Mesh) 및 전극에 직접 열를 가하지 않고, 고주파 간접 유도가열(Aluminium,Copper) 기술의 벨트 프레스 라미네이팅 시스템(Belt Press Laminating System)을 이용한 초 저압의 압력분포로 접착하여 셀(Cell) 제조 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차 전지 제조 시스템을 제공한다.
이러한 본 발명은 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode) 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있는 이송부; 및 상기 이송부의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열를 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있는 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부;를 포함한다.

Description

고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템{Secondary battery manufacturing system using high-frequency induction heating laminating}
본 발명은 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지 셀 라미네이팅(Cell Laminating)시 주요 소재(세퍼레이터(Separator),전극활물질)에 열을 직접 가열하지 않고 접착함에 의해, 즉 세퍼레이터(Separator) 통기도를 결정하는 메쉬(Mesh) 및 전극에 직접 열를 가하지 않도록 고주파 간접 유도가열(Aluminium,Copper) 기술의 벨트 프레스 라미네이팅 시스템(Belt Press Laminating System)을 이용한 초 저압의 압력분포로 접착함에 의해, 셀(Cell) 제조 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차 전지 제조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와 달리 재충전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극과 세퍼레이터(분리막)가 교대로 적층된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 또한, 이차전지의 제조방법은 전극을 제조하는 공정, 전극과 세퍼레이터를 교대로 적층하여 전극조립체를 제조하는 공정, 상기 전극조립체를 열접합하는 라미네이팅 공정, 상기 전극조립체를 케이스에 수용하여 미완성 이차전지를 제조하는 공정, 상기 미완성 이차전지를 충방전하여 완제품 이차전지를 제조하는 활성화공정을 포함한다.
그러나, 종래기술에서는 전극 라미네이팅(Laminating) 공정시 전극조립체에 80℃±5℃ ~ 100℃±5℃의 열을 직접 가한 상태에서 접착하고 있다. 즉, 세퍼레이터 텐션(Separator Tension) 3kg/f㎠ ~ 6kg/f㎠, 라미네이팅 스틸 롤(Laminanting Steel Roll) 온도(80℃±5℃ ~ 100℃±5℃), 라미네이팅 스틸 롤 프레스(Laminanting Steel Roll Press) (압력 : 450kg/f㎠~1200kg/f㎠, 온도 : 80℃±5℃~100℃±5℃ )의 공정 조건으로 접착하고 있다.
따라서, 종래기술에서는 세퍼레이터(Separator)의 통기도를 결정하는 메쉬(Mesh)를 직접 가열하고, 과도한 압력 및 세퍼레이터 텐션(Separator Tension)에 의한 수축변형으로 극한 메쉬(Mesh)의 손상이 발생되고, 이때 전극활물질 도막 도포(전극 코팅) 표면의 리튬코발트산화물(Lithium Cobalt Oxide ; LiCoO2) 침상형 거칠기에 의한 세퍼레이터의 표면을 관통하는 등 전지 주요 특성치 퓸질저하 및 발화의 주요 원인이 되고 있는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2019-0026090호 (2019년03월13일 공개) 공개특허공보 제10-2022-0019223호 (2022년02월16일 공개)
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전지 셀 라미네이팅(Cell Laminating)시 세퍼레이터(Separator) 통기도를 결정하는 메쉬(Mesh) 및 전극에 직접 열를 가하지 않고, 고주파 간접 유도가열(Aluminium,Copper) 기술의 벨트 프레스 라미네이팅 시스템(Belt Press Laminating System)을 이용한 초 저압의 압력분포로 접착하여 셀(Cell) 제조 품질을 획기적으로 향상시킬 수 있는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차 전지 제조 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode) 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있는 이송부; 및 상기 이송부의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열를 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있는 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부는: 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제1 고주파 유도가열부; 상기 제1 고주파 유도가열부의 후단에 인접하게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제2 고주파 유도가열부; 상기 제2 고주파 유도가열부의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제1 입측롤러와 한 쌍의 제1 출측롤러에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 적층 이송되는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 1차적으로 압착 이송시키는 제1 상하부 프레스 벨트(Press Belt); 상기 제1 상하부 프레스 벨트의 후단에 인접하게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제3 고주파 유도가열부; 및 상기 제3 고주파 유도가열부의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제2 입측롤러와 한 쌍의 제2 출측롤러에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 상기 제1 상하부 프레스 벨트에서 1차적으로 압착되어 이송하는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 2차적으로 압착 이송시키는 제2 상하부 프레스 벨트(Press Belt);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 상하부 프레스 벨트는: 상부 프레스 벨트의 두께가 하부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되고, 상기 제2 상하부 프레스 벨트는: 하부 프레스 벨트의 두께가 상부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 상하부 프레스 벨트와 제2 상하부 프레스 벨트에는 각각 소정 간격을 이루게 복수 개의 석션 브러시 클리닝(Suction Brush Cleaning)부가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 상하부 프레스 벨트와 제2 상하부 프레스 벨트는 알루미늄, 구리, 스테인리스, 스틸 및 탄소강 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 이송부는; 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부; 상기 애노드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부; 상기 애노드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부; 상기 애노드 얼라이먼트 비전부의 후단에 상하로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상부면과 하부면에 각각 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체의 상하부로 각각의 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부; 상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부; 상기 애노드 프리 실링부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 비전 검사(Anode Vision Inspection)부; 상기 애노드 비전 검사부의 후단부에 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상하부면에 접착되는 세퍼레이터의 상부면에 캐소드 전고체가 접착되게 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부; 상기 캐소드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부; 상기 캐소드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부; 상기 캐소드 얼라이먼트 비전부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부;를 포함하고, 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부; 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부; 및 최종 검사(Short Check)부;가 순차적으로 설치되는
상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부는: 상기 이송부의 경로상에 소정 간격을 이루게 설치되는, 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부와 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부를 포함하고, 상기 이송부는: 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 이송시키는 제1 이송부; 및 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부와 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부의 사이에서 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라이네이팅부 측으로 이송시키는 제2 이송부;를 포함하며, 상기 제1 이송부는: 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부; 상기 캐소드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부; 상기 캐소드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부; 상기 캐소드 얼라이먼트 비전부의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 캐소드의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 캐소드 전고체의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부; 상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부; 및 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 비전 검사(Cathode Vision Inspection)부;를 포함하고, 상기 제2 이송부는: 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부를 통과하여 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부로 이송되는 세퍼레이터의 하부로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부; 상기 애노드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부; 상기 애노드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부; 상기 애노드 얼라이먼트 비전부의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부; 상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부;를 포함하며, 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부; 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부; 및 최종 검사(Short Check)부;가 순차적으로 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차 전지 제조 시스템에 의하면, 통기도 및 웰팅(Wetting)성을 향상시키고, 세퍼레이터에 직접 가열히팅 프레스에 의한 메쉬 손상으로 통기도 저하를 방지할 수 있는 전고체 셀 라미네이팅(Cell Laminating) 제조 및 접착 기술로, 발화를 방지하고, 쇼트(Short)를 개선하며, 전극내 전압 특성치를 향상시킬 수 있고, 셀(Cell)용량 및 출력 저하를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2차 전지 자동차용 전지, 전력저장용 전지(ESS), Laminating, Stacking, 전고체 배터리, 접착품질 고용량에서 품질 안전성 확보가 가능하고, 2차 전지 자동차용 전지, 전력저장용 전지(ESS), 등 고용량전지 제조시 고주파 간접가열 벨트 프레스 라미네이팅 제조기술 적용으로 전지 생산성을 향상시켜 접착 제조에 의한 발화원인을 제거하며, 품질 안정성을 확보하고, 전고체 접착 및 웰팅(wetting)성 향상을 꾀할 수 있다
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 요부 구성인 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)의 구조를 보인 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3표시의 제1 실시예에 의한 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 개념도이고,
도 5는 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5표시의 제2 실시예에 의한 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 개념도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 구성들은 직접적인 접촉이나 연결뿐만 아니라 구성과 구성 사이에 다른 구성을 통해 접촉이나 연결된 것도 같은 범위로 해석하도록 한다.
첨부된 도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 요부 구성인 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)의 구조를 보인 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템은 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode)를 포함하는 전극 조립체를 서로 접착하는데 이용하는 장치로서, 이송부(100) 및 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부(200)를 포함하는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 상기 이송부(100)는 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200)는 상기 이송부(100)의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열를 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이러한 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200)는, 상기 이송부(100)의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제1 고주파 유도가열부(210)와, 상기 제1 고주파 유도가열부(210)의 후단에 인접하게 상기 이송부(100)의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제2 고주파 유도가열부(220), 및 상기 제2 고주파 유도가열부(220)의 후단에 인접하게 상기 이송부(100)의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제3 고주파 유도가열부(240)를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 상기 이송부(100)의 경로상에 제1 내지 제3 고주파 유도가열부를 설치하여 3차에 걸쳐 이송되는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 가열할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 고주파 유도가열부(220)에는 제1 상하부 프레스 벨트(Press Belt)(230A,230B)가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제1 상하부 프레스 벨트(230A,230B)는 제2 고주파 유도가열부(220)의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부(100)의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제1 입측롤러(232)와 한 쌍의 제1 출측롤러(234)에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 적층 이송되는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 1차적으로 압착 이송시키는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1 상하부 프레스 벨트는(230A,230B)는 상부 프레스 벨트의 두께가 하부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제3 고주파 유도가열부(240)에는 제2 상하부 프레스 벨트(Press Belt)(250A,250B)가 설치되는 것이 바람직하며, 상기 제2 상하부 프레스 벨트(250A,250B)는 제3 고주파 유도가열부(240)의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부(100)의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제2 입측롤러(252)와 한 쌍의 제2 출측롤러(254)에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 상기 제1 상하부 프레스 벨트(230A,230B)에서 1차적으로 압착되어 이송하는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 2차적으로 압착 이송시키는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2 상하부 프레스 벨트(250A,250B)는 하부 프레스 벨트의 두께가 상부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 제1 내지 제2 상하부 프레스 벨트에 의해 이송하는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 2번에 걸쳐 압착할 수 있으며, 1차 압착될 때에는 상부 프레스 벨트의 두께가 두껍게 구비됨에 의해 하측으로 좀 더 많이 눌리게 되고, 2차 압착될 때에는 하부 프레스 벨트의 두께가 두껍게 구비됨에 의해 상측으로 다시 좀 더 많이 눌리게 되어 1차 내지 2차를 통과하는 과정에서 균일성을 갖게 압착할 수 있다.
이러한 제1 상하부 프레스 벨트(230A,230B)와 제2 상하부 프레스 벨트(250A,250B)는 알루미늄, 구리, 스테인리스, 스틸 및 탄소강 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 상하부 프레스 벨트(230A,230B)와 제2 상하부 프레스 벨트(250A,250B)에는 각각 소정 간격을 이루게 복수 개의 석션 브러시 클리닝(Suction Brush Cleaning)부(260)가 설치되는 것이 바람직하다.
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3표시의 제1 실시예에 의한 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 개념도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제1 실시예는, 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200) 선단에 이송부(100)가 구비되어 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200) 측으로 이송시키는 것이 바람직하다.
이러한 이송부(100)는 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200) 측으로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부(110)와, 상기 애노드 전고체 이송부(110)의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부(112)와, 상기 애노드 커터부(112)의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부(114)와, 상기 애노드 얼라이먼트 비전부(114)의 후단에 상하로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상부면과 하부면에 각각 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체의 상하부로 각각의 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부(120)와, 상기 세퍼레이터 이송부(120)의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부(116)와, 상기 애노드 프리 실링부(116)의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 비전 검사(Anode Vision Inspection)부(130)와, 상기 애노드 비전 검사부(130)의 후단부에 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상하부면에 접착되는 세퍼레이터의 상부면에 캐소드 전고체가 접착되게 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부(140)와, 상기 캐소드 전고체 이송부(140)의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체(140)를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부(142)와, 상기 캐소드 커터부(142)의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부(144)와, 상기 캐소드 얼라이먼트 비전부(144)의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부(146)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200)의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부(162)와, 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부(164), 및 최종 검사(Short Check)부(166)가 순차적으로 설치되는 것이 바람직하다.
첨부된 도 5는 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제2 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5표시의 제2 실시예에 의한 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 개념도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템의 제2 실시예는, 상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200)는 상기 이송부(100)의 경로상에 소정 간격을 이루게 설치되는, 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A)와 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부(200B)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송부(100)는 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A) 측으로 이송시키는 제1 이송부(100A), 및 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A)와 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부(200B)의 사이에서 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라이네이팅부(200B) 측으로 이송시키는 제2 이송부(100B)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에서 상기 제1 이송부(100A)는, 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A) 측으로 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부(140)와, 상기 캐소드 전고체 이송부(140)의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부(142)와, 상기 캐소드 커터부(142)의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부(144)와, 상기 캐소드 얼라이먼트 비전부(144)의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 캐소드의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 캐소드 전고체의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부(120)와, 상기 세퍼레이터 이송부(120)의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부(146)와, 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A)의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 비전 검사(Cathode Vision Inspection)부(150)를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 이송부(100B)는, 상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200A)를 통과하여 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200B)로 이송되는 세퍼레이터의 하부로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부(110)와, 상기 애노드 전고체 이송부(110)의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부(112)와, 상기 애노드 커터부(112)의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부(114)와, 상기 애노드 얼라이먼트 비전부(114)의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체ㅍ의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부(120)와, 상기 세퍼레이터 이송부(120)의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부(116)를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부(200B)의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부(162)와, 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부(164), 및 최종 검사(Short Check)부(166)가 순차적으로 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 접착시 세퍼레이터(Separator)의 통기도를 결정하는 메시(Mesh) 및 전극에 직접 열를 가하지 않으며, 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)에 의한 초 저압의 압력분포 기술을 적용하여 접착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고주파 간접 유도가열 방식의 벨트 프레스 라미네이팅 설비로 2차 전지 제조시 가열 및 접착에 의한 셀(Cell)의 구조 품질 손상을 제거할 수 있는 특징이 있다.
따라서, 본 발명은 전극의 접착 및 적층시 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메쉬에 가열, 과도한 압력에 의한 손상을 완전 제거할 수 있다. 또한, 전고체 전극 접착시 간접 유도가열 접착 기술로 웰팅(Wetting)성 향상 및 전지 특성치를 획기적으로 개선할 수 있다.
이러한 본 발명은 고주파 유도가열 기술로 설비 고속화, 자동화, 품질향상의 제조 경쟁력을 극대화 할 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
100 - 이송부
110 - 애노드(Anode) 전고체 이송부
112 - 애노드 커터(Anode Cutter)부
114 - 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부
116 - 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부
120 - 세퍼레이터(Separator) 이송부
130 - 애노드 비전 검사(Anode Vision Inspection)부
140 - 캐소드(Cathode) 전고체 이송부
142 - 캐소드 커터(Cathode Cutter)부
144 - 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부
146 - 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부
150 - 캐소드 비전 검사(Cathode Vision Inspection)부
162 - 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부
164 - 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부
166 - 최종 검사(Short Check)부
200 - 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부
210 - 제1 고주파 유도가열부
220 - 제2 고주파 유도가열부
230 - 제1 상하부 프레스 벨트(Press Belt)
240 - 제3 고주파 유도가열부
250 - 제2 상하부 프레스 벨트(Press Belt)
260 - 석션 브러시 클리닝(Suction Brush Cleaning)부

Claims (7)

  1. 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode) 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있는 이송부; 및
    상기 이송부의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열을 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있는 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부;를 포함하며,
    상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부는:
    상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제1 고주파 유도가열부;
    상기 제1 고주파 유도가열부의 후단에 인접하게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제2 고주파 유도가열부;
    상기 제2 고주파 유도가열부의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제1 입측롤러와 한 쌍의 제1 출측롤러에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 적층 이송되는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 1차적으로 압착 이송시키는 제1 상하부 프레스 벨트(Press Belt);
    상기 제1 상하부 프레스 벨트의 후단에 인접하게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 상판과 하판으로 분할 형성되는 제3 고주파 유도가열부; 및
    상기 제3 고주파 유도가열부의 상판과 하판이 내측으로 배치되게 상기 이송부의 경로상에 상하로 배치되게 설치되며, 입측과 출측에 각각 상하로 구비되는 한 쌍의 제2 입측롤러와 한 쌍의 제2 출측롤러에 의해 서로 반대 방향으로 회전하여, 상기 제1 상하부 프레스 벨트에서 1차적으로 압착되어 이송하는 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 2차적으로 압착 이송시키는 제2 상하부 프레스 벨트(Press Belt);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상하부 프레스 벨트는:
    상부 프레스 벨트의 두께가 하부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되고,
    상기 제2 상하부 프레스 벨트는:
    하부 프레스 벨트의 두께가 상부 프레스 벨트의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상하부 프레스 벨트와 제2 상하부 프레스 벨트에는 각각 소정 간격을 이루게 복수 개의 석션 브러시 클리닝(Suction Brush Cleaning)부가 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 상하부 프레스 벨트와 제2 상하부 프레스 벨트는 알루미늄, 구리, 스테인리스, 스틸 및 탄소강 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
  6. 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode) 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있는 이송부; 및
    상기 이송부의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열을 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있는 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부;를 포함하며,
    상기 이송부는;
    상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부;
    상기 애노드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부;
    상기 애노드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부;
    상기 애노드 얼라이먼트 비전부의 후단에 상하로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상부면과 하부면에 각각 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체의 상하부로 각각의 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부;
    상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부;
    상기 애노드 프리 실링부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 비전 검사(Anode Vision Inspection)부;
    상기 애노드 비전 검사부의 후단부에 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 상하부면에 접착되는 세퍼레이터의 상부면에 캐소드 전고체가 접착되게 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부;
    상기 캐소드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부;
    상기 캐소드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부;
    상기 캐소드 얼라이먼트 비전부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부;를 포함하고,
    상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부; 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부; 및 최종 검사(Short Check)부;가 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
  7. 전극 셀을 구성하는 세퍼레이터(Separator), 애노드(Anode) 전고체, 캐소드(Cathode) 전고체를 교차 적층하여 일방향으로 이송시킬 수 있는 이송부; 및
    상기 이송부의 경로상에 설치되며, 세퍼레이터의 통기도를 결정하는 메시(Mesh), 및 전극에는 직접 열을 가하지 않으면서, 애노드 전고체와 캐소드 전고체를 구성하는 금속부위에만 열을 가하여 초 저압의 압력분포로 세퍼레이터, 애노드 전고체, 캐소드 전고체를 접착할 수 있는 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅(Belt Press Laminating)부;를 포함하며,
    상기 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부는:
    상기 이송부의 경로상에 소정 간격을 이루게 설치되는, 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부와 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부를 포함하고,
    상기 이송부는:
    상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 이송시키는 제1 이송부; 및
    상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부와 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미테이팅부의 사이에서 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라이네이팅부 측으로 이송시키는 제2 이송부;를 포함하며,
    상기 제1 이송부는:
    상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부 측으로 캐소드 전고체를 이송시키는 캐소드 전고체 이송부;
    상기 캐소드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 캐소드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 캐소드 커터(Cathode Cutter)부;
    상기 캐소드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 얼라인먼트 비전(Cathode Align Vision)부;
    상기 캐소드 얼라이먼트 비전부의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 캐소드의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 캐소드 전고체의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부;
    상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 캐소드 프리 실링(Cathode Pre Sealing)부; 및
    상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에 배치되게 설치되는 캐소드 비전 검사(Cathode Vision Inspection)부;를 포함하고,
    상기 제2 이송부는:
    상기 제1 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부를 통과하여 상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부로 이송되는 세퍼레이터의 하부로 애노드 전고체를 이송시키는 애노드 전고체 이송부;
    상기 애노드 전고체 이송부의 후단에 배치되게 설치되며, 이송되는 애노드 전고체를 일정 간격으로 절단하는 애노드 커터(Anode Cutter)부;
    상기 애노드 커터부의 후단에 배치되게 설치되는 애노드 얼라이먼트 비전(Anode Align Vision)부;
    상기 애노드 얼라이먼트 비전부의 후단에 하부로 배치되게 설치되며, 애노드 전고체의 하면에 세퍼레이터가 접착되게 애노드 전고체의 하부로 세퍼레이터를 이송시키는 세퍼레이터 이송부;
    상기 세퍼레이터 이송부의 후단에 한 쌍을 이루게 상하로 배치되게 설치되는 애노드 프리 실링(Anode Pre Sealing)부;를 포함하며,
    상기 제2 고주파 유도가열 벨트 프레스 라미네이팅부의 후단에는 파이널 레이저 커터(Final Laser Cutterr)부; 파이널 비전 검사(Final Vision Inspection)부; 및 최종 검사(Short Check)부;가 순차적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 유도가열 라미네이팅을 이용한 이차전지 제조 시스템.
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