KR102544744B1 - 이차전지용 라미네이션장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 라미네이션장치에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부; 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부; 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함한다.

Description

이차전지용 라미네이션장치 및 방법{LAMINATION APPARATUS AND METHOD FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치 불량을 개선한 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 그리고 상기한 이차전지의 제조방법은 전극을 제조하는 공정, 전극과 분리막을 교대로 적층하고 접합하여 전극조립체를 제조하는 라미네이션 공정, 상기 전극조립체를 케이스에 수용하여 미완성 이차전지를 제조하는 공정, 상기 미완성 이차전지를 충방전하여 완제품 이차전지를 제조하는 활성화공정을 포함한다.
상기 라미네이션 공정은 전극과 분리막을 이송하는 이송단계, 상기 전극과 상기 분리막이 교대로 배치되게 합치하되, 최상단에 전극이 배치되게 합치하는 합치단계, 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열단계, 가열된 전극과 분리막을 접합하여 기본단위체를 제조하고, 상기 기본단위체를 하나 이상 포함하여 전극조립체를 제조하는 접합단계를 포함한다.
여기서 상기 가열단계는 합치된 전극과 분리막을 이송함과 동시에 가열하게 되는데, 이때 합치된 전극과 분리막 중 최상단에 배치된 전극은 이송시 발생하는 진동에 에 의해 틀어지거나 또는 위치가 변경되는 문제점이 있었다.
즉, 상기 라미네이션 공정은 합치된 전극과 분리막의 가열시 최상단 전극의 위치 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
특허공개번호 제10-2012-0060700호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 합치된 전극과 분리막을 이송함과 동시에 가열할 때 최상단 측에 배치된 전극의 위치를 보정하며, 이에 따라 최상단 전극의 틀어짐 및 위치 불량을 개선할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있는 이차전지용 라미네이션장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부; 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부; 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함할 수 있다.
상기 위치 보정부는, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막의 이송방향과 직교되는 상기 전극의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 전극의 좌측면 및 우측면을 가압하여 상기 분리막의 설정 위치에 최상단 전극을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 보정부재는, 상기 전극을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극과 분리막의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고, 상기 전극의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하여 전극의 위치 및 틀어짐을 보정하는 벨트를 포함할 수 있다.
상기 벨트는 플렉시블한 소재로 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 보정부재는, 최상단 전극이 인입되는 상기 벨트의 선단에 결합되는 구동롤러와, 최상단 전극이 인출되는 상기 벨트의 후단에 결합되는 2개 이상의 종동롤러를 포함할 수 있다.
상기 구동롤러가 결합된 상기 벨트의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러가 결합된 벨트의 후단 보다 더 크게 이격될 수 있다.
상기 위치 보정부는, 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 보정부는, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하는 측정센서; 및 상기 측정센서에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재를 더 포함하며, 상기 제어부재는 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 상기 이동부재를 통해 상기 한 쌍의 보정부재를 이동시키고 상기 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 상기 전극을 상기 분리막의 설정 위치값 내에 위치하도록 보정할 수 있다.
상기 벨트는 합치된 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전할 수 있다.
상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고,
상기 위치 보정부는 상기 가열부를 통과하는 상기 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시킬 수 있다.
상기 구동롤러 또는 상기 종동롤러의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링이 더 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 이용한 라미네이션방법은 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송단계(S10); 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송단계(S20); 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30); 상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40); 및 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 위치 보정부를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 위치 보정단계(S50)는, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치값을 산출하는 산출공정(S51); 상기 산출공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함할 수 있다.
상기 산출공정은, 위치 보정부에 포함된 측정센서를 통해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하며, 상기 검사공정은 위치 보정부에 포함된 제어부재를 통해 상기 산출 공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비할 수 있다.
상기 보정공정은, 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 위치 보정부에 포함된 이동부재를 통해 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향해 이동시키고, 상기 한 쌍의 보정부재를 통해 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 설정 위치값 내에 위치하도록 보정할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는 상에서 하로 교대로 배치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 전극의 틀어짐 및 위치 불량을 개선할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치에서 위치 보정부는 최상단 전극의 좌측 및 우측을 각각 가압하는 한 쌍의 보정부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 측에 배치된 전극을 좌측 또는 우측 또는 좌우측을 동시에 가압할 수 있고, 이에 따라 전극의 위치를 보다 안정적으로 보정할 수 있으며, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치에서 위치 보정부는 벨트를 통해 전극의 좌측 및 우측을 가압하며, 특히 상기 벨트는 최상단 측에 배치된 전극과 대응하는 방향으로 회전하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 전극과 분리막 간의 이동속도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 최상단 전극과 나머지 전극 및 분리막 간의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는 상에서 하로 적층된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고, 위치 보정부는 가열부를 통과하는 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 전극의 위치를 보정하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 가열부에 의해 분리막이 수축하면서 최상단 전극이 틀어지거나 또는 위치 불량이 발생하더라도 최상단 전극의 위치를 효과적으로 보정할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 도시한 공정도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치의 위치 보정부를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 도 2에 표시된 A-A선 단면도.
도 5는 도 3에 표시된 B-B선 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치의 위치 보정부의 작동상태를 나타낸 도면으로, 도 6은 틀어진 최상단 전극의 위치를 감지하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 틀어진 최상단 전극의 위치를 보정하는 상태를 나타낸 도면임.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 도시한 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 적어도 하나 이상의 전극(11)을 이송하는 전극 이송부(100), 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 이송하는 분리막 이송부(200), 상기 전극(11)과 상기 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치부(300), 상기 합치부(300)에 의해 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 가열하는 가열부(400), 상기 가열부(400)에 의해 가열되는 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 측에 배치된 전극(11)(이하, 최상단 측에 배치된 전극은 최상단 전극이라 함)의 위치를 보정하여 분리막(12)의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부(500), 상기 가열부(400)를 통과한 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 압연하여 접합하는 압연부(600), 및 상호 대응하는 전극 사이의 분리막을 커팅하여 일정 크기의 기본단위체를 제조하는 커팅부(700)를 포함한다.
전극 이송부
전극 이송부(100)는 적어도 하나 이상의 전극을 이송하기 위한 것이다. 즉, 전극 이송부(100)는 적어도 하나 이상의 전극시트(11a)를 이송하는 전극 이송롤러(110), 상기 전극 이송롤러(110)에 의해 이송되는 적어도 하나 이상의 전극시트(11a)를 일정 크기로 절단하여 전극(11)을 제조하는 커터(120)를 포함한다.
이와 같은 구성을 가진 전극 이송부(100)는 일정한 크기의 전극(11)을 연속하여 생산할 수 있고, 연속으로 생산된 전극(11)을 분리막 이송부에 의해 이송되는 분리막의 상부 측에 배치되게 이송한다.
분리막 이송부
분리막 이송부(200)는 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하기 위한 것이다. 즉, 분리막 이송부(200)는 하나 이상의 분리막 이송롤러를 포함하고, 하나 이상의 상기 분리막 이송롤러는 외주면에 권취된 분리막을 합치부까지 이송한다.
합치부
합치부(300)는 전극과 분리막을 교대로 배치되게 합치하기 위한 것이다. 즉, 합치부(300)는 상기 전극 이송부(100)에 의해 이송된 적어도 하나 이상의 전극(11)과 상기 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하되, 최상단 측에 전극(11)이 배치되게 합치하며, 합치된 전극과 분리막을 가열부를 통해 압연부까지 이송한다.
일례로, 합치부(300)는 도 1을 참조하면, 전극 이송부(100)에 의해 이송된 2개의 전극(11)과, 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 2개의 분리막(12)을 교대로 배치되게 합치하고 가열부를 통해 압연부까지 이송한다. 즉 합치부(300)는 전극, 분리막, 전극 및 분리막이 상에서 하로 배치되게 합치한 상태로 이송한다.
가열부
가열부(400)는 합치된 전극과 분리막의 접합력을 높이기 위해 가열하기 위한 것이다. 즉, 가열부(400)는 합치된 전극(11) 및 분리막(12)의 상부 및 하부 측에 각각 구비되고, 합치된 전극(11) 및 분리막(12)을 고온의 열을 이용하여 가열한다.
여기서 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극(11)은 고정력을 가지고 있지 않기 때문에 외부 진동 또는 충격에 의해 쉽게 틀어지거나 또는 위치가 변경될 수 있다. 특히 상기 가열부(400)는 합치된 전극과 분리막을 가열함과 동시에 이송할 때 진동이 발생할 수 있고, 이 진동에 의해 최상단 전극이 틀어지거나 또는 위치 변동이 발생할 수 있다.
본 발명은 틀어지거나 또는 위치가 변경된 최상단 전극(11)의 위치를 보정하는 위치 보정부(500)를 포함하며, 이에 따라 최상단 전극(11)의 정렬도를 크게 높일 수 있다.
이하, 위치 보정부를 보다 상세히 설명한다.
위치 보정부
상기 위치 보정부(500)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 전극의 위치를 보정하여 분리막의 설정 위치에 정렬시키기 위한 것이다. 그리고 위치 보정부(500)는 상기 전극 중에서 특히 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 분리막의 설정 위치에 정렬시키기 위한 것일 수 있다.
즉, 상기 위치 보정부(500)는 상기 합치부(300)에 의해 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 직교되는 최상단 전극(11)의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 최상단 전극(11)의 좌측면 및 우측면을 각각 가압하여 상기 분리막(12)의 설정 위치에 최상단 전극(11)을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재(510)를 포함한다.
여기서 분리막의 설정 위치는 도 6을 참조하면, 최상단 전극(11)이 배치되는 최상단 분리막(12)에 설정되는 것으로, 최상단 분리막(12)의 이송방향과 직교되는 양쪽 측부에 분리막(12)의 이송방향과 나란하게 표시한 표시선(α) 사이의 범위를 말한다.
상기 한 쌍의 보정부재(510)는 교대로 배치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면 또는 좌측면 및 우측면을 동시에 가압하며, 이에 따라 전극(11)의 틀어짐을 보정할 수 있고, 특히 분리막의 설정 위치 외에 위치한 전극을 분리막의 설정 위치 내에 위치하도록 보정하며, 이에 따라 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
여기서 상기 한 쌍의 보정부재(510)는 상기 전극(11)을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하는 벨트(511)를 포함한다. 즉, 상기 벨트(511)는 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하며, 특히 최상단 전극(11)을 가압하는 상기 벨트(511) 부분은 분리막 이송 방향과 나란하게 형성된다. 이에 따라 틀어진 최상단 전극(11)을 분리막 이송방향과 나란하게 위치를 변경시킬 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
한편, 상기 벨트(511)는 플렉시블한 소재로 형성된다. 특히 벨트(511)는 실리콘고무로 형성되며, 이에 따라 벨트(511)는 최상단 전극(11)을 탄력적으로 가압할 수 있고, 그 결과 상기 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)이 접히거나 또는 변형되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 상기 벨트(511)는 강성을 가진 합성수지로 형성된 연결띠와, 전극(11)이 지지되는 상기 연결띠의 외주면에 구비되고 플렉시블한 소재로 형성되는 완충띠를 포함할 수 있으며, 이에 따라 벨트(511)의 안정된 회전력과 최상단 전극(11)의 변경을 방지할 수 있다.
한편, 상기 벨트(511)는 상기 합치부(300)에 의해 이송되는 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전한다. 즉, 상기 벨트(511)와 합치된 전극 및 분리막은 동일한 이동속도를 가진다. 이에 따라 상기 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)이 나머지 전극 및 분리막 보다 감속되거나 또는 가속되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)의 위치를 안정적으로 보정할 수 있다.
여기서 상기 벨트(511)는 전극과 분리막의 이송속도 보다 빠르게 또는 느리게 조절될 수도 있다. 즉 최상단 전극(11)이 분리막의 이송방향으로 위치 오차가 발생하면, 최상단 전극(11)을 가압한 상기 벨트(511)의 이동속도를 상기 분리막의 이송속도 보다 빠르게 또는 느리게 조절하며, 이에 따라 분리막의 이송방향에 대한 최상단 전극(11)의 위치 불량을 보정할 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 보정부재(511)는, 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)이 인입되는 상기 벨트(511)의 선단에 결합되고 상기 벨트(511)를 회전시키는 구동롤러(512)와, 상기 전극(11)이 인출되는 상기 벨트(511)의 후단에 결합되고 상기 벨트(511)가 최상단 전극(11)을 가압하도록 지지하는 2개 이상의 종동롤러(513)를 포함한다.
즉, 상기 한 쌍의 보정부재(511)는 구동롤러(512)를 통해 벨트(511)를 안정적으로 회전시킬 수 있고, 2개 이상의 종동롤러(513)를 통해 회전하는 벨트(511)를 안정적으로 순환시킬 수 있다. 특히 2개 이상의 종동롤러(513)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 나란하게 배치되며, 이에 따라 상기 벨트(511)를 통해 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 안정적으로 가압하여 분리막의 이송방향과 나란하게 정렬시킬 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
여기서 상기 구동롤러(512)가 결합된 상기 벨트(511)의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러(513)가 결합된 벨트(511)의 후단 보다 더 크게 이격될 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, 상기 한 쌍의 보정부재(511)에 포함된 벨트(511)의 선단(511a) 사이의 간격(A)은 벨트(511)의 후단 사이의 간격(B) 보다 크게 이격되며, 이에 따라 최상단 전극(11)가 한 쌍의 보정부재(510) 사이에 유입되게 가이드할 수 있다.
한편, 상기 위치 보정부(500)는, 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 최상단 전극(11)의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 전극(11)을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재(520)를 더 포함한다.
상기 이동부재(520)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 가압하도록 이동시키는 것으로, 실린더로 마련되고, 상기 실린더는 공압이 유입되거나 유출되는 실린더 본체와, 상기 실린더 본체에 유입 및 유출되는 공압에 의해 상기 실린더 본체 밖으로 인출되거나 또는 인입되고 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 전극(11)을 향해 이동시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 피스톤로드를 포함한다. 이때 이동부재(520)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 지지되면 이를 감지하는 감지센서(521)를 더 포함하며, 상기 감지센서(521)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 지지되면 상기 이동부재(520)에 신호를 전달하여 상기 한 쌍의 보정부재(510)의 이동속도를 점진적으로 감속시키며, 이에 따라 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 점진적으로 가압하도록 유도할 수 있고, 그 결과 전극(11)의 접히거나 또는 변형되는 것을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 위치 보정부(500)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)의 위치값을 산출하는 측정센서(530), 및 상기 측정센서(530)에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재(540)를 더 포함한다.
상기 측정센서(530)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)을 촬영하고, 촬영한 영상에서 최상단 전극(11)의 이미지를 산출하며, 산출한 이미지에서 전극 위치값을 산출한다.
상기 제어부재(540)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 측정센서(530)에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값에 포함되는지 대비한다. 즉, 제어부재(540)는 측정된 최상단 전극(11)의 전극 위치값이 설정 위치값 내에 위치하면 정상으로 판단하며, 정상으로 판면된 최상단 전극(11)은 상기 한 쌍의 보정부재(510) 사이를 그대로 통과시킨다. 한편, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 측정된 최상단 전극(11)의 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면 불량으로 판단하며, 불량으로 판단되면 이동부재(530)를 통해 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 최상단 전극(11)을 향해 이동시키고, 이때 제어부재(540)는 이동부재(540)를 통해 하나의 보정부재(520)만 이동시킬 수도 있으며, 이에 따라 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면 또는 좌우측면을 동시에 가압할 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 틀어짐 또는 위치를 보정할 수 있다.
압연부
압연부(600)는 상기 가열부(400)를 통과한 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 한 쌍의 압연롤러를 이용하여 압연하며, 이에 따라 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 접합력을 높일 수 있다.
커팅부
커팅부(700)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)에서 상호 대응하는 전극(11) 사이의 분리막(12)을 커팅하며, 이에 따라 일정 크기의 기본단위체를 제조할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 합치된 전극 및 분리막을 이송함과 동시에 가열할 때 최상단 전극(11)의 틀어짐 또는 위치 오차를 보정할 수 있고, 이에 따라 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있으며, 그 결과 제품 불량률을 크게 낮출 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 이용한 라미네이션방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 적어도 하나 이상의 전극(11)을 이송하는 전극 이송단계(S10), 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 이송하는 분리막 이송단계(S20), 상기 전극(11)과 상기 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30), 상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40), 및 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극(11)의 위치를 위치 보정부(500)를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함한다.
전극 이송단계
전극 이송단계(S10)는 적어도 하나 이상의 전극(11)을 전극 이송부(100)를 이용하여 합치부까지 이송한다. 즉, 전극 이송부(100)는 전극 이송롤러(110)를 통해 적어도 하나 이상의 전극시트를 이송하고, 전극 이송롤러(110)를 통해 이송되는 전극시트를 커터(120)를 이용하여 일정한 크기로 절단하여 전극(11)을 제조하며, 제조된 전극(11)을 합치부까지 이송한다.
분리막 이송단계
분리막 이송단계(S20)는 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 분리막 이송부(200)를 이용하여 합치부까지 이송한다. 즉, 분리막 이송부(200)는 하나 이상의 분리막 이송롤러를 포함하고, 상기 분리막 이송롤러는 권취된 분리막을 합치부까지 이송한다.
합치단계
합치단계(S30)는 전극 이송부(100)에 의해 이송된 전극(11)과 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 분리막(12)을 합치부(300)를 이용하여 상하방향을 따라 교대로 배치되게 합치한다. 이때 최상단에는 전극이 배치되게 합치한다.
일례로, 도 1을 참조하면, 전극 이송부(100)에 의해 2개의 전극이 이송되고, 상기 분리막 이송부(200)에 의해 2개의 분리막이 이송되면, 합치부(300)는 전극, 분리막 전극 분리막 순으로 배치되게 합치한다.
가열단계
가열단계(S40)는 합치된 전극과 분리막의 접합력을 높이기 위한 것이다. 즉 가열단계(S40)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 향해 열원을 조사하여 설정된 온도까지 가열한다.
여기서 합치된 전극(11)과 분리막(12) 가열시 최상단 전극(11)은 진동에 의해 틀어짐 또는 위치 변화가 발생할 수 있으며, 이는 위치 보정단계(S50)를 통해 최상단 전극(11)의 위치를 보정한다.
위치 보정단계
위치 보정단계(S50)는 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극의 위치를 위치 보정부(500)를 통해 보정하여 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 단계일 수 있다. 위치 보정단계(S50)는 특히 상기 전극 중에서 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 단계일 수 있다.
위치 보정단계(S50)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극(11)의 위치값을 산출하는 산출공정(S51), 상기 산출공정(S51)에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함한다.
산출공정(S51)은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 위치보정부(500)의 측정센서(530)를 통해 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 설정된 위치를 통과하는 최상단 전극(11)의 위치를 측정하고, 측정된 최상단 전극(11)의 영상에서 전극 위치값을 산출한다.
검사공정(S52)은 위치보정부(500)의 제어부재(530)를 통해 상기 산출공정(S51)에서 산출한 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비한다. 이때 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하면 정상으로 판단하고, 외에 위치하면 불량으로 판단한다.
보정공정(S53)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 이동부재(520)를 통해 한 쌍의 보정부재(510)를 최상단 전극(11)을 향해 이동시키고, 한 쌍의 보정부재(510)는 이동부재(520)에 의해 최상단 전극(11)을 향해 이동하면서, 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면밀착한 상태로 가압하며, 이에 따라 한 쌍의 보정부재(510) 사이에 위치한 전극(11)은 틀어짐 또는 위치가 보정된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법은 가열단계(S40)와 위치 보정단계(S50)를 통과한 전극과 분리막을 접합하는 접합단계(S60)와, 접합된 전극과 분리막을 커팅하여 기본단위체를 제조하는 커팅단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
접합단계
접합단계(S60)는 가열단계(S40)와 위치 보정단계(S50)를 통과한 전극과 분리막을 압연부(600)를 통해 압연하여 접합한다.
커팅단계
커팅단계(S70)는 접합단계(S60)를 통과한 전극과 분리막 중 상호 대응하는 전극 사이의 분리막을 커팅부(700)를 이용하여 커팅하고, 이에 따라 일정 크기의 완제품인 기본단위체를 제조한다.
그리고 완제품인 기본단위체를 다수개 적층하여 전극조립체를 제조하고, 전극조립체를 파우치에 수용하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 제조한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 보정부재(510)를 구비한 위치 보정부(500)를 포함하고, 상기 한 쌍의 보정부재(510)는 구동롤러(512)와 종동롤러(513)를 포함한다.
여기서 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링(614)이 더 결합되며, 상기 탄성링(614)은 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 결합되는 벨트(511)를 탄력적으로 지지하며, 이에 따라 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 위치하는 벨트(511)의 탄성력을 크게 높일 수 있고, 그 결과 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 위치한 벨트(511)에 의해 최상단 전극이 접히거나 변형되는 것을 크게 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 위치 보정부가 최상단 전극(11)의 위치를 보정하는 것을 중심으로 설명하였지만, 이는 본 발명의 위치 보정부가 최상단 전극만을 보정하는 것에 한정됨을 의미하는 것이 아니며, 최상단이 아닌 층에 배치된 전극의 위치를 보정하는 것도 가능할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전극 이송부
200: 분리막 이송부
300: 합치부
400: 가열부
500: 위치 보정부
510: 위치 보정부재
511: 벨트
512: 구동롤러
513: 종동롤러
514: 탄성링
520: 이동부재
530: 측정센서
540: 제어부재
600: 압연부
700: 커팅부

Claims (15)

  1. 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부;
    적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부;
    상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및
    상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 상기 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함하고,
    상기 위치 보정부는, 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키고,
    또한, 상기 위치 보정부는, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막의 이송방향과 직교되는 상기 전극의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 전극의 좌측면 및 우측면을 가압하여 상기 분리막의 설정 위치에 최상단 전극을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재를 포함하며,
    상기 한 쌍의 보정부재는, 상기 전극을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극과 분리막의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고, 상기 전극의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하여 전극의 위치 및 틀어짐을 보정하는 벨트를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트는 플렉시블한 소재로 형성되는 이차전지용 라미네이션장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 보정부재는, 최상단 전극이 인입되는 상기 벨트의 선단에 결합되는 구동롤러와, 최상단 전극이 인출되는 상기 벨트의 후단에 결합되는 2개 이상의 종동롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동롤러가 결합된 상기 벨트의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러가 결합된 벨트의 후단 보다 더 크게 이격되는 이차전지용 라미네이션장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 위치 보정부는, 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하는 측정센서; 및
    상기 측정센서에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재를 더 포함하며,
    상기 제어부재는 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 상기 이동부재를 통해 상기 한 쌍의 보정부재를 이동시키고, 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 분리막의 설정 위치값 내에 위치하도록 보정하는 이차전지용 라미네이션장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트는 합치된 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전하는 이차전지용 라미네이션장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고,
    상기 위치 보정부는 상기 가열부를 통과하는 상기 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 이차전지용 라미네이션장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동롤러 또는 상기 종동롤러의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링이 더 결합되는 이차전지용 라미네이션장치.
  12. 청구항 1의 이차전지용 라미네이션장치를 이용하는 이차전지용 라미네이션방법에 있어서,
    적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송단계(S10);
    적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송단계(S20);
    상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30);
    상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40); 및
    상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극의 위치를 위치 보정부를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 위치 보정단계(S50)는 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키고,
    상기 위치 보정단계(S50)는,
    합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치값을 산출하는 산출공정(S51);
    상기 산출공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및
    상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 산출공정은, 위치 보정부에 포함된 측정센서를 통해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하며,
    상기 검사공정은 위치 보정부에 포함된 제어부재를 통해 상기 산출 공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 이차전지용 라미네이션방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 보정공정은, 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 위치 보정부에 포함된 이동부재를 통해 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향해 이동시키고, 상기 한 쌍의 보정부재를 통해 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 설정 위치값 내에 위치하도록 보정하는 이차전지용 라미네이션방법.
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