KR102608817B1

KR102608817B1 - 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지스태킹 설비

Info

Publication number: KR102608817B1
Application number: KR1020230091540A
Authority: KR
Inventors: 여정동
Original assignee: 여정동
Priority date: 2023-07-14
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2023-11-30

Abstract

본 발명은 이차 전지 제조에 사용되는 이동 대상체의 이동을 안내하는 히팅 롤러 유니트를 제공한다. 상기 히팅 롤러 유니트는 유니트 몸체와, 상기 유니트 몸체에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체와, 상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재를 포함한다. 또한 본 발명은 상기의 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비를 제공한다.

Description

이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비{Heating roller unit for manufacturing secondary batteries and secondary battery stacking equipment having the same}

본 발명은 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지를 제조하는 과정에서 권취된 상태에서 공급되는 음극판 또는 양극판 또는 이들로 구성된 전극 조립체 등의 이동 대상체가 이동되는 도중에 근적외선을 사용한 열을 제공하면서 후 공정으로 안내를 유도하여 후 공정에서의 권취 복원력을 소실시켜 평평함이 유지되도록 할 수 있는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비에 관한 것이다.

통상, 이차전지는 음극 활물질이 코팅된 음극 전극과 양극 활물질이 코팅된 양극 전극을 다수를 이루어 제조한다.

이어 다수의 음극 전극과 복수의 양극 전극을 세퍼레이터(separator)를 개재하여 적층한 전극 조립체를 제조한다.

그리고 상기 전극 조립체를 알루미늄 파우치 내에 내장시킨 후 실링하고, 다시 전극 조립체가 내장된 알루미늄 파우치를 케이스 등에 내장한 후, 전해액을 주입하여 최종 밀봉하면 이차 전지의 제조을 완료한다.

이러한 이차전지는 휴대형 전화, 텔레비전 카메라, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차(예를 들어, 하이브리드 자동차)용 배터리 등의 전원은 소형경량화, 대용량, 대전압의 전원이 요구되고 있다. 이러한 전원으로 예를 들어, 리튬이온 폴리머전지 또는 리튬전지 등의 2차전지가 사용되고 있다.

여기서 이차전지를 제조함에 있서 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스태킹(Z-stacking, Z-folding, zigzagfolding 또는 accordion folding이라고도 함)방식으로 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번되어 삽입된 형태로 적층되도록 한다.

이러한 종래기술로 "리튬 2차 전지"가 제시된바 있다.

이러한 종래기술은 단일의 분리막과, 상기 분리막의 한쪽 면에 서로 소정 간격을 가지도록 접착되고, 일정한 크기로 절단된 다수의 양극판 및 분리막의 다른 쪽 면에 양극판과 대응되는 위치에 접착되고, 일정한 크기로 절단된 다수의 음극판을 구비하고, 양극판 및 음극판이 서로 교호되게 적층될 수 있도록 격리막이 지그재그 형태로 연속적으로 접혀진다.

그러나 종래의 이차전지의 스태킹 설비는 전극 조립체를 한 층씩 적층이 이루어지기 때문에 하나의 셀 스택을 완성하는데 걸리는 시간이 매우 길어지고, 이에 따라 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있다.

이에 종래에는 생산성을 향상시키기 위하여, 분리막의 이동 속도를 일정 이상으로 빠르게 하기도 한다.

통상 상기와 같은 분리막은 분리막 공급부에 구비되는 공급 롤러에 일정 길이로 권취되는 상태에서 공급 롤러가 회전되면서 전극 공급부에서 공급되는 음극판과 양극판의 사이로 공급이 이루어진다.

그러나, 분리막이 공급 롤러에 권취되어 있는 상태에서 권출되면서 공급이 이루어지기 때문에 정상적 또는 평평하게 펼쳐지지 않는 경우 일정의 굴곡이 발생되거나 공급되는 도중에 이동 경로에서 사행이 발생되는 문제가 있다.

이의 경우 결과적으로 제조되는 이차 전지의 불량률을 상승시키는 문제가 있다.

이에 따라 근래에 들어 권취되어 있는 상태에서 일정의 공급위치까지 분리막이 권출되어 이동되는 도중에 분리막의 이동을 안내하면서 일정의 열을 가하여 권취된 상태로의 복원력을 줄여 평평하게 펼쳐지는 상태에서 공급되도록 하는 기술의 개발이 요구된다.

더하여 음극판 및 분리막, 양극판으로 형성되어 이동되는 전극 조립체를 졸단하여 적층하는 경우, 이동되는 전극 조립체가 이동되는 도중에 근적외선을 사용한 열을 제공하여 절단 전 권취된 상태로의 복원력을 소실시키 절단 후 각 전극 조립체가 휨이 발생되지 않도록 하는 기술의 개발이 요구된다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0017761호(공개일자: 2011년 2월 22일)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적은 아래와 같다.

본 발명의 목적은 이차 전지를 제조하는 과정에서 권취된 상태에서 공급되는 음극판 또는 양극판 또는 이들로 구성된 전극 조립체 등의 이동 대상체가 이동되는 도중에 근적외선을 사용한 열을 제공하면서 후 공정으로 안내를 유도하여 후 공정에서의 권취 복원력을 소실시켜 평평함이 유지되도록 할 수 있는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체의 일부를 분리 가능하도록 구성하고, 그 내부에 세라믹 재질로 형성되는 근적외선 가열 부재를 장착 및 탈거를 용이하게 이루도록 할 수 있는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체의 내부에 세라믹으로 형성되는 가열 부재를 일정 주기에 따라 교체가 이루어질 수 있는 구조를 제공하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 이차 전지 제조에 사용되는 이동 대상체의 이동을 안내하는 히팅 롤러 유니트를 제공한다.

상기 히팅 롤러 유니트는 유니트 몸체와,

상기 유니트 몸체에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체와,

상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재를 포함한다.

여기서 상기 롤러 몸체는,

상기 가열 부재가 외부에 노출되도록 서로 분리가능한 것이 바람직하다.

그리고 상기 가열 부재는,

상기 롤러 몸체의 회전축선을 따라 일정 길이를 이루며, 원봉 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가열 부재의 외경은,

상기 한 쌍의 회전축의 외경과 동일한 치수를 형성하거나, 상기 회전축의 외경 보다 작은 치수를 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 롤러 몸체는,

적층 구조로 결합되는 다수의 단위 롤러 몸체를 포함하되,

상기 다수의 단위 롤러 몸체는 분리 가능하게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 가열 부재는,

상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 형성되는 인입구를 통해 상기 롤러 몸체의 내부 일정 위치로 인입 또는 인출 가능하되,

상기 인입구에는,

스크루 방식의 상기 회전축의 재질과 동일한 캡이 결합되는 것이 바람직하다.

또한 상기 유니트 몸체는,

상기 롤러 몸체의 상부 또는 하부에 상기 이동 대상체의 이동을 안내하는 안내 롤러를 구비하는 것이 바람직하다.

다른 실시예에 따라 본 발명은 이차전지 스태킹 설비를 제공한다.

상기 이차전지 스태킹 설비는 본체부;

상기 본체부에 제 1위치에 설치되며, 권취된 양극판을 제 1경로를 따라 공급하는 양극판 공급부;

상기 본체부에 제 2위치에 설치되며, 권취된 양극판을 제 2경로를 따라 공급하는 음극판 공급부;

상기 양극판 공급부와 상기 음극판 공급부의 후류에 배치되는 제 3경로 상에 배치되며, 상기 공급되는 양극판과 상기 공급되는 음극판을 절단하여 양극셀과 음극셀로 형성하는 절단부;

상기 본체부에 설치되며, 절단된 상기 양극셀과 상기 음극셀의 사이에 분리막을 공급하여 전극 조립체로 형성하는 분리막 공급부; 및,

상기 분리막 공급부의 후류에 배치되도록 상기 본체부에 배치되며, 상기 전극 조립체를 적층하는 적층부를 포함하되,

상기 제 1경로 상에는, 상기 제 1경로를 따라 이동되는 상기 양극판에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 1히팅 롤러 유니트가 배치되고,

상기 제 2경로 상에는, 상기 제 2경로를 따라 이동되는 상기 음극판에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 1히팅 롤러 유니트가 배치된다.

여기서 상기 제 1,2히팅 롤러 유니트 각각은,

유니트 몸체와,

상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 축 방식으로 연결되어 상기 롤러 몸체를 회전시키는 회전 모터와,

상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재와,

상기 전류를 제공하는 전류 제공기와,

상기 전류 제공기의 구동 및 상기 회전 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 롤러 몸체는,

상기 양극판 또는 상기 음극판이 권취된 방향과 역을 이루는 방향을 따라 회전시켜 이동을 안내하는 것이 바람직하다.

특히 상기 제어기는, 상기 전류 제공기를 사용하여, 상기 양극판 및 상기 음극판의 이동 속도에 일정 비율로 온도가 상승되도록 상기 가열 부재로 전류를 제공하여 상기 롤러 몸체의 외주 온도를 가변적으로 제어할 수 있다.

또한 상기 양극판 공급부는 권취된 상기 양극판의 제 1두께를 측정하고, 측정된 제 1두께를 상기 제어부로 전송하는 제 1두께 측정 센서를 구비하되,

상기 제어기는, 상기 측정되는 제 1두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 1히팅 롤러 유니트의 제 1회전 모터를 사용하여 롤러 몸체의 회전 속도를 감소시키고,

상기 음극판 공급부는 권취된 상기 음극판의 제 2두께를 측정하고, 측정된 제 2두께를 상기 제어부로 전송하는 제 2두께 측정 센서를 구비하되,

상기 제어기는, 상기 측정되는 제 2두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 1히팅 롤러 유니트의 제 1회전 모터를 사용하여 롤러 몸체의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.

상기의 과제의 해결 수단을 통해 본 발명은 이차 전지를 제조하는 과정에서 권취된 상태에서 공급되는 음극판 또는 양극판 또는 분리막 또는 이들로 구성된 전극 조립체 등의 이동 대상체가 이동되는 도중에 근적외선을 사용한 열을 제공하면서 후 공정으로 안내를 유도하여 후 공정에서의 권취 복원력을 소실시켜 평평함이 유지되도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체의 일부를 분리 가능하도록 구성하고, 그 내부에 세라믹 재질로 형성되는 근적외선 가열 부재를 장착 및 탈거를 용이하게 이루도록 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체의 내부에 세라믹으로 형성되는 가열 부재를 일정 주기에 따라 교체가 이루어질 수 있는 구조를 제공하는 효과를 갖는다.

상술한 효과들과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트의 구성을 보여주는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 롤러 몸체 및 안내 롤러의 배치 상태를 측면에서 바라본 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 롤러 몸체를 보여주는 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 분해 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 결합단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 분해 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 결합단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 또 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 도면이다.
도 9는 하부 롤러 몸체가 하방으로 하강되어 가열 부재가 노출된 상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 이차전지 스태킹 설비를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 11은 권취된 양극판 또는 음극판의 두께에 따라 롤러 몸체의 회전속도를 제어하는 구성을 보여주는 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 롤러 몸체의 내부에 원통 형상의 가열 부재가 내장되는 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12의 가열 부재가 제 1롤러 몸체의 가열 부재 설치홈에 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

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.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트 및 이를 갖는 이차전지 스태킹 설비를 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트의 구성을 보여주는 정면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 롤러 몸체 및 안내 롤러의 배치 상태를 측면에서 바라본 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명에 따른 히팅 롤러 유니트는 이차 전지 제조에 사용되는 이동 대상체(10)의 이동을 안내함에 사용될 수 있다. 상기 이동 대상체(10)는 권취되는 상태로 권출되어 일정의 경로를 따라 이동되는 양극판 및 음극판의 이동을 안내하되, 근적외선을 사용한 열을 제공하면서 이동을 안내할 수 있다.

도 1을 참조 하면, 본 발명에 따른 상기 히팅 롤러 유니트는 유니트 몸체(100)와, 상기 유니트 몸체(100)에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축(201)이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 이동 대상체(10)의 이동을 안내하는 롤러 몸체(200)와, 상기 롤러 몸체(200)의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재(300)를 포함한다.

상기 롤러 몸체(200)의 내부에는 삽입홈(202)이 형성된다. 상기 삽입홈(202)은 상기 가열 부재(300)가 삽입 배치되는 홈이다.

상기 유니트 몸체(100)는 회전 모터(400)와, 전류 제공기(500)와, 제어기(600)를 갖는다.

상기 회전 모터(400)는 상기 롤러 몸체(200)의 양단 중앙에 형성되는 한 쌍의 회전축(201) 중 어느 하나와 축 방식으로 결합된다.

상기 회전 모터(400)는 제어기(600)의 제어에 의해 상기 롤러 몸체(200)를 일정의 회전속도로 제어한다. 상기 회전 속도는 제어기(600)의 제어에 따라 가변된다.

상기 롤러 몸체(200)의 외주는 일정 폭과 길이를 갖는 이동 대상체(10)가 면접촉되어 이동되는 면으로 사용된다.

그리고 상기 가열 부재(300)는 세라믹 재질로 형성되며, 롤러 몸체(200)의 내부에 삽입 설치된다.

또한 상기 유니트 몸체(100)에는 상기 롤러 몸체(200)의 상부 또는 하부에 하나 또는 다수의 안내 롤러(110)가 더 설치될 수 있다. 상기 다수의 안내 롤러(110)는 제어기(600)의 제어에 의해 구동되는 별도의 회전 모터(미도시)의 구동을 통해 회전하여, 상기 이동 대상체(10)의 이동을 안내할 수도 있다.

물론, 상기 다수의 안내 롤러(110) 역시 상기의 가열 부재가 내장되는 롤러 몸체의 구성을 가질 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 롤러 몸체를 보여주는 도면들이다.

도 3을 참조 하면, 상기 가열 부재(300)는 일정의 외경을 갖고 일정 길이를 이루는 원봉 형상으로 형성되며, 세라믹 재질로 형성되는 근적외선 가열 방식이다.

상기 가열 부재(300)는 전류 제공기(500)로부터 일정의 전류를 제공 받아, 설정된 파장을 갖는 적외선 에너지를 방출한다.

이 적외선 에너지는 금속으로 형성되는 롤러 몸체(200)의 외면으로 전달되고, 이 전달된 열은 일정의 파장을 형성하여 이동 대상체에 일정 깊이로 용이하게 침투될 수 있다.

상기에 언급된 원봉 형상의 가열 부재(200)는 롤러 몸체(200)의 회전축선을 따라 삽입 설치될 수 있다.

그리고 상기 가열 부재(300)는 롤러 몸체(00)의 내부에 삽입되되, 교체 가능할 수 있다. 가열 부재(300)의 교체에 대한 실시는 아래에서 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 분해 단면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 결합단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조 하면, 상기 롤러 몸체(200)는 상기 가열 부재(300)가 외부에 노출되도록 서로 분리 가능한 것이 바람직하다.

상기 롤러 몸체(200)는 서로 맞물려 적층 방식으로 결합되는 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)를 갖는다.

상기 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)의 양단에는 반원봉 형상의 단위 회전축(201a)이 각각 설치된다. 이 단위 회전축들(201a)은 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)가 결합됨을 통해 상술한 한 쌍의 회전축(201)을 형성할 수 있다.

여기서 상기 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210) 각각의 내측부에는 단위 삽입홈(202a)이 각각 형성된다. 상기 각각의 단위 삽입홈(202a)은 상기 가열 부재(300)의 상단 또는 하단의 절반이 삽입되는 형상으로 형성된다.

따라서 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)가 결합되는 경우, 한 쌍의 단위 삽입홈(202a)은 가열 부재(300)가 삽입될 수 있는 공간을 형성할 수 있다.

여기서 상기 한 쌍의 단위 삽입홈(202a)을 통해 형성되는 삽입홈(202)의 내주는 가열 부재(300)의 외면과 밀착이 용이하게 이루어지는 것이 바람직하다.

더하여 상기 삽입홈(202)의 내주에 열전달 물질층(미도시)이 더 코팅 처리될 수도 있다.

그리고 상기 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)는 별도의 볼트 및 너트를 포함하는 결합 수단(B)을 통해 서로 결합 및 분리가 가능할 수 있다.

이를 통해 한 쌍의 단위 롤러 몸체(210)를 분리하는 경우, 가열 부재(300)를 다른 가열 부재로 교체 설치가 가능할 수 있다.

또한 상기 가열 부재(300)의 외경은 상기 한 쌍의 회전축(201)의 외경과 동일한 치수를 형성하거나, 상기 회전축(201)의 외경 보다 작은 치수를 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 분해 단면도이다. 도 7은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 결합단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조 하면, 본 발명에 따른 롤러 몸체(200)의 내부에는 회전축선을 따라 일정 깊이를 갖는 삽입홈(202)이 형성된다.

그리고 본 발명에 따른 롤러 몸체(200)의 양단에 형성되는 한 쌍의 회전축(201) 중 다른 하나에는 상기 삽입홈(202)과 연결되는 인입구(203)가 형성된다.

상기 인입구(203)는 다른 회전축(201)의 회전축선을 따라 형성되며, 상기 삽입홈(202)과 동일한 내경을 형성하는 것이 좋다.

그리고 상기 인입구(203)에는 캡(204)이 결합될 수 있다. 상기 캡(204)은 상기 인입구(203)와 스크루 방식을 통해 결합될 수 있다. 상기 캡(204)의 결합 여부에 따라 상기 삽입홈(202)은 개방 또는 밀폐될 수 있다.

상기의 구성을 통해 원봉 형상으로 형성되는 근적외선 가열 방식의 가열 부재(300)는 개방된 인입구(203)를 통해 삽입홈(202)으로 삽입된다.

그리고 캡(204)이 상기 인입구(203)에 결합됨에 따라 삽입홈(202)은 밀폐된다. 여기서 상기 캡(204)의 내측면은 삽입된 가열 부재(300)의 단부면에 밀착되는 것이 좋다.

이에 따라 본 발명에 따른 가열 부재(300)는 상기 인입구(203)를 통해 인출 또는 삽입됨에 따라 다른 가열 부재로의 교체가 용이할 수 있다.

또한 도면에 도시되지는 않았지만, 도 6 및 도 7을 참하여 설명한 바를 기초로, 다른 하나의 회전축(201)에는 인입구(203)가 형성되며, 롤러 몸체(200)의 내부에는 삽입홈(202)이 형성된다.

여기서 상기 삽입홈(202)과 상기 인입구(203)의 내주에는 나사산이 형성될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 가열 부재(300)의 외주에 역시 다른 나사산이 형성될 수 있다.

더하여 상기 가열 부재(300)의 단부면에는 일자 또는 십자 드라이버와 같은 공구의 단부가 결합되는 결합 돌기가 형성될 수 있다.

상기 인입구(203)가 개방된 상태에서 가열 부재(300)는 인입구(203)를 통해 삽입홈(202)으로 삽입되면서 상기 공구에 의해 회전되면서 삽입될 수 있다.

따라서 상기 가열 부재(300)는 삽입홈(202)의 내주에 스크루 방식으로 결합될 수 있다. 이에 따라 가열 부재(300)의 외주와 삽입홈(202)의 내주와의 접촉 면적이 일정 이상으로 증가되어 파장의 확산률을 증가시킬 수도 있다.

그리고 인입구(203)에 캡(204)을 스크루 방식으로 결합하여 상기 삽입홈(202)을 밀폐할 수 있다.

이를 통해 도 6에 도시된 구성에서와 같이 가열 부재(300)를 설치 또는 다른 가열 부재로 교체 설치할 수 있다.

상기에서는 가열 부재(300)가 삽입홈(202)에 스크루 방식을 통해 결합되는 예를 설명하였지만, 나사산에 일정의 곡률을 형성하여 가열 부재의 외주와 삽입홈의 내주가 서로 웨이브 형상의 결합면을 형성하도록 하여 파장 확산시 모서리 부분에 파장이 집중되는 것을 효과적으로 방지할 수도 있다. 즉 롤러 몸체(200)의 표면으로 용이하게 전달될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 가열 부재의 교체 가능한 또 다른 구성을 갖는 롤러 몸체를 보여주는 도면이다. 도 9는 하부 롤러 몸체가 하방으로 하강되어 가열 부재가 노출된 상태를 보여주는 도면이다.

도 8 및 도 9를 참조 하면, 본 발명에 따르는 롤러 몸체(700)는 양단에 회전축(711)이 형성된 상부 롤러 몸체(710)와, 상기 하부 롤러 몸체(720)와, 한 쌍의 실린더(730)을 구비할 수 있다.

상기 상부 롤러 몸체(710)는 회전축(711)을 제외한 부분의 단면이 반원 형상으로 형성된다. 상기 상부 롤러 몸체(710)의 내측면에는 회전축선을 따라 반원 형상의 제 1삽입홈(710a)이 형성된다.

상기 회전축(711)과 상기 제 1십입홈(710a)의 사이의 상기 상부 롤러 몸체(710)의 양측부에는 한 쌍의 실린더(730)가 설치된다. 상기 한 쌍의 실린더(730)는 승강되는 축을 갖는다.

상기 한 쌍의 실린더(730)는 상기 상부 롤러 몸체(710)의 양측부에 내부에 설치되고, 각각의 축(731)은 상기 상부 롤러 몸체(710)의 하방을 따라 돌출된다.

상기 하부 롤러 몸체(720)는 상기 상부 롤러 몸체(710)의 하부에 배치된다. 상기 하부 롤러 몸체(720)의 내측면에는 반원 형상의 제 2삽입홈(720a)이 형성된다.

상기 제 2삽입홈(720a)에는 원봉 형상의 가열 부재(300)의 하단부가 삽입 및 안착될 수 있다.

상기 하부 롤러 몸체(720)의 양측 상단은 상기 한 쌍의 실린더(730) 각각의 축(731)에 고정된다. 상기 한 쌍의 실린더(730)는 제어기(600)의 제어 신호에 의해 각각의 축(731)을 승강시킨다.

상기 한 쌍의 실린더(730)의 축(731)이 상승되면, 상기 하부 롤러 몸체(720)는 상승되어 상기 상부 롤러 몸체(710)의 내측면에 밀착될 수 있다.

이때 상기 제 2삽입홈(720a)에 안착된 가열 부재(300)의 상단부는 제 1삽입홈(710a)에 삽입될 있다.

따라서 제 1,2삽입홈(710a, 720a)은 하나의 삽입홈을 형성하고, 그 내부에 가열 부재(300)가 될 수 있다.

반면에, 제어기(600)는 미리 설정되는 교체 주기에 이르면, 상기 한 쌍의 실린더(730)의 축(731)을 하강시켜 하부 롤러 몸체(720)를 상부 롤러 몸체(710)로부터 분리시킬 수 있다.

이를 통해 가열 부재(300)는 하부 롤러 몸체(720)의 제 2삽입홈(720a)에 안착된 상태로 외부에 노출되는 상태로 외부로 인출 및 다른 가열 부재(300)를 설치하여 용이하게 교체할 수 있다.

이러한 경우 상기 제어기(600)는 상기 회전 모터(400)의 구동을 중지 및 전류 제공기(500)의 구동을 중지하고, 상기 롤러 몸체(700)의 온도가 일정의 온도로 하강된 상태에서 이루어지는 것이 좋다.

여기서 상기 제어기(700)는 온도 센서(740)와 전기적으로 연결된다. 상기 온도 센서(740)는 상기 롤러 몸체(700)의 표면 온도를 비접촉 방식으로 측정하고, 이를 상기 제어기(600)로 전송할 수 있는 센서일 수 있다.

다음은 본 발명에 따르는 이차전지 스태킹 설비를 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 이차전지 스태킹 설비를 개략적으로 보여주는 구성도이다.

도 10을 참조 하면, 본 발명의 이차전지 스태킹 설비는 본체부(1100)와, 상기 본체부(1000)에 제 1위치에 설치되며, 권취된 양극판(11)을 제 1경로를 따라 공급하는 양극판 공급부(1200)와, 상기 본체부(1100)에 제 2위치에 설치되며, 권취된 음극판(12)을 제 2경로를 따라 공급하는 음극판 공급부(1300)와, 상기 양극판 공급부(1200)와 상기 음극판 공급부(1300)의 후류에 배치되는 제 3경로 상에 배치되며, 상기 공급되는 양극판(11)과 상기 공급되는 음극판(12)을 절단하여 양극셀과 음극셀로 형성하는 절단부(1400)와, 상기 본체부(1100)에 설치되며, 절단된 상기 양극셀과 상기 음극셀의 사이에 분리막(13)을 공급하여 전극 조립체로 형성하는 분리막 공급부(1500)와, 상기 분리막 공급부(1500)의 후류에 배치되도록 상기 본체부(1100)에 배치되며, 상기 전극 조립체를 적층하는 적층부(1600)를 포함한다.

그리고 상기 제 1경로 상에는, 상기 제 1경로를 따라 이동되는 상기 양극판(11)에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 1히팅 롤러 유니트(1)가 배치된다.

상기 제 2경로 상에는, 상기 제 2경로를 따라 이동되는 상기 음극판(12)에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 2히팅 롤러 유니트(2)가 배치된다.

여기서 상기 제 1,2히팅 롤러 유니트(1,2) 각각은 유니트 몸체(100)와, 상기 유니트 몸체(100)에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축(201)이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 양극판(11) 또는 음극판(12)인 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체(200)와, 상기 한 쌍의 회전축(201) 중 어느 하나에 축 방식으로 연결되어 상기 롤러 몸체(200)를 회전시키는 회전 모터(400)와, 상기 롤러 몸체(200)의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체(200)의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재(300)와, 상기 전류를 제공하는 전류 제공기(500)와, 상기 전류 제공기(500)의 구동 및 상기 회전 모터(400)의 구동을 제어하는 제어기(600)를 갖는다.

또한 상기 제어기(600)는 제 1,2히팅 롤러 유니트(1,2) 각각의 회전 모터(400)를 사용하여 각각의 롤러 몸체(200)를 상기 양극판(11) 또는 상기 음극판(12)이 권취된 방향과 역을 이루는 방향을 따라 회전시켜 이동을 안내할 수 있다.

도 11은 권취된 양극판 또는 음극판의 두께에 따라 롤러 몸체의 회전속도를 제어하는 구성을 보여주는 블록도이다.

도 10 및 도 11을 참조 하면 제어기(600)는 상기 전류 제공기(500)를 사용하여, 상기 양극판(11) 및 상기 음극판(12)의 이동 속도에 일정 비율로 온도가 상승되도록 상기 가열 부재(300)로 전류를 가변적으로 제공하여 상기 롤러 몸체(200)의 외주 온도를 가변적으로 제어할 수 있다. 상기 온도는 상술한 온도 센서(740)를 사용할 수 있다.

여기서 제어기는 상기 롤러 몸체(200)의 외주 온도를 섭씨 80 내지 150도씨 사이에서 온도를 제어할 수 있다.

또한 상기 양극판 공급부(1200)는 권취된 상기 양극판(11)의 제 1두께를 측정하고, 측정된 제 1두께를 상기 제어부(600)로 전송하는 제 1두께 측정 센서(610)를 구비한다.

상기 제어기(600)는 상기 측정되는 제 1두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 1히팅 롤러 유니트(1)의 회전 모터(400)를 사용하여 롤러 몸체(200)의 회전 속도를 감소시킨다.

그리고 상기 음극판 공급부(2)는 권취된 상기 음극판(12)의 제 2두께를 측정하고, 측정된 제 2두께를 상기 제어부(600)로 전송하는 제 2두께 측정 센서(620)를 구비한다.

상기 제어기(600)는 상기 측정되는 제 2두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 2히팅 롤러 유니트(2)의 회전 모터(400)를 사용하여 롤러 몸체(200)의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.

이를 통해 본 발명에서는 한 종류의 롤러를 사용하여 다양한 사이즈의 이차 전지를 제조함에 사용할 수 있다. 즉 종래와 같이 이차 전지의 사이즈 또는 롤러의 온도 관리로 인해 롤러 자체를 다른 사양으로 제조 또는 다른 장치를 사용함에 따른 문제를 해결할 수도 있다.

여기서 상기의 제 1,2히팅 롤러 유니트(1,2) 각각의 롤러 몸체(200)와 가열 부재(300)에 대한 구성을 비롯하여, 롤러 몸체의 분리 및 결합이 가능한 구성 및 가열 부재의 삽입 및 교체 방식은 상술한 바와 실질적으로 동일하기 때문에 이하에서는 설명을 생략하기로 한다.

도 12는 본 발명에 따른 롤러 몸체의 내부에 원통 형상의 가열 부재가 내장되는 예를 보여주는 도면이다. 도 13은 도 12의 가열 부재가 제 1롤러 몸체의 가열 부재 설치홈에 삽입된 상태를 보여주는 도면이다.

도 12 및 도 13을 참조 하면, 본 발명에 따른 롤러 몸체(200')는 서로 결합 가능한 제 1롤러 몸체(210')와, 제 2롤러 몸체(220')를 갖는다. 상기 제 1롤러 몸체(210')의 일측에는 하나의 회전축(201)이 형성되고, 상기 제 2롤러 몸체(220')의 측부에는 다른 하나의 회전축(201)이 형성된다.

여기서 상기 제 1롤러 몸체(210')의 타측부에는 결합홈(211')이 형성된다.

상기 제 2롤러 몸체(220')의 일측부에는 상기 결합홈(211')에 스크루 또는 압입을 통해 결합되는 결합체(221')가 돌출 형성된다.

상기 제 1롤러 몸체(210')에는 상기 타측부를 통해 개방되는 링 형상의 가열 부재 설치홈(212')이 형성된다.

상기 링 형상의 가열 부재(300')는 상술한 바와 같이 근적외선 히터이다.

상기 링 형상의 가열 부재(300')는 제 1롤러 몸체(210')에 형성된 상기 가열 부재 설치홈(212')에 끼워질 수 있다.

상기 링 형상의 가열 부재(300')의 폭은 상기 가열 부재 설치홈(212')의 길이와 동일할 수 있다.

그리고, 상기 제 2롤러 몸체(220')의 결합체(221')는 상기 결합홈(211')에 결합됨에 따라 링 형상의 가열 부재(300')는 롤러 몸체(200')의 내부에 삽입될 수 있다. 역으로, 제 1,2롤러 몸체(210', 220')를 분리하는 경우 해당 가열 부재(300')를 제거 및 교체할 수도 있다.

더하여, 도면에 도시되지는 않았지만, 도 1 내지 도 13에 도시된 롤러 몸체의 내부에 도 14에 도시된 링 형상의 가열 부재가 내장 설치될 수도 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 : 유니트 몸체
110 : 안내 롤러
200 : 롤러 몸체
201 : 회전축
202 : 삽입홈
202a : 단위 삽입홈
203 : 인입구
204 : 캡
210 : 단위 롤러 몸체
300 : 가열 부재
400 : 회전 모터
500 : 전류 제공기
600 : 제어기
610 : 제 1두께 측정 센서
620 : 제 2두께 측정 센서
700 : 롤러 몸체
710 : 상부 롤러 몸체
711 : 회전축
710a : 제 1삽입홈
720 : 하부 롤러 몸체
720a : 제 2삽입홈
730 : 실린더
731 : 축
740 : 온도 센서
1100 : 본체부
1200 : 양극판 공급부
1300 : 음극판 공급부
1400 : 절단부
1500 : 분리막 공급부
1600 : 적층부

Claims

이차 전지 제조에 사용되는 이동 대상체의 이동을 안내하는 히팅 롤러 유니트에 있어서,
상기 이동 대상체는 권취되는 상태로 권출되어 일정의 경로를 따라 이동되고,
상기 히팅 롤러 유니트는,
유니트 몸체와,
상기 유니트 몸체에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 이동 대상체의 이동을 안내하는 롤러 몸체와,
상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 축 방식으로 연결되어 상기 롤러 몸체를 회전시키는 회전 모터와,
상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재를 포함하되,
상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재와,
상기 전류를 제공하는 전류 제공기와,
상기 전류 제공기의 구동 및 상기 회전 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 두께 측정 센서를 통해 측정되는 권취된 상기 이동 대상체의 두께를 전송 받고,
상기 롤러 몸체는,
상기 이동 대상체가 권취된 방향과 역을 이루는 방향을 따라 회전시켜 이동을 안내하되,
상기 제어기는 상기 전류 제공기를 사용하여, 상기 이동 대상체의 이동 속도에 일정 비율로 온도가 상승되도록 상기 가열 부재로 전류를 가변적으로 제공하여 상기 롤러 몸체의 외주 온도를 가변적으로 제어하고,
상기 제어기는 상기 롤러 몸체의 표면 온도를 비접촉 방식으로 측정하는 온도 센서와 전기적으로 연결되고,
상기 제어기는 측정되어 전송되는 상기 두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 회전 모터를 사용하여 상기 롤러 몸체의 회전 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 롤러 몸체는,
상기 가열 부재가 외부에 노출되도록 서로 분리가능한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 가열 부재는,
상기 롤러 몸체의 회전축선을 따라 일정 길이를 이루며, 원봉 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 3항에 있어서,
상기 가열 부재의 외경은,
상기 한 쌍의 회전축의 외경과 동일한 치수를 형성하거나, 상기 회전축의 외경 보다 작은 치수를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 롤러 몸체는,
적층 구조로 결합되는 다수의 단위 롤러 몸체를 포함하되,
상기 다수의 단위 롤러 몸체는 분리 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 가열 부재는,
상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 형성되는 인입구를 통해 상기 롤러 몸체의 내부 일정 위치로 인입 또는 인출 가능하되,
상기 인입구에는,
스크루 방식의 상기 회전축의 재질과 동일한 캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
제 1항에 있어서,
상기 유니트 몸체는,
상기 롤러 몸체의 상부 또는 하부에 상기 이동 대상체의 이동을 안내하는 안내 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 히팅 롤러 유니트.
본체부;
상기 본체부에 제 1위치에 설치되며, 권취된 양극판을 제 1경로를 따라 공급하는 양극판 공급부;
상기 본체부에 제 2위치에 설치되며, 권취된 양극판을 제 2경로를 따라 공급하는 음극판 공급부;
상기 양극판 공급부와 상기 음극판 공급부의 후류에 배치되는 제 3경로 상에 배치되며, 상기 공급되는 양극판과 상기 공급되는 음극판을 절단하여 양극셀과 음극셀로 형성하는 절단부;
상기 본체부에 설치되며, 절단된 상기 양극셀과 상기 음극셀의 사이에 분리막을 공급하여 전극 조립체로 형성하는 분리막 공급부; 및,
상기 분리막 공급부의 후류에 배치되도록 상기 본체부에 배치되며, 상기 전극 조립체를 적층하는 적층부를 포함하되,
상기 제 1경로 상에는, 상기 제 1경로를 따라 이동되는 상기 양극판에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 1히팅 롤러 유니트가 배치되고,
상기 제 2경로 상에는, 상기 제 2경로를 따라 이동되는 상기 음극판에 근적외선을 사용한 일정의 열을 제공하면서 이동을 안내하여 권취 복원력을 제거하는 제 1히팅 롤러 유니트가 배치되되,
상기 제 1,2히팅 롤러 유니트 각각은,
유니트 몸체와,
상기 유니트 몸체에 회전 지지되도록 양단에 한 쌍의 회전축이 구비되며, 외부 구동력에 의해 회전됨에 따라 상기 제 1히팅 롤러 유니트인 경우 상기 양극판 또는 상기 제 2히팅 롤러 유니트인 경우 상기 음극판의 이동을 안내하는 롤러 몸체와,
상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 축 방식으로 연결되어 상기 롤러 몸체를 회전시키는 회전 모터와,
상기 롤러 몸체의 내부에 삽입되며, 세라믹 재질로 형성되고, 외부로부터 전류를 제공 받아 상기 롤러 몸체의 외주로 일정 범위의 파장을 이루는 적외선을 통해 일정 온도로 열을 형성하는 가열 부재와,
상기 전류를 제공하는 전류 제공기와,
상기 전류 제공기의 구동 및 상기 회전 모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 롤러 몸체는,
상기 양극판 또는 상기 음극판이 권취된 방향과 역을 이루는 방향을 따라 회전시켜 이동을 안내하되,
상기 제어기는 상기 전류 제공기를 사용하여, 상기 양극판 및 상기 음극판의 이동 속도에 일정 비율로 온도가 상승되도록 상기 가열 부재로 전류를 가변적으로 제공하여 상기 롤러 몸체의 외주 온도를 가변적으로 제어하고,
상기 제어기는 상기 롤러 몸체의 표면 온도를 비접촉 방식으로 측정하는 온도 센서와 전기적으로 연결되고,
상기 양극판 공급부는 권취된 상기 양극판의 제 1두께를 측정하고, 측정된 상기 제 1두께를 제어부로 전송하는 제 1두께 측정 센서를 구비하고,
상기 제어기는 상기 측정되는 상기 제 1두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 1히팅 롤러 유니트의 회전 모터를 사용하여 상기 제 1히팅 롤러 유니트의 롤러 몸체의 회전 속도를 감소시키고,
상기 음극판 공급부는 권취된 상기 음극판의 제 2두께를 측정하고, 측정된 상기 제 2두께를 상기 제어부로 전송하는 제 2두께 측정 센서를 구비하고,
상기 제어기는 상기 측정되는 상기 제 2두께에 일정의 비율로 반비례되도록 상기 제 2히팅 롤러 유니트의 회전 모터를 사용하여 상기 제 2히팅 롤러 유니트의롤러 몸체의 회전 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 스태킹 설비.
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