KR20040079537A - 와인딩 타입의 셀 스태킹머신용 와인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 전지의 아노드, 캐소드 및 아노드와 캐소드 사이의 세퍼레이터를 롤 형태로 말아 제작하는 와인딩 타입의 셀 스태킹머신에서 소정 길이로 절단되어 극판이 정위치된 필름을 와인딩하는 장치에 관한 것이다., 셀스태킹 머신의 셀매거진에서 픽업한 극판들을 자동으로 연속적으로 셀센터링 유니트에 정위치시키고, 셀센터링 유니트에서 극판을 연속적으로 픽업하여 세퍼레이터 필름에 배치할 수 있으므로, 셀스태킹 머신의 작업속도를 대폭 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

Description

와인딩 타입의 셀 스태킹머신용 와인딩 장치{Winder for winding type cell stacking machine}

본 발명은 와인딩 타입의 셀 스태킹머신의 와인딩 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 전지의 아노드, 캐소드 및 아노드와 캐소드 사이의 세퍼레이터를 롤 형태로 말아 제작하는 와인딩 타입의 셀 스태킹머신에서 소정 길이로 절단되어 극판이 정위치된 필름을 와인딩하는 장치에관한 것이다.

종래에는 이와 같은 전지를 제작할 경우, 아노드와 캐소드를 커팅된 상태로 낱장씩 트레이에 다수 준비해놓고, 또한 아노드와 캐소드 사이사이에 삽입되는 세퍼레이터도 마찬가지로 낱장씩 커팅된 상태에서 트레이에 다수 준비한 상태로 한장씩 차례로 적층하여 셀을 제작하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이와 같이 셀을 제조할 경우에는 셀을 한장씩 제작할 수 밖에 없어 그 생산성이 극히 떨어지는 문제가 있었다.

한편, 이런 문제를 극복하기 위해 세퍼레이터 필름을 연속적으로 권출하고, 이 필름에 아노드와 캐소드를 일정한 순서와 간격으로 배열하고 접착한 다음 세퍼레이터 필름과 극판들을 권취하여 전지를 제조하는 방법이 제시되었다. 이와 같이 전지를 제작할 경우, 연속공정으로 전지를 생산할 수 있어서 생산성과 수율이 획기적으로 향상될 수 있다.

그러나, 이런 방법을 이용해 전지를 와인딩 타입으로 제조할 수 있는 장치는 개발되지 않은 형편이었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 종래 이론적으로 제시된 와인딩 타입의 셀 제작방법을 구체적으로 구현할 수 있는 장치, 그중에서도 최종적으로 극판들이 배치된 필름을 와인딩하는 와인딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 셀스태킹 머신의 정면도;

도 2는 도 1의 평면도;

도 3은 도 1, 2의 셀스태킹 머신에서 와인딩 장치의 클램퍼를 보여주는 평면도;

도 4는 클램퍼와 폴더를 보여주는 측면도;

도 5는 클램퍼와 폴더가 극판을 맞물고 있는 상태를 보여주는 평면도;

도 5는 본 발명에 따른 셀로더의 셀리프터와 픽업아암의 상세도;

도 6은 본 발명에 따라 와인딩된 셀의 측면도.

본 발명의 이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 전지의 아노드, 캐소드 및 아노드와 캐소드 사이의 세퍼레이터를 롤 형태로 말아 제작하는 와인딩 타입의 셀 스태킹머신에서 소정길이의 절단된 필름을 와인딩하여 셀을 제작하는 와인딩장치에 있어서:

절단된 필름에 배치된 다수의 극판중 후단부의 극판(P)을 상부와 하부에서 집게 형태로 클램핑하는 클램퍼(30); 및

상기 후단부의 극판(P) 뒷쪽에 남아있는 짧은 길이의 세퍼레이터 필름(S)을 상기 극판(P) 위로 접어주기 위한 폴더(40);를 포함하고,

상기 절단된 세퍼레이터 필름(S)은 필름 후단부가 클램퍼(30)에 의해 클램핑되고 전단부는 피더(24)에 의해 클램핑된채 100mm 정도 앞으로 전진한 다음, 클램퍼(30)가 벌어진 상태에서 폴더(40)가 회전하여 극판(P)에 대해 세퍼레이터 필름(S) 후단부를 접으며, 그 뒤, 다시 클램퍼(30)가 극판(P)과 접혀진 세퍼레이터필름(S)을 함께 클램핑한 상태로 회전하면서 셀을 제작하는 와인딩장치를 제공한다.

본 발명에 따른 와인딩장치에 있어서, 클램퍼(30)에는 수단면에 소정 갯수의 개구부(32)가 형성되고, 상기 폴더(40)에는 상기 개구부(32)에 대응하는 돌출부(42)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 셀센터링 유니트가 적용되는 셀스태킹 머신의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 장치의 전단부에는 세퍼레이터 언와인더(10)가 장착되고, 이 언와인더(10)에는 세퍼레이터 필름이 롤 형태로 말려있으며, 후술하는 피더(24)에 의해 세퍼레이터 필름의 전단부가 클램핑되어 1셀피치씩 전진한다. 언와인더(10)에서 풀린 세퍼레이터 필름은 인장상태로 하류측에 배치된 필름센터링 유니트(12)를 통과한다. 세퍼레이터 필름은 이 유니트(12)를 통과하면서 중심을 맞추면서 정위치로 이송되게 된다. 유니트(12)를 통과한 세퍼레이터 필름은 수평상태로 1셀피치씩 이송되고, 이때 센터링유니트(12) 바로 뒷쪽의 상부에 배치된 디스펜서(14)를 통과한다. 디스펜서(14)는 노즐 형태가 바람직하고, 접착제를 세퍼레이터 윗면에 골고루 분사해준다.

도 2는 도 1의 셀스태킹 머신의 평면도이다.

도시된 바와 같이, 디스펜서(14)를 통과한 세퍼레이터 필름의 이송로 양쪽에는 다수의 셀매거진(16)과 셀센터링 유니트(18)가 배열된다.

이송로 한쪽의 셀매거진(16)과 셀센터링 유니트(18)는 각각 서로 대응되게 배치되는 것이 바람직하다. 각각의 셀매거진(16)은 상하로 기다란 박스형태로서, 각각의 매거진에는 전지를 구성하는 극판, 즉 아노드와 캐소드들이 상하로 적재되어 있다. 물론, 하나의 매거진에는 아노드만 적재되거나 캐소드만 적재된다. 어떤 매거진에 아노드를 적재하거나 캐소드를 적재하는 가 하는가는 세퍼레이터 필름에 배치되는 아노드와 캐소드의 위치에 맞도록 하면 된다.

각각의 셀매거진에 대응되는 위치로 세퍼레이터 필름 이송로와 셀매거진 사이에는 다수의 셀센터링 유니트(18)가 배치된다. 후술하는 바와 같이, 아노드 또는 캐소드는 셀매거진(16)에서 픽업되어 셀 센터링 유니트(18)에 적재되고, 이곳에서 각각의 극판은 정위치로 포지셔닝된다.

한편, 생산성을 두배로 높이기 위해, 세퍼레이터 필름의 양쪽으로부터 동시에 극판을 세퍼레이터에 적재하는 것이 바람직하다. 따라서, 동일한 셀매거진(16)과 셀센터링 유니트(18)를 필름 이송로 반대쪽에도 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우, 필름에 적재되는 극판들이 서로 중첩되지 않도록 필름 양쪽의 셀매거진들(16)은 반대쪽의 매거진들 사이사이에 배치되고, 센터링유니트들(18)도 마찬가지로 반대쪽의 유니트들(18) 사이사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이렇게 매거진(16)과 유니트를 배치하면 필름의 양쪽에서 동시에 극판들을 필름에 적재할 수 있으므로, 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

상기 디스펜서(14)의 하류쪽으로 세퍼레이터 필름 위에는 셀로더(20)가 배치된다. 셀로더(20)는 각각의 셀매거진(16)에서 극판을 픽업하여 셀센터링 유니트(18)에 놓고, 그와 동시에 셀센터링 유니트(18)에서 극판을 픽업하여 상기 세퍼레이터 필름에 놓기 위한 것이다. 또, 극판들이 놓인 세퍼레이터의 길이방향을 따라 세퍼레이터 필름 하부에는 히터(22)가 배치된다. 따라서, 세퍼레이터, 극판 및 접착제가 히터(22)에 의해 가열되어, 극판들이 세퍼레이터에 안정되게 접착된다.

전술한 바와 같이, 이송중인 세퍼레이터 필름의 전단부는 피더(24)에 의해 클램핑된다. 이 피더(24)는 셀로더(20)가 세퍼레이터 필름에 극판들을 놓은 다음세퍼레이터 필름을 1셀피치씩 당겨준다. 여기서 말하는 1피치란 극판의 전체 폭에 해당하는 길이이다.

이렇게 다수개의 극판들이 적당한 간격으로 정위치되어 접착된 세퍼레이터 필름은 앞으로 전진하게 되고, 앞으로 전진된 필름의 후단부를 필름커터(26)가 절단하게 된다. 그 절단 길이는 필름을 롤 형태로 말았을 때 하나의 셀을 형성할 정도로 하면 된다. 절단된 필름의 후단부의 극판과 세퍼레이터를 함께 와인더(28)가 클램핑한 다음 극판 단위로 폴딩하게 된다.

도 3에는 폴딩을 위한 본 발명에 따른 와인딩장치가 평면도로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 와인더(28)는 절단된 필름에 배치된 다수의 극판중 후단부의 극판(P)을 상부와 하부에서 집게 형태로 클램핑하는 클램퍼(30)를 포함한다. 커터(26)에 의해 필름을 절단할 때는 후단부의 극판(P) 뒷쪽에 짧은 길이의 세퍼레이터 필름(S)이 남아있도록 하는 것이 바람직한데, 그 길이(d)는 약 2mm 정도가 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 후단부의 세퍼레이터 필름(S)은 극판(P) 위로 접혀진다.

절단된 세퍼레이터 필름(S)은 클램프(30)가 후단부를 클램핑하고 전단부는 피더(24)가 클램핑한 상태에서 화살표(A) 방향으로 앞으로 전진하는데, 이는 후술하는 와인딩 공정시 클램프(30)가 셀스태킹 머신에 걸리는 것을 방지하기 위해 소정의 작업공간을 확보하기 위해서이다.

도 4에는 후단부의 세퍼레이터 필름(S)을 접기 위한 폴더가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 클램퍼(30)에 의해 극판(P)을 클램핑한 상태에서, 클램퍼(30)가 벌어진 다음, 폴더(40)가 화살표(B) 방향으로 회전하면서, 후단부의 세퍼레이터 필름을 극판(P) 위로 접어준다. 폴더(40)가 극판을 접은 상태에서 다시 클램퍼(30)가 압착되어 극판(P)을 클램핑하게 된다.

이와 같은 폴딩작업을 용이하게 하기 위해, 폴더(40)에는 갈코리 형태로 소정의 돌출부(42)가 돌출되고, 이에 대응하여 클램퍼(30)에는 돌출부(42)에 대응하는 개구부(32)가 형성되는 것이 바람직하다.

도 5에는 클램퍼(30)와 폴더(40)가 서로 맞물린 상태가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 클램퍼(30)의 개구부(32)와 폴더(40)의 돌출부(42)는 서로 상응하는 구조로 되어 있다. 따라서, 폴더(40)가 세퍼레이터 필름을 접도록 된 상태에서도 클램퍼(30)가 폴더(40)의 돌출부(42)에 겹쳐지지 않고 극판(P)과 접혀진 세퍼레이터 필름(S)을 동시에 클램핑할 수 있는 것이다.

이어서, 폴더(40)는 다시 역회전하여 세퍼레이터 필름과 클램퍼(30)에서 떨어지고, 이 상태에서 클램퍼(30)가 회전하고, 피더(24)가 후진하면서 필름의 와인딩 작업이 진행된다.

도 6에는 이와 같이 와인딩되어 완성된 셀이 도시되어 있다.

최종적으로 와인딩된 셀의 양측면의 필름을 절단하면 셀이 완성되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 와인딩 장치에 의하면, 셀스태킹 머신에서 제작되어 다수의 극판들이 정위치되어 있는 세퍼레이터 필름을 롤 형태로 말면서셀을 완성할 수 있으므로, 셀스태킹 머신의 작업속도를 대폭 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 전지의 아노드, 캐소드 및 아노드와 캐소드 사이의 세퍼레이터를 롤 형태로 말아 제작하는 와인딩 타입의 셀 스태킹머신에서 소정길이의 절단된 필름을 와인딩하여 셀을 제작하는 와인딩장치에 있어서:

   절단된 필름에 배치된 다수의 극판중 후단부의 극판(P)을 상부와 하부에서 집게 형태로 클램핑하는 클램퍼(30); 및

   상기 후단부의 극판(P) 뒷쪽에 남아있는 짧은 길이의 세퍼레이터 필름(S)을 상기 극판(P) 위로 접어주기 위한 폴더(40);를 포함하고,

   상기 절단된 세퍼레이터 필름(S)은 필름 후단부가 클램퍼(30)에 의해 클램핑되고 전단부는 피더(24)에 의해 클램핑된채 100mm 정도 앞으로 전진한 다음, 클램퍼(30)가 벌어진 상태에서 폴더(40)가 회전하여 극판(P)에 대해 세퍼레이터 필름(S) 후단부를 접으며, 그 뒤, 다시 클램퍼(30)가 극판(P)과 접혀진 세퍼레이터필름(S)을 함께 클램핑한 상태로 회전하면서 셀을 제작하는 것을 특징으로 하는 와인딩장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 클램퍼(30)에는 수단면에 소정 갯수의 개구부(32)가 형성되고, 상기 폴더(40)에는 상기 개구부(32)에 대응하는 돌출부(42)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 와인딩장치.