KR20060099141A - 개선된 전극 제조용 타발 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 제조용 타발 장치에 있어서, 상부 다이(die); 및 상면에 리세스부를 포함하는 하부 펀처(puncher)를 포함하고, 상기 하부 펀처에는 상기 리세스부 상부 표면 상에서 상기 하부 펀처 내부로 소정의 제 1 요홈이 제공되고, 상기 제 1 요홈은 진공펌프에 연결되는 전극 제조용 타발 장치를 개시한다.
타발 장치, 다이, 펀처, 전극, 다층전극체

Description

개선된 전극 제조용 타발 장치{Improved punching device for manufacturing electrodes}
도 1a는 상술한 종래 기술의 전극 제조용 타발 장치의 개략도를 도시한 도면이다.
도 1b는 도 1a의 종래 전극 제조용 타발 장치에 의해 연속적으로 타발되어 형성된 개별 전극 형상을 도시한 도면이다.
도 1c에 조 1a의 종래 전극 제조용 타발 장치에 의해 타발된 개별 전극 중 일부가 원래 위치에서 벗어나 있는 것을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 새로운 전극 제조용 타발 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 또 다른 실시예 따른 새로운 전극 제조용 타발 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 상부 다이가 상부에 송풍구를 구비하고 있는 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 개선된 전극 제조용 타발 장치에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 전극 소재를 펀칭한 후 원레 위치에 고정시키기 위한 새로운 전극 제조용 타발 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전지는 권취형(winding type) 또는 스택형(stacking type)으로 구분되며, 스택형은 양극, 세퍼레이터(separator), 음극을 또는 음극, 세퍼레이터, 양극을 차례로 적층하여 만든 다층 전극체를 형성하여 전지를 제조하고 있다. 이러한 다층 전극체를 형성하기 위해서는 인출부가 형성된 복수의 양극, 인출부가 형성된 복수의 음극 및 이들 복수의 양극과 복수의 음극 사이에 삽입할 세퍼레이터를 준비한다. 이 후, 상기 복수의 양극, 복수의 음극 및 복수의 세퍼레이터를 양극, 세퍼레이터, 음극 또는 음극, 세퍼레이터, 양극의 순서대로 적층한 후, 양극 인출부와 음극 인출부를 각각 상부 및 하부에서 열을 이용하여 가압 용접하면 다층 전극체가 완성된다.
통상적으로, 상술한 스택형의 다층 전극체를 형성하기 위해서는 하부 다이와 상부 펀처로 구성된 전극 제조용 타발 장치가 사용되고 있다.
도 1a는 상술한 종래 기술의 전극 제조용 타발 장치의 개략도가 도시되어 있다. 도 1a에 도시된 전극 제조용 타발 장치(100)는 하부 다이(110) 및 상부 펀치(120)로 구성되어 있다. 하부 다이(110)와 상부 펀처(120) 사이에는 띠 형상의 긴 전극 소재(150)이 수평 방향으로 배치되어 있으며, 전극 소재(150)는 전극 제조용 타발 장치(100)의 좌측 및 우측에 각각 제공되는 롤(130,140)에 감겨 있다. 도 1a에서는, 전극 제조용 타발 장치(100)가 동작하면 전극 소재(150)가 화살표 방향으 로 이동하는 동안 상부 펀처(120)가 연속적으로 상하로 이동하면서 전극 소재(150)를 원하는 크기의 인출부를 구비한 개별 전극 형상으로 연속적으로 타발한다.
도 1b는 도 1a의 종래 전극 제조용 타발 장치(100)에 의해 연속적으로 타발되어 형성된 개별 전극 형상(160)을 도시하고 있다. 그 후, 연속적으로 타발된 개별 전극 형상(160,162,164,...)은 로봇 팔 또는 진공 흡착부(미도시) 등을 이용하여 양극, 세퍼레이터, 음극 또는 음극, 세퍼레이터, 양극 순서대로 적층되어 다층 전극체를 형성한다.
그러나, 상술한 종래 기술의 전극 제조용 타발 장치를 사용하는 경우, 상부 펀치(120)가 전극 소재(150)를 타발하여 원래 위치로 상승할 때, 상부 펀치(120)와 개별 전극(160,162,164,...) 간의 접촉력으로 인해 타발된 전극 소재(150)가 원래 위치를 유지하지 못하는 경우가 발생한다. 즉, 도 1c에 도시된 바와 같이, 타발된 개별 전극 중 일부(162)가 원래 위치에서 다소 벗어나거나, 심지어는 완전히 벗어난 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 원래 위치에서 벗어난 개별 전극(162)은 그 후속 공정에서 로봇 팔 또는 진공 흡착부(미도시)에 의해 정확한 적층 위치에 놓이지 않게 됨으로써, 다층 전극체의 불량을 야기시키는 문제가 발생한다.
또한, 상술한 종래 기술의 전극 제조용 타발 장치(100)를 사용하여 전극 소재(150)를 타발하는 경우, 타발 가공 중에 전극 소재(150)의 절단면으로부터 다량의 미세한 부스러기(debris) 또는 burr가 발생한다. 이러한 부스러기가 개별 전극(160,162,164,...)에 침투하게 되면, 최종적으로 형성되는 다층 전극체를 전기기기 또는 전자기기에 사용할 경우 마이크로 쇼트(micro short) 또는 이로 인하여 전지 전압이 정상 전지보다 더 빨리 떨어지는 저전압 현상이 발생하여 전지 성능 및 안전성에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1 특징에 따르면, 전극 제조용 타발 장치에 있어서, 상부 다이(die); 및 상면에 리세스부를 포함하는 하부 펀처를 포함하고, 상기 하부 펀처에는 상기 리세스부 상부 표면 상에서 상기 하부 펀처 내부로 소정의 제 1 요홈이 제공되고, 상기 제 1 요홈은 진공펌프에 연결되는 전극 제조용 타발 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 상기 제 1 특징에 따른 전극 제조용 타발 장치에 있어서, 상기 하부 펀처에는 상기 리세스부 가장자리 둘레에 제 2 요홈이 제공되고, 상기 제 2 요홈은 상기 진공 펌프에 연결되는 전극 제조용 타발 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
이하에서 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 새로운 전극 제조용 타발 장치(200)를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전극 제조용 타발 장치(200)는 상부 다이(die)(210) 및 하부 펀처(220)을 포함한다. 따라서, 본 발명에서는 펀처(220)가 하부에 위치한 상태에서 상하로 이동하기 때문에 타발 후에 형성된 개별 전극(160,162, 164...)이 다이(210)가 아닌 펀처(220) 상부에 놓인 상태로 하강하게 된다. 이 때, 펀처(220)는 아래 방향의 리세스부(222)를 가지므로, 타발 후에 형성된 개별 전극이 리세스부(222) 내에 놓이게 되어 종래 기술에 비해 타발 후의 위치 변화가 상당히 감소될 수 있다. 따라서, 타발된 개별 전극 형상은 후속 공정에서 로봇 팔 또는 진공 흡착부(미도시)에 의해 정확한 적층 위치에 놓여지고 되므로, 최종 형성된 다층 전극체의 불량 발생율이 상당히 감소될 수 있다.
도 3은 본 발명에 또 다른 실시예 따른 새로운 전극 제조용 타발 장치(300)를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 본 발명의 하부 펀처(320)의 상부 표면 상에는 소정의 제 1 요홈(324)가 형성되어 있다. 제 1 요홈(324)은 하부 펀치(320)의 내부로 형성되어 진공펌프(370)에 연결된다. 진공펌프(370)는 하부 펀처(320)가 도 2에 도시된 전극 소재(250)를 타발함과 동시에 제 1 요홈(324)을 통해 리세스부(322) 내의 공기를 약간 흡입하도록 함으로써, 타발된 개별 전극이 리세스부(322) 내에 밀착되어 원래 위치를 확실하게 유지하도록 해준다. 진공 펌프(379)에 의한 리세스부(322) 내의 공기를 흡입 시간은 타발된 개별 전극이 로롯 팔 또는 진공 흡착부(미도시)에 의해 후속 적층 공정으로 이송되기 직전까지 지속될 수 있다. 이러한 공기 흡입 시간은 진공 펌프(370)의 자동 제어 장치(미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 이러한 자동 제어 장치는 본 발명 기술 분야에서는 널리 사용되는 공지의 기술이다.
또한, 본 발명의 도 3에서는 하부 펀처(320)의 상부 표면 상에 형성된 요홈(324)이 세로 방향의 그루브(groove) 형태로 4개가 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 이는 단지 예시적인으로 당업자라면 제 1 요홈(324)의 형태나 개수를 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제 1 요홈(324)의 형태는 그루브 대신 복수개의 홀(hole) 형상으로 형성할 수 있으며, 그 홀의 개수도 4개, 6개 또는 8개 등과 같이 임의로 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 하부 펀처(320)의 상부 표면 상에 형성된 제 1 요홈(324)에 의해 타발된 개별 전극이 원래 위치를 확실하게 유지하게 되므로, 최종 형성된 다층 전극체의 불량 발생율이 현저하게 감소될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 하부 펀처(320)는 리세스부(322)의 가장자리 둘레 부분에 별도의 제 2 요홈(326)이 형성되어 있다. 제 2 요홈(326)도 진공펌프(370)에 연결되어 있다. 본 발명의 제 2 요홈은 타발시 전극 소재의 절단면에서 발생하여 타발된 개별 전극에 부착되어 있거나, 하부 펀처(320)의 가장자리 부분에 쌓이게 되는 부스러기를 제거하기 위한 것이다. 즉, 타발시 진공펌프(370)에 의한 공기 흡입 작용에 의해 타발된 개별 전극에 부착되어 있거나, 하부 펀처(320)의 가장자리 부분에 쌓이게 되는 부스러기가 제 2 요홈(326)을 통해 외부 또는 별도로 제공되는 집진 장치(미도시)로 배출되도록 함으로써 상술한 종래 기술의 전극 제조용 타발 장치(100)를 사용할 경우 발생할 수 있는 마이크로 쇼트(micro short) 또는 이로 인한 저전압 문제를 상당히 방지할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서는, 제 1 요홈(324) 및 제 2 요홈(326)이 하나의 진공펌프(370)에 연결되어 사용되는 것으로 도시되어 있으나, 당업자라면 제 2 요홈(326)이 별도의 진공펌프(미도시)에 연결되어 제 1 요홈(324)과는 별도로 동작 될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
도 4에는 본 발명의 상부 다이(410)가 내부에 송풍구(412)를 구비하고 있는 실시예가 도시되어 있다. 송풍구(412)는 상부 다이(410)의 상부에서 하부로 공기를 이동시켜, 전극 소재가 하부 펀처(420)에 의해 펀칭된 후 타발된 개별 전극을 하부로 밀어줌으로써, 타발된 개별 전극과 상부 다이(310) 사이의 접촉력으로 인한 개별 전극의 위치 이탈을 더욱 확실하게 방지해 준다. 이 경우 송풍구(412) 내의 공기 이동은 도 3에 도시된 진공펌프(370)에 의해 제 1 요홈(324) 및/또는 제 2 요홈(326)으로부터 배출되는 공기를 송풍구(412)에 연결되는 연결장치(예를 들어, 호스)(미도시)를 통해 이송하도록 해줌으로써 달성될 수 있다. 그러나, 당업자라면 송풍구(412)의 상부로부터 하부로의 공기 이송을 위해 진공펌프와 연결장치를 사용하는 대신 소형팬 등이 사용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 송풍구(412)가 하나의 원뿔대 형상을 구비하는 것으로 도시되었지만, 송풍구(412)는 도 3의 제 1 요홈(324)과 완전히 대칭인 형태를 갖도록 형성될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
본 발명의 개선된 전극 제조용 타발 장치는 타발된 개별 전극의 위치를 원래 위치로 확실하게 유지함으로써 최종 형성되는 다층 전극체의 불량 발생율이 현저하게 감소되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명의 전극 제조용 타발 장치는 타발중에 전극 소재의 절단면으로부터 발생하는 다량의 미세한 부스러기를 현저하게 제거함으로써 마이크로 쇼트 (micro short) 또는 저전압 문제가 현저하게 개선된다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 전극 제조용 타발 장치에 있어서,
    상부 다이(die); 및
    상면에 리세스부를 포함하는 하부 펀처(puncher)
    를 포함하고,
    상기 하부 펀치에는 상기 리세스부 상부 표면 상에서 상기 하부 펀처 내부로 소정의 제 1 요홈이 제공되고, 상기 제 1 요홈은 진공펌프에 연결되는
    전극 제조용 타발 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 펀치에는 상기 리세스부 가장자리 둘레에 제 2 요홈이 제공되고, 상기 제 2 요홈은 상기 진공 펌프에 연결되는 전극 제조용 타발 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 요홈이 상기 진공 펌프와는 별도의 진공펌프에 연결되는 전극 제조용 타발 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요홈이 소정 개수의 그루브(groove) 형상으로 형성되는 전극 제조 용 타발 장치.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 요홈이 소정 개수의 홀(hole) 형상으로 형성되는 전극 제조용 타발 장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 다이가 상부에서 하부로 공기를 이송하기 위한 송풍구를 구비하는 전극 제조용 타발 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 송풍구가 원뿔대 형상을 갖는 전극 제조용 타발 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 송풍구가 상기 제 1 요홈과 대칭인 형상을 갖는 전극 제조용 타발 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 전극 제조용 타발 장치는 상기 진공펌프에 의해 제 1 요홈 및/또는 제 2 요홈(326)으로부터 배출되는 공기를 상기 송풍구로 이송하도록 연결되는 연결장 치를 추가로 구비하는 전극 제조용 타발 장치.
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