KR20080036745A

KR20080036745A - 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법

Info

Publication number: KR20080036745A
Application number: KR1020060103369A
Authority: KR
Inventors: 최재훈
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-04-29
Also published as: CN101170172A; KR100839746B1; CN101170172B

Abstract

본 발명은 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본체부와, 상기 본체부에 설치되고 전극탭이 노출된 베어셀이 고정되는 셀고정부와, 상기 본체부에 설치되고 상기 셀고정부에 고정된 상기 베어셀의 전극탭을 절단하는 탭절단부 및 상기 탭절단부에 구동신호를 인가하는 스위치부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 베어셀 외부로 노출된 전극탭을 반자동으로 절단함으로써 작업시간이 단축되어 생산 효율이 증가되고, 또한, 인력감소로 인해 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.

셀고정부, 탭절단부, 멀티 미터, 셀가이더, 탭가이더, 스위치부

Description

전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법{CUTTING DEVICE OF ELECTRODE TAP AND CUTTING METHOD OF ELECTRODE TAP IN USING SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 셀고정부 평면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 측면도.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 동력발생기와 탭커터의 일 결합도.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 동력발생기와 탭커터의 다른 결합도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 탭가이더와 절단날의 일 결합도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법의 다이아그램.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:본체부 110:스위치부

200:셀고정부 210:안착플레이트

211:셀폭조절홈 212:스토퍼

220:셀가이더 221:셀고정홀

230:고정수단 300:탭절단부

310:동력발생기,공압 실린더

311:피스톤 320:탭커터

321:탭가이더 321a:탭길이조절홈

322:절단날 322a:날고정홀

400:멀티 미터 500:베어셀

510:전극탭

S10:셀안착단계 S20:셀고정단계

S30:탭길이조절단계 S40:스위치누름단계

S50:탭절단단계 S60:멀티측정단계

S70:불량판별단계

본 발명은 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파우치 이차 전지에서 베어셀 외부로 노출된 전극탭을 반자동으로 절단하는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 리튬 이차 전지는 리튬과 수분의 반응성 때문에 비수성 전해질을 사용한다. 이 전해질은 리튬염을 함유하는 고체 폴리머이거나, 리튬염이 유기 용매에서 해리된 액상일 수 있다. 리튬 이차 전지를 전해질의 종류에 따라 구분해 보면, 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속전지와 리튬 이온전지, 그리고 고분자 전해질을 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지로 구분할 수 있다.

완전 고체형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액이 누출되지 않지만, 전해액을 함유하는 겔형 리튬 이온 폴리머 전지의 경우에는 유기 전해액의 누출 문제가 발생될 수 있다. 그러나, 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 전지와 비교할 때 리튬 이온 폴리머 전지의 경우 전해액의 누출 문제는 보다 간이한 형태로 방지될 수 있다. 즉, 리튬 이온 폴리머 전지는 금속 포일과 이 포일의 상하면을 덮는 하나 이상의 폴리머 막으로 구성된 다층막 파우치를 리튬 이온 전지의 금속 캔 대신 사용할 수 있다.

파우치를 사용할 경우에는 금속 캔을 사용할 때 보다 전지의 무게를 줄일 수 있고, 두께를 얇게 할 수 있으며, 형태를 비교적 자유롭게 변경할 수 있다. 다층막 파우치에서 포일을 이루는 금속으로 통상 알미늄이 사용되며, 파우치막 내층을 이루는 폴리머 막은 전해질로 부터 금속 포일을 보호함과 동시에, 양극과 음극 및 전극탭들 사이의 단락을 방지한다.

보다 구체적으로 설명하면, 통상적으로 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 파우치는 순차적으로 열접착성을 가져 실링재 역할을 하는 열접착층인 폴리올레핀계 수지층(polyolepin layer), 기계적 강도를 유지하는 기재 및 보호층으로 작용하는 나일론층(nylon layer)이 적층된 다층막 구조로 구성되어 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.

파우치형 리튬 이차 전지의 일반적 형성 방법을 살펴보면, 우선, 대략 직방형인 파우치막의 중간을 접철하여 파우치의 전면 및 후면을 이룬다. 후면에는 프레스가공 등을 통해 전극 조립체가 수용될 수 있는 드로잉부가 형성된다. 상기 드로잉부를 형성하면 이후 공정에서 전극 조립체를 용이하게 설치할 수 있고, 드로잉부를 중심으로 파우치의 주변 실링부를 정리할 수 있으므로 파우치가 콤팩트하게 형성될 수 있다.

통상의 전극조립체는 양극판, 세퍼레이터, 음극판의 순서로 적층된 다층막을 와형으로 권취하여 젤리 롤(Jelly Roll)로 형성한다. 젤리 롤을 권취 형성할 때 양극판과 음극판의 단락을 막기 위해 롤(roll)의 외부로 드러나는 전극면 혹은 내부 전극면에는 세퍼레이터가 덧붙여진다. 형성된 젤리 롤은 파우치의 후면 드로잉부에 놓여지고 파우치의 전면 및 후면을 밀착시킨 상태로 플랜지 형태의 가장자리부에 가열 가압하여 파우치를 밀봉함으로써 베어셀 전지를 형성한다.

전극조립체의 양극판과 음극판을 파우치 외부와 전기적으로 연결하기 위해 양극판 및 음극판의 일 측에는 전극탭이 형성된다. 이들 전극탭은 젤리 롤이 권취되는 방향과 수직방향으로 젤리 롤에서 돌출되도록 형성되고, 파우치의 밀봉되는 한 변을 통과하여 인출된다.

한편, 파우치 밀봉 과정에서 파우치 내면의 폴리머막과 전극탭을 이루는 금속 사이의 접착을 강화하기 위해 폴리머막 표면에 특정 성분을 함유시키거나, 밀봉 전 전극탭과 파우치 외장재 사이의 단락을 방지하기 위해 상기 전극탭에 절연 테이프가 부착된다.

파우치 밀봉이 이루어져 형성된 베어 셀에 보호 회로 모듈(PCM:Protecting Circuit Moudule)이나 양성온도소자(PTC:Positve Temperature Coefficient) 같은 부속품 혹은 구조체가 부착되어 코어 셀(Core Cell)이 형성된다.

그리고, 코어 셀을 하드 케이스에 내장하여 결합시키면 하드 팩 전지가 완성된다. 최근에는 공간 절약이나 공정의 단순화를 위해 별도의 하드 케이스 없이 회로기판 기타 보호장치가 부착된 파우치 전지의 길이 방향 양단을 핫 멜트 수지로 마감하여 완성된 전지 외형을 이루는 형태도 개발되고 있다.

한편, 상기 파우치 외부로 인출된 전극탭은 그 길이를 균등하게 형성하기 위해 일반적으로 상기 전극탭, 즉, 양극탭과 음극탭을 각각 절단하는 과정을 거친다. 종래의 상기 전극탭 절단과정을 살펴보면, 먼저, 길이측정수단을 사용하여 절단 후 남겨질 전극탭의 길이를 측정하고 그 측정된 길이에 대응하는 상기 전극탭 상의 위치에 절단선을 표시한다. 이후, 절단수단을 사용하여 상기 절단선을 기준으로 절단함으로써 일정한 길이의 전극탭이 인출된 파우치 이차 전지를 제조한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전극탭 절단과정에서는 상기 전극탭의 길이를 버니어 캘리퍼스 또는 자 등의 길이측정수단에 의해 측정하여 절단하기 때문에 절단 후의 길이가 균등하게 형성되지 않고 길이편차가 발생하여 베어셀의 불량률이 증가하는 문제점이 있다

또한, 상기 전극탭을 절단하기 위해서 니퍼 또는 가위 등의 절단수단을 사용하여 절단하기 때문에 절단 중에 상기 니퍼 또는 가위가 양극탭 및 음극탭과 전기적으로 연결되어 단락이 발생하거나, 절단 후 그 절단면에 돌출된 버(burr)가 형성 되어 상기 버(burr)로 인해 단락을 유발시키는 문제점이 있다.

더불어, 상기 전극탭 절단과정이 전체적으로 수동으로 진행되기 때문에 작업시간이 과다하게 소모되어 생산 효율성이 낮고, 또한, 생산 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 베어셀 외부로 노출된 전극탭을 반자동으로 절단하여 생산 효율을 증가시키고 생산 비용을 절감시키는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 전극탭을 길이편차 없이 균등 길이로 절단하여 길이편차에 의한 불량률을 감소시키는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전극탭의 절단부위를 동일 압력에 의해 절단하여 절단면에 돌출되는 버(burr)의 발생을 방지하는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전극탭을 절단함과 동시에 베어셀의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하여 전지의 불량여부를 판별하는 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전극탭 절단기는 본체부와, 상기 본체부에 설치되고 전극탭이 노출된 베어셀이 고정되는 셀고정부와, 상기 본체부에 설치되고 상기 셀고정부에 고정된 상기 베어셀의 전극탭을 절단하는 탭절단부 및 상기 탭절단부에 구동신호를 인가하는 스위치부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 셀고정부는 상기 베어셀이 위치되는 안착플레이트 및 상기 안착플레이트 상에서 이동하며 안착되는 상기 베어셀의 폭에 따라 그 위치가 조절되어 상기 베어셀을 고정하는 셀가이더(cell guider)가 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 셀가이더는 상기 안착플레이트에 형성된 셀폭조절홈과 대응하는 위치에 형성되어 상기 셀가이더의 이동에 따라 상기 셀폭조절홈 상에서 이동하며, 상기 셀가이더가 상기 안착플레이트의 특정 위치에 고정되도록 고정수단이 삽입되는 셀고정홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정수단은 볼트(bolt)로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 탭절단부는 상기 스위치부에 의해 인가되는 신호로 작동하여 상기 전극탭에 대한 절단방향과 복원방향으로 동력을 발생하는 동력발생기 및 상기 동력발생기의 일 단에 연결되어 상기 전극탭을 절단하는 탭커터가 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 동력발생기는 공압 실린더로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 탭커터는 상기 동력발생기에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 상기 탭커터는 상기 동력발생기의 일 단에 연결되는 탭가이더(tap guider) 및 상기 탭가이더에 연결되어 상기 전극탭의 접촉면을 절단하는 절단날이 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 탭가이더는 상기 절단날이 슬라이딩 이동되며 절단되는 전극탭의 길이를 조절하는 탭길이조절홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 절단날은 상기 탭길이조절홈과 대응하는 위치에 형성되어 상기 절단날의 이동에 따라 상기 탭길이조절홈 상에서 이동하며, 상기 절단날이 상기 탭가이더의 특정 위치에 고정되도록 고정수단이 삽입되는 날고정홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 탭절단부에 전기적으로 연결되어 절단되는 전극탭의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하여 베어셀의 불량을 판별하는 멀티 미터가 더 포함되어 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법은, 본체부 상의 셀고정부에 베어셀을 위치시키는 셀안착단계와, 상기 베어셀의 폭에 따라 셀가이더(cell guider)의 위치를 조절하여 상기 베어셀을 고정하는 셀고정단계와, 상기 셀고정부 상의 탭절단부를 작동시키는 스위치누름단계 및 상기 탭절단부의 탭커터에 의해 상기 베어셀의 전극탭을 절단하는 탭절단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 셀고정단계에서 상기 베어셀을 고정한 후, 상기 탭커터의 탭가이더에 절단날을 슬라이딩 이동시켜 절단하는 전극탭의 길이를 조절하는 탭길이조절단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 탭절단단계에서 상기 전극탭의 절단과 동시에 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하는 멀티측정단계를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 멀티측정단계에서의 측정결과로 베어셀의 불량여부를 판별하여 불량의 경우 음원을 발생하는 불량판별단계를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 바람직한 실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체부(100)와, 상기 본체부(100)의 상면에 설치되는 셀고정부(200)와, 상기 본체부(100)에 설치되어 상기 셀고정부(200) 상부에 위치되는 탭절단부(300)와, 상기 탭절단부(300)에 구동신호를 인가하는 스위치부(110)와, 상기 탭절단부(300)에 전기적으로 연결되는 멀티 미터(400)가 포함되어 구성된다.

상기 본체부(100)는 상기 셀고정부(200)와 탭절단부(300)를 하부에서 지지하며, 외측에 상기 스위치부(110)가 구비된다. 도시되지 않았지만, 상기 본체부(100) 내부에는 상기 스위치부(110)의 구동신호로 상기 탭절단부(300)를 제어하는 제어부가 포함될 수 있음은 물론이다.

상기 셀고정부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베어셀(500)이 위치되는 안착플레이트(210)와, 상기 안착플레이트(210) 상에서 이동하는 셀가이더(cell guider)(220)가 포함되어 구성된다.

상기 안착플레이트(210)는 가로 및 세로 폭이 상기 베어셀(500) 보다 크게 형성되며, 상기 탭절단부(300)와 대응하는 일 단의 위치에 상기 베어셀(500)이 외 부로 이탈되는 것을 방지하도록 스토퍼(212)가 형성된다. 또한, 상기 안착플레이트(210)는 베어셀(500)의 폭에 따라 상기 셀가이더(220)의 이동을 유도하도록 슬라이드형의 셀폭조절홈(211)이 형성된다.

상기 셀가이더(220)는 상기 안착플레이트(210) 상에 서로 평행하는 두 개의 바(bar)로 이루어지며, 상기 바 사이에 상기 베어셀(500)이 개재된다. 각각의 서로 다른 폭을 가지는 베어셀(500)을 고정시키기 위해 상기 셀가이더(220)는 상기 베어셀(500)의 폭에 따라 상기 안착플레이트(210) 상에서 이동되어 그 위치가 조절된다. 상기 셀가이더(220)는 상기 셀폭조절홈(211)과 대응하는 위치에 셀고정홀(221)이 형성되고, 상기 셀고정홀(221)은 상기 셀가이더(220)의 이동에 따라 상기 셀폭조절홈(211) 상에서 이동된다. 이때, 상기 셀가이더(220)의 셀고정홀(221)과 상기 안착플레이트(210)의 셀폭조절홈(211)은 서로 연통되어 있음은 물론이다.

상기 셀가이더(220) 내에 안착된 베어셀(500)을 셀가이더(220) 측부에서 밀착하며 고정하기 위해 상기 셀고정홀(221)과 셀폭조절홈(211)에 고정수단(230)이 삽입되며, 상기 고정수단(230)에 의해 상기 셀가이더(220)가 상기 안착플레이트(210)의 특정 위치에 고정된다. 상기 고정수단(230)은 볼트(bolt)로 이루어지는 것이 바람직하나, 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

상기 탭절단부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스위치부(110)에 의해 인가되는 신호로 작동하여 상기 전극탭(510)에 대한 절단방향과 복원방향으로 동력을 발생하는 동력발생기(310)와, 상기 전극탭(510)을 절단하는 탭커터(320)가 포함되어 구성된다.

상기 동력발생기(310)는 본 실시예에서 실린더 내부로 유출입 되는 공기의 압력에 의해 피스톤이 상하운동하는 공압 실린더(310)로 이루어진다.

상기 탭커터(320)는 상기 동력발생기(310)의 일 단에 연결되는 데, 구체적으로 상기 공압 실린더(310)의 피스톤 일 단에 연결된다. 이때, 상기 탭커터(320)는 상기 피스톤에 탈부착 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤과 탭커터(320)를 연결하기 위해 다양한 방법이 실시될 수 있는데, 구체적인 일 방법으로 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(311)에 나사산이 형성되고 상기 탭커터(320)에 대응 나사산이 형성된 홈이 구비될 수 있다. 따라서, 상기 피스톤(311)이 상기 홈에 삽입되어 상기 나사산의 대응결합에 의해 상기 피스톤(311)과 탭커터(320)가 연결될 수 있다.

또한, 상기 피스톤(311)과 탭커터(320)의 다른 연결방법으로 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 탭커터(320)에 상기 피스톤(311)이 관통하는 통공이 형성되고 상기 통공에 삽입된 피스톤(311)을 고정하기 위해 상기 탭커터(320)의 측부에서 상기 피스톤(311)의 수직방향으로 관통하는 고정수단(230)에 의해 상기 피스톤(311)을 밀착가압함으로써 상기 피스톤(311)과 탭커터(320)가 연결될 수 있다. 이때, 상기 고정수단(230)은 볼트로 이루어지는 것이 바람직하나, 그 종류를 한정하는 것은 아니다.

한편, 상기 탭커터(320)는 상기 동력발생기(310)의 일 단에 연결되는 탭가이더(tap guider)(321)와, 상기 탭가이더(321)에 연결되어 상기 전극탭(510)의 접촉면을 절단하는 절단날(322)로 구성된다.

상기 탭가이더(321)는 상기 공압 실린더(310)의 피스톤(311)과 나사산 또는 고정수단에 의해 상술한 연결방법으로 연결되며, 저면에 상기 절단날(322)이 일체로 연결되어 형성될 수 있다.

한편, 상기 탭가이더(321)와 절단날(322)은 탈부착 가능하게 연결되어 장시간 사용으로 무뎌진 절단날(322)을 용이하게 교환할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탭가이더(321)는 저면에 상기 절단날(322)이 슬라이딩 이동되며 절단되는 전극탭(510)의 길이에 따라 상기 절단날(322)의 위치를 조절할 수 있는 슬라이드형의 탭길이조절홈(321a)이 형성된다.

상기 절단날(322)은 상기 탭길이조절홈(321a)과 대응하는 위치에 날고정홀(322a)이 형성되고, 상기 날고정홀(322a)은 상기 절단날(322)의 이동에 따라 상기 탭길이조절홈(321a) 상에서 이동된다. 이때, 상기 탭가이더(321)의 탭길이조절홈(321a)과 상기 절단날(322)의 날고정홀(322a)은 서로 연통되어 있음은 물론이다.

상기 전극탭(510)의 절단되는 길이에 따라 그 위치가 조절된 절단날(322)을 상기 탭가이더(321)의 저면에 고정하기 위해 상기 날고정홀(322a)과 탭길이조절홈(321a)에 고정수단(230)이 삽입된다. 상기 고정수단(230)에 의해 상기 절단날(322)이 상기 탭가이더(321)의 특정 위치에 고정되며, 이때, 상기 고정수단(230)으로 볼트가 사용될 수 있음은 물론이다.

상기 멀티 미터(400)는 상기 탭절단부(300), 구체적으로 상기 절단날(322)에 전기적으로 연결되어 절단되는 전극탭(510)의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하며, 측정결과에 따라 상기 베어셀(500)의 불량여부를 판별한다. 한편, 본 실시 예에서 상기 절단날(322)은 상기 전극탭(510)을 절단하는 구성요소로 작용하는 것 이외에 상기 멀티 미터(400)의 탐침으로도 작용한다.

다음에는 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법의 바람직한 실시예는 도 6에 도시된 바와 같이, 셀안착단계(S10)와, 셀고정단계(S20)와, 탭길이조절단계(S30)와, 스위치누름단계(S40)와, 탭절단단계(S50)와, 멀티측정단계(S60) 및 불량판별단계(S70)를 포함하여 구성된다.

상기 셀안착단계(S10)는 전극탭 절단기의 몸체부(100) 상면에 형성된 셀고정부(200)에 베어셀(500)을 위치시키는 단계로, 상기 셀고정부(200)의 안착플레이트(210)에 상기 베어셀(500)을 안착한다. 한편, 상기 안착플레이트(210)는 상기 전극탭 절단기의 탭절단부(300)와 대응하는 특정 위치에 스토퍼(212)가 형성되며, 상기 베어셀(500)은 일 측이 상기 스토퍼(212)에 밀착됨으로써 외부 이탈이 방지된다. 이때, 상기 베어셀(500)에 연결된 전극탭(510)은 상기 스토퍼(212) 외부로 노출됨은 당연하다.

상기 셀고정단계(S20)는 상기 셀고정부(200)에 형성된 셀가이더(220)를 이용하여 안착되는 베어셀(500)의 측부를 밀착가압하며 상기 베어셀(500)을 고정하는 단계로, 서로 평행하는 두 개의 바로 이루어진 셀가이더(220) 사이에 베어셀(500)을 개재하고 상기 베어셀(500)의 폭에 따라 상기 셀가이더(220)를 이동하여 상기 베어셀(500)을 고정한다.

이때, 상기 셀가이더(220)를 안착플레이트(210)에 고정시키기 위해 고정수단(230)으로 볼트가 사용되며, 상기 볼트는 상기 안착플레이트(210)에 형성된 셀폭조절홈(211)과 셀가이더(220)에 형성된 셀고정홀(221)에 삽입되어 결합된다.

상기 탭길이조절단계(S30)는 상기 탭절단부(300)의 탭커터(320), 구체적으로 상기 탭커터(320)의 탭가이더(321) 저면에 절단날(322)을 이동시키며 절단하는 전극탭(510)의 길이에 따라 절단날(322)의 위치를 조절하는 단계로, 상기 탭가이더(321)의 저면에 형성된 탭길이조절홈(321a)과 절단날(322)에 형성된 날고정홀(322a)에 고정수단(230)을 삽입하여 결합함으로써 상기 절단날(322)을 상기 탭커터(320)에 고정시킨다.

상기 스위치누름단계(S40)는 상기 셀고정부(200) 상의 탭절단부(300)를 작동시키기 위해 상기 본체부(100) 외측에 형성된 스위치부(110)를 누르는 단계로, 상기 스위치부(110)에 의해 인가되는 신호를 입력신호로 상기 본체부(100) 내부에 형성된 제어부가 작동되며, 상기 제어부의 출력신호로 상기 탭절단부(300), 구체적으로 상기 탭절단부(300)의 동력발생기(310)가 구동된다.

상기 탭절단단계(S50)는 탭커터(320)에 의해 상기 베어셀(500)의 전극탭(510)을 절단하는 단계로, 상기 탭커터(320)는 상기 동력발생기(310)의 일 단에 연결된다. 본 실시예에서는 상기 동력발생기(310)로 공압 실린더(310)가 사용되며, 상기 탭커터(320)는 상기 공압 실린더(310) 내의 피스톤(311)에 연결되어 상기 피스톤(311)에 의해 수직하향으로 이동하면서 접촉되는 전극탭(510)을 절단한다.

상기 멀티측정단계(S60)는 상기 베어셀(500)의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하는 단계로, 개로전압과 내부저항을 측정하는 멀티 미터(400)는 상기 탭절단부(300), 구체적으로 절단날(322)에 전기적으로 연결되며, 상기 절단날(322)은 접촉되는 전극탭(510)을 절단함과 동시에 멀티 미터(400)의 탐침으로 기능한다.

상기 불량판별단계(S70)는 상기 멀티 미터(400)에 의해 측정된 베어셀(500)의 개로전압과 내부저항을 기준값과 비교하여 불량 베어셀(500)인 경우에는 음원을 발생하고, 양호 베어셀(500)인 경우에는 음원을 발생하지 않음으로써 베어셀(500)의 불량여부를 판별하는 단계이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기 및 이를 이용한 전극탭 절단 방법의 작용을 설명한다.

베어셀(500) 외부로 노출된 전극탭(510)을 균일하게 절단하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 절단기의 안착플레이트(210)에 상기 베어셀(500)을 위치시킨다. 이후, 상기 안착플레이트(210) 상에 구비된 셀가이더(220)를 상기 베어셀(500) 측부에 밀착하고 고정수단(230)에 의해 상기 베어셀(500)을 상기 안착플레이트(210)에 고정한다. 상기 셀가이더(220)는 다양한 폭을 가지는 다 기종 베어셀(500)을 상기 안착플레이트(210)에 위치시키도록 상기 안착플레이트(210) 상에서 그 위치가 조절될 수 있다. 상기와 같이 안착플레이트(210)에 고정된 베어셀(500)은 고정강도가 강화되므로 전극탭(510) 절단시 접촉면에 가압되는 외력에도 불구하 고 그 유동이 방지되며, 상기 외력이 상기 접촉면에 동일하게 작용되므로 절단 후 절단면에 돌출되는 버(burr)의 발생이 방지된다. 또한, 상호 전기적 연결이 차단된 절단날(322)에 의해 상기 전극탭(510)이 절단됨으로써 전극탭(510) 간의 단락이 방지되고, 길이편차 없이 균등 길이로 절단됨으로써 길이편차에 의한 불량률이 감소된다.

한편, 절단되는 전극탭(510)의 길이를 다양화하기 위해 상기 절단날(322)은 상기 탭가이더(321) 저면의 특정 위치에 고정된다. 다시 말해, 상기 절단날(322)은 절단되는 전극탭(510)의 길이에 따라 이에 대응하는 상기 탭가이더(321) 저면상의 특정 위치에 고정될 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 탭길이 조절기능에 의해 다양한 길이의 전극탭(510)을 가지는 이차 전지를 제조할 수 있다.

이후, 본체부(100) 외측에 설치된 스위치부(110)에 의해 상기 탭절단부(300)를 작동시킨다. 상기 탭절단부(300)의 동력발생기(310) 일 단에 연결된 탭커터(320)가 수직하향으로 이동하며 상기 전극탭(510)의 접촉면을 절단한다. 이때, 상기 전극탭(510)은 양극 및 음극탭이 동시에 절단된다. 상기 전극탭(510)은 상술한 바와 같이, 반자동으로 절단되기 때문에 작업시간이 대폭 단축되고, 또한, 그 비용이 현저하게 감소하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 전극탭 절단기는 상기 전극탭(510)의 절단시 상기 베어셀(500)의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하여 전극탭(510)의 절단과 더불어 셀의 불량여부를 판별한다. 즉, 상기 개로전압과 내부저항을 측정하는 멀티 미터(400)가 상기 탭절단부(300)에 전기적으로 연결됨으로써 종래의 분리된 탭절단공 정과 셀불량판별공정을 동일 공정에서 수행할 수 있다. 따라서, 공정단순화로 인해 작업효율이 증가된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 베어셀 외부로 노출된 전극탭을 반자동으로 절단함으로써 작업시간이 단축되어 생산 효율이 증가되고, 또한, 인력감소로 인해 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는, 절단 길이가 세팅된 탭절단부에 의해 상기 전극탭을 길이편차 없이 균등 길이로 절단함으로써 길이편차에 의한 불량률을 감소시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 효과는, 상기 탭절단부가 전극탭의 절단부위를 동일 압력에 의해 절단함으로써 절단면에 돌출되는 버(burr)의 발생을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 효과는, 전극탭을 절단함과 동시에 베어셀의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정함으로써 전지의 불량여부를 판별하는 것이다.

Claims

본체부;

상기 본체부에 설치되고, 전극탭이 노출된 베어셀이 고정되는 셀고정부;

상기 본체부에 설치되고, 상기 셀고정부에 고정된 상기 베어셀의 전극탭을 절단하는 탭절단부; 및

상기 탭절단부에 구동신호를 인가하는 스위치부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 1항에 있어서,

상기 셀고정부는,

상기 베어셀이 위치되는 안착플레이트; 및

상기 안착플레이트 상에서 이동하며, 안착되는 상기 베어셀의 폭에 따라 그 위치가 조절되어 상기 베어셀을 고정하는 셀가이더(cell guider)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 2항에 있어서,

상기 셀가이더는,

상기 안착플레이트에 형성된 셀폭조절홈과 대응하는 위치에 형성되어 상기 셀가이더의 이동에 따라 상기 셀폭조절홈 상에서 이동하며, 상기 셀가이더가 상기 안착플레이트의 특정 위치에 고정되도록 고정수단이 삽입되는 셀고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 3항에 있어서,

상기 고정수단은 볼트(bolt)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 탭절단부는 상기 스위치부에 의해 인가되는 신호로 작동하여 상기 전극탭에 대한 절단방향과 복원방향으로 동력을 발생하는 동력발생기; 및

상기 동력발생기의 일 단에 연결되어 상기 전극탭을 절단하는 탭커터가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 5항에 있어서,

상기 동력발생기는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 5항에 있어서,

상기 탭커터는 상기 동력발생기에 탈부착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 5항에 있어서,

상기 탭커터는,

상기 동력발생기의 일 단에 연결되는 탭가이더(tap guider); 및

상기 탭가이더에 연결되어 상기 전극탭의 접촉면을 절단하는 절단날이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단 장치.
제 8항에 있어서,

상기 탭가이더는 상기 절단날이 슬라이딩 이동되며 절단되는 전극탭의 길이를 조절하는 탭길이조절홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단 장치.
제 9항에 있어서,

상기 절단날은,

상기 탭길이조절홈과 대응하는 위치에 형성되어 상기 절단날의 이동에 따라 상기 탭길이조절홈 상에서 이동하며, 상기 절단날이 상기 탭가이더의 특정 위치에 고정되도록 고정수단이 삽입되는 날고정홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
제 1항에 있어서,

상기 탭절단부에 전기적으로 연결되어 절단되는 전극탭의 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하여 베어셀의 불량을 판별하는 멀티 미터가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기.
본체부 상의 셀고정부에 베어셀을 위치시키는 셀안착단계;

상기 베어셀의 폭에 따라 셀가이더(cell guider)의 위치를 조절하여 상기 베어셀을 고정하는 셀고정단계;

상기 셀고정부 상의 탭절단부를 작동시키는 스위치누름단계; 및

상기 탭절단부의 탭커터에 의해 상기 베어셀의 전극탭을 절단하는 탭절단단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법.
제 12항에 있어서,

상기 셀고정단계에서 상기 베어셀을 고정한 후, 상기 탭커터의 탭가이더에 절단날을 슬라이딩 이동시켜 절단하는 전극탭의 길이를 조절하는 탭길이조절단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법.
제 12항 또는 제 13항에 있어서,

상기 탭절단단계에서 상기 전극탭의 절단과 동시에 개로전압(OCV)과 내부저항(IR)을 측정하는 멀티측정단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법.
제 14항에 있어서,

상기 멀티측정단계에서의 측정결과로 베어셀의 불량여부를 판별하여 불량의 경우 음원을 발생하는 불량판별단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극탭 절단기를 이용한 전극탭 절단 방법.