KR20100133400A - 권취 전극체 제조 방법 및 장치, 및 전극 권취 장치 - Google Patents

권취 전극체 제조 방법 및 장치, 및 전극 권취 장치 Download PDF

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Abstract

권취 전극체를 제조하는 방법은 터릿(110)에 제공된 복수의 권취축(121, 122) 중에서 하나의 권취축(121)에 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 포개어서 권취하는 제1 단계와, 커터(131, 132)를 사용하여 상기 스트립 전극(11, 13)을 절단하는 제2 단계와, 상기 터릿(110)을 회전시키는 동안 권취축(121, 122)을 회전시키고 상기 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출함으로써 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부를 권취하는 제3 단계를 포함한다.

Description

권취 전극체 제조 방법 및 장치, 및 전극 권취 장치 {WOUND ELECTRODE BODY MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS, AND ELECTRODE WINDING APPARATUS}
본 발명은 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터가 권취축 상으로 포개져서 권취되는 권취 전극체를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전극 권치 장치에 관한 것이다.
일본 공개 특허 공보 평9-194091호(JP-A-9-194091) 및 일본 공개 특허 공보 제2007-329059호(JP-A-2007-329059)는, 예컨대, 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터가 권취축 상으로 포개져서 권취되는 권취 전극체를 제조하는 방법을 각각 개시하고 있다.
일본 공개 특허 공보 평9-194091호에는, 미리 정해진 양의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터(이하 간단히 "스트립 전극 등"이라 함)가 권취축이 미리 정해진 제1 위치에 있을 때 터릿(turret) 상에서 권취축에 의해서 권취된다. 다음으로, 권취축이 정지되고 터릿은 권취축이 제2 위치로 이동하도록 회전된다. 그리고 제2 위치에서, 스트립 전극 등은 절단되고 권취축은 다시 회전되어 절단된 스트립 전극 등을 권취한다(소위 나머진 권취). 또한, 권취축이 제2 위치로 이동된 때, 다른 권취축이 제1 위치로 이동된다. 그리고 나머지 권취 단계가 제2 위치에서 수행될 때, 미리 정해진 양의 스트립 전극 등이 제1 위치에서 다른 권취축에 의해서 권취된다. 또한, 일본 공개 특허 공보 제2007-329059호는 권취 코어 상으로 권취될 다음 권취 공정을 위해 준비가 되도록 스트립 세퍼레이터를 소정 상태로 설정하는 동안 터릿을 회전시킴으로써 권취된 전극 그룹을 이송하는 방법을 개시하고 있다.
일본 공개 특허 공보 평9-194091호에서는, 스트립 전극 등이 제1 위치에 있는 권취축에 권취된다. 그리고 권취축은 임시로 정지되고 터릿이 회전되어 권취축을 제2 위치로 이동시킨다. 그리고 이 제2 위치에서, 절단된 스트립 전극 등이 권취된다. 이 방법에서는, 전체 공정의 수가 많아 생산성이 나쁘다. 반대로, 생산성은 터릿이 회전시키는 동안 권취축을 회전시킴으로써 스트립 전극 등이 회전된다면 향상될 수 있다. 그러나, 이는 또한 스트립 전극 등의 장력의 큰 변동을 초래하기 쉽다. 리튬 이온 2차 전지와 같은 권취 전극체를 제조하는 동안 스트립 전극 등이 권취될 때 스트립 전극 등의 장력이 크게 변동한다면, 낮은 전지 성능을 초래할 수도 있다. 따라서, 터릿이 회전하고 있는 동안 스트립 전극 등을 권취하기 위하여 권취축을 회전시킴에 의해서는 생산성이 향상될 수 없다.
따라서, 본 발명은 위빙(weaving)이 거의 없는 권취 전극체를 효율적으로 제조하는 권취 전극체 제조 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 태양은, 적어도 하나의 스트립 전극과 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터가 교대로 포개어져 권취되는 권취 전극체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 터릿에 제공된 복수의 권취축 중에서 하나의 권취축에 미리 정해진 길이의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터를 포개어서 권취하는 제1 단계와, 상기 스트립 전극을 절단하는 제2 단계와, 상기 터릿을 회전시키면서 상기 권취축을 회전시키고 상기 스트립 세퍼레이터를 송출함으로써 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부를 권취하는 제3 단계를 포함한다.
이 태양에 따르면, 제2 단계에서 절단된 스트립 요소의 나머지 말단부는 터릿이 회전되고 있는 동안 권취축을 회전시킴으로써 권취되어, 생산성을 향상시킨다. 또한, 제3 단계에서, 스트립 세퍼레이터가 송출되어 스트립 세퍼레이터 상의 장력의 변동도 또한 낮게 유지될 수 있다. 그 결과, 적은 위빙을 갖는 권취 전극체가 효율적으로 제조될 수 있다.
상술된 태양에서, 상기 제3 단계는 상기 권취축을 회전시킴으로써 송출된 스트립 세퍼레이터를 권취하는 단계를 포함할 수도 있고, 상기 권취축을 회전시킴으로써 상기 스트립 세퍼레이터가 권취되는 속도는 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도 이상일 수도 있다.
상술된 제조 방법은 또한 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 제4 단계를 포함할 수도 있다.
상술된 구조의 제3 단계에서, 상기 권취축이 회전되는 속도는 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이 및 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이에 기초하여 조정될 수도 있다.
이 구조에 따르면, 미리 정해진 길이의 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부는 권취축이 회전시키는 속도를 조정함으로써 더욱 신뢰성있게 권취될 수 있다. 그 결과, 권취 전극체는 효율적으로 제조될 수 있다.
또한, 상술된 구조의 제3 단계에서, 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도는 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이, 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이, 및 터릿을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터의 길이에 기초하여 조정될 수도 있다.
이 구조에 따르면, 스트립 세퍼레이터 상의 장력의 변동은 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도를 조정함으로써 더욱 낮게 유지될 수 있어, 적은 위빙을 갖는 권취 전극체가 효율적으로 제조되는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 제2 태양은 적어도 하나의 스트립 전극 및 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터가 교대로 포개어져 권취되는 권취 전극체를 제조하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 터릿과, 상기 터릿에 제공된 복수의 권취축과, 상기 스트립 전극을 절단하는 커터와, 상기 터릿, 상기 권취축 및 상기 커터를 제어하는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상술된 제1 태양에 따른 권취 전극체를 제조하는 방법에서의 단계들을 실행한다.
본 발명의 제3 태양은 권취축에 적어도 하나의 스트립 전극 및 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터를 포개어서 교대로 권취하는 전극 권취 장치에 관한 것이다. 이 전극 권취 장치는, 터릿과, 상기 터릿에 제공된 복수의 권취축과, 상기 스트립 전극을 절단하는 커터와, 상기 터릿, 상기 권취축 및 상기 커터를 제어하는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 권취축 상에 미리 정해진 길이의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터를 포개어서 권취하는 것을 포함하는 제1 공정과, 상기 커터를 사용하여 상기 스트립 전극을 절단하는 것을 포함하는 제2 공정과, 상기 터릿을 회전시키면서 상기 권취축을 회전시키고 상기 스트립 세퍼레이터를 송출함으로써 상기 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부를 권취하는 것을 포함하는 제3 공정을 수행한다.
이 태양에 따르면, 스트립 전극은 커터에 의해 절단된 후, 터릿을 회전시키는 공정 및 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부를 권취하는 공정이 동시에 수행된다. 따라서, 공정의 수가 감소되어 생산성을 향상시킨다. 또한, 스트립 세퍼레이터가 송출되어 스트립 세퍼레이터 상의 장력의 변동이 낮게 유지되는 것을 가능하게 한다.
상술된 태양에서, 상기 제3 공정은 상기 권취축을 회전시킴으로써 송출된 스트립 세퍼레이터를 권취하는 권취 공정을 포함할 수도 있고, 권취축을 회전시킴으로써 상기 스트립 세퍼레이터가 권취되는 속도는 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도 이상일 수도 있다.
상술된 태양에서, 전극 권취 장치는 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 제2 커터를 더 포함할 수도 있다. 그리고, 상기 제어기는 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 것을 포함하는 제4 공정을 수행할 수도 있다.
상술된 구조의 상기 제3 공정에서, 상기 권취축의 회전을 제어하는 제1 제어량이 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이 및 상기 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이에 기초하여 설정될 수도 있다.
상술된 구조에 따르면, 미리 정해진 길이의 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부는 권취축을 회전시키는 제어량을 조정함으로써 더욱 신뢰성있게 권취될 수 있다.
또한, 상술된 구조의 상기 제3 공정에서, 상기 스트립 세퍼레이터를 송출하기 위한 제2 제어량은 상기 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이, 상기 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이, 및 상기 터릿을 회전시킴으로써 인출된 스트립 세퍼레이터의 길이에 기초하여 설정될 수도 있다.
스트립 세퍼레이터 상의 장력의 변동은 상술된 구조에서 스트립 세퍼레이터를 송출하는 제어량을 설정함으로써 보다 낮게 유지될 수 있다.
본 발명의 전술된 그리고 추가의 목적, 특징 및 이점이 동일 요소에 동일 도면 부호를 사용하는 첨부 도면을 참조하는 바람직한 실시예의 후속 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치를 사용하여 제조된 권취 전극체의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치를 사용하여 제조된 권취 전극체의 전극 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 구조의 일부분을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 사용 중의 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 사용 중의 다른 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 사용 중의 또 다른 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 권취축을 회전시키는 제어량을 도시하는 차트이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 권취축을 회전시키는 제어량을 도시하는 다른 차트이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 스트립 세퍼레이터를 송출하는 제어량을 도시하는 차트이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 권취 장치의 스트립 세퍼레이터를 송출하는 제어량을 도시하는 다른 차트이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 권취 전극체 제조 방법 및 전극 권취 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이 예시적인 실시예에서, 권취 전극체 제조 방법 및 전극 권취 장치는 예로서 리튬 이온 2차 전지의 권취 전극체를 제조하는 방법을 이용하여 설명된다.
리튬 이온 2차 전지 등의 권취 전극체(10)에서, 스트립 애노드(11), 제1 스트립 세퍼레이터(12), 스트립 캐소드(13) 및 제2 스트립 세퍼레이터(14)가 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 이 순서로 포개져서 권취된다. 또한, 후속 설명에서, 스트립 애노드(11) 및 스트립 캐소드(13)는 적절한 때에는 집합적으로 "스트립 전극"으로 참조될 수도 있다. 또한, 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 적절한 때에 집합적으로 "스트립 부재"로 참조될 수도 있다.
이 예시적인 실시예에서, 스트립 애노드(11)는 알루미늄박으로 만들어진 스트립 시트(31)(즉, 애노드 집전체)의 양면에 도포된 리튬을 포함하는 전극 재료(32)(애노드 활물질)을 갖는다. 전극 재료(32)의 예는 망간산 리튬(LiMn2O4), 코발트산 리튬(LiCoO2) 및 니켈산 리튬(LiNiO2) 등을 포함한다. 이 예시적인 실시예에서, 스트립 캐소드(13)는 구리박으로 만들어진 스트립 시트(41)(즉, 캐소드 집전체)의 양면에 도포된 전극 활물질(42)(캐소드 활물질)을 갖는다. 전극 재료(42)로 바람직한 캐소드 활물질의 예는 리튬 함유 천이 금속 산화물 및 천이 금속 질화물 등 뿐만 아니라 그라파이트 및 아몰퍼스 카본과 같은 탄소계 재료를 포함한다. 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 이온성 물질이 통과할 수 있는 필름이다. 이 예시적인 실시예에서, 폴리프로필렌 미세 다공막이 사용된다.
이 예시적인 실시예에서, 애노드 스트립 전극(11, 13)은 스트립 시트(31, 41)에 각각 전극 재료(32, 42)를 도포함으로써 형성된다. 전극 재료(32, 42)는 스트립 시트(31, 41)의 폭 방향으로 일 에지 부분을 제외한 모든 부분 상에 상술한 바와 같이 스트립 시트(31, 41)의 양면에 도포된다. 애노드 스트립 전극(11, 13)에서 전극 재료(32, 42)가 스트립 시트(31, 41)에 도포된 부분은 도포 부분(11a, 13a)으로 참조되고, 전극 재료(32, 42)가 스트립 시트(31, 41)에 도포되지 않은 부분은 미도포 부분(11b, 13b)으로 참조될 것이다.
도 2는 스트립 애노드(11), 제1 스트립 세퍼레이터(12), 스트립 캐소드(13) 및 제2 스트립 세퍼레이터(14)가 이 순서대로 포개진 것을 도시하는 폭 방향으로의 단면도이고 또한 도 1에 도시된 관통선 Ⅱ-Ⅱ의 단면도이다. 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a) 및 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)은 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 가로질러 서로 대향한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스트립 애노드(11) 및 스트립 캐소드(13)의 미도포 부분(11b, 13b)은 권취 전극체(10)의 권취 방향에 직각인 방향으로(즉, 권취축의 방향으로) 양 단부에서 스트립 세퍼레이터(12, 14)로부터 돌출한다. 스트립 애노드(11)의 미도포 부분(11b)은 권취 집전체(10)의 애노드 집전체(11b1)를 형성하고, 스트립 캐소드(13)의 미도포 부분(13b)은 권취 집전체(10)의 캐소드 집전체(13b1)를 형성한다.
리튬 이온 2차 전지에서, 리튬 이온은 충방전 시에 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)과 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a) 사이에서 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 통해 앞뒤로 이동한다. 이 때 리튬 이온의 퇴적을 방지하기 위하여, 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)이 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)으로부터 돌출하지 않는 것이 바람직하다. 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)은 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)으로부터 돌출하지 않음으로써 충방전 동안 리튬 이온의 퇴적을 방지할 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)의 에지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 미리 설정된 차(b-a)만큼 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)의 에지로부터 밖으로 돌출한다.
또한, 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a) 및 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)은 스트립 세퍼레이터(12, 14)로부터 밖으로 돌출하지 않아서, 내부 단락이 발생하는 것을 방지한다. 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 에지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 미리 설정된 돌출 거리(d1, d2)만큼 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)의 에지로부터 밖으로 돌출한다. 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)의 폭 및 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)의 폭에는 일부 제조 에러가 있을 수도 있고, 또는 이들 폭들은 스트립 애노드(11), 스트립 캐소드(13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 서로 포개져 있을 때 폭 방향으로 어긋날 수도 있다. 따라서, 이 에러 또는 오프셋을 허용하기 위하여, 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)의 폭(b)과 스트립 애노드(11)의 도포 부분(11a)의 폭(a) 사이에 차(b-a), 및 제1 스트립 세퍼레이터(12) 및 제2 스트립 세퍼레이터(14)의 폭(c1, c2)과 스트립 캐소드(13)의 도포 부분(13a)의 폭(b) 사이의 차((c1, c2)-b)에 필요한 거리가 설정된다.
이 예시 실시예에서, 권취 동안의 제조 에러 또는 오프셋은 상술된 바와 같이 거리(d1, d2) 및 차(b-a) 및 차((c1, c2)-b)를 설정함으로써 허용된다. 권취 동안 제조 에러 또는 오프셋이 큰 때, 거리(d1, d2), 차(b-a) 및 차((c1, c2)-b)는 크게 설정되어야만 한다. 또한, 권취 동안 제조 에러 또는 오프셋이 감소될 수 있다면, 차(b-a) 및 차((c1, c2)-b)는 작게 설정될 수 있어, 재료 비용을 그 양만큼 감소시킬 수 있다. 이 방식으로, 권취 전극체(10)를 제조할 때 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 위빙(즉, 권취 동안의 오프셋)을 최소화하는 것이 바람직하다.
전극 권취 장치(100)는 스트립 애노드(11)(즉, 제1 스트립 전극), 제1 스트립 세퍼레이터(12), 스트립 캐소드(13)(즉, 제2 스트립 전극) 및 제2 스트립 세퍼레이터(14)를 권취축(121, 122)에 이 순서로 포개서 감는 장치이다. 스트립 애노드(11)(즉, 제1 스트립 전극), 제1 스트립 세퍼레이터(12), 스트립 캐소드(13)(즉, 제2 스트립 전극) 및 제2 스트립 세퍼레이터(14)는 각각 별도의 공급 릴(21 내지 24)로부터 공급된다.
이 전극 권취 장치(100)는 터릿(110), 권취축(121, 122), 댄서 롤러(311 내지 314), 에지 검출 장치(321 내지 324) 및 보정 기구(331 내지 334)를 포함한다. 게다가, 전극 권취 장치(100)에는 또한 제어기(400)가 제공된다. 이 제어기(400)는 CPU 등으로부터 형성된 연산부 및 비휘발성 메모리 등으로 형성된 기억 소자를 포함한다. 이 제어기(400)는 미리 설정된 프로그램에 따라 다양한 전자적인 연산을 수행함으로써 전극 권취 장치(100)를 제어한다.
댄서 롤러(311 내지 314)는 권취축(121 내지 122) 주위에 권취될 스트립 부재(11 내지 14)의 장력을 조정하는 장치이다. 에지 검출 장치(321 내지 324)는 권취축(121, 122)에 권취될 스트립 부재(11 내지 14)의 에지의 위치를 검출하는 장치이다. 보정 기구(331 내지 334)는 권취축(121, 122)에 권취될 스트립 부재(11 내지 14)의 폭 방향의 위치를 보정하는 기구이다.
제어기(400)는 댄서 롤러(311 내지 314)를 제어한다. 스트립 부재(11 내지 14)에 적절한 장력을 부여함으로써 이송 롤러와 스트립 부재(11 내지 14) 사이에는 적절한 양의 마찰력이 생성된다. 이는 스트립 부재가 이의 궤도에 따른 폭 방향으로 위빙하는 것을 억제한다. 또한, 제어기(400)는 에지 검출 장치(321 내지 324)로부터의 검출 신호에 기초하여 보정 기구(331 내지 334)를 제어한다. 스트립 부재(11 내지 14)는 폭 방향으로의 이의 위치가 보정 기구(331 내지 334)에 의해 보정되는 동안 권취축(121, 122) 상으로 권취된다. 이 방식으로, 전극 권취 장치(100)는 상술된 댄서 롤러(311 내지 314) 및 보정 기구(331 내지 334) 등을 사용하여 스트립 부재(11 내지 14)의 위빙을 최소화하면서 권취축(121, 122) 상으로 스트립 부재(11 내지 14)를 권취한다. 또한, 댄서 롤러(331 내지 314), 에지 검출 장치(321 내지 324) 및 보정 기구(331 내지 334) 등의 구체적인 기계적인 구조 뿐만 아니라 댄서 롤러(311 내지 314) 및 보정 기구(331 내지 334)를 제어하는 구체적인 방법에 대하여 임의의 다양한 적절한 구조가 채용될 수 있다.
이 전극 권취 장치(100)는 권취축(121, 122) 상으로 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 제2 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 포개어서 권취하고, 그런 후 스트립 전극(11, 13)을 절단하고 절단된 스트립 전극(11, 13)을 권취하는 것과 같은 복수의 공정을 수행한다. 이 전극 권취 장치(100)의 복수의 권취축(121, 122)이, 이들의 위치가 수행될 공정에 따라 변경될 수 있도록, 터릿(110)에 제공된다. 즉, 복수의 공정은 각 공정에 대하여 다른 위치에서 권취축(121, 122)으로 수행되어, 생산성을 향상시킨다.
터릿(110)은 전극 권취 장치(100)에 대하여 회전가능하게 배열된다. 회전축(111)이 터릿(110)의 회전 중심에 배열된다. 이 예시적인 실시예에서, 2개의 권취축(121, 122)이 터릿(110)의 원주 방향으로 서로로부터 180° 이격되어 터릿(110)에 위치설정된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 터릿(110)은 하나의 권취축(121 또는 122)이, 권취축(121 또는 122)이 스트립 부재(11 내지 14)를 권취하는 제1 위치(X1)에 있고, 다른 권취축(121 또는 122)이, 권취된 스트립 부재(11 내지 14)가 권취축(121 또는 122)으로부터 인출되는 제2 위치(X2)에 있도록 회전된다. 제1 위치(X1) 및 제2 위치(X2)는 터릿(110)의 원주 방향에서 서로로부터 180˚ 이격되어 위치설정된다. 따라서, 스트립 부재(11 내지 14)를 권취하는 권취축(121 또는 122)은 터릿(110)을 회전시킴으로써 변경될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 궤도는 이들이 공급 릴(21 내지 24)로부터 제1 위치(X1)의 방향에 있도록 설정된다. 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 제1 위치(X1)에서 미리 정해진 순서로 포개져서 묶여진다.
이 예시적인 실시예에서, 권취축(121, 122)은 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 묶어서 유지하는 한 쌍의 축 부재에 의해서 형성된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 권취축(121, 122)은 이들이 터릿(110)에 대하여 돌출 또는 수축하는 것을 가능하게 하는 기구를 갖는다. 권취축(121, 122)은 터릿(110)으로부터 돌출하여 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 일 단부에서 묶어서 유지하도록 되어 있다. 그리고 권취축(121, 122)을 회전하게 함으로써(자전에 의해서), 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 권취축(121, 122)의 외주연면에 권취될 수 있다. 또한, 결과적인 권취 전극체는 권취축(121, 122)을 터릿(110) 내로 수축시킴으로써 권취축(121, 122)으로부터 제거될 수 있다.
스트립 전극(11, 13)을 절단하는 커터(131, 132)가 도 4에 도시된 바와 같이 제1 위치(X1)에 공급되는 스트립 전극(11, 13)의 궤도를 따라 배열된다. 이 예시적인 실시예에서, 절단된 스트립 전극(11, 13)의 단부를 유지하는 유지부(141, 142)가 커터(131, 132) 근처에 제공된다. 또한, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 절단하는 커터(133)가 터릿(110)의 회전축(111) 근처에 배열된다. 터릿(110), 권취축(121, 122) 및 커터(131, 132, 133)는 모두 제어기(400)에 의해서 제어된다.
제어기(400)는 권취축(121, 122) 상에 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 포개서 권취하는 제1 공정을 수행한다. 이 예시적인 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 권취축(121, 122) 중에서 권취축(121)이 제1 위치(X1)로 이동되고 다른 권취축(122)이 제2 위치(X2)로 이동된다. 그리고 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 미리 정해진 순서로 포개져서 위치되고 이들 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터의 단부는 제1 위치(X1)에서 권취축(121)에 의해서 유지된다. 그리고, 권취축(121)이 회전되어 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 권취된다.
미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 제1 공정에 의해서 권취축(121)에 권취된 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트립 전극(11, 13)이 커터(131, 132)에 의해서 절단되는 제2 공정이 수행된다. 이 예시적인 실시예에서, 스트립 전극(11, 13)은 커터(131, 132) 근처에서 유지부(141, 142)에 의해서 유지되는 동안 절단된다. 절단된 스트립 전극(11, 13)의 단부 중에서 공급 릴(21, 23)에 연결된 단부는 유지부(141, 142)에 의해 유지된다. 한편, 권취축(121)에 권취된 스트립 전극(11, 13)의 단부는 자유 단부이다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되는 동안 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부가 권취되도록 터릿(110)이 회전되는 동안 권취축(121)이 (자전에 의해) 회전되는 제3 공정이 수행된다. 즉, 스트립 전극(11, 13)이 제2 공정에서 절단되었지만, 권취축(121)에 권취된 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 여전히 공급 릴(21 내지 24)에 연결되어 있다. 따라서, 제어기(400)는 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부가 권취되는 동안 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하기 위하여 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 공급 릴(22, 24)을 회전시킨다.
이 제3 공정에서, 권취축(121)은 도 7에 도시된 바와 같이 제2 위치(X2)로 이동한다. 그 동안, 제2 위치(X2)에 있었던 권취축(122)은 제1 위치(X1)로 이동한다. 그런 후, 제1 위치(X1)에는, 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 권취축(122)에 설치되고 스트립 부재(11 내지 14)의 권취가 새로 시작한다. 또한, 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 제2 위치(X2)로 이동된 권취축(121)에 연결된다. 이 예시적인 실시예에서, 권취축(121)이 제2 위치(X2)로 이동한 때, 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 도 7에 도시된 바와 같이 터릿(110)의 회전축(111) 주위에 매어지고 회전축(111) 근처에 배열된 커터(133)에 의해서 절단된다. 이 제2 위치(X2)에서, 절단된 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 단부는 테이프 등에 의해서 권취 전극체의 외주연면에 고정된다. 그런 후 권취 전극체는 권취축(121)을 터릿(110) 내로 수축시킴으로써 권취축(121)으로부터 제거된다.
이 방식으로, 제1 위치(X1)에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트립 전극(11, 13)은 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 권취축(121)에 권취된 후에 절단된다. 그런 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부는 터릿(110)이 회전되는 동안 권취축(121)을 회전시킴으로써 권취된다. 즉, 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부는 권취축(121)을 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동시키는 동안 권취된다. 제2 위치(X2)에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 절단되고, 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 말단부는 고정되고, 권취 전극체는 권취축(121)으로부터 제거된다. 전극 권취 장치(100)는 터릿(110)을 적절한 타이밍에서 회전시킴으로써 권취축(121, 122)의 위치를 변경하면서 이들 작동을 반복한다. 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 절단된 후 다시 권취축(121, 122)에 권취되는 기술은, 예컨대 일본 공개 특허 공보 평9-194091호에 개시된 공지 기술이고, 따라서 여기서 설명하지 않는다.
이 예시적인 실시예에서, 상술된 제3 공정에서는, 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부는 권취축(121)이 터릿(110)을 회전시킴으로써 이동되는 동안 권취축(121)을 (자전에 의해) 회전시킴으로써 권취된다. 따라서, 이 전극 권취 장치(100)에 따르면, 터릿(110)을 회전시키는 공정 및 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부를 권취하는 공정이 동시에 수행된다. 따라서, 공정의 수가 감소될 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제3 공정에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되어 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 장력의 변동이 낮게 유지될 수 있다.
이 예시적인 실시예에서, 권취축(121)의 회전(자전) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 송출은 제3 공정에서 적절하게 제어된다. 상술된 이 제3 공정에서, 권취축(121)의 회전을 제어하는 제1 제어량(V1) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하는 제2 제어량(C2)이 아래에서 설명되는 바와 같이 설정된다.
권취축(121)의 회전을 제어하는 제1 제어량(V1)은 ⅰ) 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이, 및 ⅱ) 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취 또는 권취해제될 스트립 전극(11, 13)의 길이에 기초하여 설정된다.
제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 공정에서 스트립 전극(11, 13)이 커터(131, 132)에 의해 절단된 때 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이이다. 이 경우, 스트립 전극(11, 13)이 제1 위치(X1)에서 권취축(121, 122)에 권취되는 위치로부터 스트립 전극(11, 13)이 커터(131, 132)에 의해 절단되는 위치까지의 스트립 전극(11, 13)의 궤도에 따른 거리가 얻어질 수도 있다.
이 예시적인 실시예에서, 제1 위치(X1)에서 스트립 전극(11, 13)이 권취축(121, 122)에 권취되는 위치는 풀리가 배치되는 위치 등 및 권취축(121, 122)에 권취되는 길이에 따라 미리 산출된다. 또한, 스트립 전극(11, 13)이 커터(131, 132)에 의해 절단되는 위치는 커터(131, 132)가 배치되는 위치에 의해 얻어진다. 스트립 전극(11, 13)의 궤도는 풀리 등이 배치되는 위치에 의해 얻어질 수도 있다. 제2 공정에서 스트립 전극(11, 13)이 커터(131, 132)에 의해 절단될 때 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이는 상술된 길이이다. 권취될 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이는 제2 공정에서의 절단이 수행된 후에 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이에 기초하여 설정될 수도 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트립 전극(11, 13)이 권취축(121)으로 권취되기 시작하는 권취축(121) 상의 원주 방향으로의 위치(이하 이 위치는 간단히 "권취 지점"으로 참조된다)는, 권취축(121)이 제1 위치(X1)에 있을 때와 권취축(121)이 제2 위치(X2)에 있을 때가 상이하다. 이 예시적인 실시예에서, 제2 위치(X2)에서 스트립 전극(11, 13)이 권취축(121) 상으로 권취되는 권취 지점은, 권취축(121)의 회전 방향으로, 권취축(121)이 제1 위치(X1)에 있을 때의 권취 지점의 후방이다. 즉, 도 5 및 도 7에서, 권취축(121) 상으로 권취되고 있는 스트립 전극(11, 13)의 권취 지점은 권취축(121)의 회전 방향으로 더 멀리 후방이다. 따라서, 권취축(121)이 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동함에 따라, 권취축(121)에 이미 권취된 스트립 전극(11, 13)은 제2 위치(X2)에서 권취축(121)으로부터 권취 해제된다. 따라서, 권취축(121)이 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동되는 동안 권취축(121)에 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부를 권취할 때, 권취축(121)에 이미 권취되어 있는 스트립 전극(11, 13)이 그만큼 더 권취해제 및 권취될 길이를 고려하는 것이 필요하다.
또한, 도면에 도시되지 않았지만, 권취축(121)의 회전 방향이 도 5에 도시된 것과 같고 터릿(110)의 회전 방향이 상술된 것과 반대이면, 스트립 전극(11, 13)에 이미 권취된 스트립 전극(11, 13)은 권취축(121)이 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동될 때 더 권취될 것이다. 또한, 터릿(110)의 회전 방향이 도 5에 도시된 것과 같고 권취축(121)의 회전 방향이 상술된 것과 반대이면, 권취축(121)에 이미 권취된 스트립 전극(11, 13)은 권취축(121)이 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동될 때 더 권취될 것이다. 또한, 터릿(110)의 회전 방향과 권취축(121)의 회전 방향이 둘다 도 5에 도시된 것과 반대이면, 권취축(121)에 이미 권취된 전극(11, 13)은 권취축(121)이 제1 위치(X1)에서 제2 위치(X2)로 이동될 때 권취해제될 것이다.
이 예시적인 실시예에서, 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취되는 스트립 전극(11, 13)의 길이가 얻어지고 권취축(121)의 회전을 제어하는 제1 제어량(V1)이 이 지식에 기초하여 상술된 제3 공정에서 결정된다.
즉, 이 예시적인 실시예에서, 터릿(110)이 180°회전하는 데 걸리는 시간을 t1이라고 하면, 권취축(121)이 제1 위치(X1)로부터 제2 위치(X2)로 이동하는 동안 권취축(121)의 회전을 제어하는 제1 제어량(V1)은 도 8에 도시된 것과 같이 설정된다. 도 8에서, V11은 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이에 기초하여 설정되는 제어량이고, V12는 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제될 스트립 전극(11, 13)의 길이에 기초하여 설정되는 제어량이다. V1은 V11과 V12를 함께 더함으로써 얻어진다. 또한, 이 예시적인 실시예에서, 스트립 전극(11, 13)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제되고, 따라서 V12는 양의 제어량이다. 반대로, 터릿(110)을 회전시킴으로써 스트립 전극(11, 13)이 권취축(121)에 권취될 때, V12는 음의 제어량이 된다. 또한, 이 예시적인 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 제어량(V1)은 단위 제어 시간당으로 분할되고 제어량은 각 단위 제어 시간에 대해 산출된다. 또한, 이 예시적인 실시예에서, 제1 제어량(V1)은 스트립 전극(11, 13)이 권취축(121)에 권취되는 속도에 의해 산출된다.
또한, 이 예시적인 실시예에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하는 제2 제어량(C2)은 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 제3 공정에서 적절하게 송출되도록 설정된다. 이 제2 제어량(C2)은 터릿(110)을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이 및 제1 제어량(V1)에 기초하여 얻어진다. 권취축(121)이 회전되지 않아더라도 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 터릿(110)이 회전될 때 여전히 인출될 것이다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 권취축(121)이 제1 위치(X1)에 있을 때와 비교하여, 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 도 6에 도시된 바와 같이 터릿(110)이 대략 90°회전할 때 인출된다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 권취축(121)이 제2 위치(X2)로 이동할 때 추가로 인출된다. 이 예시적인 실시예에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하는 제2 제어량(V2)은 이 지식에 기초하여 제3 공정에서 설정된다.
즉, 터릿(110)이 180°회전할 때 걸리는 시간을 t1이라 하면, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하는 제2 제어량(V2)은 권취축(121)이 제1 위치(X1)에서 제2 위치(X2)로 이동하는 동안 도 10에 도시된 바와 같이 설정된다. 도 10에서, V1은 상술된 제1 제어량(V1)이다. 권취축(121)의 회전은 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부가 적절하게 권취되도록 이 제1 제어량(V1)에 기초하여 제어된다. 스트립 세퍼레이터(12, 14)는 권취축(121)의 회전에 따라 송출되어야만 한다. 또한, 도 10에서, V21은 터릿(110)을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이에 기초하여 설정된 제어량이다. V2는 V1과 V21를 함께 더함으로써 얻어진다. 또한, 보다 구체적으로, 이 예시 실시예에서 제1 제어량(V1)은 도 11에 도시된 바와 같이 단위 제어 시간당으로 분할되고 제어량은 각각의 단위 제어 시간에 대해서 산출된다. 또한, 이 예시적인 실시예에서, 제2 제어량(V2)은 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되는 속도에 의해서 산출된다.
또한, 이 예시적인 실시예에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되는 양은 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 공급 릴(22, 24)의 회전을 제어함으로써 조정된다. 이 때, 공급 릴(22, 24)에 권취된 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 나머지 양은 점진적으로 변화한다. 따라서, 제어기(400)는 필요할 때 공급 릴(22, 24)에 권취된 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 외경을 검출하고, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 미리 정해진 속도로 송출하기 위하여 공급 릴(22, 24)의 회전 속도를 산출한다. 그런 후 제어기(400)는 산출 결과에 기초하여 공급 휠(22, 24)의 회전을 제어한다.
또한, 상술된 예시적인 실시예에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출하는 제2 제어량(C2)은 제1 제어량(V1) 및 터릿(110)을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이에 기초하여 제3 공정에서 얻어진다. 제2 제어량(C2)은 또한 제1 제어량(V1)에 기초하는 것에 대신하여, 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이(V11)(도 8 참조) 및 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극(11, 13)의 길이(V12)(도 8 참조)에 기초하여 얻어질 수도 있다. 즉, 제2 제어 변수(C2)는 또한 ⅰ) 제2 공정에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이(V11)(도 8 참조), ⅱ) 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극(11, 13)의 길이(V12)(도 8 참조), 및 ⅲ) 터릿(110)을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이(V21)(도 10 참조)에 기초하여 설정될 수도 있다.
상술된 예시적인 실시예에서, 제조되는 권취 전극체는 리튬 이온 2차 전지의 권취 전극체로서 사용될 수도 있다. 또한, 제조된 권취 전극체를 사용하는 리튬 이온 2차 전지를 제조하기 위한 임의의 다양한 적절한 방법이 사용될 수도 있다.
상술된 전극 권취 장치(100)에 의해 사용되는 권취 전극체를 제조하는 방법은 다음의 3 단계를 포함한다. 제1 단계는 터릿(110)에 제공된 복수의 권취축(121, 122) 중에서 하나의 권취축에 미리 정해진 길이의 스트립 전극(11, 13) 및 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 포개어서 권취하는 것을 포함한다. 제2 단계는 커터(131, 132)를 사용하여 스트립 전극(11, 13)을 절단하는 것을 포함한다. 제3 단계는 터릿(110)을 회전시키는 동안 권취축(121, 122)을 회전시키고 스트립 세퍼레이터(12, 14)를 송출함으로써 제2 단계에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부를 권취하는 것을 포함한다. 제1, 제2 및 제3 단계를 포함하는 권취 전극체를 제조하는 방법에 따르면, 제2 단계에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부는 터릿(110)이 회전되는 동안 권취축(121, 122)을 회전시킴으로써 권취된다. 그 결과, 생산성이 양호하다. 또한, 제3 단계에서는, 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되어 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 장력의 변동이 낮게 유지될 수 있다. 따라서, 위빙이 거의 없는 권취 전극체가 효율적으로 제조될 수 있다. 또한, 양호한 성능을 갖는 전지가 이 권취 전극체를 사용함으로써 효율적으로 제공될 수 있다.
이 경우, 제3 단계에서, 권취축(121, 122)이 회전되는 속도는 제2 단계에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이 및 터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극(11, 13)의 길이에 기초하여 조정될 수도 있다. 이 방식에서 권취축(121, 122)이 권취되는 속도는 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 미리 정해진 길이를 보다 신뢰성있게 권취하는 것을 가능하게 한다. 그 결과, 권취 전극은 효율적으로 제조될 수 있고, 따라서 양호한 성능을 갖는 전지가 효율적으로 제공되는 것을 가능하게 한다.
또한, 상술된 제3 단계에서, 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되는 속도는 또한 ⅰ) 제2 단계에서 절단된 스트립 전극(11, 13)의 나머지 말단부의 길이, ⅱ)터릿(110)을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극(11, 13)의 길이, 및 ⅲ) 터릿(110)을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 길이에 기초하여 조정될 수도 있다. 이 방식으로 스트립 세퍼레이터(12, 14)가 송출되는 속도를 조정하는 것은 스트립 세퍼레이터(12, 14)의 장력의 변동이 낮게 유지되게 할 수 있어서, 위빙이 거의 없는 권취 전극체가 효율적으로 제조될 수 있게 한다. 그 결과, 양호한 성능을 갖는 전지가 이 권취 전극체를 사용하여 효율적으로 제공될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 권취 전극체를 제조하는 전극 권취 장치 및 방법이 위에서 설명되었지만, 본 발명에 따른 권취 전극체를 제조하는 전극 권취 장치 및 방법은 이 예시적인 실시예로 한정되지 않는다.
예를 들어, 전극 권취 장치의 구조는 상술된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다. 보다 구체적으로, 댄서 롤러, 에지 검출 장치 및 보정 기구의 제공은 상술된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다. 반대로, 다양한 변형이 가능하다. 또한, 위에서 설명된 전극 권취 장치(100)에서, 2개의 권취축(121, 122)이 터릿(110)에 제공된다. 그러나, 터릿(110)에 제공되는 권취축의 수는 2개로 한정되지 않는다. 즉, 2개 이상의 권취축이 터릿(110)에 제공될 수도 있다. 또한, 상술된 예시적인 실시예에서, 본 발명에서는, 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부는 터릿이 회전됨과 동시에 권취되어, 작업을 통합한다. 따라서, 2개의 권취축이 터릿(110)에 제공될 수 있다. 또한, 리튬 이온 2차 전지에 사용되는 권취 전극체의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터가 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터의 예로서 주어진다. 그러나, 본 발명에 따른 권취 전극체를 제조하기 위한 전극 권취 장치 및 방법은 또한 리튬 이온 2차 전지 이외의 다른 형태의 전지에 사용되는 권취 전극체를 제조하는 데 사용될 수도 있다. 이 경우, 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터의 구조는 전지에 적합하도록 변경될 수도 있다.
비록 본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 설명된 실시예 또는 구조로 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 반대로, 본 발명은 다양한 변형 및 균등한 구성을 포함하도록 의도된다. 또한, 개시된 발명의 다양한 요소가 다양한 예시적인 조합 및 구성으로 도시되지만, 더 많은, 더 적은 또는 하나의 요소 만을 포함하는 다른 조합 및 구성도 첨부된 청구범위의 범위 내이다.

Claims (11)

  1. 적어도 하나의 스트립 전극과 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터가 교대로 포개어져 권취되는 권취 전극체를 제조하는 방법이며,
    터릿에 제공된 복수의 권취축 중에서 하나의 권취축에 미리 정해진 길이의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터를 포개어서 권취하는 제1 단계와,
    상기 스트립 전극을 절단하는 제2 단계와,
    상기 터릿을 회전시키면서 상기 권취축을 회전시키고 상기 스트립 세퍼레이터를 송출함으로써 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부를 권취하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 단계는 상기 권취축을 회전시킴으로써 송출된 스트립 세퍼레이터를 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 권취축을 회전시킴으로써 상기 스트립 세퍼레이터가 권취되는 속도는 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도 이상인, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 제4 단계를 더 포함하는, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 단계에서, 상기 권취축이 회전되는 속도는 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이 및 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이에 기초하여 조정되는, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 단계에서, 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도는 상기 제2 단계에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이, 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이, 및 터릿을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터의 길이에 기초하여 조정되는, 제조 방법.
  6. 적어도 하나의 스트립 전극 및 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터가 교대로 포개어져 권취되는 권취 전극체를 제조하는 장치이며,
    터릿과,
    상기 터릿에 제공된 복수의 권취축과,
    상기 스트립 전극을 절단하는 커터와,
    상기 터릿, 상기 권취축 및 상기 커터를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 권취 전극체를 제조하는 방법의 단계들을 실행하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.
  7. 권취축에 적어도 하나의 스트립 전극 및 적어도 하나의 스트립 세퍼레이터를 포개어서 교대로 권취하는 전극 권취 장치이며,
    터릿과,
    상기 터릿에 제공된 복수의 권취축과,
    상기 스트립 전극을 절단하는 커터와,
    상기 터릿, 상기 권취축 및 상기 커터를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 권취축 상에 미리 정해진 길이의 스트립 전극 및 스트립 세퍼레이터를 포개어서 권취하는 것을 포함하는 제1 공정과, 상기 커터를 사용하여 상기 스트립 전극을 절단하는 것을 포함하는 제2 공정과, 상기 터릿을 회전시키는 동안 상기 권취축을 회전시키고 상기 스트립 세퍼레이터를 송출함으로써 상기 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부를 권취하는 것을 포함하는 제3 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 전극 권취 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제3 공정은 상기 권취축을 회전시킴으로써 송출된 스트립 세퍼레이터를 권취하는 권취 공정을 포함하고, 권취축을 회전시킴으로써 상기 스트립 세퍼레이터가 권취되는 속도는 상기 스트립 세퍼레이터가 송출되는 속도 이상인, 전극 권취 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 제2 커터를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제2 커터를 사용하여 상기 스트립 세퍼레이터를 절단하는 것을 포함하는 제4 공정을 수행하는, 전극 권취 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 공정에서, 상기 권취축의 회전을 제어하는 제1 제어량이 상기 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이 및 상기 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이에 기초하여 설정되는, 전극 권취 장치.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 공정에서, 상기 스트립 세퍼레이터를 송출하는 제2 제어량은 상기 제2 공정에서 절단된 스트립 전극의 나머지 말단부의 길이, 상기 터릿을 회전시킴으로써 권취해제 또는 권취될 스트립 전극의 길이 및 상기 터릿을 회전시킴으로써 인출될 스트립 세퍼레이터의 길이에 기초하여 설정되는, 전극 권취 장치.
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