KR20120117635A - 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치 - Google Patents

전극 제조 방법 및 전극 제조 장치 Download PDF

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사찌오 기무라
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 가공 속도를 상승시켜 전극을 양산하는 것에 적합한 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치를 제공하는 것이다.
띠 형상의 금속박(12)의 적어도 한쪽의 면 상에 전극 활물질(4b, 6b)을 간헐적으로 도포?건조시킨 띠 형상 전극재(11)에 레이저를 조사(照射)하고 절단하여, 전극을 제작하는 전극 제조 방법이다. 그리고 레이저를 조사하는 레이저 헤드(26)를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도에 의해 이동시키고, 레이저 헤드(26)를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드(26)가 면하는 띠 형상 전극재(11)의 절단면의 변화에 대응하는 에너지 강도의 레이저 광을 기억?설정한다. 그리고 레이저를 조사하는 레이저 헤드(26)를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도로 이동시키고, 레이저 헤드(26)를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 따라 설정?기억한 에너지 강도의 레이저 광을 레이저 헤드(26)로부터 조사하도록 했다.

Description

전극 제조 방법 및 전극 제조 장치{MANUFACTURING METHOD OF ELECTRODE AND MANUFACTURING APPARATUS OF ELECTRODE}
본 발명은 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치에 관한 것이다.
종래로부터 레이저를 조사(照射)함으로써, 표면에 형성한 전극 활물질층과 함께 집전체로 되는 금속박을 절단하여, 평판 형상의 전극을 제조하는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
이것은, 레이저의 조사에 의해, 금속박만으로 이루어지는 부분을 절단하여 전극 단자를 형성함과 동시에, 전극 활물질층이 형성된 부분에 대해서는 절단면을 따른 전극 활물질층을 레이저의 열작용에 의해 제거하고, 전극 활물질의 용융 응고부를 형성하도록 하고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2010-34009호 공보
그런데 상기한 종래예와 같이, 금속박만으로 이루어지는 가공 영역과 전극 활물질층이 형성된 가공 영역에서, 영역마다 버어(burr)가 없는 양호한 절단 품질을 얻기 위해서는, 조사하는 레이저의 강도, 스폿 직경, 상대적 이동 속도 등의 가공 조건을 가공 영역마다 변경할 필요가 있다.
이로 인해, 가공 헤드의 위치 신호에 기초하여, 가공하고 있는 영역이 확인되고, 영역에 대응하는 가공 조건이 선택된다. 또한, 가공 헤드의 위치 신호에 기초하여, 전극 활물질층이 형성된 부분의 잘라내기를 실행하는 영역과 단자의 잘라내기를 실행하는 영역의 경계 위치에 가공 헤드가 도달했다고 확인된 시점에서 가공 헤드를 정지시켜 가공 조건의 변경이 실행된다. 이 가공 조건의 변경은, 새롭게 가공하는 영역을 판정하고, 그 영역에 적합한 가공 조건을 선택하고, 선택한 가공 조건에 의해 새로운 영역의 가공이 재개되게 된다.
이상과 같이, 통상의 시퀀스 제어에 의한 가공 조건의 변경에 있어서는, 항상 가공 헤드의 위치가 확인되고, 영역의 경계에 있어서 영역의 확인, 가공 조건의 확인 등의 신호의 교환 시간을 필요로 하고, 결과로서 가공 헤드가 정지되는 등, 가공 속도의 고속화에 한계가 있었다. 그로 인해, 가공 속도를 상승시켜 전극을 양산하는 것에 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 가공 속도를 상승시켜 전극을 양산하는 것에 적합한 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 띠 형상의 금속박의 적어도 한쪽의 면 상에 전극 활물질을 간헐적으로 도포?건조시킨 띠 형상 전극재에 레이저를 조사하고, 금속박이 노출된 단자와 금속박의 적어도 한쪽의 면에 전극 활물질을 구비하는 전극 부분으로 이루어지는 전극을 절단하여 제작하는 전극 제조 방법이다.
그리고 본 발명에 있어서는, 레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도에 의해 이동시키고, 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드가 면하는 전극재의 절단면의 변화에 대응하는 레이저 광의 에너지 강도를 기억?설정하도록 했다.
따라서, 본 발명에서는, 레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도로 이동시킨다. 동시에, 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 따라 설정?기억한 에너지 강도의 레이저 광을 레이저 헤드로부터 조사한다. 이에 의해, 가공 속도를 저하시키지 않고, 워크에 부여하는 에너지를 절단 부위마다 제어하여, 버어가 없는 양호한 절단 품질을 유지하면서, 동일한 속도로 절단 가공할 수 있어, 전극을 효율적으로 양산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전극을 적용하는 전지의 평면도.
도 2는 동일하게 전극을 적용하는 전지의 단면도.
도 3은 정극 전극의 정면도 (A) 및 측면도 (B).
도 4는 부극 전극의 정면도 (A) 및 측면도 (B).
도 5는 롤 형상으로 권취된 상태로부터의 전개 상태를 도시하는 띠 형상 전극재의 측면도.
도 6은 띠 형상 전극재의 단면도.
도 7은 부극용 띠 형상 전극재의 주요부를 도시하는 단면도 (A) 및 평면도 (B).
도 8은 정극용 띠 형상 전극재의 주요부를 도시하는 단면도 (A) 및 평면도 (B).
도 9는 레이저 절단 장치의 개략을 도시하는 설명도.
도 10은 레이저 헤드의 구조를 도시하는 측면도.
도 11은 부극용 띠 형상 전극재의 절단면 (A), 레이저 조사 타이밍 (B), 레이저 출력 (C), 레이저 에너지 (D)의 시간적인 변화를 나타내는 타임차트.
도 12는 정극용 띠 형상 전극재의 절단면 (A), 레이저 조사 타이밍 (B), 레이저 출력 (C), 레이저 에너지 (D)의 시간적인 변화를 나타내는 타임차트.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태의 전극 제조 장치에 사용하는 레이저 헤드의 구조를 도시하는 개략 구성도.
도 14는 도 13에 도시한 레이저 헤드의 A 부분의 단면도 (A) 및 B 부분의 단면도 (B).
도 15는 도 13에 도시하는 레이저 헤드의 동작 상태를 도시하는 설명도.
도 16은 도 15에 이어지는 레이저 헤드의 동작 상태를 도시하는 설명도.
이하, 본 발명의 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치를, 리튬 이온 전지에 있어서의 전극 제조 방법 및 전극 제조 장치에 적용한 것에 대해 설명한다.
우선, 리튬 이온 전지의 구성을, 예를 들어 도 1, 2에 도시하는 리튬 이온 2차 전지를 일례로서, 그 개요를 설명한다. 도 1은 본 발명의 적용예로서의 리튬 이온 2차 전지의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 리튬 이온 2차 전지(1)는, 전지 요소(2)와, 전지 요소(2)를 수용하는 외장 케이스(3)를 구비한다.
전지 요소(2)는, 정극 전극(4), 전해질층으로서의 세퍼레이터(5) 및 부극 전극(6)을 순차 적층한 적층체로서 구성된다.
정극 전극(4)은 도 3에 도시하는 바와 같이, 판 형상의 정극 집전체(4a)의 양면에 정극층(4b)을 갖고 있다. 정극 집전체(4a)에는, 정극층(4b)이 배치되어 있는 부분으로부터 돌출하여, 후술하는 정극 탭(8)과 전기적으로 접속하기 위한 단자(10a)가 설치되어 있다. 정극 집전체(4a)의 단자(10a)를 구성하는 돌출 부분에는, 양면에 배치하는 정극층(4b)이 배치되어 있지 않다. 정극 집전체(4a)로는, 예를 들어 알루미늄박이 사용된다. 또한, 정극층(4b)에는, 정극 활물질로서, 예를 들어 LiMn2O4, 도전조제에는, 아세틸렌 블랙, 바인더로서, PVDF를 사용한다. 그리고 이들을, 예를 들어 각각 80질량％, 10질량％, 10질량％로 배합하고, NMP(N-메틸피롤리돈)에 분산시켜 정극 슬러리를 조제하고, 정극 집전체(4a)의 양면에 순차 도포하고, 건조시켜, 정극 전극(4)을 형성한다.
또한, 정극 전극(4)의 단자(10a)의 근원 영역 및 정극층(4b)의 단자(10a)에 면하는 단부 영역의 표면에는, 세퍼레이터를 통해 인접하여 적층되는 부극 전극과의 전기적인 단락을 방지하기 위해, 도시하지 않지만, 예를 들어 폴리프로필렌 등의 수지로 이루어지는 절연 수지 테이프가 부착되어 있다.
부극 전극(6)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 판 형상의 부극 집전체(6a)의 양면에 부극층(6b)을 갖고 있다. 부극 집전체(6a)에는, 부극층(6b)이 배치되어 있는 부분으로부터 돌출하여, 후술하는 부극 탭(9)과 전기적으로 접속하기 위한 단자(10b)가 설치되어 있다. 부극 집전체(6a)의 단자(10b)를 구성하는 돌출 부분에는, 양면에 배치하는 부극층(6b)이 배치되어 있지 않다. 부극 집전체(6a)에는, 예를 들어 구리박이 사용된다. 또한, 부극층(6b)은, 부극 활물질로서, 예를 들어 그래파이트, 도전조제에는 아세틸렌 블랙, 바인더로서 PVDF를 사용한다. 그리고, 부극 활물질, 도전조제, 바인더를 각각, 예를 들어, 90질량％, 2질량％, 8질량％로 배합하고, NMP(N-메틸피롤리돈)에 분산시켜 부극 슬러리를 조제하고, 부극 집전체(6a)의 양면에 순차 도포하고, 건조시켜, 부극 전극(6)을 형성한다.
또한, 도시하는 리튬 이온 2차 전지(1)에 있어서는, 전지 요소(2)의 최외층에 배치되는 정극 전극(4)에 있어서는, 정극 집전체(4a)의 편면에만 정극층(4b)이 형성된다. 또한, 전지 요소(2)의 최외층에 배치되는 부극 전극(6)에 있어서도, 부극 집전체(6a)의 편면에만 부극층(6b)이 형성된다.
인접하는 정극 전극(4), 세퍼레이터(5) 및 부극 전극(6)이 하나의 단전지(7)를 구성하고 있고, 리튬 이온 전지(1)는 적층된 복수의 단전지(7)를 각각 전기적으로 병렬 접속하여 구성된다.
외장 케이스(3)는, 알루미늄 등의 금속을 폴리프로필렌 필름 등의 절연체로 피복한 고분자-금속 복합 라미네이트 필름의 시트재로 이루어진다. 외장 케이스(3)는 전지 요소(2)를 수납한 상태에서, 케이스 외주부가 열융착에 의해 접합된다. 이 외장 케이스(3)에는, 전지 요소(2)로부터의 전력을 외부로 취출하기 위해, 외부 단자로서의 정극 탭(8) 및 부극 탭(9)이 설치된다.
정극 탭(8)의 일단부는 외장 케이스(3)의 외측에 있고, 정극 탭(8)의 타단부는 외장 케이스(3)의 내부에서 각 정극 집전체(4a)의 단자(10a)의 집합부에 접속한다. 부극 탭(9)의 일단부는 외장 케이스(3)의 외측에 있고, 부극 탭(9)의 타단부는 외장 케이스(3)의 내부에서 각 부극 집전체(6a)의 단자(10b)의 집합부에 접속한다.
외장 케이스(3)는, 2차 전지의 조립 시에, 1매의 라미네이트 필름을 되접어, 내부에 전지 요소(2)를 수용하고, 정극 탭(8) 및 부극 탭(9)을 취출하는 두 변을 열융착에 의해 밀봉하고, 남은 한 변은 밀봉하지 않고 상방으로 개방한 개구를 구비하는 주머니 형상으로 형성한다. 상방으로 개방한 개구는, 외장 케이스(3) 내에 수용된 전지 요소(2)로의 전해액의 주액구로 사용되고, 주액 완료 후에 밀봉한다. 전해액은, 예를 들어, 1mol/리터의 LiPF6, LiBF4 등을 지지염으로 하고, 프로필렌 카보네이트와 에틸렌 카보네이트의 혼합 용매(질량비 50:50)를 용매로 하는 것이 사용된다.
또한, 외장 케이스(3)로서, 상기 형태에서는 1매의 라미네이트 필름을 2번 접기로 한 것을 예시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 2매의 라미네이트 필름을 사용해도 된다. 이 경우, 세 변을 우선 열융착하여 라미네이트 필름을 주머니 형상으로 형성한다. 또한, 외장 케이스(3)로서, 라미네이트 필름으로 주머니 형상으로 한 것 대신에, 통 등에 의한 외장 케이스(3)이어도 된다.
다음으로, 정극 전극(4) 및 부극 전극(6)의 제조 방법에 대해 설명한다.
전극 소재는, 집전체(4a, 6a)로 되는 띠 형상의 금속박(12)에 활물질층(4b, 6b)을 간헐적으로 도포하고, 건조되어, 프레스 롤러 등에 의해 가압된 후에, 도 5에 도시하는 바와 같이 롤 형상으로 권취된 상태로 공급된다. 이하에서는, 복수의 활물질층(4b, 6b)이 배열된 띠 형상의 전극재를 「띠 형상 전극재(11)」라고 한다. 또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)에 있어서는, 상기에 더하여 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 도포되어 있는 활물질층(4b)의 한쪽의 단부 표면과 금속박(12) 표면의 일부에 걸쳐 절연 수지 테이프(13)가 붙여지고, 롤 형상으로 권취된 상태로 공급된다.
이 롤 형상의 띠 형상 전극재(11)를 전개하면, 금속박(12)의 영역과 활물질층(4b, 6b)이 도포되어 있는 영역이 교대로 배열되어 있다. 또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)에 있어서는, 활물질층(4b)의 한쪽의 단부 표면과 금속박(12) 표면의 일부에 걸쳐, 절연 수지 테이프(13)가 붙여져 있다. 또한, 도포된 활물질층(4b, 6b)은, 프레스 롤러 등에 의한 가압에 의해 띠 형상의 방향으로 연신되므로, 그 길이 방향의 치수나 길이 방향의 단부 형상에 편차를 발생한다.
이로 인해, 이러한 띠 형상 전극재(11)를, 후술하는 레이저 절단 장치에 의해 절단하여 실제로 사용하는 전극(4, 6)으로 하기 위해서는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 단자(10)를 형성하는 측의 활물질층(4b, 6b)이 도포되어 있는 영역(활물질층 영역)의 단부를 일부 절단하여, 기준 절단면(도면 중의 지점 a-b 사이)을 형성한다. 그리고 그 기준 절단면을 기준으로 하여, 소정 치수의 금속박(12) 영역과 금속박(12) 영역으로부터 이격된 활물질층(4b, 6b) 영역의 타단부 근방을 각각 절단할 필요가 있다. 구체적으로는, 상기 기준 절단면을 기준으로 하여, 금속박(12)을 미리 설정한 소정 치수로 잘라내어 단자(10)를 형성한다. 또한, 상기 기준 절단면을 기준으로 하여, 활물질층(4b, 6b) 영역의 다른 쪽의 단부 근방을 미리 설정한 소정 치수로 되는 활물질 절단면에 의해 잘라내어 전극 영역을 형성한다.
부극용 띠 형상 전극재(11b)에 있어서는, 도 7에 도시하는 바와 같이 기준 절단면(도면 중의 지점 a-b 사이)에서는, 금속박(12)의 양면에 활물질층(6b)을 구비하는 3층 구조이다. 또한, 상기 기준 절단면을 기준으로 하여 금속박(12)을 미리 설정한 소정 치수로 잘라내어 단자(10b)로 하는 절단면(천이 절단면, 도면 중의 지점 b-c 사이)에서도, 절단 초기에는 금속박(12)의 양면에 활물질층(6b)을 구비하는 3층 구조이다. 그리고, 천이 절단면이 금속박(12)에 도달한 후에는 금속박(12)만이 존재하는 1층 구조(박 절단면, 도면 중의 지점 c-e-f 사이)로 된다.
또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)에 있어서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 기준 절단면(도면 중의 지점 a-b 사이)에서는, 금속박(12)의 양면에 활물질층(4b)과 절연 수지 테이프(13)를 구비하는 5층 구조이다. 또한, 상기 기준 절단면을 기준으로 하여 금속박(12)을 미리 설정한 소정 치수로 잘라내어 단자(10a)로 하는 절단면(천이 절단면, 도면 중의 지점 b-c 사이)에서도, 절단 초기에는 금속박(12)의 양면에 활물질층(4b)과 절연 수지 테이프(13)를 구비하는 5층 구조이다. 그리고, 천이 절단면이 금속박(12)에 도달한 후의 초기 단계(도면 중의 지점 c-d 사이)에 있어서는, 금속박(12)의 양면에 절연 수지 테이프(13)가 존재하는 3층 구조가 있고, 절연 수지 테이프(13)가 없는 영역에 도달한 단계에서 금속박(12)만이 존재하는 1층 구조(박 절단면, 도면 중의 지점 d-e-f 사이)로 된다.
또한, 정부극용 띠 형상 전극재(11a, 11b)에 있어서, 상기 기준 절단면을 기준으로 하여, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 활물질층(4b, 6b) 영역의 다른 쪽의 단부를 미리 설정한 소정 치수로 잘라내어 전극 영역으로 하는 활물질 절단면(도면 중의 지점 g-h 사이)에는, 금속박(12)의 양면에 활물질층(4b, 6b)을 구비하는 3층 구조로 된다.
도 9는 레이저 절단 장치(20)를 도시한다. 레이저 절단 장치(20)는, 띠 형상 전극재(11)를 반송하는 반송 컨베이어(21)와, 띠 형상 전극재(11)를 향해 레이저 헤드(26)로부터 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 장치(25)와, 레이저 헤드(26)에 어시스트 가스를 공급하는 어시스트 가스 공급 장치(22)와, 레이저 헤드(26)를 X-Y축 방향으로 이동 제어하는 X-Y축 로봇(23)을 구비한다. 여기에서는, X방향은 띠 형상 전극재(11)를 가로지르는 방향으로 하고, Y방향은 띠 형상 전극재(11)를 따르는 방향으로 한다.
반송 컨베이어(21)는, 전개한 띠 형상 전극재(11)를 레이저 조사 장치(25)에 의해 전극으로 하는 절단 중에는 정지되고, 1개마다의 절단이 종료할 때마다 활물질층(4b, 6b)의 배치 피치분만 보내는 간헐 반송 작동을 실행한다. 절단 후의 전극(4, 6)은 순차 반송 컨베이어(21)에 의해 다음 공정으로 보내진다.
X-Y축 로봇(23)은 반송된 띠 형상 전극재(11)에 대하여, 로봇 컨트롤러(23A)에 의해 레이저 헤드(26)를, 도 7, 8의 지점 a-b-c-d-e-f-g-h를 따라 이동 제어한다. 도 11의 (A) 및 도 12의 (A)는, 레이저 헤드(26)가 면하는 띠 형상 전극재(11)의 절단면에 있어서의 층 구조의 시간적인 변화를 나타낸다. 우선, 상기한 띠 형상 전극재(11)의 기준 절단면(X방향)을 따라 이동시킨다(도 7, 8 중의 지점 a-b 사이, 도 11, 12의 시점 t2-t3, 이하 마찬가지로 나타냄). 이어서, 그것에 계속되는 천이 절단면(X-Y방향)을 따라 이동시키고[지점 b-c(-d) 사이, 시점 t3-t4], 금속박(12)의 박 절단면(X-Y방향→X방향)을 따라 이동(지점 d-e-f 사이, 시점 t4-t5)시키도록 제어한다. 이어서, 레이저 헤드(26)를, 띠 형상 전극재(11)의 반송 방향과는 역방향인 Y방향으로 소정 거리의 공주(空走)시킨(지점 f-g 사이, 시점 t5-t6) 후에, 전극 영역을 형성하기 위한 활물질 절단면을 따라 X방향으로 이동(지점 g-h 사이, 시점 t6-t7)시키도록 제어한다.
각 절단면에 대한 이동 속도는, 로봇 스타트 신호에 의해 레이저 헤드(26)를 이동 개시시키고, 대강 등속 상태로 고속 이동시킨다. 예를 들어, 한 변이 200㎜ 전후인 전극을 띠 형상 전극재로부터 잘라내는 경우에는, 1개당 잘라내기 시간을 1sec로 하는 경우에는, 잘라내기 길이는 약 400㎜ 이상으로 되므로, 예를 들어 500㎜/s로 설정한다. 또한 공주 시에는, 설정한 속도로 제약되는 일 없이, 더욱 고속 이동시킨다.
또한, 반송 컨베이어(21)를 간헐 반송 작동시키는 것 대신에, 정지시키는 일 없이 연속 반송시키도록 해도 된다. 이 경우에는, X-Y축 로봇(23)은, 로봇 컨트롤러(23A)에 의해 레이저 헤드(26)를 반송 컨베이어(21)의 반송 방향인 Y방향으로 동기하여 이동시킴과 동시에, 그것에 덧붙여 상기한 이동 제어를 실행시킨다.
레이저 조사 장치(25)는, 레이저 헤드(26)와, 레이저 헤드(26)에 파이버 케이블을 통해 발진한 레이저 빔을 공급하는 레이저 발진기(27)와, 레이저 발진기(27)로 발진시키는 레이저 빔의 발진 상태를 제어하는 펑션 제너레이터(28)를 구비한다. 레이저 광으로서는, 파장이 10㎛인 CO2 레이저 광에 비교하여, 절단 속도를 빠르게 할 수 있고, 또한 미세하게 절단할 수 있어, 절삭 칩의 발생이 적은, 파장 1㎜의 싱글 모드인 YAG 레이저 광을 사용한다.
레이저 헤드(26)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 상단부의 파이버 커넥터를 통해 공급된 레이저 빔을 집광시켜 조사함과 동시에 후술하는 어시스트 가스의 방출구를 구비하는 노즐 칩(26A)을 구비한다. 또한, 레이저 헤드(26)에는, 노즐 칩 위치 확인용의 카메라(26B)와, 어시스트 가스를 노즐 칩(26A)에 공급하는 어시스트 가스 공급구(26C)를 구비하고, 로봇(23)의 X축에 설치된다.
펑션 제너레이터(28)는, 레이저 발진기(27)로 발진시키는 레이저의 펄스 조건[주파수, 듀티비(연속 발진은 듀티비 100％), 피크 출력]을 설정한다. 본 실시 형태에 있어서는, 로봇 스타트 신호를 로봇 컨트롤러(23A)로부터 수신한 후의 경과 시간에 따라, 기준 절단면에 대한 펄스 조건→천이 절단면에 대한 펄스 조건→박 절단면에 대한 펄스 조건→공주 중의 발진 정지→활물질 절단면에 대한 펄스 조건을, 순차 설정하여, 레이저 발진기(27)에 의한 레이저 발진을 제어한다.
예를 들어, 부극용 띠 형상 전극재(11b)에 대해서는, 도 11의 (C) 및 (D)에 도시하는 바와 같이, 레이저 헤드(26)가 기준 절단면을 통과하는 소정 시간(t2-t3 사이) 및 천이 절단면을 통과하는 소정 시간(t3-t4 사이)에는, 피크 출력은 작지만 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로 한다. 그리고 레이저 헤드(26)가 박 절단면으로 이행하여 박 절단면을 통과하는 소정 시간(t4-t5 사이)에는, 피크 출력을 저하시키고 또한 듀티비를 저하시키거나 주파수가 작은 발진 펄스로 하고, 레이저 헤드(26)가 공주 중은 발진 정지시킨다. 공주 후의 활물질 절단면을 통과하는 소정 시간(t6-t7 사이)에는, 피크 출력이 작지만 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로 한다.
또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)에 대해서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 레이저 헤드(26)가 기준 절단면을 통과하는 소정 시간(t2-t3 사이)에는, 피크 출력이 높고 또한 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로 한다. 천이 절단면을 통과하는 소정 시간에는, 레이저 헤드(26)가 활물질 영역에 있는 초기(t3-t4 사이)에는 피크 출력이 높고 또한 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로 한다. 또한, 레이저 헤드(26)가 활물질 영역을 떠나 절연 수지 테이프(13)가 절단면에 존재하는 후기(t4-t8 사이)에는 피크 출력을 일시적으로 최대화시킨다.
그리고, 레이저 헤드(26)가 박 절단면으로 이행하여 박 절단면을 통과하는 소정 시간(t8-t5 사이)에는, 피크 출력을 저하시키고 또한 듀티비를 저하시키거나 주파수가 작은 발진 펄스로 하고, 레이저 헤드가 공주 중은 발진 정지시킨다. 공주 후의 활물질 절단면을 통과하는 소정 시간(t6-t7 사이)에는, 피크 출력이 작지만 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로 한다.
어시스트 가스 공급 장치(22)는, 공급 장치(22A)로부터 에어 호스를 통해 어시스트 가스를 어시스트 가스 공급구(26C)에 공급하고, 레이저 헤드(26)의 레이저 광선의 조사구와 동축에 설치된 노즐(26A)로부터 분출시킨다. 분출된 어시스트 가스는, 레이저 광선에 의한 용융 부위를 넓힘과 동시에 빠르게 냉각한다. 또한, 어시스트 가스의 ON/OFF가 자유롭게 전환할 수 있도록 에어 호스의 도중에 전자기 밸브(26D)가 접속되어 있다.
이상의 구성의 전극 제조 장치의 동작에 대해 이하에 설명한다.
X-Y축 로봇(23)은, 레이저 헤드(26)를 반송 컨베이어(21) 측방의 가공 개시 위치에 근접한 대기 위치에 위치시키고 있다.
우선, 반송 컨베이어(21)에 의해 롤 형상의 띠 형상 전극재(11)가 전개되어 반송된다. 띠 형상 전극재(11)의 지점 a가 레이저 헤드(26)의 대기 위치와 Y축 방향으로 일치할 때까지 반송되면, 반송 컨베이어(21)가 정지되고, 띠 형상 전극재(11)가 가공 상태로 세트되고, 로봇 스타트 신호가 출력된다.
로봇 스타트 신호에 의해 X-Y축 로봇(23)은, 레이저 헤드(26)를 X축 방향으로 이동시켜, 띠 형상 전극재(11)를 횡단하는 방향으로 이동시킨다. 또한, 로봇 스타트 신호에 의해, 펑션 제너레이터(28)가 기동됨과 동시에 어시스트 가스 공급 장치(22)의 전자기 밸브(26D)가 개방되어, 레이저 헤드(26)의 노즐(26A)로부터 레이저 광선과 어시스트 가스를 동축으로 조사시킨다.
레이저 헤드(26)는, 로봇 컨트롤러에 의해 제어되는 X-Y축 로봇(23)에 의해, 로봇 스타트로부터의 경과 시간에 따라, 지점 a로부터 b-c-d-e-f-g-h로 이동되어 대기 위치에 복귀된다. 또한, 레이저 헤드(26)로부터 조사되는 레이저 광은, 펑션 제너레이터(28)에 의해 로봇 스타트로부터의 경과 시간에 따라 제어된다.
즉, 로봇 스타트로부터의 경과 시간이 시점 t2-t3 사이는 기준 절단면인 도 7, 8 중의 지점 a-b 사이를 이동되고, 시점 t3-t4 사이는 천이 절단면인 지점 b-c(-d) 사이를 이동되고, 시점 t4-t5 사이는 금속박의 박 절단면인 지점 d-e-f 사이를 이동된다.
절단 대상이 부극용 띠 형상 전극재(11b)인 경우에는, 시점 t2-t3 사이는 기준 절단면을 절단하기 위해, 또한 시점 t3-t4 사이는 천이 절단면을 절단하기 위해, 피크 출력이 작고, 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로서 조사된다.
조사된 레이저 광은, 띠 형상 전극재(11b)의 기준 절단면을 구성하고 있는 활물질층(6b)을 용융시키고, 이어서 금속박(12)을 용융시키고, 이어서 조사 방향 전방측에 있는 활물질층(6b)을 용융시키고, 용융 물질은, 빔과 동축으로 분사된 어시스트 가스로 불어 날려 절단한다.
또한, 절단 대상이 정극용 띠 형상 전극재(11a)인 경우에는, 시점 t2-t3 사이는 도 7, 8 중의 지점 a-b의 절연 수지 테이프(13)가 부착된 기준 절단면을 절단하기 위해, 부극용 띠 형상 전극재(11b)를 절단하는 것보다도 피크 출력이 크고, 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로서 조사한다.
즉, 통상의 레이저 절단 가공에서는, 워크를 용융시키고, 용융시킨 것을 어시스트 가스로 불어 날림으로써 절단하기 때문에, 레이저를 흡수하는 활물질층(4b) 상에 붙여진 수지제의 절연 테이프(13)를 절단할 수는 없다.
그러나 본 실시 형태에서는, 부극용 띠 형상 전극재(11b)를 절단하는 것보다도 피크 출력이 크고, 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로서 조사하기 때문에, 하기와 같이 절단할 수 있다.
절연 수지 테이프(13)에 레이저 광을 조사하면, 레이저 광은 절연 수지 테이프(13)를 투과하고, 활물질층(4b)에 레이저 광이 흡수된다. 이때, 높은 파워 밀도의 레이저 광이 조사되어 있음으로써, 활물질층(4b)이 증발하고, 그 증발할 때의 열과 압력에 의해 절연 수지 테이프(13)의 용융이 개시된다. 절연 수지 테이프(13)의 용융이 진행하고, 완전하게 절단되면 절단 부위로부터 활물질층(4b)의 증기가 릴리프하기 때문에, 그 이상으로 절연 수지 테이프(13)에 입열하지 않게 되고, 용융이 수습된다. 그리고 어시스트 가스가 내뿜어져 있음으로써, 주변의 절연 수지 테이프(13)는 냉각되어, 과도한 범위로 절연 수지 테이프(13)가 용융하는 것을 방지할 수 있다. 이어서, 조사 방향 전방측에 있는 활물질층(4b)을 용융시키고, 조사 방향 전방측의 절연 수지 테이프(13)에 대해서도 조사 방향 전방측의 절연 수지 테이프(13)와 마찬가지로 절단되어, 레이저 에너지만으로 절연 수지 테이프(13)를 절단할 수 있다.
절연 수지 테이프(13)가 절단 가능한 조건으로서는, 예를 들어 절단 속도 670㎜/s, 어시스트 가스 : 드라이 에어, 어시스트 가스 유량 : 10L/min로 한 경우에, 레이저 에너지를, 예를 들어 240㎾/㎟라고 하는 매우 높은 파워 밀도로 하는 것이 필요하다.
또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)의 시점 t3-t4 사이의 천이 절단면인 지점 b-c 사이의 이동 중에 있어서도, 부극용 띠 형상 전극재(11b)를 절단하는 것보다도 피크 출력이 크고, 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스로서 조사한다. 이로 인해, 상기한 바와 같이 절연 수지 테이프(13)를 합쳐, 상기와 마찬가지로 절단할 수 있다.
또한, 정극용 띠 형상 전극재(11a)의 시점 t4-t5 사이의 절연 테이프(13)가 금속박(12) 상에 존재하는 천이 절단면인 지점 c-d 사이의 이동 중에 있어서는, 레이저 헤드(26)로부터 피크 출력을 일시적으로 최대화시킨 높은 연속 발진 펄스의 레이저 광이 조사된다.
이로 인해, 레이저 광은 절연 수지 테이프(13)를 투과하지만, 조사처에 있는 금속박(12)이 피크 출력을 일시적으로 최대화시킨 높은 연속 발진 펄스의 레이저 광에 의해 용융되고, 그 용융열이 절연 수지 테이프(13)를 용융시킨다. 용융된 절연 테이프(13)는, 레이저 광과 동축으로 분사되고 있는 어시스트 가스에 의해 여기저기 흩뜨러져 절단됨과 동시에, 어시스트 가스에 의해, 주변의 절연 수지 테이프(13)가 냉각되어, 과도한 범위로 절연 수지 테이프(13)가 용융하는 것을 방지할 수 있다.
이후[부극용 띠 형상 전극재(11b)의 지점 c 이후, 정극용 띠 형상 전극재(11a)의 지점 d 이후]의 작동은, 부극용 띠 형상 전극재(11b) 및 정극용 띠 형상 전극재(11a) 중 어느 것이라도 동일하다. 즉, 부극용 띠 형상 전극재(11b)의 시점 t4-t5[정극용 띠 형상 전극재(11a)의 시점 t8-t5]의 박 절단면인 부극용 띠 형상 전극재(11b)의 지점 c-e-f[정극용 띠 형상 전극재(11a)의 지점 d-e-f] 사이의 금속박(12)을 절단하는 때에는, 피크 출력을 저하시키고 또한 듀티비를 저하시킨 발진 펄스로서 조사된다. 조사된 레이저 광은 직접 금속박(12)에 조사되므로, 레이저 광이 조사된 부위만의 금속박(12)을 용융시켜 절단할 수 있다.
이어서, 레이저 헤드(26)는, 시점 t5-t6 사이는, 띠 형상 전극재(11)의 반송 방향과는 역방향인 Y방향으로 소정 거리의 공주시키는 지점 f-g 사이를 이동되고, 이 공주 중은, 레이저 조사가 정지된다.
그리고 시점 t6-t7의 사이는, 전극 영역을 형성하기 위한 활물질 절단면을 따라 X방향의 지점 g-h 사이를 이동되고, 활물질 절단면을 절단하기 위해, 피크 출력이 작고 주파수가 높거나 혹은 듀티비가 100％인 연속 발진 펄스가 조사된다.
조사된 레이저 광은, 띠 형상 전극재(11)의 활물질 절단면을 구성하고 있는 활물질층(4b, 6b)을 용융시키고, 이어서 금속박(12)을 용융시키고, 이어서 조사 방향 전방측에 있는 활물질층(4b, 6b)을 용융시키고, 용융 물질은 빔과 동축으로 분사된 어시스트 가스로 불어 날려 절단한다.
그 후에, 레이저 조사 및 어시스트 가스의 분사가 정지되고, 레이저 헤드(26)는 대기 위치에 복귀된다.
이상의 설명에 있어서, 레이저 헤드(26)는 X-Y 로봇(23)에 의해 지점 a-f 사이에 있어서 등속도로 이동되는 것에 대해 설명했다. 그러나 지점 b에 있어서는, 그 이동 방향이 X축 방향으로부터 X-Y방향으로, 지점 e에 있어서는, X-Y방향으로부터 X방향으로, 각각 이동 방향이 변화된다. 이 이동 방향의 변화 시에는, 레이저 헤드(26)의 이동 속도가 일시적으로 저하되는 일이 있고, 이 이동 속도의 저하에 의해, 워크에 조사하고 있는 레이저 에너지가 변화되지 않는 경우에는, 워크로의 입열량이 증가하는 것이 걱정된다.
이로 인해, 지점 b 및 지점 e에 있어서는, 펑션 제너레이터(28)로 설정하는 펄스 조건에 의한 에너지량을 일시적으로 저하시켜, 워크로의 과도한 입열량에 의한 버어의 발생이나 절삭 칩의 비산을 방지하여, 워크의 절단 부위 전체 영역에서의 양호한 절단 품질을 유지하는 것이 바람직하다. 에너지량의 저감은, 주파수, 듀티비(연속 발진은 듀티비 100％), 피크 출력 중 어느 것이어도 된다. 펑션 제너레이터(28)는, 이러한 μsec 단위에서의 조건 설정이 가능하고, 워크의 지점마다의 펄스 조건 변경에 매우 짧은 시간으로 대응시킬 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 이하에 기재하는 효과를 발휘할 수 있다.
(가) 띠 형상의 금속박(12)의 적어도 한쪽의 면 상에 전극 활물질(4b, 6b)을 간헐적으로 도포?건조된 띠 형상 전극재(11)에 레이저를 조사하고, 금속박(12)이 노출된 단자(10)와 금속박(12)의 적어도 한쪽의 면에 전극 활물질(4b, 6b)을 구비하는 전극 부분으로 이루어지는 전극을 절단하여 제작하는 전극 제조 방법이다.
그리고 본 발명에 있어서는, 레이저를 조사하는 레이저 헤드(26)를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도에 의해 이동시키고, 레이저 헤드(26)를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드(26)가 면하는 띠 형상 전극재(11)의 절단면의 변화에 대응하는 에너지 강도의 레이저 광을 기억?설정한다. 이로 인해, 레이저를 조사하는 레이저 헤드(26)를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도에 의해 이동시키고, 레이저 헤드(26)를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 따라 설정?기억한 에너지 강도의 레이저 광을 레이저 헤드(26)로부터 조사함으로써, 가공 속도를 떨어뜨리지 않고, 워크에 부여하는 에너지를 절단 부위마다 제어하여, 버어가 없는 양호한 절단 품질을 유지하면서, 동일한 속도로 절단 가공할 수 있어, 전극을 효율적으로 양산할 수 있다.
(나) 레이저 헤드(26)를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드(26)가 면하는 띠 형상 전극재(11)의 절단면의 변화에 대응하는 에너지 강도의 레이저 광의 기억?설정은, 레이저 헤드(26)에 파이버 케이블을 통해 레이저 빔을 공급하는 레이저 발진기(27)의 발진 상태를 제어하는 펑션 제너레이터(28)에 의해 실행된다. 이로 인해, 레이저 발진 조건의 변경을 지극히 단시간(μsec 단위)에 실행할 수 있고, 절단 가공 속도를 상승시킬 수 있어, 전극을 효율적으로 양산할 수 있다.
(다) 미리 설정한 절단면은, 상기 절연 수지 테이프(13)를 부착하여 구비하는 부위를 최초의 절단면으로 한다. 이로 인해, 레이저 헤드(26)를 절단면을 따라 이동시키는 로봇(23)의 위치 편차의 영향이 최소로 되는 시간대(로봇 스타트 위치에 가까울수록 시간의 위치 어긋남이 적음)에서, 가장 절단이 곤란하고 조건 여유도가 좁은 절연 수지 테이프(13)를 부착하여 구비하는 부위를 절단하기 때문에, 절단부 전체 영역에서의 절단 품질을 유지하기 쉽다. 또한, 절단면이 절연 수지 테이프(13)로부터 금속박(12)으로 변화되는 부위는, 에너지 조건의 변경의 시간적 유예가 없는 부위이기도 하지만, 에너지 조건의 변경 시간의 어긋남을 적게 할 수 있다.
(라) 레이저 헤드(26)의 이동 속도가 미리 설정한 이동 속도보다 저하되는 부위에 있어서는, 레이저 헤드(26)로부터 조사하는 레이저 광의 에너지 강도를, 미리 설정?기억한 에너지 강도에 대하여 이동 속도의 저하에 따라 저하시킨다. 이로 인해, 로봇(23)의 운동 방향의 변화 등의 설비적인 제약에 의해 레이저 헤드(26)의 이동 속도가 저하되는 부위, 예를 들어, R부 등에 있어서도, 절단 속도의 저하에 대응하여 레이저 헤드(26)로부터 조사하는 레이저 광의 에너지 강도가 저하되어, 워크에 과도한 입열이 들어가는 것을 억제할 수 있어, 절단부 전체 영역에서 양호한 절단 품질을 확보할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 13 내지 도 16은 본 발명을 적용한 전극 제조 장치의 제2 실시 형태를 도시하고, 도 13은 레이저 헤드의 노즐부를 도시하는 개략도, 도 14의 (A), (B)는 노즐부의 단면도, 도 15, 도 16은 동작 설명도이다. 본 실시 형태에 있어서는, 레이저 헤드(26)에 집진 장치를 구비하는 구성을 제1 실시 형태에 추가한 것이다. 또한, 제1 실시 형태와 동일 장치에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
도 13에 있어서, 본 실시 형태의 전극 제조 장치에 있어서의 레이저 헤드(26)에는, 노즐(26A)을 둘러싸는 통 형상 부재(30)와, 통 형상 부재(30)의 외주에 끼워맞춰 통 형상 부재(30)와의 사이에 공간부를 형성하는 외측 커버(35)로 구성되는 집진 노즐(29)을 구비한다.
통 형상 부재(30)는, 통 형상의 내주면이 노즐(26A) 선단측에서 소경으로 되고, 노즐(26A) 후단부측에서 대경으로 되는 테이퍼 형상으로 형성되어, 노즐 후단부측에 배기측 환 형상 공간(31)을 형성하고 있다. 노즐 후단부측의 배기용 환 형상 공간(31)은, 도 14의 (A)에 도시하는 바와 같이, 접선 방향으로 배치된 배기구(32)를 통해 외부의 흡인 배기 장치(33)에 접속되고, 통 형상 부재(30) 내의 공기는 접선 방향의 배기구(32)를 통해 흡인 배기 장치(33)에 의해 배출되도록 하고 있다.
통 형상 부재(30)는, 통 형상의 외주면의 노즐(26A) 선단측에 있어서 환 형상의 홈(34)을 구비함과 동시에, 환 형상 홈(34)을 둘러싸 환 형상 커버(35)가 설치되고, 환 형상 홈(34)과 환 형상 커버(35)에 의해 급기용 환 형상 공간(36)이 형성되어 있다. 급기용 환 형상 공간(36)에는, 도 14의 (B)에 도시하는 바와 같이, 접선 방향으로 배치한 급기구(37)를 통해 외부의 공기 공급 장치(38)에 접속되고, 급기용 환 형상 공간(36) 내에는 공기 공급 장치(38)로부터 급기구(37)를 통해 외기가 공급되도록 하고 있다. 환 형상 커버(35)의 노즐(26A) 선단측의 단부는, 통 형상 부재(30)의 외주 선단측에 대하여 환 형상의 간극(39)을 갖고 내주측으로 연장되고, 이 환 형상 간극(39)에 의해 급기용 환 형상 공간(36)으로부터 집진용 공기를 통 형상 부재(30) 선단측에 분출하는 환 형상 노즐을 형성하고 있다.
환 형상 커버(35)는, 통 형상 부재(30)의 축 방향으로 위치 조정 가능하게, 긴 구멍 등을 통해 고정되어 있고, 환 형상 커버(35)의 통 형상 부재(30)에 대한 축 방향 위치를 조정함으로써, 집진용 공기를 통 형상 부재(30) 선단측에 분출하는 환 형상 노즐의 개구 면적을 조정 가능하게 되어 있다.
본 실시 형태의 전극 제조 장치에 있어서는, 레이저 헤드(26)의 노즐(26A)로부터 레이저 광과 어시스트 가스를 분출하여 띠 형상 전극재(11)를 절단하고 있는 동안에 있어서, 공기 공급 장치(38)와 흡인 배기 장치(33)가 작동된다. 공기 공급 장치(38)로부터 공급된 공기는 급기구(37)를 통해 급기용 환 형상 공간(36)에 공급되어, 급기용 환 형상 공간(36) 내에서의 회전 흐름을 형성함과 동시에, 환 형상 노즐을 통해 집진용 공기를 통 형상 부재(30) 선단측에 분출한다. 이 분출류는, 레이저 노즐(26A) 주위의 회전 방향으로 회전되면서 분출하고, 도 15에 도시하는 바와 같이 레이저 노즐(26A)로부터의 레이저 광에 의한 워크의 절단 시에 발생되는 절삭 칩의 외주측으로의 비산을 저지한다. 그리고 분출된 공기가 원주 방향으로 흐르면서 통 형상 부재(30) 내에 뿜어 올려짐으로써, 도 16에 도시하는 바와 같이, 절삭 칩을 통 형상 부재(30) 내에 회전시키면서 안내한다. 그리고 절삭 칩을 포함한 공기는, 노즐(26A) 후단부측의 배기용 환 형상 공간(31)에 도입되고, 접선 방향으로 배치된 배기구(32)를 통해 흡인 배기 장치(33)에 도입되어 외부로 배출된다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태에 있어서의 효과 (가) 내지 (라)에 더하여 이하에 기재한 효과를 발휘할 수 있다.
(마) 레이저 헤드(26)는, 레이저 노즐(26A)을 둘러싸는 통 형상 부재(30)와, 통 형상 부재(30)의 외주에 끼워맞춰 통 형상 부재(30)와의 사이에 공간부를 형성하는 외측 커버(35)로 이루어지는 집진 노즐(29)을 구비한다. 그리고 상기 외측 커버(35)의 선단측은, 간극을 갖고 통 형상 부재(30)의 선단측을 따라 내주측으로 절곡됨으로써, 통 형상 부재(30)와 외측 커버(35) 사이의 공간부(36)를 레이저 노즐(26A)의 선단측을 향해 개방하는 환 형상 간극(39)으로 형성하여 구비한다. 이로 인해, 통 형상 부재(30)와 외측 커버(35) 사이의 공간부에 외부 공기를 공급함과 동시에 통 형상 부재(30)의 내부 공간의 공기를 외부로 배출함으로써, 상기 공간부로부터 환 형상 간극(39)을 통과시켜 공기를 외주측으로부터 절단 부위에 분출시키고, 레이저 노즐(26A)의 선단측으로부터 튀는 진애를 분출시킨 공기에 의해 통 형상 부재(30)의 내부 공간에 도입하고, 통 형상 부재(30)의 내부 공간으로부터 외부로 배출할 수 있다. 그리고 외측 커버(35)의 통 형상 부재(30)에 대한 끼워맞춤 위치를 조정함으로써, 레이저 노즐(26A)의 선단측을 향해 개방하는 환 형상 간극(39)의 개구 면적을 조정할 수 있고, 분출하는 공기의 방향 및 유속을 컨트롤할 수 있어, 고속으로 비산하는 분진의 집진이 가능해진다.
(바) 통 형상 부재(30)와 외측 커버(35) 사이의 공간부는, 환 형상으로 이어지는 환 형상 공간(36)으로 형성되어 이루어지므로, 공급된 공기는 환 형상 공간(36)에 모이고, 그 후에 환 형상 간극(39)에 의해 조여져 분출하게 되고, 분출하는 공기의 에어 블로우로서의 유속을 증가할 수 있어, 고속으로 비산하는 분진의 집진이 가능해진다.
1 : 리튬 이온 2차 전지
2 : 전지 요소
3 : 외장 케이스
4 : 정극
4b : 정극 활물질
5 : 세퍼레이터
6 : 부극
6b : 부극 활물질
7 : 단전지
8 : 정극 탭
9 : 부극 탭
10, 10a, 10b : 단자
11, 11a, 11b : 띠 형상 전극재
12 : 금속박
13 : 절연 수지 테이프
20 : 레이저 절단 장치
21 : 반송 컨베이어
22 : 어시스트 가스 공급 장치
23 : X-Y축 로봇
25 : 레이저 조사 장치
26 : 레이저 헤드
26A : 레이저 노즐
27 : 레이저 발진기
28 : 펑션 제너레이터
29 : 집진 노즐
30 : 통 형상 부재
35 : 외측 커버
36 : 환 형상 공간
39 : 환 형상 간극

Claims (8)

  1. 띠 형상의 금속박의 적어도 한쪽의 면 상에 전극 활물질을 간헐적으로 도포?건조시킨 띠 형상 전극재에 레이저를 조사(照射)하고, 금속박이 노출된 단자와 금속박의 적어도 한쪽의 면에 전극 활물질을 구비하는 전극 부분으로 이루어지는 전극을 절단하여 제작하는 전극 제조 방법에 있어서,
    레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도에 의해 이동시키고, 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드가 면하는 띠 형상 전극재의 절단면의 변화에 대응하는 레이저 광의 에너지 강도를 기억?설정하고,
    레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도로 이동시키고,
    레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 따라 설정?기억한 에너지 강도의 레이저 광을 레이저 헤드로부터 조사하도록 한 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드가 면하는 띠 형상 전극재의 절단면의 변화에 대응하는 에너지 강도의 레이저 광의 기억?설정은, 레이저 헤드에 파이버 케이블을 통해 레이저 빔을 공급하는 레이저 발진기의 발진 상태를 제어하는 펑션 제너레이터에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 띠 형상 전극재는, 단자로서 금속박이 노출된 부위와 전극 활물질을 구비하는 부위의 경계 부분에 걸쳐 절연 수지 테이프를 부착하여 구비하고,
    상기 미리 설정한 절단면은, 상기 절연 수지 테이프를 부착하여 구비하는 부위를 최초의 절단면으로 하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저 헤드의 이동 속도가 미리 설정한 이동 속도보다 저하되는 부위에 있어서는, 레이저 헤드로부터 조사하는 레이저 광의 에너지 강도를, 미리 설정?기억한 에너지 강도에 대하여 이동 속도의 저하에 따라 저하시키는 것을 특징으로 하는 전극 제조 방법.
  5. 띠 형상의 금속박의 적어도 한쪽의 면 상에 전극 활물질을 간헐적으로 도포?건조시킨 띠 형상 전극재에 레이저를 조사하고, 금속박이 노출된 단자와 금속박의 적어도 한쪽의 면에 전극 활물질을 구비하는 전극 부분으로 이루어지는 전극을 절단하여 제작하는 전극 제조 장치에 있어서,
    레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도로 이동시키는 레이저 헤드 이동 수단과,
    레이저 헤드에, 파이버 케이블을 통해 발진한 레이저 빔을 공급하는 레이저 발진기와,
    레이저를 조사하는 레이저 헤드를 미리 설정한 절단면을 따라 미리 설정한 이동 속도로 이동시키고, 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 기초하여, 레이저 헤드가 면하는 띠 형상 전극재의 절단면의 변화에 대응하는 레이저 광의 에너지 강도를 기억?설정하고, 레이저 헤드를 이동 개시한 시점으로부터의 경과 시간에 따라 설정?기억한 에너지 강도의 레이저 광을 레이저 헤드로부터 조사하도록 레이저 발진기를 제어하는 펑션 제너레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 펑션 제너레이터는, 상기 레이저 헤드의 이동 속도가 미리 설정한 이동 속도보다 저하되는 부위에 있어서는, 레이저 헤드로부터 조사하는 레이저 광의 에너지 강도를, 미리 설정?기억한 에너지 강도에 대하여 이동 속도의 저하에 따라 저하시키는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 레이저 헤드는, 레이저 노즐을 둘러싸는 통 형상 부재와, 통 형상 부재의 외주에 끼워맞춰 통 형상 부재와의 사이에 공간부를 형성하는 외측 커버로 이루어지는 집진 노즐을 구비하고,
    상기 외측 커버의 선단측은, 간극을 갖고 통 형상 부재의 선단측을 따라 내주측으로 절곡됨으로써, 통 형상 부재와 외측 커버 사이의 공간부를 레이저 노즐의 선단측을 향해 개방하는 환 형상 간극으로 형성하고,
    통 형상 부재와 외측 커버 사이의 공간부에 외부 공기를 공급함과 동시에, 통 형상 부재의 내부 공간의 공기를 외부로 배출함으로써, 상기 공간부로부터 환 형상 간극을 통과시켜 공기를 외주측으로부터 절단 부위에 분출시키고, 레이저 노즐의 선단측으로부터 튀는 진애를 분출시킨 공기에 의해 통 형상 부재의 내부 공간에 도입하고, 통 형상 부재의 내부 공간으로부터 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 통 형상 부재와 외측 커버 사이의 공간부는, 환 형상으로 이어지는 환 형상 공간으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
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