KR20150001725A - 적층 장치 및 방법 - Google Patents

적층 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150001725A
KR20150001725A KR1020147024174A KR20147024174A KR20150001725A KR 20150001725 A KR20150001725 A KR 20150001725A KR 1020147024174 A KR1020147024174 A KR 1020147024174A KR 20147024174 A KR20147024174 A KR 20147024174A KR 20150001725 A KR20150001725 A KR 20150001725A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
electrode sheet
adsorption
separator
pick
Prior art date
Application number
KR1020147024174A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101917310B1 (ko
Inventor
세이지 야마우라
츠카사 미야자키
Original Assignee
나가노 오토메이션 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나가노 오토메이션 가부시키가이샤 filed Critical 나가노 오토메이션 가부시키가이샤
Publication of KR20150001725A publication Critical patent/KR20150001725A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101917310B1 publication Critical patent/KR101917310B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/005—Devices for making primary cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/53135—Storage cell or battery

Abstract

본 발명은, 원주(圓周)를 따른 제 1 방향으로 등간격으로 배치된 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치를 차례로 통과하는 복수의 흡착 유닛을 포함하는 픽업 유닛과, 복수의 흡착 유닛의 각각의 흡착 유닛을, 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치로 차례로 움직이는 동시에 상하 이동시키는 구동 유닛을 갖는 적층 장치를 제공한다. 구동 유닛은, 흡착 유닛을, 제 1 위치, 제 2 위치 및 제 3 위치에서, 제 1 전극 시트, 세퍼레이터 및 제 2 전극 시트를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치에서 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키고, 제 4 위치에서 제 2 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키며, 제 2 위치에서 세퍼레이터를 픽업하도록 상하 이동시키고, 제 4 위치에서 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키며, 또한 제 4 위치에서 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시킨다.

Description

적층 장치 및 방법{LAMINATION APPARATUS AND LAMINATION METHOD}
본 발명은, 양극(正極) 시트, 음극(負極) 시트 및 세퍼레이터(separator)를 포함하는 적층체를 제조하는 장치 및 장치를 이용한 방법에 관한 것이다.
일본 특허 공개 공보 제2008－282756호 문헌 1에는, 먼지나 도포가루(塗工粉)의 혼입(混入)이 거의 없음에 따라 제조 수율(收率)이 높고, 또한 제조 효율도 높은, 적층 구조 전지의 적층체의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이 기재되어 있다. 상기 문헌 1의, 적층 구조 전지의 제조 장치에 있어서는, 흡착 장치인 흡착 패드가, 음극박(箔) 및 양극박을 직접 흡착하지 않고, 반드시 세퍼레이터를 통해 흡착하여 반송하도록 구성한다. 또 각 흡착 패드를 회전 이동, 왕복 요동 혹은 왕복 직선 이동(直動)하는 반송 핸들러(handler)에 고정함으로써, 세퍼레이터 공급 스테이지, 음극박 공급 스테이지, 양극박 공급 스테이지 및 적층 스테이지의 각 스테이지 사이에서의 흡착 패드의 이동에 필요한 구동장치의 수를 감소시켜 방진(防塵) 처리가 필요한 부위의 수를 줄여, 가능하다면 1곳으로 한다. 이 경우의 각 흡착 패드의 이동 경로는 원주(圓周) 형상, 원호 형상 혹은 직선 형상이 되므로, 각 스테이지는 상기 이동 경로를 따라 배치한다.
일본 특허 공개 공보 제2008-282756호
리튬 전지 등에 이용되는 전극체(적층체)는, 세퍼레이터를 사이에 끼우고 복수의 양극판(양극 시트, 양극박) 및 음극판(음극 시트, 음극박)을 적층함으로써 제조된다. 이 때문에, 세퍼레이터, 양극 시트 및 음극 시트를 개별적으로 픽업하면서, 양호한 정밀도로, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 적층할 수 있는 장치가 요구되고 있다. 일본 특허 공개 공보 제2008-282756호의 제조 장치에서는, 음극박 및 양극박을 직접 흡착하지 않고, 반드시 세퍼레이터를 통해 흡착한다. 이 때문에, 공기의 투과성이 작은 세퍼레이터를 이용한 전극체는 제조할 수가 없다.
본 발명의 일 양태는, 원주를 따른 제 1 방향으로 등간격으로 배치된 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치를 차례로 통과하는 복수의 흡착 유닛을 포함하는 픽업 유닛과, 제 1 위치에 제 1 전극 시트를 공급하는 제 1 공급 유닛과, 제 2 위치에 시트 형상의 세퍼레이터를 공급하는 제 2 공급 유닛과, 제 3 위치에 제 2 전극 시트를 공급하는 제 3 공급 유닛과, 제 4 위치로부터 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트가 교대로 적층된 적층체를 배출하는 배출 유닛과, 복수의 흡착 유닛의 각각의 흡착 유닛을, 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치로 차례로 움직이는 동시에 상하 이동시키는 구동 유닛을 갖는 적층 장치이다. 구동 유닛은, 흡착 유닛이 이하의 동작을 포함하는 상하 이동을 행하도록 한다.
제 1 위치, 제 2 위치 및 제 3 위치에 도래(到來)한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트, 세퍼레이터 및 제 2 전극 시트를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 제 1 동작.
제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 2 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 제 2 동작.
제 2 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 제 3 동작.
제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 제 4 동작.
본 적층 장치에서는, 세퍼레이터, 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트를, 다른 흡착 유닛에 의해 반송하여, 제 4 위치에 제 2 전극 시트, 세퍼레이터, 제 1 전극 시트, 및 세퍼레이터를 차례로 적층할 수 있다. 따라서, 공기의 투과성이 작은 세퍼레이터를 이용한 적층체를 제조할 수가 있다. 또한, 픽업 유닛은 제 1 방향으로 회전하는 것만으로 무방하며, 반전(反轉)할 필요가 없다. 또, 제 1 동작 및 제 3 동작에 있어서, 제 4 위치에서 세퍼레이터를 적층하는 동시에 제 2 위치에서 세퍼레이터를 픽업함으로써, 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트를 적층하는 동작을 반복하여, 연속적으로 계속할 수 있다. 이 때문에, 간이(簡易)한 구성의 적층 장치를 이용하여, 비교적 고속으로 적층체를 제조할 수가 있다.
제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치는 90도 피치로 배치할 수 있으며, 픽업 유닛은 사방(四方)에 흡착 유닛을 설치할 수가 있다. 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치는 45도 피치 혹은 그 이하로 배치되어 있어도 무방하다.
본 발명의 다른 양태 중 하나는, 시트 형상의 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트를 적층 장치에 의해 적층하는 것을 포함하는 방법이다. 이 방법은, 적층 장치의 제어 방법이어도 무방하며, 적층체, 즉 전극 조립체의 제조 방법이어도 무방하고, 전극 조립체를 포함하는 전지, 예컨대, 리튬 전지 등의 2차 전지, 연료 전지 등의 전지의 제조 방법이어도 무방하다.
적층 장치는, 원주를 따른 제 1 방향으로 등간격으로 배치된 복수의 위치로서, 제 1 전극 시트가 공급되는 제 1 위치, 시트 형상의 세퍼레이터가 공급되는 제 2 위치, 제 2 전극 시트가 공급되는 제 3 위치, 및 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트가 적층되는 제 4 위치를 차례로 통과하는 복수의 흡착 유닛을 갖는다. 본 방법의 적층에는, 이하의 공정이 포함된다.
1. 제 1 위치, 제 2 위치 및 제 3 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트, 세퍼레이터 및 제 2 전극 시트를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 것.
2. 제 1 방향으로 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 2 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 것.
3. 제 1 방향으로 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 제 2 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 것.
4. 제 1 방향으로 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 것.
구동 유닛은, 픽업 유닛을 회전 구동하는 제 1 구동 유닛과, 픽업 유닛을 상하로 움직이는 제 2 구동 유닛과, 각각의 흡착 유닛을 상하로 움직이는 제 3 구동 유닛을 포함하는 것이 바람직하다. 적층 장치는, 또한, 제 2 구동 유닛에 의해 픽업 유닛을 상하 이동시키는 것에 동기(同期)하여, 제 3 구동 유닛에 의해 제 1 동작, 제 2 동작, 제 3 동작 및 제 4 동작에 있어서 각각의 흡착 유닛을 상하 이동시키는 제어 유닛을 갖는 것이 바람직하다.
또, 방법에 있어서는, 상기의 제 1 내지 제 4 단계의 각각이, 복수의 흡착 유닛을, 픽업 유닛을 통해 동시에 상하 이동시키는 것과, 이것에 동기하여 픽업 및 적층할 흡착 유닛을 개별적으로 상하 이동시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
각각의 동작 및 공정에 있어서, 흡착 유닛을 세퍼레이터, 제 1 전극 시트, 및 제 2 전극 시트를 픽업할 때까지 내리거나, 적층할 때까지 내릴 때에는, 제 2 구동 유닛과 제 3 구동 유닛을 동시에 구동함으로써, 흡착 유닛이 상하로 이동하는 시간을 단축할 수 있다. 또, 픽업하거나, 적층할 때까지 내릴 필요가 없는 흡착 유닛은 제 2 구동 유닛에 의해 픽업 유닛이 내려가도 제 3 구동 유닛을 구동시키지 않음으로써 대응할 수가 있다.
또한, 적층 장치는, 제 1 위치에 제 1 전극 시트를 공급하는 제 1 회전 스테이지와, 제 2 위치에 세퍼레이터를 공급하는 제 2 회전 스테이지와, 제 3 위치에 제 2 전극 시트를 공급하는 제 3 회전 스테이지와, 제 4 위치로부터 적층체를 반출하는 제 4 회전 스테이지를 더 갖는 것이 바람직하다. 회전 스테이지를 개입시킴으로써 전극 시트 및 세퍼레이터를 각각의 위치에 원활히 공급할 수 있으며, 얼라인먼트(alignment)가 필요한 것은 회전 스테이지 상에서 얼라인먼트를 조정할 수가 있다.
본 발명의 방법은, 적층 장치의 제어 방법을 포함한다. 상기 제어 방법은, CPU 및 메모리 등의 컴퓨터 자원을 갖는 컴퓨터 또는 컴퓨터를 동작시키는 프로그램(프로그램 제품)으로서 적당한 미디어(CD－ROM 등)에 기록하여 제공할 수 있다.
도 1은 적층 장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 적층하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 픽업 유닛이 상승한 상태(도 3(a)) 및 하강한 상태(도 3(b))를 나타내는 도면이다.
도 4는 적층 장치의 처리를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
도 1에 리튬 이온 전지용의 전극체(적층체)를 제조하는 적층 장치의 일례의 개략 구성을 평면도에 의해 나타내고 있다. 본 적층 장치(1)는, 양극 시트(61), 음극 시트(62) 및 시트 형상의 세퍼레이터(65)를 적층하여 적층체(전극 조립체, 셀; 60)를 제조한다.
적층 장치(1)는, 섀시(chassis; 2)와, 섀시(2)의 거의 중앙에 설치된 픽업 유닛(핸들러, 인덱스 핸들러(index handler); 50)을 갖는다. 픽업 유닛(50)은, 90도 피치로 사방(四方)에 배치된 흡착 유닛(흡착 헤드, 흡착 패드; HA, HB, HC 및 HD)을 포함하며, 이들 흡착 유닛(HA~HD)이 각각 제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2), 제 3 위치(P3) 및 제 4 위치(P4)를 차례로 통과하면서 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62) 중 어느 하나를 소정의 타이밍으로 픽업한다.
제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2), 제 3 위치(P3) 및 제 4 위치(P4)는 1점 쇄선(鎖線)으로 나타내는 가상적인 원주(圓周; C1)를 따라, 등간격으로, 본 예에서는 90도 피치로 배치되어 있으며, 픽업 유닛(50)은, 복수의 흡착 유닛(HA~HD)이 제 1 ~ 제 4 위치(P1~4)를 반(反)시계방향으로 차례로 통과하도록 회전한다.
적층 장치(1)는, 섀시(2)의 제 1 위치(P1)에 제 1 전극 시트(양극 시트, 양극판; 61)를 공급하는 제 1 공급 유닛(100)과, 제 2 위치(P2)에 시트 형상의 세퍼레이터(세퍼레이터; 65)를 공급하는 제 2 공급 유닛(200)과, 제 3 위치(P3)에 제 2 전극 시트(음극 시트, 음극판; 62)를 공급하는 제 2 공급 유닛(300)과, 제 4 위치(P4)로부터 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)가 적층된 적층체(60)를 반출하는 배출 유닛(400)을 갖는다. 이들 제 1 공급 유닛(100), 제 2 공급 유닛(200), 제 3 공급 유닛(300) 및 배출 유닛(400)은, 반시계방향으로 차례로 90도 피치로 배치되어 있다.
제 1 공급 유닛(100)은, 제 1 회전 스테이지(10)와, 제 1 회전 스테이지(10)에 양극 시트(61)를 공급하는 양극 시트 공급 유닛(110)을 포함한다. 제 1 회전 스테이지(10)는 180도 단위(180도 피치)로 회전하며, 수용 위치(P11)와 제 1 위치(P1)의 사이에서 움직인다. 제 1 회전 스테이지(10)는, 양극 시트 공급 유닛(110)으로부터 수용 위치(P11)에 공급된 양극 시트(61)를 제 1 위치(P1)로 반송한다. 제 1 회전 스테이지(10)는, 2회 대칭의 위치(180도의 위치)에 배치된 2개의 팔레트(pallet; 13)와, 제 1 회전 스테이지(10)를 반시계방향으로 회전시키는 구동 유닛(12)과, 수용 위치(P11)에서 팔레트(13)에 공급된 양극 시트(61)의 자세(orientation)를 확인하는 카메라(14)와, 제 1 위치(P1)에서 양극 시트(61)의 얼라인먼트를 조정하도록 팔레트(13)를 움직이는 XYθ 테이블(15)을 포함한다. 제 1 회전 스테이지(10)의 회전 방향은 시계 방향이어도 무방하다. 이하의 각 회전 스테이지에 있어서도 마찬가지이다.
양극 시트 공급 유닛(110)은, 복수의 양극 시트(61)를 수납한 카트리지(cartridge; 120)로부터 양극 시트(61)를 한 장씩 취출(取出)하여 수용 위치(P11)의 팔레트(13)에 공급하는 피더(feeder; 105)를 포함한다. 피더(105)의 일례는 양극 시트(61)를 흡착하여 반송하는 아암(102)과, 아암(102)을 구동하는 액추에이터(103)를 포함하는 것이다.
제 2 공급 유닛(200)은, 제 2 회전 스테이지(20)와, 제 2 회전 스테이지(20)에 세퍼레이터(65)를 공급하는 세퍼레이터 공급 유닛(210)을 포함한다. 제 2 회전 스테이지(20)는, 180도 회전하여, 세퍼레이터 공급 유닛(210)으로부터 수용 위치(P12)에 공급된 세퍼레이터(65)를 제 2 위치(P2)로 반송한다. 제 2 회전 스테이지(20)는, 2회 대칭의 위치(180도의 위치)에 배치된 2개의 팔레트(23)와, 제 2 회전 스테이지(20)를 반시계방향으로 회전시키는 구동장치(22)를 포함한다.
세퍼레이터 공급 유닛(210)은, 롤형상의 세퍼레이터(211)와, 롤형상의 세퍼레이터(211)로부터 소정 길이의 세퍼레이터를 끌어내어 소정 사이즈의 시트 형상으로 컷팅(cutting)하는 커터(212)와, 컷팅된 세퍼레이터(65)를 한 장씩 수용 위치(P12)의 팔레트(23)에 공급하는 피더(205)를 포함한다. 피더(205)의 일례는 세퍼레이터(65)를 흡착하여 반송하는 아암(202)과, 아암(202)을 구동하는 액추에이터(203)를 포함하는 것이다.
제 3 공급 유닛(300)은, 제 3 회전 스테이지(30)와, 제 3 회전 스테이지(30)에 음극 시트(62)를 공급하는 음극 시트 공급 유닛(310)을 포함한다. 제 3 회전 스테이지(30)는, 180도 회전하여, 음극 시트 공급 유닛(310)으로부터 수용 위치(P13)에 공급된 음극 시트(62)를 제 3 위치(P3)로 반송한다. 제 3 회전 스테이지(30) 및 음극 시트 공급 유닛(310)의 구성은, 반송되는 대상이, 복수의 음극 시트(62)를 수납한 카트리지(320)로부터의 음극 시트(62)인 것 이외에는, 제 1 회전 스테이지(10) 및 양극 시트 공급 유닛(110)과 각각 공통된다. 이 때문에, 공통의 번호를 사용하고 설명을 생략한다.
배출 유닛(400)은, 제 4 회전 스테이지(40)와, 제 4 회전 스테이지(40)로부터 적층체(60)를 묶어 스토커(stocker)에 수납하는 언로더 유닛(unloader unit; 410)을 포함한다. 제 4 회전 스테이지(40)는, 180도 회전하여, 제 4 위치(P4)에서 적층된 적층체(60)를 언로드 위치(P14)로 반송한다. 제 4 회전 스테이지(40)는, 2회 대칭의 위치(180도의 위치)에 배치된 2개의 팔레트(43)와, 제 4 회전 스테이지(40)를 회전 구동하는 구동장치(42)와, 각각의 팔레트(43) 위에 적층된 적층체(60)(양극 시트(61), 음극 시트(62) 및 세퍼레이터(65))를 일시적으로 유지하는 클램프(스토퍼; 45)와, 언로드 위치(P14)에서 적층체(60)를 들어올려 언로더 유닛(410)으로 넘겨주는 실린더(46)를 포함한다. 클램프(45)의 일례는, 적층체(60)의 네 모서리 또는 네 모서리에 가까운 곳을 상방으로부터 눌러 붙이는 클로(claw)를 갖는 것이다.
언로더 유닛(410)은, 언로드된 적층체(60)를 패키징(packaging)하는 유닛(420)과, 언로드 위치(P14)로부터 적층체(60)를 패키징 유닛(420)으로 반송하는 피더(405)를 포함한다. 피더(405)의 일례는, 실린더(46)에 의해 들어 올려진 적층체(60)를 하방으로부터 지지하여 반송하는 아암(402)과, 아암(402)을 구동하는 액추에이터(403)를 포함하는 것이다. 패키징 유닛(420)은, 적층체(60)를 적당한 소재, 예컨대, 세퍼레이터와 같은 소재에 의해 주위를 감아 패킹하여, 적층체(60)를 카트리지 등의 반송용 용기에 수납한다.
흡착 헤드(HA~HD)를 지지하는 픽업 유닛(50)은, 90도 피치로 사방으로 연장되는 4개의 아암(51a, 51b, 51c 및 51d)을 포함한다. 흡착 헤드(HA, HB, HC 및 HD)는 아암(51a~51d)의 각각의 선단부에 부착되어 있으며, 픽업 유닛(50)(즉, 아암(51a~51d))과 함께 반시계방향으로 선회(旋回)한다. 흡착 헤드(HA, HB, HC 및 HD)는, 도시되지 않은 진공 펌프에 의해 헤드 내부가 부압(負壓)이 되도록 구성되어 있으며, 시트 형상의 부재를 흡인하여 유지하고, 헤드 내부를 대기압(大氣壓)으로 하거나 또는 가압(加壓)함으로써 흡인 유지(흡착 유지)하고 있던 시트 형상의 부재를 개방(방출)할 수가 있다.
적층 장치(1)는, 흡착 헤드(HA, HB, HC 및 HD)를 반시계방향으로 선회시키는 동시에 상하 이동시키는 구동 유닛(57)을 포함한다. 구동 유닛(57)은, 아암(51a~51d)이 일체가 된 픽업 유닛(50)을 반시계방향으로 회전 구동하는 제 1 구동 유닛(55)과, 픽업 유닛(50)을 일체로 상하로 높이(W1)만큼 구동하는 제 2 구동 유닛(56)과, 각각의 아암(51a~51d)에 대해 각각의 흡착 헤드(HA, HB, HC 및 HD)가 상하로 높이(W2)만큼 움직이도록 지지하는 개별 실린더(제 3 구동 유닛; 52a, 52b, 52c 및 52d)를 포함한다. 제 1 구동 유닛(55)의 일례는 모터 등의 회전 구동용의 액추에이터이다. 제 2 구동 유닛(56)의 일례는 에어 실린더 등의 리니어(linear) 구동형의 액추에이터이다.
적층 장치(1)는, 또한, 픽업 유닛(50)의 각 흡착 헤드(HA~HD), 개별 실린더(52a~52d), 유닛 구동장치(55) 및 유닛 실린더(56) 등을 제어하는 제어 유닛(500)을 포함한다.
제어 유닛(500)은, 픽업 유닛(50)을, 제 1 구동 유닛(55)에 의해 반시계방향으로 회전시키고, 각각의 흡착 헤드(HA~HD)를 제 1 위치(P1) ~ 제 4 위치(P4)의 각각의 위치에서 일시적으로 정지시키는 제 1 기능(기능 유닛; 501)과, 제 2 구동 유닛(56)에 의해 픽업 유닛(50)을 상하 이동시키는 제 2 기능(기능 유닛; 502)과, 개별 실린더(52a~52d)에 의해 각각의 흡착 유닛(HA~HD)을 독립적으로 상하 이동시키는 제 3 기능(기능 유닛; 503)과, 이러한 기능에 의해 구동 유닛(57)에 의해 이하의 각 동작을 반복하여 행하는 동작 제어 유닛(505)을 포함한다.
제 1 동작：제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2) 및 제 3 위치(P3)에 도래한 흡착 유닛, 예컨대 흡착 유닛(HA~HC)을, 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 유닛(HD)을, 세퍼레이터(65)를 적층하도록 상하 이동시킨다.
제 2 동작：제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 유닛(HC)을, 음극 시트(62)를 적층하도록 상하 이동시킨다.
제 3 동작：제 2 위치(P2)에 도래한 흡착 유닛(HD)을, 세퍼레이터(65)를 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 유닛(HB)을, 세퍼레이터(65)를 적층하도록 상하 이동시킨다.
제 4 동작：제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 유닛(HA)을, 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시킨다.
제 2 기능(502)은, 흡착 헤드(HA~HD)가 제 1 위치(P1) ~ 제 4 위치(P4) 중 어느 곳에 도래했을 때에 흡착 헤드(HA~HD)가 최하(最下) 레벨이 되도록 제 2 구동 유닛(56)을 제어한다. 제 2 기능(502)은, 제 1 구동 유닛(55)에 의해 픽업 유닛(50)을 회전시키고 있는 동안도 포함하여 픽업 유닛(50)을 상하 이동시켜도 무방하며, 픽업 유닛(50)이 각 위치에 있어서 일시적으로 정지하고 있는 동안에 픽업 유닛(50)을 상하 이동시켜도 무방하다.
제 3 기능(503)은, 상기의 각 동작에 있어서, 픽업하거나, 제 4 위치(P4)에 있어서 적층하거나 할 흡착 헤드(HA~HD)를 개별적으로 상하 이동시킨다. 제 3 기능(503)은, 제 1 구동 유닛(55)에 의해 픽업 유닛(50)을 회전시키고 있는 동안도 포함하여 흡착 헤드(HA~HD)를 개별적으로 상하 이동시켜도 무방하며, 픽업 유닛(50)이 각 위치에 있어서 일시적으로 정지하고 있는 동안에 흡착 헤드(HA~HD)를 개별적으로 상하 이동시켜도 무방하다. 제 3 기능(503)은, 제 2 기능(502)과 협조하여, 혹은 동기하여 흡착 헤드(HA~HD)를 개별적으로 상하 이동시킴으로써, 흡착 헤드(HA~HD)를 상하 이동시키기 위해 소요되는 시간을 단축할 수가 있다.
양극 시트(61)의 일례는, 리튬 전지용의 적층체(60)를 구성하는 양극 시트(양극판, 양극층; 61)이며, 양극 활성재를 알루미늄박 등의 금속박의 양면에 도포 부착(塗着)하고, 건조시켜, 압연(壓延)한 후 소정의 크기로 절단한 것이다. 음극 시트(62)의 일례는, 음극 활성재를 니켈박 혹은 동박(銅箔) 등의 금속박의 양면에 도포 부착하고, 건조시켜, 압연한 후 소정의 크기로 절단한 것이다. 양극 시트(61) 또는 음극 시트(62)는, 리튬 전지용으로 한정되지 않으며, 다른 타입의 전지여도 무방하고, 연료 전지용의 전극체여도 무방하다.
세퍼레이터(65)의 일례는, 상술한 양극 시트(61)와 음극 시트(62)간의 단락(短絡)을 방지하는 것으로서, 전해액을 유지하는 기능을 구비하여도 무방하다. 세퍼레이터(65)는, 예컨대 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀(polyolefin) 등으로 구성되는 미세 다공성 막이며, 과전류(過電流)가 흐르면, 그 발열에 의해 막의 공공(空孔)이 폐색(閉塞)되어 전류를 차단하는 기능도 갖는다. 세퍼레이터(65)는, 폴리올레핀 등의 단층막으로만 한정되지 않으며, 폴리프로필렌층을 폴리에틸렌층으로 샌드위치한 3층 구조나, 폴리올레핀 미다공막(微多孔膜)과 유기 부직포 등을 적층한 것도 이용하여도 무방하다.
도 2에, 적층 장치(1)에 있어서 픽업 유닛(50)을 반시계방향으로 회전시키면서 제 4 위치(P4)에서 적층체(60)를 제조할 때의 동작이 더욱 자세히 도시되어 있다. 도 2는, 제 1 위치(P1)와 흡착 헤드(HA)가 반시계방향으로 이루는 각도(θ)를 참조하여 적층 장치(1)로부터 적층체(60)를 제조하는 과정을 설명한다. 도 2의 상측의 COME 란(欄)은, 각각의 흡착 헤드(HA~HD)가 도래한 상태를 나타내고, 도 2의 하측의 DOWN 란은, 도래한 후에, 각각의 흡착 헤드(HA~HD)가 행하는 동작을 나타내고 있다.
제 1 동작(상태 S1)
각도(θ)가 제로, 즉, 흡착 헤드(HA)가 제 1 위치(P1)에 있는 상태 S1에서는, 제 2 구동 유닛(유닛 실린더; 56) 및 개별 실린더(52a~52d)에 의해 흡착 헤드(HA~HD)가 모두 하강(제 1 동작의 DOWN, 또한 도면에 하강하는 흡착 헤드를 이중 동그라미로 나타냄)하여, 흡착 및 방출을 행한다. 제 1 위치(P1)에 있어서 흡착 헤드(HA)가 양극 시트(61)를 흡착하고, 제 2 위치(P2)에 있어서 흡착 헤드(HB)가 세퍼레이터(65)를 흡착하며, 제 3 위치(P3)에 있어서 흡착 헤드(HC)가 음극 시트(62)를 흡착한다. 제 4 위치(P4)에 있어서 흡착 헤드(HD)가 흡착하고 있던 세퍼레이터(65)를 방출하고, 앞서 적재되어 있는 전극 및 세퍼레이터(65)에, 세퍼레이터(65)를 더 적재하여, 적층체(60)를 제조한다.
제 2 동작(상태 S2)
제 1 동작으로 흡착 헤드(HA~HD)를 상승시킨 후, 픽업 유닛(50)이 제 1 구동 유닛(55)에 의해 반시계방향으로 90도 선회하면, 흡착 헤드(HA)는 제 1 위치(P1)로부터 제 2 위치(P2)에 도래한다(상태 S2, 제 2 동작의 COME). 각도(θ)는 90도가 된다. 제 2 동작에 있어서는, 제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 헤드(HC)만이 개별 실린더(52c)에 의해 하강한다(제 2 동작의 DOWN). 흡착 헤드(HC)가 흡착하고 있던 음극 시트(제 2 전극 시트; 62)가 방출되어, 세퍼레이터(65) 위에 적재된다.
도 3에, 픽업 유닛(50)이 상하이동(승강)하는 모습이 도시되어 있다. 도 3(a) 및 도 3(b)는, 픽업 유닛(50)이 제 2 동작을 행하는 모습을 뽑아내어 나타내고 있다. 도 3(a)에 있어서, 픽업 유닛의 아암(51a 및 51c)은 상승한 상태에서 회전한다. 흡착 헤드(HC)에 주목하면, 제 4 위치(P4)에 있어서 적층된 적층체(60)와의 사이에 거리(W0)가 확보되어, 적층체(60)와의 간섭을 방지할 수가 있다.
도 3(b)는 흡착 헤드(HA 및 HC)가 하강한 상태를 나타내고 있다. 흡착 헤드(HA 및 HC)는 제 2 구동 유닛(56)에 의해 픽업 유닛(50)과 함께 거리(W1)만큼 내려간다. 그와 동시에, 흡착 헤드(HC)만이 개별 실린더(52c)에 의해 거리(W2)만큼 더 하강한다. 따라서, 흡착 헤드(HC)는, 거리(W1)와 거리(W2)의 합의 거리(W0)를 하강한다. 픽업 유닛(50) 전체를 제 2 구동 유닛(56)에 의해 하강시키는 동시에, 개별 실린더(52c)에 의해 흡착 헤드(HC)를 개별적으로 하강시킴으로써, 단시간에 흡착 헤드(HC)를 소정의 높이에 세팅할 수가 있다. 또한, 다른 개별 실린더(52a)를 동작시키지 않음으로써, 픽업 유닛(50) 전체가 하강하여도, 흡착 헤드(HA)가, 이 경우, 제 2 위치(P2)의 팔레트(23)까지 하강하는 것을 방지할 수가 있다.
제 3 기능(503)은, 제 4 위치(P4)에 적재된 적층체(60)의 두께에 따라, 개별 실린더(52a~52d)의 승강 거리(W2)를 제어하는 기능을 포함하고 있어도 무방하다. 제 2 구동 유닛(56)의 승강 거리(W1)를 일정하게 유지한 상태에서, 제 4 위치(P4)에서 적층(제조)되는 적층체(60)의 높이에 맞추어 각각의 흡착 헤드(HA~HD)가 내려가는 거리를 제어할 수가 있다. 제 3 기능(503)은, 다른 위치(P1~P3)에 있어서는, 개별 실린더(52a~52d)를, 각각의 흡착 헤드(HA~HD)가 팔레트(13 또는 23)에 도달하도록 승강 거리(W2)를 개별적으로 제어 또는 조정하는 기능을 구비하고 있어도 무방하다. 흡착하기 위해 필요한, 혹은 적합한 하강 거리를 개개의 흡착 헤드(HA~HD)가 광학 센서 등에 의해 검출하여 자동적으로 조정할 수 있도록 하여도 무방하다. 제 4 위치(P4)의 팔레트(43)에 승강 장치를 부착하여, 팔레트(43)측에서 적층체(60)의 최상부의 상대적인 높이를 제어하여도 무방하다. 개별 실린더(52a~52d)의 승강 거리(W2)를 일정하게 유지할 수가 있다.
제 3 동작(상태 S3)
도 2로 돌아와서, 제 2 동작에 있어서 흡착 헤드(HC)가 상승하고, 픽업 유닛(50)이 제 1 구동 유닛(55)에 의해 반시계방향으로 90도 더 선회하면, 흡착 헤드(HA)가 제 2 위치(P2)로부터 제 3 위치(P3)에 도래한다(상태 S3, 제 3 동작의 COME). 흡착 헤드(HA)가 제 1 위치(P1)로부터 이동한 각도(θ)는 180도이다. 제 3 동작에 있어서는, 제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 헤드(HB)와, 제 2 위치(P2)에 도래한 흡착 헤드(HD)가 개별 실린더(52b 및 52d)에 의해 하강한다(제 3 동작의 DOWN). 흡착 헤드(HB)가 흡착하고 있던 세퍼레이터(65)를 방출하여 적층체(60)를 전극 위에 세퍼레이터(65)를 적재한다. 동시에, 흡착 헤드(HD)는, 제 2 위치(P2)에 있어서 세퍼레이터(65)를 흡착한다.
제 4 동작(상태 S4)
제 3 동작으로 흡착 헤드(HB 및 HD)가 상승하고, 픽업 유닛(50)이 제 1 구동 유닛(55)에 의해 반시계방향으로 90도 더 선회하면, 흡착 헤드(HA)가 제 3 위치(P3)로부터 제 4 위치(P4)에 도래한다(상태 S4, 제 4 동작의 COME). 흡착 헤드(HA)가 제 1 위치(P1)로부터 이동한 각도(θ)는 270도이다. 제 4 동작에서는, 제 4 위치(P4)에 도래한 흡착 헤드(HA)만이 개별 실린더(52a)에 의해 하강한다(제 4 동작의 DOWN). 흡착 헤드(HA)가 흡착하고 있던 양극 시트(61)를 방출하여, 세퍼레이터(65) 위에 양극 시트(61)를 적층한다.
제 4 동작으로 흡착 헤드(HA)가 상승하며, 픽업 유닛(50)이 제 1 구동 유닛(55)에 의해 반시계방향으로 90도 더 선회하면, 상술한 제 1 동작으로 돌아온다. 제 1 동작에서는, 제 3 동작으로 픽업된 세퍼레이터(65)가 제 4 위치(P4)에서 양극 시트(61) 위에 적층된다. 이와 같이, 픽업 유닛(50)이 반시계방향으로 회전을 계속하여, 제 1 동작으로부터 제 4 동작을 소정의 수만큼 반복함으로써, 제 4 위치(P4)에 있어서 음극 시트(62), 세퍼레이터(65), 양극 시트(61) 및 세퍼레이터(65)가 소정의 횟수만큼 반복하여 적층되어, 적층체(전극 조립체; 60)가 제조된다.
또한, 적층체(60)의 제조를 개시할 때, 및 제조를 종료할 때에 전극 시트보다 먼저 세퍼레이터(65)를 적층하거나, 마지막에 세퍼레이터(65)를 적층하거나, 마지막에 음극 시트(62)를 적층하거나 하는 등의 경우에는, 제 2 위치(P2)로부터 세퍼레이터(65)를 흡착하여 제 4 위치(P4)로 반송하는 단계를 추가하거나, 제 3 위치(P3)로부터 음극 시트(62)를 흡착하여 제 4 위치(P4)로 반송하는 단계를 추가하거나 할 수가 있다.
도 4에, 시트 형상의 세퍼레이터(65)를 사이에 끼우고 양극 시트(61) 및 음극 시트(62)를 적층 장치(1)에 의해 적층하는 공정 80을 포함하는 방법이 도시되어 있다. 상기 방법은, 적층 장치(1)의 제어 방법이어도 무방하며, 적층체(전극 조립체; 60)를 제조하는 방법이어도 무방하다. 전극 조립체(60)를 전해액과 함께 케이스에 수납함으로써 전지, 예컨대 리튬 전지를 제조하여, 제공할 수가 있다.
단계 81에 있어서, 픽업 유닛(50)이 제 1 기능(501)에 의해 소정의 각도, 본 예에서는 90도 회전하면, 제 2 기능(502)이 제 2 구동 유닛(56)에 의해 픽업 유닛(50)을 내린다. 단계 82에 있어서, 동작 제어 유닛(505)이, 흡착 헤드(HA~HD)의 위치가 제 1 동작의 위치라고 판단하면, 단계 83에 있어서, 제 3 기능(503)이 모든 개별 실린더(52a~52d)에 의해 흡착 헤드(HA~HD)를 내린다. 3방(三方)의 흡착 헤드(흡착 유닛; HA, HB 및 HC)가, 제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2) 및 제 3 위치(P3)에서 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)를 각각 픽업한다. 흡착 헤드(HD)가, 제 4 위치(P4)에서 세퍼레이터(65)를 방출하여, 적층체(60)의 적층(제조)이 진행된다.
단계 83에 있어서, 제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2) 및 제 3 위치(P3)에서 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)가 픽업되어 소비된다. 따라서, 제 1 공급 유닛(100), 제 2 공급 유닛(200) 및 제 3 공급 유닛(300)은, 제 1 동작이 행해진 다음의 타이밍에서, 제 1 회전 스테이지(10), 제 2 회전 스테이지(20) 및 제 3 회전 스테이지(30)를 각각 반(半)회전한다. 이로써, 제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2) 및 제 3 위치(P3)에, 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)가 픽업 가능한 상태로 준비된다.
단계 84에 있어서, 동작 제어 유닛(505)이, 흡착 헤드(HA~HD)의 위치가 제 2 동작의 위치인 것으로 판단하면, 단계 85에 있어서, 제 3 기능(503)이 개별 실린더(52c)에 의해 흡착 헤드(HC)를 내려 흡착 헤드(HC)에 유지되어 있는 음극 시트(62)를 제 4 위치(P4)에 적층한다.
단계 86에 있어서, 동작 제어 유닛(505)이, 흡착 헤드(HA~HD)의 위치가 제 3 동작의 위치인 것으로 판단하면, 단계 87에 있어서, 제 3 기능(503)이 개별 실린더(52b 및 52d)에 의해 흡착 헤드(HB 및 HD)를 내려, 흡착 헤드(HB)에 유지되어 있는 세퍼레이터(65)를 제 4 위치(P4)에서 적층하고, 제 2 위치(P2)에서 흡착 헤드(HD)가 세퍼레이터(65)를 픽업한다.
단계 87에 있어서 제 2 위치(P2)에서 세퍼레이터(65)가 소비된다. 따라서, 제 3 동작이 행해진 다음의 타이밍에서, 제 2 공급 유닛(200)은, 제 2 회전 스테이지(20)를 반(半)회전하여, 제 2 위치(P2)에 세퍼레이터(65)를 픽업 가능한 상태로 준비한다.
단계 88에 있어서, 동작 제어 유닛(505)이, 흡착 헤드(HA~HD)의 위치가 제 4 동작의 위치인 것으로 판단하면, 단계 89에 있어서, 제 3 기능(503)이 개별 실린더(52a)에 의해 흡착 헤드(HA)를 하강시켜, 흡착 헤드(HA)에 유지되어 있는 양극 시트(61)를 제 4 위치(P4)에서 적재한다.
단계 90에 있어서, 동작 제어 유닛(505)이, 적층체(60)의 상태가, 제 4 위치(P4)에 새롭게 적층체(60)의 적층을 개시하는 상태인 것으로 판단하면, 단계 91에 있어서, 제 3 기능(503)이 개별 실린더(52a~50d) 중의 적절한 개별 실린더를 가동시킨다. 예컨대, 최초로 제 4 위치(P4)에 세퍼레이터(65)를 적층하는 것이라면, 단계 91에 있어서, 어떠한 흡착 헤드에 의해 세퍼레이터(65)를 흡착하여 제 4 위치(P4)에 세퍼레이터(65)가 배치된다.
단계 92에 있어서, 제 4 위치(P4)에 소정의 횟수(매수)만큼 양극 시트(61), 세퍼레이터(65) 및 음극 시트(62)가 적층되어, 적층체(60)가 제조된 것으로 판단되면, 최종의 처리를 행한다. 예컨대, 마지막으로 제 4 위치(P4)에 세퍼레이터(65)를 적층하는 것이라면, 단계 92에 있어서, 어떠한 흡착 헤드를 이용하여 세퍼레이터(65)를 제 4 위치(P4)에 적층한다. 배출 유닛(400)은, 다음의 타이밍에서 제 4 회전 스테이지(40)를 반회전하여, 제 4 위치(P4)의 적층체(60)를 언로드 위치(P14)로 이동시킨다. 제 4 위치(P4)에는 다음의 팔레트가 준비되어, 다음의 적층체(60)의 제조가 개시된다.
이들 중 어떠한 처리가 행해져, 하강한 흡착 헤드(HA~HD)가 원래의 높이로 상승하면, 단계 93에 있어서, 제 1 기능(501)은 제 1 구동 유닛(55)에 의해 픽업 유닛(50)을 반시계방향으로 90도 회전시킨다. 이러한 처리를 반복함으로써 제 4 위치(P4)에 적층체(60)를 차례차례로 제조할 수가 있다. 배출 유닛(400)은, 제 4 위치(P4)에 적층체(60)가 제조되면, 그때마다, 적층체(60)를 배출하여, 제 4 위치(P4)에 다음의 적층체(60)가 제조되도록 한다.
또한, 상기의 적층 장치(1)에 있어서는, 제 1 위치(P1), 제 2 위치(P2), 제 3 위치(P3) 및 제 4 위치(P4)를 90도 피치로 마련하고 있으나, 이들 위치를 45도 피치로 마련하거나, 30도 피치로 마련하거나, 혹은 더 좁은 각도로 마련할 수도 있으며, 복수의 적층체(60)를 동시 진행으로 제조할 수도 있다.
또, 상기의 적층 장치(1)에 있어서는, 픽업 유닛(50)을 반시계방향으로 회전하고 있지만, 시계 방향으로 회전시켜도 무방하며, 제 1 위치(P1) ~ 제 4 위치(P4)를 시계 방향으로 배치하여도 무방하다. 회전 스테이지에 있어서도, 회전 방향은 반대여도 무방하다. 또한, 상기에서는, 적층 장치(1)에 의해 리튬 이온 전지용의 전극체(적층체; 60)를 제조하는 예를 설명하고 있으나, 리튬 이온 전지로 한정되지 않으며, 적층형의 전극체를 포함하는 전지의 제조에 적층 장치(1)는 적합하다.

Claims (7)

  1. 원주(圓周)를 따른 제 1 방향으로 등간격으로 배치된 제 1 위치, 제 2 위치, 제 3 위치 및 제 4 위치를 차례로 통과하는 복수의 흡착 유닛을 포함하는 픽업 유닛과,
    상기 제 1 위치에 제 1 전극 시트를 공급하는 제 1 공급 유닛과,
    상기 제 2 위치에 시트 형상의 세퍼레이터(separator)를 공급하는 제 2 공급 유닛과,
    상기 제 3 위치에 제 2 전극 시트를 공급하는 제 3 공급 유닛과,
    상기 제 4 위치로부터 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트가 교대로 적층된 적층체를 배출하는 배출 유닛과,
    상기 복수의 흡착 유닛의 각각의 흡착 유닛을, 상기 제 1 위치, 상기 제 2 위치, 상기 제 3 위치 및 상기 제 4 위치로 차례로 움직이는 동시에 상하 이동시키는 구동 유닛을 가지며, 상기 상하 이동은,
    상기 제 1 위치, 상기 제 2 위치 및 상기 제 3 위치에 도래(到來)한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트, 세퍼레이터 및 제 2 전극 시트를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 제 1 동작과,
    상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 2 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 제 2 동작과,
    상기 제 2 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 제 3 동작과,
    상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 제 4 동작을 포함하는 적층 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 유닛은, 상기 픽업 유닛을 회전 구동하는 제 1 구동 유닛과,
    상기 픽업 유닛을 상하로 움직이는 제 2 구동 유닛과,
    각각의 상기 흡착 유닛을 상하로 움직이는 제 3 구동 유닛을 포함하는, 적층 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 구동 유닛에 의해 상기 픽업 유닛을 상하 이동시키는 것에 동기(同期)하여, 상기 제 3 구동 유닛에 의해 상기 제 1 동작, 상기 제 2 동작, 상기 제 3 동작 및 상기 제 4 동작에 있어서 각각의 상기 흡착 유닛을 상하 이동시키는 제어 유닛을 갖는, 적층 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공급 유닛은, 상기 제 1 위치에 제 1 전극 시트를 공급하는 제 1 회전 스테이지를 포함하고,
    상기 제 2 공급 유닛은, 상기 제 2 위치에 세퍼레이터를 공급하는 제 2 회전 스테이지를 포함하며,
    상기 제 3 공급 유닛은, 상기 제 3 위치에 제 2 전극 시트를 공급하는 제 3 회전 스테이지를 포함하고,
    상기 배출 유닛은, 상기 제 4 위치로부터 적층체를 반출하는 제 4 회전 스테이지를 포함하는, 적층 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 위치, 상기 제 2 위치, 상기 제 3 위치 및 상기 제 4 위치는 90도 피치로 배치되어 있으며, 상기 픽업 유닛은 사방(四方)에 흡착 유닛을 포함하는, 적층 장치.
  6. 시트 형상의 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트를 적층 장치에 의해 적층하는 것을 포함하는 방법으로서,
    상기 적층 장치는, 원주를 따른 제 1 방향으로 등간격으로 배치된 복수의 위치로서, 제 1 전극 시트가 공급되는 제 1 위치, 시트 형상의 세퍼레이터가 공급되는 제 2 위치, 제 2 전극 시트가 공급되는 제 3 위치, 및 세퍼레이터를 사이에 끼우고 제 1 전극 시트 및 제 2 전극 시트가 적층되는 제 4 위치를 차례로 통과하는 복수의 흡착 유닛을 가지며,
    상기 적층하는 것은,
    상기 제 1 위치, 상기 제 2 위치 및 상기 제 3 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트, 세퍼레이터 및 제 2 전극 시트를 각각 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 단계와,
    상기 제 1 방향으로 상기 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 2 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 단계와,
    상기 제 1 방향으로 상기 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 상기 제 2 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 픽업하도록 상하 이동시키는 동시에, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 세퍼레이터를 적층하도록 상하 이동시키는 단계와,
    상기 제 1 방향으로 상기 복수의 흡착 유닛을 회전시켜, 상기 제 4 위치에 도래한 흡착 유닛을, 제 1 전극 시트를 적층하도록 상하 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    각각의 상기 상하 이동시키는 것은, 상기 복수의 흡착 유닛을, 상기 복수의 흡착 유닛을 구비한 픽업 유닛을 통해 동시에 상하 이동시키는 단계와,
    상기 동시에 상하 이동시키는 것에 동기하여 픽업 및 적층할 흡착 유닛을 개별적으로 상하 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
KR1020147024174A 2012-03-30 2013-03-29 적층 장치 및 방법 KR101917310B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012081526 2012-03-30
JPJP-P-2012-081526 2012-03-30
PCT/JP2013/002188 WO2013145783A1 (ja) 2012-03-30 2013-03-29 積層装置および方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150001725A true KR20150001725A (ko) 2015-01-06
KR101917310B1 KR101917310B1 (ko) 2018-11-09

Family

ID=49259073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147024174A KR101917310B1 (ko) 2012-03-30 2013-03-29 적층 장치 및 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150020380A1 (ko)
EP (1) EP2833458B1 (ko)
JP (1) JP6057984B2 (ko)
KR (1) KR101917310B1 (ko)
CN (1) CN104185921B (ko)
HK (1) HK1204392A1 (ko)
TW (1) TW201351747A (ko)
WO (1) WO2013145783A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200072668A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 주식회사 에스에프에이 2차전지 스태킹장치
WO2023163551A1 (ko) * 2022-02-25 2023-08-31 주식회사 엘지에너지솔루션 단위셀의 이송 장치 및 이송 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9472825B2 (en) * 2013-05-21 2016-10-18 Nikkiso Co., Ltd. Lamination device and lamination method
JP6617440B2 (ja) * 2015-06-04 2019-12-11 株式会社豊田自動織機 電極積層方法および電極積層装置
CN111699581B (zh) * 2018-02-15 2023-07-18 株式会社村田制作所 层叠电极体的制造装置
JP6820889B2 (ja) * 2018-09-18 2021-01-27 Ckd株式会社 積層装置
CN109687008B (zh) * 2019-01-15 2023-08-25 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种燃料电池电堆系统组装托盘
CN113646938A (zh) * 2019-03-29 2021-11-12 松下电器产业株式会社 层叠电极体的制造装置
KR102288476B1 (ko) * 2019-09-16 2021-08-10 이보라 이차 전지 제조 방법
CN110994035B (zh) * 2019-12-16 2022-04-12 合肥国轩高科动力能源有限公司 软包电池铝塑膜自动合盖系统
CN113363546B (zh) * 2020-03-04 2022-11-11 比亚迪股份有限公司 极芯制备系统和采用其制备极芯的制备方法
JP7359191B2 (ja) 2021-04-23 2023-10-11 株式会社村田製作所 積層装置および積層方法
CN114122473B (zh) * 2021-11-25 2023-05-23 华能国际电力股份有限公司 一种熔融碳酸盐燃料电池的组装方法
CN114695936B (zh) * 2022-04-13 2022-10-14 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 一种燃料电池电堆堆叠设备

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5516320A (en) * 1978-07-21 1980-02-05 Hitachi Electronics Eng Co Ltd Electrode assembling machine for storage battery and the like
JPS63164175A (ja) * 1986-12-25 1988-07-07 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 蓄電池の極板群製造方法及びその装置
JP3507525B2 (ja) * 1993-06-28 2004-03-15 株式会社東芝 積層体の加工装置
JP4294181B2 (ja) * 1999-10-20 2009-07-08 株式会社京都製作所 ケース移載方法およびケース移載装置
JP3766324B2 (ja) * 2001-12-04 2006-04-12 日産ディーゼル工業株式会社 電気二重層キャパシタの製造方法およびその装置
WO2008139561A1 (ja) * 2007-05-02 2008-11-20 Enax, Inc. 連続セパレータ及びシート状電極の積層装置
JP5110632B2 (ja) * 2007-05-14 2012-12-26 Ｎｅｃトーキン株式会社 積層構造電池の製造方法およびその製造装置
JP5666805B2 (ja) * 2009-12-15 2015-02-12 株式会社京都製作所 電池極板積層装置
JP2012056648A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 Ihi Corp シート積層装置
JP6022177B2 (ja) * 2011-04-07 2016-11-09 日産自動車株式会社 電極位置検出装置および電極位置検出方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200072668A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 주식회사 에스에프에이 2차전지 스태킹장치
WO2023163551A1 (ko) * 2022-02-25 2023-08-31 주식회사 엘지에너지솔루션 단위셀의 이송 장치 및 이송 방법

Also Published As

Publication number Publication date
HK1204392A1 (en) 2015-11-13
US20150020380A1 (en) 2015-01-22
JPWO2013145783A1 (ja) 2015-12-10
EP2833458B1 (en) 2017-03-15
CN104185921B (zh) 2016-08-24
TW201351747A (zh) 2013-12-16
WO2013145783A1 (ja) 2013-10-03
EP2833458A4 (en) 2016-01-20
KR101917310B1 (ko) 2018-11-09
CN104185921A (zh) 2014-12-03
EP2833458A1 (en) 2015-02-04
JP6057984B2 (ja) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101917310B1 (ko) 적층 장치 및 방법
KR101956758B1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조장치
TWI470853B (zh) Layers and lamination methods
JP6077522B2 (ja) 積層システム
JP5223487B2 (ja) 薄膜状ワークの積層方法および積層装置
JP6354869B2 (ja) シート積層装置およびシート積層方法
JP5666805B2 (ja) 電池極板積層装置
EP2860808A1 (en) Lamination system
KR101429132B1 (ko) 극판 와인딩장치 및 이를 사용하여 제조되는 전지셀
JP2012018776A (ja) 電極積層装置
JP6904126B2 (ja) 電極積層装置
KR20230001210A (ko) 이차전지 전극조립체의 단면 전극 스택용 분리막 핸들링장치 및 이를 이용한 이차전지 전극조립체 제조 방법
JP7119410B2 (ja) 積層電極体の製造装置
US11721828B2 (en) Apparatus for manufacturing laminated electrode body
CN108539220B (zh) 叠置装置
JP4377672B2 (ja) 電気二重層キャパシタ製造装置及び製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant