KR20150137640A - 전극 커터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 커팅 과정에서 발생하는 이물질을 제거할 수 있는 전극 커터에 관한 것이다.
또한 본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 커터에 있어서, 상기 전극 커터의 몸체부, 상기 몸체부에 설치되어 전극판을 커팅하기 위한 상부 커터, 상기 몸체부에 설치되어 상기 상부 커터의 하측에서 상기 전극판을 커팅하며, 상기 상부 커터 측의 면에 이물질의 이동로가 마련된 하부 커터, 상기 하부 커터의 양단에 각각 상기 이동로와 연통하게 마련되어 상기 이동로를 석션(suction)하는 석션수단 및 상기 하부 커터에 마련되며, 일측에 블로윙(blowing) 수단이 연결되어 상기 이동로 측으로 기압을 제공하는 이물질 유도부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 커터 {ELECTRODE CUTTER}
본 발명은 전지용 전극 커터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 커팅 과정에서 발생하는 이물질을 제거할 수 있는 전극 커터에 관한 것이다.
물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.
이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. 또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정 기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.
전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
통상적으로, 상기 리튬 이차 전지는 양극 활물질이 코팅된 양극 전극판, 음극 활물질이 코팅된 음극 전극판 및 상기 양극 전극판과 음극 전극판 사이에 위치되어 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 리튬 이차 전지용 케이스와, 상기 리튬
이차 전지용 케이스 내측에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액 등으로 이루어져 있다.
한편, 도 1a 및 도 1b는 일반적인 리튬 이차 전지의 전극판의 형성 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 1a를 참조하면, 우선, 양극 집전체용 또는 음극 집전체용 기재 기판(110)을 준비한다.
그런 다음, 기재 기판(110) 상에 양극 활물질 또는 음극 활물질을 기재 기판의 길이 방향으로 코팅하여 활물질층(120)을 형성한다.
도 1a에서 코팅 방향은 화살표로 도시하였다.
도 1b를 참조하면, 전극판 커팅 장치를 이용하여 활물질층(120)이 형성된 기재 기판(110)을 이차 전지용 전극판의 길이 단위로 커팅하여, 이차 전지용 전극판(100)을 형성한다.
이때, 이차 전지용 전극판(100)의 기재 기판은 전극 집전체(110a)로 작용하며, 전극 집전체(110a)의 활물질층(120)이 형성되지 않은 영역은 무지부(115)로 작용한다.
한편, 극판 커팅 장치는 일반적으로 상부 커터 및 하부 커터를 구비하며, 상부 커터 및 하부 커터 사이에 간극이 일정하게 유지되도록 한다.
이러한 극판 커팅 장치에 상기 양극 활물질 또는 음극 활물질이 코팅된 양극 집전체 또는 음극 집전체용 기재기판(110)이 상부 커터 및 하부 커터 사이에 공급되면, 상부 커터 또는 하부 커터의 동작으로 기재 기판(110)이 이차 전지용 전극판(100)으로 커팅된다.
상술한 기재 기판(110)의 커팅 과정에서 이물질이 발생하게 된다.
그리고 커팅에 의해 발생하는 이물질은 전극판을 권취하여 형성된 전극 조립체로 유입되어, 전극 조립체의 불량을 유발하는 문제점이 있다. 이는 전극 조립체 권취기로 이물질이 유입되어, 세퍼레이터에 손상을 입히게 되어 양극 전극판 및 음극 전극판 사이의 쇼트를 유발하는 원인이 된다.
여기서, 등록번호 제10-1106379호 "전극판 커팅 장치"에는 기판의 커팅 과정에서 발생하는 이물질을 제거하는 구성이 개시되어 있다.
하지만 등록번호 제10-1106379호에 개시된 이물질 제거 수단은 상부 컷터(310)와 함께 전진ㆍ후퇴 운동을 수행하며, 이물질 흡입구(256)를 통하여 전극판 커팅 시 발생할 수 있는 이물질을 흡입하여 이물질 배출구(257)를 통하여 배출ㆍ제거하는 구성으로 이물질의 제거 효율이 나쁘다는 문제점이 있다.
또한, 이물질 제거 수단 내부에 이물질이 남아 있기 쉬워 이물질 제거 수단 내부를 빈번하게 청소해야 하는 등의 이유로 관리가 어렵고 이물질 제거 수단 내부에 이물질이 쌓일 경우 기능이 저하된다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 석션과 블로윙을 사용하여 이물질 제거력을 극대화할 수 있는 전극 커터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전극 커터는 전극 커터에 있어서, 상기 전극 커터의 몸체부, 상기 몸체부에 설치되어 전극판을 커팅하기 위한 상부 커터, 상기 몸체부에 설치되어 상기 상부 커터의 하측에서 상기 전극판을 커팅하며, 상기 상부 커터 측의 면에 이물질의 이동로가 마련된 하부 커터, 상기 하부 커터의 양단에 각각 상기 이동로와 연통하게 마련되어 상기 이동로를 석션(suction)하는 석션수단 및 상기 하부 커터에 마련되며, 일측에 블로윙(blowing) 수단이 연결되어 상기 이동로 측으로 기압을 제공하는 이물질 유도부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부 커터의 양단에 각각 상기 이동로와 연통하게 마련되어 상기 이동로 내부의 이물질이 배출되게 하는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 석션수단은 상기 배출구에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 이동로는 상기 상부 커터 측으로 개구되는 것을 특징으로 한다.
상기 이동로를 길이 방향을 기준으로 양측으로 분리하는 분리막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이동로는 상기 분리막에 의해 제1 이동로와 제2 이동로로 분리되는 것을 특징으로 한다.
상기 석션수단은 상기 제1 이동로와 상기 제2 이동로에 각각 연결되어 상기 제1 이동로와 상기 제2 이동로의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 블로윙 수단은 상기 제1 이동로로 기압을 제공하는 제1 블로윙 수단과 상기 제2 이동로로 기압을 제공하는 제2 블로윙 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이물질 유도부재는 상기 제1 블로윙 수단이 연결되는 제1 연결홈과 상기 제2 블로윙 수단이 연결되는 제2 연결홈과 일단은 상기 제1 연결홈과 연통되며 타단은 상기 제1 이동로와 연통되는 제1 기압로와 일단은 상기 제2 연결홈과 연통되며 타단은 상기 제2 이동로와 연통되는 제2 기압로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기압로는 일단이 상기 이물질 유도부재의 내부에서 상기 제1 연결홈과 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기압로는 일단에서 타단으로 갈수록 넓이가 넓어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 기압로의 타측은 상기 상부 커터 측으로 개구되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 기압로는 일단이 상기 이물질 유도부재의 내부에서 상기 제2 연결홈과 연통되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 기압로는 일단에서 타단으로 갈수록 넓이가 넓어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 기압로의 타측은 상기 상부 커터 측으로 개구되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 석션과 블로윙을 사용하여 이물질 제거력을 극대화하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 하부 커터의 내부 구조를 개선하여 석션과 블로윙의 유속분포가 하부 커터의 양측으로 균일하게 분포될 수 있게 함에 따라 석션과 블로윙에 의한 이물질의 제거력을 극대화 하는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 리튬 이차 전지의 전극판의 형성 방법을 설명하기 위한 공정도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터에서 하부 커터만을 도시한 부분 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터에서 이물질 유도부재만을 도시한 부분 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 커터와 이물질 유도부재가 연결된 것을 평면에서 도시하여 블로윙 수단에 의해 이물질의 석션이 유도되는 것을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터를 개략적으로 도시한 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터에서 하부 커터만을 도시한 부분 사시도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터는 전극 커터(1)의 몸체부(200), 상기 몸체부(200)에 설치되어 전극판(100)을 커팅하기 위한 상부 커터(310), 상기 몸체부(200)에 설치되어 상기 상부 커터(310)의 하측에서 상기 전극판(100)을 커팅하며, 상기 상부 커터(310) 측의 면에 이물질의 이동로(331)가 마련된 하부 커터(330), 상기 하부 커터(330)의 양단에 각각 상기 이동로(331)와 연통하게 마련되어 상기 이동로(331)를 석션(suction)하는 석션수단(400) 및 상기 하부 커터(330)에 마련되며, 일측에 블로윙(blowing) 수단(510)이 연결되어 상기 이동로(331) 측으로 기압을 제공하는 이물질 유도부재(500)를 포함한다.
상기 몸체부(200)는 상기 전극 커터(1)의 각 구성 요소를 지지하는 역할을 한다.
상기 상부 커터(310)는 상기 몸체부(200)에 전진 및 후퇴 운동할 수 있게 설치되어 전진 및 후퇴 운동을 수행함에 따라 상기 하부 커터(330)와 함께 양극 활물질 또는 음극 활물질이 코팅된 양극 집전체용 또는 음극 집전체용 기재 기판을 커팅하여 전지의 단위 전극판을 형성한다.
이러한 상기 상부 커터(310)는 일반적인 구성으로 상기 상부 커터(310)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하여, 상기 하부 커터(330)는 상기 상부 커터(310)의 하측에 배치되며, 상기 하부 커터(330)의 상측에는 이동로(331)가 마련되는데, 상기 이동로(331)는 상기 상부 커터(310) 방향으로 개구되게 형성된다.
여기서 상기 이동로(331)가 상기 상부 커터(310) 방향으로 개구되게 형성된 것을 상기 상부 커터(310)와 상기 하부 커터(330)에 의해 전극판(100)이 커팅되는 과정에서 발생하는 이물질이 상기 이동로(331)로 유입될 수 있도록 하기 위함이다.
그리고 상기 하부 커터(330)의 양단에는 각각 배출구(333)가 마련되는데, 상기 배출구(333)는 상기 이동로(331)와 연통된다.
그리고 도 2, 도 5를 참조하여 상기 배출구(333)에는 석션수단(400)이 연결되어 상기 이동로(331)에 있는 이물질이 상기 배출구(333)를 통해 상기 석션수단(400)으로 빨려 들어갈 수 있도록 한다.
한편, 상기 이동로(331)는 사기 이동로(331)를 상기 이동로(331)의 길이 방향을 기준으로 양측으로 분리하는 분리막(335)이 상기 이동로(331)의 길이 방향 중앙을 가로막게 형성될 수 있다.
여기서 상기 분리막(335)에 의해 상기 이동로(331)는 제1 이동로(331a)와 제2 이동로(331b)로 분리된다.
따라서 상기 석션수단(400)은 상기 하부 커터(330)의 양단에 각각 형성된 상기 배출구(333)에 설치되어 상기 제1 이동로(331a)와 상기 제2 이동로(331b) 내부의 이물질을 각각 빨아들이게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커터에서 이물질 유도부재만을 도시한 부분 사시도이다.
상기 이물질 유도부재(500)는 상기 하부 커터(330)의 끝단에 연결되는데, 특히 상기 상부 커터(310)의 하측에 위치하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 이물질 유도부재(500)에 연결되는 블로윙 수단(510, 도 1 및 도 5 참조)은 상기 제1 이동로(331a)로 기압을 제공하는 제1 블로윙 수단(510a)과 상기 제2 이동로(331b)로 기압을 제공하는 제2 블로윙 수단(510b)으로 구분된다.
그리고 도 4를 참조하여, 상기 이물질 유도부재(500)는 상기 제1 블로윙 수단(510a)이 연결되는 제1 연결홈(501a)과 상기 제2 블로윙 수단(510b)이 연결되는 제2 연결홈(501b)이 형성된다.
또한, 상기 이물질 유도부재(500)는 상기 제1 연결홈(501a)과 일단이 연통되고 타단은 상기 제1 이동로(331a)와 연통되는 제1 기압로(503a)와 상기 제2 연결홈(501b)과 일단이 연통되고 타단은 상기 제2 이동로(331b)와 연통되는 제2 기압로(503b)를 포함한다.
이때, 상기 제1 연결홈(501a)과 상기 제1 기압로(503a)의 일단은 상기 이물질 유도부재(500)의 내부에서 연통하며, 상기 제2 연결홈(501b)과 상기 제2 기압로(503a)의 일단도 상기 이물질 유도부재(500)의 내부에서 연통한다.
그리고 상기 제1, 제2 기압로(503a, 503b)의 타측은 상기 상부 커터(310) 방향으로 개구되게 형성되어 상기 상부 커터(310)와 상기 하부 커터(330)에 의해 전극판(100)이 커팅되는 과정에서 발생하는 이물질이 상기 제1, 제2 기압로(503a, 503b)로 유입될 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 하부 커터와 이물질 유도부재가 연결된 것을 평면에서 도시하여 블로윙 수단에 의해 이물질의 석션이 유도되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 기압로(503a, 503b)는 일단에서 타단으로 갈수록 넓이가 넓어지게 형성되는데, 이러한 형상은 상기 블로윙 수단(510)으로부터 제공되는 기압이 상기 제1, 제2 기압로(503a, 503b)를 통해 상기 제1, 2 이동로(331a, 331b)로 효과적으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다.
이와 같이 본 발명의 전극 커터(1)는 상기 블로윙 수단(510)이 기압을 제공하여 상기 석션수단(400)이 이물질을 확실히 제공할 수 있도록 유도함에 따라 이물질 제거 신뢰성을 극대화할 수 있는 것이다.
또한, 상기 분리막(335)이 상기 이동로(331)를 제1, 제2 이동로(331a, 331b)로 구분함에 따라 상기 이동로(331)에 형성되는 유속 분포를 균일하게 할 수 있어 상기 블로윙 수단(510)과 상기 석션수단(400)에 의한 이물질의 제거 기능을 극대화할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전지용 전극 커터는, 석션과 블로윙을 사용하여 이물질 제거력을 극대화하는 효과가 있고, 하부 커터의 내부 구조를 개선하여 석션과 블로윙의 유속분포가 하부 커터의 양측으로 균일하게 분포될 수 있게 함에 따라 석션과 블로윙에 의한 이물질의 제거력을 극대화 하는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 전지용 전극 커터를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
1: 전극 커터
100: 전극판
200: 몸체부
310: 상부 커터
330: 하부 커터
331: 이동로
331a: 제1 이동로
331b: 제2 이동로
333: 배출구
335: 분리막
400: 석션수단
500: 이물질 유도부재
501a: 제1 연결홈
501b: 제2 연결홈
503a: 제1 기압로
503b: 제2 기압로
510: 블로윙 수단
510a: 제1 블로윙 수단
510b: 제2 블로윙 수단

Claims (15)

  1. 전극 커터(1)에 있어서,
    상기 전극 커터(1)의 몸체부(200);
    상기 몸체부(200)에 설치되어 전극판(100)을 커팅하기 위한 상부 커터(310);
    상기 몸체부(200)에 설치되어 상기 상부 커터(310)의 하측에서 상기 전극판(100)을 커팅하며, 상기 상부 커터(310) 측의 면에 이물질의 이동로(331)가 마련된 하부 커터(330);
    상기 하부 커터(330)의 양단에 각각 상기 이동로(331)와 연통하게 마련되어 상기 이동로(331)를 석션(suction)하는 석션수단(400); 및
    상기 하부 커터(330)에 마련되며, 일측에 블로윙(blowing) 수단(510)이 연결되어 상기 이동로(331) 측으로 기압을 제공하는 이물질 유도부재(500); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 커터(330)의 양단에 각각 상기 이동로(331)와 연통하게 마련되어 상기 이동로(331) 내부의 이물질이 배출되게 하는 배출구(333)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 석션수단(400)은 상기 배출구(333)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동로(331)는 상기 상부 커터(310) 측으로 개구되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동로(331)를 길이 방향을 기준으로 양측으로 분리하는 분리막(335)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이동로(331)는 상기 분리막(335)에 의해 제1 이동로(331a)와 제2 이동로(331b)로 분리되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 석션수단(400)은 상기 제1 이동로(331a)와 상기 제2 이동로(331b)에 각각 연결되어 상기 제1 이동로(331a)와 상기 제2 이동로(331b)의 이물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 블로윙 수단(510)은,
    상기 제1 이동로(331a)로 기압을 제공하는 제1 블로윙 수단(510a)과
    상기 제2 이동로(331b)로 기압을 제공하는 제2 블로윙 수단(510b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 이물질 유도부재(500)는
    상기 제1 블로윙 수단(510a)이 연결되는 제1 연결홈(501a)과
    상기 제2 블로윙 수단(510b)이 연결되는 제2 연결홈(501b)과
    일단은 상기 제1 연결홈(501a)과 연통되며 타단은 상기 제1 이동로(331a)와 연통되는 제1 기압로(503a)와
    일단은 상기 제2 연결홈(501b)과 연통되며 타단은 상기 제2 이동로(331b)와 연통되는 제2 기압로(503b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 기압로(503a)는 일단이 상기 이물질 유도부재(500)의 내부에서 상기 제1 연결홈(501a)과 연통되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 기압로(503a)는 일단에서 타단으로 갈수록 넓이가 넓어지는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  12. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 기압로(503a)의 타측은 상기 상부 커터(310) 측으로 개구되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 기압로(503b)는 일단이 상기 이물질 유도부재(500)의 내부에서 상기 제2 연결홈(501b)과 연통되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  14. 청구항 9 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 기압로(503b)는 일단에서 타단으로 갈수록 넓이가 넓어지는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
  15. 청구항 9 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 제2 기압로(503b)의 타측은 상기 상부 커터(310) 측으로 개구되는 것을 특징으로 하는 전극 커터.
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