KR20160094182A - 전극 조립체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 조립체의 정렬도(alignment)를 효과적으로 향상시킬 수 있는 전극 조립체 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전극 조립체 제조 장치는 복수 개의 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 기본 단위체를 제작하는 기본 단위체 제작 유닛, 기본 단위체 제작 유닛으로부터 공급받은 기본 단위체를 이송하는 이송 유닛, 및 이송 유닛으로부터 공급된 복수 개의 기본 단위체를 하측에서 상측으로 정렬된 상태로 쌓아 올려 단위체 스택부를 만드는 정렬 유닛을 포함하고, 정렬 유닛은 진동을 통하여 기본 단위체를 정렬시킨다.

Description

전극 조립체 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING AN ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 전극 조립체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 조립체의 정렬도(alignment)를 효과적으로 향상시킬 수 있는 전극 조립체 제조 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스에 전극 조립체가 내장되어 구성될 수 있다. 전지 케이스의 내부에 장착되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
도 1은 전극 조립체의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 전극 조립체(1)는 기본 단위체(10)가 적층되어 형성된 단위체 스택부(30)를 포함하여 형성될 수 있다. 도 1에서는 복수 개의 기본 단위체(10)가 하측에서부터 상측으로 순차로 적층되어 단위체 스택부(30)가 구성되는 모습이 도시되고 있다. 이러한 단위체 스택부(30)는 전극 조립체(1)를 구성하는 단위체일 수 있다.
단위체 스택부(30) 위에 추가로 보조 단위체(미도시)가 적층되어 전극 조립체가 형성될 수도 있지만, 보조 단위체는 필요에 따라 있을 수도 있고, 없을 수도 있다.
기본 단위체(10)는 전극(11,13)과 분리막(15)이 교대로 배치되어 일체로 결합된 결합체일 수 있다. 도 1에서 도시되는 기본 단위체(10)는 양극(11), 분리막(15), 음극(13), 분리막(15)이 위에서 아래로 순차적으로 배치되어 형성되어 있다. 물론 기본 단위체(10)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 양극(11), 분리막(15), 음극(13)의 다양한 조합이 가능할 수 있다. 이러한 기본 단위체(10)가 복수 개 적층되면 단위체 스택부(30)가 될 수 있다.
보조 단위체(미도시)는 단위체 스택부(30)에 추가로 적층될 수 있는 단위체로, 전극과 분리막이 교대로 배치되어 결합된 형태일 수 있다. 보조 단위체는 분리막, 음극, 분리막이 위에서 아래로 순차적으로 배치되어 형성될 수 있지만, 필요에 따라 분리막, 음극, 분리막의 순서 이외에 다른 구성을 가질 수 도 있다.
전극 조립체(1)는 기본 단위체(10)가 적층되어 형성되는 단위체 스택부(30)만을 포함하는 개념일 수도 있고, 단위체 스택부(30)와 단위체 스택부(30)에 추가로 적층되는 보조단위체를 포함하는 개념일 수 있다.
전극 조립체(1)는 우선 기본 단위체(10)를 적층하는 과정을 통하여 제작될 수 있다. 이때, 전극 조립체(1)의 성능과 품질의 극대화를 위해서는 기본 단위체(10)가 가지런히 정렬되도록 하여 적층하는 것이 필요하다.
그런데 종래에는 이러한 기본 단위체(10)의 정렬 작업이 효과적으로 이루어 지지 못하였으며, 그에 따라 전극 조립체(1)의 정렬이 잘 이루어 지지 못하였다. 이는 전극 조립체의 성능과 품질의 저하로 연결되므로 문제되었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 기본 단위체의 정렬 작업이 효과적으로 이루어져 전극 조립체의 정렬도(alignment)를 효과적으로 향상시킬 수 있는 전극 조립체 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전극 조립체 제조 장치는 복수 개의 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 기본 단위체를 제작하는 기본 단위체 제작 유닛, 기본 단위체 제작 유닛으로부터 공급받은 기본 단위체를 이송하는 이송 유닛, 및 이송 유닛으로부터 공급된 복수 개의 기본 단위체를 하측에서 상측으로 정렬된 상태로 쌓아 올려 단위체 스택부를 만드는 정렬 유닛을 포함하고, 정렬 유닛은 진동을 통하여 기본 단위체를 정렬시킨다.
본 발명에 따른 전극 조립체 제조 장치는 기본 단위체 제작 유닛, 이송 유닛, 및 정렬 유닛을 포함하고, 정렬 유닛은 진동을 통하여 기본 단위체를 정렬시킴으로써, 기본 단위체의 정렬 작업이 효과적으로 이루어져 전극 조립체의 정렬도(alignment)를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 전극 조립체의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치의 기본 단위체 제작 유닛를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치의 이송 유닛, 정렬 유닛, 및 지그 유닛을 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치의 일부를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치를 도시하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치의 기본 단위체 제작 유닛을 도시하는 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치의 이송 유닛, 정렬 유닛, 및 지그 유닛을 도시하는 단면도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 기본 단위체 제작 유닛(110), 이송 유닛(130), 및 정렬 유닛(150)을 포함한다.
전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 기본 단위체(10)는 기본 단위체 제작 유닛(110)에서 만들어진다. 이후 기본 단위체(10)는 이송 유닛(130)의 이송벨트부(131) 위로 옮겨지고, 이송벨트부(131)를 따라서 이동된다. 이송벨트부(131)에서 정렬 유닛(150)으로 옮겨진 기본 단위체(10)는 정렬 유닛(150)에 의하여 순차적으로 가지런히 정렬되어 단위체 스택부가 제조될 수 있다. 단위체 스택부는 이후 테이프를 측부에 부착하는 테이핑 공정을 더 거칠 수 있는데, 이러한 테이핑 공정까지 마치면 완전한 전극 조립체가 제작될 수 있다.
먼저 기본 단위체 제작 유닛(110)을 설명한다. 기본 단위체 제작 유닛(110)은 도 3에서 자세히 도시되고 있다. 기본 단위체 제작 유닛(110)은 복수 개의 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 기본 단위체(10)를 제작하는 유닛이다.
도 3를 참조하면, 먼저 롤 형태로 말려진 긴 시트 형의 제1 전극 재료(91), 제1 분리막 재료(93), 제2 전극 재료(95) 및 제2 분리막 재료(97)를 준비하고 이들을 이용하여 기본 단위체(10)를 제조할 수 있다. 여기서 제1 전극 재료(91)는 양극 재료, 제2 전극 재료(95)는 음극 재료일 수 있다. 제1 분리막 재료(93)와 제2 분리막 재료(97)는 서로 동일한 재료일 수 있다.
제1 전극 재료(91)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단하고, 제2 전극 재료(95)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 제1 전극 재료(91)를 제1 분리막 재료(93)에 적층하고, 제2 전극 재료(95)를 제2 분리막 재료(97)에 적층하게 된다.
그 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시킬 수 있다. 이와 같은 접착으로 전극과 분리막이 일체로 결합된 기본 단위체(10)가 제조될 수 있다.
결합의 방법은 다양할 수 있다. 라미네이터(L1, L2)는 접착을 위해 재료에 압력을 가하거나 압력과 열을 가할 수 있다. 이와 같은 접착은 단위체 스택부를 제조할 때 기본 단위체(10)의 적층을 보다 용이하게 할 수 있다. 또한 이와 같은 접착은 기본 단위체(10)의 정렬에도 유리하다. 이와 같은 접착 후에 제1 분리막 재료(93)와 제2 분리막 재료(97)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단하면, 기본 단위체(10)가 제조될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 이송 유닛(130)은 이렇게 기본 단위체 제작 유닛(110)으로부터 제조된 기본 단위체(10)를 공급받아 이송할 수 있다.
도 4를 참조하면, 이송 유닛(130)은 이송벨트부(131) 및 구동부(133)를 포함할 수 있다. 이송벨트부(131)는 컨베이어 벨트와 유사한 형태를 가지고 기본 단위체(10)를 이동시킬 수 있다. 이송벨트부(131) 상에 기본 단위체(10)가 올려지고 이송벨트부(131)와 함께 기본 단위체(10)는 이송될 수 있다.
구동부(133)는 회전에 의하여 이송벨트부(131)를 구동시킬 수 있다. 모터 등에 의하여 구동부(133)가 회전하면 구동부(133)와 접하고 있는 이송벨트부(131)는 마찰에 의하여 미끄러짐 없이 구동될 수 있다.
이송벨트부(131)의 표면에는 공기를 빨아들이는 흡기홀(미도시)이 형성될 수 있다. 그에 따라 이송벨트부(131)의 표면과 그 위에 올려진 기본 단위체(10) 사이에는 진공이 형성될 수 있다. 그 결과 기본 단위체(10)가 이송벨트부(131)의 표면에 흡착될 수 있다.
이송 유닛(130)은 제1 이송부(135)와 제2 이송부(137)를 포함할 수 있는데, 제2 이송부(137)에서 기본 단위체(10)는 이송벨트부(131)의 하부 면에 흡착되어 이동될 수 있다. 이때, 기본 단위체(10)의 무게보다 이송벨트부(131) 표면에서의 흡착력이 더 강하므로 기본 단위체(10)는 아래로 떨어지지 않고 이동될 수 있다.
이렇게 하여 이송 유닛(130)은 기본 단위체(10)를 정렬 유닛(150)으로 이동시킬 수 있다.
제2 이송부(137)에서 흡기홀이 형성된 이송벨트부(131)의 하부 표면에 흡착되어 이동되는 기본 단위체(10)가 정렬 유닛(150)의 상측에 위치되면, 공기를 빨아들이는 흡기홀의 흡입력이 감소되어 기본 단위체(10)가 정렬 유닛(150)을 향하여 떨어질 수 있다.
정렬 유닛(150)은 이송 유닛(130)으로부터 공급된 복수 개의 기본 단위체(10)를 하측에서 상측으로 정렬된 상태로 쌓아 올려 단위체 스택부를 만들 수 있다.
구체적으로, 정렬 유닛(150)은 바디부(153) 및 포크부(155)를 포함할 수 있다.
바디부(153)에는 이송 유닛(130)으로부터 공급된 기본 단위체(10)가 삽입되는 삽입통로(151)가 형성될 수 있다. 이러한 삽입통로(151)는 기본 단위체가 통과할 수 있는 통로일 수 있다. 또, 기본 단위체(10)의 형상 및 크기에 대응하는 형상 및 크기를 가지는 통로일 수 있다.
포크부(155)는 삽입통로(151)의 내부로 돌출되는 형상을 가지고, 삽입통로(151)를 따라 내려오는 기본 단위체(10)를 임시적으로 지지할 수 있다. 이송 유닛(130)에 의하여 순차적으로 공급되는 기본 단위체(10)가 하측에서 상측으로 차례로 쌓여 미리 정해진 개수의 기본 단위체(10)가 적층되면 단위체 스택부가 제작될 수 있다.
단위체 스택부를 제작하기 위하여 기본 단위체(10)가 삽입통로(151) 내에서 적층되는 동안 포크부(155)는 상하(U, D)로 진동할 수 있다. 이러한 진동을 통하여 적층되는 복수 개의 기본 단위체(10)를 가지런히 정렬 시킬 수 있다.
이러한 방식으로 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 정렬 유닛(150)의 포크부(155)의 상하 진동을 통하여 기본 단위체(10)를 정렬시키고, 기본 단위체(10)의 정렬 작업이 효과적으로 이루어지도록 함으로써, 전극 조립체의 정렬도(alignment)를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치(100)는 정렬 유닛(150)의 하측에 위치되는 지그 유닛(170)을 더 포함할 수 있다.
단위체 스택부가 제작되면 포크부(155)는 삽입통로(151)의 하측으로 이동하여 지그 유닛(170)으로 이동할 수 있다. 포크부(155)가 하측으로 이동하면 단위체 스택부도 함께 하측으로 이동될 수 있다.
이렇게 삽입통로(151)의 하측으로 빠져 나온 단위체 스택부는 지그 유닛(170)에 놓여질 수 있다. 지그 유닛(170)은 단위체 스택부가 놓여진 후 다음 제조 단계로 단위체 스택부를 이동시킬 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치의 일부를 도시하는 단면도이다.
본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치는 전술한 실시예 1에 따른 전극 조립체 제조 장치와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 복수 개의 포크부, 및 진동부가 더 구비된다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치에 대해 설명한다. 도 5에서는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치 중 정렬 유닛(250) 및 지그 유닛(270)이 도시되고 있다.
도 5에서 도시되듯이, 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체 제조 장치의 포크부(257,259)는 복수개의 포크부, 즉, 제1 포크부(257) 및 제2 포크부(259)를 포함할 수 있다.
기본 단위체(10)가 적층되어 제조된 단위체 스택부(30)가 제1 포크부(257) 상에 올려진 채, 제1 포크부(257)는 바디부(253)의 하측으로 이동할 수 있다. 하측의 지그 유닛(270) 상에 단위체 스택부(30)를 올려 놓기 위하여 제1 포크부(257)는 일정 시간 바디부(253)의 하측에 머무를 수 있다.
이 경우 이송 유닛(130)으로부터 기본 단위체(10)는 계속 공급될 수 있는데, 이때, 제2 포크부(259)가 이송 유닛으로부터 공급되는 기본 단위체(10)가 하측으로 떨어지지 않도록 삽입통로(251)의 내부로 돌출되어 기본 단위체(10)를 지지할 수 있다.
한편, 정렬 유닛(250)은 바디부(253)에 부착되어 바디부(253)를 좌우(L, R) 또는 상하(U, D) 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 진동시키는 진동부(261)를 더 포함할 수 있다.
정렬 유닛(250)이 포크부(257,259)와 함께 진동부(261)를 포함할 경우 더욱 더 효과적인 정렬(alignment)이 이루어질 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1: 전극 조립체
10: 기본단위체
11: 양극
13: 음극
15: 분리막
30: 단위체 스택부
91: 제1 전극 재료
93: 제1 분리막 재료
95: 제2 전극 재료
97: 제2 분리막 재료
110: 기본 단위체 제작 유닛
130: 이송 유닛
131: 이송벨트부
133: 구동부
135: 제1 이송부
137: 제2 이송부
150, 250: 정렬 유닛
151, 251: 삽입통로
153, 253: 바디부
155: 포크부
170, 270: 지그 유닛
257: 제1 포크부
259: 제2 포크부
261: 진동부

Claims (8)

  1. 복수 개의 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 기본 단위체를 제작하는 기본 단위체 제작 유닛;
    상기 기본 단위체 제작 유닛으로부터 공급받은 상기 기본 단위체를 이송하는 이송 유닛; 및
    상기 이송 유닛으로부터 공급된 복수 개의 상기 기본 단위체를 하측에서 상측으로 정렬된 상태로 쌓아 올려 단위체 스택부를 만드는 정렬 유닛을 포함하고,
    상기 정렬 유닛은 진동을 통하여 상기 기본 단위체를 정렬시키는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정렬 유닛은 상기 이송 유닛으로부터 공급된 상기 기본 단위체가 삽입되는 삽입통로가 형성된 바디부, 및 상기 삽입통로 내부로 돌출되어 상기 기본 단위체를 임시적으로 지지하되 미리 정해진 개수의 기본 단위체가 적층되어 단위체 스택부가 제작되면 상기 삽입통로의 하측으로 이동하는 포크부를 포함하고,
    상기 포크부는 상기 기본 단위체가 상기 삽입통로 내에서 적층되는 동안 상하로 진동하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입통로는 상기 기본 단위체의 형상 및 크기에 대응하는 형상 및 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 정렬 유닛에서 만들어져 상기 포크부에 의하여 상기 삽입통로의 하측으로 빠져 나온 상기 단위체 스택부가 놓여지는 지그 유닛을 더 포함하고,
    상기 지그 유닛은 상기 단위체 스택부가 놓여진 후 다음 제조 단계로 상기 단위체 스택부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 포크부는 복수 개로 마련되어, 어느 하나가 상기 단위체 스택부를 상기 지그 유닛에 놓기 위하여 상기 바디부의 하측으로 이동해 있는 동안, 다른 하나는 상기 이송 유닛으로부터 공급되는 상기 기본 단위체가 하측으로 떨어지지 않도록 상기 삽입통로 내부로 돌출되어 상기 기본 단위체를 지지하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 정렬 유닛은 상기 바디부를 좌우 또는 상하 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 진동시키는 진동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 유닛은
    상기 기본 단위체를 이동시키는 이송벨트부; 및
    상기 이송벨트부를 구동시키는 구동부를 포함하고,
    상기 이송벨트부의 표면에는 공기를 빨아들이는 흡기홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 흡기홀이 형성된 상기 이송벨트부의 하부 표면에 흡착되어 이송되는 상기 기본 단위체가 상기 정렬 유닛의 상측에 위치되면, 공기를 빨아들이는 상기 흡기홀의 흡입력이 감소되어 상기 기본 단위체가 상기 정렬 유닛을 향하여 떨어지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체 제조 장치.
KR1020150015462A 2015-01-30 2015-01-30 전극 조립체 제조 장치 KR101848542B1 (ko)

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