KR20170092223A - Cutting Device Using Laser - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저를 이용한 절단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser cutting apparatus.
모바일 기술에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 연구가 행해지고 있다. 특히, 높은 에너지 밀도, 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.As technology development and demand for mobile technology increases, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, researches on batteries capable of meeting various demands are being conducted. Particularly, there is a high demand for a lithium secondary battery having a high energy density, a discharge voltage and an output stability.
일반적으로, 이차전지는 집전체의 표면에 활물질을 도포하여 양극과 음극을 구성하고 그 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 만든 후, 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착하고, 상기 전극조립체에 주로 액체 전해질을 주입 또는 합침시키거나 고체 전해질을 사용하여 제조된다.Generally, a secondary battery has a structure in which an active material is applied to the surface of a collector to form an anode and a cathode, an electrode assembly is formed therebetween with a separator interposed therebetween, and then a cylindrical or square metal can or aluminum laminate sheet And is mainly manufactured by injecting or coalescing a liquid electrolyte into the electrode assembly or using a solid electrolyte.
여기서, 전극조립체는 외형 케이스의 크기 및 형태와 사용되는 분야에서 요구되는 용량에 따라 다양한 크기로 제조되는데, 그러기 위해서는 전극조립체를 구성하는 전극 및 분리막을 소정의 크기로 절단하는 공정이 필수적이다. Here, the electrode assembly is manufactured in various sizes depending on the size and shape of the outer case and the capacities required in the field to be used. For this purpose, it is essential to cut the electrodes and the separator forming the electrode assembly into a predetermined size.
전극 및 분리막의 절단공정으로는 다이와 펀치를 이용한 전단금형 기술이 많이 사용되고 있으나, 상기의 방법으로 금속 집전체와 활물질층으로 구성된 전극을 절단할 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.The shear mold technique using die and punch is widely used for the cutting process of the electrode and the separator. However, when the electrode composed of the metal current collector and the active material layer is cut by the above method, the following problems occur.
첫째, 전단금형으로 전극을 절단할 경우, 상기 전극의 전단면을 매끄럽게 하기 위하여 금형을 주기적으로 연마해 주어야 하는 번거로움이 발생한다. 또한, 금형을 주기적으로 연마를 해준다 하더라도, 전극의 단부면에 버(burr)가 발생될 가능성이 높기 때문에 이차전지의 안전성에 문제가 발생할 수도 있다. 즉, 전극의 단부면에 발생한 버는 전지의 조립과정 또는 작동 중 주기적인 팽창 및 수축 과정에서 분리막을 관통하여 반대 전극에 접촉함으로써 내부 단락을 유발할 수 있다. First, when the electrode is cut by the shearing mold, it is troublesome to periodically polish the mold in order to smooth the front end face of the electrode. Also, even if the metal mold is periodically polished, there is a high possibility that burrs are generated on the end face of the electrode, which may cause a problem in safety of the secondary battery. That is, the burr formed on the end face of the electrode may cause an internal short circuit by contacting the opposite electrode through the separator during the process of assembling the battery or periodically expanding and contracting during operation.
둘째, 전단금형으로는 소망하는 크기의 전극을 정밀하게 절단하기 어렵기 때문에, 우선 전극을 대략적인 크기로 1차 절단한 다음 소망하는 크기로 2차 절단하는 2회의 절단공정을 사용하여 절단한다. 따라서, 공정회수가 늘어나게 되고, 결과적으로 제조시간 및 비용이 증가하게 된다.Secondly, since it is difficult to precisely cut an electrode of a desired size in a shearing mold, the electrode is first cut to a rough size, and then cut using a second cutting step in which the second size is cut to a desired size. Therefore, the number of process steps is increased, resulting in an increase in manufacturing time and cost.
셋째, 전단금형은 그 형태가 일정하기 때문에 다양한 크기 및 형태의 전극을 절단하는데 어려움이 있는 바, 새로운 크기 및 형태의 전극을 절단하기 위해서는 새로운 금형을 다시 제조해야 하므로 제조비용이 증가되는 단점을 가지고 있다.Third, since the shape of the shear mold is constant, it is difficult to cut electrodes of various sizes and shapes. In order to cut a new size and shape electrode, a new mold must be manufactured again, have.
넷째, 전단금형으로 전극을 절단할 경우, 전극의 절단 과정에서 다소 많은 양의 전극 분진이 발생하는 하는 바, 이러한 다량의 전극 분진은 전지에 혼입되어 전지의 성능을 저하시키는 요인으로 작용하는 문제점을 가지고 있다.Fourth, when the electrode is cut by the shearing mold, a large amount of electrode dust is generated during the cutting process of the electrode, and such a large amount of electrode dust is mixed with the battery, thereby deteriorating the performance of the battery. Have.
일반적으로 전극의 절단은 금속호일 등의 전류 집전체 양면에 활물질을 도포한 상태의 완성 시트에 대해 행해지고 불량이 발생한 전극은 재활용되지 못하고 폐기되므로, 전극 절단시의 높은 불량률은 활물질이 도포된 전극의 폐기량을 증가시켜 결과적으로 전지의 제조비용을 상승시키는 주요 요인 중의 하나이다. In general, electrode cutting is performed on a finished sheet coated with active material on both sides of a current collecting body such as a metal foil. Since defective electrodes can not be recycled and are discarded, a high defect rate at the time of electrode cutting is, Which is one of the main factors for increasing the waste amount and consequently increasing the manufacturing cost of the battery.
이와 관련하여, 한국 등록특허 제0391931호는 전극의 활물질을 코팅하여 압축한 극판을 레이저를 이용하여 절단하는 공정을 통해 리튬 이차전지용 전극을 제조하는 방법에 관한 기술을 개시하고 있다.In this regard, Korean Patent Registration No. 0391931 discloses a technique for manufacturing an electrode for a lithium secondary battery through a process of cutting an electrode plate coated with an active material of the electrode by using a laser.
그러나, 상기 레이저를 사용하는 기술은 다층 구조로 적층되어 있는 모재를 절단시 1회 레이저 출사에 의해 절단이 되지 않고, 여러 번 반복적으로 레이저를 출사하여 절단하여야 한다.However, in the technique using the laser, the base material laminated in a multi-layer structure must be cut out by repeatedly emitting the laser repeatedly without being cut by laser emission once.
따라서, 반복적인 레이저 출사에 의해 다층 구조로 적층되어 있는 모재 중에서 상단에 위치하는 일부 층이 절단된 이후에도 레이저 간섭으로 인하여 불필요한 열이 전달되어 모재의 절단면이 불균일해지거나 타버리는 현상이 발생하며, 전단금형을 사용하여 절단하는 경우와 마찬가지로 단부면에 버가 발생될 가능성이 높다.Therefore, unnecessary heat is transferred due to laser interference even after cutting some of the uppermost layer of the base material, which is laminated by the multilayer structure due to repetitive laser emission, resulting in nonuniform cutting or burning of the base material, There is a high possibility that burrs are generated on the end faces as in the case of cutting using a mold.
특히, 다층 구조로 적층되어 있는 모재 중에서 하단에 위치하는 일부 층의 경우, 상단 부위에서 발생한 간섭으로 인하여 충분한 에너지를 전달 받지 못하게 되므로, 레이저 출사 횟수를 증가시키게 되고, 이로 인하여 상기에서 언급한 문제점이 더욱 심화되고, 경박단소화의 이차전지가 요구되고 있는 현재의 산업계 경향에서 소망하는 수준으로 정밀한 전극을 제조하기 어렵다는 단점도 가지고 있다. Particularly, in the case of some layers located at the lower end among the base materials stacked in a multilayer structure, sufficient energy can not be transferred due to interference generated at the upper portion, so that the number of times of laser emission increases, And it is also difficult to manufacture a precise electrode at a desired level in current industrial trends in which a secondary battery of light and short shortening is required.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 레이저(laser)를 조사하여 적층되어 있는 모재들을 절단하기 위한 레이저 절단 장치로서, 적층된 모재들 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 제 1 고정 지그들 및 적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 제 2 고정 지그들을 포함하는 구조에서 1 고정 지그들이 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 구성함으로써, 다층 구조로 적층되어 있는 모재의 절단면에 발생할 수 있는 버 및 품질 불량 문제 등을 최소화할 수 있고, 최소한의 레이저 출사 횟수를 사용하는 절단공정으로 희망하는 다양한 크기의 전극을 제조할 수 있으며, 양산 공정에서 최적의 공정 조건으로 해당 작업을 수행할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments and, as will be described later, a laser cutting apparatus for cutting a laminated base material by irradiating a laser, And a second fixing jig for pushing and fixing the base materials upward by a structure that is in close contact with the bottom surface of the lowermost base material among the laminated base materials, It is possible to minimize the problem of burrs and quality defects that may occur on the cutting face of the base material laminated in a multi-layered structure by structuring such that the spacing of the central spaced portions where the laser beams are irradiated is adjusted in the irradiation process of the laser, Can be used to produce electrodes of various sizes desired by the cutting process using the number of laser emissions of Was, leading to the optimal process conditions in the production process confirmed that can perform that action, and completed the present invention.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 절단 장치는레이저(laser)를 조사하여 적층되어 있는 모재들을 절단하기 위한 레이저 절단 장치로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a laser cutting apparatus for cutting a laminated base material by irradiating a laser,
레이저 조사를 위한 중앙 이격 부위를 확보한 상태로, 적층된 모재들 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 제 1 고정 지그(jig)들;First fixing jigs for pressing and fixing the base materials with a structure in close contact with the upper surface of the uppermost one of the laminated base materials in a state where a center spacing for laser irradiation is ensured;
적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 제 2 고정 지그들; 및A second fixing jig for pressurizing and fixing the base materials with a structure that is in close contact with the bottom surface of the lowermost base material among the stacked base materials; And
제 1 고정 지그들에 의해 확보된 중앙 이격 부위에서 레이저를 조사하여 모재들을 절단하는 레이저 조사기;A laser irradiator for irradiating a laser at a center spaced portion secured by the first fixing jigs to cut the base materials;
를 포함하고 있고, And,
상기 제 1 고정 지그들은, 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 구성된다.The first fixing papers are configured to adjust the interval of the central spaced portion where the laser is irradiated in the irradiation process of the laser.
따라서, 본 발명에 따른 레이저 절단 장치는 적층된 모재들 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 제 1 고정 지그들 및 적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 제 2 고정 지그들을 포함하는 구조에서 1 고정 지그들이 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 구성함으로써, 다층 구조로 적층되어 있는 모재의 절단면에 발생할 수 있는 버 및 품질 불량 문제 등을 최소화할 수 있고, 최소한의 레이저 출사 횟수를 사용하는 절단공정으로 희망하는 다양한 크기의 전극을 제조할 수 있으며, 양산 공정에서 최적의 공정 조건으로 해당 작업을 수행할 수 있는 효과를 제공한다.Therefore, the laser cutting apparatus according to the present invention is characterized in that the laser cutting apparatus according to the present invention comprises a first fixing jig for pushing down and fixing the base materials with a structure in close contact with the upper surface of the uppermost base material among the laminated base materials, And a second fixing jig for press-fixing the base materials upward by fixing the first fixing jig to the first fixing jig, wherein the first fixing jig is configured to adjust the interval of the center spaced portion where the laser is irradiated in the irradiation process of the laser, It is possible to minimize the burrs and quality defects that may occur on the cut surfaces and to manufacture electrodes of various sizes desired by the cutting process using the minimum number of laser emission times. In the mass production process, And the like.
상기 고정 지그들은, 이들 사이에 적층된 모재를 고정하고, 레이저가 조사되는 과정에서 간격이 조절되는 구조로 구성되는 것이 바람직하며, 구체적으로, 상기 제 1 고정 지그들은 서로 대향하여 위치하는 한 쌍의 제 1 상단 지그 및 제 2 상단 지그로 구성되어 있고, 상기 제 2 고정 지그들은 서로 대향하여 위치하는 한 쌍의 제 1 하단 지그 및 제 2 하단 지그로 구성될 수 있다.It is preferable that the fixing member comprises a structure in which the laminated base material is fixed therebetween and the gap is adjusted in the process of laser irradiation. Specifically, the first fixing member is composed of a pair of A first upper jig and a second upper jig, and the second fixing jig may be composed of a pair of a first lower jig and a second lower jig located opposite to each other.
상기 구조에서, 상기 제 1 상단 지그는 적층된 모재들 중의 최상단 모재에서 상면의 일측 단부 부위를 하향 가압하고, 상기 제 2 상단 지그는 적층된 모재들 중의 최상단 모재에서 상면의 타측 단부 부위를 하향 가압하는 구조일 수 있다.In this structure, the first upper end jig presses one end portion of the upper surface of the uppermost one of the laminated base materials downward, and the second upper end jig presses the other end portion of the upper surface of the uppermost base material of the laminated base materials downward Lt; / RTI >
이때, 상기 제 2 고정 지그들은 제 1 고정 지그들의 중앙 이격 부위에 대응하는 공간 확보를 위해, 상기 제 1 하단 지그가 적층된 모재들 중의 최하단 모재에서 하면의 일측 단부 부위를 상향 가압하고, 상기 제 2 하단 지그가 적층된 모재들 중의 최하단 모재에서 하면의 타측 단부 부위를 상향 가압하는 구조일 수 있다.At this time, in order to secure a space corresponding to the central spacing of the first fixing papers, the second fixing papers press up one side end portion of the lower surface of the bottom base material among the base materials in which the first bottom jig is laminated, 2 lower jig may be a structure for upwardly pressing the other end portion of the bottom surface of the lowermost base material among the laminated base materials.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들은, 이들 사이에 위치하는 모재들에 밀착된 상태에서, 모재들에 가해지는 마찰력을 조정하기 위하여 각각 상향 및 하향으로 이동이 가능한 구조로 구성될 수 있다.In another specific example, the first fixing jigs and the second fixing jig may be moved upward and downward, respectively, in order to adjust the frictional force applied to the preforms in a state of being in contact with the preforms positioned therebetween Structure.
따라서, 적층된 모재의 상단에 위치하는 제 1 상단 지그는 제 1 하단 지그와 서로 대응되는 위치에서 적층된 모재를 가압하는 구조로 구성되고, 반대로, 적층된 모재의 상단에 위치하는 제 2 상단 지그는 제 2 하단 지그와 서로 대응되는 위치에서 적층된 모재를 가압하는 구조로 구성될 수 있다.Therefore, the first upper jig positioned at the upper end of the laminated base material is configured to press the laminated base material at positions corresponding to the first lower end jig, and conversely, the second upper end jig located at the upper end of the laminated base material May be configured to press the laminated base material at positions corresponding to the second lower jig.
본 발명에 따른 레이저 절단 장치는, 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 제 1 고정 지그들이 이동하는 구조로 구성되어 있는 바, 상기 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들이 적층된 모재들을 가압할 때 유발되는 모재들 간의 마찰력(K)은, 제 1 고정 지그들이 중앙 이격 공간의 크기를 조절할 때 최상단 모재에 가해지는 압력(P) 보다 작거나 또는 그와 같게 조절되는 것이 바람직하다.The laser cutting apparatus according to the present invention is configured such that in the irradiation process of the laser, the first fixing jig moves so as to adjust the interval of the center spaced portion irradiated with the laser, The frictional force K between the base materials which are generated when they press the laminated base materials is less than or equal to the pressure P applied to the top base material as they adjust the size of the central spacing space It is preferable to be adjusted.
또한, 상기 제 1 고정 지그들이 중앙 이격 공간의 크기를 조절할 때 최상단 모재에 가해지는 압력(P)은 모재들에 변형을 일으키는 힘(F)보다 작은 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the pressure P applied to the topmost preform is smaller than the force F that causes deformation of the preforms when the first fixing fibers adjust the size of the center spacing space.
즉, 제 1 고정 지그들이 중앙 이격 공간의 크기를 조절할 때 최상단 모재에 가해지는 압력은 모재들 간의 마찰력보다 크게 조절되고, 모재들에 변형을 일으켜 모재 자체가 손상되는 힘보다는 작게 조절되는 것이 바람직하다.That is, when the first fixing pads adjust the size of the center spacing space, it is preferable that the pressure applied to the uppermost parent material is controlled to be larger than the frictional force between the parent materials, .
하나의 구체적인 예에서, 제 1 고정 지그들에 의해 중앙 이격 공간의 크기가 조절되는 과정에서, 상기 제 1 하단 지그 및 제 2 하단 지그는 정위치 고정되어 있는 구조로 구성될 수 있다.In one specific example, the first lower jig and the second lower jig may be fixed in a fixed position in a process of adjusting the size of the center spacing space by the first fixing jigs.
또한, 상기 제 1 고정 지그들에 의해 중앙 이격 공간의 크기는, 제 1 고정 지그들의 내측 단부들의 하향 연장선이 제 1 하단 지그 및 제 2 하단 지그의 상단면을 벗어나지 않는 범위에서, 조절되는 구조로 구성될 수 있다.In addition, the size of the center spacing space by the first fixing jigs is adjusted in such a manner that a downward extension line of the inner ends of the first fixing paper does not deviate from the upper surface of the first lower jig and the upper surface of the second lower jig Lt; / RTI >
한편, 본 발명에 따른 레이저 조사 장치에서, 제 1 상단 지그 및 제 2 상단 지그간의 간격 조절은, 레이저의 조사 과정에서 레이저 간섭을 최소화 하기 위한 구조이므로, 상기 제 1 상단 지그 및 제 2 상단 지그는, 레이저 조사 과정에서, 중앙 이격 부위의 크기가 증가하도록 서로 대향 방향으로 간격이 멀어지도록 작동하는 것이 필요하다.Meanwhile, in the laser irradiation apparatus according to the present invention, the gap between the first upper jig and the second upper jig is a structure for minimizing laser interference during the laser irradiation process, so that the first upper jig and the second upper jig , It is necessary to operate so as to move away from each other in the opposite direction so as to increase the size of the central spacing portion in the laser irradiation process.
구체적으로, 상기 제 1 상단 지그 및 제 2 상단 지그에 의해 중앙 이격 부위의 크기 조절은, 레이저 조사 과정에서, 제 1 상단 지그 및 제 2 상단 지그에 접촉하고 있는 적층된 모재의 일측 단부 및 타측 단부가 마찰력에 의해 벌어지는 구조로서, 절단된 모재들 사이의 간격들이 상부로부터 하부로 증가하도록 조절되는 구조일 수 있다.Specifically, the size adjustment of the central spacing portion by the first upper jig and the second upper jig may be performed such that, in the laser irradiation process, one end portion and the other end portion of the laminated base material, which are in contact with the first upper jig and the second upper jig, May be structured such that the intervals between the cut base materials are adjusted so as to increase from the top to the bottom.
또한, 상기 레이저 조사기는, 레이저 간섭에 의한 모재의 손상을 최소화하기 위하여, 레이저 조사 과정에서, 모재들이 순차적으로 절단됨에 따라 하향 이동하며 레이저를 조사하는 구조로 구성될 수 있다.In order to minimize the damage of the base material due to the laser interference, the laser irradiator may be structured such that the base materials move downward as the base materials are sequentially cut and irradiate the laser.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 모재들은, 전극 활물질을 포함한 전극 합제가 집전체 상에 도포되어 있는 전극 시트일 수 있으며, 폴리올레핀 계열의 분리막 기재이거나, 또는 분리막 기재와 분리막 기재의 일면 또는 양면에 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 코팅된 활성층이 형성되어 있는 유/무기 복합 다공성 분리막으로서 다층 구조로 적층되어 있는 모재들 일 수 있다.As described above, the base materials may be an electrode sheet in which an electrode mixture containing an electrode active material is applied on a current collector, and may be a polyolefin-based separator substrate, or may be a separator substrate or a separator substrate. Inorganic composite porous separator in which an active layer coated with a mixture of a binder polymer and a binder polymer is formed.
이뿐만 아니라, 파우치형 케이스로 사용되는 소재로서, 외부 피복층, 금속 배리어층 및 내부 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트일 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.\In addition, the material used as the pouch-type case may be a laminate sheet including an outer coating layer, a metal barrier layer, and an inner sealant layer, but is not limited thereto.
본 발명은 또한, 상기 레이저 절단 장치를 이용하여 다층 구조의 모재를 절단하는 방법으로서,The present invention is also a method for cutting a base material of a multi-layer structure using the laser cutting apparatus,
(a) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들 사이에 모재들을 적층된 상태로 위치시키는 과정;(a) positioning the base materials in a stacked state between the first fixing jigs and the second fixing jigs;
(b) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들을 상향 및 하향 이동시켜 모재들을 고정하는 과정;(b) fixing the base materials by moving the first fixing jigs and the second fixing jigs upward and downward;
(c) 레이저 조사기를 이용하여 모재들에 대해 수직으로 레이저를 조사하여 절단하는 과정;(c) a process of irradiating the base material with a laser beam vertically using a laser irradiation machine;
(d) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들을 상향 또는 하향 이동하여 모재에 대한 고정 구조를 제거하는 과정; (d) moving the first fixing jigs and the second fixing jigs upward or downward to remove the fixing structure for the base material;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 방법을 제공할 수 있다.The cutting method according to claim 1,
상기 과정(c)에서, 레이저 조사에 의해 모재들이 절단됨에 따라, 절단된 모재들의 간격이 순차적으로 벌어지도록 제 1 고정 지그들의 중앙 이격 공간의 크기를 증가시키는 구조로 구성될 수 있다.In the step (c), as the base materials are cut by the laser irradiation, the spacing of the cut base materials may be sequentially increased, thereby increasing the size of the center spacing space of the first fixing paper.
또한, 상기 제 1 고정 지그들의 중앙 이격 공간의 크기가 증가함에 따라, 레이저 조사기가 순차적으로 모재들 쪽으로 하향 이동하는 구조로 구성될 수 있다.In addition, as the size of the center spacing space of the first fixing paper is increased, the laser irradiator may be configured to move downward toward the base materials sequentially.
본 발명은 또한, 상기 절단 방법으로 제조되는 이차전지용 모재를 제공할 수 있고, 상기 모재를 포함하는 이차전지를 제공할 수 있다.The present invention can also provide a base material for a secondary battery manufactured by the above cutting method, and can provide a secondary battery including the base material.
참고로, 상기 이차전지는 리튬이온 이차전지 또는 리튬이온 폴리머 이차전지일 수 있으며, 상기 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성될 수 있다.The secondary battery may be a lithium ion secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery. The secondary battery may include a cathode, a cathode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x < Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.
본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지팩을 제공할 수 있고, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공할 수 있는 바, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 태블릿 PC, 휴대폰, MP3, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.The present invention can also provide a battery pack including the secondary battery as a unit battery, and the device can be applied to a notebook computer, a netbook, a tablet PC, a mobile phone, an MP3, A wearable electronic device, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) But is not limited to, an E-bike, an E-scooter, an electric golf cart, or a system for power storage.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 절단 장치는, 적층된 모재들 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 제 1 고정 지그들 및 적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 제 2 고정 지그들을 포함하는 구조에서 1 고정 지그들이 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 구성함으로써, 다층 구조로 적층되어 있는 모재의 절단면에 발생할 수 있는 버 및 품질 불량 문제 등을 최소화할 수 있고, 최소한의 레이저 출사 횟수를 사용하는 절단공정으로 희망하는 다양한 크기의 전극을 제조할 수 있으며, 양산 공정에서 최적의 공정 조건으로 해당 작업을 수행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.As described above, the laser cutting apparatus according to the present invention comprises a first fixing jig for pushing and fixing the base materials downward by a structure in close contact with the upper surface of the uppermost base material among the base materials to be laminated, And a second fixing jig for pressurizing and fixing the base materials with a structure in which the base materials are closely contacted to the lower surface of the substrate, It is possible to minimize burrs and quality defects that may occur on the cut surface of the laminated base material, and it is possible to manufacture electrodes of various sizes as desired by a cutting process using a minimum number of laser emission times, It is possible to provide an effect that the work can be performed by the process condition.
도 1 및 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 절단 장치의 작동 구조를 나타내는 모식도들이다;
도 3 내지 6 은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 절단 장치를 사용하여 모재를 절단하는 과정을 나타내는 모식도들이다.1 and 2 are schematic views showing an operating structure of a laser cutting apparatus according to one embodiment of the present invention;
3 to 6 are schematic views illustrating a process of cutting a base material using a laser cutting apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1 및 2 는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 절단 장치의 작동 구조를 나타내는 모식도들이 도시되어 있다.1 and 2 are schematic views showing an operating structure of a laser cutting apparatus according to one embodiment of the present invention.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 절단 장치는(100)는 레이저 조사를 위한 중앙 이격 부위를 확보한 상태로, 적층된 모재들(하기 도 3 참조) 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 구조로서 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)가 서로 대향하여 위치하고 있다.Referring to these drawings, the
또한, 적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 구조로서, 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122) 가 서로 대향하여 위치하고 있으며, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)에 의해 확보된 중앙 이격 부위에서 레이저를 조사하여 모재들을 절단하는 레이저 조사기(130)가 위치하고 있다.The first
상기 구조에서 제 1 상단 지그(111)는 적층된 모재들 중의 최상단 모재에서 상면의 일측 단부 부위를 하향 가압하고, 제 2 상단 지그(112)는 적층된 모재들 중의 최상단 모재에서 상면의 타측 단부 부위를 하향 가압하는 구조로 구성되어 있다.In this structure, the first
또한, 제 1 하단 지그(121)는 적층된 모재들 중의 최하단 모재에서 하면의 일측 단부 부위를 상향 가압하고, 제 2 하단 지그(122)가 적층된 모재들 중의 최하단 모재에서 하면의 타측 단부 부위를 상향 가압하는 구조로 구성되어 있다.The first
이러한 구조는 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)와 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122) 사이에 위치하는 모재들에 밀착된 상태에서, 모재들에 가해지는 마찰력을 조정하기 위하여 상향 또는 하향 이동이 가능한 구조로 구성되어 있다.This structure is applied to the base materials in a state of being in close contact with the base materials located between the first upper and
따라서, 제 1 상단 지그(111)는 하단에 위치한 제 1 하단 지그(121)와 이들 사이의 간격을 조절하여 모재들을 가압하는 구조로 구성되고, 제 2 상단 지그(112)는 하단에 위치한 제 2 하단 지그(122)와 이들 사이의 간격을 조절하여 모재들을 가압하는 구조로 구성된다.Accordingly, the first
한편, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)는, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122)가 고정된 상태에서, 절단된 모재들 사이의 간격들이 상부로부터 하부로 증가하도록 조절되기 위하여 이들간의 간격을 조절하도록 구성되어 있고, 구체적으로, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)가 좌우로 이동이 가능한 구조로 구성되어 서로 대향 방향으로 간격이 멀지도록 작동하는 구조로 구성된다.2, the first
이때, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)의해 조절되는 중앙 이격 공간의 크기는, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)의 내측 단부들의 하향 연장선이 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122)의 상단면을 벗어지 않는 범위에서 조절되는 구조로 구성된다.At this time, the size of the center spacing space adjusted by the first
또한, 레이저 조사기(130)는 레이저의 조사 과정에서, 모재들이 순차적으로 절단됨에 따라 하향 이동하며 레이저를 조사하는 구조로서, 상향 또는 하향 방향으로 레이저 조사기(130)의 높이가 조절되는 구조로 구성되어 있다.In addition, the
도 3 내지 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 레이저 절단 장치를 사용하여 모재를 절단하는 과정을 나타내는 모식도들이 도시되어 있다.3 to 6 are schematic views illustrating a process of cutting a base material using a laser cutting apparatus according to an embodiment of the present invention.
이들 도면을 참조하여 모재를 절단하는 과정을 설명하면, 먼저, 도 3에 개시되어 있는 바와 같이, 전극 활물질을 포함한 제 1 전극 합제층(210)이 집전체층(220)의 상단에 도포되어 있고, 전극 활물질을 포함한 제 2 전극 합제층(230)이 집전체층(220)의 하단에 도포되어 있는 구조로서, 집전체층(220)의 양면에 제 1 전극 합제층(210) 및 제 2 전극 합제층(230)이 도포되어 있는 다층 구조의 전극 시트(200)가 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)와 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122) 사이에 위치시키는 과정을 포함한다.3, a first electrode
다음으로, 제 1 상단 지그(111)와 제 1 하단 지그(121)는 이들 사이에 전극 시트(200)가 위치한 상태에서 각각 하향 이동 및 상향 이동되어 전극 시트(200)를 고정하고, 마찬가지로, 제 2 상단 지그(112)와 제 2 하단 지그(122)는 이들 사이에 전극 시트(200)가 위치한 상태에서 각각 하향 이동 및 상향 이동되어 전극 시트(200)를 고정하는 과정을 포함한다.The first
전극 시트(200)가 고정된 이후에는 도 4에 개시되어 있는 바와 같이, 레이저 조사기(130)에 의해 전극 시트(200)의 최 상단에 위치한 제 1 전극 합제층(110)에 대해 수직으로 레이저가 조사하여 절단하는 과정을 포함하며, 이때, 제 1 상단 지그(111)와 제 2 상단 지그(112)는 서로 대향 방향으로 간격이 멀어지도록 작동된다.After the
상기 과정에서, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112)와 제 1 하단 지그(121) 및 제 2 하단 지그(122)가 전극 시트(200)를 가압할 때 유발되는 제 1 전극 합제층(210), 집전체층(220) 및 제 2 전극 합제층(230) 간의 마찰력(K)은 제 1 상단 지그(111)와 제 2 상단 지그(112)는 서로 대향 방향으로 간격이 멀어지질 때 제 1 전극 합제층(210)에 가해지는 압력(P)보다 작게 유지된다.In this process, the first and second
다음으로, 도 5에 개시되어 있는 바와 같이, 제 1 전극 합제층(210)이 절단된 이후에는 레이저 조사기(130)가 하향 이동하며 레이저를 조사하게 되고, 도 6에 개시되어 있는 바와 같이, 집전체층(220)을 절단하한 이후 레이저 조사기(130)가 계속해서 하향 이동하는 구조로 절단을 진행하게 된다.Next, as shown in FIG. 5, after the first
도 4 내지 도 6의 과정에서, 제 1 상단 지그(111) 및 제 2 상단 지그(112) 사이의 간격을 조절하는 과정 및 레이저 조사기(130)가 하향 이동하면서 레이저를 조사하는 과정은 연속적으로 수행되며, 제 1 전극 합제층(210), 집전체층(220) 및 제 2 전극 합제층(230)이 절단되는 과정에서 순차적으로 간격이 증가하도록 조절되어 절단면에 발생할 수 있는 버 및 품질 불량 문제 등을 최소화할 수 있고, 레이저 출사 횟수를 최소화 할 수 있다.4 to 6, the process of adjusting the distance between the first
도 3 내지 6에 개시되어 있는 전극 시트(200)의 경우, 절단 과정에 대한 설명의 편의를 위하여, 제 1 전극 합제층(210), 집전체층(220) 및 제 2 전극 합제층(230) 각각의 층들 사이가 소정의 간격으로 이격된 구조로 묘사되어 있으나, 본 발명에서 설명하는 다층 구조의 모재는 각각의 층들이 이격되지 않고, 이들 사이에 마찰력을 가지는 구조이며, 모재로서 전극뿐만 아니라, 다층 구조를 가지는 분리막, 라미네이트 시트 등에 적용될 수 있음은 물론이다.3 to 6, the first electrode
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (21)
레이저 조사를 위한 중앙 이격 부위를 확보한 상태로, 적층된 모재들 중의 최상단 모재의 상면에 밀착하는 구조로 모재들을 하향 가압하여 고정하는 제 1 고정 지그(jig)들;
적층된 모재들 중의 최하단 모재의 하면에 밀착하는 구조로 모재들을 상향 가압하여 고정하는 제 2 고정 지그들; 및
제 1 고정 지그들에 의해 확보된 중앙 이격 부위에서 레이저를 조사하여 모재들을 절단하는 레이저 조사기;
를 포함하고 있고,
상기 제 1 고정 지그들은, 레이저의 조사 과정에서, 레이저가 조사되는 중앙 이격 부위의 간격을 조절하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치.A laser cutting apparatus for cutting a laminated base material by irradiating a laser,
First fixing jigs for pressing and fixing the base materials with a structure in close contact with the upper surface of the uppermost one of the laminated base materials in a state where a center spacing for laser irradiation is ensured;
A second fixing jig for pressurizing and fixing the base materials with a structure that is in close contact with the bottom surface of the lowermost base material among the stacked base materials; And
A laser irradiator for irradiating a laser at a center spaced portion secured by the first fixing jigs to cut the base materials;
And,
Wherein the first fixing member is configured to adjust the interval of the central spaced portion where the laser is irradiated in the irradiation process of the laser.
(a) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들 사이에 모재들을 적층된 상태로 위치시키는 과정;
(b) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들을 상향 및 하향 이동시켜 모재들을 고정하는 과정;
(c) 레이저 조사기를 이용하여 모재들에 대해 수직으로 레이저를 조사하여 절단하는 과정;
(d) 제 1 고정 지그들 및 제 2 고정 지그들을 상향 또는 하향 이동하여 모재에 대한 고정 구조를 제거하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 절단 방법.A method of cutting a base material having a multilayer structure using the laser cutting apparatus according to any one of claims 1 to 15,
(a) positioning the base materials in a stacked state between the first fixing jigs and the second fixing jigs;
(b) fixing the base materials by moving the first fixing jigs and the second fixing jigs upward and downward;
(c) a process of irradiating the base material with a laser beam vertically using a laser irradiation machine;
(d) moving the first fixing jigs and the second fixing jigs upward or downward to remove the fixing structure for the base material;
≪ / RTI >
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