KR20170097515A - 이물질의 제거가 용이한 전극 시트 커팅 장치 - Google Patents

이물질의 제거가 용이한 전극 시트 커팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집전체 상에 전극 활물질이 도포된 구조의 전극 시트가 통과하여 이송될 수 있도록, 수직 단면상으로 중앙 부위에 지면을 기준으로 수평한 이송 통로가 형성되어 있는 본체부(body part); 수직 단면상으로, 상기 본체부에 형성된 이송 통로의 하부에 설치되어 있는 하부 커터(cutter); 상기 하부 커터에 대응되는 상면에 위치해 있으며, 상기 본체부의 이송 통로를 통과하는 전극 시트를 절단하도록, 상하방향으로 왕복함으로써 상기 하부 커터와 교차하는 구조로 이루어진 상부 커터; 상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 수용되도록, 하부 커터의 하면에 중공 구조로 형성되어 있는 수용부; 수평 단면 상으로, 상기 수용부에 평행한 파이프 구조로 이루어져 있고, 상기 이물질이 수평 단면 상의 폭 방향에 위치한 일측 단부를 통해 배출될 수 있도록, 상기 수용부에 연통되는 구조로 연결되어 있는 흡기부; 및 상기 수용부와 흡기부 사이에서, 상기 이물질이 이송될 수 있도록, 수용부와 흡기부를 연결하는 둘 이상의 연결 통로들이 구비되어 있는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치를 제공한다.

Description

이물질의 제거가 용이한 전극 시트 커팅 장치 {Device for Cutting Electrode Sheet Capable of Removing Foreign Material}
본 발명은 이물질의 제거가 용이한 전극 시트 커팅 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지는 전극 집전체 상에 전극 활물질, 도전제, 바인더 등이 혼합된 전극 합제를 도포한 후 건조하여, 전극을 제조하고, 상기 제조된 전극을 분리막과 함께 적층한 후, 전해액과 함께 전지케이스에 내장 및 밀봉함으로써, 완성된다.
이때, 상기 전극은 긴 시트 형상으로 이루어진 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 제조된 전극 시트를 타발 방식으로 노칭(notching)한 후, 소망하는 길이로 커팅함으로써 제조된다.
도 1에는 종래의 전극 시트 커팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극 시트 커팅 장치(100)는 본체부(110), 하부 커터(120), 및 상부 커터(130)를 포함하고 있다.
본체부(110)는 전극 시트(140)가 통과하여 이송될 수 있도록, 수직 단면상으로 중앙 부위에 지면을 기준으로 수평한 이송 통로(111)가 형성되어 있다.
하부 커터(120)는 수직 단면상으로, 상기 본체부(110)에 형성된 이송 통로(111)의 하부에 설치되어 있으며, 상세하게는, 본체부(110)의 이송 통로(111) 상에 만입된 구조로 형성된 고정홈(112)에 삽입되어 있다.
상부 커터(130)는 하부 커터(120)에 대응되는 상면에 위치해 있으며, 하부 커터(120)의 상부에 형성된 가이드(121)를 통해 상하방향으로 왕복운동 한다.
따라서, 이송 통로(111)를 통과하는 전극 시트(140)는 상부 커터(130)가 하부 커터(120)와 교차하는 과정에서 용이하게 절단될 수 있다.
그러나, 전극 시트(140)가 상부 커터(130)와 하부 커터(120)의 교차에 의해 절단되는 과정에서는, 전극 시트(140)로부터 떨어져 나온 미세한 이물질(150)이 발생하게 되며, 이러한 이물질(150)은 앞서 절단된 전극(141)의 표면에 낙하함으로써, 완성된 제품의 불량을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 이러한 이물질(150)은 전극 시트 커팅 장치(100)를 구성하는 각 구성 요소들 사이의 연결 부위에 누적되는 경우, 전극 시트 커팅 장치(100)의 잦은 고장을 일으키는 원인이 되며, 결과적으로 전극 시트 커팅 장치(100)의 수명을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
특히, 이러한 이물질(150)은 미세한 입자 사이즈를 갖는 분진 형태로 이루어져 있으므로, 작업자의 호흡기를 통해 인체 내부로 침투함으로써, 상기 작업자의 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하여 배출할 수 있는 수용부, 흡기부 및 연결부를 포함하도록 구성함으로써, 상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라, 전극의 제조에 있어서, 제품의 불량율을 감소시킬 수 있고, 상기 이물질이 전극 시트 커팅 장치를 구성하는 각 구성 요소들의 연결 부위에 누적됨으로써 발생될 수 있는 고장을 방지하는 동시에, 상기 전극 시트 커팅 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 인체에 흡입되는 유해 물질을 최소화함으로써, 쾌적한 작업 환경을 조성해, 작업자의 인체에 대한 피해를 없애거나 최소화할 수 있으며, 상기 수용부, 흡기부 및 연결부를 특수한 구조로 구성함으로써, 이물질의 유량 및 유속을 균일하게 유지해, 상기 이물질 제거의 효과를 극대화시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치 는,
집전체 상에 전극 활물질이 도포된 구조의 전극 시트가 통과하여 이송될 수 있도록, 수직 단면상으로 중앙 부위에 지면을 기준으로 수평한 이송 통로가 형성되어 있는 본체부(body part);
수직 단면상으로, 상기 본체부에 형성된 이송 통로의 하부에 설치되어 있는 하부 커터(cutter);
상기 하부 커터에 대응되는 상면에 위치해 있으며, 상기 본체부의 이송 통로를 통과하는 전극 시트를 절단하도록, 상하방향으로 왕복함으로써 상기 하부 커터와 교차하는 구조로 이루어진 상부 커터;
상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 수용되도록, 하부 커터의 하면에 중공 구조로 형성되어 있는 수용부;
수평 단면 상으로, 상기 수용부에 평행한 파이프 구조로 이루어져 있고, 상기 이물질이 수평 단면 상의 폭 방향에 위치한 일측 단부를 통해 배출될 수 있도록, 상기 수용부에 연통되는 구조로 연결되어 있는 흡기부; 및
상기 수용부와 흡기부 사이에서, 상기 이물질이 이송될 수 있도록, 수용부와 흡기부를 연결하는 둘 이상의 연결 통로들이 구비되어 있는 연결부;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라, 전극의 제조에 있어서, 제품의 불량율을 감소시킬 수 있고, 상기 이물질이 전극 시트 커팅 장치를 구성하는 각 구성 요소들의 연결 부위에 누적됨으로써 발생될 수 있는 고장을 방지하는 동시에, 상기 전극 시트 커팅 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 인체에 흡입되는 유해 물질을 최소화함으로써, 쾌적한 작업 환경을 조성해, 작업자의 인체에 대한 피해를 없애거나 최소화할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 하부 커터에 대응되는 본체부의 전극 시트 이송 통로에는, 상기 하부 커터가 안정적으로 삽입되어 고정될 수 있는 고정홈이 만입되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 하부 커터는 상기 고정홈에 고정된 상태에서, 상하방향으로 운동하는 상부 커터와 교차함으로써, 보다 안정적으로 전극 시트를 절단할 수 있다.
또한, 상기 이물질은 수평 단면 상의 폭 방향에 위치한 흡기부의 일측 단부를 통해 인가되는 진공에 의해 흡입되어 배출되는 구조일 수 있다.
여기서, 상기 "폭 방향"의 용어는 수평 단면 상으로 전극 시트의 이송 방향에 수직인 일측 방향을 의미한다.
일반적으로, 이러한 장치를 구성하는 각각의 구성 요소들은 서로 대응되는 크기를 갖도록 정밀하게 제작되더라도, 소정의 치수 공차가 발생할 수 있다.
이에 따라, 앞서 설명한 본체부의 고정홈과 하부 커터 사이에도 상기 치수 공차에 따른 소정의 틈 또는 공간이 형성될 수 있고, 상기 치수 공차에 따른 틈 또는 공간은 수용부, 연결부 및 흡기부와 연통되어 있으므로, 상기 흡기부의 일측 단부를 통해 인가되는 진공은 상기 치수 공차에 따른 틈 또는 공간까지 효과적으로 전달될 수 있어, 상기 이물질은 본체부의 고정홈과 하부 커터 사이의 치수 공차에 따른 틈 또는 공간으로 용이하게 흡입되어 배출될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 하부 커터의 안정적인 고정 상태를 유지하는 동시에, 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하기 위해, 상기 이물질 발생 부위에서 이물질을 흡입하기 위한 별도의 유로 내지 공간을 형성할 필요가 없으며, 이에 따라, 보다 간소화된 구조로 구성될 수 있다.
한편, 상기 흡기부는 이물질이 배출되는 일측 단부 부위의 직경이 나머지 부위에 비해, 상대적으로 큰 구조로 이루어질 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치에 의해 전극 시트가 절단되는 과정에서 발생하는 이물질은 흡기부의 일측 단부를 통해 인가되는 진공에 의해 흡입되어 배출된다.
이러한 경우에, 상기 흡기부는 이물질이 배출되는 일측 단부 부위의 직경이 나머지 부위에 비해, 상대적으로 큰 구조로 이루어짐으로써, 상기 흡기부의 일측 단부 부위를 통과하는 유량에 대한 저항을 감소시켜, 진공에 의해 상기 흡기부를 통과하는 공기의 총 유량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라, 이물질의 흡입 및 배출 유량이 증가해, 이물질 제거 효과를 극대화할 수 있다.
이때, 상기 흡기부의 일측 단부 부위는 이물질의 배출 방향으로 갈수록, 직경이 연속적으로 증가하는 구배 구조로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
만일, 상기 흡기부의 일측 단부 부위의 직경이 비연속적으로 증가할 경우에는, 진공의 인가에 의한 흡입에도 불구하고, 상기 직경의 차이에 따라 단차가 발생하는 모서리 부위에서, 공기가 흐르지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 진공이 인가되는 일측 단부 부위가 이물질의 배출 방향으로 갈수록, 직경이 연속적으로 증가하는 구배 구조로 형성됨으로써, 상기 공기가 흐르지 않는 부위를 없애거나 최소화할 수 있으며, 이에 따라, 진공의 인가에 의한 상기 이물질의 흡입 및 배출 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 흡기부의 일측 단부 부위의 최대 직경은 나머지 부위의 최소 직경에 대해, 150% 내지 500%의 크기로 이루어질 수 있다.
만일, 상기 흡기부의 일측 단부 부위의 최대 직경이 나머지 부위의 최소 직경에 대해 150% 미만의 크기일 경우에는, 상기 직경의 증가폭이 지나치게 적어, 이에 따른 이물질의 흡입 및 배출 효과의 향상이 없거나, 지나치게 적을 수 있다.
이와 반대로, 상기 흡기부의 일측 단부 부위의 최대 직경이 나머지 부위의 최소 직경에 대해 500%를 초과하는 크기일 경우에는, 상기 직경이 지나치게 커져, 진공에 의해 연결부 및 흡기부에 인가되는 흡입 압력에 따른 이물질의 유량에 비해, 상기 일측 단부 부위의 직경이 불필요하게 커질 수 있으며, 이에 따라 이물질의 흡입 및 배출 효과가 오히려 감소할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 흡기부의 일측 단부 부위를 제외한 나머지 부위는 동일한 직경을 갖는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 흡기부의 일측 단부 부위의 직경만이 연속적으로 증가하는 구배 구조로 형성함으로써, 소망하는 효과를 발휘할 수 있으므로, 상기 상기 흡기부의 일측 단부 부위를 제외한 나머지 부위는 동일한 직경을 갖는 구조로 형성함으로써, 보다 용이하게 가공 및 성형될 수 있으며, 이에 따라, 상기 장치의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수용부는 바닥면이 비연속적인 단차를 갖도록, 상이한 깊이로 형성되어 있는 제 1 수용부와 제 2 수용부를 포함하는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 수용부는 전극 시트의 절곡 과정에서 발생하는 이물질이 최초로 수용되는 부위로서, 만일, 상기 수용부의 공간이 지나치게 좁을 경우에는, 흡기부의 일측 단부로부터 인가되는 진공에 비해 상기 수용부로 수용되는 이물질의 유량이 지나치게 적어져, 효과적인 이물질 제거 효과를 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 상기 수용부의 공간이 지나치게 넓을 경우에는, 상기 수용부로부터 흡기부로 연결되는 연결부를 통해 이동될 수 있는 이물질의 유량에 비해, 상기 수용부로 수용될 수 있는 이물질의 유량이 지나치게 커져, 상기 수용부에서 이물질의 이송이 정체될 수 있으며, 이로 인해, 오히려 이물질의 흡입 효과가 저하될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 상기 수용부가 바닥면이 비연속적인 단차를 갖도록, 상이한 깊이로 형성되어 있는 제 1 수용부와 제 2 수용부를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 수용부로 수용되는 공기의 유량이 저하되는 현상을 방지하는 동시에, 상기 수용부 내에서의 이물질의 정체를 방지해, 상기 이물질의 흡입 및 배출의 효과를 극대화할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 수용부는 하부 커터의 하면에서, 전극 시트의 이송 방향을 기준으로 후방에 위치해 있으며, 상기 제 2 수용부는 이에 대향하는 전방 부위에서, 제 1 수용부와 연결되어 있는 구조일 수 있다.
일반적으로, 상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질은, 상기 전극 시트의 이송 방향을 기준으로 후방으로 비산되거나 낙하하는 경향이 있으며, 이에 따라, 상기 이물질이 최초로 수용되는 제 1 수용부는 하부 커터의 하면에서, 전극 시트의 이송 방향을 기준으로 후방에 위치해 있는 구조일 수 있다.
또한, 제 2 수용부는 이에 대향하는 전방 부위에서, 제 1 수용부와 연결됨으로써, 상기 제 2 수용부에 연결된 연결부를 통해, 상기 제 1 수용부로 수용된 이물질을 흡기부로 용이하게 이송시킬 수 있다.
이때, 상기 제 2 수용부의 깊이는 제 1 수용부의 깊이에 대해 200% 내지 800%의 크기로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 이물질이 최초로 수용되는 제 1 수용부는, 이후에 이물질이 이송되는 제 2 수용부에 비해 상대적으로 작은 공간을 형성하며, 이에 따라, 상기 이물질이 제 1 수용부에서 지나치게 높은 유량으로 흡수됨으로써, 상기 이물질의 이송이 정체되는 현상을 방지하는 동시에, 제 1 수용부의 작은 공간으로 인해, 수용부 내로 수용되는 이물질의 전체 유량이 저하되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 전극 시트의 이송 방향에 대응되는 수용부의 폭은 이에 대응하는 하부 커터의 폭에 비해 상대적으로 큰 구조로 이루어질 수 있다.
만일, 상기 전극 시트의 이송 방향에 대응되는 수용부의 폭이 이에 대응하는 하부 커터의 폭에 비해 상대적으로 작은 구조로 이루어질 경우에는, 상기 수용부의 공간이 지나치게 좁아져, 상기 수용부를 상이한 깊이를 갖는 제 1 수용부와 제 2 수용부로 구분하여 구성하는 효과가 없거나, 적을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 둘 이상의 연결 통로들은 수평 단면 상으로, 이물질이 배출되는 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 폭이 점진적으로 증가하는 구배 구조로 이루어질 수 있다.
일반적으로, 상기 연결부를 구성하는 연결 통로들은 흡기부의 일측 단부로부터 인가되는 진공에 의한 흡입 압력이, 상기 일측 단부로부터의 거리에 관계 없이 균일하게 인가됨으로써, 상기 진공이 인가되는 흡기부의 일측 단부에 인접한 수용부의 부위로 이물질의 유량이 집중되는 현상을 방지하기 위해 구성된다.
따라서, 상기 연결 통로들은 상호 이격된 구조로 이루어져 있다.
이때, 상기 구성에도 불구하고, 수평 단면 상에서, 상기 연결 통로들은 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 상대적으로 인가되는 진공이 감소될 수 있으며, 이에 따른 이물질의 유량이 감소될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 연결부를 구성하는 둘 이상의 연결 통로들이 수평 단면 상으로, 이물질이 배출되는 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 폭이 점진적으로 증가하는 구배 구조로 이루어짐으로써, 상대적으로 넓은 공간을 형성하게 되어, 상기 위치에 따른 이물질의 유량 저하 문제점을 해결할 수 있다.
이때, 상기 연결 통로들의 폭은 흡기부의 일측 단부로부터, 인접한 연결 통로에 대해 200% 내지 1000%의 범위로 증가하는 구조일 수 있다.
만일, 상기 연결 통로들의 폭이 흡기부의 일측 단부로부터 증가하는 범위가, 인접한 연결 통로에 대해 200% 미만일 경우에는, 상기 위치에 따른 유량 저하 방지의 효과를 발휘하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 연결 통로들의 폭이 흡기부의 일측 단부로부터 증가하는 범위가, 인접한 연결 통로에 대해 1000%를 초과하는 경우에는, 상기 연결 통로 폭의 증가 폭에 비해, 유량의 증가 폭이 적어, 상대적으로 진공에 의해 발생하는 흡입 압력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 연결 통로들의 폭이 증가하는 비율은 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 점진적으로 커지는 구조일 수 있다.
일반적으로, 상기 연결 통로들의 위치가 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 상기 연결 통로들을 통과하여 이송되는 이물질의 유량은 다양한 요인들에 의해 비례적으로 감소하지 않으며, 더욱 상세하게는, 상기 유량의 감소 폭은 점진적으로 커지는 경향이 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는 상기 연결 통로들의 폭이 증가하는 비율이 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 점진적으로 커지는 구조로 이루어짐으로써, 상기 연결 통로들의 각 위치에 따른 유량의 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
한편, 수평 단면 상으로 상기 연결 통로들의 폭의 총 합은 이에 대응하는 수용부의 폭에 대해, 10% 내지 50%의 크기로 이루어질 수 있다.
만일, 상기 연결 통로들의 폭의 총 합이 이에 대응하는 수용부의 폭에 대해 10% 미만일 경우에는, 상기 수용부를 통해 수용되는 이물질의 유량에 비해, 연결 통로를 통해 이송되는 이물질의 유량이 지나치게 작아, 상기 수용부에서 이물질의 이송이 정체됨으로써, 오히려 이물질 제거의 효과가 저하될 수 있다.
이와 반대로, 상기 연결 통로들의 폭의 총 합이 이에 대응하는 수용부의 폭에 대해 50%를 초과하는 크기일 경우에는, 상기 연결부를 둘 이상의 상호 이격된 연결 통로들로 구성하는 목적을 달성하지 못할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수용부, 연결부 및 흡기부는 이에 대응되는 본체부의 부위를 가공 및/또는 성형함으로써, 상기 본체부와 일체형으로 형성되는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 수용부, 연결부 및 흡기부는 각각 내부에 소정의 공간을 포함하는 구성으로서, 이에 대응되는 본체부의 부위를 가공 및/또는 성형함으로써, 상기 본체부와 일체형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상기 수용부, 연결부 및 흡기부를 별도로 구성하여 탑재하거나, 설치할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 상기 별도의 구성을 설치하는 경우에 비해, 외부의 환경적 요인에 의한 마모와 같은 문제점이 감소될 수 있으며, 이에 따라, 상기 장치의 수명을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 전극 시트 커팅 장치를 포함하고 있는 극판 제조 장치, 상기 극판 제조 장치를 사용하여 제조되는 이차전지용 극판 및 상기 극판을 하나 이상 포함하는 이차전지를 제공한다.
상기와 같은 장치 내지 이차전지의 구체적인 구성 내지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 시트 커팅 장치는, 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하여 배출할 수 있는 수용부, 흡기부 및 연결부를 포함하도록 구성함으로써, 상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 보다 용이하게 외부로 배출될 수 있으며, 이에 따라, 전극의 제조에 있어서, 제품의 불량율을 감소시킬 수 있고, 상기 이물질이 전극 시트 커팅 장치를 구성하는 각 구성 요소들의 연결 부위에 누적됨으로써 발생될 수 있는 고장을 방지하는 동시에, 상기 전극 시트 커팅 장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 인체에 흡입되는 유해 물질을 최소화함으로써, 쾌적한 작업 환경을 조성해, 작업자의 인체에 대한 피해를 없애거나 최소화할 수 있으며, 상기 수용부, 흡기부 및 연결부를 특수한 구조로 구성함으로써, 이물질의 유량 및 유속을 균일하게 유지해, 상기 이물질 제거의 효과를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전극 시트 커팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 시트 커팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 3은 도 2의 "A"의 구조를 확대하여 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 2의 전극 시트 커팅 장치를 구성하는 수용부, 연결부 및 흡기부의 구조를 개략적으로 나타낸 수평 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극 시트 커팅 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극 시트 커팅 장치(200)는 본체부(210), 하부 커터(220), 상부 커터(230), 수용부(240), 연결부(250) 및 흡기부(260)를 포함하고 있다.
본체부(210)는 전극 시트(270)가 통과하여 이송될 수 있도록, 수직 단면상으로 중앙 부위에 지면을 기준으로 수평한 이송 통로(211)가 형성되어 있다.
하부 커터(220)는 수직 단면상으로, 상기 본체부(210)에 형성된 이송 통로(211)의 하부에 설치되어 있으며, 상세하게는, 본체부(210)의 이송 통로(211) 상에 만입된 구조로 형성된 고정홈(212)에 삽입되어 있다.
상부 커터(230)는 하부 커터(220)에 대응되는 상면에 위치해 있으며, 하부 커터(220)의 상부에 형성된 가이드(221)를 통해 상하방향으로 왕복운동 한다.
따라서, 이송 통로(211)를 통과하는 전극 시트(270)는 상부 커터(230)가 하부 커터(220)와 교차하는 과정에서 용이하게 절단될 수 있다.
하부 커터(220)의 하면에는 수용부(240), 연결부(250) 및 흡기부(260)가 위치해 있다.
이때, 하부 커터(220)와 본체부(210)의 고정홈(212) 사이에는 치수 공차 부위(213)가 형성되어 있으며, 이에 따라, 전극 시트(270)가 상부 커터(230)와 하부 커터(220)의 교차에 의해 절단되는 과정에서 발생하는 이물질(280)은 흡기부(260)를 통해 인가되는 진공에 의해, 하부 커터(220)와 고정홈(212) 사이의 치수 공차 부위(213)를 거쳐, 수용부(240)로 수용되며, 이후에 연결부(250) 및 흡기부(260)를 거쳐 외부로 배출된다.
도 3에는 도 2의 "A"의 구조를 확대하여 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 수용부(240)는 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질(280)이 하부 커터(220)와 고정홈(212) 사이의 치수 공차 부위(213)를 통해 수용되도록, 하부 커터(220)의 하면에 중공 구조로 형성되어 있다.
수용부(240)는 바닥면이 비연속적인 단차를 갖도록, 상이한 깊이(D1, D2)로 형성되어 있는 제 1 수용부(241)와 제 2 수용부(242)를 포함하고 있으며, 상세하게는, 제 2 수용부(242)의 깊이(D2)는 제 1 수용부(241)의 깊이(D1)에 대해, 약 600%의 크기로 이루어져 있다.
제 1 수용부(241)는 하부 커터(220)의 하면에서, 전극 시트의 이송 방향을 기준으로 후방에 위치해 있으며, 제 2 수용부(242)는 이에 대향하는 전방 부위에서, 제 1 수용부(241)와 연결되어 있다.
따라서, 이물질(280)이 제 1 수용부(241)에서 지나치게 높은 유량으로 흡수됨으로써, 이물질(280)의 이송이 정체되는 현상을 방지하는 동시에, 제 1 수용부(241)의 작은 공간으로 인해, 수용부(240) 내로 수용되는 이물질(280)의 전체 유량이 저하되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
수용부(240)의 폭(D1)은 이에 대응하는 하부 커터(220)의 폭(W2)에 비해 상대적으로 큰 구조로 이루어져 있다.
따라서, 상이한 깊이(D1, D2)를 갖는 제 1 수용부(241)와 제 2 수용부(242)로 구분하여 수용부(240)를 구성할 수 있을 정도로 충분한 공간을 확보할 수 있다.
흡기부(260)는 진공이 균일하게 인가될 수 있도록, 원형 단면을 갖는 파이프 구조로 이루어져 있고, 연결부(250)는 수용부(240)와 흡기부(260)를 연결하는 구조로 형성되어 있다.
도 4에는 도 2의 전극 시트 커팅 장치를 구성하는 수용부, 연결부 및 흡기부의 구조를 개략적으로 나타낸 수평 단면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 흡기부(260)는 수용부(240)에 평행한 파이프 구조로 이루어져 있다.
전극 시트의 이송 방향(401)에 수직인 방향에 위치한 흡기부(260)의 일측 단부(261)에서는 진공이 인가됨으로써, 일측 단부(261) 방향으로 이물질을 흡입 및 배출한다.
흡기부(260)의 일측 단부 부위(261)는 직경이 연속적으로 증가하는 구배 구조(262)로 형성되어 있으며, 흡기부(260)의 일측 단부 부위(261)를 제외한 나머지 부위는 모두 동일한 직경(D4)을 갖는 구조로 이루어져 있다.
흡기부(260)의 일측 단부 부위(261)의 최대 직경(D3)은 나머지 부위의 직경(D4)에 대해, 약 250%의 크기로 이루어져 있다.
따라서, 진공에 의한 이물질의 유량이 증가함으로써, 이물질의 흡입 및 배출 효과를 극대화할 수 있다.
수용부(240)와 흡기부(260)는 이물질이 이송될 수 있도록, 4개의 연결 통로들(251, 252, 253, 254)로 상호간에 연결되어 있다.
연결 통로들(251, 252, 253, 254)은 흡기부(260)의 일측 단부(261)로부터 가장 인접한 제 1 연결 통로(251)로부터 제 4 연결 통로(254)로 갈수록, 폭(W3, W4, W5, W6)이 점진적으로 증가하는 구배 구조로서, 제 2 연결 통로(252)의 폭(W4)은 제 1 연결 통로(251)의 폭(W3)에 비해 약 2배 크기이고, 제 3 연결 통로(253)의 폭(W5)은 제 2 연결 통로의(252) 폭(W4)에 비해 약 2.5배 크기이며, 제 4 연결 통로(254)의 폭(W6)은 제 3 연결 통로(253)의 폭(W5)에 비해 약 3배 크기로 이루어져 있다.
다시 말해, 연결 통로들(251, 252, 253, 254)의 폭(W3, W4, W5, W6)이 증가하는 비율은 제 1 연결 통로(251)로부터 제 4 연결 통로(254) 방향으로 갈수록, 점진적으로 커지는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 흡기부(260)의 일측 단부(261)에 대한 연결 통로들(251, 252, 253, 254)의 위치에 따른 이물질의 유량 저하를 효과적으로 예방할 수 있다.
연결 통로들(251, 252, 253, 254)의 폭(W3, W4, W5, W6)의 총 합은 이에 대응하는 수용부(240)의 폭(W7)에 대해, 약 50%의 크기로 이루어져 있다.
따라서, 이물질은 각 연결 통로들(251, 252, 253, 254)을 통해 균일하게 이송될 수 있으며, 흡기부(260)의 일측 단부(261)에 인접한 부위에서, 이물질의 유량이 집중되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 집전체 상에 전극 활물질이 도포된 구조의 전극 시트가 통과하여 이송될 수 있도록, 수직 단면상으로 중앙 부위에 지면을 기준으로 수평한 이송 통로가 형성되어 있는 본체부(body part);
    수직 단면상으로, 상기 본체부에 형성된 이송 통로의 하부에 설치되어 있는 하부 커터(cutter);
    상기 하부 커터에 대응되는 상면에 위치해 있으며, 상기 본체부의 이송 통로를 통과하는 전극 시트를 절단하도록, 상하방향으로 왕복함으로써 상기 하부 커터와 교차하는 구조로 이루어진 상부 커터;
    상기 전극 시트의 절단 과정에서 발생하는 이물질이 수용되도록, 하부 커터의 하면에 중공 구조로 형성되어 있는 수용부;
    수평 단면 상으로, 상기 수용부에 평행한 파이프 구조로 이루어져 있고, 상기 이물질이 수평 단면 상의 폭 방향에 위치한 일측 단부를 통해 배출될 수 있도록, 상기 수용부에 연통되는 구조로 연결되어 있는 흡기부; 및
    상기 수용부와 흡기부 사이에서, 상기 이물질이 이송될 수 있도록, 수용부와 흡기부를 연결하는 둘 이상의 연결 통로들이 구비되어 있는 연결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 커터에 대응되는 본체부의 전극 시트 이송 통로에는, 상기 하부 커터가 안정적으로 삽입되어 고정될 수 있는 고정홈이 만입되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이물질은 수평 단면 상의 폭 방향에 위치한 흡기부의 일측 단부를 통해 인가되는 진공에 의해 흡입되어 배출되는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기부는 이물질이 배출되는 일측 단부 부위의 직경이 나머지 부위에 비해, 상대적으로 큰 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 흡기부의 일측 단부 부위는 이물질의 배출 방향으로 갈수록, 직경이 연속적으로 증가하는 구배 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 흡기부의 일측 단부 부위의 최대 직경은 나머지 부위의 최소 직경에 대해, 150% 내지 500%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 흡기부의 일측 단부 부위를 제외한 나머지 부위는 동일한 직경을 갖는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 수용부는 바닥면이 비연속적인 단차를 갖도록, 상이한 깊이로 형성되어 있는 제 1 수용부와 제 2 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 수용부는 하부 커터의 하면에서, 전극 시트의 이송 방향을 기준으로 후방에 위치해 있으며, 상기 제 2 수용부는 이에 대향하는 전방 부위에서, 제 1 수용부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 수용부의 깊이는 제 1 수용부의 깊이에 대해 200% 내지 800%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 전극 시트의 이송 방향에 대응되는 수용부의 폭은 이에 대응하는 하부 커터의 폭에 비해 상대적으로 큰 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 둘 이상의 연결 통로들은 수평 단면 상으로, 이물질이 배출되는 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 폭이 점진적으로 증가하는 구배 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 연결 통로들의 폭은 흡기부의 일측 단부로부터, 인접한 연결 통로에 대해 200% 내지 1000%의 범위로 증가하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 연결 통로들의 폭이 증가하는 비율은 흡기부의 일측 단부로부터 멀어질수록, 점진적으로 커지는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 수평 단면 상으로 상기 연결 통로들의 폭의 총 합은 이에 대응하는 수용부의 폭에 대해, 10% 내지 50%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 수용부, 연결부 및 흡기부는 이에 대응되는 본체부의 부위를 가공 및/또는 성형함으로써, 상기 본체부와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 시트 커팅 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전극 시트 커팅 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 극판 제조 장치.
  18. 제 17 항에 따른 극판 제조 장치를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 극판.
  19. 제 18 항에 따른 극판을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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