KR20170112392A - 전극제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와인딩롤러에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기를 포함하며, 상기 인라인 포장기는, 원단이 구비되어 상기 와인딩롤러의 주면을 회전함과 동시에 상기 원단으로 상기 전극을 감싸는 피딩롤이 마련된 전극제조장치에 관한 것이다.

Description

전극제조장치{Electrode manufacture Apparatus}
본 발명은 전극제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정 중 기재를 다시 감는 리와인더(Rwinder)에 자동으로 원단을 포장하는 전극제조장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이러한, 이차전지는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장되는 형태로 제조된다. 상기 전극조립체는 제조 방법에 따라 스택형, 폴딩형 및 스택-폴딩형 등으로 구분된다. 스택형 또는 스택-폴딩형 전극조립체의 경 우, 단위 조립체가 양극과 음극이 분리막을 사이에 두고 순차적으로 적층되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 전극조립체를 만들기 위해서는 양극과 음극을 먼저 제조하는 것이 필요하다.
즉, 양극과 음극 같은 단위 전극을 제조하기 위해서는 먼저 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극 시트를 단위 전극 간격으로 노칭하는 과정이 필요하다. 이러한 노칭 과정은 일반적으로 프레스를 사용하여 전극 시트의 일부에 노칭하는 방식이 사용되고 있다.
한편, 전지 생산 공정에서 피딩 롤에 감겨있던 원단을 풀어서 노칭, 전극합제 도포, 코팅제 도포 등과 같은 소 정의 공정을 수행한 후 와인딩 롤에 권취하는 리와인딩 공정은 전체적인 전지 생산 과정에서 여러번 반복적으로 사용되고 있다.
이러한 리와인더에서 기재를 감은 뒤 비닐과 흡습제를 개별적으로 수작업하였었는데, 생산되는 모델 중에는 포장이 필요한 모델과 그렇지 아니한 모델이 있었고, 각종 측정을 위해 샘플링 과정이 필요한 작업이 필요하였기 때문에 자동으로 포장되는 공정을 추가하지 아니하였었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양극 전극을 외부 습기로부터 보호할 수 있도록 전극 생산과 동시에 흡습기능이 구비된 원단으로 포장하는 전극제조장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전극제조장치에 있어서, 와인딩롤러에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기를 포함하고, 상기 인라인 포장기는, 원단이 구비되어 상기 와인딩롤러의 주면을 회전함과 동시에 상기 원단으로 상기 전극을 감싸는 피딩롤이 마련된다.
상기 원단의 중간은 상기 전극을 덮도록 넓고, 양측단은 와인딩롤러를 감싸도록 좁게 형성될 수 있다.
상기 원단은, 내부면에 SAP(Super Absorbent Polymer)로 코팅된다.
상기 인라인 포장기는, 상기 전극과 상기 와인딩롤러를 감싸는 원단을 테이핑하는 터치롤이 더 구비된다.
상기 터치롤은, 상기 피딩롤과 수직되게 설치된다.
또한, 상기 터치롤은, 상기 피딩롤을 향하여 수직운동하고, 상기 전극과 상기 와인딩롤러를 감싸는 원단을 테이핑하도록 복수개로 구비될 수 있다.
상기 터치롤과 상기 피딩롤은 상기 와인딩롤러를 중심으로 함께 회전하면서 상기 와인딩롤러에 권취된 전극에 원단을 감싸고, 전극에 감싸는 원단을 테이핑한다.
상기 피딩롤에는, 원단을 커팅하는 접촉식 가열 커팅부가 구비된다.
상기 커팅부는, 상기 피딩롤로부터 90도로 이동하며, 상기 피딩롤에서 풀린 상기 원단과 접촉하여 원단을 절단하는 접촉식 가열 커팅기로 구비된다.
전극집전체가 권취된 공급롤러와, 상기 공급롤러로부터 공급된 전극집전체의 표면에 전극활물질을 코팅하여 전극을 제조하는 코팅부재와, 상기 코팅부재에 의해 제조된 전극을 회수하는 와인딩롤러를 포함하며, 상기 와인딩롤러에는 와인딩롤러에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기가 구비된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 전극제조장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째로, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 흡습기능이 구비된 원단으로 인하여 양극 전극을 외부 습기로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.
둘째로, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 전극 생산과 동시에 포장함으로써 시간을 줄여 생산량을 늘릴 수 있으며, 작업자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 원단으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 인라인 포장기가 구비된 리와인더를 나타내는 사시도이다.
도 2는 인라인 포장기를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4 내지 6은 인라인 포장기의 작동을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전극제조장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 전극제조장치가 구비된 리와인더를 나타내는 사시도이고, 도 2는 인라인 포장기를 나타내는 정면도이며, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4 내지 6은 인라인 포장기의 작동을 나타내는 도면이다.
바람직한 차량의 전극제조장치는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 변경될 수 있으며, 본 실시예에서는 전극제조장치인 경우이다.
도 1은 본 발명의 전극제조장치가 구비된 리와인더를 나타내는 사시도이고, 도 2는 인라인 포장기를 나타내는 정면도이다.
본 발명 인라인 포장기에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 전지 생산 공정에서 피딩 롤에 감겨있던 원단을 풀어서 소정의 공정을 수행한 후 와인딩 롤에 권취하는 리와인딩 공정에 사용된다. 가이드 롤 장치(1)는 전지 생산 공정에서 피딩 롤에 감겨있던 원단을 풀어서 전극합제 및 코팅제 도포 공정(도시 생략)을 수행하여 전극 시트를 제조하도록 그 후, 노칭 공정부에서 전극에 대한 노칭을 수행한 다음, 에어 블로어 및 프레싱 암에 의한 이물질 제거 및 무지부의 주름방지 공정 이후 리와인더에 다시 권취되는 구조로 이루어져 있는 것으로 일반적인 가이드 롤 장치(1)임으로 설명은 생략하기로 한다.
전극집전체가 권취된 공급롤러(미도시)와, 공급롤러로부터 공급된 전극집전체의 표면에 전극활물질을 코팅하여 전극을 제조하는 코팅부재와, 코팅부재에 의해 제조된 전극을 회수하는 와인딩롤러(20)를 포함한다. 와인딩롤러(20)에는 와인딩롤러(20)에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기(10)가 구비된다.
인라인 포장기(10)는, 와인딩롤러(20)은 가이드 롤 장치(1)에 구비된다. 와인딩롤러(20)은 리와인더(미도시)에 구비되고, 센터축을 중심으로 일방향을 향해 회전한다. 리와인더에 구비된 인라인 포장기(10)에 있어서, 인라인 포장기(10)는 와인딩롤러(20)과, 피딩롤(30)과 터치롤(40)로 구비된다.
인라인 포장기(10)는 전극이 구비되어 회전하는 와인딩롤러(20)과, 원단(36)이 구비되어, 와인딩롤러(20)의 주면을 회전함과 동시에 원단(36)으로 전극(26)을 감싸는 피딩롤(30)과, 전극(26)과 와인딩롤러(20)를 감싸는 원단(36)을 테이핑하는 터치롤(40)과, 피딩롤(30)과 터치롤(40)을 연결하는 브라켓(50)을 더 포함한다.
인라인 포장기(10)는 피딩롤(30)과 터치롤(40)을 브라켓(50)으로 연결하여, 브라켓(50)을 와인딩롤러(20)를 중심으로 회전시키면 피딩롤(30)과 터치롤(40)은 와인딩롤러(20)를 중심으로 동시에 회전한다.
브라켓(50)은 중심축에 와인딩롤러(20)의 가로방향으로 배치하고, 브라켓(50)의 일측에 즉, 와인딩롤러(20)의 상측에 피딩롤(30)을 구비한다. 또, 브라켓(50)의 타측에 즉, 와인딩롤러(20)의 하측에 터치롤(40)을 구비한다. 따라서, 피딩롤(30)과 터치롤(40)은 와인딩롤러(20)를 중심으로 서로 마주하게 배치된다.
터치롤(40)과 피딩롤(30)은 와인딩롤러(20)를 중심으로 함께 회전하면서 와인딩롤러(20)에 권취된 전극(26)에 원단(36)을 감싸고, 전극(26)에 감싸는 원단(36)을 테이핑한다.
보다 상세하게는, 먼저, 와인딩롤러(20)에는 전극(26)이 구비된 제 1센터봉(23)으로 구비된다. 와인딩롤러(20)의 상측에는 피딩롤(30)이 구비되어, 제 1센터봉(23)의 축(S)을 중심으로 피딩롤(30)이 회전한다.
피딩롤(30)은 원단이 구비되어 와인딩롤러(20)의 주면을 회전함과 동시에 원단(36)으로 전극(26)을 감싼다. 보다 상세하게는, 와인딩롤러(20)의 상측에 배치되어, 와인딩롤러(20)의 축(S)을 중심으로 회전하는 것이 바람직할 것이다.
또, 피딩롤(30)은 도 3과 같이 와인딩롤러(20)의 중심축으로부터 일편으로 편심되게 배치되어, 원단(36)이 풀릴경우, 일방향으로 전극(26)을 감쌀 수 있다. 피딩롤(30)은 와인딩롤러(20)로부터 연장된 브라켓(50)에 의해 지지된다. 피딩롤(30)은 원단(36)이 구비되도록 제 2센터봉(33)이 구비된다.
제 2센터봉(33)에는 원단(36)이 구비된다. 제 2센터봉(33)은 제 1센터봉(23)보다 길이가 작게 구비된다. 피딩롤(30)에 구비된 원단이 와인딩롤러(20)을 향하여 펼쳐진다. 이에 따라, 원단(36)는 전극(26)을 덮을 수 있고, 원단은 와인딩롤러(20)의 회전에 의하여 감기게 된다.
여기서, 원단(36)의 중간은 전극(26)을 덮도록 넓고, 양측단은 와인딩롤러(20)를 감싸도록 좁게 형성된다. 한편, 원단(36)은 내부면에 SAP(Super Absorbent Polymer) 코팅된다. 따라서, 원단(36)에 SAP를 코팅함으로서, 원단(36)으로 전극(26)을 감쌀 때 남은 잔여 수분을 고르게 흡수할 수 있다.
한편, 피딩롤(30)에는, 원단을 커팅하는 커팅부(32)가 구비된다. 커팅부(32)는 전극(26)의 코팅이 끝나면, 피딩롤(30)로부터 풀린 원단(36)을 커팅한다. 커팅부(32)는 접촉식 가열 커팅기로 구비될 수 있다. 접촉식 가열 커팅기는 90도로 이동함으로 피딩롤(30)에 말려있는 원단(36)과 비접촉하고, 피딩롤(30)에서 풀린 원단(36)에 접촉하여 접촉식 가열 커팅기에서 발생하는 열로 인해 원단(36)을 녹여 절단한다. 여기서, 커팅부(32)는 원단의 재질에 따라 커팅 방식의 차이를 나타낼 수 있다. 바람직하게는 본 발명에서와 같이 접촉식 가열 커팅방식일 수 있다.
터치롤(40)은 전극(26)과 와인딩롤러(20)를 감싸는 원단(36)을 테이핑한다. 터치롤(40)은 와인딩롤러(20)의 하측에 구비된다. 터치롤(40)은 와인딩롤러(20)을 중심으로 피딩롤(30)과 수직선상에 배치될 수 있다. 터치롤(40)은 와인딩롤러(20)을 향하여 상, 하 수직운동할 수 있다. 상기 전극과 상기 와인딩롤러를 감싸는 원단을 테이핑하도록 복수개로 구비된다.
여기서, 터치롤(40)의 수직운동은 실린더 등에 의할 수 있다. 터치롤(40)의 단부에는 테이프 등의 접착부재가 구비된다. 즉, 실린더의 일측이 브라켓(50)에 고정되고, 타측이 접착부재가 구비되어 와인딩롤러(20)을 향하여 작동한다.
터치롤(40)은 수직운동으로 원단(36)와 접촉하여 테이핑할 수 있다. 터치롤(40)은 실린더와 접착부재의 사이에 전극과의 접촉시 탄성지지하도록 탄성부재가 구비되어 일정한 압력을 가하며 와인딩롤러(20)을 감싸진 원단(36)를 테이핑한다.
여기서, 터치롤(40)은 전극(26)의 중간 및 양측에서 테이핑하도록 복수개로 구비된다. 복수의 터치롤 중 전극과 접촉하는 중간의 터치롤은 전극의 둘레에 의해 양측단의 터치롤보다 수직운동의 거리가 작은 슬라이딩을 한다. 터치롤(40)은 양측에 있는 터치롤이 중심에 있는 터치롤보다 수직운동을 더 크게하여 원단(36)의 양측단을 테이핑한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전극제조장치의 바람직한 일실시예에 의해 작용을 설명한다.
도 4 내지 6은 인라인 포장기의 작동을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 전극제조장치에 대하여, 도 4를 참조하여 설명하면, 와인딩롤러(20)에 전극(26)이 구비된다.
작업자는 포장을 해야하는 모델일 경우 스위치를 작동하면, 피딩롤(30)에 감겨져 있던 원단(36)이 풀려 와인딩롤러(20)의 전극(26)의 일부를 덮는다.
이와 함께, 브라켓(50)은 원단(36)이 풀린 반대편으로 와인딩롤러(20)의 중심축을 중심으로 회전하여 전극(26)을 감싼다. 또, 원단(36)는 전극(26)을 덮고, 일부는 전극(26)의 양측 즉, 제 1센터봉의 일부를 감싼다.
이와 동시에, 터치롤(40)이 상측으로 이동하면서 원단(36)과 접촉하게 되고, 일정압으로 전극(26)을 지지하며 원단(36)를 테이핑하여 포장한다.
이 후, 작업자가 종료를 누루면 브라켓(50)의 회전이 멈추고, 피딩롤(20)은 원래의 위치로 복귀한다. 또, 터치롤(40)도 원래 위치로 복귀한다. 그리고, 와인딩롤러(20)에는 전극(26)을 원단(36)으로 감싸 작업이 종료된다.
따라서, 본 발명의 전극제조장치에 의하면, 흡습기능이 구비된 원단으로 인하여 양극 전극을 외부 습기로부터 보호할 수 있고, 전극 생산과 동시에 포장함으로써 시간을 줄여 생산량을 늘릴 수 있으며, 작업자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
실시예에 따른 전극제조장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
<주요 도면부호의 상세한 설명>
1: 가이드 롤 장치 10: 인라인 포장기
20: 와인더롤 30: 피딩롤
40: 터치롤

Claims (10)

  1. 와인딩롤러에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기를 포함하며,
    상기 인라인 포장기는,
    원단이 구비되어 상기 와인딩롤러의 주면을 회전함과 동시에 상기 원단으로 상기 전극을 감싸는 피딩롤이 마련된 전극제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원단의 중간은 상기 전극을 덮도록 넓고, 양측단은 와인딩롤러를 감싸도록 좁게 형성된 전극제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원단은,
    내부면에 SAP(Super Absorbent Polymer)로 코팅된 전극제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인라인 포장기는,
    상기 전극과 상기 와인딩롤러를 감싸는 원단을 테이핑하는 터치롤이 더 구비된 전극제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 터치롤은,
    상기 피딩롤과 수직되게 설치된 전극제조장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 터치롤은,
    상기 피딩롤을 향하여 수직운동하고, 상기 전극과 상기 와인딩롤러를 감싸는 원단을 테이핑하도록 복수개로 구비되는 전극제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 터치롤과 상기 피딩롤은 상기 와인딩롤러를 중심으로 함께 회전하면서 상기 와인딩롤러에 권취된 전극에 원단을 감싸고, 전극에 감싸는 원단을 테이핑하는 전극제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피딩롤에는,
    원단을 커팅하는 커팅부가 구비된 전극제조장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커팅부는,
    상기 피딩롤로부터 90도로 이동하며, 상기 피딩롤에서 풀린 원단과 접촉하여 상기 원단을 절단하는 접촉식 가열 커팅기로 구비된 전극제조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    전극집전체가 권취된 공급롤러;
    상기 공급롤러로부터 공급된 전극집전체의 표면에 전극활물질을 코팅하여 전극을 제조하는 코팅부재;
    상기 코팅부재에 의해 제조된 전극을 회수하는 와인딩롤러를 포함하며,
    상기 와인딩롤러에는 와인딩롤러에 권취된 전극을 포장하는 인라인 포장기가 구비된 전극제조장치.
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