KR20180004582A - 패턴 지그 및 스크랩 배출부를 포함하고 있는 전극 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시트 형상의 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 있는 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하기 위해 연속적으로 이송하는 이송부; 상기 제 1 전극 시트에 레이저를 조사하여 노칭 및 커팅함으로써, 전극 탭이 형성된 제 2 전극 시트를 제조하는 레이저 조사부; 상기 제 1 전극 시트를 사이에 두고, 레이저 조사부에 대향하는 부위에 위치해 있으며, 상기 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅한 레이저가 통과하는 관통 구조의 초점 지지용 홀이 천공되어 있는 패턴 지그; 및 상기 제 1 전극 시트의 이송 방향을 기준으로, 패턴 지그의 후방에 위치해 있고, 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하는 과정에서, 전극 탭의 형성에 따라 발생한 스크랩을 분리하여 배출하는 홀 구조로 이루어진 스크랩 배출부;를 포함하고 있고, 상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀은, 레이저의 조사에 의해 전극 탭이 형성되는 제 1 전극 시트의 외주변 부위를, 진공 흡입에 의해 흡착하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 패턴 지그 및 스크랩 배출부를 포함하고 있는 전극 제조 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 노칭(notching)한 후, 소망하는 길이로 커팅함으로써 제조된다.
일반적으로, 상기 노칭 과정은 전극에 대응하는 형성의 커팅부를 포함하고 있는 지그 또는 롤러에 의해 수행되며, 최근에는 보다 정밀한 치수로 전극을 형성할 수 있도록, 전극 시트에 소정의 레이저를 조사함으로써, 이러한 노칭 과정을 수행하기도 한다.
도 1에는 레이저를 이용하는 종래의 전극 제조 장치의 구조를 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 "A" 부위에 대한 수직 단면 구조를 나타낸 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 2를 함께 참조하면, 전극 제조 장치(100)는 이송부(110), 레이저 조사부(140) 및 초점 유지 지그(130)를 포함하고 있다.
전극 시트(120)는 이송부(110)를 구성하는 롤러들(111, 112)의 회전에 의해 일 방향으로 연속적으로 이송된다.
레이저 조사부(140)는 전극 시트(120)의 활물질 도포부(121)와 활물질 미도포부(122)의 경계 부위에 레이저(141)를 연속적으로 조사하여 노칭 및 커팅함으로써, 전극 탭을 형성한다.
초점 유지 지그(130)는 진공 흡입(131)에 의해 전극 시트(120)의 활물질 미도포부(122)를 흡착함으로써, 레이저(141)를 조사하는 과정에서 전극 시트(120)의 활물질 미도포부(122)를 고정해 레이저(141)의 초점(142)을 유지한다.
이때, 전극 탭의 형성에 따라, 전극 시트(120)의 활물질 미도포부(122)의 일부는 전극 시트(120)로부터 분리되어 스크랩(123)을 형성한다.
그러나, 스크랩(123)은 전극 시트(120)로부터 분리됨으로써, 보다 미세한 자극에도 상하 방향으로의 유동이 발생하게 되며, 이에 따라, 레이저(140)가 조사되는 활물질 미도포부(122) 상의 초점(142)이 변경된다.
따라서, 이러한 초점(142)의 변경으로 인해, 전극 시트(120)의 소망하지 않는 부위에 레이저(141)가 조사될 수 있고, 이에 따라, 전극 시트(120)를 노칭하는데 있어서, 치수가 변경되는 문제점이 발생한다.
또한, 초점 유지 지그(130)는 전극 시트(120)가 연속적으로 이송하는 과정에서 활물질 미도포부(122)에 대한 흡착 상태를 유지하므로, 전극 시트(120)의 활물질 미도포부(122)와 초점 유지 지그(130)의 대면하는 부위에는 지속적인 마찰이 발생하게 되며, 이에 따라, 초점 유지 지그(130)가 마모될 수 있으며, 이러한 초점 유지 지그(130)의 마모가 계속되는 경우, 레이저(141)의 초점(142) 변경에 따른 치수 불량은 더욱 악화될 수 밖에 없다.
더욱이, 이러한 초점 지그(130)의 마모로 인해, 전극 제조 장치(100)의 수명은 점차 감소하게 되며, 이에 소요되는 부품의 교체와 같은 정비 과정으로 인해, 제품을 생산하는데 소요되는 인력, 시간 및 비용이 증가하게 되는 문제점이 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 제조 장치가 전극 탭의 형성에 따라 발생한 스크랩을 분리하여 배출하는 스크랩 배출부를 포함하도록 구성함으로써, 상기 스크랩의 유동에 따른 레이저 초점의 변경 및 이로 인한 전극의 치수 불량을 보다 효과적으로 예방할 수 있고, 지그와 전극 시트 사이의 과도한 흡착 및 마찰로 인한 지그의 마모를 방지할 수 있으며, 이로 인한 제품의 불량 및 제조 비용의 증가를 효과적으로 예방할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 제조 장치는,
시트 형상의 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 있는 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하기 위해 연속적으로 이송하는 이송부;
상기 제 1 전극 시트에 레이저를 조사하여 노칭 및 커팅함으로써, 전극 탭이 형성된 제 2 전극 시트를 제조하는 레이저 조사부;
상기 제 1 전극 시트를 사이에 두고, 레이저 조사부에 대향하는 부위에 위치해 있으며, 상기 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅한 레이저가 통과하는 관통 구조의 초점 지지용 홀이 천공되어 있는 패턴 지그; 및
상기 제 1 전극 시트의 이송 방향을 기준으로, 패턴 지그의 후방에 위치해 있고, 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하는 과정에서, 전극 탭의 형성에 따라 발생한 스크랩을 분리하여 배출하는 홀 구조로 이루어진 스크랩 배출부;
를 포함하고 있고,
상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀은, 레이저의 조사에 의해 전극 탭이 형성되는 제 1 전극 시트의 외주변 부위를, 진공 흡입에 의해 흡착하는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 스크랩의 유동에 따른 레이저 초점의 변경 및 이로 인한 전극의 치수 불량을 보다 효과적으로 예방할 수 있다.
이때, 상기 스크랩은 스크랩 배출부를 통해 별도로 분리하여 배출되는 과정에서, 상기 스크랩의 유동을 없애거나 최소화할 수 있도록, 롤러에 의해 권취되거나, 진공 흡입에 의한 흡착과 같은 별도로 인가되는 장력에 의해 스크랩 배출부에 밀착된 상태로 배출될 수 있다.
따라서, 상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀에서 인가되는 진공 흡입에 의한 흡착이 종래의 전극 제조 장치에 비해 보다 약하게 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 패턴 지그와 제 1 전극 시트 사이의 과도한 흡착 및 마찰로 인한 패턴 지그의 마모를 상대적으로 감소시킬 수 있고, 상기 패턴 지그의 지나친 마모로 인한 제품의 불량 및 제조 비용의 증가를 보다 효과적으로 예방할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전극 시트는 전극 활물질이 도포되어 있는 활물질 도포부 및 상기 활물질 도포부와 인접한 제 1 전극 시트의 외주변에서 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 활물질 미도포부를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전극 탭은 상기 제 1 전극 시트의 활물질 미도포부에 대한 레이저 조사에 의해 활물질이 도포되어 있는 전극과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 스크랩은 제 1 전극 시트의 활물질 도포부와 활물질 미도포부의 경계 부위 및 활물질 미도포부의 외주변 부위에 레이저를 연속적으로 조사함으로써 전극 탭을 형성하는 과정에서, 제 1 전극 시트로부터 분리되어 형성될 수 있다.
즉, 상기 스크랩은 전극 탭을 형성하는 과정에서 제 1 전극 시트로부터 분리되며, 스크랩 배출부에 의해 제 2 전극 시트와 별도로 분리되어 배출됨으로써, 상기 제 2 전극 시트와의 간섭을 효과적으로 예방할 수 있으며, 상기 간섭으로 인해 제 2 전극 시트에 발생할 수 있는 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 패턴 지그는, 제 1 전극 시트의 크기 또는 공정 조건에 따라 교체될 수 있도록, 분리 및 결합이 가능한 착탈식 구조로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 제조 장치는 소망하는 전극의 크기, 두께 등의 조건에 따라, 다양한 제 1 전극 시트를 사용하여 전극을 제조할 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 전극 시트에 조사되는 레이저 역시, 세기와 같은 조건이 변경될 수 있다.
이때, 상기 패턴 지그는 분리 및 결합이 가능한 착탈식 구조로 이루어짐으로써, 상기 제 1 전극 시트의 크기 또는 레이저의 세기와 같은 공정 조건에 따라, 보다 용이하게 교체될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부는 제 1 전극 시트의 진행 방향에 수직인 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어져 있고,
상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부를 중심으로 제 1 전극 시트에 대향하는 부위에는, 상기 초점 지지용 홀을 세척하기 위한 세척부가 추가적으로 위치하는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀은, 레이저의 조사에 의해 전극 탭이 형성되는 제 1 전극 시트의 외주변 부위를, 진공 흡입에 의해 흡착 구조로 이루어져 있으며, 이에 따라, 상기 제 1 전극 시트에 레이저를 조사하는 과정에서 발생하는 비산물 등이 상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀에 흡착될 수 있다.
따라서, 상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부는 회전 가능한 구조로 이루어짐으로써, 상기 제 1 전극 시트에 대향하는 부위에 위치한 세척부에 의해 보다 용이하게 세척될 수 있으며, 이에 따라, 상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부의 청결 상태를 유지함으로써, 패턴 지그 및 스크랩 배출부의 노후화에 따른 교체 및 정비에 소요되는 비용을 절약하고, 나아가 제품의 제조에 소요되는 비용을 효과적으로 절약할 수 있다.
이때, 세척부는 패턴 지그 및 스크랩 배출부를 보다 용이하게 세척함으로써, 청결 상태를 유지할 수 있는 것이라면, 그 구조 내지 형태가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는 복수의 섬유 다발로 구성된 먼지떨이(duster) 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스크랩 배출부는, 패턴 지그에 인접한 외주변으로부터 이에 대향하는 방향으로 갈수록, 제 1 전극 시트의 진행 방향에 평행인 양측 외주변 사이의 폭이 연속적으로 감소하는 구조로 이루어질 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 스크랩 배출부는 홀 구조로 이루어져 있어, 제 1 전극 시트로부터 분리된 스크랩을 별도로 분리하여 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 상기 스크랩 배출부의 폭이 감소하는 구조가 아닐 경우, 상기 스크랩의 외주변이 이에 인접한 제 2 전극 시트의 외주변과 접촉함으로써 발생할 수 있는 제 2 전극 시트의 손상을 보다 용이하게 예방할 수 있다.
이때, 상기 스크랩 배출부는, 상기 제 2 전극 시트와의 스크랩의 접촉을 보다 효과적으로 예방할 수 있도록, 제 1 전극 시트의 진행 방향에 평행인 양측 외주변 중에서, 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 외주변이 이에 대향하는 외주변 방향으로 기울어진 경사 구조로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스크랩은 스크랩 배출부를 통해 별도로 분리하여 배출되는 과정에서, 상기 스크랩의 유동을 없애거나 최소화할 수 있도록, 진공 흡입에 의해 흡착됨으로써 스크랩 배출부에 밀착된 상태로 배출될 수 있으며, 이러한 경우에, 제 2 전극 시트에 형성된 전극 탭 부위가 상기 진공으로 인해 절곡될 수 있다.
이에 따라, 상기 스크랩 배출부는 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 외주변이 이에 대향하는 외주변 방향으로 기울어진 경사 구조로 이루어짐으로써, 상기 진공 흡입으로 인한 전극 탭의 절곡 및 이로 인한 제품의 불량을 보다 용이하게 예방할 수 있다.
한편, 상기 제 1 전극 시트의 진행 방향에 대응하는 스크랩 배출부의 길이는, 이에 대응하는 전극 탭의 외주변 길이에 대해, 10% 내지 90%의 크기로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 제 1 전극 시트로부터 분리된 스크랩은 전극 탭이 형성된 부위로부터 분리된 부위가 보다 얇은 폭을 가질 수 있다.
따라서, 상기 전극 탭이 형성된 부위로부터 분리된 부위는 홈 구조로 이루어진 스크랩 배출부의 폭에 비해 보다 얇은 구조로서, 다른 부위에 비해, 배출 과정에서 보다 쉽게 유동할 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 상기 제 1 전극 시트의 진행 방향에 대응하는 스크랩 배출부의 길이는, 이에 대응하는 전극 탭의 외주변 길이에 대해, 보다 짧은 구조로서, 상세하게는 10% 내지 90%의 크기로 이루어짐으로써, 상기 스크랩 배출부에서 스크랩의 유동에 의한 제 2 전극 시트의 손상을 보다 효과적으로 예방할 수 있다.
그러나, 상기 스크랩 배출부의 길이가 상기 범위를 벗어나 너무 작은 크기로 이루어질 경우에는, 상기 스크랩 배출부를 통한 스크랩의 분리 배출 과정에서, 스크랩의 일부 부위가 폭이 점차 감소하는 상기 스크랩 배출부의 외주변 부위에 간섭됨으로써, 상기 스크랩의 분리 배출이 용이하지 않을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 스크랩 배출부와 패턴 지그의 초점 지지용 홀의 모서리 사이에는, 레이저에 의해 용융된 스크랩 부위가 냉각 및 융착됨으로써 형성되는 스패터(spatter)가 위치하기 위한 공간이 확보될 수 있도록, 관통 구조로 이루어진 슬릿으로 연결되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 스크랩은 제 1 전극 시트에 대한 레이저 조사에 의해, 상기 제 1 전극 시트로부터 분리되어 형성될 수 있다.
이때, 상기 스크랩은 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 외주변 부위가 상기 레이저에 의해 용융될 수 있으며, 이러한 스크랩으로부터 용융된 부위가 냉각되는 과정에서 상기 레이저가 조사되는 위치에 인접한 부위로서, 스크랩 배출부와 패턴 지그의 초점 지지용 홀의 모서리 사이에서 상호 융착되어 스패터를 형성할 수 있다.
그러나, 이러한 스패터는 공정이 진행됨에 따라, 누적되어 점차 두꺼운 두께를 갖게 되는 반면에, 상기 스패터가 형성되는 부위에 대응되는 스크랩 배출부의 외주변 부위는 이에 대향하는 외주변 방향으로 경사짐으로써, 폭이 연속적으로 감소하는 구조로 이루어져 있으므로, 이로 인해 상기 스크랩의 배출이 방해될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 스크랩 배출부와 패턴 지그의 초점 지지용 홀의 모서리 사이는 관통 구조로 이루어진 슬릿으로 연결됨으로써, 상기 스패터가 형성될 수 있는 공간을 제공할 수 있으며, 이에 따라, 상기 스크랩의 배출이 보다 용이하게 수행될 수 있고, 상기 스패터의 형성으로 인해 발생할 수 있는 스크랩의 배출 불량 및 이로 인한 공정의 지연과 제품의 불량을 효과적으로 예방할 수 있다.
이때, 상기 슬릿의 폭은 이에 대응하는 스크랩 배출부의 폭에 대해 1% 내지 30%의 크기로 이루어질 수 있다.
만일, 상기 슬릿의 폭이 이에 대응하는 스크랩 배출부의 폭에 대해 1% 미만의 크기로 이루어질 경우에는, 상기 폭이 지나치게 좁아, 스패터가 위치할 수 있을 만큼 충분한 공간을 제공하지 못할 수 있다.
이와 반대로, 상기 슬릿의 폭이 이에 대응하는 스크랩 배출부의 폭에 대해 30%를 초과하는 크기로 형성될 경우에는, 상기 폭이 지나치게 넓어, 오히려 이로 인해 스크랩의 유동이 보다 용이해질 수 있으며, 이로 인한 상기 스크랩과 제 2 전극 시트의 접촉으로 인해, 상기 제 2 전극 시트의 손상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 또한, 상기 전극 제조 장치를 포함하는 전지셀 제조 장치, 상기 전지셀 제조 장치를 사용하여 제조된 전지셀 및 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩을 제공하는 바, 상기 장치 내지 전지의 구체적인 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 제조 장치는, 전극 탭의 형성에 따라 발생한 스크랩을 분리하여 배출하는 스크랩 배출부를 포함하도록 구성함으로써, 상기 스크랩의 유동에 따른 레이저 초점의 변경 및 이로 인한 전극의 치수 불량을 보다 효과적으로 예방할 수 있고, 지그와 전극 시트 사이의 과도한 흡착 및 마찰로 인한 지그의 마모를 방지할 수 있으며, 이로 인한 제품의 불량 및 제조 비용의 증가를 효과적으로 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 레이저를 이용하는 종래의 전극 제조 장치의 구조를 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도이다;
도 2는 도 1의 "A" 부위에 대한 수직 단면 구조를 나타낸 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 전극 제조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 3의 전극 제조 장치를 구성하는 페턴 지그 및 스크랩 배출부의 구조를 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 "A" 부위에 대한 수직 단면 구조를 나타낸 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 전극 제조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 3의 전극 제조 장치를 구성하는 페턴 지그 및 스크랩 배출부의 구조를 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 전극 제조 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극 제조 장치(300)는 이송부(310), 레이저 조사부(320), 패턴 지그(330), 세척부(340) 및 스크랩 배출부(350)를 포함하고 있다.
이송부(310)는 전극 시트(301)의 상면 및 하면에 위치한 2개의 롤러들(311, 312)로 이루어져 있고, 롤러들(311, 312)의 회전에 의해 전극 시트(301)는 일 방향으로 이송(301a)된다.
레이저 조사부(320)는 전극 시트(301)의 상부에 위치해 있으며, 레이저(321)를 조사함으로써, 전극 시트(301)에 전극 탭을 형성하도록 노칭 및 커팅한다.
패턴 지그(330)는 전극 시트(301)를 사이에 두고 레이저 조사부(320)에 대향하는 하부에 위치해 있으며, 전극 시트(301)를 노칭 및 커팅한 레이저(321)가 통과하는 관통 구조의 초점 지지용 홀(331)이 천공되어 있다.
초점 지지용 홀(331)에는 전극 시트(301)의 외주변 부위를 진공 흡입(332)에 의해 흡착하도록 구성되어 있다.
스크랩 배출부(350)는 패턴 지그(330)의 후방에 위치해 있으며, 경사진 홀 구조로 이루어져 있다.
따라서, 전극 시트(301)를 노칭 및 커팅하는 과정에서 발생한 스크랩(302)을 별도로 용이하게 분리하여 배출할 수 있다.
패턴 지그(330) 및 스크랩 배출부(350)의 하부에는 복수의 섬유 다발로 구성된 먼지떨이 형태로 이루어진 세척부(340)가 위치해 있다.
패턴 지그(330) 및 스크랩 배출부(350)는 함께 회전 가능한 구조로 이루어져 있어, 상면이 이에 대향하는 하면으로 회전에 의해 이동할 수 있으며, 세척부(340)는 전극 시트(301)의 이송(301a) 방향을 기준으로 전후 방향으로 이동함으로써, 패턴 지그(330)의 초점 지지용 홀(331) 및 스크랩 배출부(350)를 용이하게 세척할 수 있다.
도 4에는 도 3의 전극 제조 장치를 구성하는 페턴 지그 및 스크랩 배출부의 구조를 부분적으로 확대하여 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 스크랩 배출부(350)는 전극 시트의 이송(301a) 방향으로 갈수록, 폭이 연속적으로 감소하도록, 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 외주변(351)이 이에 대향하는 외주변(352) 방향으로 기울어진 경사 구조로 이루어져 있다.
따라서, 스크랩(302)이 스크랩 배출부(350)를 통해 별도로 분리하여 배출되는 과정에서, 스크랩(302)의 유동을 없애거나 최소화할 수 있도록, 진공 흡입에 의해 흡착되더라도, 상기 진공 흡입으로 인한 전극 탭(303) 부위의 절곡, 또는 이로 인한 제품의 불량을 보다 용이하게 예방할 수 있다.
전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 스크랩 배출부(350)와 패턴 지그(330)의 초점 지지용 홀(331)의 모서리 사이는 관통 구조로 이루어진 슬릿(360)으로 연결되어 있다.
따라서, 레이저에 의해 용융된 스크랩(302) 부위가 냉각 및 융착됨으로써 형성되는 스패터가 위치하기 위한 공간이 확보될 수 있으며, 이에 따라 스패터의 형성으로 인해 발생할 수 있는 스크랩(302)의 배출 불량 및 이로 인한 공정의 지연과 제품의 불량을 효과적으로 예방할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (14)
- 시트 형상의 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 있는 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하기 위해 연속적으로 이송하는 이송부;
상기 제 1 전극 시트에 레이저를 조사하여 노칭 및 커팅함으로써, 전극 탭이 형성된 제 2 전극 시트를 제조하는 레이저 조사부;
상기 제 1 전극 시트를 사이에 두고, 레이저 조사부에 대향하는 부위에 위치해 있으며, 상기 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅한 레이저가 통과하는 관통 구조의 초점 지지용 홀이 천공되어 있는 패턴 지그; 및
상기 제 1 전극 시트의 이송 방향을 기준으로, 패턴 지그의 후방에 위치해 있고, 제 1 전극 시트를 노칭 및 커팅하는 과정에서, 전극 탭의 형성에 따라 발생한 스크랩을 분리하여 배출하는 홀 구조로 이루어진 스크랩 배출부;
를 포함하고 있고,
상기 패턴 지그의 초점 지지용 홀은, 레이저의 조사에 의해 전극 탭이 형성되는 제 1 전극 시트의 외주변 부위를, 진공 흡입에 의해 흡착하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 시트는 전극 활물질이 도포되어 있는 활물질 도포부 및 상기 활물질 도포부와 인접한 제 1 전극 시트의 외주변에서 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 활물질 미도포부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스크랩은 제 1 전극 시트의 활물질 도포부와 활물질 미도포부의 경계 부위 및 활물질 미도포부의 외주변 부위에 레이저를 연속적으로 조사함으로써 전극 탭을 형성하는 과정에서, 제 1 전극 시트로부터 분리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 지그는, 제 1 전극 시트의 크기 또는 공정 조건에 따라 교체될 수 있도록, 분리 및 결합이 가능한 착탈식 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부는 제 1 전극 시트의 진행 방향에 수직인 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어져 있고,
상기 패턴 지그 및 스크랩 배출부를 중심으로 제 1 전극 시트에 대향하는 부위에는, 상기 초점 지지용 홀을 세척하기 위한 세척부가 추가적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치. - 제 5 항에 있어서, 상기 세척부는 복수의 섬유 다발로 구성된 먼지떨이(duster) 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스크랩 배출부는, 패턴 지그에 인접한 외주변으로부터 이에 대향하는 방향으로 갈수록, 제 1 전극 시트의 진행 방향에 평행인 양측 외주변 사이의 폭이 연속적으로 감소하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 스크랩 배출부는, 제 1 전극 시트의 진행 방향에 평행인 양측 외주변 중에서, 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 외주변이 이에 대향하는 외주변 방향으로 기울어진 경사 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 전극 시트의 진행 방향에 대응하는 스크랩 배출부의 길이는, 이에 대응하는 전극 탭의 외주변 길이에 대해, 10% 내지 90%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 시트의 활물질 도포부에 인접한 스크랩 배출부와 패턴 지그의 초점 지지용 홀의 모서리 사이에는, 레이저에 의해 용융된 스크랩 부위가 냉각 및 융착됨으로써 형성되는 스패터(spatter)가 위치하기 위한 공간이 확보될 수 있도록, 관통 구조로 이루어진 슬릿으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 슬릿의 폭은 이에 대응하는 스크랩 배출부의 폭에 대해 1% 내지 30%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 제조 장치.
- 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 전극 제조 장치를 포함하는 전지셀 제조 장치.
- 제 12 항에 따른 전지셀 제조 장치를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 13 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
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