KR20180014782A - 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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테크니쉐 유니베르시타트 베를린
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Abstract

본 출원은 재료 웨브를 지그재그로 접기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 이하의 단계들: 접히게 될 재료 웨브(2)를 공급 방향을 따라 접기 장치(1) 내에 연속적으로 공급하는 단계, 파지 디바이스들(4, 5)에 의해 접기 장치(1)의 근위 영역(3)에서 재료 웨브(2)를 교번적으로 파지하는 단계, 파지 디바이스들(4, 5)에 의해 재료 웨브(2)를 유지하고 접기 장치(1)의 원위 영역(8) 내로 운반하는 단계 ― 동시에 재료 웨브(2)는 이에 의해 지그재그로 접힘 ―, 및 파지 디바이스들(4, 5)로부터 재료 웨브(2)를 결합해제하고, 재료 웨브(2)를 원위 영역(8)에서 접힘부들에 의해 스택(9)에 적층시키는 단계를 갖고, 인접한 파지 디바이스들(4, 5) 사이의 거리는 접힘 길이와 동일하다. 추가적으로, 본 출원은 또한, 재료 웨브를 지그재그로 접기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법 및 장치
본 발명은 스트립 재료(strip material)를 지그재그로 접기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 이러한 유형의 방법들은 다양한 애플리케이션들에서 사용될 수 있으며, 인서트들은, 인서트들이 모든 접힘부들(folds)에 있든지 접힘부들 중 일부에만 있든지, 접힌 스트립 재료의 접힘부들에 배열될 수 있다. 지그재그로 접기 위한 방법은, 예컨대, 배터리 셀들의 셀 복합체(cell composite)의 생산과 관련하여 사용될 수 있다.
이러한 유형의 셀 생산은, 예컨대, 리튬-이온 배터리 셀들의 구성을 위한 다수의 상이한 셀 코어들을 안다. 그러나, 이들은 일반적으로, 전극 세퍼레이터(separator) 복합체(셀 복합체)와, 서로가 아닌, 이들의 개별적인 컴포넌트들의 조성 측면에서 상이하다. 셀 코어의 복합체 구조는 상이한 생산 방법들에 의해 구조 설계를 구성한다. 일반적인 종래 기술에서, 4개의 복합체 구조들: 둥글게-권취된(round-wound) 및 각지게-권취된(prismatically-wound) 복합체 구조, 적층형(stacked) 구조, 및 지그재그로-접힌 복합체 구조가 구별된다.
둥글게-권취된 복합체 구조는 일반적으로, 2개의 세퍼레이터들에 의해 함께 권취된, 캐소드 및 애노드 웨브(web)로 구성된다. 평평하게-권취된(flat-wound) 복합체 구조는, 타원 형상을 갖는 평평한 권취 코어에 의해, 둥글게-권취된 복합체 구조와 상이하다.
접힌 복합체 구조는 규칙적으로 지그재그로 접힌 연속적인 세퍼레이터 스트립의 사용에 기반하며, 그 안에, 미리 조립된 전극 시트들이 교번적으로 도입된다. 오직, 미리-절단가공된 시트들로서 애노드들 및 캐소드들만을 제공하고, 대신에 세퍼레이터를 제공하며 이를 완성된 스택의 치수들로 미리 접는 것이 DE 10 2010 055 611 A1으로부터 공지된다. US 2014 / 0101928 A1은 접기 동안 많은 전극 시트들의 동시적인 도입이 있는 지그재그 접힘부를 생성하기 위한 대향하는 시프트 레지스터(shift register)를 설명한다. 배터리를 위해 캐소드, 애노드, 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 스택을 생성하기 위한 방법이 DE 10 2010 055 617 A1에서 설명된다. 이러한 컴포넌트들 중 적어도 하나, 일반적으로 세퍼레이터는 연속적인 재료로서 존재한다. 세퍼레이터 재료는 펼쳐진 채로 공급되고, 적어도 하나의 맞춤형(tailored) 컴포넌트가 장착된다. 이후에, 전극들이 이미 배치되고 고정된 상태에서, 이러한 복합체가 접힌다. 그러므로, 이러한 방법은, 세퍼레이터가 미리-접힌 연속적인 재료로서 이미 제공되어있지 않다는 점에서, DE 10 2010 055 611.4와 상이하다. 따라서, 이는, 미리-접힌 상태에서의 연장들/수축들 때문에, 세퍼레이터의 치수 정확도의 문제들을 극복한다.
DE 10 2010 055 608 A1은 전극 스택을 생성하기 위한 방법을 설명하고, 방법에서, 전극 스택의 층은 연속적인 재료로서 존재하며 교번적으로 접힌다. 2개의 다른 층들이, 접기에 의해 생성된 포켓들 내에 삽입된다. 접기는, 경계 로드들(rods)의 어레인지먼트에 의해 생성되며, 접기 사이에 재료들이 도입된다. 그 후에 로드들은 측방향으로 인출된다. 지그재그로-접힌 셀 코어의 설계는, 이미 배치된 전극들, 또는 접힘부들 내에 이어서 삽입된 전극들이 있는 연속적인 세퍼레이터를 특징으로 한다.
세퍼레이터 재료의 시트형 설계에 기인하여, 적층된 셀 복합체들의 설계는 본질적으로, 세퍼레이터가 일반적으로, 스트립-형상 방식으로 존재하는 권취되고 접힌 복합체 구조들의 설계와 상이하다. 배터리 셀을 생산하기 위해 개별적인 층들을 적층하는 방법은 US 4,080,728 A에서 설명된다. 여기서, 셀 코어의 모든 구성성분들은 스택을 형성하기 위해 절단가공된 개별적인 엘리먼트들로서 결합된다.
적층 방법과 마찬가지로, 접기 방법이 또한, 복합체 생산의 가장 오래된 방법 중 하나에 속한다. 이미 1984년에, 연속적인 복합체 생산을 위한 방법이 US 4,479,300 A에 제시되었다. 여기서, 전극 시트들은, 이미 연속적으로 접힌 세퍼레이터 스트립의 접힘부들 내에 교번적으로 삽입된다. 높은 프로세스 처리량들 및 권취 방법들의 높은 복합체 품질에 기인하여, 1990년에 리튬-이온 배터리 셀들의 상용화 시에, 주로 둥근 셀들이 생산되었다. 그러나, 2000년부터, 전자 디바이스들의 소형화에 기인하여, 컴팩트하고 평평한 리튬-이온 배터리 셀들에 대한 요구가 다시 증가했다. 결과적으로, 산업화된 생산 기술의 초점은 접이식 또는 적층식 복합체 생산의 자동화로 돌아왔다.
또한, 다른 애플리케이션들과 관련하여, 접기를 위한 개선된 기술들이 필요하다.
가요성 스트립 재료를 배치하기 위한 방법 및 장치는 DE 10 2012 022 751 B4에서 상술되어 있으며, 여기서, 스트립 재료는 공급 디바이스에 의해 공급되고, 설치 디바이스(laying device)에 의해 배치 포지션 상에 지그재그형 방식으로 배치되며, 스트립 재료는, 공급 디바이스를 빠져 나간 후, 적어도 2개의 서로 반대의 배치 방향들로 이동될 수 있는, 설치 디바이스의 적어도 2개의 맞물림 엘리먼트에 의해 접촉되고, 배치 포지션으로 안내된다. 맞물림 엘리먼트들은 맞물림 포지션과 결합해제 포지션 사이에서 스트립 재료와의 접촉 동안 자신들의 포지션을 변화시킨다. 운반 동안, 스트립 재료는 맞물림 엘리먼트의 접촉 섹션 상에서 롤링된다.
인쇄된 종이를 접고 적층하기 위한 장치는 문헌 DE 26 34 300 A1에서 설명된다. 배치된 종이를 접힌 에지들의 영역에서 지속적으로 누르기 위한 방안(measures)이 제공된다.
본 발명의 목적은 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법 및 장치를 특정하고, 가능한 가장 높은 처리량으로 연속적으로 접는 것을 가능하게 하는 것이다.
이를 달성하기 위해, 독립 청구항 제1 항 및 제10 항에 따라, 접힘부들에 배열된 인서트들을 이용하여 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 실시예들은 종속 청구항들의 청구대상이다.
일 양상에 때르면, 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법이 생성되고, 방법에서, 접히게 될 스트립 재료는 공급 방향을 따라 접기 장치에 연속적으로 공급된다. 스트립 재료는 파지(gripping) 디바이스들에 의해 접기 장치의 근위 영역에 교번적으로 파지되고, 여기서, 파지 디바이스들은 스트립 재료의 대향하는 측들로부터 안내되어, 근위 영역에서 이격된다. 스트립 재료는 파지 디바이스들에 의해 유지되고, 접기 장치의 원위 영역 내로 운반되며, 여기서, 스트립 재료는 동시에 지그재그로 접힌다. 원위 영역에서, 스트립 재료는 파지 디바이스들에 의해 결합해제되며, 접힘부들에 의해 스택에 배치되고, 여기서, 접힘부들은 스택에서 공급 방향을 가로질러 연장된다. 파지 디바이스들 각각에 대해, 일 직선 연결선은, 근위 영역에서 스트립 재료의 파지 동안 파지 디바이스의 근위 포지션과, 원위 영역에서 스트립 재료의 결합해제 동안 동일한 파지 디바이스의 원위 포지션 사이에서, 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서 공급 방향에 대해 대각선으로 이어진다. 스트립 재료의 파지 동안, 접히게 될 스트립 재료를 연속적으로 파지하는 인접한 파지 디바이스들 간의 간격은 접힘 길이, 즉, 지그재그로-접힌 스트립 재료를 따른 연속하는 접힘부들 간의 간격에 대응한다.
추가적인 양상에 따르면, 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 장치가 제공된다. 장치는, 접히게 될 스트립 재료를 공급 방향을 따라 접기 장치에 공급하도록 구성된 공급 디바이스를 갖는다. 스트립 재료를 유지하고, 스트립 재료를 접기 장치의 원위 영역 내로 운반하기 위해 ― 여기서, 스트립 재료는 동시에 지그재그로 접힘 ―, 그리고, 스트립 재료로부터 결합해제되고 스트립 재료를 원위 영역에서 접힘부들에 의해 스택에 배치시키기 위해, 접기 장치의 근위 영역에서 스트립 재료를 파지하도록 구성된 파지 디바이스들이 제공된다. 파지 디바이스들은 운반 디바이스에 의해 스트립 재료의 대향하는 측들로부터, 이격되어, 근위 영역으로 안내된다. 접힘부들은, 배치된 스트립 재료의 스택에서 공급 방향을 가로질러 연장된다. 파지 디바이스들 각각에 대해, 일 직선 연결선은, 근위 영역에서 스트립 재료의 파지 동안 파지 디바이스의 근위 포지션과, 원위 영역에서 스트립 재료의 결합해제 동안 동일한 파지 디바이스의 원위 포지션 사이에서, 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서 공급 방향에 대해 대각선으로 이어진다. 스트립 재료의 파지 동안, 접히게 될 스트립 재료를 연속적으로 파지하는 인접한 파지 디바이스들 간의 간격은 접힘 길이, 즉, 지그재그로-접힌 스트립 재료를 따른 연속하는 접힘부들 간의 간격에 대응한다.
스트립 재료의 파지 및 유지는 파지 디바이스의 파지기 엘리먼트들에 의해 구현될 수 있다.
파지 디바이스들은, 접힘 길이에 대응하는 간격으로 연속적으로 파지될 스트립 재료를 파지하며, 이로써, 직선으로 연장되는 스트립 재료를 따른 인접한 파지 포지션들(인접한 파지 디바이스), 즉, 각각의 파지 디바이스에 의해 스트립 재료가 파지되는 포지션들 사이의 간격은 접힘 길이와 동일하다.
여기서, 접히게 될 스트립 재료가, 파지 동안 또는 파지 이후에 배치 포지션으로의 운반 동안, (직선을 따른) 스트레칭된 포지션으로 연장될 필요는 없다. 스트립 재료의 진로(course)는 그러한 직선 포지션으로부터 벗어날 수 있는데, 예컨대, 처질 수 있다(sag). 어쨌든, 인접한 파지 디바이스들의 간격의 치수는, 스트립 재료가 (아마도 가상의) 직선을 따라 연장될 때의 접힘 길이에 대응한다.
이동 경로를 따른 파지 디바이스들의 이동 동안 연속하는 파지 디바이스들 사이의 간격은, 예컨대, 조정 가능한 파지 디바이스들을 사용함으로써, 동작 이전에 설정될 수 있고, 조정 가능한 파지 디바이스에서, 인접한 디바이스들에 대한 상대적인 포지션이 변화될 수 있다. 이어서, 설정된 간격, 즉, 접힘 길이는 동작을 위해 고정된다.
스트립 재료의 2개의 측들 상의 직선 연결선들은 V 포지션을 따라 배열될 수 있다. 공급 방향과 각각의 직선 연결선 사이의 각도는 예각일 수 있다. 2개의 직선 연결선들 사이의 각도는 예각일 수 있다.
클록 방식(clocked manner)으로 구현될 수 있는, 접히게 될 스트립 재료를 공급하기 위한 공급 속도, 및 또한, 파지 디바이스들을 근위 영역에 운반하기 위한 운반 속도는 서로 독립적으로 조정 가능할 수 있다. 공급 속도 및 운반 속도는 서로에 대해 적응될 수 있다.
접히게 될 스트립 재료는 파지 디바이스들에 의해 파지되고, 근위 영역으로의 파지 디바이스들의 변위 동안 유지된다. 예컨대, 파지 동안, 스트립 재료는 파지 아암들 사이에서 클램핑되거나, 마찰 결합에 의해 유지된다. 따라서, 운반 동안, 파지된 스트립 재료 섹션과 파지 디바이스 사이에서, 특히, 이들의 활성 파지 또는 파지기 엘리먼트들과 관련하여, 상대적인 이동이 일어나지 않는다.
파지 디바이스들은 각각, 직선 연결선을 따라 이어지는 이동 경로를 따라, 적어도 섹션들에서, 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서, 근위 포지션과 원위 포지션 사이에서 안내될 수 있다. 이는, 운반 디바이스가 2개의 포지션들 사이에서 완전히 또는 부분적으로 직선 진로(이동 경로)를 갖는다는 것을 의미할 수 있으며, 파지 디바이스들은 각각, 이러한 운반 디바이스를 사용하여, 근위 포지션과 원위 포지션 사이에서 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서 운반되고 안내된다.
파지 디바이스들은 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서, 폐쇄된 이동 경로 상의 각각의 운반 디바이스에 의해 근위 영역으로부터, 원위 영역을 통해, 그리고 다시 근위 영역으로 안내될 수 있다. 각각의 운반 디바이스의 폐쇄된 이동 경로는 곡선 및 직선 이동 경로들을 가질 수 있다. 예컨대, 타원형 이동 경로가 제공될 수 있고, 타원형 이동 경로에서, 적어도 일 길이방향 측 상에, 특히, 스트립 재료에 대향하는 측 상에 직선 진로가 형성된다. 대안적으로, 파지 디바이스들은, 여기서 적용되는 의미에서 폐쇄된 이동 경로에 또한 대응하는 이동 경로를 따라서 근위 영역과 원위 영역 사이에서, 예컨대, 안내 레일 시스템의 종점들 또는 유지점들 사이에서 앞뒤로 이동될 수 있다.
파지 디바이스들은 스트립 재료의 대향하는 측들 상의 에지에서 스트립 재료를 파지할 수 있다. 파지 디바이스들과 스트립 재료 사이의 파지 연결의 형성은 그러한 에지 파지로 제한될 수 있다. 대안적으로, 에지 파지가 오직 스트립 재료의 일 측 상에만 제공될 수 있다.
공급 방향은 수평으로 배향될 수 있다. 대안적으로, 공급 방향은 수직으로 또는 경사진 포지션으로 배향될 수 있다. 실시예들에서, 접힘부들 각각은, 배치된 스트립 재료의 스택에서 공급 방향을 가로질러 이어진다.
인서트들은 스택의 접힘부들의 적어도 일부에 배열될 수 있다.
궁극적으로, 배치된 스트립 재료의 접힘부들에 배열된 인서트들은, 파지 디바이스들에 의한 스트립 재료의 파지 이전에 그리고/또는 이후에 스트립 재료로 안내될 수 있다. 인서트들의 도입은, 파지 디바이스들에 의한 스트립 재료의 파지로 시작하는 지그재그 접기가 스트립 재료의 배치로 완료되기 이전에 일어날 수 있다. 다양한 실시예들에서, 인서트들은 스트립 재료의 일 측 또는 양쪽 측들 상에 공급될 수 있다. 인서트들을, 접히게 될 또는 이미 부분적으로 접힌 스트립 재료 상으로 안내할 때, 인서트들에 대한 공급 방향은 스트립 재료의 공급 방향과 예각을 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 인서트들은 인서트들을 운반하는 운반 시스템의 도움으로, 예컨대, 인서트들이 스트립 재료의 양쪽 측들 상에 공급되어야 할 경우에 운반 방향들을 갖는 운반 시스템들에 의해 공급될 수 있다.
인서트들은 지그재그 접기 이전에 그리고/또는 동안에 스트립 재료로 안내될 수 있다.
인서트들은, 스트립 재료가 스택에 배치되기 전에 인서트들이 스트립 재료에 접착되도록 배열될 수 있다. 접히게 될 스트립 재료에 인서트들을 공급한 이후, 인서트들은 스트립 재료의 표면 상에 접착되고, 여기서, 적합한 접착제가 스트립 재료의 표면 상에 그리고/또는 인서트들 상에 제공될 수 있다. 스트립 재료 상에 안내된 인서트들이, 예컨대, 중력 때문에 스트립 재료 상에 남아있는 동안 스트립 재료가 접히면, 스트랩 재료에 대해 인서트들의 접착을 제공하는 것을 생략하는 것이 가능하다. 또한, 접기 디바이스의 동작 파라미터들에 관한 구성은, 스트립 재료에 대한 인서트들의 접착의 필요성을 최소화하거나 완전히 배제하기 위해, 적합한 방식으로 선택될 수 있다. 이러한 맥락에서, 파지 디바이스들의 운반 속도, 및 특히, 파지 디바이스들에 대한 직선 연결선들의, 공급 방향에 대한 기울어진 포지션이 중요하다.
스트립 재료는 전기 절연 재료로 만들어진 세퍼레이팅 또는 세퍼레이터 재료일 수 있고, 인서트들은 전극들일 수 있으며, 이로써, 스택은 애노드들, 캐소드들, 및 세퍼레이터를 갖는 지그재그로-접힌 스택으로서 생성된다. 예컨대, 리튬-이온 배터리 셀들은 이러한 방식으로 생산될 수 있다. 애노드들, 캐소드들, 및 세퍼레이터를 갖는 지그재그로-접힌 스택을 생산할 때뿐만 아니라, 다른 스트립 재료들을 접을 때도, 제안된 기술들을 사용하여 높은 접기 속도들이 달성될 수 있다. 예컨대, 방법은 초당 적어도 5개의 접힘부들 또는 대안적으로 초당 적어도 10개의 접힘부들을 생성하는 것을 제공할 수 있다.
접힘부들에 배열된 인서트들에 의해 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 장치와 관련하여, 그에 따라서, 방법과 관련해 앞서 설명된 실시예들이 제공될 수 있다.
추가적인 예시적인 실시예들은 도면의 도들을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명된다. 도면들에서:
도 1은, 접기 프로세스의 시작 이전에, 접힘부들에 배열된 인서트들에 의한 스트립 재료의 지그재그 접기를 위한 접기 장치가 있는 개략적인 예시를 도시하고,
도 2는, 접기 프로세스의 시작 이후의, 도 1로부터의 접기 장치가 있는 개략적인 예시를 도시하며,
도 3은, 접기 프로세스 동안, 도 1로부터의 접기 장치가 있는 개략적인 예시를 도시하고, 여기서, 인서트는 접히게 될 스트립 재료 상에 배열되며,
도 4는, 접기 프로세스가 진행된 상태의, 도 1로부터의 접기 장치가 있는 개략적인 예시를 도시하고, 여기서, 복수의 인서트들이, 접히게 될 스트립 재료 상에 배열되며,
도 5는, 도 1로부터의 접기 장치가 있는 개략적인 예시를 도시하고, 여기서, 접히게 될 스트립 재료는 부분적으로 스택에 배치되며, 그리고
도 6은, 파지 디바이스의 개략적인 예시를 도시한다.
도 1 내지 5는 스트립 재료(2)의 지그재그 접기를 위한 접기 장치(1)가 있는 개략적인 예시들을 도시한다. 도 1에 따르면, 스트립 재료(2)는 접기 장치(1)의 공급 방향을 따라 공급되고, 여기서, 공급 방향은 수직으로 배향되며, 예시된 예시적인 실시예들에서 스트립 재료에 대해 평행하다. 접기 장치(1)의 근위 영역(3)에서, 접히게 될 스트립 재료(2)가, 그런 다음에 접히기 위해서, 파지된다.
접기 장치(1)에서 스트립 재료(2)를 파지하고 운반하기 위해, 스트립 재료(2)의 각각의 대향하는 측들에 대해, 복수의 파지 디바이스들(4, 5)이, 할당된 운반 시스템(6, 7) 상에, 복수의 파지 디바이스들(4, 5)이 각각 둘레 방식으로 근위 영역(3)으로 운반되고, 그리고 폐쇄된 이동 경로 상에서 연속적으로 운반되는 방식으로 수용된다. 복수의 파지 디바이스들(4, 5)은, 스트립 재료를 파지하고 유지하기 위해, 근위 영역(3)에서, 이격되어, 스트립 재료(2)로 안내된다.
복수의 파지 디바이스들(4, 5)의 이동 경로는 도 1 내지 5에 개략적으로 예시된다. 일 구현에서, 이동 경로는 오히려, 길이방향 측들과 구별되어야 하는, 운반 디바이스들(6, 7)의 단부면들의 영역에서 곡선 이동 경로 상으로 이어질 것이다.
도 2 내지 5는, 접기 장치(1)에 의한 스트립 재료(2)의 지그재그 접기의 과정을 도시한다. 여기서, 복수의 파지 디바이스들(4, 5) 각각은, 이후에 궁극적으로, 접힌 재료를 스택(9)에 배치하기 위해(도 5 참고), 접기 장치(1)의 근위 영역(3)으로부터 접기 장치(1)의 원위 영역(8)으로 이동하며, 생성된 접힘부들은 스택에서 스트립 재료(2)의 공급 방향을 가로질러 이어진다. 접기 장치(1)의 근위 영역(2)에서의 파지 디바이스의 포지션과, 원위 영역(8)에서의 동일한 파지 디바이스의 포지션 사이의 직선 연결선(A)은, 스트립 재료(2)의 공급 방향에 대해 사선으로 이어지며, 이는 도 1 내지 5에서 각도(α)로 도시된다.
도 2의 예시에 따르면, 인접하게 또는 연속적으로 파지하는 파지 디바이스들(Gx3 및 Gy2)은, 그 사이에서 직선으로 연장되는 세퍼레이터 웨브를 따른 간격을 갖고, 간격은 접힘 길이에 대응한다.
스트립 재료(2)에 부가하여, 도 1 내지 5에 따르면, 인서트들(10)이 공급 방향을 따라 공급되는데, 공급 방향은 인서트들의 길이방향 연장부에 대해 평행하게 이어질 수 있으며, 도시된 예에서는, 스트립 재료(2)의 공급 방향과 예각을 이룬다. 접기 프로세스의 완료 이후, 인서트들(10)은 스트립 재료(2)의 접힘부들 사이의 스택(9)에 배열된다. 지그재그 접기 동안 인서트들(10)을 스트립 재료(2) 상에 국부화하기 위해, 인서트들(10)이 스트립 재료(2)의 표면 상에 접착되는 것이 제공될 수 있는데, 예컨대, 접착제, 이를테면 풀이 인서트들(10) 상에 그리고/또는 스트립 재료(2)의 표면 상에 배열된다.
설명된 방법은, 접힌 세퍼레이터 재료 및 그 사이에 교번하는 방식으로 배열된 캐소드들 및 애노드들로부터 배터리 셀들을 생산하기 위해 사용될 수 있다.
이어서, 스트립 재료(2)는 스트립-형상 세퍼레이터 재료로서 구현된다. 인서트들(10)은 캐소드들 및 애노드들이며, 이들은 스트립 재료(2)의 대향하는 측들로부터 스트립 재료(2)로 공급되고, 예컨대, 평평한 형상을 갖는다. 이를테면, 예컨대, 역-회전 롤러들을 갖는 운반 시스템들에 기초하여, 각각의 운반 시스템이 이를 위해 사용될 수 있다.
설명된 접기 프로세스는 연속적인 프로세스로서 구현되고, 예컨대, 스택(9)에 초당 적어도 5개의 접힘부들을 생성하는 것을 가능하게 만든다. 또한, 더 높은 접기 속도, 예컨대, 초당 적어도 10개의 접힘부들의 생성이 제공될 수 있다.
도 6은, 복수의 파지 디바이스들(4, 5)에 사용될 수 있는 파지 디바이스(20)의 개략적인 예시를 도시한다. 파지 디바이스(20)를 운반 시스템(예시되지 않음) 상에 수용하기 위해, 파지 디바이스(20)를 둘레 이동 경로 상에서 운반하도록 설정된 복수의 롤러들, 예컨대, 심지어 6개 또는 12개의 롤러들을 갖는 저장 시스템(21)이 제공된다. 구동가능 레버 아암들(22, 23)은, 파지 아암들(25, 26)이, 예컨대, 힘 메커니즘에 의해 구동되는, 파지기(24)의 개방 및 폐쇄를 지원하기 위해서, 선회 가능한 방식으로 수용된다. 대안적으로, 모터에 의해 또는 공압식 실린더를 사용하여 파지기(24)를 구동시키는 것이 제공될 수 있다. 파지 아암들(25, 26)은 접히게 될 스트립 재료(2)를 적어도 에지에서 파지하도록 설정된다.
접히게 될 세퍼레이터 재료는, 속도(
Figure pct00001
F)로, 스트립-형상의 연속적인 재료로서 인장 하중 하에서 접기 디바이스(1) 내로 인입될 수 있다. 접기 디바이스(1)는 적어도 2개의 상호 대향하는 파지기 시스템들을 갖고, 파지기 시스템들의 대칭축선(mirror axis) 상에서 스트립 재료(2)가 안내된다. 각각의 파지기 시스템은 서로 독립적으로 이동될 수 있는 n개의 개별 파지 디바이스들(4, 5)을 갖는다. 파지 디바이스들(4, 5)의 안내 경로는 둘레이다. 각각의 경우에, 파지기 시스템들은 공급 방향에 대한 개방 각도(α)로 경사진다. 접힘부들을 생성하기 위해, 2개의 파지기 시스템들의 파지기들은 자신들의 속도를 스트립 재료의 속도에 동기화하고, 스트립 재료를 교번하는 방식으로 고정시킨다.
파지기들과 스트립 재료의 맞물림 순간에, 개별 파지기와 필름 웨브 사이에는 상대적인 이동이 없다(
Figure pct00002
F =
Figure pct00003
G(x,y)).일 측 상의 앞서 맞춤화된 애노드 재료 및 다른 측 상의 앞서 맞춤화된 캐소드가 인서트(10)로서 방법에 교번적으로 공급된다. 전극들은 아직 접혀지지 않은 세퍼레이터 웨브로서 세퍼레이터 웨브 상에 배치되고, 예컨대, 라미네이션(lamination) 또는 접착제 결합에 의해 고정될 수 있다. 후속하여 세퍼레이터 웨브가 접힌다. 앞서 절단가공되고 세퍼레이터 웨브 상에 배치된 애노드들 및 캐소드들은 인서트들(10)로서 접힘부들에 교번하여 놓인다.
방법에 공급된 애노드는 접기 장치(1)의 파지기 시스템의 안내 경로를 따라 접힘부를 당기면서 동시에 공급될 수 있다. 그에 따라서 캐소드는 파지기 시스템의 안내 경로를 따라 접기 장치에 공급될 수 있다.
스트립 재료와 접촉하는 파지기들은 자신들의 속도를 고정 시간부터 연속적으로 감속하고 따라서 결과적인, 접힘 길이로 지그재그로-접힌 필름 구조의 속도를 늦춰 원위 영역(8)에서 속도 0(
Figure pct00004
Gx3　=　
Figure pct00005
Gy2　
Figure pct00006
F,B　=　0)에 도달시킨다. 결과적인 접힘부들은 메커니즘에 의해 접기 장치로부터 연속적으로 배출된다. 파지 디바이스들(4, 5)은 접기 프로세스의 완료 이후에 재료와의 접촉이 교번적으로 결합해제되고, 둘레 안내 경로 상에서 접기 프로세스의 시작으로 복귀한다. 그러므로, 접힘부들은 인입되는 세퍼레이터 재료의 속도(
Figure pct00007
F)에 영향을 주지 않고 생성된다.
위의 설명, 청구항들, 및 도면들에서 개시된 특징들은 개별적으로 그리고 상이한 실시예들의 구현을 위한 임의의 조합에서 모두 중요할 수 있다.

Claims (10)

  1. 스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 이하의 단계들:
    - 접히게 될 스트립 재료(2)를 공급 방향을 따라 접기 장치(1)에 연속적으로 공급하는 단계,
    - 파지(gripping) 디바이스들(4, 5)에 의해 상기 접기 장치(1)의 근위 영역(3)에서 상기 스트립 재료(2)를 교번적으로 파지하는 단계 ― 상기 파지 디바이스들은 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들로부터, 이격되어, 상기 근위 영역(3)으로 안내됨 ―,
    - 상기 파지 디바이스들(4, 5)에 의해 상기 스트립 재료(2)를 유지하고 상기 접기 장치(1)의 원위 영역(8) 내로 운반하는 단계 ― 동시에 상기 스트립 재료(2)는 지그재그로 접힘 ―, 및
    - 상기 파지 디바이스들(4, 5)에 의해 상기 스트립 재료(2)가 결합해제되고, 상기 스트립 재료(2)를 상기 원위 영역(8)에서 접힘부들(folds)에 의해 스택(9)에 배치하는 단계 ― 상기 접힘부들은 상기 스택(9)에서 상기 공급 방향을 가로질러 연장됨 ― 를 갖고,
    상기 파지 디바이스들(4, 5) 각각에 대해, 일 직선 연결선은, 상기 근위 영역(3)에서 상기 스트립 재료(2)의 파지 동안 상기 파지 디바이스의 근위 포지션과, 상기 원위 영역(8)에서 상기 스트립 재료(2)의 결합해제 동안 상기 동일한 파지 디바이스의 원위 포지션 사이에서, 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들 상에서 상기 공급 방향에 대해 대각선으로 이어지며, 인접한 파지 디바이스들(4, 5) 사이의 간격은 접힘 길이와 동일한,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 파지 디바이스들은 각각, 상기 직선 연결선을 따라 이어지는 이동 경로를 따라, 적어도 섹션들에서, 상기 스트립 재료의 대향하는 측들 상에서, 상기 근위 포지션과 상기 원위 포지션 사이에서 안내되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 파지 디바이스들(4, 5)은, 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들 상에서, 폐쇄된 이동 경로 상의 각각의 운반 디바이스(6, 7)에 의해 상기 근위 영역(3)으로부터, 상기 원위 영역(8)을 통해, 그리고 다시 상기 근위 영역(3)으로 안내되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지 디바이스들(4, 5)은 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들 상의 에지에서 상기 스트립 재료(2)를 파지하는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공급 방향은 수평으로 배향되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인서트들(10)이 상기 스택(9)의 접힘부들의 적어도 일부에 배열되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 인서트들(10)은 지그재그 접기 이전 그리고/또는 동안에 상기 스트립 재료(2)로 안내되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 인서트들(10)은, 상기 스트립 재료(2)가 상기 스택(9)에 배치되기 이전에 상기 인서트들이 상기 스트립 재료(2)에 부착되도록 배열되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트립 재료(2)는 전기 절연 재료로 만들어진 세퍼레이터 재료이고, 상기 인서트들(10)은 전극들이며, 이로써, 상기 스택은 애노드들, 캐소드들, 및 세퍼레이터를 갖는 지그재그로-접힌 스택으로서 생성되는,
    스트립 재료를 지그재그로 접기 위한 방법.
  10. 스트립 재료(2)를 지그재그로 접기 위한 장치로서,
    - 접히게 될 스트립 재료(2)를 공급 방향을 따라 접기 장치(1)에 연속적으로 공급하도록 구성된 공급 디바이스, 및
    - 파지 디바이스들(4, 5)을 갖고,
    상기 파지 디바이스들(4, 5)은
    - 상기 접기 장치(1)의 근위 영역(3)에서 상기 스트립 재료(2)를 파지하도록 ― 상기 파지 디바이스들(4, 5)은 운반 디바이스(6, 7)에 의해 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들로부터, 이격되어, 상기 근위 영역(3)으로 안내됨 ―,
    - 상기 스트립 재료(2)를 유지하고 상기 스트립 재료(2)를 상기 접기 장치(1)의 원위 영역(8) 내로 운반하도록 ― 동시에 상기 스트립 재료(2)는 지그재그로 접힘 ―, 그리고
    - 상기 스트립 재료(2)로부터 결합해제되고, 상기 스트립 재료(2)를 상기 원위 영역(8)에서 접힘부들에 의해 스택(9)에 배치하도록 ― 상기 접힘부들은 상기 스택(9)에서 상기 공급 방향을 가로질러 연장됨 ― 구성되며,
    상기 파지 디바이스들(4, 5) 각각에 대해, 일 직선 연결선은, 상기 근위 영역(3)에서 상기 스트립 재료(2)의 파지 동안 상기 파지 디바이스의 근위 포지션과, 상기 원위 영역(8)에서 상기 스트립 재료(2)의 결합해제 동안 상기 동일한 파지 디바이스의 원위 포지션 사이에서, 상기 스트립 재료(2)의 대향하는 측들 상에서 상기 공급 방향에 대해 대각선으로 이어지며, 인접한 파지 디바이스들(4, 5) 사이의 간격은 접힘 길이와 동일한,
    스트립 재료(2)를 지그재그로 접기 위한 장치.
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