KR20180111711A - 이차전지용 전극 압착 장치 - Google Patents

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Abstract

이차전지용 전극의 전극 활물질층 사이의 무지부에 주름 발생이 저감되는 이차전지용 전극 압착 장치가 개시된다. 개시된 이차전지용 전극 압착 장치는, 상측 압착 롤러 및 하측 압착 롤러를 구비하여 이차전지용 전극의 복수의 전극 활물질층을 압착(壓搾)하는 마스터 프레스 유닛(master press unit), 마스터 프레스 유닛의 상류 측에 배치되어 마스터 프레스 유닛으로 유입되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 공급기, 마스터 프레스 유닛의 하류측에 배치되어 마스터 프레스 유닛으로부터 배출되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 견인기, 전극 공급기와 마스터 프레스 유닛 사이에서 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 공급 가이드 롤러, 및 마스터 프레스 유닛과 전극 견인기 사이에서 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 견인 가이드 롤러를 구비한다. 공급 가이드 롤러 및 견인 가이드 롤러의 외주면은 탄성 소재로 이루어지고, 전극 활물질층에 대응되는 대직경부와 무지부에 대응되며 대직경부보다 작은 직경을 갖는 소직경부를 구비한다.

Description

이차전지용 전극 압착 장치{Apparatus for pressing electrode of secondary battery}
본 발명은 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포된 이차전지용 전극을 압착하는 이차전지용 전극 압착 장치에 관한 것이다.
이차전지는 재충전(recharging)이 가능한 전지로서, 전해질 중의 이온이 분리막(separator)에 의해 절연된 양극과 음극의 사이를 이동함으로써 충전 및 방전을 반복하도록 구성된다. 이차전지의 양극 및 음극과 같은 전극은 공통적으로, 금속 재질의 전극 집전체와, 전극 집전체 상에 도포되는 전극 활물질을 구비한다. 전극 집전체는 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 이루어진 시트(sheet)나 포일(foil)일 수 있다. 상기 전극 집전체 상에는 전극 집전체의 폭 방향으로 평행하게 연장된 복수의 전극 활물질층이 도포되고, 인접한 전극 활물질층 사이는 10 내지 30mm 정도 이격된다. 이렇게 인접한 전극 활물질층 사이에 전극 활물질이 도포되지 않은 영역을 무지부라 한다.
복수의 전극 활물질층은 전극 집전체 상에 도포된 후 견고하게 들러붙도록 롤러(roller)에 의해 가압된다. 이때 전극 활물질층을 고집적하여 이차전지의 전기 용량이 증대되도록 상기 복수의 전극 활물질층은 큰 압력으로 압착된다. 도 1은 종래의 이차전지용 전극의 실사 사진으로, 전극 집전체 상에 전극 활물질층이 도포되고 강한 압력으로 압착된 후의 모습을 나타낸 부분 확대 사진이다. 도 1을 참조하면, 복수의 전극 활물질층(6)을 강한 압력으로 압착하면 전극 활물질층(6)이 압축되어 단면적이 작아지면서 발생한 응력이 전극 집전체의 무지부(2)로 이동하면서 무지부(2)에 많은 주름(4)이 발생한다. 상기 무지부(2)에 형성된 주름은 전극 집전체의 물성을 약화시키고, 전극 집전체의 찢어짐이나 깊은 주름을 야기하여 불량 전극을 증가시키고, 양품 전극의 생산성을 저하시킨다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0075953호
본 발명은, 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 주행하는 이차전지용 전극을 압착하는 장치로서, 상기 이차전지용 전극의 전극 활물질층 사이의 무지부에 주름 발생이 저감되는 이차전지용 전극 압착 장치를 제공한다.
본 발명은, 이격된 복수의 전극 활물질층 사이에 전극 집전체의 측면이 노출되는 무지부가 형성된 이차전지용 전극이 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 주행하는 도중에 상기 이차전지용 전극을 압착하는 장치로서, 상측 압착 롤러 및 하측 압착 롤러를 구비하여 상기 이차전지용 전극의 복수의 전극 활물질층을 압착(壓搾)하는 마스터 프레스 유닛(master press unit), 상기 마스터 프레스 유닛의 상류 측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로 유입되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 공급기, 상기 마스터 프레스 유닛의 하류측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로부터 배출되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 견인기, 상기 전극 공급기와 상기 마스터 프레스 유닛 사이에서 상기 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 공급 가이드 롤러, 및 상기 마스터 프레스 유닛과 상기 전극 견인기 사이에서 상기 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 견인 가이드 롤러를 구비하고, 상기 공급 가이드 롤러 및 상기 견인 가이드 롤러의 외주면은 탄성 소재로 이루어지고, 상기 전극 활물질층에 대응되는 대직경부와 상기 무지부에 대응되며 상기 대직경부보다 작은 직경을 갖는 소직경부를 구비하는 이차전지용 전극 압착 장치를 제공한다.
상기 전극 공급기 및 상기 전극 견인기는 각각, 모터의 동력에 의해 회전하는 하측 롤러와, 상기 이차전지용 전극을 사이에 개재하고 상기 하측 롤러의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 상측 롤러를 구비하고, 상기 상측 롤러와 상기 하측 롤러의 외주면은 탄성 소재로 이루어질 수 있다.
상기 하측 롤러의 외주면의 경도(hardness)가 상기 상측 롤러의 외주면의 경도보다 클 수 있다.
본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치는, 상기 공급 가이드 롤러와 상기 전극 공급기 사이에서 상기 이차전지용 전극을 지지하는 제1 스윙 롤러(swing roller), 일 측 단부를 중심으로 회전 가능하며, 타 측 단부에 상기 제1 스윙 롤러가 탑재된 제1 스윙 빔(swing beam), 상기 제1 스윙 빔을 미리 설정된 힘으로 가압하는 제1 액추에이터(actuator), 상기 제1 스윙 빔이 기울어진 각도를 측정하는 제1 각도 센서(sensor), 상기 견인 가이드 롤러와 상기 전극 견인기 사이에서 상기 이차전지용 전극을 지지하는 제2 스윙 롤러, 일 측 단부를 중심으로 회전 가능하며, 타 측 단부에 상기 제2 스윙 롤러가 탑재된 제2 스윙 빔, 상기 제2 스윙 빔을 미리 설정된 힘으로 가압하는 제2 액추에이터, 및 상기 제2 스윙 빔이 기울어진 각도를 측정하는 제2 각도 센서를 더 구비하고, 상기 전극 공급기는, 상기 제1 각도 센서에 의해 측정된 상기 제1 스윙 빔의 각도값이 미리 설정된 제1 스윙 빔의 기준 각도값으로 수렴하도록 상기 이차전지용 전극의 공급 속도를 변경하며, 상기 전극 견인기는, 상기 제2 각도 센서에 의해 측정된 상기 제2 스윙 빔의 각도값이 미리 설정된 제2 스윙 빔의 기준 각도값으로 수렴하도록 상기 이차전지용 전극의 견인(牽引) 속도를 변경할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치는, 상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛으로 진입할 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제1 압착 가이드 롤러, 및 상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛에서 배출될 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제2 압착 가이드 롤러를 더 구비하고, 상기 제1 압착 가이드 롤러와 상기 제2 압착 가이드 롤러의 회전 중심은 각각, 상기 하측 압착 롤러의 회전 중심보다 낮거나 같은 높이에 위치할 수 있다.
상기 전극 공급기와 상기 전극 견인기, 상기 공급 가이드 롤러와 상기 견인 가이드 롤러, 및 상기 제1 압착 가이드 롤러와 상기 제2 압착 가이드 롤러는 각각, 상기 상측 압착 롤러 및 하측 압착 롤러를 중심으로 좌우 대칭될 수 있다.
또한 본 발명은, 이격된 복수의 전극 활물질층 사이에 전극 집전체의 측면이 노출되는 무지부가 형성된 이차전지용 전극이 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 주행하는 도중에 상기 이차전지용 전극을 압착하는 장치로서, 상측 압착 롤러 및 하측 압착 롤러를 구비하여 상기 이차전지용 전극의 복수의 전극 활물질층을 압착(壓搾)하는 마스터 프레스 유닛(master press unit), 상기 마스터 프레스 유닛의 상류 측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로 유입되는 이차전지용 전극의 장력(tension)을 조절하는 전극 공급기, 및 상기 마스터 프레스 유닛의 하류측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로부터 배출되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 견인기를 구비하고, 상기 전극 공급기 및 상기 전극 견인기는 각각, 모터의 동력에 의해 회전하는 하측 롤러와, 상기 이차전지용 전극을 사이에 개재하고 상기 하측 롤러의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 상측 롤러를 구비하고, 상기 상측 롤러와 상기 하측 롤러의 외주면은 탄성 소재로 이루어지며, 상기 하측 롤러의 외주면의 경도(hardness)가 상기 상측 롤러의 외주면의 경도보다 큰 이차전지용 전극 압착 장치를 제공한다.
상기 탄성 소재는 고무 및 스펀지(sponge) 중 하나일 수 있다.
상기 전극 공급기는, 상기 마스터 프레스 유닛을 통과할 때의 이차전지용 전극의 주행 속도보다 느린 주행 속도로 상기 이차전지용 전극을 상기 마스터 프레스 유닛으로 공급하고, 상기 전극 견인기는, 상기 마스터 프레스 유닛을 통과할 때의 이차전지용 전극의 주행 속도보다 빠른 주행 속도로 상기 이차전지용 전극을 상기 마스터 프레스 유닛으로부터 견인할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치는, 상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛으로 진입할 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제1 압착 가이드 롤러, 및 상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛에서 배출될 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제2 압착 가이드 롤러를 더 구비하고, 상기 제1 압착 가이드 롤러와 상기 제2 압착 가이드 롤러의 회전 중심은 각각, 상기 하측 압착 롤러의 회전 중심보다 낮거나 같은 높이에 위치할 수 있다.
상기 제1 압착 가이드 롤러 및 상기 제2 압착 가이드 롤러는, 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 밀착되는 닙 롤러(nip roller)일 수 있다.
본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치에 의하면, 마스터 프레스 유닛 상류 측과 하류 측에서 공급 가이드 롤러의 외주면과 견인 가이드 롤러의 외주면이 이차전지용 전극의 전극 활물질층 및 무지부 모두에 밀착되어 전극 활물질층과 무지부 사이의 진행 속도 차이가 완화되므로, 무지부에 주름 발생이 억제된다.
도 1은 종래의 이차전지용 전극의 실사 사진으로, 전극 집전체 상에 전극 활물질층이 도포되고 강한 압력으로 압착된 후의 모습을 나타낸 부분 확대 사진이다.
도 2는 본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치에 투입되는 이차전지용 전극의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치의 구성도이다.
도 4a는 도 3의 급지 가이드 롤러 및 견인 가이드 롤러의 외주면을 도시한 단면도이고, 도 4b는 급지 가이드 롤러 및 견인 가이드 롤러에 이차전지용 전극이 밀착된 모습을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 이차전지용 전극 압착 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 이차전지용 전극 압착 장치에 투입되는 이차전지용 전극의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치의 구성도이고, 도 4a는 도 3의 급지 가이드 롤러 및 견인 가이드 롤러의 외주면을 도시한 단면도이고, 도 4b는 급지 가이드 롤러 및 견인 가이드 롤러에 이차전지용 전극이 밀착된 모습을 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 이차전지용 전극(10)은 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 이루어진 시트(sheet)나 포일(foil) 형태의 전극 집전체(11)와, 상기 전극 집전체(11)의 상하 측면에 적층된 복수의 전극 활물질층(13)을 구비한다. 상기 복수의 전극 활물질층(13)은 전극 활물질이 도포되어 형성되며, 전극 집전체(11)의 진행 방향과 평행하게 연장된다. 복수의 전극 활물질층(13)은 서로 이격되어 있고, 상기 이격된 전극 활물질층(13) 사이에 전극 집전체(11)가 노출되는 무지부(15)가 형성된다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)는 상기 이차전지용 전극(10)이 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 끊김 없이 연속적으로 주행하는 도중에 상기 이차전지용 전극(10)을 압착하는 장치로서, 마스터 프레스 유닛(21)과, 제1 장력 조절 유닛(26), 제2 장력 조절 유닛(61), 및 콘트롤러(77)를 구비한다.
마스터 프레스 유닛(21)은 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22)를 구비한다. 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22) 사이로 이차전지용 전극(10)을 통과시켜 이차전지용 전극(10)의 복수의 전극 활물질층(13)을 압착(壓搾)한다. 상측 압착 롤러(24) 및 하측 압착 롤러(22)의 외주면은 예컨대, 알루미늄(Al), 스테인레스스틸(stainless steel) 등 금속 소재로 이루어진다. 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22)의 외주면은 전극 활물질층(13)과 무지부(15)의 단차에 대응되는 단차진 홈(groove)이 형성되지 않은 매끄러운 면일 수 있다. 하측 압착 롤러(22)와 상측 압착 롤러(24)는 별개의 모터(motor)의 동력에 의해 각각 회전하는 롤러일 수 있다. 또는, 하측 압착 롤러(22)는 모터(미도시)의 동력에 의해 회전하는 롤러이고, 상측 압착 롤러(24)는 이차전지용 전극(10)을 개재한 채 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 롤러일 수 있다.
제1 장력 조절 유닛(26)은 마스터 프레스 유닛(21)의 진행 방향의 상류 측에 배치되며, 마스터 프레스 유닛(21)으로 공급되는 이차전지용 전극의 장력을 조절한다. 제2 장력 조절 유닛(61)은 마스터 프레스 유닛(21)의 진행 방향의 하류 측에 배치되며, 마스터 프레스 유닛(21)에서 배출되는 이차전지용 전극(10)의 장력을 조절한다. 이차전지용 전극 제조하는 롤투롤 공정 상에서 상기 제1 장력 조절 유닛(26)의 상류에는 전극 집전체(11)에 전극 활물질층(13)을 코팅(coating) 형성하는 코팅 장치, 또는 전극 집전체(11) 상에 복수의 전극 활물질층(13)이 적층된 이차전지용 전극(10)을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러(unwinding roller)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 장력 조절 유닛(61)의 하류에는 복수의 전극 활물질층(13)이 압착된 이차전지용 전극(10)을 권취하여 수거하는 리와인딩 롤러(rewinding roller)가 배치될 수 있다.
제1 장력 조절 유닛(26)은, 이차전지용 전극(10)을 마스터 프레스 유닛(21)을 향해 속도 변경 가능하게 공급하는 전극 공급기(27), 전극 공급기(27)와 마스터 프레스 유닛(21) 사이에서 이차전지용 전극(10)의 주행 경로를 안내하는 공급 가이드 롤러(guide roller)(43), 공급 가이드 롤러(43)와 전극 공급기(27) 사이에서 이차전지용 전극(10)을 지지하는 제1 스윙 롤러(swing roller)(35), 일 측 단부를 중심으로 회전 가능하며, 타 측 단부에 상기 제1 스윙 롤러(35)가 탑재된 제1 스윙 빔(swing beam)(36), 제1 스윙 빔(36)을 미리 설정된 힘으로 가압하는 제1 액추에이터(actuator)(40), 및 제1 스윙 빔(36)이 기울어진 각도를 측정하는 제1 각도 센서(sensor)(38)를 구비한다.
전극 공급기(27)는 밀착된 하측 롤러(28)와 상측 롤러(30)를 구비하고, 이차전지용 전극(10)은 상기 하측 롤러(28) 외주면과 상측 롤러(30) 외주면 사이의 닙(nip)을 통과하여 급지된다. 하측 롤러(28) 외주면과 상측 롤러(30) 외주면은 예컨대, 고무(rubber), 스펀지(sponge)와 같은 탄성 소재로 이루어진다. 하측 롤러(28)는 모터(미도시)의 동력에 의해 회전하는 롤러이고, 상측 롤러(30)는 이차전지용 전극(10)을 개재한 채 하측 롤러(28)의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 롤러이다. 상측 롤러(30)의 회전 샤프트(미도시)는, 상측 롤러(30)의 외주면이 하측 롤러(28)의 외주면에 강하게 밀착되도록 공압 실린더(air pressure cylinder)(31)에 의해 가압될 수 있다.
제1 스윙 빔(36)은 상단부가 프레임(frame)(미도시)에 힌지(hinge)(37a)에 의해 결합되고, 상기 힌지(37a)를 중심으로 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전 가능하다. 제1 스윙 롤러(35)는 제1 스윙 빔(36) 하단부에 회전 가능하게 탑재된다. 참조번호 '37b'는 제1 스윙 롤러(35)의 회전 중심을 지시한다. 상기 제1 액추에이터(40)는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 상기 제1 각도 센서(38)는 제1 스윙 빔(36)에 탑재될 수 있다.
마스터 프레스 유닛(21)에 의해 이차전지용 전극(10)이 압착되는 정상 운전 상태(steady state)에서 상기 제1 액추에이터(40)는 제1 스윙 빔(36)을 X축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 미리 설정된 일정한 힘으로 가압한다. 제1 스윙 빔(36)은 제1 스윙 롤러(35)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력과 상기 제1 액추에이터(40)의 가압력이 평형을 이루는 각도로 기울어지며 제1 각도 센서(38)는 이 각도를 측정한다. 상기 제1 스윙 롤러(35)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력이 커지면 제1 스윙 빔(36)이 힌지(37a)를 중심으로 반시계 방향으로 약간 회전한 위치에서 새롭게 힘의 평형을 이룰 수 있다. 이때 전극 공급기(27)의 하측 롤러(28)의 회전 속도를 높여 이차전지용 전극(10)의 공급 속도를 높이면 이차전지용 전극(10)의 장력이 원래의 크기로 작아지면서 제1 스윙 빔(36)의 회전 각도와 제1 스윙 롤러(35)의 위치가 원래의 회전 각도와 원래의 위치로 복귀한다. 반대로, 상기 제1 스윙 롤러(35)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력이 작아지면 제1 스윙 빔(36)이 힌지(37a)를 중심으로 시계 방향으로 약간 회전한 위치에서 새롭게 힘의 평형을 이룰 수 있다. 이때 전극 공급기(27)의 하측 롤러(71)의 회전 속도를 낯주어 이차전지용 전극(10)의 견인 속도를 낮추면 이차전지용 전극(10)의 장력이 원래의 크기로 커지면서 제1 스윙 빔(36)의 회전 각도와 제1 스윙 롤러(35)의 위치가 원래의 회전 각도와 원래의 위치로 복귀한다.
공급 가이드 롤러(43)는 전극 공급기(27)의 하측 롤러(28) 및 상측 롤러(30)보다 상측에 배치된다. 따라서, 전극 공급기(27), 제1 스윙 롤러(35), 및 공급 가이드 롤러(43)를 차례로 통과하는 이차전지용 전극(10)은 지그재그 경로를 따라 주행하게 되며, 이차전지용 전극(10)의 롤러에 대한 슬립(slip)이 억제된다. 공급 가이드 롤러(43)의 외주면은 예컨대, 고무, 스펀지와 같은 탄성 소재로 이루어지며, 경도는 30 내지 60일 수 있다.
공급 가이드 롤러(43)의 외주면은 공급 가이드 롤러(43)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향을 따라 직경이 상대적으로 큰 대직경부(45)와, 상기 대직경부(45)보다 직경이 상대적으로 작은 소직경부(46)를 구비한다. 대직경부(45)는 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)에 대응되고, 소직경부(46)는 이차전지용 전극(10)의 무지부(15)에 대응된다. 대직경부(45)와 소직경부(46)는 교번하여 배치된다. 도 4a에 도시된 바와 같이 대직경부(45)와 소직경부(46) 사이에는 직각으로 단차지지 않게 경사진 경사면(44)이 마련된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 소직경부(46)는 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)에 밀착되고, 상기 대직경부면(45)는 이차전지용 전극(10)의 무지부(15)에 밀착된다. 따라서, 이차전지용 전극(10)이 롤러(43)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동하는 소위 '사행(斜行)'이 억제된다. 또한, 전극 활물질층(13)와 무지부(15)가 함께 공급 가이드 롤러(43)에 밀착되므로, 전극 활물질층(13)과 무지부(15) 사이의 주행 속도 차이에 기인한 무지부(15)의 주름이 억제된다. 이차전지용 전극(10)이 공급 가이드 롤러(43)의 외주면에 밀착될 때 경사면(44)이 전극 활물질층(13)과 무지부(15)의 경계 부분에 의해 가압되어 탄성 변형되므로, 이차전지용 전극(10)의 하측면이 공급 가이드 롤러(43)의 외주면에 빈틈없이 밀착되며, 이로 인해 무지부(15)의 주름 억제 효과가 더욱 향상된다.
전극 공급기(27)의 하측 롤러(28)와 상측 롤러(30)도 공급 가이드 롤러(43)의 외주면과 같이 이차전지용 전극(10)의 단면 형상에 대응되게 대직경부와 소직경부가 교번하여 형성된 외주면을 구비할 수도 있다. 이와 달리 상기 하측 롤러(28)와 상측 롤러(30)가 직경 변화가 없고 단차지지 않은 외주면을 갖는다면, 상기 상측 롤러(30) 외주면은 경도(hard) 50 내지 70의 고무(rubber) 소재로 이루어지고, 상기 하측 롤러(28) 외주면은 경도 60 내지 80의 고무로 이루어질 수 있다.
하측 롤러(28)의 외주면은 상측 롤러(30)의 외주면보다 경도가 약간 큰 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 상측 롤러(30)가 하측 롤러(28)의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 롤러이므로, 상측 롤러(30)의 외주면이 하측 롤러(28)의 외주면보다 탄성 변형량이 클 때 하측 롤러(28)의 회전력이 손실 없이 상측 롤러(30)에 전달될 수 있고, 하측 롤러(28)와 상측 롤러(30)의 외주면이 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)과 무지부(15)에 빈틈 없이 밀착될 수 있다.
제2 장력 조절 유닛(61)은, 마스터 프레스 유닛(21)으로부터 배출되는 이차전지용 전극(10)을 속도 변경 가능하게 견인(牽引)하는 전극 견인기(70), 마스터 프레스 유닛(21)과 전극 견인기(70) 사이에서 이차전지용 전극(10)의 주행 경로를 안내하는 견인 가이드 롤러(55), 견인 가이드 롤러(55)와 전극 견인기(70) 사이에서 이차전지용 전극(10)을 지지하는 제2 스윙 롤러(62), 일 측 단부를 중심으로 회전 가능하며, 타 측 단부에 상기 제2 스윙 롤러(62)가 탑재된 제2 스윙 빔(63), 제2 스윙 빔(63)을 미리 설정된 힘으로 가압하는 제2 액추에이터(67), 및 제2 스윙 빔(63)이 기울어진 각도를 측정하는 제2 각도 센서(65)를 구비한다.
전극 견인기(70)는 밀착된 하측 롤러(71)와 상측 롤러(73)를 구비하고, 이차전지용 전극(10)은 상기 하측 롤러(71) 외주면과 상측 롤러(73) 외주면 사이의 닙(nip)을 통과하여 당겨진다. 하측 롤러(71) 외주면과 상측 롤러(73) 외주면은 예컨대, 고무(rubber), 스펀지(sponge)와 같은 탄성 소재로 이루어진다. 하측 롤러(71)는 모터(미도시)의 동력에 의해 회전하는 롤러이고, 상측 롤러(73)는 이차전지용 전극(10)을 개재한 채 하측 롤러(71)의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 롤러이다. 상측 롤러(73)의 회전 샤프트(미도시)는, 상측 롤러(73)의 외주면이 하측 롤러(71)의 외주면에 강하게 밀착되도록 공압 실린더(air pressure cylinder)(74)에 의해 가압될 수 있다.
제2 스윙 빔(63)은 상단부가 프레임(frame)(미도시)에 힌지(hinge)(64a)에 의해 결합되고, 상기 힌지(64a)를 중심으로 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전 가능하다. 제2 스윙 롤러(62)는 제2 스윙 빔(63) 하단부에 회전 가능하게 탑재된다. 참조번호 '64b'는 제2 스윙 롤러(62)의 회전 중심을 지시한다. 상기 제2 액추에이터(67)는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 상기 제2 각도 센서(65)는 제2 스윙 빔(63)에 탑재될 수 있다.
마스터 프레스 유닛(21)에 의해 이차전지용 전극(10)이 압착되는 정상 운전 상태(steady state)에서 상기 제2 액추에이터(67)는 제2 스윙 빔(63)을 X축 양(+)의 방향과 평행한 방향으로 미리 설정된 일정한 힘으로 가압한다. 제2 스윙 빔(63)은 제2 스윙 롤러(62)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력과 상기 제2 액추에이터(67)의 가압력이 평형을 이루는 각도로 기울어지며 제2 각도 센서(65)는 이 각도를 측정한다.
상기 제2 스윙 롤러(62)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력이 커지면 제2 스윙 빔(36)이 힌지(64a)를 중심으로 시계 방향으로 약간 회전한 위치에서 새롭게 힘의 평형을 이룰 수 있다. 이때 전극 견인기(70)의 하측 롤러(71)의 회전 속도를 낮추어 이차전지용 전극(10)의 견인 속도를 낮추면 이차전지용 전극(10)의 장력이 원래의 크기로 작아지면서 제2 스윙 빔(63)의 회전 각도와 제2 스윙 롤러(62)의 위치가 원래의 회전 각도와 원래의 위치로 복귀한다. 반대로, 상기 제2 스윙 롤러(62)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력이 작아지면 제2 스윙 빔(63)이 힌지(64a)를 중심으로 반시계 방향으로 약간 회전한 위치에서 새롭게 힘의 평형을 이룰 수 있다. 이때 전극 견인기(70)의 하측 롤러(71)의 회전 속도를 높여 이차전지용 전극(10)의 견인 속도를 높이면 이차전지용 전극(10)의 장력이 원래의 크기로 커지면서 제2 스윙 빔(63)의 회전 각도와 제2 스윙 롤러(62)의 위치가 원래의 회전 각도와 원래의 위치로 복귀한다.
견인 가이드 롤러(55)는 전극 견인기(70)의 하측 롤러(71) 및 상측 롤러(73)보다 상측에 배치된다. 따라서, 견인 가이드 롤러(55), 제2 스윙 롤러(62), 및 전극 견인기(70)를 차례로 통과하는 이차전지용 전극(10)은 지그재그 경로를 따라 주행하게 되며, 이차전지용 전극(10)의 롤러에 대한 슬립(slip)이 억제된다. 견인 가이드 롤러(55)의 외주면은 예컨대, 고무, 스펀지와 같은 탄성 소재로 이루어지며, 경도는 30 내지 60일 수 있다.
견인 가이드 롤러(55)의 외주면에는 상기 롤러(55)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향을 따라 직경이 상대적으로 큰 대직경부(57)와, 상기 대직경부(57)보다 직경이 상대적으로 작은 소직경부(58)를 구비한다. 대직경부(57)는 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)에 대응되고, 소직경부(58)는 이차전지용 전극(10)의 무지부(15)에 대응된다. 대직경부(57)와 소직경부(58)는 교번하여 배치된다. 도 4a에 도시된 바와 같이 대직경부(57)와 소직경부(58) 사이에는 직각으로 단차지지 않게 경사진 경사면(56)이 마련된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 소직경부(58)는 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)에 밀착되고, 상기 대직경부(57)는 이차전지용 전극(10)의 무지부(15)에 밀착된다. 따라서, 이차전지용 전극(10)이 롤러(55)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 이동하는 소위 '사행(斜行)'이 억제된다. 또한, 전극 활물질층(13)와 무지부(15)가 함께 견인 가이드 롤러(55)에 밀착되므로, 전극 활물질층(13)과 무지부(15) 사이의 주행 속도 차이에 기인한 무지부(15)의 주름이 억제된다. 이차전지용 전극(10)이 견인 가이드 롤러(55)의 외주면에 밀착될 때 경사면(56)이 전극 활물질층(13)과 무지부(15)의 경계 부분에 의해 가압되어 탄성 변형되므로, 이차전지용 전극(10)의 하측면이 견인 가이드 롤러(55)의 외주면에 빈틈없이 밀착되며, 이로 인해 무지부(15)의 주름 억제 효과가 더욱 향상된다.
전극 견인기(70)의 하측 롤러(71)와 상측 롤러(73)도 견인 가이드 롤러(55)의 외주면과 같이 이차전지용 전극(10)의 단면 형상에 대응되게 대직경부와 소직경부가 교번하여 형성된 외주면을 구비할 수도 있다. 이와 달리 상기 하측 롤러(71)와 상측 롤러(73)가 직경 변화가 없고 단차지지 않은 외주면을 갖는다면, 상기 상측 롤러(73) 외주면은 경도(hard) 50 내지 70의 고무(rubber) 소재로 이루어지고, 상기 하측 롤러(71) 외주면은 경도 60 내지 80의 고무로 이루어질 수 있다.
하측 롤러(71)의 외주면은 상측 롤러(73)의 외주면보다 경도가 약간 큰 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 상측 롤러(73)가 하측 롤러(71)의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 롤러이므로, 상측 롤러(73)의 외주면이 하측 롤러(71)의 외주면보다 탄성 변형량이 클 때 하측 롤러(71)의 회전력이 손실 없이 상측 롤러(73)에 전달될 수 있고, 하측 롤러(71)와 상측 롤러(73)의 외주면이 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13)과 무지부(15)에 빈틈 없이 밀착될 수 있다.
이차전지용 전극 압착 장치(20A)는, 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)으로 진입할 때 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제1 압착 가이드 롤러(47), 제1 압착 가이드 롤러(47)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력을 측정하는 제1 장력 측정 센서(49), 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)에서 배출될 때 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제2 압착 가이드 롤러(51), 및 제2 압착 가이드 롤러(51)를 통과하는 이차전지용 전극(10)의 장력을 측정하는 제2 장력 측정 센서(53)를 더 구비한다. 제1 장력 측정 센서(49)는 제1 압착 가이드 롤러(47)의 회전 샤프트(shaft)(미도시)에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀(loadcell)을 포함하고, 제2 장력 측정 센서(53)는 제2 압착 가이드 롤러(51)의 회전 샤프트에 가해지는 하중을 측정하는 로드셀을 포함할 수 있다.
제1 압착 가이드 롤러(47)의 회전 중심(48)과 제2 압착 가이드 롤러(51)의 회전 중심(52)은 상기 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)보다 낮거나 같은 높이에 위치한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)을 지나는 수평선(PL)이 제1 압착 가이드 롤러(47)의 회전 중심(48)과 제2 압착 가이드 롤러(51)의 회전 중심(52)을 지나가거나, 제1 압착 가이드 롤러(47)의 회전 중심(48)과 제2 압착 가이드 롤러(51)의 회전 중심(52)이 상기 수평선(PL)의 아래에 위치한다. 이에 따라, 공급 가이드 롤러(43), 제1 압착 가이드 롤러(47), 마스터 프레스 유닛(21), 제2 압착 가이드 롤러(51), 및 견인 가이드 롤러(55)를 차례로 통과하는 이차전지용 전극(10)이 지그재그 경로를 따라 주행하게 되고, 이차전지용 전극(10)의 롤러에 대한 슬립(slip)이 억제된다. 만약, 제1 압착 가이드 롤러(47)의 회전 중심(48)과 제2 압착 가이드 롤러(51)의 회전 중심(52)이 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)보다 높게 위치하면 이차전지용 전극(10)과 하측 압착 롤러(22) 외주면의 접촉 면적이 적어져서 이차전지용 전극(10)의 주행 중에 흔들림이 커지고, 부분적인 장력 불균일에도 이차전지용 전극(10)이 쉽게 찢어질 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)에 구비된 구성 요소들은 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22)를 중심으로 좌우 대칭된다. 부연하면, 전극 공급기(27)와 전극 견인기(70), 제1 스윙 롤러(35)와 제2 스윙 롤러(62), 제1 스윙 빔(36)과 제2 스윙 빔(63), 제1 액추에이터(40)와 제2 액추에이터(67), 공급 가이드 롤러(43)와 견인 가이드 롤러(55), 제1 압착 가이드 롤러(47)와 제2 압착 가이드 롤러(51)는 각각, 상기 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22)를 중심으로 좌우 대칭된다. 이와 같은 대칭적인 구성은 이차전지용 전극(10)을 그 진행 방향을 따라 마스터 프레스 유닛(21)의 상류 측과 하류 측에서 각각 상기 마스터 프레스 유닛(21)으로부터 멀어지는 방향의 힘으로 당기기 쉽도록 고안된 것이다.
전극 공급기(27)는, 마스터 프레스 유닛(21)을 통과할 때의 이차전지용 전극(10)의 주행 속도보다 느린 주행 속도로 이차전지용 전극(10)을 마스터 프레스 유닛(21)으로 공급한다. 전극 견인기(70)는, 마스터 프레스 유닛(21)을 통과할 때의 이차전지용 전극(10)의 주행 속도보다 빠른 주행 속도로 이차전지용 전극(10)을 마스터 프레스 유닛(21)으로부터 견인한다. 상기 전극 공급기(27)와 전극 견인기(70)의 이차전지용 전극(10) 추진 속도는 콘트롤러(77)에 의해 제어된다.
부연하면, 콘트롤러(77)는 마스터 프레스 유닛(21)을 통과할 때의 이차전지용 전극(10)의 주행 속도보다 느린 주행 속도로 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)으로 공급되도록 제1 장력 조절 유닛(26)을 제어하고, 마스터 프레스 유닛(21)을 통과할 때의 이차전지용 전극(10)의 주행 속도보다 빠른 주행 속도로 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)으로부터 당겨지도록 제2 장력 조절 유닛(61)을 제어한다. 바람직하게는, 콘트롤러(77)는 마스터 프레스 유닛(21)으로 공급되는 이차전지용 전극(10)과 마스터 프레스 유닛(21)으로부터 배출되는 이차전지용 전극(10)이 동일한 장력값을 갖도록 제1 장력 조절 유닛(26) 및 제2 장력 조절 유닛(61)을 제어한다.
마스터 프레스 유닛(21)에 의해 이차전지용 전극(10)이 압착되는 정상 운전 상태(steady state)에서, 전극 공급기(27)는, 제1 각도 센서(38)에 의해 측정된 제1 스윙 빔(36)의 각도값이 미리 설정된 제 스윙 빔(36)의 기준 각도값으로 수렴하도록 이차전지용 전극(10)의 공급 속도를 변경한다. 전극 견인기(70)는, 제2 각도 센서(65)에 의해 측정된 제2 스윙 빔(63)의 각도값이 미리 설정된 제1 스윙 빔(63)의 기준 각도값으로 수렴하도록 이차전지용 전극(10)의 견인(牽引) 속도를 변경한다. 상술한 바와 같이, 상기 전극 공급기(27)에 의한 이차전지용 전극(10) 공급 속도와 상기 전극 견인기(70)에 의한 이차전지용 전극(10)의 견인 속도는 콘트롤러(77)에 의해 제어된다.
한편, 상기 정상 운전 상태 전의 시험 운전 상태에서, 콘트롤러(77)는, 제1 각도 센서(38)에 의해 측정된 제1 스윙 빔(36)의 각도값과 제1 장력 측정 센서(49)에 의해 측정된 장력값을 대응시키고, 제2 각도 센서(65)에 의해 측정된 각도값과 제2 장력 측정 센서(53)에 의해 측정된 장력값을 대응시킨다.
구체적으로, 제1 액추에이터(40)와 제2 액추에이터(67)의 가압력을 같게 설정하고, 전극 공급기(27)의 이차전지용 전극(10) 공급 속도와 전극 견인기(70)의 이차전지용 전극(10) 견인 속도를 같게 설정한 조건 하에서 이차전지용 전극 압착 장치(20A)의 시험 운전을 진행하면, 제1 장력 측정 센서(49)에 의해 측정되는 장력값과 제1 각도 센서(38)에 의해 측정되는 각도값이 대응되고, 제2 장력 측정 센서(53)에 의해 측정되는 장력값과 제2 각도 센서(65)에 의해 측정되는 각도값이 대응된다. 따라서, 제1 장력 조절 유닛(26) 측에서 제1 스윙 빔(36)의 기울어진 각도에 대응되는 이차전지용 전극(10)의 장력값이 파악되고, 제2 장력 조절 유닛(61) 측에서 제2 스윙 빔(63)의 기울어진 각도에 대응되는 이차전지용 전극(10)의 장력값이 파악된다.
상기 시험 운전 상태에서 파악된 장력값을 참조하여, 상기 정상 운전 상태에서 적용되는 제1 장력 조절 유닛(26) 측의 기준 장력값과 제2 장력 조절 유닛(61) 측의 기준 장력값이 설정된다. 상기 제1 장력 조절 유닛(26) 측의 기준 장력값을 설정하는 것은 제1 스윙 빔(36)의 기준 각도값을 설정하는 것을 의미하고, 상기 제2 장력 조절 유닛(61) 측의 기준 장력값을 설정하는 것은 제2 스윙 빔(63)의 기준 각도값을 설정하는 것을 의미한다.
상기 기준 장력값을 크게 설정할수록 이차전지용 전극(10)을 그 진행 방향을 따라 마스터 프레스 유닛(21)의 상류 측과 하류 측에서 각각 마스터 프레스 유닛(21)에서 멀어지는 방향으로 당겨주는 효과가 커져 무지부(15)의 주름이 억제되는 효과가 커지겠지만, 상기 기준 장력값이 너무 크면 상기 이차전지용 전극(10)이 찢어질 가능성이 커지므로, 이를 고려하여 제1 장력 조절 유닛(26) 측의 기준 장력값과 제2 장력 조절 유닛(61) 측의 기준 장력값이 설정되어야 한다. 바람직하게는 제1 장력 조절 유닛(26) 측의 기준 장력값과 제2 장력 조절 유닛(61) 측의 기준 장력값이 같게 설정된다. 상기 제1 장력 조절 유닛(26) 측의 기준 장력값과 대응되게 제1 스윙 빔(36)의 기준 각도값이 설정되고, 상기 제2 장력 조절 유닛(61) 측의 기준 장력값과 대응되게 제2 스윙 빔(63)의 기준 각도값이 설정된다.
이차전지용 전극 압착 장치(20A)의 정상 운전 상태에서, 제1 각도 센서(38)에서 측정되는 각도값이 상기 제1 스윙 빔(36)의 기준 각도값에서 멀어지면 콘트롤러(77)는 전극 공급기(27)의 하측 롤러(28) 회전 속도를 변화시켜 이차전지용 전극(10)의 공급 속도를 변경함으로써 제1 각도 센서(38)에서 측정되는 각도값이 상기 제1 스윙 빔(36)의 기준 각도값으로 수렴하도록 한다. 또한, 제2 각도 센서(65)에서 측정되는 각도값이 상기 제2 스윙 빔(63)의 기준 각도값에서 멀어지면 콘트롤러(77)는 전극 견인기(70)의 하측 롤러(71) 회전 속도를 변화시켜 이차전지용 전극(10)의 견인 속도를 변경함으로써 제2 각도 센서(65)에서 측정되는 각도값이 상기 제2 스윙 빔(63)의 기준 각도값으로 수렴하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치의 구성도이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20B)는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)와 마찬가지로, 이차전지용 전극(10)이 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 끊김 없이 연속적으로 주행하는 도중에 상기 이차전지용 전극(10)을 압착하는 장치로서, 마스터 프레스 유닛(21)과, 제1 장력 조절 유닛(26), 제2 장력 조절 유닛(61), 제1 압착 가이드 롤러(81), 제2 압착 가이드 롤러(85), 및 콘트롤러(77)를 구비한다. 상기 마스터 프레스 유닛(21)과, 제1 장력 조절 유닛(26), 제2 장력 조절 유닛(61), 및 콘트롤러(77)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)에 구비된 같은 명칭의 구성 요소들과 구조와 기능이 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
제1 압착 가이드 롤러(81)는 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)을 향해 진입하는 측에서 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 밀착되는 소위 닙 롤러(nip roller)이며, 공압 실린더(82)의 가압력에 의해 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 밀착된다. 제2 압착 가이드 롤러(85)는 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)에서 배출되는 측에서 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 밀착되는 소위 닙 롤러이며, 공압 실린더(86)의 가압력에 의해 하측 압착 롤러(22)의 외주면에 밀착된다.
제1 압착 가이드 롤러(81) 및 제2 압착 가이드 롤러(85)의 외주면은 예컨대, 고무, 스펀지와 같은 탄성 소재로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 제1 압착 가이드 롤러(81) 외주면이 고무로 이루어진 경우 그 경도는 50 내지 80 이고, 스펀지로 이루어진 경우 그 경도는 30 내지 60일 수 있다.
제1 압착 가이드 롤러(81)의 회전 중심과 제2 압착 가이드 롤러(85)의 회전 중심은 상기 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)보다 낮거나 같은 높이에 위치한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)을 지나는 수평선(PL)이 제1 압착 가이드 롤러(81)의 회전 중심과 제2 압착 가이드 롤러(85)의 회전 중심을 지나가거나, 제1 압착 가이드 롤러(81)의 회전 중심과 제2 압착 가이드 롤러(85)의 회전 중심이 상기 수평선(PL)의 아래에 위치한다. 이에 따라, 공급 가이드 롤러(43), 제1 압착 가이드 롤러(81), 마스터 프레스 유닛(21), 제2 압착 가이드 롤러(85), 및 견인 가이드 롤러(55)를 차례로 통과하는 이차전지용 전극(10)이 지그재그 경로를 따라 주행하게 되고, 이차전지용 전극(10)의 롤러에 대한 슬립(slip)이 억제된다. 만약, 제1 압착 가이드 롤러(81)의 회전 중심과 제2 압착 가이드 롤러(85)의 회전 중심이 하측 압착 롤러(22)의 회전 중심(23)보다 높게 위치하면 이차전지용 전극(10)과 하측 압착 롤러(22) 외주면의 접촉 면적이 적어져서 이차전지용 전극(10)의 주행 중에 흔들림이 커지고, 부분적인 장력 불균일에도 이차전지용 전극(10)이 쉽게 찢어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(81, 85)는 본 발명의 제1 실시예(20A)에 구비된 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(47, 51)보다 이차전지용 전극(10)을 하측 압착 롤러(22) 외주면에 더 큰 접촉 면적과 더 큰 밀착력으로 접촉시킨다. 따라서, 이차전지용 전극(10)의 주행 중 흔들림과 찢어짐이 더욱 억제된다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20B)에 구비된 구성 요소들은 상측 압착 롤러(24)와 하측 압착 롤러(22)를 중심으로 좌우 대칭된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20B)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)에서 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(47, 51)가 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(81, 85)로 대체된 것이다. 작업자는, 제1 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20A)를 이용하여 시험 운전을 수행하고, 제1 스윙 빔(36)의 기준 각도값과 제2 스윙 빔(63)의 기준 각도값을 설정한 후에, 상기 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(47, 51)를 제1 및 제2 압착 가이드 롤러(81, 85)로 대체한 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 전극 압착 장치(20B)를 이용하여 정상 운전을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 이차전지용 전극 압착 장치(20A, 20B)에 의하면, 마스터 프레스 유닛(21) 상류 측과 하류 측에서 공급 가이드 롤러(43)의 외주면과 견인 가이드 롤러(55)의 외주면이 이차전지용 전극(10)의 전극 활물질층(13) 및 무지부(15) 모두에 빈틈 없이 밀착되어 전극 활물질층(13)과 무지부(15) 사이의 진행 속도 차이가 완화되므로, 무지부(15)에 주름 발생이 억제된다.
또한, 제1 장력 조절 유닛(26)과 제2 장력 조절 유닛(61)이 이차전지용 전극(10)을 그 진행 방향을 따라 마스터 프레스 유닛(21)의 상류 측과 하류 측에서 당겨주는 효과를 갖는다. 따라서, 이차전지용 전극(10)이 마스터 프레스 유닛(21)의 상측 압착 롤러(24) 및 하측 압착 롤러(22) 사이를 통과할 때 팽팽하게 당겨지고 전극 활물질층(13)과 무지부(15) 간의 주행 속도 차이도 종래보다 작아져서 무지부(15)에 주름 발생이 억제된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 이차전지용 전극 20A: 이차전지용 전극 압착 장치
21: 마스터 프레스 유닛 27: 전극 공급기
43: 공급 가이드 롤러 47, 51: 압착 가이드 롤러
55: 견인 가이드 롤러 70: 전극 견인기

Claims (6)

  1. 이격된 복수의 전극 활물질층 사이에 전극 집전체의 측면이 노출되는 무지부가 형성된 이차전지용 전극이 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 주행하는 도중에 상기 이차전지용 전극을 압착하는 장치로서,
    상기 이차전지용 전극의 복수의 전극 활물질층을 압착(壓搾)하는 마스터 프레스 유닛(master press unit); 상기 마스터 프레스 유닛의 상류 측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로 유입되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 공급기; 상기 마스터 프레스 유닛의 하류측에 배치되어 상기 마스터 프레스 유닛으로부터 배출되는 이차전지용 전극의 장력을 조절하는 전극 견인기; 상기 전극 공급기와 상기 마스터 프레스 유닛 사이에서 상기 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 공급 가이드 롤러; 및, 상기 마스터 프레스 유닛과 상기 전극 견인기 사이에서 상기 이차전지용 전극의 주행 경로를 경사되게 안내하는 견인 가이드 롤러;를 구비하고,
    상기 전극 견인기, 상기 전극 공급기, 상기 공급 가이드 롤러 및 상기 견인 가이드 롤러 중 적어도 하나의 외주면은 탄성 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극 공급기 및 상기 전극 견인기는 각각, 모터의 동력에 의해 회전하는 하측 롤러와, 상기 이차전지용 전극을 사이에 개재하고 상기 하측 롤러의 외주면에 밀착되어 종동 회전하는 상측 롤러를 구비하고, 상기 상측 롤러와 상기 하측 롤러의 외주면은 탄성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하측 롤러의 외주면의 경도(hardness)가 상기 상측 롤러의 외주면의 경도보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛으로 진입할 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제1 압착 가이드 롤러; 및, 상기 이차전지용 전극이 상기 마스터 프레스 유닛에서 배출될 때 상기 하측 압착 롤러의 외주면에 접촉되는 면적을 확장하기 위한 제2 압착 가이드 롤러;를 더 구비하고,
    상기 제1 압착 가이드 롤러와 상기 제2 압착 가이드 롤러의 회전 중심은 각각, 상기 하측 압착 롤러의 회전 중심보다 낮거나 같은 높이에 위치한 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전극 공급기와 상기 전극 견인기, 상기 공급 가이드 롤러와 상기 견인 가이드 롤러, 및 상기 제1 압착 가이드 롤러와 상기 제2 압착 가이드 롤러는 각각, 상기 상측 압착 롤러 및 하측 압착 롤러를 중심으로 좌우 대칭되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 공급 가이드 롤러 및 상기 견인 가이드 롤러는 각각, 상기 전극 활물질층에 대응되는 대직경부와 상기 무지부에 대응되며 상기 대직경부보다 작은 직경을 갖는 소직경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 압착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014220113A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 株式会社日立パワーソリューションズ 電極材料のロールプレス方法及びロールプレス設備
JP5716622B2 (ja) * 2011-09-26 2015-05-13 日産自動車株式会社 帯状電極の製造装置および製造方法
JP2016110737A (ja) * 2014-12-03 2016-06-20 株式会社日立パワーソリューションズ ロールプレス設備

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120075953A (ko) 2010-12-29 2012-07-09 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체 및 그 제조방법
JP5716622B2 (ja) * 2011-09-26 2015-05-13 日産自動車株式会社 帯状電極の製造装置および製造方法
JP2014220113A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 株式会社日立パワーソリューションズ 電極材料のロールプレス方法及びロールプレス設備
JP2016110737A (ja) * 2014-12-03 2016-06-20 株式会社日立パワーソリューションズ ロールプレス設備

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