KR20180115568A - 이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치 - Google Patents

이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지의 전극시트를 권취할 수 있는 권취 롤러의 앞단에 설치되는 전극시트 권취용 롤러 장치에 관한 것이다. 본 발명은 권취 롤러와 정해진 간격을 두고 배치되고 상기 권취 롤러에 감기는 전극시트를 가압할 수 있도록 전,후진 가능하게 설치된 파이널 롤러를 구비한 롤러부; 상기 롤러부에 구동력을 제공하는 실린더 기구; 및 상기 롤러부와 상기 실린더 기구 사이에 개재되어 상기 롤러부에 구동력을 전달함과 더불어 완충 기능을 제공하는 탄성 부재;를 포함하는 전극시트 권취용 롤러 장치를 개시한다.

Description

이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치{ROLLER APPARATUS FOR WINDING ELECTRODE SHEET OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지의 전극시트 권취 공정에 사용되는 롤러 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극시트에 대한 권취 성능을 향상시킬 수 있도록 전극시트를 지지하는 수단의 구조가 개선된 이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고, 작동전압이 높을 뿐만 아니라 우수한 보존 및 수명특성을 보이는 등 많은 장점이 있어 개인용 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 CD 플레이어, PDA 등 각종 휴대용 전자기기에 널리 사용되고 있다.
일반적으로 리튬 이차전지는 원통형 또는 각형의 케이스와, 전해질과 함께 상기 케이스에 수용되는 전극 조립체를 포함한다. 여기서, 전극 조립체는 양극, 분리막(Separator) 및 음극이 적층된 것으로서, 젤리-롤(Jelly-Roll) 형태의 권취 구조 또는 스택 구조를 갖는다.
양극, 분리막 및 음극으로 이루어져 있는 전극조립체는, 단순히 적층된 구조로 이루어질 수도 있지만, 다수의 전극(양극 및 음극)들을 분리막이 개재된 상태에서 적층한 후 가열/가압에 의해 상호 결합시킨 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 전극과 분리막의 결합은 분리막 상에 도포된 접착층과 전극을 상호 대면한 상태에서 가열/가압함으로써 달성된다. 여기서, 분리막은 통상 폴리올레핀(polyolefine) 수지를 원료로 하는 압출 공정에 의해 성형되고, 전극과의 접착력 등과 같은 특성을 향상시키기 위하여 바인더 등의 물질이 코팅된다.
전극조립체를 이루는 각 전극은 시트 형태로 제작되어 이차전지 제조공정에 제공된다. 통상적으로, 전극 제작 공정을 거친 전극시트는 소정의 권취 롤러에 롤 형태로 권취된다. 전극시트는 권취 롤러의 전단에 배치된 파이널 롤러(Final Roller)에 의해 지지된 상태에서 권취 롤러에 감겨서 권취된다.
그런데, 전지시트는 그 소재에 따라 연신율 등이 달라서 권취 과정에서 전지시트가 균일하고 안정적으로 권취 롤러에 감기지 않거나 손상이 발생하는 문제가 있다.
대안으로, 특허문헌 1에는 권취 롤러와 일정 간격을 유지하도록 설치되어 권취 롤러에 감겨지는 전지시트를 일정한 압력으로 가압하는 갭 롤러와, 상기 갭 롤러를 지지하는 베어링 블록을 가압하여 갭 롤러를 슬라이더상에서 전,후 이동시키는 실린더를 구비한 전지시트 권취장치가 개시되어 있다.
그러나, 종래의 권취장치는 단순히 파이널 롤러의 롤러 브라켓을 실린더로 전,후진시켜서 전지시트를 가압하는 기능을 갖도록 구성되는 한계가 있어, 파이널 롤러에 충격이 가해져서 롤러가 마모되거나 사행이 쉽게 발생할 수 있는 취약점이 있다.
특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2014-0118475호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전극시트의 권취 공정에 사용되는 롤러와 시트 간의 접촉시 완충이 이루어질 수 있는 구조를 가진 이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 롤러와 실린더 간의 연결을 컴팩트하게 구현할 수 있는 이차전지의 전극시트 권취용 롤러 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이차전지의 전극시트를 권취할 수 있는 권취 롤러의 전단에 설치되는 전극시트 권취용 롤러 장치에 있어서, 권취 롤러와 정해진 간격을 두고 배치되고 상기 권취 롤러에 감기는 전극시트를 가압할 수 있도록 전,후진 가능하게 설치된 파이널 롤러를 구비한 롤러부; 상기 롤러부에 구동력을 제공하는 실린더 기구; 및 상기 롤러부와 상기 실린더 기구 사이에 개재되어 상기 롤러부에 구동력을 전달함과 더불어 완충 기능을 제공하는 탄성 부재;를 포함하는 전극시트 권취용 롤러 장치를 제공한다.
상기 롤러부는, 상기 파이널 롤러를 지지하는 롤러 블록을 구비하고, 상기 실린더 기구는, 전,후진 가능하게 설치되어 상기 롤러 블록에 구동력을 전달하는 서포트 블록을 구비할 수 있다.
상기 탄성 부재는 상기 롤러 블록과 상기 서포트 블록 사이에 개재된 코일형 스프링인 것이 바람직하다.
상기 탄성 부재는 상기 실린더 기구를 중심으로 양편에 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 코일형 스프링은 그 길이방향이 상기 실린더 기구의 구동 방향과 일치하게 배열되는 것이 바람직하다.
상기 롤러부의 전진 시 상기 전극시트를 가압하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 파이널 롤러와 전극시트 간의 접촉시 탄성 부재에 의해 완충이 이루어질 수 있으므로 파이널 롤러의 마모나 사행 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 서포트 블록과 롤러 블록 사이에 코일형 스프링이 개재되어 형성된 완충 구조에 의해 롤러 장치가 전체적으로 컴팩트하게 구성될 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극시트 권취용 롤러 장치의 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극시트 권취용 롤러 장치의 구성을 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극시트 권취용 롤러 장치는 구동력을 제공하는 실린더 기구(100)와, 실린더 기구(100)에 의해 전,후진 구동이 가능한 롤러부(120)와, 실린더 기구(110)와 롤러부(120) 사이에 개재된 탄성 부재(110)를 포함한다.
실린더 기구(100)는 서포트 블록(101)을 경유하여 롤러부(120)를 전,후진시킬 수 있는 구동력을 제공한다. 실린더 기구(100)는 예컨대, 에어를 공급받아 피스톤을 전,후진 시키는 에어 실린더 타입으로 구성된다.
롤러부(120)는 이차전지의 전극시트를 권취할 수 있는 권취 롤러(미도시)의 앞단에 정해진 간격을 두고 배치된다. 롤러부(120)는 상기 권취 롤러에 대하여 전,후진 이동이 가능하게 설치된다.
롤러부(120)는, 본 전극시트 권취용 롤러 장치의 설치가 완료되었을 때 상기 권취 롤러의 직전에 위치하게 되는 파이널 롤러(121)와, 파이널 롤러(121)의 양단으로부터 연장되어 돌출된 롤러 회전축을 지지하는 롤러 블록(122)을 구비한다. 롤러부(120)의 전진 시 파이널 롤러(121)는 상기 권취 롤러에 감기는 소정의 전극시트를 지속적으로 가압하여 지지한다.
롤러 블록(122)은 길이방향 양단에 각각 직각으로 꺾인 부분이 마련되어 전체적으로 'ㄷ'자 형상으로 구성되고 그 안쪽 영역에 파이널 롤러(121)가 배치된다. 롤러 블록(122)의 바깥면에는 탄성 부재(110)가 조립된다. 이때, 롤러 블록(122)의 바깥면에는 탄성 부재(110)를 구성하는 코일형 스프링의 한쪽 단부가 끼워질 수 있는 소정의 스프링 삽입용 홀(hole)이 구비되는 것이 바람직하다.
탄성 부재(110)는 실린더 기구(100)의 서포트 블록(101)과 롤러 블록(122) 사이에 개재되어 롤러부(120)에 구동력을 전달함과 더불어 완충 기능을 제공한다. 탄성 부재(110)로는 적어도 한 쌍의 코일형 스프링이 채용되어 실린더 기구(100)를 중심으로 서프트 블록(101)의 양편에 대칭적으로 설치된다. 대안으로, 상기 코일형 스프링은 소정의 볼 플런저 부품으로 대체되는 것도 가능하다.
탄성 부재(110)는 실린더 기구(100)에 마련된 서포트 블록(101)과 롤러부(120)에 마련된 롤러 블록(122) 사이에 배치된다. 이때, 탄성 부재(110)를 구성하는 코일형 스프링의 다른쪽 단부는 서포트 블록(101)에 삽입되어 설치되고 그 길이방향이 실린더 기구(100)의 전,후진 구동 방향과 일치하도록 배열되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극시트 권취용 롤러 장치는 이차전지의 전극시트를 권취할 수 있는 권취 롤러의 앞단에 설치되어 전극시트를 지지함으로써 잡아주는 기능을 수행한다.
실린더 기구(100)의 정해진 에어포트에 압축 에어가 공급되어 전진 구동이 이루어지면 서포트 블록(101)을 통해 롤러 블록(122)으로 구동력이 전달된다. 즉, 실린더 기구(100)의 전진 구동 시 서포트 블록(101)이 전진하고 이에 연동하여 롤러 블록(122)이 전진하여 파이널 롤러(121)를 전진시키는 일련의 동작이 수행된다.
이때, 서포트 블록(101)과 롤러 블록(122) 사이에는 코일형 스프링으로 이루어진 탄성 부재(110)가 배치되어 있어 서포트 블록(101)과 롤러 블록(122) 간에 완충 기능을 제공한다.
서포트 블록(101)으로부터 롤러 블록(122)에 구동력이 전달되면 롤러 블록(122)과 일체로 파이널 롤러(121)가 전진하여 권취 롤러에 감기기 직전의 전극시트에 접촉하여 지지함으로써 전극시트를 팽팽하게 잡아주는 동작을 수행한다. 롤러부(120)의 파이널 롤러(121)와 전극시트의 접촉시 발생하는 충격은 서포트 블록(101)과 롤러 블록(122) 사이에 개재된 탄성 부재(110)에 흡수되어 완충이 이루어진다.
상기와 같이 본 발명에 따른 전극시트 권취용 롤러 장치는 탄성 부재(110)에 의해 파이널 롤러(121)가 완충되므로 전극시트와의 충격으로 인한 파이널 롤러(121)의 마모를 방지할 수 있으며, 파이널 롤러(121)가 일정한 압력으로 전극시트를 안정적으로 지지함으로써 권취 롤러에서의 권취 초기에 사행이 발생하는 문제도 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 실린더 기구 101: 서포트 블록
110: 탄성 부재 120: 롤러부
121: 파이널 롤러 122: 롤러 블록

Claims (6)

  1. 이차전지의 전극시트를 권취할 수 있는 권취 롤러의 전단에 설치되는 전극시트 권취용 롤러 장치에 있어서,
    권취 롤러와 정해진 간격을 두고 배치되고 상기 권취 롤러에 감기는 전극시트를 가압할 수 있도록 전,후진 가능하게 설치된 파이널 롤러를 구비한 롤러부;
    상기 롤러부에 구동력을 제공하는 실린더 기구; 및
    상기 롤러부와 상기 실린더 기구 사이에 개재되어 상기 롤러부에 구동력을 전달함과 더불어 완충 기능을 제공하는 탄성 부재;를 포함하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부는, 상기 파이널 롤러를 지지하는 롤러 블록을 구비하고,
    상기 실린더 기구는, 전,후진 가능하게 설치되어 상기 롤러 블록에 구동력을 전달하는 서포트 블록을 구비한 것을 특징으로 하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 상기 롤러 블록과 상기 서포트 블록 사이에 개재된 코일형 스프링인 것을 특징으로 하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 상기 실린더 기구를 중심으로 양편에 대칭적으로 배치된 것을 특징으로 하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코일형 스프링의 길이방향이 상기 실린더 기구의 구동 방향과 일치하게 배열된 것을 특징으로 하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부의 전진 시 상기 전극시트를 가압하는 것을 특징으로 하는 전극시트 권취용 롤러 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140118475A (ko) 2013-03-29 2014-10-08 씨아이에스(주) 간격조절 방법을 이용한 전지시트 권취장치

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