KR20190105855A - 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법 - Google Patents

단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재, 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재, 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재, 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재를 포함하는 단위셀 정렬장치에 관한 것이다.

Description

단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법{Apparatus for aligning unit cell and method for manufacturing electrode assembly thereby}
본 발명은 전극 조립체 제조를 위한 단위셀 정렬장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 단위셀을 적층테이블에 낙하하여 적층하고 상기 단위셀을 정렬하는 장치에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지는 기존의 가솔린 및 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등을 포함한 고출력 대용량이 요구되는 운송 수단의 동력원으로서 주목 받고 있다. 리튬 이차 전지는 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 용량이 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 활용도가 급속도로 증가하고 있다.
리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
전극 조립체는 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시켜 권취한 젤리 롤 타입과, 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시킨 단위셀(unit cell)을 순차적으로 적층시킨 스택 타입 등으로 분류될 수 있다. 스택 타입의 전극 조립체는 주로 파우치형 전지에 이용되고, 젤리 롤 타입의 전극 조립체는 주로 캔형 이차 전지에 이용된다. 스택 타입의 전극 조립체는 다수의 단위셀들이 순차적으로 적층된 구조로 중량당 에너지 밀도가 높고, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점을 가져 널리 이용되고 있다.
스택 타입의 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 이러한 양극판과 음극판 사이에 개재된 분리막을 포함하는 단위셀이 둘 이상 적층 된다. 이러한 단위셀이 적층되어 제조되는 전극 조립체가 일정한 규격으로 제조되려면, 단위셀이 정렬된 상태로 적층되어야 한다. 또한, 단위셀이 제대로 정렬되지 않은 상태로 제조된 전극 조립체는 단위셀간의 전극탭 연결이 어렵고, 공간을 비효율적으로 사용하여 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다.
특허문헌 1은 단위셀 적층 지그에 진동을 발생시키는 진동발생부를 포함하는 단위셀 적층 지그를 개시하고 있다. 특허문헌 1의 단위셀 적층 지그는 지그에 단위셀이 제대로 삽입되는 순간 바로 정렬이 되는 것으로서 단위셀이 지그의 일부에 걸쳐 삽입되는 경우에 진동발생부를 통해서 지그 내로 삽입을 유도할 수 있다.
그러나 진동만으로 단위셀의 장축과 단축을 정렬하는 것은 한계가 있다. 또한 실제 공정에서 단위셀은 컨베이어 벨트를 통해서 공급되어 지그를 향해 낙하되는 과정으로 정렬 장치에 탑재되는 바, 진동을 통한 위치 교정이 어려운 부분에 떨어지는 경우에는 단위셀이 정렬되지 않는 바, 특허문헌 1의 장치는 별도의 정교한 컨베이어 벨트가 구비되지 않는 한 거의 효용성이 없게 된다.
특허문헌 2는 복수의 단위셀들이 분리필름 상에 배열된 상태로 분리필름과 함께 권취된 구조의 전극조립체를 제조하는 장치로서, 웹-정렬 롤러의 회전을 이용하여 단위셀들을 정렬하는 구성이 개시되어 있으나, 상기 구성은 분리필름과 함께 권취되는 구조에만 적용이 가능하며 라미네이션/스택 전극 조립체에 적용하는 것은 어렵다.
특허문헌 3은 기본 단위체 또는 보조 단위체를 향하여 에어를 분사하는 에어 분사구가 형성된 베이스부를 포함하는 정렬장치를 개시하고 있으나, 기본 단위체의 무게를 이기고 베이스 표면으로부터 기본 단위체를 상측으로 떠오르게 할 수 있는 만큼의 에어를 분사해야 하고, 기본 단위체가 상측으로 부양되는 것만으로는 효과적인 정렬이 이루어지기 어렵다.
또한, 특허문헌 3은 본원 발명의 베이스 부재에서 수직으로 정렬될 연료전지 셀을 적층하는 것으로서 수평으로 놓여진 통상의 적층 장치에는 적용하기 어려운 실정이다.
이상과 같이 현재 많은 단위셀 적층 공정에 사용되는 단위셀의 낙하, 적층, 정렬 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 기술은 아직까지 제시되지 않았다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0050219호 대한민국 공개특허공보 제2017-0052962호 일본 공개특허공보 제2010-212139호
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 단위셀이 적층되는 과정에서 일부 단위셀이 제자리를 지키지 못하고 이탈되지 않도록 단위셀을 효과적으로 정렬할 수 있는 단위셀 정렬장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치는, 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재; 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;를 포함한다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치를 이용한 전극조립체 제조 방법은 (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계, (b) 상기 적층된 단위셀들 정렬하는 단계, 및 (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b)는 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어 질 수 있다.
상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여할 수 있다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어질 수 있다.
상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행한다.
본원 발명은 또한, 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면, 스택 타입의 전극 조립체를 제조하는데 사용되는 단위셀이 정확하게 정렬된 상태로 적층될 수 있다. 따라서, 단위셀들이 완전히 일치하게 정렬되지 않은 상태에서 전지케이스에 수납되는 경우, 전지케이스의 외형에 영향을 주는 문제 및 전극조립체 수납부의 활용도가 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
따라서, 전지케이스의 내부 공간을 최대할 활용할 수 있는 바, 전지의 용량을 최대한 확보하고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 2은 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 3은 도 1의 단위셀 정렬장치가 제2방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 단위셀 정렬장치가 제1방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 단위셀이 단위셀 이송장치를 통해 단위셀 정렬장치로 이송되어 적층되는 것을 나타낸 도면이다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치는, 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재; 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;를 포함한다.
상기 전극조립체는 스택형 전극조립체 또는, 라미네이션/스택형 전극조립체일 수 있는 바, 이와 같이 복수의 단위셀들이 적층되는 구조의 전극조립체를 제조하기 위하여, 단위셀들을 컨베이어벨트와 같은 이동 수단에 의해 이동시켜 정렬장치에 낙하하여 적층하게 된다. 구체적으로, 상기 베이스부재의 상면에 대해, 전지셀의 장방형 평면이 평행이 되도록 적층시키는 과정을 거치게 된다.
그러나, 상기 낙하과정에서 단위셀들의 위치가 높이 방향을 기준으로 어긋날 수 있는 문제가 있다.
이에, 종래에는 단위셀의 양측에 가이드부재가 위치하는 구조의 정렬장치를 사용하였는 바, 상기 가이드부재 사이에 단위셀을 안착하는 과정에서, 상기 단위셀이 가이드부재에 걸리면서 뒤집어지거나, 또는, 이를 방지하기 위해 가이드부재의 이격 간격을 단위셀의 폭 보다 상대적으로 넓게 형성함에 따라 적층된 단위셀들의 정렬도가 틀어지는 결과, 추가적인 정렬 과정이 필요한 문제가 있었다.
본원 발명은 상기 제1가이드부재 및 제2가이드 부재가 직교하는 위치에 배치되는 구조의 단위셀 정렬장치를 사용하는 바, 상기 단위셀 정렬장치는 상기 제1가이드부재 또는 제2가이드부재가 위치하는 방향 등으로 경사가 형성된 구조로 이루어지며, 또한, 상기 경사조절부재를 통해 상기 경사 방향이 조절 가능하다.
상기 단위셀 정렬장치가 기울어진 상태에서 단위셀들이 낙하되는 경우에는, 단위셀 자체의 무게에 의해 필연적으로 높이 방향으로 단위셀들이 중첩되도록 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 제1가이드부재에 의해 정렬이 된 후에는, 상기 제2가이드부재에 의한 정렬이 이루어질 수 있는 바, 상기 2번의 정렬에 의해 단위셀들은 높이 방향으로 완전히 중첩되도록 정렬될 수 있다.
상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스부재의 크기는 전극조립체의 평면상 크기의 100% 내지 160%, 상세하게는 120% 내지 140% 일 수 있다.
상기 베이스부재의 크기가 상기 전극조립체의 평면상 크기보다 작은 경우에는, 낙하되는 전지셀이 베이스부재 상에 안착되지 못하고 이탈될 수 있으므로, 상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기와 대응되거나, 또는 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 베이스부재는 상기 경사조절부재에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직이며, 상기 제1방향은 상기 베이스부재와 제1가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며, 상기 제2방향은 상기 베이스부재와 제2가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고, 상기 제3방향은 상기 베이스부재, 제1가이드부재 및 제2가이드부재가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향이다.
상기 베이스부재가 움직이는 방향은, 상기 단위셀들을 정렬하기 위해서는 상기 제1방향, 제2방향 및 제3방향으로만 기울어지는 것이 바람직하나, 정렬된 전극조립체를 취출하는 과정을 고려할 때, 상기 경사조절부재는 상기 베이스부재를 상기 제1방향 내지 제3방향과 서로 반대 방향으로 기울어지게 할 수 있다.
상기 베이스부재에는 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가될 수 있다.
복수개의 단위셀이 적층될 때, 단위셀 간 마찰력이 발생해 단위셀이 베이스부재의 기울기 조절만으로는 정렬이 용이하지 않은 경우, 상기 단위셀에 진동을 부가하여 단위셀이 완전히 포개어 지도록 정렬할 수 있다.
상기 제1가이드부재의 길이는 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이상이며, 상기 제2가이드부재의 길이는 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이하일 수 있다.
상기 제1가이드부재의 길이가 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이하이면, 단위셀이 베이스부재 외측으로 이탈하기 때문에 적절하지 않다.
또한, 전극탭이 제2가이드부재에 부딪치게 되면 전극탭이 손상될 수 있어, 불량이 발생하고 안전성이 떨어지게 된다.
상기 제2가이드부재의 길이가 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이상일 경우, 단위셀이 제1방향으로 이동할 때 전극탭이 제2가이드부재에 걸치기 때문에 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면이 제1가이드부재에 인접하지 못해 정렬이 이루어지지 않는다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이는 적층되는 상기 단위셀의 높이 이상일 수 있다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이가 단위셀이 적층되는 높이보다 낮을 경우에는 단위셀이 베이스부재 외측으로 낙하할 수 있기 때문에 적층이 이루어지기 어렵다.
상기 단위셀은 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재의 높이보다 낮게 위치하는 것이 바람직하며, 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 적층되는 단위셀의 높이에 따라 교체가 가능한 구조일 수 있다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재는 복수개의 비 연속식 단위부재로 배치될 수 있으나, 각각 상기 베이스부재의 일측면에만 배치될 수 있다.
상기 적층된 단위셀들을 전지케이스에 수납하기 위하여 이송수단에 의한 이송이 필요한 바, 상기 베이스부재의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련될 수 있다.
상기 경사조절부재는 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 틸팅부 및 상기 베이스부재를 회전하는 회전부를 포함할 수 있다.
상기 경사조절부재는 지면으로부터 틸팅부 및 회전부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 틸팅부에 의해 베이스부재를 제1방향 내지 제3방향으로 기울어지게 함으로써 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있으며, 상기 틸팅부는 상기 베이스부재를 제1방향 내지 제3방향 중 어느 한 방향으로만 기울어지는 구조일 수 있으며, 또는 상기 제1방향 내지 제3방향을 포함한 360도로 기울어지는 구조일 수 있다.
예를 들어, 상기 단위셀들이, 제1방향에 의해 정렬이 이루어진 후, 제2방향으로 정렬이 필요한데 상기 틸팅부가 제1방향으로만 기울어지는 구조인 경우에는, 상기 베이스부재를 회전할 필요가 있는 바, 상기 제1방향에 의해 상기 베이스부재의 기울기를 형성한 후, 상기 회전부에 의해 상기 베이스부재를 90도 회전하고, 상기 제2방향에 의해 상기 베이스부재의 기울기를 형성하면서 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 경사조절부재는 다수의 파이프가 상호 인출입 가능하게 연결된 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 경사조절부재가 복수개가 구비되고, 어느 하나의 경사조절부재가 파이프의 인출입에 의해 나머지 경사조절부재보다 길이가 길어지거나 짧아짐으로써 상기 베이스부재의 기울기가 형성되어 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 회전부는 베이스 부재를 지면과 평행한 방향으로 회전 가능하게 하여, 단위셀의 적층이 종료된 후 적층된 단위셀을 다음 단계로 이동할 수 있게 한다.
단위셀 적층 장치에는 적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가될 수 있다.
상기 정렬측정부재에 의해 단위셀의 정렬도를 측정하여, 정렬되지 않은 단위셀이 있는 경우에는 상기 경사조절부재 및 진동부에 의해 추가로 단위셀의 정렬이 이루어지고, 복수의 단위셀이 모두 정렬된 경우에는 단위셀이 연속적으로 적층되거나 타 장치로 이송된다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치를 이용한 전극조립체 제조 방법은 (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계, (b) 상기 적층된 단위셀들 정렬하는 단계, 및 (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b)는 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어 질 수 있다.
상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여할 수 있다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어질 수 있다.
상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행한다.
본원 발명은 또한, 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 2은 본원 발명의 또다른 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치(100, 200)는 베이스부재(110, 210) 제1가이드부재(120, 220), 제2가이드부재(130, 230) 및 경사조절부재(140, 240)를 포함한다.
본원 발명에 사용되는 단위셀(300)은 전극과 분리막이 교대로 배치되어 일체로 결합된 결합체일 수 있다. 상기 단위셀은 양극, 분리막, 음극, 분리막이 위에서 아래로 순차적으로 배치되어 형성되어 있다. 물론 단위셀의 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 양극, 분리막, 음극의 다양한 조합이 가능할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 플레이트 형상을 가질 수 있고, 상부에 단위셀(300)이 적층될 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 상기 경사조절부재(140, 240)에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직인다.
상기 제1방향은 y축을 기준으로 상기 베이스부재(110, 210)와 제1가이드부재(120, 220)가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며, 상기 제2방향은 x축을 기준으로 상기 베이스부재(110, 210)와 제2가이드부재(130, 230)가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고, 상기 제3방향은 상기 베이스부재(110, 210), 제1가이드부재(120, 220) 및 제2가이드부재(130, 230)가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향이다.
상기 베이스부재(110, 210)의 일측에는 제1가이드부재(120, 220)가 베이스부재(110, 210)의 상면에 대해 수직으로 배치되고, 제2가이드부재(130, 230)가 상기 제1가이드부재(120, 220)와 직교하면서 상기 베이스부재(110, 210)의 상면에 대해 수직으로 배치된다.
상기 경사조절부재(140, 240)는 상기 베이스부재(110, 210)의 하면에 배치되며, 1개 또는 2개 이상일 수 있다.
상기 경사조절부재(140, 240)는 베이스부재(110, 210)의 기울기를 형성하여 단위셀을 정렬할 수 있다.
구체적으로, 상기 경사조절부재(140, 240)는 베이스부재(110, 210)와 이루는 각도를 조절하여 베이스부재(110, 210)의 기울기를 형성할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 기울어진 상태로 고정될 수도 있고, 기울어진 후 다시 원위치로 돌아왔다가 다시 기울어지는 상태가 반복될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 상기 경사조절부재(140)가 1개의 구조물로 이루어진 경우, 상기 경사조절부재는 지지부(141), 틸팅부(142), 및 회전부(144)를 포함한다.
상기 지지부(141)는 지면으로부터 상기 베이스부재(110)를 지지하고, 상기 틸팅부(142)는 지지부(141)의 상부에 배치되어, 좌우로 움직이면서 지지부와 베이스부재(110)가 이루는 각도를 조절하여 베이스부재(110)의 기울기를 형성하도록 한다.
상기 회전부(144)는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 옮길 수 있도록 베이스부재(110)를 지면과 평행한 방향으로 회전할 수 있다.
여기서, 상기 틸팅부(142)가 회전가능 하도록 연결되는 조인트(143)가 더 포함된다.
도 2를 참조하면, 4개의 경사조절부재(241, 242, 243, 244)가 상기 베이스부재(210) 하면의 꼭짓점과 인접한 위치에 배치되어 있다.
상기 경사조절부재(241, 242, 243, 244)는 다수의 파이프가 상호 인출입 가능하게 연결된 구조로 이루어진다.
단위셀 정렬장치(100)의 경사조절부재의 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이 수직이 되는 방향으로 배치된 제1가이드부재 및 제2가이드부재를 사용하고, 경사조절부재를 이용하여 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있는 단위셀 정렬장치를 사용한다면 특별히 한정되지 않으며, 도 1 및 도 2에 개시된 구조는 구체적인 실시예를 도시하고 있을 뿐이다.
도 3은 도 1의 단위셀 정렬장치(100)가 제2방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
상기 틸팅부(142)가 좌우로 움직이면서 상기 베이스부재(110)가 제2방향으로 움직이면서 전극탭이 돌출된 전폭면을 정렬할 수 있다.
회전부(144)에 의해 상기 베이스부재(110)가 90도 회전하여 틸팅부(142)가 좌우로 움직일 경우, 상기 베이스부재는 제1방향으로 움직이면서 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 정렬할 수 있다.
회전부(144)에 의해 상기 베이스부재(110)가 45도 회전하여 틸팅부(142)가 좌우로 움직일 경우, 상기 베이스부재(110)는 제3방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면과 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 동시에 정렬할 수 있다.
도 4는 도2에 따른 단위셀 정렬장치(200)가 제1방향으로 움직인 것을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 경사조절부재(241, 242)의 길이가 길어지면서 상기 베이스부재(210)가 제1방향으로 움직임으로써, 전극탭이 돌출되지 않은 전장면이 제1가이드부재(220)와 인접해지면서 단위셀(300)이 정렬된다.
경사조절부재(242, 244)의 길이가 길어지는 경우 상기 베이스부재(210)는 제2방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면을 정렬할 수 있다.
경사조절부재(241, 242, 244)의 길이가 길어지는 경우 상기 베이스부재(210)는 제3방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면과 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 동시에 정렬할 수 있다.
또한, 상기 베이스부재(110, 210)에는 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가될 수 있다.
상기 진동부재는, 베이스부재(110, 210)의 지면을 기준으로 수평방향(x, y)의 진동을 발생시킬 수 있고, 이와 달리, 지면을 기준으로 수직방향(z)의 진동을 발생시킬 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 진동부재는, 지면을 기준으로 수평방향(x, y)의 진동 및 수직방향(z)의 진동을 함께 발생시키거나, 일정한 시간 간격으로 두고 순차적으로 수평방향(x, y)의 진동과 수직방향(z)의 진동을 발생시킬 수도 있다.
복수개의 단위셀이 적층될 때, 단위셀 간 마찰력이 발생해 단위셀이 이동이 용이하지 않은 경우, 상기 진동부재에 의해 더욱 효과적으로 정렬할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련될 수 있다.
단위셀 정렬장치에는 적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가될 수 있다.
이상에서는 본원 발명의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치에 관하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 단위셀 정렬장치를 이용하여 전극조립체 제조 하는 방법에 관하여 설명한다.
본원 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조 방법은, 상기 단위셀 정렬장치를 이용한 것으로,
(a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계;
(b) 상기 적층된 단위셀들을 정렬하는 단계; 및
(c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계;
를 포함한다.
도 5는 단위셀이 단위셀 이송장치를 통해 단위셀 정렬장치로 이송되어 적층되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 단위셀 이송장치(400)에 의하여 공급되는 복수개의 단위셀은 중력에 의해 아래 방향으로 낙하할 수 있고, 베이스부재에 순차적으로 적층된다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 고정된 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어 질 수 있다.
또한, (a)와 단계 (b)에서 단위셀을 하나씩 적층하고 정렬한 후 다음 단위셀을 적층하는 단계로 진행 할 수도 있다.
이상 본원 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200: 단위셀 정렬장치
110, 210: 베이스부재
120, 220: 제1가이드부재
130, 230: 제2가이드부재
140, 240, 241, 242, 243, 244: 경사조절부재
141: 지지부
142: 틸팅부
143: 조인트
144: 회전부
300: 단위셀
400: 단위셀 이송장치

Claims (15)

  1. 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재;
    상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재;
    상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및
    상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;
    를 포함하는 단위셀 정렬장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기 이상인 단위셀 정렬장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재는 상기 경사조절부재에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직이며,
    상기 제1방향은 상기 베이스부재와 제1가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며,
    상기 제2방향은 상기 베이스부재와 제2가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고,
    상기 제3방향은 상기 베이스부재, 제1가이드부재 및 제2가이드부재가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향인 단위셀 정렬장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가된 단위셀 정렬장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재의 길이는 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이상이며,
    상기 제2가이드부재의 길이는 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이하인 단위셀 정렬장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이는 적층되는 상기 단위셀의 높이 이상인 단위셀 정렬장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재는 복수개의 비 연속식 단위부재로 배치될 수 있으나, 각각 상기 베이스부재의 일측면에만 배치되는 단위셀 정렬장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련된 단위셀 정렬장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경사조절부재는 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 틸팅부,
    상기 베이스부재를 회전하는 회전부;
    를 포함하는 단위셀 정렬장치.
  10. 제1항에 있어서,
    적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가된 단위셀 정렬장치.
  11. 전극조립체 제조 방법으로서,
    (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계;
    (b) 상기 적층된 단위셀들을 정렬하는 단계; 및
    (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 단계 (b)는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어지는 전극조립체 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어지는 전극조립체 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행하는 전극조립체 제조 방법.
  14. 제11항에서 있어서,
    상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여하는 전극조립체 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체.
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