KR20200018091A

KR20200018091A - 이차전지 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20200018091A
Application number: KR1020180093880A
Authority: KR
Inventors: 정태진; 윤세현; 박동혁
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2018-08-10
Publication date: 2020-02-19
Also published as: KR102562850B1

Abstract

본 발명은 전극조립체 제조장치에 관한 것으로, 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 제조하는 양면 전극 제조부; 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극을 제조하는 단면 전극 제조부; 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키는 이동부; 상기 이동부에 의해 이동한 양면 전극 또는 단면 전극을 검사하여 불량여부를 판별하는 검사부; 분리막을 지그재그로 폴딩하는 스택부; 및 상기 스택부에 의해 지그재그로 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 양면 전극을 삽입하여 미완성 전극조립체를 제조하고, 상기 미완성 전극조립체의 최외각에 적층된 분리막에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 단면 전극을 적층하여 완제품 전극조립체를 제조하는 적층부를 포함한다.

Description

이차전지 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING CABLE TYPE SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 최외각에 단면 코팅 전극이 적층되는 전극조립체를 제조할 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전해액, 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 전극은 집전체와 상기 집전체에 코팅되는 전극활물질층을 포함한다.

여기서 상기한 전극조립체는 제조장치를 통해 제조되며, 상기 제조장치는 양쪽 표면에 전극활물질이 코팅된 양면 전극을 제조하고, 상기 양면 전극을 지그재그로 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 삽입하여 전극조립체를 제조한다.

그러나 상기와 같은 구조를 가진 제조장치만으로는 전극조립체의 에너지밀도를 향상시키는데 한계가 있다. 즉, 상기 제조장치는 1종의 전극을 이용하여 전극조립체를 제조하는데(예를 들면 양면 전극만으로 전극 조립체를 제조), 상기 1종의 전극만으로는 전극조립체의 에너지밀도를 향상시키는데 한계가 있다.

국내특허공개번호 제10-2015-0083240호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 서로 다른 코팅 구조를 가진 2종 이상의 전극을 이용하여 전극조립체를 제조하며, 이에 따라 전극조립체의 부피를 감소시킬 수 있고, 그 결과 전극조립체의 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치는 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 제조하는 양면 전극 제조부; 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극을 제조하는 단면 전극 제조부; 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키는 이동부; 상기 이동부에 의해 이동한 양면 전극 또는 단면 전극을 검사하여 불량여부를 판별하는 검사부; 분리막을 지그재그로 폴딩하는 스택부; 및 상기 스택부에 의해 지그재그로 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 양면 전극을 삽입하여 미완성 전극조립체를 제조하고, 상기 미완성 전극조립체의 최외각에 적층된 분리막에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 단면 전극을 적층하여 완제품 전극조립체를 제조하는 적층부를 포함할 수 있다.

상기 양면 전극 제조부는 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극시트가 권취된 제1 공급롤러, 상기 제1 공급롤러에서 권출되는 양면 전극시트를 커팅하여 양면 전극을 제조하는 제1 커터, 상기 양면 전극을 이송하는 제1 컨베이어를 포함하고, 상기 단면 전극 제조부는 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극시트가 권취된 제2 공급롤러, 상기 제2 공급롤러에서 권출되는 단면 전극시트를 커팅하여 단면 전극을 제조하는 제2 커터, 상기 단면 전극을 이송하는 제2 컨베이어를 포함할 수 있다.

상기 이동부는 상기 미완성 전극조립체 제조시 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극만 연속하여 설정된 위치에 이동시키고, 상기 완제품 전극조립체 제조시에는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극만 설정된 위치에 이동시킬 수 있다.

상기 이동부는 양면 전극제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극제조부에 의해 제조된 단면 전극을 흡착하고 수평하게 펴주는 흡착부재와, 상기 흡착부재에 의해 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키는 이동부재를 포함할 수 있다.

상기 흡착부재는 지지편과, 상기 지지편을 관통하여 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 흡착하고 원위치로 복귀하면서 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 상기 지지편의 표면에 밀착시켜서 수평하게 펴주는 흡착편을 포함할 수 있다.

상기 흡착부재는 상기 지지편을 가열하여 상기 지지편에 압착되는 양면 전극 또는 단면 전극의 온도를 상승시키는 가열편을 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체 제조장치를 이용한 제조방법은 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 제조하는 제1 단계; 전극활물질이 일면에 코팅된 단면 전극을 제조하는 제2 단계; 상기 제1 단계 또는 상기 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착하고 설정된 위치에 이동시키는 제3 단계; 상기 제3 단계에 의해 이동된 양면 전극 또는 단면 전극을 검사하여 불량여부를 판별하는 제4 단계; 분리막을 지그재그로 폴딩하는 제5-1 공정과, 상기 제4 단계에 의해 정상으로 판별된 양면 전극을 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 삽입하여 미완성 전극조립체를 제조하는 제5-2 공정과, 상기 미완성 전극조립체의 최외각에 적층된 분리막에 상기 제4 단계에 의해 정상으로 판별된 단면 전극을 적층하여 완제품 전극조립체를 제조하는 제5-3공정으로 이루어진 제5 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 단계는 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극시트를 준비하는 제1-1 공정, 양면 전극시트를 커팅하여 양면 전극을 제조하는 제1-2공정, 상기 양면 전극을 이송하는 제1-3공정을 포함하고, 상기 제2 단계는 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극시트를 준비하는 제2-1공정, 상기 단면 전극시트를 커팅하여 단면 전극을 제조하는 제2-2공정, 상기 단면 전극을 이송하는 제2-3공정을 포함할 수 있다.

상기 제3 단계는 상기 제5 단계에서 미완성 전극조립체를 제조하는 제5-1 공정시 상기 제1 단계에 의해 제조된 양면 전극만 연속하여 상기 제4 단계로 이동시키고, 완제품 전극조립체를 제조하는 제5-2공정시에는 상기 제2 단계에 의해 제조된 단면 전극만 상기 제4 계로 이동시킬 수 있다.

상기 제5-1 공정시 상기 제2 단계는 단면 전극이 제조되지 않게 정지되고, 상기 제5-2 공정시 상기 제1 단계는 양면 전극이 제조되지 않게 정지될 수 있다.

상기 제3 단계는 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착하고 수평하게 펴주는 제3-1 공정과, 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 검사부로 이동시키는 제3-2 공정을 포함할 수 있다.

상기 제3-1 공정은 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착편으로 흡착하여 파지하는 흡착공정과, 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 지지편에 압착시켜서 수평하게 펴주는 보정공정을 포함할 수 있다.

본 발명의 이차전지 제조장치는 양면 전극 제조부, 단면 전극 제조부, 이동부, 검사부, 스택부 및 적층부를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 서로 다른 적층 구조를 가진 2종의 전극(양면 전극 및 단면 전극)을 통해 전극조립체를 제조할 수 있고, 이에 따라 전극조립체의 부피를 감소시킬 수 있으며, 그 결과 전극조립체의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 단면 전극 제조부는 제2 공급롤러, 제2 커터 및 제2 컨베이어를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 단면 전극시트를 용이하게 이송하고, 커팅할 수 있으며, 그 결과 고품질의 단면 전극을 제조할 수 있다.

본 발명의 이동부는 미완성 전극조립체 제조시 양면 전극 제조부를 통해 양면 전극만 연속하여 이송하고, 완제품 전극조립체 제조시 단면 전극 제조부를 통해 단면 전극만 이송하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 공정의 단순화와 연속성을 높일 수 있고, 이송 오류로 인한 불량 발생을 현저히 방지할 수 있다. 특히 양면 전극 제조부의 작동시 단면 전극 제조부는 정지하고, 단면 전극 제조부의 작동시 양면 전극 제조부는 정지하는 것에 특징을 가지며, 이에 따라 에너지를 절감할 수 있고, 적층 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.

본 발명의 이동부는 흡착부재와 이동부재를 포함하되, 상기 흡착부재는 지지편과 흡착편을 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 양면 전극 또는 단면 전극을 용이하게 흡착할 수 있고, 특히 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 수평하게 펴줄 수 있으며, 이에 따라 불량발생을 현저하게 방지할 수 있다.

본 발명의 이동부는 가열편을 더 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 지지편에 밀착되는 양면 전극 또는 단면 전극을 가열할 수 있고, 이에 따라 양면 전극 또는 단면 전극을 보다 효과적으로 수평하게 펴줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치의 이동부를 도시한 측면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치의 이동부의 사용상태를 나타낸 측면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 나타낸 순서도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체]

본 발명의 제1 실시예에 따른 완제품인 전극조립체(1)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 분리막(10)을 개재한 상태로 적층되는 복수개의 양면 전극(20)으로 구비되는 미완성 전극조립체(1a)와, 상기 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 적층된 분리막(10)에 구비되는 단면 전극(30)을 포함한다.

상기 분리막(10)은 지그재그로 폴딩되는 구조를 가지며, 상기 지그재그로 폴딩되는 분리막(10)의 접히는 부분에 상기 양면 전극(20)이 삽입된다.

상기 양면 전극(20)은 집전체와, 상기 집전체의 양쪽 표면에 전극활물질이 코팅되는 전극활물질층을 포함한다. 여기서 상기 양면 전극(20)은 양면 음극 및 양면 양극일 수 있으며, 상기 양면 음극 및 양면 양극은 상기 분리막(10)의 접히는 부분에 교대로 삽입된다.

상기 단면 전극(30)은 집전체와, 상기 집전체의 한쪽 표면에 전극활물질이 코팅되는 전극활물질층을 포함한다.

여기서 상기 단면 전극(30)은 단면 음극 또는 단면 양극일 수 있다. 즉, 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 양면 양극이 적층되면, 상기 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 배치된 분리막(10)에 단면 음극이 배치되고, 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 양면 음극이 적층되면, 상기 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 배치된 분리막(10)에 단면 양극이 배치된다.

이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 완제품인 전극조립체(1)는 최외각에 단면 전극(30)이 적층되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 부피를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치를 통해 제조된다.

[본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치]

본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극(20)을 제조하는 양면 전극 제조부(110), 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극(30)을 제조하는 단면 전극 제조부(120), 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 설정된 위치에 이동시키는 이동부(130), 설정 위치에 이동한 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 검사하여 불량여부를 판별하는 검사부(140), 분리막(10)을 지그재그로 폴딩하는 스택부(150) 및 폴딩되는 분리막(10)에 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 삽입하는 적층부(160)를 포함한다.

양면 전극 제조부

상기 양면 전극 제조부(110)는 도 1을 참조하면, 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 연속하여 제조하기 위한 것으로, 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극시트(20a)가 권취된 제1 공급롤러(111), 상기 제1 공급롤러(111)에 권취된 양면 전극시트(20a)를 커팅하여 양면 전극(20)을 제조하는 제1 커터(112), 상기 양면 전극(20)을 이송하는 제1 컨베이어(113)를 포함한다.

이와 같은 구성을 가진 양면 전극 제조부(110)는 전극활물질이 양면에 코팅된 동일한 크기의 양면 전극(20)을 연속하여 제조한다.

여기서 상기 양면 전극(20)은 양면 음극 및 양면 양극을 포함하며, 이에 따라 상기 양면 전극 제조부(110)는 양면 음극을 제조하는 양면 음극 제조부(도 1에서 보았을 때 좌측에 위치한 양면 전극 제조부)와, 양면 양극을 제조하는 양면 양극 제조부(도 1에서 보았을 때 우측에 위치한 양면 전극 제조부)를 포함한다.

단면 전극 제조부

상기 단면 전극 제조부(120)는 도 1을 참조하면, 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극을 연속하여 제조하기 위한 것으로, 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극시트(30a)가 권취된 제2 공급롤러(121), 상기 제2 공급롤러(121)에 권취된 단면 전극시트(30a)를 커팅하여 단면 전극(30)을 제조하는 제2 커터(122), 상기 단면 전극(30)을 이송하는 제2 컨베이어(123)를 포함한다.

이와 같은 구성을 가진 단면 전극 제조부(120)는 전극활물질이 단면에 코팅된 동일한 크기의 단면 전극(30)을 연속하여 제조한다.

여기서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치(100)는 양면 전극 제조부(110)와 단면 전극 제조부(120)를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 서로 다른 코팅구조를 가진 양면 전극(20)과 단면 전극(30)을 제조할 수 있고, 이에 따라 새로운 적층 구조를 가진 전극조립체를 하나의 공정라인에서 제조할 수 있으며, 그 결과 비용 절감, 작업 효율성을 높일 수 있다.

특히 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치(100)는 전극조립체의 최외각에 단면 전극(30)을 적층하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 전극조립체의 부피를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 비용 절감 및 감소한 부피만큼 전극을 더 포함하여 에너지밀도를 향상시킬 수 있다.

이동부

상기 이동부(130)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키기 위한 것이다.

즉, 상기 이동부(130)는 상기 미완성 전극조립체(1a) 제조시 상기 양면 전극 제조부(110)에 의해 제조된 양면 전극(20)만 연속하여 설정된 위치에 이동시키고, 상기 완제품 전극조립체(1) 제조시 상기 단면 전극 제조부(120)에 의해 제조된 단면 전극(30)만 설정된 위치에 이동시킨다. 이에 따라 작업의 효율성은 높이고 작업 시간을 감소시킬 수 있다.

특히 상기 이동부(130)는 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 휨을 보정할 수 있으며, 이에 따라 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 불량률을 크게 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 이동부(130)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 양면 전극 제조부(110)에 의해 제조된 양면 전극(20) 또는 단면 전극 제조부(120)에 의해 제조된 단면 전극(30)을 흡착하고 수평하게 펴주는 흡착부재(131)와, 상기 흡착부재(131)에 의해 흡착된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 설정된 위치에 이동시키는 이동부재(132)를 포함한다.

상기 흡착부재(131)는 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착함과 동시에 수평하게 펴주기 위한 것으로, 지지편(131a)과, 상기 지지편(131a)을 관통하여 상기 양면 전극 제조부(110)에 의해 제조된 양면 전극(20) 또는 단면 전극 제조부(120)에 의해 제조된 단면 전극(30)을 흡착하고 원위치로 복귀하면서 흡착된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 상기 지지편(131a)의 표면(도 4에서 보았을 때 저면)에 밀착시킴에 따라 상기 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 수평하게 펴주는 흡착편(131b)을 포함한다.

일례로, 상기 흡착부재(131)는 도 4의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 양쪽 단부가 상부로 휘어진 단면 전극(30)이 제2 컨베이어(123)를 통해 이송되면, 제1 실린더(131b-1)를 통해 흡착편(131b)을 하강시켜서 휘어진 단면 전극(30)을 흡착한다. 이때 흡착편(131b)은 2개 이상 구비되면서 휘어진 단면 전극(30)을 2곳 이상 흡착한다. 다음으로 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 흡착편(131b)을 상승시켜서 원위치로 복귀시킨다. 이때 흡착편(131b)에 흡착된 휘어진 단면 전극(30)은 지지편(131a)의 수평한 저면에 압착되면서 수평하게 펴진다. 즉, 휘어진 단면 전극(30)은 지지편(131a)의 수평한 저면에 면밀착된 상태로 압착되면서 수평하게 펴지게 된다. 다음으로 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 이동부재(132)를 통해 설정된 위치인 검사테이블(141)까지 흡착부재(131)를 이동시킨 다음, 제2 실린더(131b-2)를 통해 흡착부재(131)를 상기 검사테이블(141)을 향해 하강시킨다. 그러면 지지편(131a)이 상기 검사테이블(141)에 압착되면서 상기 흡착편(131b)에 흡착된 휘어진 전극(30)을 다시 수평하게 펴주게 된다. 다음으로 도 4의 (d)에 도시되어 있는 것과 같이, 흡착편(131b)의 흡착력을 제거하여 수평하게 펴진 단면 전극(30)을 검사테이블(141)에 위치시킬 수 있다.

다른 예로, 상기 흡착부재(131)는 도 5의 (a)에 도시되어 있는 것과 같이, 양쪽 단부가 하부로 휘어진 단면 전극(30)이 제2 컨베이어(123)를 통해 이송되면, 제1 실린더(131b-1)를 통해 흡착편(131b)을 하강시켜서 휘어진 단면 전극(30)을 흡착한다. 이때 흡착편(131b)은 2개 이상 구비되면서 휘어진 단면 전극(30)을 2곳 이상 흡착한다. 다음으로 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 흡착편(131b)을 상승시켜서 원위치로 복귀시킨다. 이때 흡착편(131b)에 흡착된 휘어진 단면 전극(30)은 양쪽 끝단 일부가 휘어진 상태를 유지할 수는 있지만 대부분의 단면 전극(30)의 표면이 지지편(131a)의 수평한 저면에 압착되면서 수평하게 펴진다. 즉, 양끝단을 제외한 휘어진 단면 전극(30)의 표면이 지지편(131a)의 수평한 저면에 면밀착된 상태로 압착되면서 수평하게 펴지게 된다. 다음으로 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 이동부재(132)를 통해 설정된 위치인 검사테이블(141)까지 흡착부재(131)을 이동시킨 다음, 제2 실린더(131b-2)를 통해 흡착부재(131)를 상기 검사테이블(141)을 향해 하강시킨다. 그러면 지지편(131a)이 상기 검사테이블(141)에 압착되면서 상기 흡착편(131b)에 흡착된 휘어진 전극(30)을 다시 수평하게 펴주게 된다. 다음으로 도 5의 (d)에 도시되어 있는 것과 같이 흡착편(131b)의 흡착력을 제거하면 수평하게 펴진 단면 전극(30)을 검사테이블(141)에 위치시킬 수 있다.

이와 같은 구성을 가진 이동부(130)는 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 이동함과 동시에 휨을 보정할 수 있으며, 이에 따라 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 불량률을 크게 줄일 수 있다.

한편, 흡착부재(131)는 지지편(131a)에 밀착된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 가열하는 가열편(131c)을 더 포함하며, 상기 가열편(131c)은 지지편(131a)에 밀착된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 가열함에 따라 휨을 보다 효과적으로 보정할 수 있다.

상기 이동부재(132)는 흡착부재(131)를 설정된 위치로 이동시키는 것으로, 로봇 팔 등의 장치를 이용하여 흡착부재(131)를 제1 컨베이어(113)에서 설정된 위치로, 제2 컨베이어(123)에서 설정된 위치인 검사테이블(141)까지 이동시킨다.

검사부

상기 검사부(140)는 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 불량여부를 검사하는 것으로, 검사테이블(141)에 배치된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 면적, 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 전극탭 위치 및 크기 등을 검사한다.

일례로, 상기 검사부(140)는 검사 테이블에 배치된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 촬영하는 비전 촬영부재와, 비전 촬영부재에 의해 촬영된 영상에서 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 이미지를 출력하고, 출영된 이미지와 설정된 정상 이미지를 대비하여 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 면적, 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)의 전극탭 위치 및 크기를 검사하는 검사부재를 포함한다.

스택부

상기 스택부(150)는 분리막(10)을 지그재그로 폴딩하기 위한 것으로, 분리막이 권취된 권취롤러(151), 상기 권취롤러에 권취된 분리막(10)을 지그재그로 폴딩하는 폴딩부재(152)를 포함한다.

적층부

상기 적층부(160)는 지그재그로 폴딩된 분리막의 접힌 부분에 양면 전극 또는 단면 전극을 삽입한다. 즉 상기 적층부(160)는 상기 스택부(150)에 의해 지그재그로 폴딩되는 분리막(10)의 접히는 부분에 상기 검사부(140)에 의해 정상으로 판별된 양면 전극(20)을 삽입하여 미완성 전극조립체(1a)를 제조하고, 상기 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 적층된 분리막(10)에 상기 정상으로 판별된 단면 전극(30)을 적층하여 완제품 전극조립체(1)를 제조한다.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치(100)는 양면 전극 및 단면 전극을 포함하는 2종의 전극을 이용하여 새로운 적층 구조를 가진 전극조립체를 제조할 수 있고, 특히 비용 절감 및 부피 감소를 통해 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

[본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조방법]

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조장치를 이용한 제조방법을 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극(20)을 제조하는 제1 단계, 전극활물질이 일면에 코팅된 단면 전극(30)을 제조하는 제2 단계, 상기 제1 단계 또는 상기 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 흡착하고 설정된 위치에 이동시키는 제3 단계, 상기 제3 단계에 의해 이동된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 검사하여 불량여부를 판별하는 제4 단계, 및 지그재그로 폴딩되는 분리막(10)에 양면 전극(20) 및 단면 전극(30)을 삽입하여 전극조립체를 제조하는 제5 단계를 포함한다.

상기 제1 단계는 도 1을 참조하면, 양면 전극 제조부(110)를 통해 양면 전극(20)을 제조한다. 즉, 상기 제1 단계는 양면 전극시트(20a)가 권취된 제1 공급롤러(111)를 준비하는 제1-1공정과, 상기 제1 공급롤러(111)에 권취된 양면 전극시트(20a)를 제1 커터(112)를 이용하여 일정한 크기로 커팅하여 양면 전극(20)을 제조하는 제1-2공정과, 상기 양면 전극(20)을 제1 컨베이어(113)를 이용하여 임의 장소로 이송하는 제1-3공정을 포함한다.

상기 제2 단계는 도 1을 참조하면 단면 전극 제조부(120)를 통해 단면 전극(30)을 제조한다. 즉, 상기 제2 단계는 단면 전극시트(30a)가 권취된 제2 공급롤러(121)를 준비하는 제2-1공정과, 상기 제2 공급롤러(121)에 권취된 단면 전극시트(30a)를 제2 커터(122)를 이용하여 일정한 크기로 커팅하여 단면 전극(30)을 제조하는 제2-2공정과, 상기 단면 전극(30)을 제2 컨베이어(123)를 이용하여 임의 장소로 이송하는 제2-3공정을 포함한다.

여기서 양면 전극 또는 단면 전극이 동시에 제조되는 것을 방지하기 위해 상기 제1 단계가 수행되면 상기 제2 단계는 정지상태를 유지하고, 반대로 상기 제2 단계가 수행되면 상기 제1 단계는 정지상태를 유지한다. 이는 불필요한 작동을 제거하여 에너지 절약하고, 적층불량이 발생되는 것을 미연에 방지하기 위함이다.

상기 제3 단계는 흡착부재(131)와 이동부재(132)를 포함한 이동부(130)를 통해 상기 제1 단계 또는 상기 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 흡착하고 설정된 위치인 검사테이블(141)까지 이동시킨다. 즉, 제3 단계는 흡착부재(131)를 이용하여 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 흡착하고 수평하게 펴주는 제3-1 공정과, 이동부재(132)를 이용하여 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 검사테이블(141)까지 이동시키는 제3-2 공정을 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제3-1 공정은 흡착부재(131)의 흡착편(131b)을 지지편(131a)을 통해 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 향해 하강시켜서 흡착한 다음, 상기 흡착편(131b)을 원위치로 복귀시킨다. 그러면 흡착편(131b)에 흡착된 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)이 지지편(131a)의 표면에 면밀착된 상태로 압착되면서 1차로 수평하게 펴진다.

즉, 상기 제3-1 공정은 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착편으로 흡착하여 파지하는 흡착공정과, 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 지지편에 압착시켜서 수평하게 펴주는 보정공정을 포함한다.

상기 제3-2 공정은 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)이 흡착된 흡착부재(131)를 설정된 위치인 검사테이블(141)까지 이동시킨 다음, 상기 흡착부재(131)의 지지편(131a)이 상기 검사테이블(141)에 가압되게 하강시킨다. 그러면 흡착부재(131)의 지지편(131a)과 검사테이블 사이에 위치한 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)이 압착되면서 2차로 수평하게 펴지게 된다. 이후 흡착편(131b)의 흡착력을 제거한 후 이동부재(132)를 통해 흡착부재(131)를 원위치시켜서 제3 단계를 반복 실시한다. 이때 검사테이블에는 수평하게 펴진 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)이 배치된다.

상기 제4 단계는 수평하게 펴진 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 검사하기 위한 것으로, 검사부(140)를 통해 수평하게 펴진 양면 전극(20) 또는 단면 전극(30)을 촬영하고, 촬영된 영상에서 이미지를 출력하며, 출력된 이미지와 입력된 이미지를 대비하여 불량여부를 검사한다.

상기 제5 단계는 스택부(150)를 이용하여 분리막(10)을 지그재그로 폴딩하는 제5-1 공정과, 적층부(160)를 이용하여 상기 제4 단계에 의해 정상으로 판별된 양면 전극(20)을 폴딩되는 분리막(10)의 접히는 부분에 삽입하여 미완성 전극조립체(1a)를 제조하는 제5-2 공정과, 적층부(160)를 이용하여 상기 미완성 전극조립체(1a)의 최외각에 적층된 분리막(10)에 정상으로 판별된 단면 전극(30)을 적층하여 완제품 전극조립체(1)를 제조하는 제5-3공정으로 이루어진다.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 양면 전극 및 단면 전극을 포함한 2종의 전극을 통해 새로운 적층 구조의 전극조립체를 효과적으로 제조할 수 있으며, 특히 하나의 공정 라인에서 양면 전극 및 단면 전극을 제조할 수 있어 제조비용 및 부피 감소를 통한 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

1: 제품인 전극조립체
1a: 미완성 전극조립체
10: 분리막
20: 양면 전극
30: 단면 전극
100: 전극조립체 제조장치
110: 양면 전극 제조부
120: 단면 전극 제조부
130: 이동부
140: 검사부
150: 스택부
160: 적층부

Claims

전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 제조하는 양면 전극 제조부;
전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극을 제조하는 단면 전극 제조부;
상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키는 이동부;
상기 이동부에 의해 이동한 양면 전극 또는 단면 전극을 검사하여 불량여부를 판별하는 검사부;
분리막을 지그재그로 폴딩하는 스택부; 및
상기 스택부에 의해 지그재그로 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 양면 전극을 삽입하여 미완성 전극조립체를 제조하고, 상기 미완성 전극조립체의 최외각에 적층된 분리막에 상기 검사부에 의해 정상으로 판별된 단면 전극을 적층하여 완제품 전극조립체를 제조하는 적층부를 포함하는 전극조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 양면 전극 제조부는 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극시트가 권취된 제1 공급롤러, 상기 제1 공급롤러에서 권출되는 양면 전극시트를 커팅하여 양면 전극을 제조하는 제1 커터, 상기 양면 전극을 이송하는 제1 컨베이어를 포함하고,
상기 단면 전극 제조부는 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극시트가 권취된 제2 공급롤러, 상기 제2 공급롤러에서 권출되는 단면 전극시트를 커팅하여 단면 전극을 제조하는 제2 커터, 상기 단면 전극을 이송하는 제2 컨베이어를 포함하는 전극조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이동부는 상기 미완성 전극조립체 제조시 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극만 연속하여 설정된 위치에 이동시키고, 상기 완제품 전극조립체 제조시에는 상기 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극만 설정된 위치에 이동시키는 전극조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 이동부는 양면 전극제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극제조부에 의해 제조된 단면 전극을 흡착하고 수평하게 펴주는 흡착부재와, 상기 흡착부재에 의해 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 설정된 위치에 이동시키는 이동부재를 포함하는 전극조립체 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 흡착부재는 지지편과, 상기 지지편을 관통하여 상기 양면 전극 제조부에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극 제조부에 의해 제조된 단면 전극을 흡착하고 원위치로 복귀하면서 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 상기 지지편의 표면에 밀착시켜서 수평하게 펴주는 흡착편을 포함하는 전극조립체 제조장치.
청구항 5에 있어서,
상기 흡착부재는 상기 지지편을 가열하여 상기 지지편에 압착되는 양면 전극 또는 단면 전극의 온도를 상승시키는 가열편을 더 포함하는 전극조립체 제조장치.
전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극을 제조하는 제1 단계;
전극활물질이 일면에 코팅된 단면 전극을 제조하는 제2 단계;
상기 제1 단계 또는 상기 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착하고 설정된 위치에 이동시키는 제3 단계;
상기 제3 단계에 의해 이동된 양면 전극 또는 단면 전극을 검사하여 불량여부를 판별하는 제4 단계;
분리막을 지그재그로 폴딩하는 제5-1 공정과, 상기 제4 단계에 의해 정상으로 판별된 양면 전극을 폴딩되는 분리막의 접히는 부분에 삽입하여 미완성 전극조립체를 제조하는 제5-2 공정과, 상기 미완성 전극조립체의 최외각에 적층된 분리막에 상기 제4 단계에 의해 정상으로 판별된 단면 전극을 적층하여 완제품 전극조립체를 제조하는 제5-3공정으로 이루어진 제5 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 단계는 전극활물질이 양면에 코팅된 양면 전극시트를 준비하는 제1-1 공정, 양면 전극시트를 커팅하여 양면 전극을 제조하는 제1-2공정, 상기 양면 전극을 이송하는 제1-3공정을 포함하고,
상기 제2 단계는 전극활물질이 단면에 코팅된 단면 전극시트를 준비하는 제2-1공정, 상기 단면 전극시트를 커팅하여 단면 전극을 제조하는 제2-2공정, 상기 단면 전극을 이송하는 제2-3공정을 포함하는 전극조립체 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 단계는 상기 제5 단계에서 미완성 전극조립체를 제조하는 제5-1 공정시 상기 제1 단계에 의해 제조된 양면 전극만 연속하여 상기 제4 단계로 이동시키고, 완제품 전극조립체를 제조하는 제5-2공정시에는 상기 제2 단계에 의해 제조된 단면 전극만 상기 제4 계로 이동시키는 전극조립체 제조방법.
청구항 9에 있어서,
상기 제5-1 공정시 상기 제2 단계는 단면 전극이 제조되지 않게 정지되고,
상기 제5-2 공정시 상기 제1 단계는 양면 전극이 제조되지 않게 정지되는 전극조립체 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3 단계는 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착하고 수평하게 펴주는 제3-1 공정과, 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 검사부로 이동시키는 제3-2 공정을 포함하는 전극조립체 제조방법
청구항 11에 있어서,
상기 제3-1 공정은 제1 단계 또는 제2 단계에 의해 제조된 양면 전극 또는 단면 전극을 흡착편으로 흡착하여 파지하는 흡착공정과, 상기 흡착된 양면 전극 또는 단면 전극을 지지편에 압착시켜서 수평하게 펴주는 보정공정을 포함하는 전극조립체 제조방법.