KR20200031347A

KR20200031347A - 이차전지 적층장치

Info

Publication number: KR20200031347A
Application number: KR1020180110256A
Authority: KR
Inventors: 윤진국; 이영준; 전상범; 고명준; 우상훈
Original assignee: (주)이티에스
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-03-24

Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지 셀을 이루는 분리막을 개재시켜 제1전극 및 제2전극을 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치에 관한 것이다. 본 발명은, 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치로서, Y축방향으로 설정된 적층위치 및 가압위치 사이에서 왕복 이동가능하게 설치되며 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되는 적층체(1)를 지지하는 하나 이상의 스테이지(100)와; 가압위치에 설치되어 가압위치에 위치된 스테이지(100)에 안착된 적층체(1)를 상측에서 가압하는 셀가압부(200)와; 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 이동방향의 일측에 배치되어 복수의 제1전극시트(11)들 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층된 전극시트공급부(300)와; 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 전극시트공급부(300)에 대향되어 설치되어 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 분리막공급부(400)와; 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 적층위치에 위치된 스테이지(100)로 이송하는 전극시트이송부(510)와; 분리막공급부(400)로부터 분리막(20)을 적층위치에 위치된 스테이지(100)로 이송하는 분리막이송부(520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층정치를 개시한다.

Description

이차전지 적층장치 {Stacker for secondary battery}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지 셀을 이루는 분리막을 개재시켜 제1전극 및 제2전극을 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양전극과 음전극의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다.

이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분된다.

이차전지는 산업 전반에 걸쳐 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이차전지는 전극 조립체를 수용하고 있는 케이스의 형상에 따라 여러 가지로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로 원통형, 각형, 파우치형 등이 있다.

통상적으로 원통형 이차전지는 원통형 알루미늄캔을 사용하고, 각형 이차전지는 각형의 알루미늄캔을 사용하며, 파우치형 이차전지는 알루미늄 등의 소재로 된 박판의 알루미늄 라미네이트 필름을 팩 형태로 한 파우치로 밀봉한 것으로 상대적으로 경량이면서 안정성이 우수하여 근래 들어 널리 사용되고 있다.

예로서, 파우치형 이차전지의 구성을 살펴보면, 음전극과 양전극 사이에 분리막인 세퍼레이터(separator)를 개재시켜 이루어진 전극조립체인 스택(stack)과, 이 스택을 내부에 밀봉 수용하는 것으로 알루미늄-라미네이트 필름으로 이루어진 파우치 그리고, 상기 스택에 일단이 연결되고 타단은 파우치의 외부로 노출되어 외부로 전류를 유도하기 위한 판상(板狀)의 음양극용 전극탭으로 구성된다.

한편 분리막 및 전극시트들을 교번하여 적층함에 있어서 분리막의 재질, 두께, 형상 등에 따라서 적층속도가 결정되는베 분리막 및 전극시트의 적층방법에 의하여 수율이 결정된다.

특히 분리막의 두께가 박형화되며, 낱장의 분리막을 전극시트 상에 적층시키는 공정은, 이차전지 제조과정에서 생산속도를 결정하는 중요한 공정 중 하나이다.

본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점 및 중요성을 인식하여, 전극시트 및 분리막이 순차적으로 적층함에 있어서 보다 신속하게 분리막을 적층시킴으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 이차전지 적층장치를 제공하는데 있다.

본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치로서, Y축방향으로 설정된 적층위치 및 가압위치 사이에서 왕복 이동가능하게 설치되며 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되는 적층체(1)를 지지하는 하나 이상의 스테이지(100)와; 상기 가압위치에 설치되어 상기 가압위치에 위치된 상기 스테이지(100)에 안착된 적층체(1)를 상측에서 가압하는 셀가압부(200)와; 상기 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 상기 이동방향의 일측에 배치되어 복수의 제1전극시트(11)들 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층된 전극시트공급부(300)와; 상기 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 상기 전극시트공급부(300)에 대향되어 설치되어 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 분리막공급부(400)와; 상기 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 상기 적층위치에 위치된 상기 스테이지(100)로 이송하는 전극시트이송부(510)와; 상기 분리막공급부(400)로부터 분리막(20)을 상기 적층위치에 위치된 상기 스테이지(100)로 이송하는 분리막이송부(520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층정치를 개시한다.

상기 가압위치는, 상기 적층위치를 중심으로 서로 대향되어 배치되는 제1가압위치 및 제2가압위치로 설정되고, 상기 스테이지(100)는, 제1스테이지(110) 및 제2스테이지(120)로 구성되어, 상기 제1스테이지(110)가 상기 적층위치에 위치되었을 때 상기 제2스테이지(120)가 상기 제2가압위치에 위치되며, 상기 제1스테이지(110)가 제1가압위치에 위치되었을 때 상기 제2스테이지(120)에 위치될 수 있다.

상기 분리막공급부(400) 및 상기 적층위치 사이에는, 상기 분리막이송부(520)에 픽업된 분리막(20)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 상기 분리막(20)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치되며, 상기 수평정렬상태에 따라서 분리막(20) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 상기 스테이지(100) 및 상기 분리막이송부(520) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 적층위치 및 상기 전극시트공급부(300) 사이에는, 상기 전극시트이송부(510)에 픽업된 전극시트(11, 12)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 상기 전극시트(11, 12)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치되며, 상기 수평정렬상태에 따라서 전극시트(11, 12) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 상기 스테이지(100) 및 상기 전극시트이송부(510) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치될 수 있다.

상기 분리막공급부(400)는, 상기 전극시트공급부(300)는, 분리막롤(21)로부터 미리 설정된 크기로 절단하여 분리막(20)을 낱장으로 공급할 수 있다.

상기 분리막공급부(400)는, 분리막이 연속시트(22)로 감겨진 분리막롤(21)이 회전가능하게 설치된 분리막시트공급부(410)와; 상기 분리막시트공급부(410)로부터 연속시트(22)를 공급받아 저면에서 고정하는 시트고정안착부(430)와; 연속시트(22)를 고정한 상태에서 상기 시트고정안착부(430)에 고정된 연속시트(22)를 연속시트(22)의 길이방향으로 미리 설정된 폭으로 절단하여 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 형성하는 시트절단부(420)를 포함하며, 상기 분리막이송부(520)는, 상기 시트절단부(420)의 절단된 분리막(20)을 상기 스테이지(100)로 이송할 수 있다.

상기 분리막시트공급부(410)는, 분리막롤(21)로부터 상기 시트고정안착부(430) 사이에서 연속시트(22)의 이동경로에 설치되어 연속시트(22)의 이동을 안내하도록 분리막롤(21)의 회전축방향과 평행을 이루어 배치되는 하나 이상의 안내로드(412, 413)를 포함할 수 있다.

상기 분리막이송부(520)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정할 수 있다.

상기 시트절단부(420)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정하는 진공흡착부(421)와; 상기 진공흡착부(421)에 결합되어 상기 진공흡착부(421)에 흡착된 연속시트(22)를 절단하는 분리막절단부(422)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차전지 적층장치는, 분리막 및 전극시트가 순차적으로 적층되도록 분리막/전극시트 적층체를 지지하는 스테이지를 적층위치 및 가압위치를 교번하여 이동하도록 함으로써 분리막/전극시트 적층공정 및 가압공정을 효율적으로 수행함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

특히 분리막/전극시트 적층위치를 중심으로 가압위치를 한 쌍으로 설정하고 스테이지 또한 한 쌍으로 배치하여 적층공정 및 가압공정을 번갈아가면서 수행이 가능하도록 함으로써 분리막/전극시트 적층공정 및 가압공정을 효율적으로 수행함으로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 이차전지 적층장치는, 분리막의 공급에 있어서 연속시트로 감긴 롤로부터 미리 설정된 크기로 절단, 즉 재단하여 낱장으로 공급함으로써 전극시트 사이에 개재되는 분리막의 공급을 보다 원활하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 이차전지 적층장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 이차전지 적층장치 중 주요 구성을 보여주는 Y축방향에서 본 정면도이다.
도 3a 및 도 3b는, 각각 도 1의 이차전치 적층장치 중 주요 구성을 보여주는 X축방향에서 본 측면도들로서, 스테이지의 이동을 보여주는 측면도들이다.
도 4는, 도 1의 이차전지 적층장치 중 분리막 절단부 및 분리막지지부를 보여주는 정면도이다.
도 5a 내지도 5d는, 도 4의 분리막 절단부를 보여주는 측면도들이다.

이하 본 발명에 따른 이차전지 적층장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 이차전지 적층장치는, 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치로서, 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되는 적층체(1)를 지지하는 하나 이상의 스테이지(100)와; 스테이지(100)의 일측에 배치되어 복수의 제1전극시트(11)들 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층된 전극시트공급부(300)와; 스테이지(100)를 기준으로 전극시트공급부(300)에 대향되어 설치되어 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 분리막공급부(400)와; 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 스테이지(100)로 이송하는 전극시트이송부(510)와; 분리막공급부(400)로부터 분리막(20)을 스테이지(100)로 이송하는 분리막이송부(520)를 포함한다.

여기서 상기 적층체(1)는, 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 서로 번갈아가면서 적층되며 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12) 사이에 분리막(20)이 위치되어 구성된 전극조립체로 다양한 구성이 가능하다.

상기 적층체(1)는, 알루미늄-라미네이트 필름으로 이루어진 파우치에 수용되어 2차전지의 기본단위체가 될 수 있다.

상기 제1전극시트(11)는 양전극을 이루고 제2전극시트(12)는 음전극을 이루거나, 또는 제1전극시트(11)는 음전극을 이루고 제2전극시트(12)는 양전극을 이룰 수 있다.

예로서, 상기 제1전극시트(11)가 Cu 재질로 이루어지고 제2전극시트(12)가 Al 재질로 이루어지는 경우, 제1전극시트(11)는 양전극을 이루고, 제2전극시트(12)는 음전극을 이룰 수 있다.

상기 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)는, 미리 설정된 길이와 폭을 가지는 직사각형시트로 가공될 수 있다.

이때, 상기 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)는 적층체(1)의 양극 및 음극을 구성하는 전극탭이 적층시 분리막(20)의 외측으로 돌출되도록 구비될 수 있다.

상기 분리막(20)은, 적층체(1)의 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12) 사이에 위치되어 제1전극시트(11)와 제2전극시트(12)를 분리시키는 세퍼레이터(separator)이다.

상기 분리막(20)은, 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12) 사이에 위치되어 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)를 완전히 분리하기 위하여 제1전극시트(11)와 제2전극시트(12) 보다 큰 길이 및 큰 폭을 가지는 직사각형시트로 가공됨이 바람직하다.

따라서, 상기 적층체(1)의 적층구조에서, 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)들은 분리막(20)의 가장자리 외곽부를 제외한 내측 중앙부에 배치될 수 있다.

상기 스테이지(100)는, 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되는 적층체(1)를 지지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

여기서 상기 적층체(1)는, 분리막(20), 제1전극시트(11), 분리막(20), 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되며 형성되며, 평면형상이 직사각형 형상으로 이루어지는 것이 일반적이다.

이에 상기 스테이지(100)는, 적층체(1)의 안정적 적층 및 지지를 위하여 다양한 형상 및 구조를 가질 수 있다.

한편 상기 스테이지(100) 상에서 미리 설정된 층으로 매수로 분리막(20), 제1전극시트(11), 분리막(20), 제2전극시트(12)가 적층되며, 적층체(1)는 압착되어 컴팩트화되는 것이 바람직하다.

이에, 본 발명에 따른 이차전지 적층장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스테이지(100)에 안착된 적층체(1)를 상측에서 가압하는 셀가압부(200)를 추가로 포함함이 바람직하다.

상기 셀가압부(200)는, 스테이지(100)에 안착된 적층체(1)를 상측에서 가압하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 셀가압부(200)는, 스테이지(100)에 안착된 적층체(3)의 압착을 위하여 상하이동이 가능하도록 설치되어 적층체(1)의 상면에 면접촉에 의하여 가압하는 가압부재를 포함할 수 있다.

그리고 상기 가압부재는, 열압착에 의하여 가압됨이 바람직하는바 가압부재를 가열하기 위한 가열부가 설치될 수 있다.

상기 가열부는, 전기히터로 구성되거나, 가압부재 내부에 열매체가 흐르도록 형성된 유로로 구성되는 등 가열방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

상기 셀가압부(200)에 의한 열압착에 의하여 분리막(20), 제1전극시트(11), 분리막(20), 제2전극시트(12)로 이루어진 적층체(1)는, 컴팩트하고 견고하게 일체화된다.

한편 상기 셀가압부(200)는, 스테이지(100)의 직상부에 설치되어 적층체(1)의 적층 완료 후 가압하는 가압공정이 수혹으로 수행될 수 있으나, 이 경우 가압공정의 수행시 적층공정의 수행이 곤란하여 전체 적층공정의 수행을 어렵게 하는 문제점이 있다.

이에, 일 실시예로서 상기 스테이지(100)는, Y축방향으로 설정된 적층위치 및 가압위치 사이에서 왕복 이동가능하게 설치되며, 스테이지(100)가 적층위치에 위치될 때 분리막(20), 제1전극시트(11), 분리막(20), 제2전극시트(12)의 적층공정이 수행되고, 스테이지가 가압위치, 즉 가압부(200)가 설치된 위치로 이동되어 위치되었을 때 셀가압부(200)에 의한 가압공정이 수행될 수 있다.

특히 적층공정의 효율적 수행을 위하여, 가압위치, 즉 셀가압부(200)가 설치된 위치는, 도 1에 도시된 바와 ?이, 적층위치를 중심으로 서로 대향되어 배치되는 제1가압위치 및 제2가압위치로 설정되고, 스테이지(100)는, 제1스테이지(110) 및 제2스테이지(120)로 구성되어, 제1스테이지(110)가 적층위치에 위치되었을 때 제2스테이지(120)가 상기 제2가압위치에 위치되며, 제1스테이지(110)가 제1가압위치에 위치되었을 때 제2스테이지(120)에 위치될 수 있다.

한편 상기 가압위치에서 열압착이 완료된 적층체(1)는, 가압위치에서 별도로 설치된 이송부(미도시)에 의하여 언로딩부(미도시)로 이송될 수 있다.

또한 상기 가압위치에서 열압착이 완료된 적층체(1)는, 적층위치로 이동된 후 후술하는 전극시트이송부(510)에 의하여 언로딩부(미도시)로 이송될 수 있다.

여기서 상기 언로딩부는, 적층 및 열압착이 완료된 적층체(1)가 순차적으로 적층되는 구성으로서, 적층체(1)의 적층방식에 따라서 카세트, 랙 등 다양한 구성이 가능하다.

상기 전극시트공급부(300)는, 스테이지(100)의 일측에 배치되어 복수의 제1전극시트(11)들 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층되는 구성으로서, 전극시트의 적층방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 전극시트공급부(300)는, 일정 매수의 적층된 전극시트들을 지지하는 지지플레이트와, 후술하는 전극시트이송부(510)에 의한 이송이 원활하도록 지지플레이트를 상측으로 이동시키는 승강부를 포함할 수 있다.

한편 상기 전극시트공급부(300)는, 복수의 제1전극시트(11)들이 적층된 제1전극시트공급부(310) 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층된 제2전극시트공급부(320)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1전극시트공급부(310) 및 제2전극시트공급부(320)는, 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층됨을 고려하여 전극시트이송부(510)의 이동방향, 즉 X축방향을 따라서 배치될 수 있다.

그리고 상기 스테이지(100) 상에 열압착을 마친 적층체(1)가 적재되는 언로딩부가 제1전극시트공급부(310) 및 제2전극시트공급부(320)의 배치방향을 따라서 배치될 수 있다.

상기 언로딩부가 제1전극시트공급부(310) 및 제2전극시트공급부(320)의 배치방향을 따라서 배치되는 경우 적층체(1)의 언로딩을 전극시트이송부(510)를 활용하여 언로딩할 수 있다.

상기 분리막공급부(400)는, 스테이지(100)를 기준으로 전극시트공급부(300)에 대향되어 설치되어 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 구성으로서 분리막(20)의 공급방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 분리막공급부(400)는, 미리 설정된 크기로 절단된 상태로 적층된 상태로 후술하는 분리막이송부(520)에 의하여 이송될 수 있다.

한편 분리막의 재질상의 특성, 특히 초박형화되면서 적층된 상태의 분리막을 픽업하는 것이 기술적으로 매우 어렵다.

이에 상기 분리막고급부(400)는, 일 실시예로서, 분리막롤(21)로부터 미리 설정된 크기로 절단하여 분리막(20)을 낱장으로 공급하도록 구성됨이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 분리막공급부(400)는, 분리막이 연속시트(22)로 감겨진 분리막롤(21)이 회전가능하게 설치된 분리막시트공급부(410)와; 분리막시트공급부(410)로부터 연속시트(22)를 공급받아 저면에서 고정하는 시트고정안착부(430)와; 연속시트(22)를 고정한 상태에서 시트고정안착부(430)에 고정된 연속시트(22)를 연속시트(22)의 길이방향으로 미리 설정된 폭으로 절단하여 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 형성하는 시트절단부(420)를 포함할 수 있다.

여기서 분리막롤(21)은, 분리막이 연속시트(22)로 감겨진 롤로서 분리막의 폭 및 재질에 따라서 다양한 구조의 롤로 구성될 수 있다.

상기 분리막시트공급부(410)는, 분리막이 연속시트(22)로 감겨진 분리막롤(21)이 회전가능하게 설치되는 구성으로서 롤의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 분리막시트공급부(410)는, 중공형의 실린더 외주면에 분리막시트(22)가 연속시트 구조로 감겨진 롤(21)이 중공이 회전가능하게 삽입되는 원통형의 로드로 구성될 수 있다.

여기서 상기 분리막시트공급부(410)는, 분리막시트(22)의 원활한 공급을 위하여 모터에 의하여 회전되도록 구성될 수 있다.

한편 상기 분리막시트공급부(410)는, 후술하는 후술하는 시트고정안착부(430)에 의한 분리막시트(22)의 고정 및 이송과정에서 장력의 변화로 분리막시트(22)의 고정상태가 불안정해지는 문제점이 있다.

이에, 상기 분리막시트공급부(410)는, 분리막롤(21)로부터 시트고정안착부(430) 사이에서 연속시트(22)의 이동경로에 설치되어 연속시트(22)의 이동을 안내하도록 분리막롤(21)의 회전축방향과 평행을 이루어 배치되는 하나 이상의 안내로드(412, 413)를 포함할 수 있다.

상기 안내로드(412, 413)는, 분리막롤(21)로부터 시트고정안착부(430) 사이에서 연속시트(22)의 이동경로에 설치되어 연속시트(22)의 이동을 안내하도록 분리막롤(21)의 회전축방향과 평행을 이루어 배치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

더 나아가 상기 안내로드(412, 413) 중 적어도 하나는, 상하방향 및 좌우방향 중 적어도 일방향으로 이동이 가능하도록 설치되어 분리막시트(22)의 고정 및 이송과정에서 변화되는 장력을 적절히 조정함으로써 분리막시트(22)의 고정을 안정적으로 유지시킬 수 있다.

상기 시트고정안착부(430)는, 분리막시트공급부(410)로부터 연속시트(22)를 공급받아 저면에서 고정하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

상기 시트고정안착부(430)는, 연속시트(22)의 저면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정할 수 있다.

그리고 상기 시트고정안착부(430)는, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 연속시트(22)의 저면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정한 상태에서 후술하는 시트절단부(420)에 의하여 미리 설정된 크기로 절단할 수 있도록 연속시트(22)를 X축방향으로 이동가능하게 설치됨이 바람직하다.

한편 상기 시트고정안착부(430)는, 시트절단부(420)에 의하여 절단된 분리막(20)이 후술하는 분리막이송부(520)로 전달이 용이하도록 분리막(20)을 흡착하는 진공압이 제어될 수 있다.

상기 시트절단부(420)는, 연속시트(22)를 고정한 상태에서 시트고정안착부(430)에 고정된 연속시트(22)를 연속시트(22)의 길이방향으로 미리 설정된 폭으로 절단하여 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 시트절단부(420)는, 도 4 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정하는 진공흡착부(421)와; 진공흡착부(421)에 결합되어 진공흡착부(421)에 흡착된 연속시트(22)를 절단하는 분리막절단부(422)를 포함할 수 있다.

상기 진공흡착부(421)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

특히 상기 진공흡착부(421)는, 앞서 설명한 시트고정안착부(430)에 고정된 상태의 연속시트(22)가 분리막절단부(422)에 의하여 절단될 때 연속시트(22)의 장력에 의하여 하측으로 처지거나 반대방향으로 이동되는 것을 방지하기 위하여 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정할 수 있다.

한편 상기 시트고정안착부(430) 및 시트절단부(420)를 이용한 분리막의 절단과정은, 도 5a 내지 도 5d에 도시된 바와 같다.

구체적으로, 먼저 상기 시트고정안착부(430)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 연속시트(22)의 저면을 면접촉에 의하여 고정하고, 아울러 시트절단부(420)의 진공흡착부(421)에 의하여 연속시트(22)의 상면을 면접촉에 의하여 고정한 상태에서 분리막절단부(422)에 의하여 분리막(20)을 절단한다.

상기 분리막(20)의 절단이 완료되면, 절단된 분리막(20)은, 후술하는 분리막이송부(520)에 의하여 스테이지(100)의 적층체(1)로 이송된다.

그리고 상기 시트고정안착부(430)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 절연막(20)의 추가 공급을 위하여 시트절단부(420) 쪽으로, 즉 시트절단부(420)에 의하여 절단된 연속시트(22)의 끝단을 기준으로 미리 설정된 길이로 추가 절단되도록 미리 설정된 거리만큼 이동된다. 여기서 상기 시트절단부(420)는, 시트고정안착부(430)의 원활한 이동을 위하여 상측으로 이동된 상태에 있다.

상기 시트고정안착부(430)가 미리 설정된 거리만큼 이동된 후 시트절단부(420)는, 연속시트(22)를 흡착고정한 상태에서 하강하게 되며, 시트고정안착부(430)는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 연속시트(22)의 저면을 진공압에 의하여 흡착고정한다.

한편 상기 시트고정안착부(430)가 연속시트(22)의 저면을 진공압에 의하여 흡착고정하게 되면, 도 5d에 도시된 바와 같이, 시트고정안착부(430)는, 미리 설정된 길이로 연속시트(22)를 절단할 수 있도록 스테이지(100) 쪽으로 이동한다. 여기서 상기 시트절단부(420)는, 시트고정안착부(430)의 원활한 이동을 위하여 상측으로 이동된 상태에 있다.

그리고 상기 시트고정안착부(430)가 절단위치에 있게 되면, 시트절단부(420)는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 분리막절단부(422)에 의하여 연속시트(22)의 절단을 수행할 수 있도록 하측으로 하강한다.

한편 앞서 설명한 분리막의 흡착고정은, 분리막과 면접촉하는 면에 다수의 흡입공들과, 외부로부터 진공압을 전달하는 공압전달선과 연결되어 다수의 흡입공들과 연결되는 메인유로가 형성된 흡착블록을 사용하여 수행될 수 있다.

상기 전극시트이송부(510)는, 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 스테이지(100)로 이송하는 구성으로서 전극시트의 이동방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 전극시트이송부(510)는, 진공압에 의하여 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 스테이지(100)로 이송할 수 있으며, 전극시트는, 전극시트 흡착시 흡착헤드를 구비한 복수의 픽커들에 의하여 픽업될 수 있다.

상기 분리막이송부(520)는, 분리막공급부(400)로부터 분리막(20)을 스테이지(100)로 이송하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.

예로서, 상기 분리막이송부(520)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정할 수 있다.

한편 상기 분리막공급부(400) 및 적층위치 사이에는, 분리막이송부(520)에 픽업된 분리막(20)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 분리막(20)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치될 수 있으며, 이때 수평정렬상태에 따라서 분리막(20) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 스테이지(100) 및 분리막이송부(520) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치될 수 있다.

특히 상기 분리막이송부(520)가 분리막(20)을 흡착고정한 상태에서 회전가능하게 설치될 수 있다.

또한 상기 적층위치 및 전극시트공급부(300) 사이에는, 전극시트이송부(510)에 픽업된 전극시트(11, 12)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 전극시트(11, 12)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치될 수 있으며, 이때 수평정렬상태에 따라서 전극시트(11, 12) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 스테이지(100) 및 전극시트이송부(510) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치될 수 있다.

특히 상기 전극시트이송부(510)가 전극시트(11, 12)를 흡착고정한 상태에서 회전가능하게 설치될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 적층체
11 : 제1전극시트 12 : 제2전극시트
20 : 분리막
100 : 스테이지 200 : 가압부
300 : 전극시트공급부 400 : 분리막공급부

Claims

분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층하는 이차전지 적층장치로서,
Y축방향으로 설정된 적층위치 및 가압위치 사이에서 왕복 이동가능하게 설치되며 분리막(20)이 개재되면서 제1전극시트(11) 및 제2전극시트(12)가 순차적으로 적층되는 적층체(1)를 지지하는 하나 이상의 스테이지(100)와;
상기 가압위치에 설치되어 상기 가압위치에 위치된 상기 스테이지(100)에 안착된 적층체(1)를 상측에서 가압하는 셀가압부(200)와;
상기 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 상기 이동방향의 일측에 배치되어 복수의 제1전극시트(11)들 및 복수의 제2전극시트(12)들이 적층된 전극시트공급부(300)와;
상기 스테이지(100)의 이동방향을 기준으로 상기 전극시트공급부(300)에 대향되어 설치되어 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 분리막공급부(400)와;
상기 전극시트공급부(300)로부터 제1전극시트(11)들 및 제2전극시트(12)를 상기 적층위치에 위치된 상기 스테이지(100)로 이송하는 전극시트이송부(510)와;
상기 분리막공급부(400)로부터 분리막(20)을 상기 적층위치에 위치된 상기 스테이지(100)로 이송하는 분리막이송부(520)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층정치.
청구항 1에 있어서,
상기 가압위치는, 상기 적층위치를 중심으로 서로 대향되어 배치되는 제1가압위치 및 제2가압위치로 설정되고, 상기 스테이지(100)는, 제1스테이지(110) 및 제2스테이지(120)로 구성되어,
상기 제1스테이지(110)가 상기 적층위치에 위치되었을 때 상기 제2스테이지(120)가 상기 제2가압위치에 위치되며,
상기 제1스테이지(110)가 제1가압위치에 위치되었을 때 상기 제2스테이지(120)에 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리막공급부(400) 및 상기 적층위치 사이에는, 상기 분리막이송부(520)에 픽업된 분리막(20)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 상기 분리막(20)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치되며
상기 수평정렬상태에 따라서 분리막(20) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 상기 스테이지(100) 및 상기 분리막이송부(520) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적층위치 및 상기 전극시트공급부(300) 사이에는, 상기 전극시트이송부(510)에 픽업된 전극시트(11, 12)의 수평정렬상태를 확인하기 위하여 상기 전극시트(11, 12)에 대한 이미지를 획득하는 제1이미지획득부(610)가 설치되며,
상기 수평정렬상태에 따라서 전극시트(11, 12) 및 적층체(1) 중 어느 하나의 수평회전에 의하여 정렬되도록 상기 스테이지(100) 및 상기 전극시트이송부(510) 중 적어도 하나는, 수평회전이 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 분리막공급부(400)는, 상기 전극시트공급부(300)는, 분리막롤(21)로부터 미리 설정된 크기로 절단하여 분리막(20)을 낱장으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전극적층장치.
청구항 5에 있어서,
상기 분리막공급부(400)는,
분리막이 연속시트(22)로 감겨진 분리막롤(21)이 회전가능하게 설치된 분리막시트공급부(410)와;
상기 분리막시트공급부(410)로부터 연속시트(22)를 공급받아 저면에서 고정하는 시트고정안착부(430)와;
연속시트(22)를 고정한 상태에서 상기 시트고정안착부(430)에 고정된 연속시트(22)를 연속시트(22)의 길이방향으로 미리 설정된 폭으로 절단하여 미리 설정된 크기의 분리막(20)을 형성하는 시트절단부(420)를 포함하며,
상기 분리막이송부(520)는, 상기 시트절단부(420)의 절단된 분리막(20)을 상기 스테이지(100)로 이송하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.
청구항 6에 있어서,
상기 분리막시트공급부(410)는,
분리막롤(21)로부터 상기 시트고정안착부(430) 사이에서 연속시트(22)의 이동경로에 설치되어 연속시트(22)의 이동을 안내하도록 분리막롤(21)의 회전축방향과 평행을 이루어 배치되는 하나 이상의 안내로드(412, 413)를 포함하는 것을 이차전지 적층장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 분리막이송부(520)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 시트절단부(420)는, 연속시트(22)의 상면에 면접촉에 의하여 진공압을 이용하여 흡착하여 고정하는 진공흡착부(421)와;
상기 진공흡착부(421)에 결합되어 상기 진공흡착부(421)에 흡착된 연속시트(22)를 절단하는 분리막절단부(422)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 적층장치.