KR20200058751A - 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는, 전극 및 분리막의 적층체가 통과될 때, 상기 적층체를 가열하는 히터부와, 상기 히터부 사이를 통과하면서 가열된 상기 적층체를 라미네이션(lamination) 시키는 라미네이션 장치 및 상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시 상기 히터부로부터 상기 적층체에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록, 상기 적층체를 상기 히터부로부터 일정거리 이격되게 위치시키는 이동부를 포함한다
Description
본 발명은 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 전극 및 분리막을 열을 가하여 라미네이션 시켜 전극 조립체를 제조할 때, 설비 정지 시 열에 의한 분리막의 수축으로 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는, 전극 및 분리막의 적층체가 통과될 때, 상기 적층체를 가열하는 히터부와, 상기 히터부 사이를 통과하면서 가열된 상기 적층체를 라미네이션(lamination) 시키는 라미네이션 장치 및 상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시 상기 히터부로부터 상기 적층체에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록, 상기 적층체를 상기 히터부로부터 일정거리 이격되게 위치시키는 이동부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은, 전극 및 분리막의 적층체를 히터부로 통과시켜 열을 가하는 히팅공정과, 상기 적층체를 라미네이션 장치로 통과시키며 라미네이션(lamination) 하는 라미네이션 공정 및 상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 히터부로부터 상기 적층체에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록 상기 적층체를 상기 히터부에서 일정거리 이격시키는 열전달 제한 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 및 분리막의 적층체를 히터부를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치의 정지 시, 적층체를 히터부에서 이격된 거리에 위치되도록 이동시켜 적층체가 히터부에 의한 열에 계속적으로 노출되는 것을 방지하여 분리막의 수축을 감소 또는 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 적층체와 히터부 사이에 에어를 분사하여 적층체에 열이 가해지는 것을 차단함과 아울러 적층체를 냉각시켜 분리막의 수축을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 전극 및 분리막의 적층체를 히터부를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치의 정지 시, 히터부를 이동시켜 적층체와 보다 이격되도록 함으로써 계속적으로 가열되며 분리막이 수축되며 불량이 발생되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 적층체 이동 실린더를 예시적으로 나타낸 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치 및 종래기술에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체에서 양극과 분리막 사이의 거리를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 히터부 및 이동부를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 적층체 이동 실린더를 예시적으로 나타낸 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치 및 종래기술에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체에서 양극과 분리막 사이의 거리를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 히터부 및 이동부를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 정면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 적층체(10)를 가열하는 히터부(120)와, 적층체(10)를 라미네이션 시키는 라미네이션 장치(130) 및 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 적층체(10)를 히터부(120)로부터 일정거리 이격되게 위치시키는 이동부(140)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 적층체(10)를 냉각시키는 에어 블로워(150) 및 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시키는 제어부(110)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 적층체 이동 실린더를 예시적으로 나타낸 요부 사시도이다. 여기서, 도 3은 도 2에 도시된 A영역을 확대하여 나타내었다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체 제조장치에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 교대로 적층된 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체(10)를 라미네이션 하여 전극 조립체를 제조하는 장치이다.
전극 조립체(10)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(11) 및 분리막(14)이 교대로 적층되어 결집된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전극(13)은 양극(12) 및 음극(11)으로 구성될 수 있다.
적층체(10)는 양극(12), 분리막(14), 및 음극(11)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다. 또한, 적층체(10)는 일례로 분리막(14), 음극(11), 분리막(14) 및 양극(12)이 순차적으로 적층된 형태일 수 있다. 또한, 적층체(10)는 다른 예로 분리막(14), 음극(11), 분리막(14) 및 양극(12)이 순차적으로 적층된 형태에서 최외각 양면에 보호 필름(21,22)이 더 부착된 형태일 수 있다.
양극(12)은 양극 집전체(미도시) 및 양극 집전체에 도포된 양극 활물질(미도시)을 포함할 수 있다. 양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질은 예를 들어 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극(11)은 음극 집전체(미도시) 및 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함할 수 있다. 음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다. 음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
분리막(14)은 절연 재질 및 연성이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 분리막(14)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
한편, 적층체(10)는 전극(13) 및 분리막(14)의 적층 시, 적층 상,하면에 보호 필름(21,22)을 더 구비시켜 히터부(120) 및 라미네이션 장치(130)를 통과하며 전극(13) 및 분리막(14)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 적층체(10)가 히터부(120) 및 라미네이션 장치(130)를 통과한 후 적층체(10)의 양면에 위치된 보호 필름(21,22)을 제거할 수 있다.
히터부(120)는 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체(10)가 통과될 때, 적층체(10)를 가열할 수 있다.
또한, 히터부(120)는 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)를 포함하며, 적층체(10)가 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121) 사이를 통과할 때 적층체(10)를 가열할 수 있다.
상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)는 각각 히터(Heater)가 내장되어 히터의 가열에 의하여 열을 발생시켜 적층체(10)로 열을 전달하여 가열할 수 있다.
아울러, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)는 일정 간격 상호 이격되어 적층체(10)가 이동되며 가열되는 히팅영역이 형성되고, 히팅영역에서 적층체(10)가 인입되는 입구부(123)가 형성되고, 적층체(10)가 인출되는 출구부(124)가 형성될 수 있다.
한편, 히터부(120)는 적층체(10)를 하부 히터부(121)의 상면을 따라 이동시키며 적층체(10)의 하부를 가열하고, 하부 히터부(121)로부터 상부방향으로 일정거리 이격된 상부 히터부(122)를 통해 적층체(10)의 상부를 가열할 수 있다.
라미네이션 장치(130)는 히터부(120) 사이를 통과하면서 가열된 적층체(10)를 라미네이션(lamination) 시킬 수 있다.
라미네이션 장치(130) 제1 롤러(131) 및 제2 롤러(132)를 포함하여, 제1 롤러(131) 및 제2 롤러(132) 사이로 적층체(10)를 통과시키며 가압하여, 가열된 적층체(10)를 상호 부착시킬 수 있다.
이동부(140)는 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 히터부(120)로부터 적층체(10)에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록, 적층체(10)를 히터부(120)로부터 일정거리 이격되게 위치시킬 수 있다.
이동부(140)는 적층체(10)를 하부 히터부(121)로부터 이격되도록 상부로 이동시키는 적층체 이동 실린더(141)를 포함할 수 있다.
적층체 이동 실린더(141)는 예를 들어 공압식 실린더 또는 유압식 실린더(Cylinder)로 이루어질 수 있다.
적층체 이동 실린더(141)는 적층체(10)를 파지하는 파지부(141a) 및 파지부(141a)를 상,하 방향으로 직선 이동시키는 이동축(141b)을 포함할 수 있다.
적층체 이동 실린더(141)는 예를 들어 하부 히터부(121)로부터 5 ~ 30 mm 이격되도록 적층체(10)를 상부로 들어 올릴 수 있다. 여기서, 적층체 이동 실린더(141)는 구체적으로 예를 들어 하부 히터부(121)로부터 10 ~ 15 mm 이격되도록 적층체(10)를 상부로 들어 올릴 수 있다. 이에 따라, 적층체 이동 실린더(141)가 10mm 이상 적층체(10)를 하부 히터부(121)로 이격시켜 하부 히터부(121)의 열이 적층체(10)에 전달되는 것을 감소 또는 방지하고, 에어 블로워(150)를 통해 배출되는 에어가 하부 히터부(121) 및 적층체(10) 사이에 분사 또는 이동될 수 있는 공간을 확보함으로써 하부 히터부(121)의 열이 적층체(10)에 전달되는 것을 차단하고, 적층체(10)를 냉각시키기 용이할 수 있다. 한편, 적층체 이동 실린더(141)가 15mm 이하로 적층체(10)를 하부 히터부(121)로 이격시키면 분리막(14) 수축방지 및 전극(13)과 분리막(14)의 접착력 저하 방지 효과(장점)이 있을 수 있다.
적층체 이동 실린더(141)는 복수개로 구비되어 히터부(120)의 양측에 위치되어 적층체(10)의 양측부를 파지하여 들어올릴 수 있다.
에어 블로워(150)는 적층체(10)와 하부 히터부(121) 사이에 에어를 분사하여 적층체(10)를 냉각시킬 수 있다.
여기서, 에어 블로워(150)의 에어 분사 출구는 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)에 위치된 적층체(10) 부분의 하부를 향할 수 있다. 이때, 에어 블로워(150)는 입구부(123) 측에 위치될 수 있다.
또한, 에어 블로워(150)는 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선(H)을 기준으로 상방 0° ~ 90° 각도(α)로 에어(air)를 분사할 수 있다. 여기서, 에어 블로워(150)는 구체적으로 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선(H)을 기준으로 상방 60° ~ 80° 각도(α)로 에어(air)를 분사할 수 있다. 따라서, 상방 60° ~ 80° 범위로 에어(air)를 분사하여 분리막(14) 수축방지 및 전극(13)과 분리막(14)의 접착력 저하 방지 효과(장점)이 있을 수 있다.
한편, 에어 블로워(150)는 히터부(120)의 출구부(124)에 더 위치되어 적층체(10) 부분의 하부를 향할 수 있다. 이때, 출구부(124)에 위치되는 에어 블로워(150b)는 입구부(123)에 위치되는 에어 블로워(150a)와 대응되는 형태로 설치될 수 있다. 이때, 출구부(124)에 위치되는 에어 블로워(150b)는 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선(H)을 기준으로 상방 0° ~ 90° 각도(ß)로 에어(air)를 분사할 수 있다. 또한, 출구부(124)에 위치되는 에어 블로워(150b)는 구체적으로 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선(H)을 기준으로 상방 60° ~ 80° 각도(ß)로 에어(air)를 분사할 수 있다.
제어부(110)는 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 제어하고, 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시켜 적층체(10)로 열을 가하는 것을 중지시킬 수 있다. 이때, 제어부(110)는 라미네이션 장치(130)와 전기적으로 연결되어 라미네이션 장치(130)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(110)는 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 후 재 작동 시 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 다시 시작시킬 수 있다.
아울러, 제어부(110)는 적층체 이동 실린더(141) 및 에어 블로워(150)와 전기적으로 연결되어 적층체 이동 실린더(141) 및 에어 블로워(150)의 작동을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체(10)를 히터부(120)를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치(130)의 정지 시, 적층체(10)를 히터부(120)에서 이격된 거리에 위치되도록 이동시켜 적층체(10)가 히터부(120)에 의한 열에 계속적으로 노출되는 것을 방지하여 분리막(14)의 수축을 감소 또는 방지할 수 있다.
또한, 적층체(10)와 히터부(120) 사이에 에어를 분사하여 적층체(10)에 열이 가해지는 것을 차단함과 아울러 적층체(10)를 냉각시켜 분리막(14)의 수축을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치 및 종래기술에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체에서 양극과 분리막 사이의 거리를 나타낸 그래프이다.
여기서, 도 4는 라미네이션 장치를 정지시킨 후 다시 작동시킨 후 전극 조립체의 구간별 양극 및 분리막 사이의 거리를 측정하여 그래프로 나타내었다.
이때, 도 4에 도시된 그래프에서 가로축인 X축은 전극 및 분리막의 적층체를 히터부 및 라미네이션 장치를 통과하며 제조되는 전극 조립체의 구간별 번호이고, 세로축인 Y축은 전극 조립체에서 양극과 분리막 사이의 거리(단위 mm)를 나타낸다.
그리고, 도 4에 도시된 그래프에서, 종래 기술에 따라 제조된 전극 조립체를 T1으로 나타내고, 본 발명의 일 실시에 따른 전극 조립체 제조 장치를 통해 제조된 전극 조립체를 T2 및 T3로 나타내었다. 여기서, T2는 에어 블로워를 히터부의 일측에 구비시켜 제조된 전극 조립체를 나타내고, T3는 에어 블로워를 히터부의 양측에 구비시켜 제조된 전극 조립체를 나타낸다.
도 4에 도시된 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시에 따른 전극 조립체 제조 장치를 통해 제조된 전극 조립체는(T2,T3)는 라미네이션 장치가 정지되었을 때 이동부를 통해 적층체를 들어 올린 후 하부 히터부와 적층체 사이로 에어 블로워를 통해 에어를 분사하여 하부 히터부와 적층체 사이에 열전달을 차단하고 적층체를 냉각시켜 분리막이 수축되지 않을 것을 알 수 있다. 하지만, 종래 기술에 따른 전극 조립체(T1)는 라미네이션 장치의 정지 시 적층체가 히터부의 열에 계속적으로 노출되어 가로축으로 11~22구간에서 분리막의 수축으로 인해 양극과 분리막 사이에 간격이 좁아진 것을 알 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체는 라미네이션 장치의 정지 시, 적층체가 히터부에 의한 열에 계속적으로 노출되는 것을 차단하고 적층체를 냉각시켜 분리막의 수축을 방지하여 전극 조립체에 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 적층체(10)를 가열하는 히터부(120)와, 적층체(10)를 라미네이션 시키는 라미네이션 장치(130)와, 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 적층체(10)를 히터부(120)로부터 일정거리 이격되게 위치시키는 이동부(240)와, 적층체(10)를 냉각시키는 에어 블로워(150) 및 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시키는 제어부(210)를 포함할 수 있다.(도 3 참조)
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치와 비교할 때, 이동부(240)가 상부 히터부 이동 실린더(242) 및 하부 히터부 이동 실린더(243)를 더 포함하는 차이가 있다.
따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)에서 이동부(240)는 적층체 이동 실린더(241)와, 하부 히터부 이동 실린더(243), 및 상부 히터부 이동 실린더(242)를 포함할 수 있다.
적층체 이동 실린더(241)는 적층체를 하부 히터부(121)로부터 이격되도록 상부로 이동시킬 수 있다.
하부 히터부 이동 실린더(243)는 하부 히터부(121)를 상부 히터부(122) 및 적층체와 이격되도록 하부로 이동시킬 수 있다. 아울러, 하부 히터부 이동 실린더(243)는 복수개로 이루어져 하부 히터부(121)의 양측부 하부에 각각 위치될 수 있다.
상부 히터부 이동 실린더(242)는 상부 히터부(122)를 적층체와 이격되도록 상부로 이동시킬 수 있다. 또한, 상부 히터부 이동 실린더(242a,242b)는 복수개로 이루어져 상부 히터부(122)의 양측부 하부에 각각 위치될 수 있다.
한편, 적층체 이동 실린더(241)와, 하부 히터부(121) 이동 실린더(242) 및 상부 히터부 이동 실린더(242)는 예를 들어 공압식 실린더 또는 유압식 실린더로 이루어질 수 있다.
한편, 하부 히터부 이동 실린더(243) 및 상부 히터부 이동 실린더(242)는 지지체(270)에 지지될 수 있다. 이때, 지지체(270)는 예를 들어 지지 프레임일 수 있다.
제어부(210)는 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 제어하고, 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시킬 수 있다.
또한, 제어부(210)는 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 후 재 작동 시 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 다시 시작시킬 수 있다.
아울러, 제어부(210)는 적층체 이동 실린더(241), 하부 히터부(121) 이동 실린더(242), 상부 히터부 이동 실린더(242) 및 에어 블로워(150)와 전기적으로 연결되어 하부 히터부 이동 실린더(243), 상부 히터부 이동 실린더(242) 및 에어 블로워(150)의 작동을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체를 히터부(120)를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치(130)의 정지 시, 히터부(120)를 이동시켜 적층체와 보다 이격되도록 함으로써 계속적으로 가열되며 분리막(14)이 수축되며 불량이 발생되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법을 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 적층체(10)를 히터부(120)로 통과시켜 열을 가하는 히팅공정과, 적층체(10)를 라미네이션하는 라미네이션 공정 및 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 적층체(10)를 히터부(120)에서 일정거리 이격시키는 열전달 제한 공정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 전극 조립체를 제조하는 방법이다. 따라서, 본 실시예는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 히팅공정은 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체(10)를 히터부(120)로 통과시켜 열을 가할 수 있다.
또한, 히팅공정은 히터부(120)가 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)를 포함하여 적층체(10)를 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121) 사이로 통과시키며 적층체(10)를 가열할 수 있다. 여기서, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)는 일정 간격 상호 이격되어 적층체(10)가 이동되며 가열되는 히팅영역이 형성되고, 히팅영역에서 적층체(10)가 인입되는 입구부(123)가 형성되고, 적층체(10)가 인출되는 출구부(124)가 형성될 수 있다.
아울러, 히팅공정은 적층체(10)를 하부 히터부(121)의 상면을 따라 이동시키며 적층체(10)의 하부를 가열하고, 하부 히터부(121)로부터 상부방향으로 일정거리 이격된 상부 히터부(122)를 통해 적층체(10)의 상부를 가열할 수 있다.
라미네이션 공정은 적층체(10)를 라미네이션 장치(130)로 통과시키며 라미네이션(lamination) 할 수 있다.
라미네이션 장치(130) 제1 롤러(131) 및 제2 롤러(132)를 포함하여, 제1 롤러(131) 및 제2 롤러(132) 사이로 적층체(10)를 통과시키며 가압하여, 가열된 적층체(10)를 상호 부착시킬 수 있다.
열전달 제한 공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 히터부(120)로부터 적층체(10)에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록 적층체(10)를 이동부(140)를 통해 히터부(120)에서 일정거리 이격시킬 수 있다.
또한, 열전달 제한 공정은 적층체 이동공정, 냉각공정, 및 히팅제어공정을 포함할 수 있다.
적층체 이동공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 적층체(10)를 하부 히터부(121)로부터 이격되도록 적층체 이동 실린더(141)를 통해 상부로 이동시킬 수 있다.
또한, 적층체 이동공정은 예를 들어 적층체(10)를 하부 히터부(121)로부터 5 ~ 30 mm 이격되도록 상부로 들어 올릴 수 있다. 여기서, 적층체 이동공정은 구체적으로 예를 들어 적층체(10)를 하부 히터부(121)로부터 10 ~ (15)mm 이격되도록 상부로 들어 올릴 수 있다.
아울러, 적층체 이동공정에서 적층체 이동 실린더(141)가 복수개로 이루어져 히터부(120)의 양측에 위치시키고, 히터부(120)의 양측에 위치되 복수개의 적층체 이동 실린더를 통해 적층체(10)의 양측부를 파지하여 들어올릴 수 있다.
냉각공정은 적층체 이동공정을 통해 하부 히터부(121)에서 이격되도록 이동된 적층체(10)와 하부 히터부(121) 사이에 에어 블로워(150)로 에어를 분사하여 적층체(10)를 냉각시킬 수 있다. 여기서, 에어 블로워(150)의 에어 분사 출구는 히터부(120)의 입구부(123)에 위치된 적층체(10) 부분의 하부를 향할 수 있다. 이때, 에어 블로워(150)는 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선을 기준으로 상방 0° ~ 90° 사이로 에어(air)를 분사할 수 있다. 그리고, 에어 블로워(150)는 구체적으로 예를 들어 히터부(120)의 입구부(123)와 출구부(124)를 연결하는 가상의 수평선을 기준으로 상방 60° ~ 80° 사이로 에어(air)를 분사할 수 있다.
히팅제어공정은 제어부(210)에서 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 제어하고, 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시킬 수 있다. 이때, 히팅제어공정은 제어부(210)가 라미네이션 장치(130)와 전기적으로 연결되어 라미네이션 장치(130)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 히팅제어공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 후 재 작동 시, 제어부(210)에서 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 다시 시작시킬 수 있다.
아울러, 히팅제어공정은 적층체 이동 실린더(141) 및 에어 블로워(150)와 제어부(210)가 전기적으로 연결되고, 제어부(210)에서 적층체 이동 실린더(141) 및 에어 블로워(150)의 작동을 제어하도록 할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극(13) 및 분리막(14)의 적층체(10)를 히터부(120)를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치(130)의 정지 시, 열전달 제한 공정을 통해 적층체(10)를 히터부(120)에서 이격된 거리에 위치되도록 이동시켜 적층체(10)가 히터부(120)에 의한 열에 계속적으로 노출되는 것을 방지하여 분리막(14)의 수축을 감소 또는 방지할 수 있다.
또한, 냉각공정을 통해 적층체(10)와 히터부(120) 사이에 에어를 분사하여 적층체(10)에 열이 가해지는 것을 차단함과 아울러 적층체(10)를 냉각시켜 분리막(14)의 수축을 방지할 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법을 설명하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 적층체(10)를 히터부(120)로 통과시켜 열을 가하는 히팅공정과, 적층체(10)를 라미네이션하는 라미네이션 공정 및 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시 적층체(10)를 히터부(120)에서 일정거리 이격시키는 열전달 제한 공정을 포함한다.(도 3 참조)
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법과 비교할 때, 열전달 제한 공정은 상부 히터부 이동공정 및 하부 히터부 이동공정을 더 포함하는 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법에서 열전달 제한 공정은 열전달 제한 공정은 적층체 이동공정, 냉각공정, 히팅제어공정, 하부 히터부 이동공정, 및 상부 히터부 이동공정을 포함할 수 있다.
적층체 이동공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 적층체를 하부 히터부(121)로부터 이격되도록 상부로 이동시킬 수 있다.
냉각공정은 적층체 이동공정을 통해 하부 히터부(121)에서 이격되도록 이동된 적층체와 하부 히터부(121) 사이에 에어를 분사하여 적층체를 냉각시킬 수 있다.
히팅제어공정은 제어부(210)에서 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 제어하고, 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 중지시킬 수 있다. 이때, 히팅제어공정은 제어부(210)가 라미네이션 장치(130)와 전기적으로 연결되어 라미네이션 장치(130)의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 히팅제어공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 후 재 작동 시, 제어부(210)에서 상부 히터부(122) 및 하부 히터부(121)의 히팅 작동을 다시 시작시킬 수 있다.
아울러, 히팅제어공정에서 제어부(210)는 적층체 이동 실린더(241), 하부 히터부 이동 실린더(243), 상부 히터부 이동 실린더(242) 및 에어 블로워(150)와 전기적으로 연결되어, 하부 히터부 이동 실린더(243), 상부 히터부 이동 실린더(242) 및 에어 블로워(150)의 작동을 제어할 수 있다.
하부 히터부 이동공정은 하부 히터부(121)를 적층체와 이격되도록 하부로 이동시킬 수 있다. 여기서, 하부 히터부 이동 실린더(243)는 복수개로 이루어져 하부 히터부(121)의 양측부 하부에 각각 위치될 수 있다.
상부 히터부 이동공정은 라미네이션 장치(130)의 작동 정지 시, 상부 히터부(122)를 적층체와 이격되도록 상부로 이동시킬 수 있다. 이때, 상부 히터부 이동 실린더(242)는 복수개로 이루어져 상부 히터부(122)의 양측부 하부에 각각 위치될 수 있다.
한편, 적층체 이동 실린더(241)와, 하부 히터부 이동 실린더(243) 및 상부 히터부 이동 실린더(242)는 예를 들어 공압식 실린더 또는 유압식 실린더로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조방법은 전극 및 분리막(14)의 적층체를 히터부(120)를 통해 열을 가하며 라미네이션시킬 때, 라미네이션 장치(130)의 정지 시, 열전달 제한 공정에서 히터부(120)를 이동시켜 적층체와 보다 이격되도록 함으로써 계속적으로 가열되며 분리막(14)이 수축되며 불량이 발생되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 적층체
11: 음극
12: 양극
13: 전극
14: 분리막
21,22: 보호 필름
100,200: 전극 조립체 제조장치
110,210: 제어부
120: 히터부
121: 하부 히터부
122: 상부 히터부
123: 입구부
124: 출구부
130: 라미네이션 장치
131: 제1 롤러
132: 제2 롤러
140,240: 이동부
141,241: 적층체 이동 실린더
150: 에어 블로워
242: 상부 히터부 이동 실린더
243: 하부 히터부 이동 실린더
270: 지지체
11: 음극
12: 양극
13: 전극
14: 분리막
21,22: 보호 필름
100,200: 전극 조립체 제조장치
110,210: 제어부
120: 히터부
121: 하부 히터부
122: 상부 히터부
123: 입구부
124: 출구부
130: 라미네이션 장치
131: 제1 롤러
132: 제2 롤러
140,240: 이동부
141,241: 적층체 이동 실린더
150: 에어 블로워
242: 상부 히터부 이동 실린더
243: 하부 히터부 이동 실린더
270: 지지체
Claims (17)
- 전극 및 분리막의 적층체가 통과될 때, 상기 적층체를 가열하는 히터부;
상기 히터부 사이를 통과하면서 가열된 상기 적층체를 라미네이션(lamination) 시키는 라미네이션 장치; 및
상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시 상기 히터부로부터 상기 적층체에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록, 상기 적층체를 상기 히터부로부터 일정거리 이격되게 위치시키는 이동부를 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 히터부는 상부 히터부 및 하부 히터부를 포함하며, 상기 적층체가 상기 상부 히터부 및 상기 하부 히터부 사이를 통과할 때 상기 적층체를 가열하고,
상기 이동부는 상기 적층체를 상기 하부 히터부로부터 이격되도록 상부로 이동시키는 적층체 이동 실린더를 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 이동부는
상기 하부 히터부를 상기 상부 히터부 및 상기 적층체와 이격되도록 하부로 이동시키는 하부 히터부 이동 실린더를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 이동부는
상기 상부 히터부를 상기 적층체와 이격되도록 상부로 이동시키는 상부 히터부 이동 실린더를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층체와 상기 하부 히터부 사이에 에어를 분사하여 상기 적층체를 냉각시키는 에어 블로워를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 에어 블로워의 에어 분사 출구는 상기 히터부의 입구부에 위치된 상기 적층체 부분의 하부를 향하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 에어 블로워는
상기 히터부의 입구부와 출구부를 연결하는 가상의 수평선을 기준으로 상방 60° ~ 80° 사이로 에어를 분사하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 에어 블로워는 상기 히터부의 출구부에 더 위치되어 상기 적층체 부분의 하부를 향하는 전극 조립체 제조장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 상부 히터부 및 상기 하부 히터부의 히팅 작동을 중지시키는 제어부를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치. - 전극 및 분리막의 적층체를 히터부로 통과시켜 열을 가하는 히팅공정;
상기 적층체를 라미네이션 장치로 통과시키며 라미네이션(lamination) 하는 라미네이션 공정; 및
상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 히터부로부터 상기 적층체에 전달되는 열이 감소 또는 차단되도록 상기 적층체를 상기 히터부에서 일정거리 이격시키는 열전달 제한 공정;을 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 히팅공정은 상기 히터부가 상부 히터부 및 하부 히터부를 포함하여 상기 적층체를 상기 상부 히터부 및 상기 하부 히터부 사이로 통과시키며 상기 적층체를 가열하고,
상기 열전달 제한 공정은 상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 적층체를 상기 하부 히터부로부터 이격되도록 상부로 이동시키는 적층체 이동공정을 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 열전달 제한 공정은
상기 하부 히터부를 상기 적층체와 이격되도록 하부로 이동시키는 하부 히터부 이동공정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 열전달 제한 공정은
상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 상부 히터부를 상기 적층체와 이격되도록 상부로 이동시키는 상부 히터부 이동공정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열전달 제한 공정은
상기 적층체 이동공정을 통해 상기 하부 히터부에서 이격되도록 이동된 상기 적층체와 상기 하부 히터부 사이에 에어를 분사하여 상기 적층체를 냉각시키는 냉각공정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 적층체 이동공정은
상기 적층체를 상기 하부 히터부로부터 10 ~ 15 mm 이격되도록 상부로 들어 올리는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 열전달 제한 공정은
상기 라미네이션 장치의 작동 정지 시, 상기 상부 히터부 및 상기 하부 히터부의 히팅 작동을 중지시키는 히팅제어공정을 더 포함하는 전극 조립체 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 히팅공정은
상기 적층체를 상기 하부 히터부의 상면을 따라 이동시키며 상기 적층체의 하부를 가열하고,
상기 하부 히터부로부터 상부방향으로 일정거리 이격된 상기 상부 히터부를 통해 상기 적층체의 상부를 가열하는 전극 조립체 제조방법.
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