KR20200084254A - 단위 셀 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치는 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴; 상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴; 상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함한다.

Description

단위 셀 제조 장치 및 방법{The Apparatus And The Method For Manufacturing Unit Cell}
본 발명은 단위 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있는 단위 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층되어 형성된 단위 셀(Unit Cell)들이 모여 하나의 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용됨으로써 리튬 이차 전지가 제조된다.
이러한 단위 셀은 풀셀(Full-Cell)과 바이셀(Bi-Cell)이 있다. 풀셀은 셀의 최외부 양측에 양극과 음극이 각각 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등이 있다.
바이셀은 셀의 최외부 양측에 동일한 극성의 전극이 위치하는 셀이다. 이러한 바이셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 A형 바이셀 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C형 바이셀 등이 있다. 즉, 최외부 양측에 양극이 위치하는 셀을 A형 바이셀이라 하고, 양측에 음극이 위치하는 셀을 C형 바이셀이라 한다.
일반적으로 이러한 단위 셀을 제조하기 위해서는, 중앙 전극이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동하는 동안에, 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되고, 그 이후에 상부 전극과 하부 전극이 더 적층된다. 만약, 단위 셀이 바이셀이라면, 중앙 전극은 1개 등 홀수일 수 있고, 단위 셀이 풀셀이라면, 중앙 전극은 2개 등 짝수일 수 있다. 그런데, 중앙 전극이 원래 정렬되어야 할 정위치에서 회전이동 또는 직선이동 등으로 이탈하는 경우가 있다. 만약, 중앙 전극의 상하면에 분리막이 적층되기 전이라면, 중앙 전극의 상태를 외부에서 용이하게 파악할 수 있다. 그러나 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되면서 중앙 전극이 정위치에서 이탈하는 경우에는, 분리막이 중앙 전극을 은폐하므로 중앙 전극의 상태를 외부에서 파악하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다. 그리고, 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 상태로 단위 셀이 제조되면, 이를 포함하는 이차 전지에서 용량 감소, 단락 발생 등의 문제가 발생할 위험이 있었다.
한국공개공보 제2009-0030175호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있는 단위 셀 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치는 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴; 상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴; 상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함한다.
또한, 상기 자력 생성부는, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하여, 상기 중앙 전극이 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흐를 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 중앙 전극이 정렬되어야 할 정위치가 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흘러 상기 중앙 전극을 끌어당길 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 전류가 흐른 후에, 특정 시간이 경과하면 상기 전류가 차단될 수 있다.
또한, 상기 특정 시간은, 0.01 초 내지 0.5 초일 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 회전체는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전할 수 있다.
또한, 상기 간격은, 복수의 상기 중앙 전극이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일할 수 있다.
또한, 상기 제1 적층체의 상면에 적층되는 상부 전극이 권출되는 상부 전극 릴; 상기 제1 적층체의 하면에 적층되는 하부 전극이 권출되는 하부 전극 릴; 및 상기 하부 전극, 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극, 상기 상부 분리막 및 상기 상부 전극이 순서대로 적층된 제2 적층체를 라미네이팅하는 라미네이터를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법은 중앙 전극 릴로부터 권출된 중앙 전극을 커팅하는 단계; 상기 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막을 적층하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부에서, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극을 정위치로 정렬하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 자력 생성부는, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 적층체의 상하면에 각각 상부 전극 및 하부 전극을 더 적층하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 제2 적층체를 라미네이션 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
단위 셀을 제조하는 과정에서 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있다.
또한, 중앙 전극에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3에서의 중앙 전극에 분리막이 적층되어 제1 적층체가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4에서의 중앙 전극이 정위치로 정렬된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6은 도 5에서의 제1 적층체에 상부 전극이 적층되어 제2 적층체가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(2) 제조 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 셀(2)을 제조하는 과정에서 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬시킬 수 있다. 또한, 중앙 전극(1111)에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극(1111)을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극(1111)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(2) 제조 방법은 중앙 전극 릴(111)로부터 권출된 중앙 전극(1111)을 커팅하는 단계; 상기 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 분리막(12)을 적층하여 제1 적층체(21)를 형성하는 단계; 및 상기 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부(14)에서, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬하는 단계를 포함한다.
이하, 도 1의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 2 내지 도 6를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는 중앙 전극(1111)이 권출되는 중앙 전극 릴(111); 상기 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되는 상부 분리막(1211)이 권출되는 상부 분리막 릴(121); 상기 중앙 전극(1111)의 하면에 적층되는 하부 분리막(1221)이 권출되는 하부 분리막 릴(122); 및 상기 하부 분리막(1221), 상기 중앙 전극(1111) 및 상기 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하는 자력 생성부(14)를 포함한다.
상기 기술한 바와 같이 단위 셀(2)은 풀셀과 바이셀이 있다. 상기 기술한 바와 같이, 만약, 단위 셀(2)이 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 1개 등 홀수일 수 있고, 단위 셀(2)이 풀셀이라면, 중앙 전극(1111)은 2개 등 짝수일 수 있다. 이하, 단위 셀(2)은 전극이 3개이고 분리막(12)이 2개인 바이셀인 것으로 설명한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
중앙 전극 릴(111)은 중앙 전극(1111)이 권취된 릴이며, 중앙 전극(1111)이 상기 중앙 전극 릴(111)로부터 권출된다. 만약 단위 셀(2)이 A형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 음극이고, 만약 바이셀이 C형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 양극이다. 이러한 전극은 전극 집전체 상에 전극 활물질, 도전재 및 바인더의 슬러리를 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 이 때, 전극 집전체는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 자성체의 물질로 제조되므로, 자기력의 영향을 상대적으로 많이 받는다.
상부 분리막 릴(121) 및 하부 분리막 릴(122)은 분리막(12)이 권취된 릴이다. 그리고, 상부 분리막 릴(121)로부터 권출된 상부 분리막(1211)은 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되고, 하부 분리막 릴(122)로부터 권출된 하부 분리막(1221)은 중앙 전극(1111)의 하면에 적층된다. 따라서 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111) 및 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)가 형성될 수 있다.
일반적으로 분리막(12)은 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 무기물 입자 및 고분자 바인더의 혼합물을 포함하는 슬러리가 코팅되어 다공성 코팅층이 형성됨으로써 제조된다. 다공성 고분자 기재로는 폴리올레핀계 고분자 등을 포함할 수 있다. 즉, 분리막(12)은 고분자 등의 비자성체의 물질로 제조되므로, 자기력의 영향을 상대적으로 거의 받지 않는다.
자력 생성부(14)는 스스로 자기력을 생성하여, 외부에 상기 자기력을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어, 제1 적층체(21)에 자기력을 인가한다. 제1 적층체(21)는 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 상부 분리막(1211) 및 하부 분리막(1221)이 적층된 구조이다. 그런데, 상기 기술한 바와 같이, 분리막(12)은 자기력의 영향을 거의 받지 않고, 중앙 전극(1111)은 자기력의 영향을 상대적으로 많이 받는다. 따라서, 상기 자력 생성부(14)가 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하면, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당김으로써, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치에 정렬할 수 있다. 반면에, 분리막(12)에는 이러한 인력이 전혀 작용하지 않으므로, 분리막(12)에는 변화가 없다.
이러한 자력 생성부(14)로는 다양한 종류의 자석을 포함할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 자력 생성부(14)는 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는 것이 바람직하다. 전자석은 철심에 코일을 권취한 솔레노이드(Solenoid) 형태를 가질 수 있으며, 코일에 전류가 흐르면 앙페르의 법칙에 따라 자기력이 생성되고, 전류가 차단되면 자기력이 소멸된다.
제1 적층체(21)는 다음 공정이 수행되기 위해 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 자력 생성부(14)는, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 전류가 흐름으로써 자기력을 생성한다. 그러면, 제1 적층체(21)에 자기력이 인가되어 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬한다.
그러나, 자력 생성부(14)가 연속적으로 자기력을 생성한다면, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여 상기 자력 생성부(14)에 점차 접근할 때, 분리막(12)만이 일측으로 계속 이동하고, 내부의 중앙 전극(1111)은 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되어, 그 이후로도 계속 일측으로 이동하지 않을 수 있다. 나아가, 중앙 전극(1111)들이 계속 커팅되면서, 복수의 중앙 전극(1111)들이 일측으로 이동하다가 모두 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되므로, 상기 자력 생성부(14)의 근방에 복수의 중앙 전극(1111)들이 이동하지 못하고 적체될 수 있다.
따라서, 상기 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 제1 적층체(21)에서 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 특정 시간 동안 전류가 흐른다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 활성화되어 자기력을 생성하고, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하며 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그러면 중앙 전극(1111)이 자력 생성부(14)에 이끌려, 정렬되어야 할 정위치로 정렬한다.
전류가 흐른 후에 상기 특정 시간이 경과하면, 전류가 차단된다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 비활성화되어 자기력이 소멸된다. 따라서, 상기 특정 시간 동안에만 자기력이 인가되므로, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬하면 특정 시간 이후에는 자기력이 소멸되어 중앙 전극(1111)은 분리막(12)과 함께 일측으로 이동한다. 이러한 과정을 반복하여, 복수의 중앙 전극(1111)이 분리막(12)과 함께 일측으로 이동하더라도, 중앙 전극(1111)들이 모두 정위치로 정렬할 수 있다. 한편, 상기 특정 시간이 과도하게 길다면, 중앙 전극(1111)이 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되는 시간이 길어진다. 따라서, 오히려 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬한 이후 다시 정위치에서 이탈할 수 있다. 반면에, 특정 시간이 과도하게 짧다면, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정확하게 정렬하기도 전에 자기력이 이미 소멸된다. 따라서, 최적의 특정 시간은 실험적으로 결정될 수 있으나, 대략 상기 특정 시간은 0.01 내지 0.5 초인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는 상기 제1 적층체(21)의 상방에 부착되는 상부 전극(1121)이 권출되는 상부 전극 릴(112); 상기 제1 적층체(21)의 하방에 부착되는 하부 전극(1131)이 권출되는 하부 전극 릴(113); 및 상기 하부 전극(1131), 상기 하부 분리막(1221), 상기 중앙 전극(1111), 상기 상부 분리막(1211) 및 상기 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)를 라미네이팅하는 라미네이터(15)를 더 포함할 수 있다.
상부 전극 릴(112)은 상부 전극(1121)이 권취된 릴이며, 상부 전극(1121)이 상부 전극 릴(112)로부터 권출된다. 그리고, 하부 전극 릴(113)은 하부 전극(1131)이 권취된 릴이며, 하부 전극(1131)이 하부 전극 릴(113)로부터 권출된다. 단위 셀(2)이 풀셀이라면 상부 전극(1121)과 하부 전극(1131)은 서로 상이한 극성을 가진다. 그리고 단위 셀(2)이 바이셀이라면 상부 전극(1121)과 하부 전극(1131)은 서로 동일한 극성을 가지며, 중앙 전극(1111)과는 반대의 극성을 가진다. 만약 바이셀이 A형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 음극이나 상부 전극(1121) 및 하부 전극(1131)을 양극이고, 만약 바이셀이 C형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 양극이나 상부 전극(1121) 및 하부 전극(1131)은 음극이다.
상부 전극(1121)은 상기 제1 적층체(21)의 상면에 적층되고, 하부 전극(1131)은 상기 제1 적층체(21)의 하면에 적층된다. 그럼으로써, 하부 전극(1131), 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111), 상부 분리막(1211) 및 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)가 형성된다.
라미네이터(15)는 상기 형성된 제2 적층체(22)를 라미네이팅한다. 라미네이터(15)는 상부 라미네이터(151)와 하부 라미네이터(152)로 형성되어, 각각 상기 제2 적층체(22)의 상면 및 하면에 열 및 압력을 인가하여 라미네이팅을 수행할 수 있다. 이러한 라미네이팅을 통해, 제2 적층체(22)의 전극과 분리막(12)들이 서로 접착할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 모습을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에서의 중앙 전극(1111)에 분리막(12)이 적층되어 제1 적층체(21)가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)를 이용한 단위 셀(2) 제조 방법에 대하여 기술한다.
먼저, 중앙 전극(1111)이 중앙 전극 릴(111)로부터 권출되면, 제1 커터(131)가 중앙 전극(1111)을 커팅한다(S101). 중앙 전극(1111)은 커팅되는 단계, 또는 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 분리막(12)이 적층되는 단계 등등 다양한 단계에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 정위치로부터 이탈할 수 있다. 그리고 커팅된 중앙 전극(1111)은 정위치로부터 이탈한 상태로 일측으로 이동한다.
그리고, 상부 분리막 릴(121)로부터 상부 분리막(1211)이 권출되어, 커팅된 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되고, 하부 분리막 릴(122)로부터 하부 분리막(1221)이 권출되어, 커팅된 중앙 전극(1111)의 하면에 적층된다. 그럼으로써, 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111) 및 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)가 형성된다(S102). 이 때 도 4에 도시된 바와 같이, 분리막(12)이 중앙 전극(1111)을 은폐하므로, 중앙 전극(1111)의 상태를 외부에서 파악하는 것이 용이하지 않다.
도 5는 도 4에서의 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬된 모습을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되며, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 자력 생성부(14)에 특정 시간 동안 전류가 흘러 자기력이 생성된다. 그리고, 이러한 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되어, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그럼으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치에 정렬할 수 있다.
그리고 자력 생성부(14)에 전류가 흐른 후에 특정 시간이 경과하면, 전류가 차단된다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 비활성화되어 자기력이 소멸된다. 따라서, 상기 특정 시간 동안에만 자기력이 인가되므로, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬하면 특정 시간 이후에는 자기력이 소멸되어 중앙 전극(1111)은 분리막(12)과 함께 일측으로 이동한다.
도 6은 도 5에서의 제1 적층체(21)에 상부 전극(1121)이 적층되어 제2 적층체(22)가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬된 후, 상부 전극(1121)이 상부 전극 릴(112)로부터 권출되면, 제2 커터(132)가 상부 전극(1121)을 커팅한다. 그리고 하부 전극(1131)이 하부 전극 릴(113)로부터 권출되면, 제3 커터(133)가 하부 전극(1131)을 커팅한다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 커팅된 상부 전극(1121)이 제1 적층체(21)의 상면에 적층되고, 커팅된 하부 전극(1131)이 제1 적층체(21)의 하면에 적층된다. 그럼으로써 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 전극(1131), 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111), 상부 분리막(1211) 및 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)가 형성된다(S103).
제2 적층체(22)가 일측으로 이동하면, 라미네이터(15)가 상기 형성된 제2 적층체(22)를 라미네이팅한다. 라미네이터(15)는 상부 라미네이터(151)와 하부 라미네이터(152)로 형성되어, 각각 상기 제2 적층체(22)의 상면 및 하면에 열 및 압력을 인가하여 라미네이팅을 수행할 수 있다(S104). 이러한 라미네이팅을 통해, 제2 적층체(22)의 전극과 분리막(12)들이 서로 접착할 수 있다. 이와 같이 라미네이팅된 제2 적층제를, 제4 커터(134)가 커팅함으로써, 단위 셀(2)이 제조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1a)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는, 자력 생성부(14)가 특정 시간 동안 전류가 흐르는 전자석으로 형성되었다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 하방 또는 상방에 위치하면, 전류가 흘러 자기력이 생성되었다. 그러면, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당김으로써, 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬할 수 있었다.
반면에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1a)는, 자력 생성부(14a)가 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체(141a); 및 상기 회전체(141a)의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석(142a)을 포함한다.
회전체(141a)는 실린더 형상을 가지며, 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어 일정한 속도로 회전한다. 이 때, 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 회전체(141a)의 회전축은, 제1 적층체(21)의 이동 방향과 수직이며, 제1 적층체(21)의 면 방향과도 수직이다. 도 7에서, 제1 적층체(21)의 이동 방향은 우측 방향으로 도시되어 있고, 제1 적층체(21)의 면 방향은 상방 또는 하방으로 도시되어 있다. 또한, 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전하는 것이 바람직하다.
회전체(141a)의 외주면에는, 복수의 자석(142a)이 균일한 간격으로 배치되어 형성된다. 여기서 복수의 자석(142a)은 전자석이 아닌 영구 자석인 것이 바람직하다. 상기 복수의 자석(142a)은, 회전체(141a)의 외주면에 돌출되어 형성될 수도 있으나, 매립되어 형성되는 등 다양하게 형성될 수 있다. 영구 자석이란 항상 자기력을 생성하는 자석으로, 예를 들면 일반적인 고체 자석, 네오디뮴 자석, 고무 자석, 유체 자석 등을 포함한다. 또한, 상기 간격은 복수의 중앙 전극(1111)이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일한 것이 바람직하다.
먼저, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하면 자력 생성부(14a)의 회전체(141a)가 회전한다. 이 때, 상기 기술한 바와 같이 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 회전한다. 그리고, 회전체(141a)의 외주면에 형성된 복수의 자석(142a)들 간의 간격은, 복수의 중앙 전극(1111)이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일하다. 따라서, 먼저 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14a)로부터 먼 거리에 위치하면, 회전체(141a)에 형성된 복수의 자석(142a)도 먼 거리에 위치하여, 자기력이 영향을 끼치지 않는다. 그리고 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여 자력 생성부(14a)와 가까워지면, 회전체(141a)도 회전하여 복수의 자석(142a) 중 제1 자석(1421a)이 제1 적층체(21)와 가까워진다. 그러면 상기 제1 자석(1421a)이 생성하는 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되어, 자력 생성부(14a)가 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)이 상기 정위치에 정렬할 수 있다.
회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 회전하므로, 중앙 전극(1111)은 자력 생성부(14a)의 제1 자석(1421a)에 이끌려 정위치에 정렬한 후, 제1 자석(1421a)과 동일한 방향 및 속도로 일측으로 이동한다. 이 때, 상기 정위치에 정렬된 상태를 유지할 수 있다. 그리고 제1 자석(1421a)이 자력 생성부(14a)의 최상단 또는 최하단의 위치를 통과하면, 제1 적층체(21)가 계속 일측으로 이동하여 자력 생성부(14a)로부터 멀어지고, 제1 자석(1421a)도 제1 적층체(21)와 멀어진다. 따라서, 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬한 이후에는, 더 이상 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되지 않고, 제1 자석(1421a)이 중앙 전극(1111)을 더 이상 끌어당기지 않는다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)은 정위치에 정렬한 상태로 고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 단위 셀 제조 장치(1) 및 방법을 이용하면, 단위 셀(2)을 제조하는 과정에서 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬시킬 수 있다. 또한, 중앙 전극(1111)에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극(1111)을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극(1111)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 단위 셀 제조 장치 2: 단위 셀
12: 분리막 14: 자력 생성부
15: 라미네이터 21: 제1 적층체
22: 제2 적층체 111: 중앙 전극 릴
112: 상부 전극 릴 113: 하부 전극 릴
121: 상부 분리막 릴 122: 하부 분리막 릴
131: 제1 커터 132: 제2 커터
133: 제3 커터 134: 제4 커터
141a: 회전체 142a: 영구자석
151: 상부 라미네이터 152: 하부 라미네이터
1111: 중앙 전극 1121: 상부 전극
1131: 하부 전극 1211: 상부 분리막
1221: 하부 분리막

Claims (15)

  1. 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴;
    상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴;
    상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및
    상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함하는 단위 셀 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는, 단위 셀 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하여, 상기 중앙 전극이 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흐르는, 단위 셀 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 중앙 전극이 정렬되어야 할 정위치가 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흘러 상기 중앙 전극을 끌어당기는, 단위 셀 제조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 전류가 흐른 후에, 특정 시간이 경과하면 상기 전류가 차단되는, 단위 셀 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특정 시간은,
    0.01 초 내지 0.5 초인, 단위 셀 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및
    상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함하는, 단위 셀 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전체는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전하는, 단위 셀 제조 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회전체는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전하는, 단위 셀 제조 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 간격은,
    복수의 상기 중앙 전극이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일한, 단위 셀 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적층체의 상면에 적층되는 상부 전극이 권출되는 상부 전극 릴;
    상기 제1 적층체의 하면에 적층되는 하부 전극이 권출되는 하부 전극 릴; 및
    상기 하부 전극, 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극, 상기 상부 분리막 및 상기 상부 전극이 순서대로 적층된 제2 적층체를 라미네이팅하는 라미네이터를 더 포함하는 단위 셀 제조 장치.
  12. 중앙 전극 릴로부터 권출된 중앙 전극을 커팅하는 단계;
    상기 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막을 적층하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부에서, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극을 정위치로 정렬하는 단계를 포함하는 단위 셀 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는, 단위 셀 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및
    상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함하는, 단위 셀 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 적층체의 상하면에 각각 상부 전극 및 하부 전극을 더 적층하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 적층체를 라미네이션 하는 단계를 더 포함하는 단위 셀 제조 방법.
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