KR20200113579A - 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 - Google Patents
이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200113579A KR20200113579A KR1020190034002A KR20190034002A KR20200113579A KR 20200113579 A KR20200113579 A KR 20200113579A KR 1020190034002 A KR1020190034002 A KR 1020190034002A KR 20190034002 A KR20190034002 A KR 20190034002A KR 20200113579 A KR20200113579 A KR 20200113579A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- separator
- plate
- electrode plate
- negative
- positive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
본 발명은 분리막의 양측에 복수의 전극판(음극판 및 양극판)을 상하로 배열한 다음 복수의 음극판과 양극판을 동시에 분리막 쪽으로 밀어서 음극판과 분리막과 양극판을 정해진 순서대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 적층 장치는, 지그재그로 접힌 형태로 형성된 분리막과, 상기 분리막이 접혀진 부분에 교대로 삽입되어 적층되는 음극판 및 양극판을 포함하는 이차전지의 셀 스택을 적층하는 장치에 있어서, 분리막을 공급하는 분리막 공급부; 상기 분리막 공급부에서 공급되는 분리막의 하단을 잡고 상하로 이송하는 분리막 핸들링유닛; 상기 분리막의 양측에서 복수의 양극판과 음극판을 각각 공급하는 양극판 공급부 및 음극판 공급부; 상기 양극판 공급부에서 공급되는 양극판을 분리막의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 양극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 양극판 핸들링유닛; 및, 음극판이 양극판 핸들링유닛에 의해 배열된 양극판의 사이사이에 배치되도록 상기 음극판 공급부에서 공급되는 음극판을 분리막의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 음극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 음극판 핸들링유닛;를 포함한다.
Description
본 발명은 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막의 양측에 복수의 전극판(음극판 및 양극판)을 상하로 배열한 다음 복수의 음극판과 양극판을 동시에 분리막 쪽으로 밀어서 음극판과 분리막과 양극판을 정해진 순서대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 상기 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층되도록 한다.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국 등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 양극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 셀 스택을 제작함에 있어서 좌우로 이격된 적재테이블에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 적재테이블 사이에 음극판과 양극판이 적층되는 스테이지를 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 로봇(핸들링유닛)이 상기 적재테이블 상의 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스테이지 상에 클램핑된 분리막 위에 교대로 적층시키는 방식을 사용하고 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스테이지를 좌우로 직선 왕복 운동하면서 적층하기 때문에 스테이지의 이동 거리가 길어 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.
이에 등록특허 제10-1255351호에는 상하 방향으로 이송되는 분리막의 양측에 복수의 맨드릴을 교대로 배열하고 맨드릴을 분리막 방향으로 수평하게 교차 이동하게 함으로써 분리막을 지그재그 형태로 접어서 전극삽입공간을 형성한 다음, 분리막의 양측에서 음극판과 양극판을 상기 전극삽입공간 내측으로 삽입하여 셀 스택을 적층하는 장치 및 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 등록특허 제10-1255351호의 셀 스택 적층 장치는 복수의 맨드릴을 동시에 교차 이동시킬 수 있게 구성해야 하기 때문에 구성이 복잡한 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분리막에 양극판과 음극판을 적층하는 속도를 향상시킬 수 있으며, 구성을 더욱 단순화할 수 있는 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 적층 장치는, 지그재그로 접힌 형태로 형성된 분리막과, 상기 분리막이 접혀진 부분에 교대로 삽입되어 적층되는 음극판 및 양극판을 포함하는 이차전지의 셀 스택을 적층하는 장치에 있어서, 분리막을 공급하는 분리막 공급부; 상기 분리막 공급부에서 공급되는 분리막의 하단을 잡고 상하로 이송하는 분리막 핸들링유닛; 상기 분리막의 양측에서 복수의 양극판과 음극판을 각각 공급하는 양극판 공급부 및 음극판 공급부; 상기 양극판 공급부에서 공급되는 양극판을 분리막의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 양극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 양극판 핸들링유닛; 및, 음극판이 양극판 핸들링유닛에 의해 배열된 양극판의 사이사이에 배치되도록 상기 음극판 공급부에서 공급되는 음극판을 분리막의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 음극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 음극판 핸들링유닛;를 포함하며, 상기 양극판 핸들링유닛과 음극판 핸들링유닛이 양극판과 음극판을 분리막에 대해 교차 이동시켜 분리막을 지그재그 형태로 접을 때 상기 분리막 핸들링유닛은 분리막의 하단을 상측으로 밀어올리면서 분리막에 양극판과 음극판을 교대로 적층한다.
상기 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛에 의해 배열되는 양극판과 음극판은 양극판 및 음극판의 길이와 동일한 간격으로 상하로 배열한다.
상기 양극판 핸들링유닛은 상기 양극판 공급부와 분리막의 일측 사이에 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 양극판 공급부에서 공급된 양극판을 안착하여 지지하는 복수의 양극판 지그를 포함하며, 상기 음극판 핸들링유닛은 상기 음극판 공급부와 분리막의 반대편 일측 사이에 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 음극판 공급부에서 공급된 음극판을 안착하여 지지하는 복수의 음극판 지그를 포함한다.
본 발명의 이차전지의 셀 스택 적층 장치는, 상기 양극판 지그와 음극판 지그가 분리막의 양측에서 서로 반대 방향으로 이동하면서 분리막에 양극판과 음극판을 적층하여 셀 스택을 적층한 후, 적층된 셀 스택의 상단 및 하단을 파지하여 양극판 지그와 음극판 지그가 분리막의 접혀진 부분 사이에서 분리될 때 양극판과 음극판이 함께 분리되지 않도록 지지하며, 셀 스택을 다른 공정 위치로 이송하는 언로딩 그립퍼를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 셀 스택 적층 장치를 이용하여 셀 스택을 적층하는 방법은,
(S1) 분리막 핸들링유닛이 분리막의 하단을 파지하여 하측으로 이동하는 단계;
(S2) 양극판 공급부에서 상기 분리막의 일측에 복수의 양극판을 공급함과 동시에 음극판 공급부에서 분리막의 반대편 일측에 복수의 음극판을 공급하는 단계;
(S3) 상기 양극판 공급부에서 공급되는 양극판을 양극판 핸들링유닛이 전달받아 분리막의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열함과 동시에, 상기 음극판 공급부에서 공급되는 음극판을 음극판 핸들링유닛이 전달받아 음극판이 양극판의 사이사이에 배치되도록 분리막의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하는 단계;
(S4) 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛이 서로 반대 방향으로 이동하여 양극판 및 음극판을 분리막 쪽으로 밀어서 분리막을 지그재그 형태로 접어서 적층함과 동시에 분리막 핸들링유닛이 분리막의 하단을 상측으로 밀어올리면서 분리막에 양극판과 음극판을 교대로 적층한 셀 스택을 제조하는 단계; 및,
(S5) 상기 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛을 상기 (S4) 단계를 수행할 때와는 반대편으로 이송하여 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛을 셀 스택에서 분리하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 (S3) 단계에서 분리막의 양측에 배열되는 양극판과 음극판 사이의 간격은 양극판 및 음극판의 길이와 동일하다.
또한 상기 (S5) 단계에서는 언로딩 그립퍼가 셀 스택의 상단 및 하단을 파지하여 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛이 분리막의 접혀진 부분 사이에서 분리될 때 양극판과 음극판이 함께 분리되지 않도록 지지한다.
본 발명에 따르면, 분리막을 지그재그 형태로 접으면서 양극판과 음극판을 교대로 적층할 때 양극판과 음극판으로 직접 분리막을 밀어서 지그재그 형태로 접으면서 적층을 하며, 분리막의 양측에 배열되는 양극판과 음극판의 간격과, 분리막의 하단을 상측으로 상승시키는 속도를 적절히 제어하여 적층 과정에서 분리막에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서 간단한 구성으로 셀 스택을 불량없이 적층할 수 있으며, 적층 속도도 기존보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 분리막에 복수의 양극판과 음극판을 동시에 적층하는 공정을 수행할 때 양극판 공급부 및 음극판 공급부의 이전 공정 위치에서 양극판과 음극판의 가장자리 부분을 타발하여 전극단자를 형성하는 노칭 공정을 동시에 수행할 수 있으므로, 노칭 장비와 적층 장비를 일체형으로 구현할 수 있는 이점도 있다.
도 1은 본 발명의 셀 스택 적층 장치에 의해 적층되는 이차전지의 셀 스택(cell stack)의 구성의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 적층 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치를 정면에서 본 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치에서 수행하는 적층 작동을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 적층 작동이 진행되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치에 의한 셀 스택 적층 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 적층 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치를 정면에서 본 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치에서 수행하는 적층 작동을 나타낸 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 적층 작동이 진행되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 1에 도시한 셀 스택 적층 장치에 의한 셀 스택 적층 방법을 순차적으로 나타낸 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 셀 스택 적층 장치에 의해 적층되는 이차전지의 셀 스택(cell stack)의 구성의 일례를 나타낸 것으로, 셀 스택(1)은 지그재그로 접힌 형태로 형성된 분리막(2)과, 상기 분리막(2)이 접혀진 부분에 교대로 삽입되어 적층되는 복수의 음극판(3) 및 양극판(4)을 포함한다.
상기 분리막(2)은 이차전지 내 두 전극(양극판 및 음극판)을 격리시켜 물리적 접촉에 의한 전기적 단락을 차단하고, 미세기공 내에 담지된 전해액을 통해 이온이 두 전극 사이로 이동할 수 있는 통로를 제공하는 미세 다공 막이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 스택 적층 장치의 구성을 나타낸 것으로, 셀 스택 적층 장치는 분리막(2)을 공급하는 분리막 공급부(10)와, 상기 분리막 공급부(10)에서 공급되는 분리막(2)의 하단을 잡고 상하로 이송하는 분리막 핸들링유닛과, 상기 분리막(2)의 양측에서 복수의 양극판(3)과 음극판(4)을 각각 공급하는 양극판 공급부(30) 및 음극판 공급부(40)와, 상기 양극판 공급부(30)에서 공급되는 양극판(3) 및 음극판 공급부(40)에서 공급되는 음극판(4)을 분리막(2)의 양측에서 상하로 배열한 후 분리막(2) 쪽으로 밀어서 분리막(2)에 적층하는 양극판 핸들링유닛(50) 및 음극판 핸들링유닛(60)을 포함한다.
상기 분리막 공급부(10)는 기다란 필름 형태의 분리막(2)이 감겨진 롤(roll)이 회전 가능하게 장착되는 샤프트를 포함하며, 분리막(2)을 하측으로 공급한다. 상기 분리막 공급부(10)의 일측에는 셀 스택 적층 공정이 완료되었을 때 분리막(2)을 절단하는 분리막 커터(미도시)가 구성된다. 상기 분리막 커터(미도시)는 공지의 분리막 커팅 장치를 적용하여 구성할 수 있으므로 그 상세한 구성 및 작용에 대한 설명은 생략한다.
상기 분리막 핸들링유닛(20)은 분리막(2)의 하단부를 파지할 수 있도록 벌어졌다 오므려지는 분리막 그립퍼(21)를 구비한다. 분리막 그립퍼(21)는 리니어모터를 이용한 선형운동장치, 또는 서보모터와 볼스크류를 이용한 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치에 의해 분리막 공급부(10)의 하측에서 상하로 이동하면서 분리막(2)을 상하로 이동시킨다.
양극판 공급부(30)는 분리막 공급부(10)의 하측의 일측에서 분리막(2) 쪽으로 일정한 주기와 피치로 양극판(3)을 이송하도록 구성된다. 상기 양극판 공급부(30)는 컨베이어 장치를 이용하여 구성될 수 있다.
음극판 공급부(40)는 분리막(2)을 기준으로 양극판 공급부(30)의 반대편에 대칭되게 구성되어, 음극판(4)을 일정한 주기와 피치로 분리막(2) 쪽으로 이송한다. 음극판 공급부(40) 역시 양극판 공급부(30)와 마찬가지로 컨베이어 장치를 이용하여 구성될 수 있다.
양극판 핸들링유닛(50)과 음극판 핸들링유닛(60)은 각각 양극판 공급부(30) 및 음극판 공급부(40)의 최하류측의 하부에 상하 및 수평 이동하면서 복수의 양극판(3)과 음극판(4)을 분리막(2)의 양측에서 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 복수의 양극판(3)과 음극판(4)을 분리막(2) 쪽으로 밀어서 분리막(2)을 지그재그 형태로 접으면서 양극판(3)과 음극판(4)을 분리막(2)과 함께 적층한다.
상기 양극판 핸들링유닛(50)은 상기 양극판 공급부(30)의 끝단부와 분리막(2)의 일측 사이에 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 양극판 공급부(30)에서 공급된 양극판(3)을 안착하여 지지하는 복수의 양극판 지그(51)를 포함한다. 상기 양극판 지그(51)는 대략 'ㄷ'자 형태의 평판으로 이루어져 그 위에 양극판(3)이 안착되어 지지된다. 상기 양극판 지그(51)는 각각이 선형운동장치에 의해 상하 및 수평 이동 가능하게 설치되어, 양극판 공급부(30)로부터 공급되는 양극판(3)을 순차적으로 전달받아 하측의 지정된 위치로 이동하여 복수의 양극판(3)을 상하로 일정 간격으로 배열한다.
음극판 핸들링유닛(60)은 양극판 핸들링유닛(50)의 반대편에 대칭되게 구성되며, 음극판(4)을 개별적으로 안착하여 지지하는 복수의 음극판 지그(61)가 선형운동장치에 의해 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 음극판 지그(61) 역시 대략 'ㄷ'자 형태의 평판으로 이루어지며, 복수의 음극판(4)이 양극판(3)의 사이사이에 배치되도록 상기 음극판 공급부(40)에서 공급되는 음극판(4)을 전달받아 분리막(2)의 반대편 일측에서 상하로 일정 간격으로 배열한다.
한편 상기 양극판 핸들링유닛(50)과 음극판 핸들링유닛(60) 사이에는 양극판 지그(51)와 음극판 지그(61)의 수평 이동에 의해 분리막(2)과 양극판(3)과 음극판(4)의 적층 이 이루어져 셀 스택(1)이 만들어진 후, 적층된 셀 스택의 상단 및 하단을 파지하는 언로딩 그립퍼(70)가 설치된다(도 6d 참조).
상기 언로딩 그립퍼(70)는 상하로 벌어졌다 오므려질 수 있도록 구성되어, 셀 스택의 상단 및 하단의 중앙부를 파지함으로써 양극판 지그(51)와 음극판 지그(61)가 분리막(2)의 접혀진 부분 사이에서 분리될 때 양극판(3)과 음극판(4)이 함께 분리되지 않도록 지지하는 작용을 함과 더불어, 선형운동장치에 의해 이동 가능하게 구성되어 파지한 셀 스택을 다른 정해진 공정 위치(예를 들어 셀 스택 적재 위치 또는 셀 스택을 테이핑하는 테이핑 공정 위치 등)로 이송하는 작용을 한다.
이러한 구성으로 이루어진 셀 스택 적층 장치를 이용하여 셀 스택을 적층하는 방법에 대해 상세히 설명한다.
분리막 핸들링유닛(20)의 분리막 그립퍼(21)가 분리막 공급부(10)에서 공급되는 분리막(2)의 하단을 파지하여 하측으로 일정 거리만큼 이동한다(도 2 참조).
이 때 도 6a에 도시한 것과 같이 양극판 공급부(30)에서 분리막(2)의 일측으로 복수의 양극판(3)을 일정한 주기와 피치로 이송하여 공급함과 동시에 음극판 공급부(40)에서 분리막(2)의 반대편 일측으로 복수의 음극판(4)을 일정한 주기와 피치로 이송하여 공급한다.
상기 양극판 공급부(30)의 끝단부에서는 양극판 핸들링유닛(50)을 구성하는 복수의 양극판 지그(51)가 양극판 공급부(30)에 의해 이송되는 양극판(3)을 하나씩 순차적으로 전달받아서 하측으로 이동하여, 복수의 양극판(3)을 분리막(2)의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열한다. 이와 동시에 상기 음극판 공급부(40)의 끝단부에서도 음극판 핸들링유닛(60)의 음극판 지그(61)가 음극판 공급부(40)에 의해 이송되는 음극판(4)을 하나씩 순차적으로 전달받아서 하측으로 이동하여, 복수의 음극판(4)을 분리막(2)의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열한다.
이 때, 도 5a 및 도 6b에 도시한 것과 같이 분리막(2)의 양측에 배열되는 양극판(3)과 음극판(4)은 서로 엇갈리게 배열되며, 분리막(2)의 양측에 배열되는 양극판(3)과 음극판(4) 사이의 간격(D1)은 양극판(3) 및 음극판(4)의 길이(L1)와 동일하다.
전술한 것과 같이 양극판 지그(51) 및 음극판 지그(61)에 의해 분리막(2)의 양측에 복수의 양극판(3)과 음극판(4)이 정해진 간격으로 모두 배열되면, 도 6c에 도시한 것과 같이 양극판 지그(51) 및 음극판 지그(61)가 서로 반대 방향으로 이동하여 양극판(3) 및 음극판(4)을 분리막(2) 쪽으로 밀어서 분리막(2)을 지그재그 형태로 접어서 적층한다. 이와 동시에 분리막 핸들링유닛(20)의 분리막 그립퍼(21)가 상승하여 분리막(2)의 하단을 상측으로 밀어올려 지그재그 형태로 접혀진 분리막(2)에 복수의 양극판(3)과 음극판(4)을 교번으로 적층하여 셀 스택을 적층한다.
이러한 본 발명의 셀 스택 적층 공정을 수행할 때, 도 5a 및 도 5b에 도시한 것처럼 분리막(2)의 양측에 배열되는 양극판(3)과 음극판(4) 사이의 간격(D1)이 양극판(3) 및 음극판(4)의 길이(L1)와 동일하게 정렬하고, 양극판 지그(51)와 음극판 지그(61)를 서로 반대방향으로 수평하게 교차 이동하여 분리막(2)을 지그재그 형태로 접을 때 분리막(2)이 접히는 양만큼 분리막 그립퍼(21)가 분리막(2)을 상승시키게 되면, 양극판(3) 및 음극판(4)의 끝단이 분리막(2)과 접촉하여 분리막(2)을 접을 때 양극판(3) 및 음극판(4)의 끝단과 분리막(2) 간의 접점이 변하지 않고 적층이 이루어지게 된다. 따라서 적층 과정에서 분리막(2)에 스크래치가 발생하지 않게 되어 분리막(2)의 손상을 방지할 수 있다.
상술한 것과 같이 복수의 양극판(3)과 음극판(4)을 분리막(2)에 교차 이동시켜 적층함으로써 셀 스택을 완성하면, 도 6d에 도시한 것과 같이 언로딩 그립퍼(70)가 셀 스택(1)의 상단 및 하단의 중앙부를 파지하여 셀 스택의 분리막(2)과 양극판(3) 및 음극판(4)을 고정한다. 이 때 양극판 지그(51) 및 음극판 지그(61)는 'ㄷ'자 형태의 평판으로 되어 있기 때문에 양극판 지그(51) 및 음극판 지그(61)는 언로딩 그립퍼(70)에 의해 고정되지 않고 자유로운 상태에 있다.
따라서 언로딩 그립퍼(70)가 셀 스택(1)의 상단 및 하단을 고정한 상태에서 양극판 지그(51)와 음극판 지그(61)를 이전의 적층 공정과 반대 방향으로 수평 이동하면, 양극판 지그(51)와 음극판 지그(61)만 셀 스택에서 분리되고 양극판(3)과 음극판(4)은 분리되지 않게 된다.
이어서 분리막 핸들링유닛(20)에 설치되어 있는 분리막 커터(미도시)가 셀 스택 상측의 분리막(2)을 절단하고, 상기 언로딩 그립퍼(70)는 파지한 셀 스택을 정해진 다음의 공정 위치로 이송하고, 도 6e에 도시한 것과 같이 분리막 핸들링유닛(20)의 분리막 그립퍼(21)가 상승하여 분리막(2)의 하단을 잡고 하강하여 다음 적층 공정을 수행할 준비를 한다.
본 발명에 따르면, 분리막(2)을 지그재그 형태로 접으면서 양극판(3)과 음극판(4)을 교대로 적층할 때 분리막(2)을 지그재그로 접기 위한 별도의 장치를 필요로 하지 않고, 양극판(3)과 음극판(4)으로 직접 분리막(2)을 밀어서 지그재그 형태로 접으면서 적층을 하며, 분리막(2)의 양측에 배열되는 양극판(3)과 음극판(4)의 간격과 분리막(2)의 하단을 상측으로 상승시키는 분리막 핸들링유닛(20)의 상승 속도를 적절히 제어하여 적층 과정에서 분리막(2)에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서 간단한 구성으로 셀 스택을 적층하여 제조할 수 있으며, 적층 속도도 기존보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1 : 셀 스택
2 : 분리막
3 : 양극판 4 : 음극판
10 : 분리막 공급부 20 : 분리막 핸들링유닛
21 : 분리막 그립퍼 30 : 양극판 공급부
40 : 음극판 공급부 50 : 양극판 핸들링유닛
51 : 양극판 지그 60 : 음극판 핸들링유닛
61 : 음극판 지그 70 : 언로딩 그립퍼
3 : 양극판 4 : 음극판
10 : 분리막 공급부 20 : 분리막 핸들링유닛
21 : 분리막 그립퍼 30 : 양극판 공급부
40 : 음극판 공급부 50 : 양극판 핸들링유닛
51 : 양극판 지그 60 : 음극판 핸들링유닛
61 : 음극판 지그 70 : 언로딩 그립퍼
Claims (7)
- 지그재그로 접힌 형태로 형성된 분리막과, 상기 분리막이 접혀진 부분에 교대로 삽입되어 적층되는 음극판 및 양극판을 포함하는 이차전지의 셀 스택을 적층하는 장치에 있어서,
분리막을 공급하는 분리막 공급부;
상기 분리막 공급부에서 공급되는 분리막의 하단을 잡고 상하로 이송하는 분리막 핸들링유닛;
상기 분리막의 양측에서 복수의 양극판과 음극판을 각각 공급하는 양극판 공급부 및 음극판 공급부;
상기 양극판 공급부에서 공급되는 양극판을 분리막의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 양극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 양극판 핸들링유닛; 및,
음극판이 양극판 핸들링유닛에 의해 배열된 양극판의 사이사이에 배치되도록 상기 음극판 공급부에서 공급되는 음극판을 분리막의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하고, 배열된 음극판을 분리막 쪽으로 밀어서 이송하는 음극판 핸들링유닛;
를 포함하며,
상기 양극판 핸들링유닛과 음극판 핸들링유닛이 양극판과 음극판을 분리막에 대해 교차 이동시켜 분리막을 지그재그 형태로 접을 때 상기 분리막 핸들링유닛은 분리막의 하단을 상측으로 밀어올리면서 분리막에 양극판과 음극판을 교대로 적층하는 이차전지의 셀 스택 적층장치. - 제1항에 있어서, 상기 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛에 의해 배열되는 양극판과 음극판은 양극판 및 음극판의 길이와 동일한 간격으로 상하로 배열하는 이차전지의 셀 스택 적층 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 양극판 핸들링유닛은 상기 양극판 공급부와 분리막의 일측 사이에 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 양극판 공급부에서 공급된 양극판을 안착하여 지지하는 복수의 양극판 지그를 포함하며,
상기 음극판 핸들링유닛은 상기 음극판 공급부와 분리막의 반대편 일측 사이에 상하 및 수평 방향으로 이동 가능하게 설치되어 음극판 공급부에서 공급된 음극판을 안착하여 지지하는 복수의 음극판 지그를 포함하는 이차전지의 셀 스택 적층 장치. - 제3항에 있어서, 상기 양극판 지그와 음극판 지그가 분리막의 양측에서 서로 반대 방향으로 이동하면서 분리막에 양극판과 음극판을 적층하여 셀 스택을 적층한 후, 적층된 셀 스택의 상단 및 하단을 파지하여 양극판 지그와 음극판 지그가 분리막의 접혀진 부분 사이에서 분리될 때 양극판과 음극판이 함께 분리되지 않도록 지지하며, 셀 스택을 다른 공정 위치로 이송하는 언로딩 그립퍼를 더 포함하는 이차전지의 셀 스택 적층 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 셀 스택 적층 장치를 이용하여 셀 스택을 제조하는 방법으로서,
(S1) 분리막 핸들링유닛이 분리막의 하단을 파지하여 하측으로 이동하는 단계;
(S2) 양극판 공급부에서 상기 분리막의 일측에 복수의 양극판을 공급함과 동시에 음극판 공급부에서 분리막의 반대편 일측에 복수의 음극판을 공급하는 단계;
(S3) 상기 양극판 공급부에서 공급되는 양극판을 양극판 핸들링유닛이 전달받아 분리막의 일측에 상하로 일정 간격으로 배열함과 동시에, 상기 음극판 공급부에서 공급되는 음극판을 음극판 핸들링유닛이 전달받아 음극판이 양극판의 사이사이에 배치되도록 분리막의 반대편 일측에 상하로 일정 간격으로 배열하는 단계;
(S4) 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛이 서로 반대 방향으로 이동하여 양극판 및 음극판을 분리막 쪽으로 밀어서 분리막을 지그재그 형태로 접어서 적층함과 동시에 분리막 핸들링유닛이 분리막의 하단을 상측으로 밀어올리면서 분리막에 양극판과 음극판을 교대로 적층한 셀 스택을 제조하는 단계; 및,
(S5) 상기 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛을 상기 (S4) 단계를 수행할 때와는 반대편으로 이송하여 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛을 셀 스택에서 분리하는 단계;
를 포함하는 이차전지의 셀 스택 적층 방법. - 제5항에 있어서, 상기 (S3) 단계에서 분리막의 양측에 배열되는 양극판과 음극판 사이의 간격은 양극판 및 음극판의 길이와 동일한 이차전지의 셀 스택 적층 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 (S5) 단계에서는 언로딩 그립퍼가 셀 스택의 상단 및 하단을 파지하여 양극판 핸들링유닛 및 음극판 핸들링유닛이 분리막의 접혀진 부분 사이에서 분리될 때 양극판과 음극판이 함께 분리되지 않도록 지지하는 이차전지의 셀 스택 적층 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190034002A KR102192818B1 (ko) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190034002A KR102192818B1 (ko) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200113579A true KR20200113579A (ko) | 2020-10-07 |
| KR102192818B1 KR102192818B1 (ko) | 2020-12-18 |
Family
ID=72883386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190034002A KR102192818B1 (ko) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102192818B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240010686A (ko) * | 2022-07-16 | 2024-01-24 | 주식회사 이노메트리 | 배터리 셀 간 쇼트 방지 장치 및 방법 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102404678B1 (ko) * | 2021-10-18 | 2022-06-02 | 주식회사 우원기술 | 셀 스택 제조용 분리막 공급피더 |
| KR102695723B1 (ko) | 2023-12-18 | 2024-08-16 | 주식회사 대한엔지니어링 | 승강하는 단위 셀의 외형을 유지시켜주는 단위셀 승강장치가 포함된 2차전지용 셀 스택의 제작장치 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110051695A (ko) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 주식회사 나래나노텍 | 전극 적층 유닛 및 이를 구비한 전극체 제조 장치, 및 전극 적층 방법 |
| KR101140447B1 (ko) | 2007-09-19 | 2012-04-30 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 이차전지용 스택 제조장치 |
| KR101255351B1 (ko) | 2009-04-28 | 2013-04-16 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 2차 전지 내부 셀 스택 적층 장치 및 방법 |
| KR101380133B1 (ko) | 2007-05-02 | 2014-04-01 | 에낙스 가부시키가이샤 | 연속 세퍼레이터 및 시트형상 전극의 적층장치 |
| KR20140142791A (ko) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | 세방전지(주) | 대용량 리튬 전지의 적층 장치 및 그 방법 |
| KR20150070328A (ko) * | 2012-10-17 | 2015-06-24 | 에리 파워 가부시키가이샤 | 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치 |
-
2019
- 2019-03-26 KR KR1020190034002A patent/KR102192818B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101380133B1 (ko) | 2007-05-02 | 2014-04-01 | 에낙스 가부시키가이샤 | 연속 세퍼레이터 및 시트형상 전극의 적층장치 |
| KR101140447B1 (ko) | 2007-09-19 | 2012-04-30 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 이차전지용 스택 제조장치 |
| KR101255351B1 (ko) | 2009-04-28 | 2013-04-16 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 2차 전지 내부 셀 스택 적층 장치 및 방법 |
| KR20110051695A (ko) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 주식회사 나래나노텍 | 전극 적층 유닛 및 이를 구비한 전극체 제조 장치, 및 전극 적층 방법 |
| KR20150070328A (ko) * | 2012-10-17 | 2015-06-24 | 에리 파워 가부시키가이샤 | 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치 |
| KR20140142791A (ko) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | 세방전지(주) | 대용량 리튬 전지의 적층 장치 및 그 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240010686A (ko) * | 2022-07-16 | 2024-01-24 | 주식회사 이노메트리 | 배터리 셀 간 쇼트 방지 장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102192818B1 (ko) | 2020-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102256378B1 (ko) | 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법 | |
| CN109698373B (zh) | 二次电池的电池组制造装置 | |
| KR102192818B1 (ko) | 이차전지의 셀 스택 적층 장치 및 방법 | |
| KR100388650B1 (ko) | 자동화된 리튬 2차전지 제조 시스템용 팩킹장치 | |
| KR102676855B1 (ko) | 이차전지의 셀 스택 제조장치 | |
| US20200044273A1 (en) | Electrode stack manufacturing apparatus | |
| KR102253764B1 (ko) | 2차 전지 셀 스택 제조용 전극 이송장치 | |
| CN111816928A (zh) | 一种锂电池电芯多张叠片设备及叠片方法 | |
| KR101291063B1 (ko) | 2차 전지 내부 셀 스택 적층 장치 및 방법 | |
| KR102333754B1 (ko) | 전극조립체 제조장치의 스윙 모듈 | |
| KR20200055404A (ko) | 이차전지의 와인딩 방식 셀 스택 제조 장치 및 방법 | |
| KR102405964B1 (ko) | 이차전지용 셀 스택 제조장치 및 셀 스택 제조방법 | |
| JP2012226910A (ja) | 二次電池の製造方法及び製造装置 | |
| KR102515416B1 (ko) | 이차전지 제조 장치 | |
| KR102401675B1 (ko) | 전극 스태킹 장치 | |
| CN209896201U (zh) | 一种极片上料模组及叠片机 | |
| KR102586960B1 (ko) | 이차전지 전극조립체의 단면 전극 스택용 분리막 핸들링장치 및 이를 이용한 이차전지 전극조립체 제조 방법 | |
| KR102253590B1 (ko) | 이차전지의 셀 스택 및 그 적층 장치 및 방법 | |
| WO2022255651A1 (ko) | 이차전지의 전극 노칭 및 셀 스택 시스템 | |
| KR20200031347A (ko) | 이차전지 적층장치 | |
| CN118339687A (zh) | 用于二次电池的电极板装载装置 | |
| CN113675481A (zh) | 极片叠片装置及叠片设备 | |
| JPH04167371A (ja) | 蓄電池用極板群の製造法とその装置 | |
| KR20200031348A (ko) | 이차전지 적층장치 | |
| KR102645697B1 (ko) | 스택테이블과 가이드롤러의 교차 구동에 의한 분리막 공급장치 및 공급방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |