KR20200114799A - 전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템 - Google Patents

전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 어느 한 공정 위치에서 완성된 전지 부품을 복수의 공정 위치로 분배하면서 연속적으로 공급할 수 있도록 함으로써 전체적인 구성과 작동의 증가를 최소화하면서 하나의 장비에서 복수의 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전지 부품 분배장치는, 첫번째 공정 위치의 상측에서 컨베이어벨트의 하부면에 전지 부품을 진공 흡착하여 픽업한 후 후방으로 수평하게 이송하는 픽업 컨베이어유닛; 일단이 상기 픽업 컨베이어유닛의 후방에 상하로 일정한 간격으로 배열되어, 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 전달받아 복수의 두번째 공정 위치로 독립적으로 이송하는 복수의 하류측 컨베이어유닛; 및, 상기 픽업 컨베이어유닛의 후단부와 상기 복수의 하류측 컨베이어 사이에 승강구동수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 상기 복수의 하류측 컨베이어유닛에 교대로 분배하는 분배 컨베이어유닛;을 포함할 수 있다.

Description

전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템{Apparatus for Distributing Battery Cell Parts, And System for Manufacturing Secondary Battery Cell Having the Same}
본 발명은 이차전지를 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지 셀의 전극판(양극판 및 음극판)과 같은 전지 부품을 지정된 복수의 공정 위치로 분배하면서 연속적으로 공급할 수 있는 전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템에 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, 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 폴리머로 된 전극 필름의 활물질이 도포되지 않은 무지부를 소정의 형상으로 전단 가공하여 일정 간격으로 전극 탭을 형성하는 노칭 공정과, 전극 필름을 일정한 크기의 전극판(양극판 및 음극판)으로 절단하는 공정과, 양극판과 음극판을 분리막에 교번으로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 적층하는 공정 등을 순차적으로 수행한 후, 상기 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층된 셀 스택을 케이스 내의 전해질 용액에 담궈서 제조된다.
이와 같이 이차전지의 셀을 제조하기 위해서는 노칭 공정과 절단 공정을 수행하는 장비와 셀 스택 적층 공정을 수행하는 장비가 필요한데, 기존에는 각각의 공정 장비가 독립적으로 제작되며, 각각의 공정이 독립적으로 수행된다.
따라서 하나의 장비에서 공정을 완료한 후 완료된 전지 부품(예를 들어 양극판 또는 음극판)을 다른 장비로 이동시켜 그 다음 공정을 수행해야 하므로 전체적인 제조 속도를 향상시키는데 한계가 있었다.
또한 종래에 노칭 장비 또는 절단 장비를 적층 장비와 연결하여 공정을 연속적으로 수행하려는 시도가 있었으나, 각각의 공정 위치에서의 진행 속도가 다르기 때문에 어느 한 공정에서 완성된 전지 부품을 다른 공정 위치로 이송하기 전에 적재하여 두는 버퍼부를 별도로 마련해야 하는 등 장비의 전체 구성과 작동이 복잡해져서 실용화에 어려움이 있다.
공개특허 제10-1997-0054618호(1997.07.31. 공개) 공개특허 제10-2009-0111898호(2009.10.28. 공개)
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 어느 한 공정 위치에서 완성된 전지 부품을 복수의 공정 위치로 분배하면서 연속적으로 공급할 수 있도록 함으로써 전체적인 구성과 작동의 증가를 최소화하면서 하나의 장비에서 복수의 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 부품 분배장치는, 첫번째 공정 위치의 상측에서 컨베이어벨트에 전지 부품을 진공 흡착하여 픽업한 후 후방으로 수평하게 이송하는 픽업 컨베이어유닛; 일단이 상기 픽업 컨베이어유닛의 후방에 상하로 일정한 간격으로 배열되어, 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 전달받아 복수의 두번째 공정 위치로 독립적으로 이송하는 복수의 하류측 컨베이어유닛; 및, 상기 픽업 컨베이어유닛의 후단부와 상기 복수의 하류측 컨베이어 사이에 승강구동수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 상기 복수의 하류측 컨베이어유닛에 교대로 분배하는 분배 컨베이어유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명의 전지 부품 분배장치는 상기 픽업 컨베이어유닛의 후단부 하측에 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛으로부터 이송된 전지 부품을 받아서 상기 분배 컨베이어유닛으로 전달하는 버퍼 컨베이어유닛을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 전지 부품 분배장치는 상기 픽업 컨베이어유닛의 상부 또는 하부에 이송 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 설치되어 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송되는 전지 부품 중 불량으로 판정된 전지 부품을 측방으로 쳐내어 분리하는 불량품제거유닛과, 상기 불량품제거유닛에 의해 픽업 컨베이어유닛으로부터 분리되는 불량 전지 부품을 포집하여 저장하는 불량품포집유닛, 상기 픽업 컨베이어유닛의 하측에 설치되어 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송되는 전지 부품을 촬영하여 불량을 판정하는 비전검사유닛을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 셀 제조 시스템은, 양극필름이 감겨진 양극언로더, 상기 양극언로더에서 풀려져 이송되는 양극필름의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 양극 노칭프레스, 상기 양극 노칭프레스에서 전극탭이 형성된 양극필름을 일정한 피치(pitch)로 이송하는 양극필름 피더, 및 상기 양극필름 피더에 의해 이송된 양극필름을 일정한 길이로 절단하여 양극판을 성형하는 양극커터를 포함하는 양극 노칭/절단 공정부; 음극필름이 감겨진 음극언로더, 상기 음극언로더에서 풀려져 이송되는 음극필름의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 음극 노칭프레스, 상기 음극 노칭프레스에서 전극탭이 형성된 음극필름을 일정한 피치(pitch)로 이송하는 음극필름 피더, 및 상기 음극필름 피더에 의해 이송된 음극필름을 일정한 길이로 절단하여 음극판을 성형하는 음극커터를 포함하는 음극 노칭/절단 공정부; 상기 양극 노칭/절단 공정부 및 음극 노칭/절단 공정부의 일측에 차례로 설치되어, 상기 양극 노칭/절단 공정부에서 이송된 양극판과 상기 음극 노칭/절단 공정부에서 이송된 음극판을 분리막과 순차적으로 적층하여 셀 스택을 적층하는 제1스택부 및 제2스택부; 상기 양극 노칭/절단 공정부와 상기 제1스택부 및 제2스택부 사이에 설치되어, 상기 양극 노칭/절단 공정부로부터 상기 제1스택부 및 제2스택부로 양극판을 교대로 분배하여 공급하는 첫번째 전지 부품 분배장치; 및, 상기 음극 노칭/절단 공정부와 상기 제1스택부 및 제2스택부 사이에 설치되어, 상기 음극 노칭/절단 공정부로부터 상기 제1스택부 및 제2스택부로 음극판을 교대로 분배하여 공급하는 두번째 전지 부품 분배장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전지 부품의 제조 공정을 수행하는 어느 한 공정 위치에서 만들어진 전지 부품(예를 들어 전극판)을 전지 부품 분배장치를 이용하여 복수의 후공정 위치로 교대로 분배하여 공급할 수 있다.
따라서 전지 부품의 공정 진행 속도를 대폭 향상시킬 수 있으며, 복수의 공정 장비를 하나의 장비로 통합하여 구성할 수 있는 이점이 있다.
예를 들어 이차전지 셀 제조 시스템의 양극 노칭/절단 공정부 및 음극 노칭/절단 공정부에서 만들어진 양극판과 음극판을 전지 부품 분배장치로 제1스택부와 제2스택부로 교대로 분배하여 공급함으로써 2개의 스택부에서 셀 스택을 동시에 적층하여 제조할 수 있다. 따라서 노칭 공정과 절단 공정을 수행하는 장비와 셀 스택을 적층하는 장비를 하나로 통합하여 구성할 수 있으므로 셀 제조 속도를 대폭 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 부품 분배장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전지 부품 분배장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 부품 분배장치가 적용된 이차전지 셀 제조 시스템의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 이차전지 셀 제조 시스템의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지 부품 분배장치의 정면도이다.
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 전지 부품 분배장치 및 이를 갖는 이차전지 셀 제조 시스템을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 부품 분배장치는 이차전지의 전지 부품인 전극 필름(양극 필름 및 음극 필름)에 전극 탭을 가공하는 노칭 공정과 노칭된 전극 필름을 일정한 크기로 절단하여 전극판(양극판 및 음극판)을 가공하는 절단 공정을 수행하는 공정 위치로부터, 전극판을 분리막과 적층하여 셀 스택을 가공하는 2개의 적층 공정 위치로 상기 전극판을 교대로 분배하여 이송하는 기능을 하도록 구성된 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전지 부품 분배장치(100)는 전지 부품인 복수의 전극판(양극판 또는 음극판)(1a, 2a)을 첫번째 공정 위치의 상측에서 컨베이어벨트(111)에 진공흡착한 후 수평 이동하여 후방으로 이송하는 픽업 컨베이어유닛(110), 상기 픽업 컨베이어유닛(110)에 의해 후방으로 이송된 전극판(1a, 2a)을 복수의 두번째 공정 위치로 독립적으로 이송하는 복수의 하류측 컨베이어유닛(120), 상기 픽업 컨베이어유닛(110)에 의해 이송된 전극판(1a, 2a)을 상기 복수의 하류측 컨베이어유닛(120)으로 교대로 분배하는 분배 컨베이어유닛(130), 및 상기 픽업 컨베이어유닛(110)으로부터 이송된 전극판(1a, 2a)을 전달받아 상기 분배 컨베이어유닛(130)으로 이송하는 버퍼 컨베이어유닛(140)을 포함한다.
상기 하류측 컨베이어유닛(120)을 비롯하여 본 발명에서 언급하는 컨베이어유닛은 공지의 이차전지 셀 제조 시스템에서 사용하는 전극판 이송용 컨베이어 장치를 적용하여 구성할 수 있다. 예를 들어 하류측 컨베이어유닛(120)은 이차전지 셀 제조 시스템의 본체에 고정되게 설치되는 프레임(121)과, 상기 프레임(121)의 양단부에 회전 가능하게 설치되는 복수의 풀리(123)와, 상기 풀리(123)에 감겨져 전극판(1a, 2a)을 안착하여 이송하는 컨베이어벨트(122)와, 상기 복수의 풀리(123) 중 어느 하나에 회전력을 전달하여 구동시키는 컨베이어모터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 픽업 컨베이어유닛(110)은 이차전지의 셀 제조 시스템에서 노칭 공정 및 절단 공정을 수행하는 공정 설비의 후단 위치에서부터 후방으로 연장되게 설치되어, 절단 공정을 통해 가공된 전극판(1a, 2a)을 후공정 위치, 즉 후방의 셀 스택 적층 위치를 향해 이송한다.
이 실시예에서 상기 픽업 컨베이어유닛(110)은 전단부가 상기 절단 공정을 수행하는 공정 위치 후단에 배치되어, 상기 절단 공정 위치에서 매니퓰레이터에 의해 이송된 전극판(1a, 2a)을 컨베이어벨트(111)의 하부면에 진공흡착한 후 후방으로 수평하게 이송한다. 상기 픽업 컨베이어유닛(110)은 진공홀이 형성되어 있는 컨베이어벨트(111)를 통해 공기 흡입력을 발생시켜 이송 물체를 진공 흡착하는 공지의 진공 컨베이어 장치를 이용하여 구성할 수 있다.
이와 같이 픽업 컨베이어유닛(110)이 전극판(1a, 2a)을 컨베이어벨트(111)의 하부면에 진공흡착하여 이송하게 되면, 아래에 설명하는 비전검사유닛(151)에 의한 전극판(1a, 2a)의 검사 및 불량품제거유닛(152)에 의한 불량 전극판의 제거가 용이하게 이루어질 수 있으며, 전체적인 구성과 작동을 단순화시킬 수 있는 이점이 있다. 물론 도 5에 도시한 것과 같이, 상기 픽업 컨베이어유닛(110)의 컨베이어벨트(111)의 상부면에 전극판(1a, 2a)을 안착시켜 후방의 버퍼컨베이어(140)로 수평하게 이송할 수도 있다.
전술한 것과 같이 상기 픽업 컨베이어유닛(110)은 컨베이어벨트(111)의 하부면(또는 상부면)에 전극판(1a, 2a)을 진공 흡착하여 후방으로 일정한 피치로 이송하며, 전극판(1a, 2a)이 컨베이어벨트(111)의 후단부를 통과하게 되면 자연스럽게 전극판(1a, 2a)에 가해지는 진공압이 해제되면서 픽업 컨베이어유닛(110)의 후단부 하측에 배치되어 있는 버퍼 컨베이어유닛(140) 상에 전달된다.
상기 픽업 컨베이어유닛(110)을 통해 전극판(1a, 2a)을 이송하는 과정에서 불량으로 판정된 전극판(1a, 2a)을 제거할 수 있도록 하기 위하여 픽업 컨베이어유닛(110)의 하측에서 전극판(1a, 2a)을 촬영하여 불량 여부를 검출하는 비전검사유닛(151)과, 비전검사유닛(151)에 의해 불량으로 판정된 전극판(1a, 2a)을 제거하는 불량품제거유닛(152)과, 상기 불량품제거유닛(152)에 의해 픽업 컨베이어유닛(110)으로부터 분리되는 불량 전극판(1a, 2a)을 포집하여 저장하는 불량품포집유닛(153)이 구성될 수 있다.
상기 비전검사유닛(151)은 픽업 컨베이어유닛(110)의 하측에서 전극판(1a, 2a)을 촬영하는 비전카메라와, 촬영을 위한 조명을 제공하는 광원을 포함한다.
상기 불량품제거유닛(152)은 픽업 컨베이어유닛(110)의 중간 부분에 전극판(1a, 2a)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 수평 이동 가능하게 설치되어 픽업 컨베이어유닛(110)에 의해 이송되는 전극판(1a, 2a) 중 불량으로 판정된 전극판(1a, 2a)을 측방으로 쳐내어 분리하도록 구성된다. 이러한 불량품제거유닛(152)은 픽업 컨베이어유닛(110)에 측방향으로 이동 가능하게 설치되어 픽업 컨베이어유닛(110)에 의해 이송되는 불량 전극판(1a, 2a)을 쳐내는 타격부재(152a)와, 상기 타격부재(152a)를 측방향으로 수평하게 왕복 이동시키기 위한 모터(152b)를 구비한 선형운동장치(미도시)를 포함한다.
또한 불량품포집유닛(153)은 빈 박스 형태로 되어 타격부재(152a)에 의해 픽업 컨베이어유닛(110)에서 분리되어 낙하하는 전극판(1a, 2a)을 수용한다.
상기 버퍼 컨베이어유닛(140)은 상기 픽업 컨베이어유닛(110)의 후단부의 하측에 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛(110)으로부터 이송된 전극판(1a, 2a)을 전달받아 상기 분배 컨베이어유닛(130)으로 전달한다.
상기 분배 컨베이어유닛(130)은 상기 버퍼 컨베이어유닛(140)과 하류측 컨베이어유닛(120) 사이에서 승강구동수단(135)에 의해 상하로 일정 스트로크(stroke)로 승강 운동하도록 구성되어, 버퍼 컨베이어유닛(140)으로부터 전극판(1a, 2a)을 전달받아 바로 후방에 상하의 2열로 배치되어 있는 2개의 하류측 컨베이어유닛(120)에 전극판(1a, 2a)을 교대로 분배한다. 상기 승강구동수단은 리니어모터, 또는 볼스크류와 서보모터를 이용한 선형운동장치, 공압실린더 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
상기 하류측 컨베이어유닛(120)은 2개가 상하로 일정한 간격을 두고 나란하게 배열되는데, 둘 중 어느 하나의 하류측 컨베이어유닛(120)은 첫번째 셀 스택 적층 위치까지 연장되어 전극판(1a, 2a)을 이송하고, 다른 하나의 하류측 컨베이어유닛(120)은 두번째 셀 스택 적층 위치까지 연장되어 전극판(1a, 2a)을 이송한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 부품 분배장치는 다음과 같이 작동한다.
첫번째 공정 위치에서 매니퓰레이터(15, 25)와 같은 이송 로봇에 의해 전극판(1a, 2a)이 픽업 컨베이어유닛(110)의 전단부 하측으로 이송되면, 픽업 컨베이어유닛(110)의 컨베이어벨트(111)의 하부면에 전극판(1a, 2a)이 진공 흡착된다.
픽업 컨베이어유닛(110)은 컨베이어벨트(111)의 하부면에 전극판(1a, 2a)을 진공 흡착한 상태로 후방으로 일정한 피치로 움직여 전극판(1a, 2a)을 일정한 피치로 이송한다.
픽업 컨베이어유닛(110)에 의해 이송되는 전극판(1a, 2a)은 픽업 컨베이어유닛(110)의 후단부에서 분리되어 버퍼 컨베이어유닛(140) 상에 안착된다. 버퍼 컨베이어유닛(140)은 전달받은 전극판(1a, 2a)을 분배 컨베이어유닛(130)으로 전달하고, 분배 컨베이어유닛(130)은 상부에 배치된 하류측 컨베이어유닛(120)에 전극판(1a, 2a)을 전달한다.
이어서 상기 분배 컨베이어유닛(130)이 그 다음 전극판(1a, 2a)을 전달받으면, 분배 컨베이어유닛(130)이 승강구동수단(135)에 의해 일정 스트로크로 하강하여 하부의 하류측 컨베이어유닛(120)과 정렬되고, 전극판(1a, 2a)을 하류측 컨베이어유닛(120)으로 전달한다.
이와 같이 분배 컨베이어유닛(130)은 하류측 컨베이어유닛(120)의 전방에서 상하로 일정 스트로크로 왕복 이동하면서 전극판(1a, 2a)을 상부의 하류측 컨베이어유닛(120)과 하부의 하류측 컨베이어유닛(120)으로 교대로 분배하여 전달한다.
상기 분배 컨베이어유닛(130)으로부터 전극판(1a, 2a)을 전달받은 하류측 컨베이어유닛(120)은 후방으로 이동하면서 전극판(1a, 2a)을 각각 첫번째 적층 공정 위치와 두번째 적층 공정 위치로 이송한다.
다음으로 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 전지 부품 분배장치(100)가 적용된 이차전지 셀 제조 시스템의 일 실시예를 나타낸 것으로, 이차전지 셀 제조 시스템은, 전극필름 중 양극필름에 대한 전극탭 가공과 일정한 크기로의 절단 공정을 순차적으로 수행하는 양극 노칭/절단 공정부(10), 전극필름 중 음극필름에 대한 전극탭 가공과 일정한 크기로의 절단 공정을 순차적으로 수행하는 음극 노칭/절단 공정부(20), 양극판(1a)과 음극판(2a)을 분리막에 순차적으로 적층하여 셀 스택을 적층하는 제1스택부(31) 및 제2스택부(32), 상기 양극 노칭/절단 공정부(10)로부터 상기 제1스택부(31) 및 제2스택부(32)로 양극판(1a)을 교대로 분배하여 공급하는 첫번째 전지 부품 분배장치(100), 및 상기 음극 노칭/절단 공정부(20)로부터 상기 제1스택부(31) 및 제2스택부(32)로 음극판(2a)을 교대로 분배하여 공급하는 두번째 전지 부품 분배장치(100)를 포함한다.
상기 양극 노칭/절단 공정부(10)는 양극필름(1)이 감겨진 양극언로더(11), 상기 양극언로더(11)에서 풀려져 후방으로 이송되는 양극필름(1)의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 양극 노칭프레스(12), 상기 양극 노칭프레스(12)에서 전극탭이 형성된 양극필름(1)을 일정한 피치(pitch)로 전방에서 후방으로 이송하는 양극필름 피더(13), 및 상기 양극필름 피더(13)에 의해 이송된 양극필름을 일정한 길이로 절단하여 양극판(1a)을 성형하는 양극커터(14)를 포함한다.
상기 양극언로더(11)와 양극 노칭프레스(12) 사이에는 양극필름(1)이 장력이 인가된 상태로 통과하는 복수의 가이드롤(16)이 설치된다.
상기 양극 노칭프레스(12)와 양극필름 피더(13), 양극커터(14)는 전극필름의 노칭 가공에 사용되는 공지의 프레스 기기와, 전극필름을 파지하여 일정한 피치로 이송하는 공지의 전극필름 피더(feeder) 기기, 전극필름을 일정한 단위 길이로 절단하는 나이프(knife)를 구비한 공지의 필름 커팅 기기를 각각 적용하여 구성할 수 있다.
상기 음극 노칭/절단 공정부(20)는 양극 노칭/절단 공정부(10)의 일측에 대칭적으로 구성되어 음극필름(2)을 전방에서 후방으로 일정한 피치로 이송하면서 노칭 가공 및 절단 가공을 수행한다. 좀 더 구체적으로, 상기 음극 노칭/절단 공정부(20)는, 음극필름(2)이 감겨진 음극언로더(21), 상기 음극언로더(21)에서 풀려져 이송되는 음극필름(2)의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 음극 노칭프레스(22), 상기 음극 노칭프레스(22)에서 전극탭이 형성된 음극필름(2)을 일정한 피치(pitch)로 이송하는 음극필름 피더(23), 및 상기 음극필름 피더(23)에 의해 이송된 음극필름(2)을 일정한 길이로 절단하여 음극판(2a)을 성형하는 음극커터(24)를 포함할 수 있다.
상기 양극 노칭/절단 공정부(10) 및 음극 노칭/절단 공정부(20)의 후단부 각각에는 전술한 것과 같은 구성으로 된 본 발명의 전지 부품 분배장치(100)가 일렬로 배치된다. 편의상 상기 양극 노칭/절단 공정부(10)의 후단에 연결되는 전지 부품 분배장치(100)를 첫번째 전지 부품 분배장치(100)라 하고, 음극 노칭/절단 공정부(20)의 후단에 연결되는 전지 부품 분배장치(100)를 두번째 전지 부품 분배장치(100)라 하여 설명한다. 상기 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)는 동일한 구성으로 이루어진다. 상기 양극 노칭/절단 공정부(10)와 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 사이와, 상기 음극 노칭/절단 공정부(20)의 후단부와 두번째 전지 부품 분배장치(100) 사이에는 양극판(1a)과 음극판(2a)을 각각 첫번째 전지 부품 분배장치(100)와 두번째 전지 부품 분배장치(100)로 전달하여 주는 매니퓰레이터(15, 25)가 설치된다.
상기 제1스택부(31)는 상기 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)의 바로 후방에 구성되고, 제2스택부(32)는 제1스택부(31)의 후방에 배치되어 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)로부터 양극판(1a)과 음극판(2a)을 공급받는다. 이 실시예에서 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)의 상부에 배치된 하류측 컨베이어유닛(120)은 제1스택부(31)까지 연장되고, 하부에 배치된 하류측 컨베이어유닛(120)은 제2스택부(32)까지 연장되게 구성되지만, 이와 반대로 상부에 배치된 하류측 컨베이어유닛(120)이 제2스택부(32)까지 연장되고, 하부에 배치된 하류측 컨베이어유닛(120)이 제1스택부(31)까지 연장되게 구성될 수도 있다.
상기 제1스택부(31) 및 제2스택부(32)는 본 출원인에 의해 제안된 공지의 셀 스택 장치를 적용하여 구성할 수 있는데, 예를 들어 등록특허 제10-1956758호 또는 등록특허 제10-1730469호에 개시된 셀 스택 장치를 적용하여 구성할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 이차전지 셀 제조 시스템은 다음과 같이 작동한다.
먼저 양극 노칭/절단 공정부(10)에서 양극필름 피더(13)가 양극필름(1)을 일정한 피치로 후방으로 이송하면, 양극 노칭프레스(12)가 양극언로더(11)에서 풀려져 후방으로 이송되는 양극필름(1)의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 가공한다. 이어서 다시 양극필름 피더(13)가 양극필름(1)을 일정한 피치로 이송하면, 양극커터(14)가 전극탭이 가공된 양극필름(1)을 일정한 길이로 절단하여 양극판(1a)을 가공한다. 양극 노칭/절단 공정부(10)에서는 이러한 과정을 연속적으로 수행하면서 양극필름(1)에 전극탭을 가공하는 노칭 공정과 양극필름(1)을 일정한 길이로 절단하는 절단 공정을 순차적으로 수행한다.
이와 동시에 음극 노칭/절단 공정부(20)에서도 양극 노칭/절단 공정부(10)와 동일한 과정으로 음극필름(2)에 전극탭을 가공하는 노칭 공정과 음극필름(2)을 일정한 길이로 절단하여 음극판(2a)을 가공하는 절단 공정을 순차적으로 수행한다.
상기 양극 노칭/절단 공정부(10) 및 음극 노칭/절단 공정부(20)에서 만들어진 양극판(1a)과 음극판(2a)은 매니퓰레이터(15, 25)에 의해 각각 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)의 전단부로 이송된다.
상기 첫번째 전지 부품 분배장치(100) 및 두번째 전지 부품 분배장치(100)는 매니퓰레이터(15, 25)에 의해 이송된 양극판(1a)과 음극판(2a)을 픽업 컨베이어유닛(110)의 컨베이어벨트(111) 하부면에 진공 흡착한 후, 후방으로 이송한다.
픽업 컨베이어유닛(110)의 컨베이어벨트(111) 하부면에 진공 흡착된 양극판(1a) 및 음극판(2a)은 일정한 피치로 후방으로 이송된 후, 픽업 컨베이어유닛(110)의 후단부에서 버퍼 컨베이어유닛(140) 상으로 전달된다.
버퍼 컨베이어유닛(140)이 분배 컨베이어유닛(130)으로 양극판(1a)과 음극판(2a)을 전달하면, 분배 컨베이어유닛(130)은 상하로 일정한 스트로크로 왕복 이동하면서 양극판(1a)과 음극판(2a)을 상부의 하류측 컨베이어유닛(120)과 하부의 하류측 컨베이어유닛(120)으로 교대로 분배한다.
상기 상부의 하류측 컨베이어유닛(120)에 의해 이송되는 양극판(1a) 및 음극판(2a)은 제1스택부(31)로 이송되어 제1스택부(31)에서 분리막에 교대로 적층되어 셀 스택이 만들어진다. 또한 하부의 하류측 컨베이어유닛(120)에 의해 이송되는 양극판(1a) 및 음극판(2a)은 제2스택부(32)로 이송되어 제2스택부(32)에서 분리막에 교대로 적층되어 셀 스택이 만들어진다.
이와 같이 본 발명의 이차전지 셀 제조 시스템은 양극 노칭/절단 공정부(10) 및 음극 노칭/절단 공정부(20)에서 만들어진 양극판(1a)과 음극판(2a)을 전지 부품 분배장치(100)를 이용하여 제1스택부(31)와 제2스택부(32)로 교대로 분배하여 공급함으로써 2개의 스택부에서 셀 스택을 동시에 적층하여 제조할 수 있다. 따라서 노칭 공정과 절단 공정을 수행하는 장비와 셀 스택을 적층하는 장비를 하나로 통합하여 구성할 수 있으므로 셀 제조 속도를 대폭 향상시킬 수 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 : 양극필름 1a : 양극판
2 : 음극필름 2a : 음극판
10 : 양극 노칭/절단 공정부 11 : 양극언로더
12 : 양극 노칭프레스 13 : 양극필름 피더
14 : 양극커터 15 : 매니퓰레이터
16 : 가이드롤 20 : 음극 노칭/절단 공정부
21 : 음극언로더 22 : 음극 노칭프레스
23 : 음극필름 피더 24 : 양극커터
25 : 매니퓰레이터 31 : 제1스택부
32 : 제2스택부 100 : 전지 부품 분배장치
110 : 픽업 컨베이어유닛 111 : 컨베이어벨트
120 : 하류측 컨베이어유닛 130 : 분배 컨베이어유닛
140 : 버퍼 컨베이어유닛 151 : 비전검사유닛
152 : 불량품제거유닛 153 : 불량품포집유닛

Claims (6)

  1. 첫번째 공정 위치의 상측에서 컨베이어벨트에 전지 부품을 진공 흡착하여 픽업한 후 후방으로 수평하게 이송하는 픽업 컨베이어유닛;
    일단이 상기 픽업 컨베이어유닛의 후방에 상하로 일정한 간격으로 배열되어, 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 전달받아 복수의 두번째 공정 위치로 독립적으로 이송하는 복수의 하류측 컨베이어유닛; 및,
    상기 픽업 컨베이어유닛의 후단부와 상기 복수의 하류측 컨베이어 사이에 승강구동수단에 의해 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송된 전지 부품을 상기 복수의 하류측 컨베이어유닛에 교대로 분배하는 분배 컨베이어유닛;
    을 포함하는 전지 부품 분배장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 픽업 컨베이어유닛의 후단부 하측에 설치되어 상기 픽업 컨베이어유닛으로부터 이송된 전지 부품을 받아서 상기 분배 컨베이어유닛으로 전달하는 버퍼 컨베이어유닛을 더 포함하는 전지 부품 분배장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 픽업 컨베이어유닛에 이송 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 설치되어 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송되는 전지 부품 중 불량으로 판정된 전지 부품을 측방으로 쳐내어 분리하는 불량품제거유닛과, 상기 불량품제거유닛에 의해 픽업 컨베이어유닛으로부터 분리되는 불량 전지 부품을 포집하여 저장하는 불량품포집유닛을 더 포함하는 전지 부품 분배장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 픽업 컨베이어유닛의 하측 또는 상측에 설치되어 픽업 컨베이어유닛에 의해 이송되는 전지 부품을 촬영하여 불량을 판정하는 비전검사유닛을 더 포함하는 전지 부품 분배장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 픽업 컨베이어유닛은, 컨베이어벨트의 하부면에 전지 부품을 진공 흡착하여 후방으로 수평하게 이송하는 전지 부품 분배장치.
  6. 양극필름이 감겨진 양극언로더, 상기 양극언로더에서 풀려져 이송되는 양극필름의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 양극 노칭프레스, 상기 양극 노칭프레스에서 전극탭이 형성된 양극필름을 일정한 피치(pitch)로 이송하는 양극필름 피더, 및 상기 양극필름 피더에 의해 이송된 양극필름을 일정한 길이로 절단하여 양극판을 성형하는 양극커터를 포함하는 양극 노칭/절단 공정부;
    음극필름이 감겨진 음극언로더, 상기 음극언로더에서 풀려져 이송되는 음극필름의 가장자리를 전단 가공하여 전극탭을 형성하는 음극 노칭프레스, 상기 음극 노칭프레스에서 전극탭이 형성된 음극필름을 일정한 피치(pitch)로 이송하는 음극필름 피더, 및 상기 음극필름 피더에 의해 이송된 음극필름을 일정한 길이로 절단하여 음극판을 성형하는 음극커터를 포함하는 음극 노칭/절단 공정부;
    상기 양극 노칭/절단 공정부 및 음극 노칭/절단 공정부의 일측에 차례로 설치되어, 상기 양극 노칭/절단 공정부에서 이송된 양극판과 상기 음극 노칭/절단 공정부에서 이송된 음극판을 분리막에 순차적으로 적층하여 셀 스택을 적층하는 제1스택부 및 제2스택부;
    상기 양극 노칭/절단 공정부와 상기 제1스택부 및 제2스택부 사이에 설치되어, 상기 양극 노칭/절단 공정부로부터 상기 제1스택부 및 제2스택부로 양극판을 교대로 분배하여 공급하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 첫번째 전지 부품 분배장치; 및,
    상기 음극 노칭/절단 공정부와 상기 제1스택부 및 제2스택부 사이에 설치되어, 상기 음극 노칭/절단 공정부로부터 상기 제1스택부 및 제2스택부로 음극판을 교대로 분배하여 공급하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 두번째 전지 부품 분배장치를 포함하는 이차전지 셀 제조 시스템.
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