KR20210021781A

KR20210021781A - 2차 전지용 전극 생산 시스템

Info

Publication number: KR20210021781A
Application number: KR1020190101175A
Authority: KR
Inventors: 정연길
Original assignee: 유일에너테크(주)
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-03-02
Also published as: KR102264195B1

Abstract

본 발명은 제1 전극을 생성하여 제1 매거진에 적재하는 제1 전극공급부와, 제2 전극을 생성하여 제2 매거진에 적재하는 제2 전극공급부와, 상기 제1 전극과 세퍼레이터와 상기 제2 전극을 순차적으로 스태킹하는 스태킹부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템으로서, 상기 스태킹부는 복수 개가 배치되며, 상기 제1 전극공급부 및 상기 제2 전극공급부와 연결되는 제1 이송부와, 상기 제1 이송부에서 분기되어 복수 개의 상기 스태킹부에 각각 연결되는 복수 개의 제2 이송부를 포함하고, 상기 제1 매거진 및 상기 제2 매거진은 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부를 통해 상기 스태킹부에 이송되는 2차 전지 생산 시스템을 제공할 수 있다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{APPARATUS FOR STACKING OF SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}

본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.

충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다.

전극은 전극 탭이 형성된 전극소재를 일정한 간격으로 노칭하고 커팅하는 공정을 통하여 생산된다. 커팅된 전극은 매거진에 낱장으로 적재되어 보관된다. 매거진에 전극을 보관하기 위해서는 커팅된 전극을 흡착하여 매거진으로 운반하는 작업이 필요하다. 이렇게 전극소재가 노칭과 커팅을 거쳐 전극으로 생산되는 과정은 연속적으로 진행된다.

매거진에 낱장으로 적재된 전극은 스태킹 장치로 공급된다. 스태킹 장치는 양전극과 세퍼레이터와 음전극을 교대로 적층한다. 이후, 적층된 양전극과 세퍼레이터와 음전극들은 열압착(라미네이션)된다.

스태킹 장치로 공급되는 전극들은 매거진에 적재된 상태로 공급된다. 이때, 매거진을 스태킹 장치에 수동으로 공급해야 하기 때문에, 매거진을 운반할 인력이 필요한 문제점 있다. 또한, 매거진이 비어 교체하는 동안 스태킹 장치가 멈춰야 하기 때문에, 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

특히, 스태킹 장치에는 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성시키는 노칭부나 전극탭이 형성된 전극소재를 커팅하는 커팅부가 연결될 수 있는데, 스태킹 장치가 여러 대인 경우, 스태킹 장치마다 노칭부나 커팅부가 마련되어, 전체 설비가 커지고, 설비의 설치 공간이 늘어나는 문제점이 있다. 또한, 비용도 크게 증가하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0089803호(2015.08.05.공개)

본 발명의 목적은, 스태킹 작업을 멈춤없이, 연속적으로 수행할 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 설치 공간 및 비용을 크게 줄일 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예는, 제1 전극을 생성하여 제1 매거진에 적재하는 제1 전극공급부와, 제2 전극을 생성하여 제2 매거진에 적재하는 제2 전극공급부와, 상기 제1 전극과 세퍼레이터와 상기 제2 전극을 순차적으로 스태킹하는 스태킹부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템으로서, 상기 스태킹부는 복수 개가 배치되며, 상기 제1 전극공급부 및 상기 제2 전극공급부와 연결되는 제1 이송부와, 상기 제1 이송부에서 분기되어 복수 개의 상기 스태킹부에 각각 연결되는 복수 개의 제2 이송부를 포함하고, 상기 제1 매거진 및 상기 제2 매거진은 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부를 통해 상기 스태킹부에 이송되는 2차 전지 생산 시스템를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 이송부는 높이가 상이한 제1-1 이송부와 제1-2 이송부를 포함하고, 상기 제2 이송부는 높이가 상이한 제2-1 이송부와 제2-2 이송부를 포함하고, 상기 제1-1 이송부와 상기 제2-1 이송부와 연결되고, 상기 제1-2 이송부와 상기 제2-2 이송부와 연결되고, 상기 제1 전극은 상기 제1-1 이송부와 상기 제2-1 이송부를 통해 상기 스태킹부에 공급되고, 상기 제2 전극은 상기 제1-2 이송부와 상기 제2-2 이송부를 통해 상기 스태킹부에 공급될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 전극공급부와 상기 제1 이송부를 연결하는 제3 이송부를 더 포함하고, 상기 제3 이송부는 상기 제1 전극이 적재된 제1 매거진을 상기 제1 이송부로 이송시키는 제3-1 이송부와, 비어 있는 제1 매거진을 상기 제1 이송부에서 상기 제1 전극공급부로 이송시키는 제3-2 이송부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제3-1 이송부와 상기 제3-2 이송부는 높이가 상이할 수 있다.

바람직하게는 상기 제1 이송부는 상기 제1-1 이송부 및 상기 제1-2 이송부와 높이가 상이한 제1-3 이송부를 더 포함하고, 상기 제1-3 이송부는 상기 제3-2 이송부와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 전극공급부와 상기 제1 이송부를 연결하는 제4 이송부를 더 포함하고, 상기 제4 이송부는 상기 제2 전극이 적재된 제2 매거진을 상기 제1 이송부로 이송시키는 제4-1 이송부와, 비어 있는 제2 매거진을 상기 제1 이송부에서 상기 제2 전극공급부로 이송시키는 제4-2 이송부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제4-1 이송부와 상기 제4-2 이송부는 높이가 상이할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1-3 이송부는 상기 제4-2 이송부와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 전극공급부 및 상기 제2 전극공급부는 각각 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 전극공급부 또는 상기 제2 전극공급부는 각각 전극탭이 형성된 전극소재를 커팅하는 커팅부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 전극공급부 또는 상기 제2 전극공급부는 각각 전극탭이 형성된 전극소재가 감진 릴을 장착하고 상기 릴에서 전극소재를 풀어 상기 커팅부에 공급하는 언와인딩부를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 장치의 구성이 간소한 유리한 효과를 제공한다

실시예에 따르면, 스태킹 시간을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 전극의 손상 없이 스태킹 작업을 수행할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 스태킹 작업을 멈춤없이, 연속적으로 수행할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 자동으로 전극을 공급할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템의 스태킹 장치를 도시한 도면,
도 2는 제1 이송부와 제2 이송부의 연결부분을 도시한 도면,
도 3은 제1 이송부와 제3 이송부의 연결부분을 도시한 도면,
도 4는 제1 이송부와 제4 이송부의 연결부분을 도시한 도면,
도 5는 스태킹부의 배치와 제2 이송부의 배치를 도시한 도면,
도 6은 제1 매거진이 스태킹부에 공급되는 경로를 도시한 도면,
도 7은 제2 매거진이 스태킹부에 공급되는 경로를 도시한 도면이다.
도 8은 제1 전극이 스태킹 지점에서 스태킹 되는 과정을 도시한 도면,
도 9는 제1 전극을 도시한 도면,
도 10은 제2 전극을 도시한 도면,
도 11은 세퍼레이터가 제1 전극 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면,
도 12는 제2 전극이 세퍼레이터 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면,
도 13은 세퍼레이터가 제2 전극 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면,
도 14는 하나의 스태킹 지점에 대응하는 2개의 암부가 포함된 2차 전지용 전극 생산시스템의 스태킹 장치를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치이다.

2차 전지용 전극 생산시스템은 입측의 언 와인딩부로부터 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재가 공급된다. 전극소재는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.

공급된 전극소재에 노칭을 통해 전극탭을 형성하여 전극을 생산한다. 이후, 전극탭이 형성된 전극소재를 릴에 감겨 스태킹부에 공급되거나 낱장 형태로 매거진에 적재되어 스태킹부에 공급될 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템의 스태킹 장치를 도시한 도면이다. 이하. 도면에서, x축은 2차 전지용 전극 생산시스템의 길이방향을 나타내며, y축은 2차 전지용 전극 생산시스템의 폭방향을 나타내며, z축은 2차 전지용 전극 생산시스템의 높이방향을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은, 스태킹부(10)와 제1 이송부(100)와, 제2 이송부(200)와, 제3 이송부(300)와, 제4 이송부(400)와, 제1 전극공급부(500)와, 제2 전극공급부(600)를 포함할 수 있다.

스태킹부(10)는 제1 전극(S1), 세퍼레이터(separator), 제2 전극(S2) 순으로 순차적으로 적층을 반복하는 작업을 수행한다. 스태킹부(10)는 여러 대가 배치될 수 있다.

제1 이송부(100)는 제3 이송부(300)를 통해 제1 전극공급부(500)와 제2 전극공급부(600)와 연결된다. 그리고 제1 이송부(100)는 제1 이송부(100)를 통해 여러 대의 스태킹부(10)와 각각 연결될 수 있다. 제1 이송부(100)는 길이방향(x)라 배치된다. 이러한 제1 이송부(100)는 제1 매거진(M1) 또는 제2 매거진(M2)을 이송시키는 역할을 한다.

제2 이송부(200)는 제1 이송부(100)에서 분기되어 제1 이송부(100)와 스태킹부(10)를 연결한다. 제2 이송부(200)는 제1 이송부(100)에서 이송된 제1 매거진(M1) 또는 제2 매거진(M2)을 스태킹부(10)로 이송시킨다. 제2 이송부(200)는 폭방향(y)을 따라 배치될 수 있다.

제1 이송부(100)는 모든 제1 매거진(M1) 또는 제2 매거진(M2)을 이송시키는 메인 이송경로를 제공하고, 제2 이송부(200)는 각각의 스태킹부(10)로 연결되는 분기된 이송경로를 제공한다.

제3 이송부(300)는 제1 전극공급부(500)와 제1 이송부(100)를 연결한다. 제3 이송부(300)는 제1 전극공급부(500)의 제1 매거진(M1)을 제1 이송부(100)로 이송시키는 역할을 한다.

제4 이송부는 제2 전극공급부(600)와 제2 이송부(200)를 연결한다. 제4 이송부(400)는 제2 전극공급부(600)의 제2 매거진(M2)을 제2 이송부(200)로 이송시키는 역할을 한다.

제1 이송부(100)와 제2 이송부(200)와 제3 이송부(300)와 제4 이송부(400)는 각각 컨베이어 벨트와 이를 구동시키고 구동을 제어하는 구동부가 포함될 수 있다.

제1 전극공급부(500)는 제1 커팅부(510)를 포함할 수 있다. 전극탭이 형성된 전극소재를 커팅하여 제1 전극(S1)을 생성한다. 제1 커팅부(510)에서 생성된 제1 전극(S1)은 제1 매거진(M1)에 적재된다. 제1 커팅부(510)의 후방에는 제1 전극(S1)에 대한 비전검사를 수행하는 카메라가 배치될 수 있다.

제1 전극공급부(500)는 제1 노칭부(520)를 포함할 수 있다.

제1 노칭부(520)는 제1 커팅부(510)의 전방에 배치되어 전극소재를 노칭함으로써, 전극탭을 형성시킨다. 전극탭이 형성된 전극소재는 제1 커팅부(510)에 공급된다.

제1 전극공급부(500)는 제1 노칭부(520)를 대신하여, 제1 언와인딩부(530)를 포함할 수 있다. 제1 언와인딩부(530)에는 노칭되어 전극탭이 형성된 전극소재가 감긴 릴이 장착될 수 있다. 제1 언와인딩부(530)는 릴에서 전극소재를 풀어 제1 커팅부(510)에 공급한다.

제2 전극공급부(600)는 제2 커팅부(610)를 포함할 수 있다. 전극탭이 형성된 전극소재를 커팅하여 제2 전극(S2)을 생성한다. 제2 커팅부(610)에서 생성된 제2 전극(S2)은 제2 매거진(M2)에 적재된다. 제2 커팅부(610)의 후방에는 제2 전극(S2)에 대한 비전검사를 수행하는 카메라가 배치될 수 있다.

제2 전극공급부(600)는 제2 노칭부(620)와 제2 언와인딩부(630) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

제2 노칭부(620)는 제2 커팅부(610)의 전방에 배치되어 전극소재를 노칭함으로써, 전극탭을 형성시킨다. 전극탭이 형성된 전극소재는 제2 커팅부(610)에 공급된다.

제2 전극공급부(600)는 제2 노칭부(620)를 대신하여, 제2 언와인딩부(630)를 포함할 수 있다. 제2 언와인딩부(630)에는 노칭되어 전극탭이 형성된 전극소재가 감긴 릴이 장착될 수 있다. 제2 언와인딩부(630)는 릴에서 전극소재를 풀어 제2 커팅부(610)에 공급한다.

도 2는 제1 이송부(100)와 제2 이송부(200)의 연결부분을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 이송부(100)는 제1-1 이송부(110)와 제1-2 이송부(120)를 포함할 수 있다. 그리고 제2 이송부(200)는 제2-1 이송부(210)와 제2-2 이송부(220)를 포함할 수 있다.

제1-1 이송부(110)와 제1-2 이송부(120)는 높이(상하방향(z) 위치)가 상이할 수 있다. 제1-1 이송부(110)와 제1-2 이송부(120)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다.

제2-1 이송부(210)와 제2-2 이송부(220)는 높이가 상이할 수 있다. 제2-1 이송부(210)와 제2-2 이송부(220)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다.

제1-1 이송부(110)는 제2-1 이송부(210)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제1-2 이송부(120)는 제2-2 이송부(220)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제1 전극(S1)이 적재된 제1 매거진(M1)은 제1-1 이송부(110)를 따라 이동하다가 제2-1 이송부(210)를 통해 스태킹부(10)에 도달할 수 있다.

제2 전극(S2)이 적재된 제2 매거진(M2)은 제2-1 이송부(210)를 따라 이동하다가 제2-2 이송부(220)를 통해 스태킹부(10)에 도달할 수 있다.

도 3은 제1 이송부(100)와 제3 이송부(300)의 연결부분을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 이송부(100)는 제1-3 이송부(130)를 더 포함할 수 있다. 그리고 제3 이송부(300)는 제3-1 이송부(310)와 제3-2 이송부(320)를 포함할 수 있다.

제1-3 이송부(130)의 높이는 제1-1 이송부(110)의 높이 및 제1-2 이송부(120)의 높이와 상이할 수 있다. 그리고 제3-1 이송부(310)의 높이와 제3-2 이송부(320)의 높이는 상이할 수 있다.

제1-1 이송부(110)와 제1-3 이송부(130)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다. 그리고 제1-2 이송부(120)와 제1-3 이송부(130)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다.

제3-1 이송부(310)와 제3-2 이송부(320)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다.

제1-1 이송부(110)는 제3-1 이송부(310)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제1-3 이송부(130)는 제3-2 이송부(320)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제1 전극(S1)이 적재된 제1 매거진(M1)은 제3-1 이송부(310)를 따라 이동하다가 제1-1 이송부(110)에 도달할 수 있다.

스태킹부(10)에서 이송된 비어 있는 제1 매거진(M1)은 제1-3 이송부(130)를 따라 이동하다가 제3-2 이송부(320)를 통해 제1 전극공급부(500)에 도달할 수 있다.

도 4는 제1 이송부(100)와 제4 이송부(400)의 연결부분을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 제4 이송부(400)는 제4-1 이송부(410)와 제4-2 이송부(420)를 포함할 수 있다.

제4-1 이송부(410)의 높이와 제4-2 이송부(420)의 높이는 상이할 수 있다.

제4-1 이송부(410)와 제4-2 이송부(420)는 상하방향으로 적어도 일부가 오버랩되게 배치될 수 있다.

제1-2 이송부(120)는 제4-1 이송부(410)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제1-3 이송부(130)는 제4-2 이송부(420)와 같은 높이에서 서로 연결될 수 있다.

제2 전극(S2)이 적재된 제2 매거진(M2)은 제4-1 이송부(410)를 따라 이동하다가 제1-2 이송부(120)에 도달할 수 있다.

스태킹부(10)에서 이송된 비어 있는 제2 매거진(M2)은 제1-3 이송부(130)를 따라 이동하다가 제4-2 이송부(420)를 통해 제2 전극공급부(600)에 도달할 수 있다.

도 5는 스태킹부(10)의 배치와 제2 이송부(200)의 배치를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 스태킹부(10)는 제1 이송부(100)를 따라 여러 대가 배치될 수 있다. 예를 들어, 길이방향(x)을 기준으로, 복수의 스태킹부(10) 중 일부인 제1 그룹(P1)이 제1 이송부(100)의 일측에 배치되고, 복수의 스태킹부(10) 중 다른 일부인 제2 그룹(P2)은 제1 이송부(100)의 타측에 배치될 수 있다.

제1 그룹(P1)의 스태킹부(10)의 개수는 제2 그룹(P2)의 스태킹부(10)의 개수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹(P1)에는 3개의 스태킹부(10)가 배치되고. 제2 그룹(P2)에도 3개의 스태킹부(10)가 배치될 수 있다.

길이방향(x)을 기준으로, 제1 그룹(P1)의 스태킹부(10)와 제2 그룹(P2)의 스태킹부(10)는 서로 틀어져 배치될 수 있다. 그리고, 길이방향(x)을 기준으로, 제1 그룹(P1)의 스태킹부(10)에 연결되는 제2 이송부(200)와 제2 그룹(P2)의 스태킹부(10)에 연결되는 제2 이송부(200)도 틀어져 배치될 수 있다. 예를 들어, 길이방향(x)을 기준으로, 제2 그룹(P2)에 연결되는 제2-2 이송부(220)는 제1 그룹(P1)에 연결되는 제2-1 이송부(210)와 제2-2 이송부(220) 사이에 배치될 수 있다. 이는 길이방향(x)을 따라 배치되는 스태킹부(10)를 고려하여, 길이방향(x)을 따라 이동하는 제1 매거진(M1) 또는 제2 매거진(M2)을 보다 효과적으로 스태킹부(10)에 공급하기 위한 것이다.

도 6은 제1 매거진(M1)이 스태킹부(10)에 공급되는 경로를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 제1 전극공급부(500)에서 생성된 제1 전극(S1)은 제1 매거진(M1)에 적재된다. 제1 전극(S1)이 적재가 완료된 제1 매거진(M1)은 제3-1 이송부(310)를 통해 제1-1 이송부(110)로 이송된다. 제1-1 이송부(110)로 이송된 제1 매거진(M1)은 길이방향(x)을 따라 이동하다가 복수의 스태킹부(10) 중 특정 스태킹부(10)에 연결된 제2-1 이송부(210)로 이송된다. 제2-1 이송부(210)로 이송된 제1 매거진(M1)은 해당 스태킹부(10)로 공급된다. 제1-1 이송부(110)를 통해 이송되는 제1 매거진(M1)은, 길이방향(x)을 기준으로, 제1 전극공급부(500)에 가까운 순으로 순차적으로 공급될 수 있다.

도 7은 제2 매거진(M2)이 스태킹부(10)에 공급되는 경로를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제2 전극공급부(600)에서 생성된 제2 전극(S2)은 제2 매거진(M2)에 적재된다. 제2 전극(S2)이 적재가 완료된 제2 매거진(M2)은 제4-1 이송부(410)를 통해 제1-2 이송부(120)로 이송된다. 제1-2 이송부(120)로 이송된 제2 매거진(M2)은 길이방향(x)을 따라 이동하다가 복수의 스태킹부(10) 중 특정 스태킹부(10)에 연결된 제2-2 이송부(220)로 이송된다. 제2-2 이송부(220)로 이송된 제2 매거진(M2)은 해당 스태킹부(10)로 공급된다. 제1-2 이송부(120)를 통해 이송되는 제2 매거진(M2)은, 길이방향(x)을 기준으로, 제2 전극공급부(600)에 가까운 순으로 순차적으로 공급될 수 있다.

여러 대의 스태킹부(10)가 하나의 제1 전극공급부(500) 또는 하나의 제2 전극공급부(600)를 공유하기 때문에. 설비가 간소화되고, 설비의 설치공간이 줄어드는 이점이 있다. 또한, 일부 스태킹부(10)의 작동 여부와 무관하게 제1 전극공급부(500)는 제1 전극(S1)을 멈춤없이 생성 가능하고, 제2 전극공급부(600)도 제2 전극(S2)을 멈춤없이 생성 가능한 이점이 있다. 제1 매거진(M1)과 제2 매거진(M2)이 공급되는 속도 대비 스태킹 작업 시간이 긴 점을 고려할 때, 생성된 제1 전극(S1)과 제2 전극(S2)들이 여러 대의 스태킹부(10)에 분배되는 특징은 2차 전지의 생산성을 크게 높이는 효과가 있다.

도 8은 제1 전극(S1)이 스태킹 지점(3)에서 스태킹 되는 과정을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 암부(400)는 제1 지점(1)에서, 제1 전극공급부(500)로부터 공급된 제1 전극(S1)을 흡착할 수 있다. 이후, 암부(400)는 회전하여 흡착된 제1 전극(S1)을 스태킹 지점(3)로 이송시키고, 이송된 제1 전극(S1)을 스태킹한다. 예를 들어, 암부(400)는 제1 지점(1)에서 반시계방향으로 90°회전하여 스태킹 지점(30)에 도달할 수 있다. 제1 전극공급부(500)는 제1 지점(10)에 제1 전극(S1)을 연속적으로 공급할 수 있다.

도 9는 제1 전극(S1)을 도시한 도면이고, 도 10은 제2 전극(S2)을 도시한 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 커팅부(510)에서 제1 전극(S1)은 하나의 전극탭(Sb1)을 포함하는 낱장으로 커팅될 수 있다.

제2 커팅부(610)에서 제2 전극(S2)도 하나의 전극탭(Sb2)을 포함하는 낱장으로 커팅될 수 있다.

제1 지점(1)에서, 제1 전극(S1)의 제1 전극탭(Sb1)의 방향은 제2 지점(2)에서 제2 전극(S2)의 제2 전극탭(Sb2)의 방향과 반대일 수 있다. 이는 스태킹 지점(3)에서 제1 전극(S1)과 제2 전극(S2)을 정렬시키기 위함이다.

도 11은 세퍼레이터(P)가 제1 전극(S1) 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 암부(400)는 스태킹 지점(3)에서 제1 전극(S1)을 스태킹 한 후, 회전하여 제2 지점(2)에 도달한다. 예를 들어, 암부(400)는 스태킹 지점(3)에서 반시계방향으로 90°회전하여 제2 지점(2)에 도달할 수 있다. 제2 지점(2)에 도달한 암부(400)는 제2 지점(2)에서, 제2 전극공급부(600)로부터 공급된 제2 전극(S2)을 흡착할 수 있다.

암부(400)가 스태킹 지점(3)에서 제2 지점(2)로 이동하는 동안, 제5 이송부(20)는 세퍼레이터(P)를 스태킹 지점(3)에 공급하고, 세퍼레이터(P)를 제1 전극(S1) 위에 스태킹할 수 있다.

도 12는 제2 전극(S2)이 세퍼레이터(P) 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 암부(400)는 회전하여 흡착된 제2 전극(S2)을 스태킹 지점(3)으로 이송시키고, 이송된 제2 전극(S2)을 세퍼레이터(P) 위에 스태킹한다. 예를 들어, 암부(400)는 제2 지점(2)에서 시계방향으로 90°회전하여 스태킹 지점(3)에 도달할 수 있다. 제2 전극공급부(600)는 제2 지점(2)에 제2 전극(S2)을 연속적으로 공급할 수 있다.

도 13은 세퍼레이터(P)가 제2 전극(S2) 위에 스태킹되는 과정을 도시한 도면이다.

도 13을 참조하면, 암부(400)는 스태킹 지점(3)에서 제2 전극(S2)을 스태킹 한 후, 회전하여 다시 제1 지점(1)에 도달한다. 예를 들어, 암부(400)는 스태킹 지점(3)에서 시계방향으로 90°회전하여 제1 지점(1)에 도달할 수 있다. 제1 지점(1)에 도달한 암부(400)는 제1 지점(1)에서, 정렬된 제1 전극(S1)을 다시 흡착할 수 있다.

암부(400)가 스태킹 지점(3)에서 제1 지점(1)로 이동하는 동안, 제5 이송부(20)는 세퍼레이터(P)를 스태킹 지점(3)에 다시 공급하고, 세퍼레이터(P)를 제2 전극(S2) 위에 스태킹할 수 있다.

이러한 과정을 통해, 제1 전극(S1)과, 세퍼레이터(P)와, 제2 전극(S2)이 순차적으로 스태킹되는 과정이 반복될 수 있다.

도 14는 하나의 스태킹 지점에 대응하는 2개의 암부가 포함된 2차 전지용 전극 생산시스템의 스태킹 장치를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 스태킹 지점(3)에 대응하여 2개의 암부(400A, 400B)가 배치될 수 있다. 제1 암부(400A)는 제1 지점(1)에 위치한 제1 전극(S1)을 흡착하여 스태킹 지점(30)에 옮기는 역할을 한다. 또한, 제2 암부(400B)는 제2 지점(2)에 위치한 제2 전극(S2)를 흡착하여 스태킹 지점(3)에 옮기는 역할을 한다.

제1 암부(400A)와 제2 암부(400B)는 회전 전 대기상태에서, 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 제1 암부(400A)와 제2 암부(400B)는 일정 시간차를 두어 교체로 회전될 수 있다. 제1 암부(400A)의 회전방향과 제2 암부(400B)의 회전방향은 반대일 수 있다.

스태킹 지점(3)에서는 제1 전극(S1)과 제2 전극(S2)은 각각 스태킹 지점(3)에 배치된 플레이트에 의해 이송되어 정렬된 후 교대로 적층될 수 있다. 또한, 제3 이송부(20)는 스태킹 지점(3)에 세퍼레이터(P)를 공급할 수 있다.

이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 제1 이송부
200: 제2 이송부
300: 제3 이송부
400: 제4 이송부
500: 제1 전극공급부
600: 제2 전극공급부

Claims

제1 전극을 생성하여 제1 매거진에 적재하는 제1 전극공급부와, 제2 전극을 생성하여 제2 매거진에 적재하는 제2 전극공급부와, 상기 제1 전극과 세퍼레이터와 상기 제2 전극을 순차적으로 스태킹하는 스태킹부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템으로서,
상기 스태킹부는 복수 개가 배치되며,
상기 제1 전극공급부 및 상기 제2 전극공급부와 연결되는 제1 이송부와, 상기 제1 이송부에서 분기되어 복수 개의 상기 스태킹부에 각각 연결되는 복수 개의 제2 이송부를 포함하고,
상기 제1 매거진 및 상기 제2 매거진은 상기 제1 이송부 및 상기 제2 이송부를 통해 상기 스태킹부에 이송되는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 높이가 상이한 제1-1 이송부와 제1-2 이송부를 포함하고,
상기 제2 이송부는 높이가 상이한 제2-1 이송부와 제2-2 이송부를 포함하고,
상기 제1-1 이송부와 상기 제2-1 이송부와 연결되고,
상기 제1-2 이송부와 상기 제2-2 이송부와 연결되고,
상기 제1 전극은 상기 제1-1 이송부와 상기 제2-1 이송부를 통해 상기 스태킹부에 공급되고,
상기 제2 전극은 상기 제1-2 이송부와 상기 제2-2 이송부를 통해 상기 스태킹부에 공급되는 2차 전지 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제1 전극공급부와 상기 제1 이송부를 연결하는 제3 이송부를 더 포함하고,
상기 제3 이송부는 상기 제1 전극이 적재된 제1 매거진을 상기 제1 이송부로 이송시키는 제3-1 이송부와, 비어 있는 제1 매거진을 상기 제1 이송부에서 상기 제1 전극공급부로 이송시키는 제3-2 이송부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제3-1 이송부와 상기 제3-2 이송부는 높이가 상이한 2차 전지 생산 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 제1 이송부는 상기 제1-1 이송부 및 상기 제1-2 이송부와 높이가 상이한 제1-3 이송부를 더 포함하고, 상기 제1-3 이송부는 상기 제3-2 이송부와 연결되는 2차 전지 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제2 전극공급부와 상기 제1 이송부를 연결하는 제4 이송부를 더 포함하고,
상기 제4 이송부는 상기 제2 전극이 적재된 제2 매거진을 상기 제1 이송부로 이송시키는 제4-1 이송부와, 비어 있는 제2 매거진을 상기 제1 이송부에서 상기 제2 전극공급부로 이송시키는 제4-2 이송부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템.
제6항에 있어서,
상기 제4-1 이송부와 상기 제4-2 이송부는 높이가 상이한 2차 전지 생산 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1-3 이송부는 상기 제4-2 이송부와 연결되는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극공급부 및 상기 제2 전극공급부는 각각 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극공급부 또는 상기 제2 전극공급부는 각각 전극탭이 형성된 전극소재를 커팅하는 커팅부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 제1 전극공급부 또는 상기 제2 전극공급부는 각각 전극탭이 형성된 전극소재가 감진 릴을 장착하고 상기 릴에서 전극소재를 풀어 상기 커팅부에 공급하는 언와인딩부를 포함하는 2차 전지 생산 시스템.