KR20210096269A - 전극 적층체의 제작 방법 및 장치 - Google Patents

전극 적층체의 제작 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210096269A
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폭스바겐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 특히 전기 구동 차량의, 리튬-이온-배터리를 위한 애노드들(4) 및 캐소드들(6)로 이루어지는 전극 적층체의 생산 방법에 관한 것으로서, 상기 캐소드들(6)은, 제1 매거진(8) 내에 제공되며 그리고 파지구 없이 단지 제1 방향(R1)으로만 상기 제1 매거진(8)으로부터 챔버(12) 내로 운반되고; 상기 애노드들(4)은, 제2 매거진(10) 내에 제공되며 그리고 파지구 없이 단지 제2 방향(R2)으로만 상기 제2 매거진(10)으로부터 챔버(12) 내로 운반되며, 상기 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 상기 챔버(12)에서 교대로 적층되고; 그리고 상기 교대로 적층된 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 상기 챔버(12) 내에서, 서로 정렬되며 그리고 서로 압착된다. 또한, 본 발명은, 그러한 전극 적층체(2)를 생산하기 위한 장치(16)에 관한 것이다.

Description

전극 적층체의 제작 방법 및 장치
본 발명은 리튬-이온-배터리를 위한 애노드들 및 캐소드들로 이루어지는 전극 적층체의 제작 방법 및 장치에 관한 것이다.
그러한 리튬-이온-배터리는, 일련의 잎 형상의 캐소드(캐소드 잎, 캐소드 포일) 및 잎 형상의 애노드(애노드 잎, 애노드 포일)를 구비하는 전극 적층체가 수용되는, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하며, 이때, 캐소드들 및 애노드들은, 예를 들면 서로 중첩되고, 캐소드와 애노드 사이에 각각 분리막이 배치된다.
적층되는 애노드들 및 캐소드들을 구비하는 전극 적층체는, 예컨대 소위 개별시트-적층 또는 소위 Z-접음을 이용하여 제작된다. 이때, 전형적으로 개개의 애노드들 및 캐소드들은 파지 시스템을 이용하여 이동된다. 이러한 파지 시스템의 파지구는, 각각의 전극, 따라서 각각의 애노드들 및 캐소드들을 집어 올리고, 이를 파지(把持)하면서 적층 위치로 운반시키고, 전극을 거기에 내려놓는다. 따라서 그러한 파지 시스템은, 비교적 느린 속도로 작동하게 된다. 그 결과, 그러한 전극 적층체의 제작 공정은, 비교적 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명의 과제는, 리튬-이온-배터리를 위한 전극 적층체의 제작에 특히 적합한 방법과 장치를 제공하는 데 있다. 특히, 이러한 제작 방법과 장치를 통하여, 가능한 한 시간이 단축되고, 비용이 절감되며 및/또는 오류가 쉽게 발생하지 않는 전극 적층체의 제작이 구현되어야 한다.
이러한 본 발명에 따른 방법과 관련하여 위에서 언급한 과제는, 청구항 1의 기술적 특징들을 통해, 그리고 본 발명에 따른 장치와 관련하여 언급한 과제는, 청구항 4의 기술적 특징들을 통하여, 해결된다.
예컨대 전기 구동 차량의, 리튬-이온-배터리(Li-이온-배터리)를 위한 애노드들 및 캐소드들로 전극 적층체를 생산하기 위한 방법에 의하면, 캐소드들은 제1 매거진 내에 그리고 애노드들은 제2 매거진 내에 제공된다. 캐소드들은, 파지구 없이 단지 제1 방향으로만, 제1 매거진으로부터 챔버 내로 운반된다. 애노드들은, 파지구 없이 단지 제2 방향으로만, 제2 매거진으로부터 챔버 내로 운반된다. 이때, 캐소드들 및 애노드들은, 교대로 챔버 내로 운반되며, 상응하게 교대로 적층된다. 캐소드들 및 애노드들의 운반을 위하여, 예컨대 단지 회전 구동되는 운반 롤러를 구비하는 운반 장치를 사용하는 것이 바람직하다,
애노드들 및 캐소드들은, 총체적으로 전극들로 지칭된다. 애노드들 및 캐소드들은, 특히 잎 모양으로 이루어진다. 따라서 전극들은, 하나의 공간적 방향에서 볼 때, 비교적 작은 범위를 가지며, 다르게 표현하면 전극들은 평면형이다. 전극들은 또한, 전극 잎들(시트들)로, 이에 상응하게 애노드들 및 캐소드들은, 개별적으로 애노드 잎들 및 캐소드 잎들로도 지칭된다. 분리막이, 바람직하게, 각각의 경우에, 제공되는 캐소드들의 (평면형의) 측면들 상에, 말하자면 캐소드들의 평면형 측면들 상에, 배치된다. 특히, 캐소드는, 양자 모두의 측면 상에 분리막(분리막 포일)을 갖도록 라미네이팅된다. 그 결과, 분리막이, 전극 적층체에 내에서 애노드들과 캐소드들 사이에 각각 배치된다. 전극들은 각각, 바람직하게, 또한 탭으로도 지칭되는, 개별적인 전극의 전도체에 의해 형성되는, 전기적 접점을 구비한다. 이때, 접점을 형성하는 전도체의 섹션은, 전극의 종단면 위로 돌출한다.
분리막 포일과 캐소드의 조립체, 말하자면 라미네이팅된 캐소드는, 경우에 따라서는 전기적 접점의 영역은 제외하고, 애노드들과 동일한 치수를 갖는 것이 특히 바람직하다. 다르게 표현하면, 개별적인 캐소드를 통하여 펼쳐지는 평면에서의 분리막 및 캐소드의 조립체의 범위는, 개별적인 애노드를 통하여 펼쳐지는 평면에서의 애노드들의 범위에 대응한다. 이하 아래에서, 캐소드는, 더욱 양호한 이해의 목적으로, 분리막과 캐소드의 조립체를, 말하자면 라미네이팅된 캐소드를 의미하는 것으로 이해된다. 전극들에 관한 이러한 진술들은, 전극 적층체를 생산하기 위한 장치에 관한 진술에 관해서도 또한 적용된다.
후속 단계에서, 교대로 적층된 캐소드들 및 애노드들은, 특히 스탬프들에 의해, 챔버 내에서 일렬로 정렬되며, 그리고 특히 압축 유닛에 의해, 서로 압착된다. 특히, 애노드들 및 캐소드들은, 애노드들 및/또는 캐소드들 사이의 접점들의 영역을 제외하고, 그들의 전체 둘레를 따라 서로 일렬로 정렬된다.
서두에 언급된 파지 시스템의 경우에, 전극들(전극 잎들)은, 개별적인 매거진으로부터 인출되고, 이때 전형적으로 상승되고, 운반되며, 그리고 이어서, 예컨대 챔버 내에 저장된다. 이때, 개별적인 전극은, 파지구에 의해서 파지된다. 개별적인 전극을 파지하는 파지 시스템의 파지구는, 전극을 운반하는 과정에서 전극과 함께 이동한다. 이때, 전극이 이동되는 방향은, 운반 도중에, 내려놓을 때, 그리고 인출될 때, 상이하다. 따라서 파지구들은, 애노드들 및/또는 캐소드들을 파지하는 동안, 하나 초과의 방향으로 이동하게 된다. 그러한 파지 시스템과 비교하면, 본 발명에서, 캐소드들 및 애노드들은, 파지구 없이, 즉 파지 시스템의 사용 없이, 챔버 내로 운반된다. 전극들은, 오로지 단일 방향으로만, 매거진으로부터 챔버 내로 운반된다. 특히, 전극들은, 이 경우 파지되지 않으며, 및/또는 전극을 운반하는 (운반) 장치는, 이동되지 않는다. 특히, 충격이, 전극들에 운반 장치에 의해 단지 제1 방향 또는 제2 방향으로만, 예컨대 밀리거나 추진되도록, 가해지게 되며, 따라서 전극들은, 자신의 관성으로 인해 챔버 내로 이동된다. 그러한 촉진은, 비교적 신속히 이루어지는 것이 특히 효과적이다. 그렇게 함으로써, 전극 적층체를 적층하기 위한 전체 프로세스가, 더욱 신속해진다. 따라서 전극 적층체의 적층의 공정 속도가, 유리하게 증가되며, 다르게 표현하면 생산 용량이 증가된다.
제1 방향 및 제2 방향은 여기서 각각 운반 방향으로도 지칭된다. 예컨대 제1 방향 및/또는 제2 방향은, 가이드 레일에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 적합한 실시예에 의하면, 제1 방향 및 제2 방향은, 챔버의 챔버 바닥에 수직으로 배향되는 공통 평면으로 연장된다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은, 바람직하게, 서로 역평행하게 배향되거나, 또는 본질적으로 역평행하지만, 단지 가볍게, 예컨대 30° 미만으로, 특히 20° 미만으로, 챔버 바닥에 대하여 기울어지게 배향된다. 이러한 방식으로 캐소드들 및 애노드들은, 챔버의 대향하는 측부들로부터 챔버 내로 도입된다. 제1 방향 및/또는 제2 방향의 기울기는, 개별적인 전극의 챔버 내로의 운반을 용이하게 한다.
전극들이 가이드 레일에 의해 가이드되는 경우, 전극들은, 바람직하게, 전기적 접점이 돌출되는 종단면이 운반 방향에 수직으로, 즉 가이드 레일들에 수직으로, 배향되도록 하는 방식으로, 운반된다. 이는, 운반 도중에 가이드 레일들 상에서 전기적 접점들에 대한 손상을 방지한다. 전극 적층체에서, 애노드들 및 캐소드들의 전기적 접점들은, 예컨대, 전극 적층체의 공통의 종단면 상에, 또는 전극 적층체의 상호 평행하며 그리고 서로 반대편의 종단면들 상에 배열된다. 그 결과, 제1 (운반) 방향 및 제2 (운반) 방향은 바람직하게, 본질적으로 역평행하게 그리고, 챔버의 챔버 바닥에 수직으로 배향되는, 공통 평면으로, 연장된다.
본 발명에 따른 적합한 실시예에 따르면, 챔버 내로 운반된 캐소드들 및 챔버 내로 운반된 애노드들은, 공기 흐름에 의해 챔버 바닥을 향하여 압착된다. 결과적으로, 캐소드들 및 애노드들의 하강 속도가 증가하고, 따라서 본 방법에 의한 전극 적층체의 공정 속도가 비교적 높다.
장치는, 리튬-이온-배터리, 예컨대 전기 구동 차량의 (견인) 배터리를 위한, 애노드들 및 캐소드들로 이루어지는 전극 적층체를 생산하기 위해 구성되며 그리고 적합하다. 장치는, 여기서, 애노드들 및 캐소드들을 수용하기 위한, 생산 실린더라고도 지칭되는, 챔버를 구비한다. 더 나아가서, 장치는, 애노드들 및 캐소드들을 개별적인 매거진으로부터 챔버 내로, 특히 단지 제1 운반 방향으로만 및/또는 단지 제2 운반 방향으로만, 운반하기 위한 파지구 없는 운반 장치를 구비한다. 따라서, 운반 장치는, 애노드들 및 캐소드들이 챔버 내로 운반될 때 이들을 파지하는 파지구를 구비하지 않는다.
장치는, 챔버 내에 수용되는 애노드들 및 캐소드들을 서로 일렬로 정렬하기 위한, 챔버의 챔버 바닥과 평행하게 그리고 서로 수직으로 이동될 수 있는, 챔버 내에 배치되는 적어도 2개의 스탬프를 구비한다. 스탬프들을 이동시킬 (조절할) 때, 개별적인 스탬프 상에 안착되는 캐소드들 및 애노드들의 종단면들은, 서로 정렬된다. 따라서 캐소드들 및 애노드들의 종단면들은, 서로에 대해 그리고 개별적인 스탬프에 대해 평행하다.
더 나아가서, 장치는, 챔버 바닥에 수직으로 이동될 수 있는, 압축 유닛을 구비한다. 압축 유닛은, 유리하게 챔버 내에 교대로 적층되며 그리고 서로 일렬로 정렬되는, 애노드들 및 캐소드들 상에 압착력을 생성하는 역할을 한다.
스탬프에 의한 애노드들 및 캐소드들이 가지런한 정렬로 인해, 애노드들 및 캐소드들의 서로에 대한 특히 오류 없는 정렬이, 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 적합한 실시예에 따르면, 운반 장치는, 애노드들 및 캐소드들을 운반하기 위한, 각각의 경우에 단지 회전 구동되는, 운반 롤러를 구비한다. 따라서, 롤러 부재는, 병진 방식으로 이동될 수 없는 대신, 고정형이며, 롤러 부재는, 애노드들 및 캐소드들의 운반을 위하여 회전 구동된다. 롤러 부재는, 특히 롤러, 바퀴, 또는 롤로 설계된다. 예컨대, 롤러-부재는, 거친 표면을 구비하며, 따라서, 대응하는 전극이, 회전하는 롤러 부재와 전극 사이의 마찰로 인해, 운반된다. 요약하면, 장치는, 파지구를 구비하지 않는다. 이상에 제시된 방법과 유사하게, 서두에 언급된 파지 시스템을 갖는 장치와 비교하여, 전극 적층체의 시간 절약 위치 설정이 그에 의해 가능해지는 장치가, 구현된다.
예컨대, 운반 장치는, 운반 롤러에 의해 운반되는 애노드들 및/또는 캐소드들이 그에 의해 챔버 내로 가이드되는, 가이드 레일들을 부가적으로 구비한다.
예를 들면, 애노드들 및 캐소드들이 서로 일렬로 정렬될 때, 스탬프들은, 각각 고정형 설비를 향해, 특히 챔버의 벽을 향해 이동되고, 이때 설비는, 그 위에 안착되는 캐소드들 및 애노드들의 종단면들의 가지런한 정렬을 야기한다. 그러나, 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 4개의 스탬프가 챔버 내에 배치되며, 스탬프들 중의 2개는, 제1 조절 방향 및 그 반대 방향으로 이동(조절) 가능하며, 그리고 다른 2개의 스탬프는, 제1 조절 방향에 수직인 제2 조절 방향 및 그 반대 방향으로 이동 가능하다. 그러한 방식으로, 애노드들 및 캐소드들의 모든 종단면들은 개별적인 스탬프에 의해 정렬된다. 제1 조절 방향 또는 제2 조절 방향은, 바람직하게 운반 장치가 진행하는 평면 내에 놓인다. 스탬프들은, 애노드들 및 캐소드들이 서로에 대해 압착된 이후에, 전극 적층체로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 결과적으로, 전극 적층체의 챔버로부터의 적출이, 용이해진다.
압축 유닛은, 바람직하게, 챔버 내로, 그리고 특히, 애노드들 및 캐소드들을 정렬하는 스탬프들 사이로 이동될 수 있다.
유리한 개선예에 따르면, 압축 유닛은, 챔버 바닥을 지향하는 자체의 측면 상에 공기 노즐을 구비한다. 압축 유닛은, 바람직하게, 챔버 바닥을 지향하는 자체의 측면 상에 복수의 공기 노즐을 구비한다. 공기 노즐들은, 챔버 바닥을 향해 분출되는 공기 흐름을 생성하기 위해 사용된다. 공기 흐름에 의해, 챔버 내로 운반된 애노드들 및 캐소드들이 챔버 바닥을 향해 압착되며, 그로 인해 애노드들 및 캐소드들의 하강 속도가 증가된다. 그 결과, 전극 적층체의 공정 속도가, 유리하게 증가된다.
바람직한 실시예에 따르면, 스탬프들 중의 적어도 하나는, 정렬 도중에 , 캐소드들 및/또는 애노드들의 전기적 접점들을 수용하기 위한 리세스를 구비한다. 따라서, 리세스를 구비하는 스탬프는, 상응하는 전기적 연결부를 보호한다. 구성에 의존하여, 특히 애노드들 및 캐소드들의 전기적 접점의 배열에 의존하여, 스탬프들 중의 하나는, 애노드들 및/또는 캐소드들의 전기적 접점을 위한 리세스를 구비한다. 대안적으로, 스탬프들 중의 하나는, 서로 이격된 2개의 리세스를 구비하며, 이때 리세스들 중의 하나는 애노드들의 전기적 접점을 위해 제공되며, 그리고 리세스들 중의 다른 하나는 캐소드들의 전기적 접점을 위해 제공된다. 또한 대안적으로, 특히 서로 대향하는, 2개의 스탬프가 각각, 리세스를 구비하며, 이때 리세스들 중의 하나는 애노드들의 전기적 접점을 위해 제공되며 그리고 리세스들 중의 다른 하나는 캐소드들의 전기적 접점을 위해 제공된다.
적합한 실시예에 따르면, 음압이, 롤러 부재에 의해 생성될 수 있다. 음압으로 인해, 전극은, 개별적인 매거진 내에 저장된 전극들로부터 분리되며 그리고 개별적인 운반 방향으로 가속되고, 말하자면, 임팩트가, 전극에 가해진다. 이를 위해, 예컨대, 공기 배출 펌프와 커플링되는, 공기 덕트 또는 여러 개의 공기 덕트가, 롤러 부재 내에 배치된다. 요약하면, 개별적인 매거진 내에 제공되는 캐소드들 및 애노드들의 격리 뿐만 아니라, 그들의 챔버 내로의 운반 양자 모두가, 개별적인 운반 롤러에 의해, 구현된다.
장치에 대한 유리한 개선예에 따르면, 챔버 바닥은, 컨베이어 벨트에 의해, 특히 높이 조절 가능한 컨베이어 벨트에 의해, 형성된다. 전극 적층체를 형성하는 동안의 애노드들 및 캐소드들의 서로에 대한 압착에 이어서, 전극 적층체는, 그에 따라, 간단한 방법으로 챔버 바닥을 하강시킴에 의해, 스탬프들로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 예컨대, 이때 압축 유닛은, 챔버 바닥과 함께 하강된다. 특히, 전극 적층체는, 이러한 방식으로, 예컨대 전극 적층체가 스탬프들 중 하나에 또는 고정된 설비들 중의 하나에 걸림으로 인한, 손상에 대해 비교적 안전하게 챔버로부터 반출된다. 예컨대 전극 적층체는, 이어서, 창고로 운반되거나, 또는 리튬-이온-배터리를 위한 추가적 조립을 위해 이용 가능해진다.
이하 본 발명의 예시적인 실시예가, 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은, 제공되는 애노드들 및 제공되는 캐소드들이 파지구 없이 챔버 내로 운반되는, 전극 적층체를 생산하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이고,
도 2a는, 전극 적층체를 생산하기 위한 장치로서, 장치는, 애노드들 및 캐소드들을 장치의 챔버 내로 운반하기 위한 단지 회전 구동되는 운반 롤러를 갖는 운반 장치를 구비하며, 그리고 장치는, 캐소드들 및 애노드들을 서로 일렬로 정렬하기 위한 스탬프들을 구비하는 것인, 장치를 개략적인 정면도로 도시하며,
도 2b는, 챔버 바닥이, 전극 적층체가 그에 의해 운반될 수 있는, 높이 조절 가능한 컨베이어 벨트에 의해 형성되는, 장치를 개략적인 정면도로 도시하고,
도 3은, 애노드들 및 캐소드들의 전기적 접점들이 스탬프들의 리세스들 내에 수용되는, 장치를 개략적인 평면도로 도시한다.
서로 상응하는 부재들 및 크기들은 항상, 모든 도면에서 동일한 부호를 갖도록 제공된다.
도 1에 도시한 흐름도는, 애노드들(4) 및 캐소드들(6)로 이루어지는 전극 적층체(2)를 제조하는 방법을 나타낸다. 여기서 전극 적층체(2)는, 도시되지 않은, 예컨대 차량의 (견인) 배터리를 위한, 리튬-이온-배터리를 위한 것이다.
제1 단계(A)에서, 잎 모양의 캐소드들(6)은 제1 매거진(8) 내에 제공되며 그리고 잎 모양의 애노드들(4)은 제2 매거진(10) 내에 제공된다. 애노드들(4) 및 캐소드들(6)은, 총체적으로 전극들로도 지칭된다. 캐소드들(6)은, 양측면 상에 분리막(분리막 포일)과 함께 라미네이팅되고, 분리막과 캐소드(6)의 조립체, 즉 라미네이팅된 캐소드들(6)은, 애노드들(4)과 동일한 치수를 갖는다. 결과적으로, 전극 적층체(2) 내에서, 애노드들(4)과 캐소드들(6) 사이에 각각, 분리막이 배열된다.
후속의 제2 단계(B)에서, 캐소드들(6)은, 파지구 없이 단일의 제1 (운반) 방향(R1)으로 제1 매거진(8)으로부터 챔버(12) 내로 운반된다. 유사한 방식으로, 애노드들(4)은, 파지구 없이 단일의 제2 (운반) 방향(R2)으로 제2 매거진(10)으로부터 챔버(12) 내로 운반된다. 이때, 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 챔버(12) 내에 교대로 적층되는데, 먼저 캐소드들(6) 중의 하나가 챔버(12) 내로 운반된다. 제2 단계(B)에서, 제1 방향(R1) 및 제2 방향(R2)은, 챔버 바닥(14)에 수직인 공통 평면으로 연장된다.
제3 단계(C)에서, 챔버(12) 내로 운반되는 캐소드들(6) 및 챔버(12) 내로 운반되는 애노드들(4)은, 공기 흐름(L)에 의해 챔버(12)의 챔버 바닥(14)을 향해 압착되며, 따라서 챔버 바닥(14)을 향하여 애노드들(4) 및 캐소드들(6)의 하강 속도가, 증가된다.
제4 단계(D)에서, 교대로 적층된 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 챔버(12) 내에서 정렬되며, 그리고 제5 단계(E)에서, 서로에 대해 압착된다. 그에 따라 형성된 전극 적층체(2)는, 제6 단계(F)에서, 리튬-이온-배터리의 생산을 위해 제공된다.
특히 도 1에 도시된 방법에 따른, 전극 적층체(2)를 생산하기 위한 장치(16)가, 도 2a, 도 2b 및 도 3에, 개략적으로 도시된다.
장치(16)는, 전극 적층체(2)를 생산하기 위해 캐소드들(6) 및 애노드들(4)을 제공하는, 제1 매거진(8) 및 제2 매거진(10)을 구비한다. 2개의 매거진(8, 10)은 각각, 상승 유닛(18)을 구비하고, 상승 유닛에 의해, 캐소드들(6) 중의 하나 또는 애노드들(4) 중의 하나가 적출될 때, 개별적인 매거진(8, 10) 내에 잔류하는 캐소드들(6) 및/또는 애노드들(4)은, 운반 장치(22)의 가이드 레일들(20)을 향하여 조절된다.
운반 장치(22)는, 또한, 각각 가이드 레일들(20) 사이에 배치되는, 롤러로서 구성되는 2개의 운반 롤러(24)를 구비하며, 그리고 여기서 운반 롤러의 회전 방향은 각각 화살표에 의해 도시된다. 운반 롤러들(24)은, 국부적으로 고정되며, 말하자면, 병진 방식으로 이동될 수 없고, 단지 회전 구동된다. 운반 롤러들(24)은, 자세히 도시되지 않지만, 예컨대, 음압이 그에 의해 생성될 수 있는, 진공 펌프 또는 공기 흡입 펌프에 연결되는, 공기 덕트들로서 구성되는 수단을 구비한다.
운반 롤러들(24)이 회전할 때, 개별적인 매거진(10 또는 8) 내의 상측의, 즉 운반 장치(22)를 지향하는, 애노드(4) 또는 캐소드(6)는, 음압으로 인해, 개별적인 매거진 내에 보관된 애노드들(4) 또는 캐소드들(6)로부터 분리되며, 그리고 개별적인 운반 방향(R2 또는 R1)으로 가속된다. 이때, 가이드 레일들(20)은, 이들이 그들의 운반 방향(R1 또는 R2)에서 운반될 때, 캐소드들(6) 및 애노드들(4)의 무단 이탈을 방지한다. 요약하면, 가이드 레일들(20)은, 운반되는 애노드들(4) 및 캐소드들(6)을 위한 가이드로서 역할을 한다.
더 나아가서, 장치(16)는, 운반되는 애노드들(4) 및 캐소드들(6)이 그 내부에 교대로 도입되는, 챔버 바닥(14)을 갖는 챔버(12)를 구비한다. 도 2a에 도시한 바와 같이, 애노드들(4) 및 캐소드들(6)은, 이들이 챔버(12) 내에 수용된 이후에, 서로 무질서한 형태로 배열되며, 즉 챔버 바닥(14)에 수직인 방향에 대해 일렬로 정렬되지 않는다.
더 나아가서, 장치(16)는 또한, 4개의 스탬프(26)를 포함하고, 개선된 개관을 위해 도 2a 및 도 2b에 단지 2개의 스탬프만 도시된다. 스탬프들(26)은, 챔버 바닥(14)에 평행하게 이동될 수 있다. 서로 대향하는 2개의 스탬프(26)는 또한, 제1 조절 방향(V1) 및 그 반대 방향으로 이동될 수 있으며, 그리고 나머지 2개의 스탬프(26)는, 제1 조절 방향(V1)에 수직으로 배향되는 제2 조절 방향(V2) 및 그 반대 방향으로 이동될 수 있다. 캐소드들(6) 및 애노드들(4)을 서로 일렬로 정렬하기 위하여, 특히 도 3에서 확인될 수 있는 바와 같이, 스탬프들(26)은 서로를 향해 이동된다. 이때, 제1 조절 방향(V1)은, 제1 운반 방향(R1) 및 제2 운반 방향(R2)이 연장되는 평면 내에서 연장되거나 또는 그러한 평면과 평행하게 연장된다.
장치(16)는 압축 유닛(28)을 포함한다. 압축 유닛(28)은, 챔버 바닥(14)을 지향하는 측면(30) 상에, 챔버 바닥(14)을 향하여 분출되는 공기 흐름(L)이 그에 의해 생성될 수 있는, 다수의 공기 노즐(32)을 구비한다. 공기 흐름(L)에 의해, 챔버(12) 내로 운반된 애노드들(4) 및 캐소드들(6)은, 챔버 바닥(14)을 향해 압착되며, 따라서 챔버 바닥(14)을 향한 캐소드들 및 애노드들의 하강 속도가 증가된다.
정렬된 애노드들(4) 및 캐소드들(6)은, 압축 유닛(28)에 의해, 서로에 대해 압착된다. 이를 위하여, 압축 유닛(28)은, 챔버 바닥(14)에 수직으로 챔버(12) 내로 이동되며, 그리고 그곳에서 애노드들(4) 및 캐소드들(6) 상에 압착력(Fp)을 가한다.
챔버 바닥(14)은, 높이 조절 가능 컨베이어 벨트를 통하여 형성된다. 서로에 대해 압착되는 애노드들(4) 및 캐소드들(6)의 전극 적층체(2)는 따라서, 높이 조절 가능 컨베이어 벨트로서 구성되는 챔버 바닥(14)을 하강시킴으로써, 스탬프들(26)로부터 멀어지게 이동될 수 있다. 여기서, 챔버 바닥(14)의 하강은, 화살표에 의해 나타난다. 하강된 컨베이어 벨트에 의해, 전극 적층체(2)는, 컨베이어 벨트(34) 상으로 운반된다. 컨베이어 벨트(34)는, 전극 적층체(2)를 창고로 및/또는 리튬-이온-배터리를 생산하기 위한 다른 장치로 운송하기 위해 사용된다.
각각의 애노드(4) 및 각각의 캐소드(6)는, 개별적인 전극(4 또는 6)의 전기 전도체에 의해 형성되는, 전기적 접점(36)을 각각 구비한다. 이때, 전기적 접점(36)은, 개별적인 전극(4 또는 6)의 종단면 너머로 돌출한다. 전기적 접점들(36)은, 더 양호한 명료함을 위해 도 2a 및 도 2b에 도시되지 않는다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 애노드들(4) 및 캐소드들(6)의 전기적 접점들(36)은, 서로 평행하게 연장되는, 전극 적층체(2)의 서로 반대의 측면들 상에 배열된다. 이에 상응하게, 2개의 대향하는 스탬프(26)는 각각 리세스(38)를 구비하고, 리세스들(38) 중의 하나는 애노드(4)의 전기적 접점(36)을 수용하기 위해 제공되며 그리고 다른 하나의 리세스(38)는 캐소드(6)의 전기적 접점(36)을 수용하기 위하여 제공된다.
본 발명은 앞에서 설명한 실시예들에 국한하지 않는다. 대신, 본 발명의 또 다른 변형 실시예들이 또한, 본 발명의 대상으로부터 벗어남 없이, 당업자에 의하여 도출될 수 있다. 특히, 더 나아가, 본 발명의 실시예들과 연관하여 설명된 개별적인 기술적 특징들은, 본 발명의 대상으로부터 벗어남 없이, 또한 다른 방식으로도 서로 조합될 수 있다.
2: 전극 적층체 4: 애노드
6: 캐소드 8: 제1 매거진
10: 제2 매거진 12: 챔버
14: 챔버 바닥 16: 장치
18: 상승 유닛 20: 가이드 레일
22: 운반 장치 24: 운반 롤러
26: 스탬프 28: 압축 유닛
30: 측면 32: 공기 노즐
34: 컨베이어 벨트 36: 전기적 접점
38: 리세스 A: 제공 단계
B: 운반 단계 C: 누름 단계
D: 정렬 단계 E: 압착 단계
F: 공급 단계 Fp: 압착력
L: 공기 흐름 R1: 제1 방향
R2: 제2 방향 V1: 제1 조절 방향
V2: 제2 조절 방향

Claims (10)

  1. 특히 전기 구동 차량의, 리튬-이온-배터리를 위한 애노드들(4) 및 캐소드들(6)로 전극 적층체(2)를 생산하기 위한 방법으로서,
    - 상기 캐소드들(6)은, 제1 매거진(8) 내에 제공되며 그리고 파지구 없이 단지 제1 방향(R1)으로만 상기 제1 매거진(8)으로부터 챔버(12) 내로 운반되고;
    - 상기 애노드들(4)은, 제2 매거진(10) 내에 제공되며 그리고 파지구 없이 단지 제2 방향(R2)으로만 상기 제2 매거진(10)으로부터 챔버(12) 내로 운반되며, 상기 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 상기 챔버(12) 내에서 교대로 적층되고; 그리고
    - 상기 교대로 적층된 캐소드들(6) 및 애노드들(4)은, 상기 챔버(12) 내에서 서로 정렬되며 그리고 서로 압착되는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향(R1) 및 상기 제2 방향(R2)은, 챔버 바닥(14)에 수직으로 배향되는 공통 평면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 챔버(12) 내로 운반된 상기 캐소드들(6) 및 상기 챔버(12) 내로 운반된 상기 애노드들(4)은, 공기 흐름(L)에 의해 상기 챔버 바닥(14)을 향해 압착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 특히 전기 구동 차량의, 리튬-이온-배터리를 위한 애노드들(4) 및 캐소드들(6)로 전극 적층체(2)를 생산하기 위한 장치(16)로서,
    - 애노드들(4) 및 캐소드들(6)을 수용하기 위한 챔버(12);
    - 상기 애노드들(4) 및 상기 캐소드들(6)을 각각의 매거진(8, 10)으로부터 상기 챔버(12) 내로 운반하기 위한, 파지구 없는 운반 장치(22);
    - 상기 챔버(12) 내에 수용되는 상기 애노드들(4) 및 상기 캐소드들(6)을 일렬로 정렬하기 위해, 챔버 바닥(14)에 평행하게 그리고 서로 수직으로 이동될 수 있는, 상기 챔버(12) 내에 배치되는 적어도 2개의 스탬프(26); 및
    - 상기 챔버(12) 내에서 적층되며 그리고 서로 일렬로 정렬되는 상기 애노드들(4) 및 상기 캐소드들(6) 상에 압착력(Fp)을 생성하기 위한, 상기 챔버 바닥(14)에 수직 방향으로 이동할 수 있는 압축 유닛(28)
    을 포함하는 것인, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 운반 장치(22)는, 상기 애노드들(4) 및 상기 캐소드들(6)을 각각 운반하기 위해, 단지 회전 구동되는 운반 롤러(24)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 챔버(12) 내에, 4개의 스탬프(26)가 배치되고, 상기 스탬프들(26) 중의 2개는, 제1 조절 방향(V1) 및 그 반대 방향으로 이동 가능하며, 그리고 상기 스탬프들(26) 중의 다른 2개는, 상기 제1 조절방향(V1)에 수직인 제2 조절 방향(V2) 및 그 반대 방향으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 유닛(28)은, 상기 챔버 바닥(14)을 지향하는 그의 측면(30) 상에, 상기 챔버 바닥(14)을 향하여 분출되는 공기 흐름을 생성하기 위한, 공기 노즐(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탬프들(26) 중의 적어도 하나는, 상기 캐소드들(6) 및/또는 상기 애노드들(4)의 전기적 접점들(36)을 수용하기 위한 리세스(38)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    음압이, 상기 운반 롤러(24)에 의해 생성되고, 상기 애노드들(4) 및/또는 상기 캐소드들(6)은, 음압으로 인해 개별적인 매거진(8, 10)으로부터 상기 챔버(12) 내로 운반되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 바닥(14)은, 특히 높이 조절 가능한, 컨베이어 벨트(34)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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