KR20220035211A - 다이 커팅 적층 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20220035211A
KR20220035211A KR1020227005228A KR20227005228A KR20220035211A KR 20220035211 A KR20220035211 A KR 20220035211A KR 1020227005228 A KR1020227005228 A KR 1020227005228A KR 20227005228 A KR20227005228 A KR 20227005228A KR 20220035211 A KR20220035211 A KR 20220035211A
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negative
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성주 김
혁 정
카이 자오
춘룽 쉬
리제 텅
정현 김
양 왕
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에스볼트 에너지 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 다이 커팅 적층 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템은 권출 메커니즘, 전극 권취 절단 메커니즘, 예열 롤링 장치, 검출 장치, 격막 절단 메커니즘 및 적층 장치를 포함하되, 여기서, 음극 절단 메커니즘은 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하고, 양극 절단 메커니즘은 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻으며; 예열 롤링 장치는 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 하고; 검출 장치는 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하며; 제1 격막 절단 메커니즘은 결함이 존재하는 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하고, 제2 격막 절단 메커니즘은 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하며; 적층 장치는 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 한다.

Description

다이 커팅 적층 시스템 및 방법
본 발명은 2019년 7월 16일에 중국 국가지식산권국에 제출한 특허 출원번호가 201910642631.6이고, 발명의 명칭이 “다이 커팅 적층 시스템 및 방법”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 이의 모든 내용은 참조로서 본 발명에 인용된다.
본 발명은 전지 기술분야에 속하는 것으로, 특히 다이 커팅 적층 시스템 및 방법에 관한 것이다.
기존의 에너지를 동력으로 사용하여 공급하는 자동차 산업 환경에서, 환경 오염 문제는 환경 보호 및 자원 활용에 대한 사람들의 관심을 불러 일으켰다. 신에너지 자동차를 적극 개발하고 자동차 산업의 전기화를 구현하는 것은 외국 자동차 산업에 대한 중국의 “곡선 추월(curve overtaking)” 목표를 달성하기 위한 전략적 조치이다. 리튬 이온 기기 기술은 전기 자동차 개발의 핵심 기술이다. 스퀘어 적층 기술은 현재 가장 선진적인 리튬 이온 전지 제조 기술 중 하나로, 적층 속도의 빠르고 느림은 전체 라인의 생산 능력과 셀 제조 비용을 직접적으로 결정한다.
현재 대부분 z형 적층 공정을 사용하고 있으나 양산된 세계에서 가장 빠른 적층 속도는 0.6 s/시트인데, 이러한 적층 방법의 속도가 느리기 때문에, 기기 대수에 대한 수요가 많고, 차지하고 있는 면적이 크며, 구매 비용이 높고, 추후 유지 보수 비용이 많이 들고 에너지 소모가 크다. 적층 속도가 느린 이유는 주로 두 가지가 있는 바, 첫째, 적층에서 클립식으로 로딩하되, 로딩 과정에서 이중 시트 흡입 현상이 발생할 수 있으므로, 기존의 적층기에는 이중 시트 흡입을 방지하기 위해 블로어, 브러시, 셰이커, 이중 시트 검출 장치 등이 구비되고, 현재 어떤 방법을 사용해도 이중 시트 문제를 완전히 제거하는 것은 불가능하며, 이러한 장치는 매니퓰레이터의 속도를 크게 감소시키고; 둘째, 기존의 적층 방식은 먼저 음극을 적층한 다음 음극판에 격막을 피복하고, 그 다음 양극을 적층하며, 이어서 양극에 격막을 감싸는 것인데, 상기 적층 방식의 적층 유닛은 단일 전극판 또는 단일 격막이고, 기계적 구조 한계로 인해 적층 속도를 실질적으로 향상시킬 수 없다. 따라서, 적층 공정은 여전히 더 개선되어야 한다.
이점을 감안하여, 본 발명은 적층 효율을 향상시키기 위한 다이 커팅 적층 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 기술적 해결수단은 하기와 같이 구현된다. 권출 메커니즘, 전극 권취 절단 메커니즘, 예열 롤링 장치, 검출 장치, 격막 절단 메커니즘 및 적층 장치를 포함하는 다이 커팅 적층 시스템을 제공하되,
상기 권출 메커니즘은 음극 권출 메커니즘, 격막 권출 메커니즘 및 양극 권출 메커니즘을 포함하고, 상기 음극 권출 메커니즘 및 상기 양극 권출 메커니즘은 상기 격막 권출 메커니즘의 상하 양측에 설치되며, 상기 음극 권출 메커니즘과 상기 양극 권출 메커니즘은 교대로 작동하고;
상기 전극 권취 절단 메커니즘은 상기 권출 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 전극 권취 절단 메커니즘은 음극 절단 메커니즘 및 양극 절단 메커니즘을 포함하며, 상기 음극 절단 메커니즘은 상기 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하고, 상기 양극 절단 메커니즘은 상기 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻으며;
상기 예열 롤링 장치는 순차적으로 서로 연결된 예열 장치 및 롤링 장치를 포함하고, 상기 예열 장치는 상기 권출 메커니즘과 상기 롤링 장치 사이에 설치되며, 상기 롤링 장치는 상기 전극 권취 절단 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 롤링 장치는 상기 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 하여 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 분포된 적층 시트를 얻으며;
상기 검출 장치는 상기 예열 롤링 장치의 하류에 설치되고, 상기 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하며;
상기 격막 절단 메커니즘은 제1 격막 절단 메커니즘 및 제2 격막 절단 메커니즘을 포함하고, 상기 제1 격막 절단 메커니즘은 상기 제2 격막 절단 메커니즘의 상류에 위치하며, 상기 검출 장치의 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 격막 절단 메커니즘은 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하고, 상기 제2 격막 절단 메커니즘은 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하며;
상기 적층 장치는 상기 격막 절단 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 적층 장치는 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 한다.
또한, 상기 적층 장치는 클램핑 죠(clamping jaw), 제1 보조 롤러 및 제2 보조 롤러를 포함하고, 상기 클램핑 죠는 상기 제1 보조 롤러와 함께 이동 가능하고 또한 상기 제2 보조 롤러와 협력하여 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층되도록 한다.
또한, 상기 권출 메커니즘에서, 상기 음극 권출 메커니즘, 상기 격막 권출 메커니즘 및 상기 양극 권출 메커니즘은 위에서 아래로 분포되거나 아래에서 위로 분포된다.
또한, 상기 다이 커팅 적층 시스템은 상기 권출 메커니즘과 상기 전극 권취 절단 메커니즘 사이에 설치되고 또한 상기 음극판, 상기 격막 및 상기 양극판의 상측 및/또는 하측에 간격을 두고 분포되는 복수 개의 장력 롤러를 더 포함한다.
또한, 절단된 상기 양극판의 길이는 절단된 상기 음극판의 길이보다 작고; 인접한 양극 적층 유닛 및 음극 적층 유닛에서, 상기 양극판과 상기 음극판 사이의 수평 간격은 1 ~ 6 mm이다.
또한, 상기 다이 커팅 적층 시스템은 상기 검출 장치의 하류에 설치되고 상기 제1 격막 절단 메커니즘과 협력하여 결함이 존재하는 적층 유닛을 배출하는 배출기를 더 포함한다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템은 하기와 같은 장점을 갖는다.
(1) 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템은 다이 커팅 장치와 적층 장치를 통합함으로써, 한편으로는 로딩 클립을 제거하여 클립의 로딩 제한을 돌파하고, 다른 한편으로는 예열 및 롤링을 통해 전극판이 격막에 부착되도록 하며, 적층 로딩은 단일 시트 로딩이 아닌 코일링이므로 연속 로딩 가능하고, 기계적 구조 제한을 돌파하며, 적층 속도를 향상시키고, 시스템 고장률을 감소시킬 수 있다. (2) 적층기의 개수를 크게 감소시키고 기기 구매 비용을 절감하며 기기의 에너지 소모를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이론적인 적층 속도가 0.25 ~ 0.6 s/시트에 도달할 수 있도록 한다. (3) 격막 절단 후 격막 가장자리의 형태를 보장할 수 없고, 적층 과정에서 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험이 존재하지만, 상기 다이 커팅 적층 시스템을 사용하여 적층할 경우, 결함이 존재하지 않는 적층 유닛 사이의 격막은 절단되지 않고 적층이 종료된 후에만 절단되므로, 격막 절단 횟수가 매우 적고, 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험을 크게 감소시킨다. (4) 각각의 적층 유닛을 모두 단독으로 절단한 후 검출 및 적층하려면, 절단된 적층 유닛을 위치 결정 플랫폼으로 이송하고, 검출 장치를 통해 검출한 후 다시 적층 플랫폼으로 이송해야 하는데, 즉 한 세트의 매니퓰레이터와 하나의 위치 결정 플랫폼을 추가 설치해야 하지만, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템을 사용하여 적층 유닛을 검출할 경우, 하나의 위치 결정 플랫폼과 한 세트의 매니퓰레이터를 추가 설치할 필요없으므로, 구조가 더 간단하다. (5) 상기 시스템의 적층 방식은 수평 적층 방식일 수 있으므로, 적층 정렬에 더 유리할 수 있고, 수직 방향에서 시스템의 공간 점유율이 더 작다.
본 발명의 다른 목적은 적층 효율을 향상시키기 위한 상기 다이 커팅 적층 시스템을 이용하여 수행되는 다이 커팅 적층 방법을 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 기술적 해결수단은 하기와 같이 구현된다. 다이 커팅 적층 방법을 제공하되, 상기 방법은,
상기 권출 메커니즘을 이용하여 전극판 및 박막을 제공하고, 상기 음극 절단 메커니즘이 상기 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하도록 하며, 상기 양극 절단 메커니즘이 상기 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻는 단계 (1);
상기 예열 장치를 이용하여 격막 및 절단 전후의 양극판, 음극판을 예열하고, 상기 롤링 장치를 이용하여 상기 적층체를 롤링하여, 상기 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 함으로써, 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 분포된 적층 시트를 얻는 단계 (2);
상기 검출 장치를 이용하여 상기 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하고, 상기 제1 격막 절단 메커니즘이 상기 검출 장치의 검출 결과에 기반하여 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하는 단계 (3); 및
상기 적층 장치를 이용하여 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 하고, 상기 제2 격막 절단 메커니즘을 이용하여 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하여 전극 세트를 얻는 단계 (4)를 포함한다.
또한, 상기 전극 세트에서 양극판의 길이는 음극판의 길이보다 작고, 음극판의 길이는 격판의 길이보다 0.5 ~ 3 mm 작다.
또한, 협력하여 사용되는 상기 클램핑 죠, 상기 제1 보조 롤러 및 상기 제2 보조 롤러를 이용하여 적층 유닛을 적층함으로써, 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층된 전극 세트를 얻는다.
또한, 상기 음극판은 상기 격막의 상부에 위치하고, 상기 양극판은 상기 격막의 하부의 하부에 위치하며, 먼저 복수 개의 상기 격막 적층 유닛과 복수 개의 상기 양극판 및 음극판 적층 유닛을 교대로 적층한 다음, 한 층의 격막을 적층하거나 또는, 상기 양극판은 상기 격막의 상부에 위치하고, 상기 음극판은 상기 격막의 하부에 위치하며, 먼저 한 층의 격막을 미리 적층한 다음, 복수 개의 상기 양극 적층 유닛과 복수 개의 상기 음극 적층 유닛을 교대로 적층한다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 방법은 하기와 같은 장점을 갖는다.
(1) 상기 방법에서 전극판의 절단과 적층을 결합함으로써, 한편으로는 로딩 클립을 제거하여 클립의 로딩 제한을 돌파하고, 다른 한편으로는 예열 및 롤링을 통해 전극판이 격막에 부착되도록 하여 적층 유닛을 형성하며, 적층 로딩은 단일 시트 로딩이 아닌 코일링이므로 연속 로딩 가능하고, 기계적 구조 제한을 돌파하며, 적층 속도를 향상시키고, 시스템 고장률을 감소시킬 수 있다. (2) 전극판 및 격막을 동시에 적층하므로, 적층 속도가 빠르고, 이론적인 적층 속도는 0.25 ~ 0.6 s/시트에 도달할 수 있다. (3) 격막 절단 횟수가 매우 적고, 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험을 크게 감소시킨다. (4) 각각의 적층 유닛을 모두 단독으로 절단한 후 검출 및 적층하는 것에 비해, 이송할 필요없이 적층 유닛을 검출하므로, 공정이 더 간단하다. (5) 적층 방식은 수평 적층 방식일 수 있으므로, 수직 적층 방식에 비해 적층 정렬에 더 유리할 수 있다.
본 발명의 일부분을 구성하는 도면은 본 발명을 추가적으로 이해하기 위해 제공되고, 본 발명의 예시적 실시예 및 그 설명은 본 발명을 해석하기 위한 것이며, 본 발명에 대한 부적절한 한정을 구성하지 않는다. 도면에서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 커팅 적층 시스템의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로분포되는 적층 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클램핑 죠 및 보조 롤러를 사용하여 적층 유닛을 이송 및 적층하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이 커팅 적층 시스템이 클램핑 죠를 사용하여 적층 유닛을 클램핑하는 모식도이다.
설명해야 할 것은, 모순되지 않은 경우, 본 발명의 실시예 및 실시예의 특징은 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 본 발명은 다이 커팅 적층 시스템을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 권출 메커니즘(100), 전극 권취 절단 메커니즘(200), 예열 롤링 장치(300), 검출 장치(400), 격막 절단 메커니즘(500) 및 적층 장치(600)를 포함한다.
아래 도 1 내지 도 4를 참조하고 실시예와 결부하여 상기 다이 커팅 적층 시스템을 상세하게 설명한다.
권출 메커니즘(100) 및 전극 권취 절단 메커니즘(200)
본 발명의 실시예에 따르면, 권출 메커니즘(100)은 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)을 포함하고, 음극 권출 메커니즘(110) 및 양극 권출 메커니즘(130)은 격막 권출 메커니즘(120)의 상하 양측에 설치되며, 음극 권출 메커니즘(110)과 양극 권출 메커니즘(130)은 교대로 작동하고; 전극 권취 절단 메커니즘(200)은 권출 메커니즘(100)의 하류에 설치되고, 전극 권취 절단 메커니즘(200)은 음극 절단 메커니즘(210) 및 양극 절단 메커니즘(220)을 포함하며, 음극 절단 메커니즘(210)은 음극 권출 메커니즘(110)과 협력하여 음극판을 절단하고, 양극 절단 메커니즘(220)은 양극 권출 메커니즘(130)과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음극 절단 메커니즘(110)이 절단 작업을 수행할 경우, 양극 권출 메커니즘(130)은 권출을 잠시 중지하고, 음극 절단 메커니즘(210)이 절단 작업을 완료한 후, 음극 권출 메커니즘(110)은 권출을 잠시 중지하며, 양극 권출 메커니즘(130)은 권출하기 시작하고, 양극 절단 메커니즘(220)까지 절단하며, 양극 절단 메커니즘(220)이 절단 작업을 완료한 후, 양극 권출 메커니즘(130)은 권출을 잠시 중지하고, 음극 권출 메커니즘(110)은 권출하기 시작하며, 음극 절단 메커니즘(110)까지 절단하되, 이렇게 교대 방식으로 수행함으로써, 절단된 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포되도록 하며, 여기서, 격막 권출 메커니즘(120)은 음극 절단 메커니즘(110) 및/또는 양극 절단 메커니즘(130)에 대해 연속적으로 작업한다.
본 발명의 일 구체적인 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 다이 커팅 적층 시스템은 권출 메커니즘(100)과 전극 권취 절단 메커니즘(200) 사이에 설치되고 또한 음극판, 격막 및 양극판의 상측 및/또는 하측에 간격을 두고 분포되는 복수 개의 장력 롤러(700)를 더 포함할 수 있음으로써, 전극판 및 격막의 권출과 시작 및 정지를 구현하는데 더 유리할 수 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에 따르면, 양극 권출 메커니즘, 음극 권출 메커니즘, 양극 절단 메커니즘 및 음극 절단 메커니즘의 권출과 절단 간격을 종합적으로 조절함으로써, 절단된 양극판의 길이가 절단된 음극판의 길이보다 작도록 하고, 인접한 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛에서 양극판과 음극판 사이의 수평 간격(d)이 1 ~ 6 mm이도록 함으로써(도 1에 도시된 바와 같음), 최종적으로 얻은 전극 세트 중 격막, 음극판 및 양극판의 길이를 순차적으로 감소시킬 수 있으며, 예를 들어, 전극 세트가 높은 안전성 및 안정성을 갖도록 확보하기 위해 음극판의 길이는 격막의 길이보다 0.5 ~ 3 mm 작을 수 있다. 설명해야 할 것은, 본 발명에 기재된 길이는 전극판의 이동 방향을 기준으로 각 변의 길이로 이해될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 따르면, 권출 메커니즘(100)에서 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)은 위에서 아래로 분포되거나 아래에서 위로 분포될 수 있고, 여기서, 도 2는 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)이 아래에서 위로 분포될 경우 양극 적층 유닛(A)과 음극 적층 유닛(B)이 교대된 모식도이다.
예열 롤링 장치(300)
본 발명의 실시예에 따르면, 예열 롤링 장치(300)는 순차적으로 서로 연결된 예열 장치(별도로 도시되지 않음) 및 롤링 장치(별도로 도시되지 않음)를 포함하고, 예열 장치는 권출 메커니즘(100)과 롤링 장치 사이에 설치되며, 롤링 장치는 전극 권취 절단 메커니즘(200)의 하류에 설치되고, 롤링 장치는 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 하여 양극 적층 유닛(A)과 음극 적층 유닛(B)이 교대로 분포된 적층 시트를 얻는다. 여기서,예열 장치는 전극판이 절단되기 전에 격막과 양극판 및 음극판을 예열하기 시작할 수 있음으로써, 예열 시간이 더 길어지도록 하여 롤링 후 전극판과 격막의 부착 효과를 더 향상시킬 수 있다. 양극 적층 유닛(A)은 한 층의 양극판 및 한 층의 격막을 포함하고, 음극 적층 유닛(B)은 한 층의 음극판 및 한 층의 박막을 포함한다.
검출 장치(400)
본 발명의 실시예에 따르면, 검출 장치(400)는 예열 롤링 장치(300)의 하류에 설치되고, 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출한다. 여기서, 검출 장치(400)를 사용하여 전극판의 위치, 크기, 주름, 탭 주름, 가장자리 접힘, 모서리 파손 등을 검출하여 결함이 존재하는 적층 유닛을 적시에 폐기할 수 있다. 또한, 검출 장치를 이용하여 적층 유닛을 검출할 경우, 적층 유닛을 이송할 필요없으므로, 하나의 위치 결정 플랫폼과 한 세트의 매니퓰레이터를 별도로 추가 설치할 필요없기 때문에, 구조가 더 간단하다. 여기서, 검출 장치(400)는 CCD 검출 메커니즘일 수 있다.
격막 절단 메커니즘(500)
본 발명의 실시예에 따르면, 격막 절단 메커니즘(500)은 제1 격막 절단 메커니즘(510) 및 제2 격막 절단 메커니즘(520)을 포함하고, 제1 격막 절단 메커니즘(510)은 제2 격막 절단 메커니즘(520)의 상류에 위치하며, 검출 장치(400)의 검출 결과에 기반하여, 제1 격막 절단 메커니즘(510)은 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하고, 제2 격막 절단 메커니즘(520)은 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하며. 설명해야 할 것은, 후속 적층의 정확성을 확보하기 위해, 적층 유닛에 결함이 존재할 경우 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛을 쌍으로 배출해야 하며, 예를 들어, 하나의 양극 적층 유닛에 결함이 존재하면, 동시에 하나의 음극 적층 유닛을 더 페기해야 한다. 이 밖에, 후속 적층 과정에서, 결함이 존재하지 않는 적층 유닛 사이의 격막은 절단되지 않고 적층이 종료된 후에만 제2 격막 절단 메커니즘을 이용하여 격막 절단을 수행함으로써, 격막 절단 횟수가 매우 적고, 적층 과정에서 존재하는 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험을 크게 감소시킨다.
본 발명의 일 구체적인 실시예에 따르면, 다이 커팅 적층 시스템은 배출기(800)를 더 포함할 수 있고, 배출기(800)는 검출 장치(400)의 하류에 설치되고 제1 격막 절단 메커니즘(510)과 협력하여 검출 장치(400)의 표시에 기반하여 결함이 존재하는 적층 유닛을 배출할 수 있다. 여기서, 배출기(800)는 NG 배출기일 수 있다.
적층 장치(600)
본 발명의 실시예에 따르면, 적층 장치(600)는 격막 절단 메커니즘(500)의 하류에 설치되고, 적층 장치(600)는 양극 적층 유닛(A)과 음극 적층 유닛(B)이 교대로 적층되도록 함으로써, 다층 양극판 및 다층 음극판을 포함하는 전극 세트를 얻는다.
본 발명의 일 구체적인 실시예에 따르면, 도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 적층 장치(600)는 클램핑 죠(610), 제1 보조 롤러(620) 및 제2 보조 롤러(630)를 포함할 수 있고, 클램핑 죠(610)는 제1 보조 롤러(620)와 함께 이동 가능하고 또한 제2 보조 롤러(630)와 협력하여 양극 적층 유닛(A)과 음극 적층 유닛(B) 이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층되도록 한다. 적층 장치를 사용하여 적층 유닛을 이송 및 적층할 경우, 클램핑 죠는 적층 유닛의 상하 양측으로부터 적층 시트(도 4에 도시된 바와 같이, 여기서, 클램핑 죠는 전극판의 이동 방향에 수직인 양측으로부터 적층 시트를 상하로 클램핑할 수 있음)를 클램핑하고, 제1 보조 롤러 및 제2 보조 롤러는 클램핑 죠와 협력하여 인접한 2개의 적층 유닛의 적층을 구현하며, 적층 유닛의 정렬을 보조한다. 여기서, 제2 보조 롤러의 위치는 상대적으로 고정되어 미세하게 조절될 수 있고, 제1 보조 롤러 및 제2 보조 롤러를 조절하여 적층 유닛의 장력을 제어함으로써, 적층 유닛의 교대 적층 및 정렬을 구현한다. 이 밖에, 본 발명에서 클램핑 죠를 사용하여 보조 롤러와 협력하여 적층하는 방식은 수평 적층 방식이므로, 수직 적층 방식에 비해 적층 정렬에 더 유리할 뿐만 아니라, 수직 방향에서 시스템의 공간 점유율이 더 작다. 또한, 본 발명에서 클램핑 죠를 사용하여 부압 매니퓰레이터를 대체함으로써 적층 유닛의 이송을 구현하고, 적층 유닛 상측이 흡입되어 적층 유닛이 이송될 때 하층 전극판/격막이 떨어지는 위험을 효과적으로 방지할 수도 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에 따르면, 적층 장치(600)는 두 세트의 제1 보조 롤러(620) 및 제2 보조 롤러(630)를 포함하되, 여기서, 한 세트는 보조 롤러가 클램핑 죠와 협력하여 인접한 2개의 적층 유닛의 적층 및 정렬을 구현하는 작업 상태에 있고, 다른 한 세트는 다음 한 쌍의 적층 유닛의 적층 및 정렬을 준비하는 준비 상태에 있으며, 인접한 2개의 적층 유닛이 적층 및 정렬을 완료한 후, 작업 상태에 있는 보조 롤러는 제거되고 준비 상태에 들어간다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 보조 롤러가 준비 상태에 있을 경우, 제1 보조 롤러(620)는 위치 1에 위치하고, 제2 보조 롤러(630)는 위치 2에 위치하며; 클램핑 죠(610)가 적층 유닛을 클램핑하여 적층 유닛을 적층 위치로 이송할 경우, 이 세트의 보조 롤러는 작업 상태에 들어가고, 제1 보조 롤러(620)는 위치 3으로 이동하며, 제2 보조 롤러의 위치는 기본적으로 변경되지 않고 원래 위치에서만 미세 조절되며 적층 유닛의 정렬을 보조하는데, 이때, 다른 한 세트의 보조 롤러는 위치 1 및 위치 2에서 준비한다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 따르면, 권출 메커니즘(100)에서 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)이 위에서 아래로 분포될 경우, 음극판은 격막의 상부에 위치하고, 양극판은 격막의 하부에 위치하며, 먼저 복수 개의 음극 적층 유닛과 복수 개의 양극 적층 유닛을 교대로 적층한 다음, 한 층의 격막을 적층할 수 있고; 권출 메커니즘(100)에서 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)이 아래에서 위로 분포될 경우, 양극판은 격막의 상부에 위치하고, 음극판은 격막의 하부에 위치하며, 먼저 한 층의 격막을 적층한 다음, 복수 개의 양극 적층 유닛과 복수 개의 음극 적층 유닛을 교대로 적층할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 따르면, 각각의 전극 세트의 첫 번째 층 전극판은 모두 음극판이고, 음극 권출 메커니즘(110), 격막 권출 메커니즘(120) 및 양극 권출 메커니즘(130)이 위에서 아래로 분포되는 것을 예로 들어, 전극 세트에 총 N층(N은 홀수임)이 있다고 가정하면, 양극은 (N-1)/2 층이고, 음극은 (N+1)/2 층이며, (N+1)/2번째 층 음극판을 절단할 때 양극 권출 메커니즘은 권출을 정지함으로써, (N+1)/2번째 음극판과 (N+1)/2+1번째 음극판 사이에 별도의 한 구간의 격막이 미리 남겨지도록 하고, (N+1)/2+1번째 음극판이 절단된 후 양극 권출 메커니즘은 계속하여 권출한다. 적층이 완료되면, 제2 격막 절단 메커니즘은 격막을 절단하고, 격막 절단 위치는 (N+1)/2+1번째 음극판의 우측으로 상기 전극판의 가장 오른쪽 끝단에서 0.5 ~ 3 mm 떨어진 위치이다. 절단 후, 미리 남겨둔 마지막 한 층의 격막을 마지막 하나의 음극판에 커버한다. 다음, 고정 테이프를 붙이고, 마지막으로 언로딩한다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템은 하기와 같은 장점을 갖는다. (1) 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템은 다이 커팅 장치와 적층 장치를 통합함으로써, 한편으로는 로딩 클립을 제거하여 클립의 로딩 제한을 돌파하고, 다른 한편으로는 예열 및 롤링을 통해 전극판이 격막에 부착되도록 하며, 적층 로딩은 단일 시트 로딩이 아닌 코일링이므로 연속 로딩 가능하고, 기계적 구조 제한을 돌파하며, 적층 속도를 향상시킬 수 있다. (2) 적층기의 개수를 크게 감소시키고 연속 로딩 가능하며 기기 구매 비용을 절감하고 기기의 에너지 소모를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이론적인 적층 속도가 0.25 ~ 0.6 s/시트에 도달할 수 있도록 한다. (3) 격막 절단 후 격막 가장자리의 형태를 보장할 수 없고, 적층 과정에서 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험이 존재하지만, 상기 다이 커팅 적층 시스템을 사용하여 적층할 경우, 결함이 존재하지 않는 적층 유닛 사이의 격막은 절단되지 않고 적층이 종료된 후에만 절단되므로, 격막 절단 횟수가 매우 적고, 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험을 크게 감소시킨다. (4) 각각의 적층 유닛을 모두 단독으로 절단한 후 검출 및 적층하려면, 절단된 적층 유닛을 위치 결정 플랫폼으로 이송하고, 검출 장치를 통해 검출한 후 다시 적층 플랫폼으로 이송해야 하는데, 즉 한 세트의 매니퓰레이터와 하나의 위치 결정 플랫폼을 추가 설치해야 하지만, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 시스템을 사용하여 적층 유닛을 검출할 경우, 하나의 위치 결정 플랫폼과 한 세트의 매니퓰레이터를 추가 설치할 필요없으므로, 구조가 더 간단하다. (5) 상기 시스템의 적층 방식은 수평 적층 방식일 수 있으므로, 적층 정렬에 더 유리할 수 있고, 수직 방향에서 시스템의 공간 점유율이 더 작다.
본 발명의 두 번째 양태에 따르면, 본 발명은 상기 다이 커팅 적층 시스템을 이용하여 수행되는 다이 커팅 적층 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1을 참조하면, 상기 방법은, 권출 메커니즘을 이용하여 전극판 및 박막을 제공하고, 음극 절단 메커니즘이 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하도록 하며, 양극 절단 메커니즘이 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단하도록 함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻는 단계 (1); 예열 장치를 이용하여 격막 및 절단 전후의 양극판, 음극판을 예열하고, 롤링 장치를 이용하여 적층체를 롤링하여, 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 함으로써, 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 분포된 적층 시트를 얻는 단계 (2); 검출 장치를 이용하여 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하고, 제1 격막 절단 메커니즘이 검출 장치의 검출 결과에 기반하여 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하는 단계 (3); 및 적층 장치를 이용하여 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 하고, 제2 격막 절단 메커니즘을 이용하여 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하여 전극 세트를 얻는 단계 (4)를 포함한다.
본 발명의 일 구체적인 실시예에 따르면, 협력하여 사용되는 클램핑 죠, 제1 보조 롤러 및 제2 보조 롤러를 이용하여 적층 유닛을 적층함으로써, 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층된 전극 세트를 얻을 수 있다. 여기서, 상기 적층 방식은 수평 적층 방식이므로, 수직 적층 방식에 비해 적층 정렬에 더 유리할 뿐만 아니라, 수직 방향에서 시스템의 공간 점유율이 더 작다. 또한, 본 발명에서 클램핑 죠를 사용하여 부압 매니퓰레이터를 대체함으로써 적층 유닛의 이송을 구현하고, 적층 유닛 상측이 흡입되어 적층 유닛이 이송될 때 하층 전극판/격막이 떨어지는 위험을 효과적으로 방지할 수도 있다.
본 발명의 다른 구체적인 실시예에 따르면, 최종적으로 얻은 전극 세트 중 양극판의 길이는 음극판의 길이보다 작고, 음극판의 길이는 격막의 길이보다 0.5 ~ 3 mm 작을 수 있다. 이로써, 전극판이 노출되는 위험을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체적인 실시예에 따르면, 음극판이 격막의 상부에 위치하고, 양극판이 격막의 하부에 위치할 경우, 먼저 복수 개의 음극 적층 유닛과 복수 개의 양극 적층 유닛을 교대로 적층한 다음, 한 층의 격막을 적층할 수 있고; 양극판이 격막의 상부에 위치하고, 음극판이 격막의 하부에 위치할 경우, 먼저 한 층의 격막을 적층한 다음, 복수 개의 양극 적층 유닛과 복수 개의 음극 적층 유닛을 교대로 적층할 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명에 따른 다이 커팅 적층 방법은 하기와 같은 장점을 갖는다. (1) 상기 방법에서 전극판의 절단과 적층을 결합함으로써, 한편으로는 로딩 클립을 제거하여 클립의 로딩 제한을 돌파하고, 다른 한편으로는 예열 및 롤링을 통해 전극판이 격막에 부착되도록 하여 적층 유닛을 형성하며, 적층 로딩은 단일 시트 로딩이 아닌 코일링이므로 연속 로딩 가능하고, 기계적 구조 제한을 돌파하며, 적층 속도를 향상시킬 수 있다. (2) 전극판 및 격막을 동시에 적층하므로, 적층 속도가 빠르고, 이론적인 적층 속도는 0.25 ~ 0.6 s/시트에 도달할 수 있다. (3) 격막 절단 횟수가 매우 적고, 격막이 주름져 전극판이 외부로 노출되는 위험을 크게 감소시킨다. (4) 각각의 적층 유닛을 모두 단독으로 절단한 후 검출 및 적층하는 것에 비해, 이송할 필요없이 적층 유닛을 검출하므로, 공정이 더 간단하다. (5) 적층 방식은 수평 적층 방식일 수 있으므로, 수직 적층 방식에 비해 적층 정렬에 더 유리할 수 있다. 설명해야 할 것은, 다이 커팅 적층 시스템에 대해 설명한 상기 특징 및 효과는 마찬가지로 상기 다이 커팅 적층 방법에 적용되므로, 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
상술한 바는 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐 본 발명을 한정하지 않으며, 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 진행된 모든 수정, 등가적 대체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (10)

  1. 권출 메커니즘, 전극 권취 절단 메커니즘, 예열 롤링 장치, 검출 장치, 격막 절단 메커니즘 및 적층 장치를 포함하되,
    상기 권출 메커니즘은 음극 권출 메커니즘, 격막 권출 메커니즘 및 양극 권출 메커니즘을 포함하고, 상기 음극 권출 메커니즘 및 상기 양극 권출 메커니즘은 상기 격막 권출 메커니즘의 상하 양측에 설치되며, 상기 음극 권출 메커니즘과 상기 양극 권출 메커니즘은 교대로 작동하고;
    상기 전극 권취 절단 메커니즘은 상기 권출 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 전극 권취 절단 메커니즘은 음극 절단 메커니즘 및 양극 절단 메커니즘을 포함하며, 상기 음극 절단 메커니즘은 상기 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하고, 상기 양극 절단 메커니즘은 상기 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻으며;
    상기 예열 롤링 장치는 순차적으로 서로 연결된 예열 장치 및 롤링 장치를 포함하고, 상기 예열 장치는 상기 권출 메커니즘과 상기 롤링 장치 사이에 설치되며, 상기 롤링 장치는 상기 전극 권취 절단 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 롤링 장치는 상기 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 하여 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 분포된 적층 시트를 얻으며;
    상기 검출 장치는 상기 예열 롤링 장치의 하류에 설치되고, 상기 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하며;
    상기 격막 절단 메커니즘은 제1 격막 절단 메커니즘 및 제2 격막 절단 메커니즘을 포함하고, 상기 제1 격막 절단 메커니즘은 상기 제2 격막 절단 메커니즘의 상류에 위치하며, 상기 검출 장치의 검출 결과에 기반하여, 상기 제1 격막 절단 메커니즘은 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하고, 상기 제2 격막 절단 메커니즘은 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하며;
    상기 적층 장치는 상기 격막 절단 메커니즘의 하류에 설치되고, 상기 적층 장치는 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 하는, 다이 커팅 적층 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층 장치는 클램핑 죠(clamping jaw), 제1 보조 롤러 및 제2 보조 롤러를 포함하고, 상기 클램핑 죠는 상기 제1 보조 롤러와 함께 이동 가능하고 또한 상기 제2 보조 롤러와 협력하여 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층되도록 하는, 다이 커팅 적층 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 권출 메커니즘에서, 상기 음극 권출 메커니즘, 상기 격막 권출 메커니즘 및 상기 양극 권출 메커니즘은 위에서 아래로 분포되거나 아래에서 위로 분포되는, 다이 커팅 적층 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권출 메커니즘과 상기 전극 권취 절단 메커니즘 사이에 설치되고 또한 상기 음극판, 상기 격막 및 상기 양극판의 상측 및/또는 하측에 간격을 두고 분포되는 복수 개의 장력 롤러를 더 포함하는, 다이 커팅 적층 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    절단된 상기 양극판의 길이는 절단된 상기 음극판의 길이보다 작고; 인접한 양극 적층 유닛 및 음극 적층 유닛에서, 상기 양극판과 상기 음극판 사이의 수평 간격은 1 ~ 6 mm인, 다이 커팅 적층 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 장치의 하류에 설치되고 상기 제1 격막 절단 메커니즘과 협력하여 결함이 존재하는 적층 유닛을 배출하는 배출기를 더 포함하는, 다이 커팅 적층 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 이용하여 수행되는 다이 커팅 적층 방법으로서,
    상기 권출 메커니즘을 이용하여 전극판 및 박막을 제공하고, 상기 음극 절단 메커니즘이 상기 음극 권출 메커니즘과 협력하여 음극판을 절단하도록 하며, 상기 양극 절단 메커니즘이 상기 양극 권출 메커니즘과 협력하여 양극판을 절단함으로써, 음극판과 양극판이 격막의 상하 양측에 교대로 분포된 적층체를 얻는 단계 (1);
    상기 예열 장치를 이용하여 격막 및 절단 전후의 양극판, 음극판을 예열하고, 상기 롤링 장치를 이용하여 상기 적층체를 롤링하여, 상기 적층체의 양극판 및 음극판이 각각 격막에 부착되도록 함으로써, 양극 적층 유닛과 음극 적층 유닛이 교대로 분포된 적층 시트를 얻는 단계 (2);
    상기 검출 장치를 이용하여 상기 적층 시트에 결함이 존재하는지 여부를 검출하고, 상기 제1 격막 절단 메커니즘이 상기 검출 장치의 검출 결과에 기반하여 결함이 존재하는 양극/음극 적층 유닛 및 인접한 음극/양극 적층 유닛을 쌍으로 절단 및 배출하는 단계 (3); 및
    상기 적층 장치를 이용하여 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 교대로 적층되도록 하고, 상기 제2 격막 절단 메커니즘을 이용하여 적층 층수에 기반하여 마지막 하나의 적격한 적층 유닛에 대해 격막 절단을 수행하여 전극 세트를 얻는 단계 (4)를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극 세트에서 양극판의 길이는 음극판의 길이보다 작고, 음극판의 길이는 격판의 길이보다 0.5 ~ 3 mm 작은, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    협력하여 사용되는 상기 클램핑 죠, 상기 제1 보조 롤러 및 상기 제2 보조 롤러를 이용하여 적층 유닛을 적층함으로써, 상기 양극 적층 유닛과 상기 음극 적층 유닛이 펼쳐져 정렬되고 교대로 적층된 전극 세트를 얻는, 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극판은 상기 격막의 상부에 위치하고, 상기 양극판은 상기 격막의 하부의 하부에 위치하며, 먼저 복수 개의 상기 격막 적층 유닛과 복수 개의 상기 양극판 및 음극판 적층 유닛을 교대로 적층한 다음, 한 층의 격막을 적층하거나;
    또는, 상기 양극판은 상기 격막의 상부에 위치하고, 상기 음극판은 상기 격막의 하부에 위치하며, 먼저 한 층의 격막을 미리 적층한 다음, 복수 개의 상기 양극 적층 유닛과 복수 개의 상기 음극 적층 유닛을 교대로 적층하는, 방법.
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