KR20220074581A - 전극 노칭 방법 및 전극 노칭 장치 - Google Patents

전극 노칭 방법 및 전극 노칭 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 방법은, 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하고 각 노칭마다 일정 개수의 탭이 형성되는 노칭 단계; 연속 실시된 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 복수개의 피치 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1피치 데이터 및 상기 제1피치 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터로 구분하는 구분 단계; 및 상기 제2피치 데이터와 상기 제1피치 데이터의 차이가 줄어들도록 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함할 수 있다.

Description

전극 노칭 방법 및 전극 노칭 장치{ELECTRODE NOTCHING METHOD AND ELECTRODE NOTCHING APPARATUS}
본 발명은 이차 전지의 전극 노칭 방법 및 전극 노칭 장치에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어지는지에 따라 분류될 수 있다. 스택형은 일정 크기로 절단된 전극들 사이에 분리막을 개재하는 상태로 순차적으로 적층한 구조이고, 권취형은 절단되지 않은 전극들 사이에 분리막을 개재한 상태로 동시에 감아서 적층한 구조이다. 두 가지 방식 모두 최근 고용량, 고출력의 이차전지 요구에 맞추어 전극의 전기를 이동할 수 있도록 전극에 탭(tab)을 구비하고 있다. 상기 탭은, 타발 금형이 전극 시트를 노칭하여 형성됨이 일반적이다.
이러한 타발 금형을 이용한 전극 노칭 방법은, 전극 시트에 형성되는 복수개의 탭의 피치를 일정하게 유지하는 것이 중요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 복수개의 탭의 피치를 균일하게 형성하는 전극 노칭 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 복수개의 탭의 피치를 신속하고 효율적으로 조절하는 전극 노칭 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 방법은, 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하고 각 노칭마다 일정 개수의 탭이 형성되는 노칭 단계; 연속 실시된 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 복수개의 피치 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1피치 데이터 및 상기 제1피치 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터로 구분하는 구분 단계; 및 상기 제2피치 데이터와 상기 제1피치 데이터의 차이가 줄어들도록 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함할 수 있다.
상기 구분 단계는, 기설정된 개수의 피치 데이터를 기준으로 실시될 수 있다.
상기 구분 단계는, 상기 복수개의 피치 데이터를 상기 일정 개수만큼의 간격을 두고 반복되는 복수개의 그룹으로 분류하는 과정; 각 그룹에 포함된 피치 데이터들의 편차를 산출하는 과정; 및 상기 복수개의 그룹 중 가장 큰 편차를 갖는 일 그룹에 포함된 피치 데이터들은 상기 제2피치 데이터로 지정하고, 타 그룹에 포함된 피치 데이터들은 상기 제1피치 데이터로 지정하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 보정 단계는, 상기 제2피치 데이터의 평균값과 상기 제1피치 데이터의 차이를 기준으로 실시될 수 있다.
상기 보정 단계에서, 상기 제2피치 데이터의 평균값이 상기 제1피치보다 크면 상기 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 감소시키고, 상기 제2피치 데이터의 평균값이 상기 제1피치보다 작으면 상기 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다.
상기 복수개의 탭은, 상기 전극 시트에 동시에 형성된 복수개의 컷아웃의 사이에 위치한 고정 탭; 상기 전극 시트에 시간차를 두고 형성된 한 쌍의 컷아웃의 사이에 위치한 가변 탭을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 노칭 방법은, 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하고 각 노칭마다 복수개의 셀이 형성되는 노칭 단계; 상기 복수개의 셀의 폭을 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계에서 측정된 복수개의 폭 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1폭 데이터 및 상기 제1폭 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2폭 데이터로 구분하는 구분 단계; 및 상기 제2폭 데이터와 상기 제1폭 데이터의 차이가 줄어들도록 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 노칭 장치는, 전극 시트를 이동시키는 이동 유닛; 상기 전극 시트의 이동 방향과 나란한 방향으로 서로 이격된 복수개의 타발부를 가지며 상기 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하는 프레스; 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 프레스의 이후에 위치하며, 상기 프레스에서 연속 실시된 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정하는 비전 센서; 및 상기 비전 센서에서 측정된 복수개의 피치 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1피치 데이터 및 상기 제1피치 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터로 구분하고, 상기 제2피치 데이터에 따라 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 타발부 간 거리는 상기 제1피치 데이터와 대응되고, 상기 프레스의 일 노칭 주기동안 상기 전극 시트가 이동한 거리는 상기 제2피치 데이터와 대응될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 제2피치 데이터가 상기 제1피치 데이터보다 크면 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 감소시키고, 상기 제2피치 데이터가 상기 제1피치 데이터보다 크면 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 항상 일정하게 유지되는 제1피치와 피드백 제어 대상인 제2피치를 구분하고, 상기 제2피치와 상기 제1피치의 차이가 줄어들도록 제어할 수 있다. 이로써, 복수개의 탭의 피치가 일정하게 유지될 수 있다. 이로써 전극의 생산성이 증가하고 품질이 높게 유지될 수 있다.
또한, 기설정된 개수의 피치 데이터를 기준으로 제1피치와 제2피치를 구분하고 그에 따라 프레스와 노칭 주기 및/또는 전극의 이동 속도를 보정할 수 있다. 이로써, 피치의 보정이 지나치게 자주 실시되는 것을 방지하여 효율적인 제어가 가능하다.
또한, 복수개의 피치 데이터를 일일이 구분하지 않고 그룹을 나누어 구분하므로, 데이터 구분의 신뢰성 및 효율이 향상될 수 있다.
또한, 복수개의 제2피치 데이터를 제1피치 데이터와 일일이 비교하지 않고 복수개의 제2피치 데이터의 평균값을 제1피치 데이터와 비교함으로써, 피치의 보정을 위한 제어의 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치에 의해 형성된 복수개의 탭이 도시된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 전극 노칭 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구분 단계의 상세한 제어 방법이 도시된 순서도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 단계의 상세한 제어 방법이 도시된 순서도이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 노칭 방법에 의해 형성된 복수개의 탭이 도시된 평면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치에 의해 형성된 복수개의 탭이 도시된 평면도이다.
본 실시예에 따른 전극 노칭 장치(1)는, 전극 시트(10)를 이동시키는 이동 유닛(100)과, 전극 시트(10)를 타발하여 노칭하는 타발 금형(200)과, 전극 시트(10)를 향하는 비전 센서(300)를 포함할 수 있다. 상기 전극 노칭 장치(1)는, 전극 시트(10)의 텐션을 조절하는 텐션 조절 유닛(130)을 더 포함할 수 있다.
전극 시트(10)는 시트 형태의 집전체일 수 있다. 전극 시트(10)의 폭 방향은 전극 시트(10)의 이동 방향과 직교할 수 있다. 전극 시트(10)의 폭(W)은 일정할 수 있다.
전극 시트(10)는 일 면에 전극 활물질이 코팅된 코팅 영역(11)과, 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지 영역(12)을 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 전극 시트(10)에 전극 활물질을 코팅하는 코팅 유닛(미도시)은, 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해 타발 금형(200)의 이전에 위치할 수 있다. 따라서, 타발 금형(200)으로 진입하는 전극 시트(10)는 상기 코팅 영역(11) 및 무지 영역(12)을 포함할 수 있다.
코팅 영역(11) 및 무지 영역(12) 각각은 일정한 폭(W1)(W2)을 가질 수 있다. 코팅 영역(11)의 폭(W1)은 무지 영역(12)의 폭(W2)보다 넓을 수 있다. 코팅 영역(11)의 폭(W1)과 무지 영역(12)의 폭(W2)의 합은 전극 시트(10)의 폭(W)과 동일할 수 있다.
코팅 영역(10)은 후술할 단위 셀(20)의 전극 본체(21)를 구성할 수 있다. 무지 영역(11)은 타발 금형(200)에 의해 노칭되어 단위 셀(20)의 탭(22)을 구성할 수 있다. 이에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
이동 유닛(100)은 전극 시트(10)를 일정한 속도로 이동시킬 수 있고, 타발 금형(200)은 기설정된 주기로 전극 시트(10)의 무지 영역(12)를 타발할 수 있다.
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 이동 유닛(100)은 전극 시트(10)의 이동을 기 설정된 주기로 일시 정지시키는 것도 가능하다. 이 경우, 타발 금형(200)은 전극 시트(10)가 일시 정지된 상태에서 전극 시트(10)의 무지 영역(12)를 타발하여 노칭할 수 있다.
좀 더 상세히, 이동 유닛(100)은 전극 시트(10)를 언 와인딩(un winding)시키는 언와인더(110)와, 전극 시트(10)를 리 와인딩(re-winding) 시키는 리와인더(120)를 포함할 수 있다. 전극 시트(10)는 언와인더(110)와 리와인더(1120) 사이에서 이동할 수 있다.
언와인더(110) 및 리와인더(120)는 서로 동기화되어 동작할 수 있다. 언와인더(110) 및 리와인더(120) 각각은 전극 시트(110)가 권취 가능한 롤러와, 상기 롤러를 회전시키는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 텐션 조절 유닛(130)은 전극 시트(10)가 팽팽하게 유지되도록 전극 시트(10)의 텐션을 유지시킬 수 있다. 텐션 조절 유닛(130)은 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해 리와인더(110)의 이후에 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 텐션 조절 유닛(130)은 서로 이격되며 전극 시트(10)를 이동 가능하게 지지하는 한 쌍의 롤러(140)(150)를 포함할 수 있다. 이 경우, 텐션 조절 유닛(130)의 일 롤러(140)는 전극 시트(10)의 일 면을 지지하고 타 롤러(150)는 전극 시트(10)의 타 면을 지지할 수 있다. 또한, 상기 한 쌍의 롤러(140)(150)는 전극 시트(10)의 지지 위치가 가변되도록 이동함으로써 전극 시트(10)의 텐션을 조절할 수 있다.
도 1에 도시된 상태를 기준으로, 상기 일 롤러(140)는 상승하고 상기 타 롤러(150)가 하강하면 전극 시트(10)의 텐션이 증가할 수 있다. 반대로, 상기 일 롤러(140)는 하강하고 상기 타 롤러(150)가 상승하면 전극 시트(10)의 텐션이 감소할 수 있다.
한편, 타발 금형(200)은 전극 시트(10)를 사이에 두고 수직 방향으로 이격된 로어 금형(210) 및 프레스(220)을 포함할 수 있다. 프레스(220)는 어퍼 금형으로 명명될 수 있다.
전극 시트(10)는 로어 금형(210)과 프레스(220)의 사이를 통과할 수 있고, 프레스(220)는 로어 금형(210)을 향해 하강하여 전극 시트(10), 좀 더 상세히는 무지부(12)를 노칭할 수 있다.
프레스(220)는 기설정된 주기로 전극 시트(10)를 노칭할 수 있다. 프레스(220)는 전극 시트(10)의 무지 영역(12)을 노칭하는 복수개의 타발부(230)를 포함할 수 있다. 복수개의 타발부(230)는 프레스(220)에서 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다.
복수개의 타발부(230)는 무지 영역(12)의 상측에 위치하고, 전극 시트(10)의 이동 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 복수개의 타발부(230) 간 간격은 일정할 수 있다.
로어 금형(210)에는 복수개의 타발부(230)에 대응되는 복수개의 함몰홈(211)이 형성될 수 있다. 프레스(200)는, 복수개의 타발부(230)가 복수개의 함몰홈(211)에 삽입될때까지 하강함으로써 전극 시트(10)를 노칭할 수 있다.
프레스(220)가 전극 시트(10)를 노칭하면, 무지 영역(12)에는 복수개의 타발부(230)에 의해 절단된 복수개의 컷아웃(30)와, 상기 복수개의 컷아웃(30)의 사이에 위치한 적어도 하나의 탭(22)이 형성될 수 있다.
각 탭(22)에 대응되는 코팅 영역(11)은 전극 본체(21)를 구성할 수 있다. 따라서, 어느 하나의 탭(22)과, 상기 어느 하나의 탭(22)에 연결된 전극 본체(21)는 단위 셀(20)을 구성할 수 있다.
전극 시트(10)에 형성된 각 단위 셀(20)은 커터(500)에 의해 커팅되어 분리된 단위 셀(20')을 이룰 수 있다. 이 경우, 복수개의 분리된 단위 셀(20')을 분리막을 사이에 두고 적층하여 스택형의 이차전지를 제조할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 복수개의 단위 셀(20)이 커팅되지 않고 분리막을 사이에 두고 감아서 적층됨으로써 권취형의 이차전지를 제조하는 것도 가능함은 물론이다.
프레스(220)가 기설정된 주기로 연속 실시한 노칭에 의해, 전극 시트(10)는 복수개의 탭(22)이 형성될 수 있다. 복수개의 탭(22)은 전극 시트(10)의 이동 방향을 따라 소정의 피치(p1)(p2)를 갖도록 일렬로 형성될 수 있다.
상기 피치(p1)(p2)는, 전극 시트(10)의 이동 방향을 따라 일 컷아웃(30)의 일 단에서부터 다음 컷아웃(30)의 일 단까지의 거리 또는 일 탭(22)의 일 단에서 다음 탭(22)의 일 단까지의 거리를 의미할 수 있다. 이하에서, 일 탭(22)의 피치(p1)(p2)는, 상기 일 탭(22)을 사이에 두고 서로 이격된 한 쌍의 컷아웃(30)의 일 단 사이의 거리로 정의하여 설명한다.
또한, 이하에서는 프레스(200)에 4개의 타발부(230)가 포함된 경우를 예로 들어 설명한다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 타발부(230)의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있음이 자명하다.
프레스(200)는 전극 시트(10)의 이동 방향을 따라 순차적으로 위치한 제1타발부(230a)와, 제2타발부(230b)와, 제3타발부(230c)와, 제4타발부(230d)를 포함할 수 있다.
따라서, 전극 시트(10)의 무지 영역(12)에 형성되는 복수개의 컷아웃(30)는, 제1타발부(230a)에 의해 절단된 제1컷아웃(30a)와, 제2타발부(230b)에 의해 절단된 제2컷아웃(30b)와, 제3타발부(230c)에 의해 절단된 제3컷아웃(30c)와, 제4타발부(230d)에 의해 절단된 제4컷아웃(30d)을 포함할 수 있다.
이 경우, 제1컷아웃(30a)과 제2컷아웃(30b)의 사이에 위치한 탭(22)은 제1탭(22a)으로 명명하고, 제2컷아웃(30b)과 제3컷아웃(30c)의 사이에 위치한 탭(22)은 제2탭(22b)으로 명명하고, 제3컷아웃(30c)과 제4컷아웃(30d)의 사이에 위치한 탭(22)은 제3탭(22c)으로 명명하고, 제4컷아웃(30d)과 제1컷아웃(30a)의 사이에 위치한 탭(22)은 제4탭(22d)으로 명명할 수 있다.
제1탭(22a) 내지 제4탭(22d)은 전극 시트(10)의 이동 방향으로 순차적으로 위치할 수 있다.
제1탭(22a) 내지 제3탭(22c)은 전극 시트(10)에 동시에 형성된 복수개의 컷아웃(30a)(30b)(30c)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 프레스(220)의 노칭 시, 제1타발부(230a) 내지 제4타발부(230d)에 의해 전극 시트(10)에 제1컷아웃(30a) 내지 제4컷아웃(30d)이 형성되고, 그에 따라 제1탭(22a) 내지 제3탭(22c)이 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 프레스(220)에 포함된 복수개의 타발부(230) 간 간격은 일정하므로, 제1탭(22a) 내지 제3탭(22c)의 피치(p1)(이하, '제1피치')는 항상 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 제1탭(22a) 내지 제3탭(22c)은 고정 탭으로 명명될 수 있다.
상기 제1피치(p1)는, 프레스(220)에 포함된 복수개의 타발부(230) 간 거리와 대응될 수 있다.
반면, 제4탭(22d)은 전극 시트(10)에 시간차를 두고 형성된 한 쌍의 컷아웃(30d)(30a)의 사이에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 제4탭(22d)은 프레스(220)의 일 노칭 시 제1타발부(230a)에 의해 형성된 제1컷아웃(30a)과, 프레스(220)의 다음 노칭 시 제4타발부(230d)에 의해 형성된 제4컷아웃(30d)의 사이에 위치할 수 있다.
따라서, 제4탭(22d)의 피치(p2)(이하, '제2피치')는 전극 시트(10)의 이동 속도 및 프레스(220)의 노칭 주기에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 제4탭(22d)은 가변 탭으로 명명할 수 있다.
상기 제2피치(p2)는, 프레스(220)의 일 노칭 주기동안 전극 시트(10)가 이동한 거리와 대응될 수 있다.
단위 셀(20)의 일정한 품질을 유지하기 위해, 제2피치(p2)는 제1피치(p1)와 동일함이 바람직하다. 따라서, 제2피치(p2)와 제1피치(p1) 간 차이를 줄이기 위한 제어가 요구된다. 이에 대해서는 이후 자세히 설명한다.
제2피치(p2)는 전극 시트(10)의 일정 간격마다 반복될 수 있다. 좀 더 상세히, 복수개의 탭(22)의 피치(p1)(p2)는 3개의 제1피치(p1)와 1개의 제2피치(p2)가 반복될 수 있다. 즉, 제2피치(p2)는 3개의 제1피치(p1)에 대응하는 간격마다 반복될 수 있다.
한편, 비전 센서(300)는, 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해 프레스(220)의 이후에 위치할 수 있다. 비전 센서(300)는 전극 시트(10)의 상측에 위치하며, 전극 시트(10)를 향해 배치될 수 있다. 비전 센서(300)는 프레스(220)의 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭(22)의 피치(p1)(p2)를 측정할 수 있다.
예를 들어, 비전 센서(300)는 카메라를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 전극 노칭 장치의 제어 블록도이다.
본 실시예의 전극 노칭 장치(1)는 적어도 하나의 프로세서(400)를 포함할 수 있다. 프로세서(400)는 컨트롤러로 명명될 수 있다.
프로세서(400)는 비전 센서(300)와 통신하여, 비전 센서(300)에서 측정된 복수개의 탭(22)의 피치(p1)(p2) 데이터를 전달받을 수 있다. 프로세서(400)는 스토리지(미도시)에 상기 데이터를 저장하거나 상기 스토리로부터 상기 데이터를 불러올 수 있음은 자명하다.
프로세서(400)는 이동 유닛(100), 좀 더 상세히는 언와인더(110) 및 리와인더(120)를 제어하여 전극 시트(10)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 프로세서(400)가 전극 시트(10)의 이동 속도를 증가시키면 제2피치(p2)가 증가하고, 전극 시트(10)의 이동 속도를 감소시키면 제2피치(p2)가 감소할 수 있다.
프로세서(400)는 프레스(220)를 제어하여, 프레스(220)가 전극 시트(10)를 노칭하는 주기를 조절할 수 있다. 즉, 프레스(220)는 프로세서(400)에 의해 설정된 주기로 전극 시트(10)를 노칭할 수 있다.
프로세서(400)가 프레스(220)의 노칭 주기를 증가시키면 제2피치(p2)가 증가하고, 전극 시트(10)의 노칭 주기를 감소시키면 제2피치(p2)가 감소할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 노칭 방법의 순서도이다.
본 실시예에 따른 전극 노칭 방법은 앞서 설명한 전극 노칭 장치(1)에 의해 수행될 수 있다. 상기 전극 노칭 방법은, 노칭 단계(S1)와, 측정 단계(S2)와, 구분 단계(S3)와, 보정 단계(S4)를 포함할 수 있다.
노칭 단계(S1)는, 프레스(220)가 전극 시트(10)를 기설정된 주기로 노칭하여 탭(22)을 형성하는 단계일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 프레스(200)는 복수개의 타발부(230)를 가지므로, 프레스(220)의 각 노칭마다 전극 시트(10)에 일정 개수(예를 들어, 4개)의 탭(22)이 형성될 수 있다.
측정 단계(S2)는, 비전 센서(300)이 전극 시트(10)에 형성된 복수개의 탭(22)의 피치(p1)(p2)를 측정하는 단계일 수 있다.
좀 더 상세히, 노칭 단계(S1)에서 프레스(220)가 연속 실시한 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭(22)은 비전 센서(300)의 하측을 순차적으로 통과할 수 있다. 이 때 비전 센서(300)은 각 탭(22)의 피치(p1)(p2)를 측정할 수 있다. 비전 센서(300)에서 측정된 피치(p1)(p2)의 데이터(이하, '피치 데이터')는 프로세서(400)로 전달될 수 있다.
구분 단계(S3)는, 프로세서(400)가 복수개의 피치 데이터(p1)(p2)를 제1피치 데이터(p1)와 제2피치 데이터(p2)로 구분하는 단계일 수 있다. 편의상 피치 데이터와 피치는 동일 도면부호로 표시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1피치(p1)는 일정하게 유지되고 제2피치(p2)는 가변되며 일정 간격마다 반복될 수 있다. 따라서, 프로세서(400)는 일정하게 유지되는 제1피치 데이터(p1)와, 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터(p2)를 구분할 수 있다.
구분 단계(S3)의 상세한 제어 방법에 대해서는 이후 도 5에서 자세히 설명한다.
보정 단계(S4)는, 제2피치 데이터(p2)에 따라 프로세서(400)가 프레스(220)의 노칭 주기 또는 전극(10) 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 단계일 수 있다.
좀 더 상세히, 프로세서(400)는 제2피치 데이터(p2)와 제1피치 데이터(p1)의 차이가 줄어들도록, 프레스(220)의 노칭 주기 및/또는 전극 시트(10)의 이동 속도를 조절할 수 있다. 따라서, 복수개의 탭(10)의 피치(p1)(p2)가 일정하게 유지되고 단위 셀(20)의 품질이 유지될 수 있다.
보정 단계(S4)의 상세한 제어 방법에 대해서는 이후 도 6에서 자세히 설명한다.
보정 단계(S4) 이후에 노칭 단계(S1)가 반복될 수 있다. 상기 노칭 단계(S1)에서는 프레스(200)가 보정된 주기로 전극 시트(10)을 노칭하거나, 이동 유닛(100)이 전극 시트(10)를 보정된 이동 속도로 이동시킬 수 있다.
즉, 프로세서(400)는 제2피치 데이터(p2)를 대상으로, 프레스(220)의 노칭 주기 및/또는 전극 시트(10)의 이동 속도를 피드백 제어할 수 있다.
또한, 구분 단계(S3) 및 보정 단계(S4)는 기설정된 개수의 피치 데이터(p1)(p2)를 기준으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(100)는 측정 단계(S2)에서 100개의 피치 데이터가 수집되면 구분 단계(S3)를 실시할 수 있고, 구분 단계(S3)에서 결정된 제2피치 데이터(p2)에 따라 보정 단계(S4)를 실시할 수 있다.
이로써, 구분 단계(S3) 및 보정 단계(S4)가 지나치게 자주 실시되는 것을 방지하고 효율적인 제어가 가능한 이점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구분 단계의 상세한 제어 방법이 도시된 순서도이다.
구분 단계(S3)는, 복수개의 피치 데이터(p1)(p2)의 그룹을 분류하는 과정을 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 프로세서(400)는, 복수개의 피치 데이터(p1)(p2)를, 프레스(220)에 포함된 타발부(230)의 개수(예를 들어, 4개)만큼의 간격을 두고 반복되는 복수개의 그룹으로 분류할 수 있다. 즉, 상기 그룹의 개수는 타발부(230)의 개수와 동일할 수 있다.
예를 들어, 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해, 1번째, 5번째, 9번째, 13번째????인 피치 데이터(p1)(p2)는 제1그룹으로 분류되고, 2번째, 6번째, 10번째, 14번째????인 피치 데이터(p1)(p2)는 제2그룹으로 분류되고, 3번째, 7번째, 11번째, 15번째????인 피치 데이터(p1)(p2)는 제3그룹으로 분류되고, 4번째, 8번째, 12번째, 16번째????인 피치 데이터(p1)(p2)는 제4그룹으로 분류될 수 있다.
이러한 그룹 분류에 따라, 필연적으로 어느 하나의 그룹에는 제2피치 데이터(p2)들이 포함되고, 나머지 그룹에는 제1피치 데이터(p1)들이 포함될 수 있다.
구분 단계(S3)는, 각 그룹별 편차를 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 프로세서(400)는 각 그룹에 포함된 피치 데이터들(p1)(p2)의 편차, 좀 더 상세히는 표준 편차를 산출할 수 있다.
구분 단계(S3)는, 편차가 가장 큰 그룹에 포함된 피치 데이터들을 제2피치 데이터(p2)로 지정하는 과정을 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제1피치(p1)는 일정하고 제2피치(p2)는 가변 가능하므로, 제2피치 데이터(p2)들이 포함된 일 그룹의 편차는 상대적으로 크고, 제1피치 데이터(p1)들이 포함된 나머지 그룹의 편차는 0이거나 매우 작을 수 있다. 따라서, 프로세서(400)는 복수개의 그룹 중 가장 큰 편차를 갖는 일 그룹에 포함된 피치 데이터들을 제2피치 데이터(p2)로 지정하고, 타 그룹에 포함된 피치 데이터들을 제1피치 데이터(p1)로 지정할 수 있다.
이로써 프로세서(400)는 복수개의 피치 데이터(p1)(p2)를 제1피치 데이터(p1)와 제2피치 데이터(p2)로 구분할 수 있다. 복수개의 피치 데이터(p1)(p2)를 일일이 구분하지 않고 그룹을 나누어 구분하므로, 구분 단계(S3)에 따른 제어의 신뢰성 및 효율이 향상될 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 단계의 상세한 제어 방법이 도시된 순서도이다.
보정 단계(S4)는, 제2피치 데이터(p2)의 평균값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다. 좀 더 상세히, 프로세서(400)는, 구분 단계(S3)에서 결정된 복수개의 제2피치 데이터(p2)의 평균값을 산출할 수 있다. 반면, 복수개의 제1피치 데이터(p1)는 모두 동일할 것이므로, 복수개의 제1피치 데이터(p1)의 평균값을 산출할 필요는 없을 것이다.
보정 단계(S4)는 제2피치 데이터(p2)의 평균값과 제1피치 데이터(p1)의 차이를 기준으로 실시될 수 있다.
좀 더 상세히, 프로세서(400)는, 제2피치 데이터(p2)의 평균값과 제1피치 데이터(p1)의 차이가 설정 범위 이내이면 프레스(200)의 노칭 주기 및 전극 시트(10)의 이동 속도를 현 상태로 유지할 수 있다(S42)(S43).
따라서, 불필요한 보정을 방지하여 보정 단계(S4)에 따른 제어의 효율이 향상될 수 있다.
프로세서(400)는, 제2피치 데이터(p2)의 평균값과 제1피치 데이터(p1)의 차이가 설정 범위를 벗어나고 제2피치 데이터(p2)의 평균값이 제1피치 데이터(p1)보다 크면, 프레스(200)의 노칭 주기 또는 전극 시트(10)의 이동 속도 중 적어도 하나를 감소시킬 수 있다(S42)(S44)(S45).
따라서, 프레스(200)의 감소된 노칭 주기 및/또는 전극(10)의 감소된 이동속도에 따라 형성되는 복수개의 탭(22)은, 제2피치(p2)가 기존보다 짧아져 제1피치(p1)와의 차이가 줄어들 수 있다.
반대로, 프로세서(400)는, 제2피치 데이터(p2)의 평균값과 제1피치 데이터(p1)의 차이가 설정 범위를 벗어나고 제2피치 데이터(p2)의 평균값이 제1피치 데이터(p1)보다 작으면, 프레스(200)의 노칭 주기 또는 전극 시트(10)의 이동 속도 중 적어도 하나를 증가시킬 수 있다(S42)(S44)(S45).
따라서, 프레스(200)의 증가된 노칭 주기 및/또는 전극(10)의 증가된 이동속도에 따라 형성되는 복수개의 탭(22)은, 제2피치(p2)가 기존보다 길어져 제1피치(p1)와의 차이가 줄어들 수 있다.
복수개의 제2피치 데이터(p2)를 제1피치 데이터(p1)와 일일이 비교하지 않고 복수개의 제2피치 데이터(p2)의 평균값을 제1피치 데이터(p1)와 비교하므로, 보정 단계(S4)에 따른 제어의 효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 노칭 방법에 의해 형성된 복수개의 탭이 도시된 평면도이다.
본 실시예에 따른 전극 노칭 방법은, 각 탭(22)의 피치 대신 각 단위 셀(20)의 폭(p1)(p2)을 대상으로 피드백 제어를 수행할 수 있다. 편의상 단위 셀(20)의 폭은, 앞서 일 실시예에서 설명한 탭(22)의 피치와 동일 도면부호로 표시한다.
좀 더 상세히, 본 실시예에 따른 전극 노칭 장치에 의해 전극 시트(10)에 형성된 각 컷아웃(30)은, 전극 시트(10)의 코팅 영역(11)이 절단되는 홈(31)을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 프레스(200)의 타발부(230)는 전극 시트(10)의 무지영역(12)뿐만 아니라 코팅 영역(11)까지 일부 노칭할 수 있다.
각 홈(31)은 코팅 영역(11)에 절단 형성되며, 서로 이웃한 한 쌍의 단위 셀(20)을 구획할 수 있다. 상기 홈(31)은 대략 'v'자 형상일 수 있다.
즉, 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해 서로 이웃한 한 쌍의 홈(31) 간 거리는, 상기 한 쌍의 홈(31) 사이에 정의되는 일 단위 셀(20)의 폭(p1)(p2)을 의미할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 비전 센서(300)는 복수개의 홈(31) 간 거리를 측정함으로써 각 단위셀(20)의 폭(p1)(p2)을 측정할 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 프레스(220)의 일 타발에 의해 동시에 형성되는 셀(20)은 항상 일정한 제1폭(p1)을 가질 수 있다. 반면 프레스(220)의 일 타발 및 다음 타발에 의해 시간차를 두고 형성되는 셀(20)은, 일정 간격마다 반복되며 가변 가능한 제2폭(p2)을 가질 수 있다.
따라서, 당업자는 앞선 일 실시예에서 설명한 제1피치(p1) 및 제2피치(p2)를 제1폭(p1) 및 제2폭(p2)으로 치환함으로써, 본 실시예에 따른 전극 노칭 방법을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
좀 더 상세히, 본 실시예에 따른 전극 노칭 방법은, 프레스(220)가 전극 시트(10)를 기설정된 주기로 노칭하여 복수개의 셀(20)을 형성하는 노칭 단계와, 복수개의 셀(20)의 폭(p1)(p2)을 측정하는 측정 단계와, 복수개의 폭(p1)(p2) 데이터를 제1폭(p1) 데이터와 제2폭(p2) 데이터로 구분하는 구분 단계와, 제2폭(p2) 데이터와 제1폭(p1) 데이터의 차이가 줄어들도록 프레스(220)의 노칭 주기 또는 전극 시트(10)의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함할 수 있다.
각 단계의 상세한 설명은, 앞서 설명한 내용에서 제1피치(p1) 및 제2피치(p2)를 제1폭(p1) 및 제2폭(p2)으로 치환하여 원용한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 전극 시트 11: 코팅 영역
12: 무지 영역 20: 단위 셀
21: 전극 본체 22: 탭
30: 컷아웃 100: 이동 유닛
110: 언와인더 120: 리와인더
200: 타발 금형 210: 로어 금형
220: 프레스 300; 비전 센서
400: 프로세서

Claims (10)

  1. 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하고 각 노칭마다 일정 개수의 탭이 형성되는 노칭 단계;
    연속 실시된 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정하는 측정 단계;
    상기 측정 단계에서 측정된 복수개의 피치 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1피치 데이터 및 상기 제1피치 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터로 구분하는 구분 단계; 및
    상기 제2피치 데이터와 상기 제1피치 데이터의 차이가 줄어들도록 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함하는 전극 노칭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구분 단계는, 기설정된 개수의 피치 데이터를 기준으로 실시되는 전극 노칭 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구분 단계는,
    상기 복수개의 피치 데이터를 상기 일정 개수만큼의 간격을 두고 반복되는 복수개의 그룹으로 분류하는 과정;
    각 그룹에 포함된 피치 데이터들의 편차를 산출하는 과정; 및
    상기 복수개의 그룹 중 가장 큰 편차를 갖는 일 그룹에 포함된 피치 데이터들은 상기 제2피치 데이터로 지정하고, 타 그룹에 포함된 피치 데이터들은 상기 제1피치 데이터로 지정하는 과정을 포함하는 전극 노칭 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보정 단계는, 상기 제2피치 데이터의 평균값과 상기 제1피치 데이터의 차이를 기준으로 실시되는 전극 노칭 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보정 단계에서,
    상기 제2피치 데이터의 평균값이 상기 제1피치보다 크면 상기 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 감소시키고,
    상기 제2피치 데이터의 평균값이 상기 제1피치보다 작으면 상기 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 증가시키는 전극 노칭 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 탭은,
    상기 전극 시트에 동시에 형성된 복수개의 컷아웃의 사이에 위치한 고정 탭;
    상기 전극 시트에 시간차를 두고 형성된 한 쌍의 컷아웃의 사이에 위치한 가변 탭을 포함하는 전극 노칭 방법.
  7. 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하고 각 노칭마다 복수개의 셀이 형성되는 노칭 단계;
    상기 복수개의 셀의 폭을 측정하는 측정 단계;
    상기 측정 단계에서 측정된 복수개의 폭 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1폭 데이터 및 상기 제1폭 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2폭 데이터로 구분하는 구분 단계; 및
    상기 제2폭 데이터와 상기 제1폭 데이터의 차이가 줄어들도록 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 보정 단계를 포함하는 전극 노칭 방법.
  8. 전극 시트를 이동시키는 이동 유닛;
    상기 전극 시트의 이동 방향과 나란한 방향으로 서로 이격된 복수개의 타발부를 가지며 상기 전극 시트를 기설정된 주기로 노칭하는 프레스;
    상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 프레스의 이후에 위치하며, 상기 프레스에서 연속 실시된 노칭에 의해 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정하는 비전 센서; 및
    상기 비전 센서에서 측정된 복수개의 피치 데이터를, 항상 일정하게 유지되는 제1피치 데이터 및 상기 제1피치 데이터와 상이하며 일정 간격마다 반복되는 제2피치 데이터로 구분하고, 상기 제2피치 데이터에 따라 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 보정하는 프로세서를 포함하는 전극 노칭 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 타발부 간 거리는 상기 제1피치 데이터와 대응되고,
    상기 프레스의 일 노칭 주기동안 상기 전극 시트가 이동한 거리는 상기 제2피치 데이터와 대응되는 전극 노칭 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2피치 데이터가 상기 제1피치 데이터보다 크면 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 감소시키고,
    상기 제2피치 데이터가 상기 제1피치 데이터보다 크면 상기 프레스의 노칭 주기 또는 상기 전극 시트의 이동 속도 중 적어도 하나를 증가시키는 전극 노칭 장치.
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