KR20220125184A - 이차전지 제조시스템 및 제조방법 - Google Patents

이차전지 제조시스템 및 제조방법 Download PDF

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이신화
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Abstract

본 발명은 이차전지 제조시스템 및 이차전지 제조방법에 관한 것으로서, 적재부 내부에서 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하여, 이송 방향으로 초기 속도를 가진 채 자유 낙하하는 기본 단위체가 적재부에 충돌하는 것을 방지하며, 그로 인해 후공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있는 이차전지 제조시스템 및 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이차전지 제조시스템은, 기본 단위체를 이송하는 이송부, 이송부에 의해 이송되는 기본 단위체가 중력 방향으로 낙하하여 적재되는 적재부 및 적재부의 측면에서 적재부 내부 공간의 공기를 흡입하는 흡기부를 포함한다.

Description

이차전지 제조시스템 및 제조방법{SYSTEM FOR MANUFACTURING SECONDARY BATTERY AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 이차전지 제조시스템 및 제조방법에 관한 것으로서, 적재부 내부에서 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하여, 이송 방향으로 초기 속도를 가진 채 자유 낙하하는 기본 단위체가 적재부에 충돌하는 것을 방지하며, 그로 인해 후공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있는 이차전지 제조시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 등의 소형 전자기기뿐만 아니라 전기 자동차와 같이 고출력이 요구되는 대형 제품 및 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치(Energy Storage System, ESS)와 백업용 전력 저장 장치 등에 널리 사용되고 있다.
이차전지는 캔, 파우치 등과 같은 케이스 내에 전극 조립체와 전해질이 내장되는 구조를 갖는다. 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극이 반복 적층된 구조를 가지며, 대표적으로 긴 시트 형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조로 이루어진 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체, 그리고 스택/폴딩형 전극 조립체로 분류할 수 있다.
한편 최근에는 전극 조립체의 새로운 제조 방법으로, 동일한 공간에서 에너지 밀도를 높이고 공정 시간을 단축시키기 위해 라미네이션 앤 스태킹(lamination & stacking) 방식이 개발되었다.
라미네이션 앤 스태킹 방식에 따른 제조과정을 살펴보면, 연속적으로 공급되는 한 장 이상의 분리막의 상부에 절단된 전극들이 소정의 간격을 두고 배치된다. 이후 가열 단계에서 분리막과 전극의 접합력을 높이기 위해 합치된 전극과 분리막을 가열하며, 접합 단계에서 분리막에 전극이 적층된 상태 (단위 셀 또는 기본 단위체들이 서로 간격을 두고 형성된 상태)인 전극 적층체가 한 쌍의 롤러 사이를 통과하여 압연됨으로써 전극과 분리막이 열과 압력에 의해 접합된다. 이후에는 적층된 전극과 분리막이 단위 셀 또는 기본 단위체 단위로 절단되며, 절단된 단위 셀들은 이송 및 적층되어 전극 조립체를 형성한다.
도 1에는 종래의 이차전지 제조 시스템이 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 단위 셀의 적층 과정을 상세히 살펴보면, 절단된 단위 셀(1)들은 컨베이어 벨트와 같은 이송 수단(2)에 의해 이송되며, 푸셔(3)에 의해 가압됨으로써 이송 수단(2)으로부터 분리되어 이송 수단(2)의 하부에 위치한 매거진(4)에 낙하하여 적재된다. 한편, 최근에는 공정의 선속 증가 및 고속도 설비의 도입으로 인해, 종래와는 달리 단위 셀(1)들이 낙하하는 과정에서, 수평 방향의 이송 속도(
Figure pat00001
)에 의해 매거진(4)의 측면에 충돌하는 경우가 빈번히 발생하고 있으며, 그 결과 단위 셀(1)이 깨지거나 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생한다.
이처럼 단위 셀의 파손이 일어나는 경우, 전극이 노출되어 전지 케이스를 손상시키게 되고, 이는 전지 케이스의 부식, 전해액 누출 등의 품질 문제를 유발하여 제품의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다. 또한 후공정인 폴딩의 쇼트 불량을 유발할 수 있으며, 이는 전지의 발화, 폭발 등의 사고로 이어져 사용자의 안전을 크게 위협하게 된다. 따라서 상기한 문제점들을 해결할 수 있는 이차전지의 제조 공정 및 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 적재부 내부에서 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하여, 이송 방향으로 초기 속도를 가진 채 자유 낙하하는 기본 단위체가 적재부에 충돌하는 것을 방지하며, 그로 인해 후공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있는 이차전지 제조시스템 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이차전지 제조시스템은, 기본 단위체를 이송하는 이송부, 이송부에 의해 이송되는 기본 단위체가 중력 방향으로 낙하하여 적재되는 적재부 및 적재부의 측면에서 적재부 내부 공간의 공기를 흡입하는 흡기부를 포함한다.
흡기부는 적재부의 내부 공간에서 이송 방향의 역방향으로 공기의 흐름을 발생시킬 수 있다.
흡기부는 적재부의 상부에서 하부로 갈수록 흡기 압력이 작아질 수 있다.
이송부에 의해 이송되는 기본 단위체를 가압하여, 적재부로 낙하시키는 가압부를 더 포함할 수 있다.
이송부는 기본 단위체의 상면에서 기본 단위체를 흡착하여 이송하는 이송 벨트를 포함할 수 있다.
이송 벨트는 기본 단위체의 이송 방향과 나란한 방향으로 복수 개가 이격되어 구비되며, 하나의 기본 단위체를 복수 개의 이송 벨트가 함께 흡착하여 이송할 수 있다.
가압부는 복수 개의 이송 벨트 사이로 노출된 기본 단위체를 상부에서 하부로 가압하여, 적재부로 낙하시킬 수 있다.
적재부는 기본 단위체가 안착되는 하판, 하판의 일측 가장자리에서 수직한 면으로 형성되며, 면의 법선벡터 방향이 이송방향과 평행하도록 형성되는 제1 측판, 및 하판의 타측 가장자리에서 제1 측판과 마주보도록 형성되는 제2 측판을 포함하되, 제1 측판은 제2 측판보다 기본 단위체의 이송 시작 지점에 근접하게 위치할 수 있다.
흡기부는 제1 측판에 구비되며, 이송부의 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하는 제1 흡기부를 포함할 수 있다.
제1 흡기부는 제1 측판의 상부 및 하부에 걸쳐 배치될 수 있다.
흡기부는 제2 측판에 구비되며, 이송부의 이송 방향으로 공기를 흡입하는 제2 흡기부를 더 포함할 수 있다.
제2 흡기부는 제2 측판의 상부 및 하부에 걸쳐 배치될 수 있다.
흡기부는 적재부의 상부에서는 제1 흡기부의 압력이 제2 흡기부의 압력보다 크고, 적재부의 하부에서는 제1 흡기부의 압력이 제2 흡기부의 압력과 동일할 수 있다.
제2 흡기부의 압력은 제2 측판의 상부 및 하부 전체에서 일정하며, 제1 흡기부의 압력은 제1 측판의 상부에서 제1 측판의 기 설정 지점까지는 감소하되, 제1 측판의 기 설정 지점에서 제1 측판의 하부까지는 제2 흡기부의 압력과 동일할 수 있다.
제1 흡기부의 압력은 제1 측판의 상부 및 하부 전체에서 일정하며, 제2 흡기부의 압력은 제2 측판의 상부에서 제2 측판의 기 설정 지점까지는 증가하되, 제2 측판의 기 설정 지점에서 제2 측판의 하부까지는 제1 흡기부의 압력과 동일할 수 있다.
적재부는 하판의 가장자리에서 제1 측판과 제2 측판을 연결하도록 형성되는 제3 측판, 및 하판의 가장자리에서 제1 측판과 제2 측판을 연결하되, 제3 측판과 마주보도록 형성되는 제4 측판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 기본 단위체를 이송부에 의해 이송하는 단계, 및 기본 단위체를 중력 방향으로 낙하시켜 적재부에 적재하는 단계를 포함하되, 적재 단계는 기본 단위체를 가압하여 적재부로 낙하시키는 가압 단계, 및 흡기부가 적재부의 측면에서 적재부 내부의 공기를 흡입하는 흡기 단계를 포함할 수 있다.
흡기 단계는, 적재부 내부의 공기를 제1 흡기부가 이송 방향의 역방향으로 흡입하고, 제2 흡기부가 이송 방향으로 흡입하되, 적재부의 상부에서는, 제1 흡기부의 압력이 제2 흡기부의 압력보다 더 크고, 적재부의 하부에서는, 제1 흡기부의 압력과 제2 흡기부의 압력이 동일할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 제조시스템은, 기본 단위체를 이송하는 이송부, 이송부에 의해 이송되는 기본 단위체가 중력 방향으로 낙하하여 적재되는 적재부 및 적재부의 측면에서 적재부 내부 공간의 공기를 흡입하는 흡기부를 포함하며, 그에 따라 적재부 내부에서 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하여, 이송 방향으로 초기 속도를 가진 채 자유 낙하하는 기본 단위체가 적재부에 충돌하는 것을 방지하고, 그로 인해 후공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 이차전지 제조시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템에서 기본 단위체를 이송하는 이송부, 적재부 및 가압부를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템의 흡기부에 의한 흡기 압력을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템에서 적재부의 제1 측판에 구비되는 흡기부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템의 적재부의 제1 측판을 측면에서 도시한 도면이다.
도 7는 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 제조시스템의 흡기부에 의한 흡기 압력을 도시한 도면이다.
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.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템에서 기본 단위체를 이송하는 이송부, 적재부 및 가압부를 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템의 흡기부에 의한 흡기 압력을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 제조시스템은 이송부(100), 적재부(200) 및 흡기부(300)를 포함한다. 이송부(100)는 기본 단위체(10)를 이송하고, 적재부(200)에는 이송부(100)에 의해 이송되는 기본 단위체(10)가 중력 방향으로 낙하하여 적재되며, 흡기부(300)는 적재부(200)의 측면에서 적재부(200) 내부 공간의 공기를 흡입한다.
기본 단위체(10)란 전극 조립체의 주요한 구성으로 양극, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 순차적으로 적층된 형태 또는 음극, 분리막, 양극, 분리막, 음극이 순차적으로 적층된 바이셀(bi-cell)형태일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 전극과 분리막이 적층된 다양한 형태의 셀을 의미할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 제조시스템은, 이처럼 흡기부(300)가 적재부(200) 내부 공간의 공기를 흡입함으로써, 적재부(200) 내부에서 낙하하는 기본 단위체(10)의 흔들림을 감소시켜 기본 단위체(10)와 적재부(200)의 충돌을 방지하며 및 그로 인한 기본 단위체(10)의 파손을 방지하여 후 공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템은, 이송부(100)에 의해 이송되는 기본 단위체(10)를 가압하여, 적재부(200)로 낙하시키는 가압부(400)를 더 포함할 수 있다. 가압부(400)는 적재부(200)가 위치한 하방을 향하여 기본 단위체(10)를 순간적으로 가압하는 푸셔(pusher)형태일 수 있다. 이처럼 본 발명은 가압부(400)를 더 포함하여, 고속도 설비인 이송부(100)로부터 기본 단위체(10)를 효과적으로 분리한 후 적재부(200)로 낙하시키며, 적재부(200) 내에서 기본 단위체(10)가 상하 정렬된 상태로 적재될 수 있게 한다. 또한 수직 방향으로 힘을 가하여 기본 단위체(10)의 수직 방향 속도를 발생시킴으로써, 이송 방향(T)으로 이동 속도를 가지는 기본 단위체(10)의 수평 이동 거리를 최소화시킬 수 있고, 이로써 적재부(200)와의 충돌을 최소화할 수 있다.
이하 이송부(100), 적재부(200), 흡기부(300) 및 가압부(400)의 구체적인 구성에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 이송부(100)는 구동 모터의 모터축에 동축으로 연결된 구동 롤러와 상기 구동 롤러와 나란하게 배열된 종동 롤러 및 상기 구동 롤러와 종동 롤러에 결합되어 무한궤도 운전하며 기본 단위체(10)를 이송하는 이송 벨트(110)를 포함할 수 있다. 이때 이송 벨트(110)에는 흡착홀이 형성되어 진공 펌프와 연결될 수 있으며, 연속적으로 공급되는 절단된 기본 단위체(10)를 상면에서 흡착하여 적재부(200)로 이송할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이송 벨트(110)는 기본 단위체(10)의 이송 방향(T)과 나란한 방향으로 복수 개가 이격되어 구비되며, 하나의 기본 단위체(10)를 복수 개의 이송 벨트(110)가 함께 흡착하여 이송할 수 있다. 이로써 기본 단위체(10)가 수평한 상태에서 이송 벨트(110)에 안정적으로 흡착된 채로 이송될 수 있다. 또한 복수 개의 이송 벨트(110)가 이격되어 구비됨으로써, 후술하는 가압부(400)가 기본 단위체(10)를 용이하게 가압할 수 있다.
가압부(400)는 캠 구조로 형성된 푸셔(pusher)일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 이송 벨트(110) 사이로 노출된 기본 단위체(10)를 상부에서 하부로 가압하여 적재부(200)로 낙하시킬 수 있는 구성이면 충분하며, 이로써 고속도 설비인 이송부(100)에서 연속적으로 공급 및 이송되는 기본 단위체(10)를 효과적으로 분리하여 적재부(200)에 적재할 수 있다.
상술한 이송부(100) 및 가압부(400)에 의한 기본 단위체(10)의 이송 및 가압 과정을 정리하면, 이송 벨트(110)는 절단되어 형성된 기본 단위체(10)를 흡착하여 적재부(200)로 이송하며, 적재부(200)의 상부에서 가압부(400)가 기본 단위체(10)를 가압함으로써, 이송 벨트(110)에 흡착된 기본 단위체(10)를 분리 및 낙하시켜 적재부(200)에 적재되도록 할 수 있다.
다음으로 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 적재부(200)는 기본 단위체(10)가 안착되며, 기본 단위체(10)의 형상과 대응되는 형상인 사각형으로 형성되는 하판(210)과, 하판(210)의 네 가장자리에서 수직한 면으로 형성되는 제1 측판(221), 제2 측판(222), 제3 측판(223) 및 제4 측판을 포함할 수 있다.
제1 측판(221)은 하판(210)의 일측 가장자리에서 수직한 면으로 형성되며, 면의 법선 벡터 방향이 이송부(100)의 기본 단위체(10) 이송 방향(T)과 평행하도록 형성될 수 있다. 제2 측판(222)은 하판(210)의 타측 가장자리에서 제1 측판(221)과 마주보도록 형성되며, 이때 제1 측판(221)은 제2 측판(222)보다 기본 단위체(10)의 이송 시작 지점에 근접하게 위치할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예 1에 따른 적재부(200)는, 제1 측판(221) 및 제2 측판(222)을 포함함으로써, 기본 단위체(10)가 이송 방향(T)의 수평 속도를 가진 채 낙하하더라도, 적재부(200)에 정렬된 상태로 안착되게 하며, 제1 측판(221) 및 제2 측판(222)에 후술할 흡기부(300)가 구비되어 기본 단위체(10)를 안정적으로 적재할 수 있다.
제3 측판(223)은 하판(210)의 가장자리에서 제1 측판(221)과 제2 측판(222)을 연결하도록 형성되며, 제4 측판은 하판(210)의 가장자리에서 제1 측판(221)과 제2 측판(222)을 연결하되, 제3 측판(223)과 마주보도록 형성될 수 있다. 즉 적재부(200)는 위에서 바라볼 때, 바닥부에 하판(210)이 형성되며, 하판(210)의 일측 가장자리에 형성된 제1 측판(221)을 기준으로 시계 방향을 따라 제3 측판(223), 제2 측판(222) 및 제4 측판이 순서대로 형성될 수 있다. 이처럼 기본 단위체(10)가 안착되는 하판(210)의 네 가장자리를 네 개의 측판이 둘러싸도록 형성함으로써, 기본 단위체(10)가 정렬된 상태에서 안정적으로 적재되며, 외부에서 유입되는 이물질 및 외부 충격으로부터 적재된 기본 단위체(10)를 보호할 수 있다.
다음으로 도 2 내지 도 6을 참조하며, 본 발명의 흡기부에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예 1에 따른 흡기부(300)는 적재부(200)의 내부 공간에서 이송 방향(T)의 역방향으로 공기 흐름을 발생시킬 수 있다. 이송부(100)에서 분리되어 낙하하는 기본 단위체(10)는 중력 방향의 속도 이외에도, 이송 방향(T)인 수평 방향을 따라 초기 속도를 가지게 된다. 특히 고속도 설비에서는, 이송부(100)에서 분리된 이후에도 고속의 수평 방향 초기 속도로 인해 매거진 등의 적재부(200)에 더욱 강하게 충돌하게 된다. 따라서 본 발명은 흡기부(300)를 포함하며, 흡기부(300)가 적재부(200)의 내부 공간에서 이송 방향(T)의 역방향으로 공기 흐름을 발생시킴으로써, 낙하하는 기본 단위체(10)의 이송 방향(T) 초기 속도를 감속시키며, 그로 인해 기본 단위체(10)가 적재부(200)에 충돌하는 것을 방지하여 기본 단위체(10)의 파손을 방지할 수 있다.
또한 흡기부(300)는 적재부(200)의 상부에서 하부로 갈수록 흡기 압력이 작아질 수 있다. 여기서 흡기부(300)의 흡기 압력(P300)이란, 도 4에 도시된 바와 같이, 적재부(200) 내부에서 발생하는 이송 방향(T) 역방향으로의 알짜(net) 압력을 의미한다. 흡기부(300)에 의한 적재부(200) 내부의 흡기 압력(P300)은 수평 방향의 초기 속도가 큰 적재부(200)의 상부에서는 크게 형성되어 기본 단위체(10)의 수평 방향 초기 속도를 감소시킬 수 있다. 이후 기본 단위체(10)가 하부로 이동할수록, 즉 흡기 압력에 의해 이송 방향(T)의 역방향으로 힘을 받으면서 낙하할수록 수평 방향의 초기 속도가 점점 감소하므로, 하부로 갈수록 흡기 압력(P300)이 작아지도록 형성할 수 있다. 한편, 기본 단위체(10)가 낙하하면서 수평 방향의 초기 속도가 모두 상쇄되는 지점에서는, 적재부(200) 내부의 흡기 압력(P300)이 0이 되도록 형성할 수 있으며, 이로써 기본 단위체(10)가 적재부(200)의 내부에서 적재부(200)의 제1 측판(221) 또는 제2 측판(222)과 충돌하지 않고 하판(210) 또는 기 적층된 기본 단위체(10)의 상부에 안착될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템에서 적재부의 제1 측판에 구비되는 흡기부를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템의 적재부의 제1 측판을 측면에서 도시한 도면이다.
흡기부(300)는 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 측판(221)에 구비되며, 이송부(100)의 이송 역방향으로 공기를 흡입하는 제1 흡기부(310)를 포함할 수 있다. 제1 흡기부(310)는 진공 펌프 및 진공 펌프와 제1 측판(221)을 연결하는 호스를 포함할 수 있다. 또한 제1 측판(221)에는 흡기홀(221a)이 형성될 수 있으며, 제1 흡기부(310)는 호스가 제1 측판(221)의 흡기홀(221a)에 연결되어 적재부(200) 내부에서 제1 흡기부에 의한 흡기 압력(P310)을 형성할 수 있다. 이로써, 기본 단위체(10)의 수평 방향 초기 속도를 감소시켜 적재부(200)와의 충돌을 방지할 수 있다.
제1 흡기부(310)는 제1 측판(221)의 상부에서만 흡기 압력(P310)을 형성할 수도 있으나, 제1 측판(221)의 상부 및 하부에 걸쳐 복수 개의 흡기홀(221a)이 형성되고, 복수 개의 호스가 각각의 흡기홀(221a)에 연결됨으로써, 제1 측판(221)의 상부 및 하부에 걸쳐 배치될 수 있으며, 이로써 낙하하는 기본 단위체(10)의 수평 방향 초기 속도가 0이 될 때까지 지속적으로 흡기 압력(P310)을 공급하여 충돌을 효과적으로 방지할 수 있다.
예를 들어 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 측판(221)에는 8개의 흡기홀(221a)이 형성될 수 있으며, 바람직하게는 4행 2열(4 rows 2 columns)의 형태로 형성될 수 있다. 여기서 행과 행 사이의 간격(d2)은 적어도 30mm의 간격을 갖도록 형성될 수 있으며, 이로써 흡기홀(221a)에서 발생하는 흡기 압력의 간섭 및 적재부(200) 내 와류 발생을 최소화할 수 있다.
또한, 흡기홀(221a)의 위치는 기본 단위체(10)의 장변의 길이에 따라 달라질 수 있으며, 적재부(200)에 삽입된 기본 단위체(10)를 기준으로, 상기 기본 단위체(10)의 어깨부에서부터 소정의 거리(d1)만큼 기본 단위체(10)의 중앙부 측으로 이동한 위치에 형성될 수 있다. 여기서 기본 단위체(10)의 어깨부란 기본 단위체(10)에서 탭이 돌출된 부분을 제외한 기본 단위체(10)의 몸체 단부를 의미할 수 있다. 상기 소정의 거리(d1)가 너무 짧게 형성될 경우, 상기 기본 단위체(10)에 흡기 압력 및 공기 흐름이 충분히 전달되지 않을 수 있으며, 상기 소정의 거리(d1)가 너무 길게 형성되는 경우, 상기 기본 단위체(10)의 어깨부에서 적재부(200)와의 충돌이 발생할 염려가 있다. 따라서, 상기 소정의 거리(d1)는 상기 기본 단위체(10)에 흡기 압력 및 공기 흐름을 충분히 전달하면서, 동시에 어깨부가 적재부(200)와 충돌하지 않도록 적절한 거리로 설계될 수 있으며, 바람직하게는 19~21mm의 간격을 갖도록 형성될 수 있다. 한편, 제1 흡기부(310)에서 형성되는 전체 흡기 압력은 최소 100bar에서 최대 500bar일 수 있다.
한편, 흡기부(300)는 상술한 바와 같이 제1 흡기부(310)만을 포함할 수 도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 측판(222)에 구비되어 이송부(100)의 이송 방향으로 공기를 흡입하는 제2 흡기부(320)를 더 포함할 수 있다. 제2 흡기부(320)의 진공 펌프, 호스 및 제2 측판(222)에 형성되는 흡기홀에 관한 구성은, 제2 흡기부(320)가 공기 흡입 방향이 상이하도록 흡기 압력(P320)을 형성하는 점을 제외하고는 상술한 제1 흡기부(310) 및 제1 측판(221)의 구성과 동일하게 이해될 수 있다. 또한, 제2 흡기부(320) 역시 제2 측판(222)의 상부 및 하부에 걸쳐 배치될 수 있으며, 제2 측판(222)에는 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 흡기홀(222a)이 형성될 수 있다.. 이처럼 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조시스템에서 흡기부(300)가 제2 흡기부(320)를 더 포함하는 경우, 적재부(200)의 양 측면에서 흡기 압력(P310, P320)을 균형있게 형성할 수 있어, 적재부(200) 내부에서 와류가 발생하는 것을 방지하며, 그로 인해 낙하하는 기본 단위체(10)의 진동을 저감시키고, 기본 단위체(10)가 보다 정렬된 상태로 적층될 수 있게 한다.
흡기부(300)가 제1 흡기부(310)와 제2 흡기부(320)를 모두 포함하는 경우, 도 4를 참조하여 제1 흡기부(310)와 제2 흡기부(320)에 의한 압력(P310, P320)의 크기를 각각 살펴보면, 흡기부(300)는 적재부(200)의 상부에서 제1 흡기부의 압력(P310)이 제2 흡기부의 압력(P320)보다 크고, 적재부(200)의 하부에서는 제1 흡기부의 압력(P310)이 제2 흡기부의 압력(P320)과 동일할 수 있다. 이로써, 적재부(200)의 상부에서는 흡기부(300)에 의해 이송 방향(T)의 역방향으로 알짜 압력(P300)을 형성하고, 기본 단위체(10)의 이송 방향(T) 초기 수평 속도가 모두 상쇄되는 하부에서는 제1 흡기부(310)와 제2 흡기부(320)에 의한 압력(P310, P320)이 평형이 되도록 하여, 기본 단위체(10)가 적재부(200)의 측판과 충돌하지 않고 중앙에서 안착되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 제조 시스템은, 제2 흡기부의 압력(P320)이 제2 측판(222)의 상부 및 하부 전체에서 일정하며, 제1 흡기부의 압력(P310)은 제1 측판(221)의 상부에서 제1 측판(221)의 기 설정 지점까지는 감소하되, 제1 측판(221)의 기 설정 지점에서 제1 측판(221)의 하부까지는 상기 제2 흡기부의 압력(P320)과 동일할 수 있다. 즉, 제1 측판(221)의 상부에서는 제1 흡기부의 압력(P310)이 제2 흡기부의 압력(P320)보다 크게 형성되고, 제1 측판(221)의 하부 측으로 갈수록 제1 흡기부의 압력(P310)이 점점 감소하다가, 기 설정 지점에서부터는 제1 흡기부의 압력(P310)과 제2 흡기부의 압력(P320)이 동일하도록 형성될 수 있다. 즉 적재부(200) 내부에서 제1 흡기부에 의한 흡기 압력(P310)은 제2 흡기부의 흡기 압력(P320)과 동일하거나 또는 크게 형성된다. 이때 기 설정 지점이란, 기본 단위체(10)의 수평 방향 초기 속도가 흡기부의 흡기 압력(P300)에 의해 모두 상쇄되는 순간의 지점을 의미할 수 있다. 이는 후술할 실시예 2와 비교할 때, 비교적 낮은 출력의 설비로도 적재부(200) 내부에 필요로 하는 알짜 압력을 형성하여, 기본 단위체(10)의 적재부(200) 충돌 방지 효과를 달성할 수 있다.
실시예 2
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 제조시스템의 흡기부에 의한 흡기 압력을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예 2는 제1 흡기부의 압력(P310)이 일정하며, 제2 흡기부의 압력(P320)이 위치에 따라 변화하는 점에서 실시예 1과 차이가 있다. 실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 제조시스템에서, 제1 흡기부의 압력(P310)은 제1 측판(221)의 상부 및 하부 전체에서 일정하며, 제2 흡기부의 압력(P320)은 제2 측판(222)의 상부에서 제2 측판(222)의 기 설정 지점까지는 증가하되, 제2 측판(222)의 기 설정 지점에서 제2 측판(222)의 하부까지는 제1 흡기부의 압력(P310)과 동일할 수 있다. 즉, 제2 측판(222)의 상부에서는 제2 흡기부의 압력(P320)이 제1 흡기부의 압력(P310)보다 작게 형성되고, 제2 측판(222)의 하부 측으로 갈수록 제2 흡기부의 압력(P320)이 점점 증가하다가, 기 설정 지점에서부터는 제2 흡기부의 압력(P320)과 제1 흡기부의 압력(P310)이 동일하도록 형성될 수 있다. 이때 기 설정 지점이란 실시예 1과 동일하게 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 제조시스템의 경우, 실시예 1의 경우와 같이 이송 방향(T)의 역 방향으로 흡기 압력을 형성하여 기본 단위체(10)가 적재부(200)와 충돌하는 것을 방지하면서, 동시에 실시예 1과 비교할 때 적재부 내부에 기본 단위체(10)들이 안착한 이후, 적재부의 상부에서 하부로 향하는 보다 강한 공기 흐름을 형성하여, 기본 단위체(10)의 이송 방향(T) 속도에 의한 수평 이동 거리를 최소화할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 실시예 3은, 실시예 1 및 2의 이차전지 제조시스템을 이용하여 이차전지를 제조하는 방법인 점에서 실시예 1 및 2와 차이가 있다. 실시예 1 및 2와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 3에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 3에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1 및 2의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 제조방법은, 기본 단위체(10)를 이송부(100)에 의해 이송하는 단계 및 기본 단위체(10)를 중력 방향으로 낙하시켜 적재부(200)에 적재하는 단계를 포함한다.
적재 단계는 기본 단위체(10)를 가압하여 적재부(200)로 낙하시키는 가압 단계 및 흡기부(300)가 적재부(200)의 측면에서 상기 적재부(200) 내부의 공기를 흡입하는 흡기 단계를 포함한다. 특히 흡기 단계는 흡기부(300)가 적재부(200) 내부에서 이송 방향(T)의 역방향으로 공기를 흡입함으로써, 적재부(200) 내부에서 이송 방향으로 초기 속도를 가진 채 자유 낙하하는 기본 단위체(10)가 적재부(200)에 충돌하는 것을 방지하며, 그로 인해 후공정에서 발생할 수 있는 폴딩 쇼트 불량을 감소시킬 수 있다.
흡기 단계는 적재부(200) 내부의 공기를 제1 흡기부(310)가 이송 방향(T)의 역방향으로 흡입하고, 제2 흡기부(320)가 이송 방향으로 흡입하되, 적재부(200)의 상부에서는 상기 제1 흡기부의 압력(P310)이 상기 제2 흡기부의 압력(P320)보다 더 크고, 적재부(200)의 하부에서는 제1 흡기부의 압력(P310)과 상기 제2 흡기부의 압력(P320)이 동일할 수 있다. 이로써, 적재부(200)의 상부에서는 이송 방향(T)의 역방향으로 알짜 압력을 형성하고, 기본 단위체(10)의 이송 방향(T) 초기 수평 속도가 모두 상쇄되는 하부에서는 제1 흡기부(310)와 제2 흡기부(320)에 의한 압력(P310, P320)이 평형이 되도록 하여, 기본 단위체(10)가 적재부(200)의 측판과 충돌하지 않고 중앙에서 안착되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10: 기본 단위체
100: 이송부
110: 이송 벨트
200: 적재부
210: 하판
221: 제1 측판
221a: 흡기홀
222: 제2 측판
223: 제3 측판
224: 제4 측판
300: 흡기부
310: 제1 흡기부
320: 제2 흡기부
400: 가압부
T: 이송 방향
P300: 흡기부의 흡기 압력
P310: 제1 흡기부에 의한 흡기 압력
P320: 제2 흡기부에 의한 흡기 압력

Claims (18)

  1. 기본 단위체를 이송하는 이송부;
    상기 이송부에 의해 이송되는 상기 기본 단위체가 중력 방향으로 낙하하여 적재되는 적재부; 및
    상기 적재부의 측면에서 상기 적재부 내부 공간의 공기를 흡입하는 흡기부를 포함하는 이차전지 제조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    상기 적재부의 내부 공간에서 이송 방향의 역방향으로 공기의 흐름을 발생시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    상기 적재부의 상부에서 하부로 갈수록 흡기 압력이 작아지는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송부에 의해 이송되는 상기 기본 단위체를 가압하여, 상기 적재부로 낙하시키는 가압부를 더 포함하는 이차전지 제조시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 기본 단위체의 상면에서 상기 기본 단위체를 흡착하여 이송하는 이송 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이송 벨트는,
    상기 기본 단위체의 이송 방향과 나란한 방향으로 복수 개가 이격되어 구비되며,
    하나의 기본 단위체를 복수 개의 이송 벨트가 함께 흡착하여 이송하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 복수 개의 이송 벨트 사이로 노출된 상기 기본 단위체를 상부에서 하부로 가압하여, 상기 적재부로 낙하시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적재부는,
    상기 기본 단위체가 안착되는 하판;
    상기 하판의 일측 가장자리에서 수직한 면으로 형성되며, 상기 면의 법선벡터 방향이 이송 방향과 평행하도록 형성되는 제1 측판; 및
    상기 하판의 타측 가장자리에서 상기 제1 측판과 마주보도록 형성되는 제2 측판을 포함하되,
    상기 제1 측판은,
    상기 제2 측판보다 상기 기본 단위체의 이송 시작 지점에 근접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    상기 제1 측판에 구비되며, 상기 이송부의 이송 방향의 역방향으로 공기를 흡입하는 제1 흡기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 흡기부는
    상기 제1 측판의 상부 및 하부에 걸쳐 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    상기 제2 측판에 구비되며, 상기 이송부의 이송 방향으로 공기를 흡입하는 제2 흡기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 흡기부는,
    상기 제2 측판의 상부 및 하부에 걸쳐 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흡기부는,
    상기 적재부의 상부에서는 상기 제1 흡기부의 압력이 상기 제2 흡기부의 압력보다 크고,
    상기 적재부의 하부에서는 상기 제1 흡기부의 압력이 상기 제2 흡기부의 압력과 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 흡기부의 압력은,
    상기 제2 측판의 상부 및 하부 전체에서 일정하며,
    상기 제1 흡기부의 압력은,
    상기 제1 측판의 상부에서 상기 제1 측판의 기 설정 지점까지는 감소하되, 상기 제1 측판의 기 설정 지점에서 상기 제1 측판의 하부까지는 상기 제2 흡기부의 압력과 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 흡기부의 압력은,
    상기 제1 측판의 상부 및 하부 전체에서 일정하며,
    상기 제2 흡기부의 압력은,
    상기 제2 측판의 상부에서 상기 제2 측판의 기 설정 지점까지는 증가하되, 상기 제2 측판의 기 설정 지점에서 상기 제2 측판의 하부까지는 상기 제1 흡기부의 압력과 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조시스템.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 적재부는,
    상기 하판의 가장자리에서 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 연결하도록 형성되는 제3 측판; 및
    상기 하판의 가장자리에서 상기 제1 측판과 상기 제2 측판을 연결하되, 상기 제3 측판과 마주보도록 형성되는 제4 측판을 더 포함하는 이차전지 제조시스템.
  17. 기본 단위체를 이송부에 의해 이송하는 단계; 및
    상기 기본 단위체를 중력 방향으로 낙하시켜 적재부에 적재하는 단계를 포함하되,
    상기 적재 단계는,
    상기 기본 단위체를 가압하여 상기 적재부로 낙하시키는 가압 단계; 및
    흡기부가 상기 적재부의 측면에서 상기 적재부 내부의 공기를 흡입하는 흡기 단계를 포함하는 이차전지 제조방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 흡기 단계는,
    상기 적재부 내부의 공기를 제1 흡기부가 이송 방향의 역방향으로 흡입하고, 제2 흡기부가 이송 방향으로 흡입하되,
    상기 적재부의 상부에서는, 상기 제1 흡기부의 압력이 상기 제2 흡기부의 압력보다 더 크고,
    상기 적재부의 하부에서는, 상기 제1 흡기부의 압력과 상기 제2 흡기부의 압력이 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.
KR1020220027707A 2021-03-04 2022-03-03 이차전지 제조시스템 및 제조방법 KR20220125184A (ko)

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