KR20220129276A - 배터리 셀의 적층 시스템 - Google Patents

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김경모
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Abstract

배터리 셀의 적층 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템은 음극판, 분리막, 및 양극판이 적층되어 외장재에 의해 패키징된 배터리 셀을 패드와 함께 순차적으로 반복 적층하여 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 셀의 적층 시스템으로서, 상기 패드가 공급되는 패드 공급 유닛, 상기 배터리 셀이 각각 공급되는 복수개의 배터리 셀 공급 유닛, 복수개의 배터리 셀 공급 유닛 중, 하나의 배터리 셀 공급 유닛의 상부에 배치되고, 공급되는 배터리 셀의 상면에 접착제를 도포하는 도포 유닛, 및 메인 프레임을 통해 상기 패드 공급 유닛, 및 배터리 셀 공급 유닛을 선택적으로 이동하면서, 상기 배터리 셀, 상기 패드, 및 상기 접착제가 도포된 배터리 셀을 설정된 순서대로 설정 개수만큼 적층하고, 배출하는 적층 유닛을 포함한다.

Description

배터리 셀의 적층 시스템{STACKING SYSTEM OF BATTERY CELL}
본 발명은 배터리 셀의 적층 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리 셀의 적층과 이송을 동시에 수행할 수 있는 배터리 셀의 적층 시스템에 관한 것이다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있다.
이 중에서, 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비하여 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며, 에너지 밀도가 높은 장점으로 인해 각광을 받고 있다.
상기 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다.
이러한 리튬 이차전지는 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비하여 배터리 셀을 이룬다.
일반적으로 상기 배터리 셀은 외장재의 형태에 따라, 상기 전극 조립체가 금속캔에 내장되어 있는 캔형과, 상기 전극 조립체가 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트 파우치에 내장되어 있는 파우치형으로 구분될 수 있다.
최근에는, 휴대용 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장 장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다.
상기 이차전지가 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 배터리 셀이 전기적으로 연결된다.
특히, 상기 중대형 장치에는 중량이 작고, 제조비용이 낮으며, 형태 변형이 용이하다는 등의 장점으로 인해 파우치형이 많이 이용된다.
하지만, 상기 파우치형 배터리 셀은 일반적으로 기계적 강성이 크지 않고, 전지 자체에는 전지들 상호간의 결합을 이루기 위한 구조가 포함되어 있지 않아 적층이 어렵다.
다수의 파우치형 배터리 셀을 적층하여 배터리 모듈을 구성할 때, 후공정에서 추가 부품을 조립하거나, 전기적으로 연결하거나, 냉각성능을 보장하기 위해서는 배터리 셀의 적층 정렬도가 매우 중요한 요소로 작용한다.
이에, 비강건체의 파우치형 배터리 셀의 외곽치수를 규제하여 위치를 보정하고, 배터리 셀간 적층을 위해서는 배터리 셀의 4면을 모두 규제하여야 한다.
또한, 종래 기술에서는 상기 배터리 셀을 조립하기 위해 여러 단계를 거치게 되는데, 상기 배터리 셀을 이송하는 궤적이 복잡하고, 이에 따라, 조립 시간이 늘어나는 단점이 있다.
더불어, 종래 기술에서는 상기 배터리 셀을 이송하는 다수의 과정에서, 상기 배터리 셀의 파우치의 손상 가능성을 내포하고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 배터리 모듈을 제조하기 위해 배터리 셀을 적층함에 있어서, 상기 배터리 셀의 이동 궤적을 최소화하여 생산속도를 향상시키는 배터리 셀의 적층 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 상기 배터리 셀의 핸들링 횟수를 최소화하여 배터리 셀을 이루는 파우치의 손상을 방지함으로써, 상품성을 향상시킬 수 있는 배터리 셀의 적층 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 음극판, 분리막, 및 양극판이 적층되어 외장재에 의해 패키징된 배터리 셀을 패드와 함께 순차적으로 반복 적층하여 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 셀의 적층 시스템으로서, 상기 패드가 공급되는 패드 공급 유닛, 상기 배터리 셀이 각각 공급되는 복수개의 배터리 셀 공급 유닛, 복수개의 배터리 셀 공급 유닛 중, 하나의 배터리 셀 공급 유닛의 상부에 배치되고, 공급되는 배터리 셀의 상면에 접착제를 도포하는 도포 유닛, 및 메인 프레임을 통해 상기 패드 공급 유닛, 및 배터리 셀 공급 유닛을 선택적으로 이동하면서, 상기 배터리 셀, 상기 패드, 및 상기 접착제가 도포된 배터리 셀을 설정된 순서대로 설정 개수만큼 적층하고, 배출하는 적층 유닛을 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 적층 유닛은 상기 메인 프레임에 장착되어 사방(四方)으로 이동하도록 구성되는 장착 브라켓, 상기 장착 브라켓에 고정되는 제1모터의 구동축 선단에 장착되고, 상기 제1모터에 의해 상하 방향으로 작동하도록 구성되며, 하면 및 일측면이 개구된 박스 형상으로 이루어져 내부에 상기 배터리 셀, 및 패드가 복수개 적층되는 고정 브라켓, 상기 고정 브라켓의 내부에 적층되는 상기 배터리 셀, 및 패드의 측면에 복수개 구성되고, 상기 배터리 셀, 및 패드의 측면을 진공 흡착하는 수직 흡착판, 및 상기 고정 브라켓의 내부에 배치되고, 상기 고정 브라켓의 외측에서 고정된 한 쌍의 제2모터에 의해 상하 방향으로 이동하면서, 첫번째 적층되는 상기 배터리 셀에 대하여 진공 흡착하는 수평 흡착판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수직 흡착판은 상기 고정 브라켓의 내부에서, 상기 배터리 셀, 및 패드가 적층되는 적층 방향의 양 내측면에 대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 수직 흡착판은 고무재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2모터는 상기 고정 브라켓의 상측에 고정된 상태로, 상기 제2모터의 구동축이 볼 스크류로 이루어져 상기 고정 브라켓의 하측에 고정되고, 상기 제2모터의 구동축 상에 장착된 너트블록을 통해 상기 수평 흡착판을 작동시키도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 수평 흡착판은 상기 너트블록에 양측이 연결되고, 상기 배터리 셀, 및 패드의 적층유무에 따라 상기 제2모터에 의해 상승하거나, 하강하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 수평 흡착판은 상기 고정 브라켓의 내측면에 구성되는 레일을 통해 지지되어 상하 방향으로 작동할 수 있다.
또한, 상기 메인 프레임은 수평방향을 기준으로 제1방향의 양측에 배치되는 양측 제1메인 프레임, 및 상기 양측 제1메인 프레임에 장착되고, 상기 제1메인 프레임을 따라 수평방향을 기준으로 제2방향으로 이동하는 제2메인 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 패드 공급 유닛은 작업 테이블 상에 나란히 배치되어 패드가 각각 공급되는 패드 안착판으로 구성되며, 상기 패드 안착판의 상면에는 상기 패드가 안착될 수 있도록 안착홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 안착홈에는 복수개의 관통홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 패드 공급 유닛에 공급되는 상기 패드는 양면에 접착부재가 구성될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 공급 유닛은 작업 테이블에 인접한 상태로 동일한 방향으로 배치되고, 상기 배터리 셀이 안착되는 배터리 셀 안착판, 상기 배터리 셀 안착판의 둘레를 따라 구성되어 상기 배터리 셀을 정위치 시키는 클램퍼, 및 상기 배터리 셀 안착판과 인접한 위치에서, 상기 작업 테이블에 장착되고, 상기 배터리 셀의 정위치를 센싱하는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도포 유닛은 상기 배터리 셀 공급 유닛에 대하여 가까워지고 멀어지는 방향으로 작동하는 제1서브 프레임, 상기 제1서브 프레임의 양측 단부에 각각 배치되고, 상기 제1서브 프레임이 끼워지고, 상기 제1서브 프레임을 작동시키는 제2서브 프레임, 상기 제1서브 프레임에 장착되어 상기 제1서브 프레임을 따라 이동하는 이동 블록, 상기 이동 블록에 장착되는 연결 프레임, 및 상기 연결 프레임의 선단에 장착되고, 접착탱크로부터 접착제를 공급받아 상기 배터리 셀의 상면에 접착제를 도포하도록 노즐이 장착되는 도포기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템은 배터리 모듈을 제조하기 위해 배터리 셀을 적층함에 있어서, 상기 배터리 셀의 이동 궤적을 최소화하고, 이에 따라 공정 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템은 적층 유닛을 통해 배터리 셀과 패드를 적층함과 동시에, 배출시킬 수 있는 구조로 이루어져 장비 면적 축소 및 단순화를 이룰 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 의해 제조된 배터리 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 패드 공급 유닛의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 배터리 셀 공급 유닛의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 도포 유닛의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 적층 유닛의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 적층 유닛의 작동도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 의해 제조된 배터리 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)에 적용되는 배터리 셀(3)은 음극판(3a), 분리막(3c), 및 양극판(3d)이 적층되어 외장재(3f)에 의해 패키징되어 이루어진다.
상기 배터리 셀(3)은 상기 외장재(3f)의 외부로 음극리드(3b)와 양극리드(3e)가 노출된다.
또한, 상기 배터리 셀(3)의 외장재(3f)는 플랙시블한 소재로 이루어지며, 내부에 전해질이 충전된 상태로, 상기 음극판(3a), 분리막(3c), 및 양극판(3d)을 밀봉할 수 있다.
상기한 배터리 셀(3)은 복수개 적층되어 배터리 모듈(1)을 이룬다.
이때, 상기 배터리 모듈(1)은 상기 배터리 셀(3)과 배터리 셀(3) 사이에 패드(5)를 개재하여 구성된다.
즉, 상기 배터리 모듈(1)은 배터리 셀(3), 패드(5), 및 배터리 셀(3)이 하나의 세트로 구성되며, 이러한 세트가 설정 개수만큼 적층되어 이루어질 수 있다.
상기 패드(5)의 양면에는 접착부재(7)가 구성된다.
이에, 하나의 세트에는 상기 배터리 셀(3)들이 상기 패드(5)의 양면에 구성되는 접착부재(7)에 의해 상호 접착되는 것이다.
또한, 상기 배터리 셀(3)의 적층 시, 정렬도가 매우 중요한 요소로 작용하는 바, 상기 배터리 셀(3)의 4면이 규제된 상태로 적층되어야 한다.
또한, 상기 배터리 셀(3)이 이송되는 동선을 최소한으로 하여야 상기 배터리 셀(3)의 손상을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템의 전체 구성도이다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)은 패드 공급 유닛(20), 셀 공급 유닛, 도포 유닛(40), 및 적층 유닛(60)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)은 상기 적층 유닛(60)이 상부 전체에 걸쳐 구성되고, 상기 적층 유닛(60)의 하부로 패드 공급 유닛(20)과, 셀 공급 유닛이 구성되며, 상기 셀 공급 유닛의 일측으로 도포 유닛(40)이 구성된다.
본 발명의 실시 예에서는 도 2를 기준으로 전후, 좌우 및 상하 방향을 기준방향으로 설정하기로 한다.
상기와 같은 기준방향의 정의는 상대적인 의미로서, 본 장치의 기준위치 또는 조립부품의 기준위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준방향이 본 실시 예의 기준방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상기 배터리 셀 공급 유닛(30) 측을 전방으로 정의하고, 패드 공급 유닛(20) 측을 후방으로 정의하며, 전후 방향을 기준방향으로 설정하고, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면, 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면, 및 하단부로 정의하기로 한다.
더 나아가, 하기에서의 단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 패드 공급 유닛의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시 예에서, 상기 패드 공급 유닛(20)은 배터리 셀(3)과 배터리 셀(3) 사이에 개재되는 패드(5)가 공급되는 곳이다.
상기 패드 공급 유닛(20)은 작업 테이블(T) 상에 나란히 배치되어 상기 패드(5)가 각각 공급되는 패드 안착판(21)으로 구성된다.
상기 패드 안착판(21)의 상면에는 상기 패드(5)가 안착될 수 있도록 안착홈(23)이 형성된다.
상기 안착홈(23)은 상기 패드(5)의 둘레를 따라 상기 패드(5)가 정위치로 적층될 수 있도록 상기 패드(5)의 위치를 규제하는 역할을 한다.
이때, 상기 안착홈(23)에는 복수개의 관통홀(25)이 형성된다.
상기 관통홀(25)은 상기 패드(5)의 양면에 구성되는 접착부재(7)에 의해 상기 패드(5)가 상기 패드 안착판(21)에 달라붙는 것을 최소화하기 위함이다.
상기 패드 공급 유닛(20)의 전방에는 배터리 셀 공급 유닛(30)이 배치된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 배터리 셀 공급 유닛의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에서, 상기 배터리 셀 공급 유닛(30)은 배터리 셀(3)이 각각 공급되도록 복수개 구성된다.
상기 배터리 셀 공급 유닛(30)은 작업 테이블(T) 상에 구성된다.
이러한 작업 테이블(T)은 상기 패드 공급 유닛(20)과 동일한 테이블일 수 있고, 다른 테이블일 수도 있다.
또한, 상기 배터리 셀 공급 유닛(30)은 작업 테이블(T) 상에 인접한 상태로 동일한 방향으로 배치되고, 상기 배터리 셀(3)이 직접적으로 안착되는 배터리 셀 안착판(31)을 포함한다.
상기 배터리 셀 안착판(31)의 둘레에는 클램퍼(33)가 구성된다.
상기 클램퍼(33)는 상기 배터리 셀(3)을 정위치 시키기 위함이다.
이러한 배터리 셀 공급 유닛(30)에는 배터리 셀(3)이 복수개 공급되는데, 인접한 배터리 셀 공급 유닛(30)에는 상기 배터리 셀(3)의 공급방향을 교차하여 공급하도록 하는 것이 유리하다.
예를 들어, 하나의 배터리 셀 공급 유닛(30)에는 음극리드(3b)를 전방으로 배치하여 배터리 셀(3)을 공급하면, 인접한 다른 배터리 셀 공급 유닛(30)에는 양극리드(3e)를 전방으로 배치하여 배터리 셀(3)을 공급하는 것이다.
이는 배터리 셀(3)의 적층 시, 상기 음극리드(3b)와 양극리드(3e)의 방향을 기설정된 방향으로 맞추기 위함이다.
그리고 상기 배터리 셀 안착판(31)과 인접한 위치에는 센서(35)가 구성될 수 있다.
상기 센서(35)는 상기 작업 테이블(T)에 장착되고, 상기 배터리 셀 안착판(31)에 안착된 배터리 셀(3)의 정위치를 센싱한다.
상기한 복수개의 배터리 셀 공급 유닛(30) 중, 적어도 하나의 배터리 셀 공급 유닛(30)에는 도포 유닛(40)이 작동하도록 구성된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 도포 유닛의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에서, 상기 도포 유닛(40)은 복수개의 배터리 셀 공급 유닛(30)의 좌측에 구성되는 것을 예로 설명한다.
이러한 도포 유닛(40)의 위치는 변경될 수 있다.
상기 도포 유닛(40)은 하나의 배터리 셀(3) 유닛의 상부에 배치되고, 공급되는 배터리 셀(3)의 상면에 접착제(50)를 도포하기 위함이다.
이를 위해, 상기 도포 유닛(40)은 상기 배터리 셀 공급 유닛(30)에 대하여 가까워지고 멀어지는 방향, 즉, 좌우 방향으로 작동하는 제1서브 프레임(41)을 포함한다.
상기 제1서브 프레임(41)은 양측 단부에 각각 배치되는 제2서브 프레임(43)을 따라 작동된다.
이러한 제2서브 프레임(43)에는 상기 제1서브 프레임(41)이 끼워져 상기 제1서브 프레임(41)을 작동시킬 수 있다.
상기 제1서브 프레임(41)에는 이동 블록(45)이 설치된다.
상기 이동 블록(45)은 상기 제1서브 프레임(41)을 따라, 즉, 전후 방향으로 이동하도록 구성된다.
상기 이동 블록(45)에는 연결 프레임(47)이 장착된다.
또한, 상기 연결 프레임(47)의 선단에는 도포기(49)가 장착된다.
상기 도포기(49)는 상기 배터리 셀(3)의 상면에 접착제(50)를 도포한다.
이러한 도포기(49)는 별도의 접착탱크(51)로부터 접착제(50)를 공급받아 상기 배터리 셀(3)의 상면에 접착제(50)를 도포하도록 노즐(53)이 장착된다.
상기한 패드 공급 유닛(20)과, 배터리 셀 공급 유닛(30), 및 도포 유닛(40)의 상측에는 적층 유닛(60)이 구성된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템에 적용되는 적층 유닛의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)에 적용되는 적층 유닛(60)의 작동도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시 예에서, 상기 적층 유닛(60)은 메인 프레임(61)을 통해 상기 패드 공급 유닛(20), 및 배터리 셀 공급 유닛(30)을 선택적으로 이동하면서, 상기 배터리 셀(3), 상기 패드(5), 및 상기 접착제(50)가 도포된 배터리 셀(3)을 설정된 순서대로 설정 개수만큼 적층하고, 배출할 수 있다.
이를 위해, 상기 적층 유닛(60)은 크게 장착 브라켓(63), 고정 브라켓(67), 수직 흡착판(69), 및 수평 흡착판(70)으로 구성된다.
상기 장착 브라켓(63)은 상기 메인 프레임(61)에 장착되어 사방(四方)으로 이동하도록 구성된다.
이때, 상기 메인 프레임(61)은 제1메인 프레임(610)과, 제2메인 프레임(611)으로 구성된다.
상기 제1메인 프레임(610)은 수평방향을 기준으로 제1방향의 양측, 즉, 상기 패드 공급 유닛(20), 배터리 셀 공급 유닛(30)의 좌우 방향 양측에 배치된다.
상기 제2메인 프레임(611)은 상기 양측 제1메인 프레임(610)에 장착된다.
상기 제2메인 프레임(611)은 상기 제1메인 프레임(610)을 따라 수평방향을 기준으로 제2방향, 즉, 전후 방향으로 이동하도록 구성된다.
상기한 메인 프레임(61)의 제1메인 프레임(610)에 상기 장착 브라켓(63)이 장착된다.
상기 장착 브라켓(63)은 상기 제1메인 프레임(610)의 일측에 구성되는 구동모터(65)를 통해 상기 제1메인 프레임(610)을 따라 좌우 방향으로 작동한다.
상기 장착 브라켓(63)에는 고정 브라켓(67)이 연결된다.
상기 고정 브라켓(67)은 상기 장착 브라켓(63)에 고정되는 제1모터의 구동축(710) 선단에 장착될 수 있다.
이에, 상기 고정 브라켓(67)은 상기 제1모터(71)에 의해 상하 방향으로 작동하도록 구성된다.
이러한 고정 브라켓(67)은 하면, 및 일측면이 개구된 박스 형상으로 이루어져 내부에 상기 배터리 셀(3), 및 패드(5)가 복수개 적층되는 것이다.
상기 고정 브라켓(67)의 내부에는 수직 흡착판(69)이 배치된다.
상기 수직 흡착판(69)은 상기 고정 브라켓(67)의 내부에 적층되는 상기 배터리 셀(3), 및 패드(5)의 측면에 복수개 구성될 수 있다.
이러한 수직 흡착판(69)은 상기 고정 브라켓(67)의 내부에서, 상기 배터리 셀(3), 및 패드(5)가 적층되는 적층 방향의 양 내측면(670)에 대칭되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 수직 흡착판(69)은 고무재질로 이루어지는 것이 유리하다.
즉, 상기 수직 흡착판(69)은 적층되는 배터리 셀(3), 및 패드(5)의 양 측면을 진공 흡착하여 상기 배터리 셀(3)과 패드(5)가 미끄러져 떨어지지 않도록 하기 위함이다.
더불어, 상기 고정 브라켓(67)의 내부에는 수평 흡착판(70)이 배치된다.
상기 수평 흡착판(70)은 상기 고정 브라켓(67)의 외측에서 고정된 한 쌍의 제2모터(73)에 의 상하 방향으로 이동할 수 있다.
이때, 상기 제2모터(73)는 상기 고정 브라켓(67)의 상측에 고정된다.
상기 제2모터 구동축(730)은 볼스크류로 이루어진다.
즉, 상기 제2모터(73)는 상기 고정 브라켓(67)의 상측에 고정된 상태로, 상기 제2모터 구동축(730)의 선단이 상기 고정 브라켓(67)의 하측에 고정된다.
이러한 제2모터 구동축(730) 상에는 너트블록(731)이 장착되는데, 상기 너트블록(731)을 통해 상기 수평 흡착판(70)이 연결되어 상기 수평 흡착판(70)을 작동시키도록 구성된다.
이에, 상기 수평 흡착판(70)은 상기 너트블록(731)에 양측이 연결되고, 상기 배터리 셀(3), 및 패드(5)의 적층유무에 따라 상기 제2모터(73)에 의해 상승하거나 하강하도록 구성되는 것이다.
더불어, 상기 수평 흡착판(70)은 상기 고정 브라켓(67)의 내측면(670)에 구성되는 레일(75)을 통해 지지되어 상하 방향으로 작동할 수 있다.
상기한 적층 유닛(60)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)을 통해 적층되는 배터리 모듈(1)은 배터리 셀(3), 패드(5), 배터리 셀(3), 접착제(50)가 도포된 배터리 셀(3), 패드(5), 배터리 셀(3), 접착제(50)가 도포된 배터리 셀(3), 패드(5), 배터리 셀(3)을 반복하여 설정 개수만큼 적층되어 이루어질 수 있다.
이에, 상기 적층 유닛(60)은 배터리 셀 공급 유닛(30), 패드 공급 유닛(20), 배터리 셀 공급 유닛(30), 도포 유닛(40)을 통해 접착제(50)가 도포되는 배터리 셀 공급 유닛(30), 패드 공급 유닛(20), 배터리 셀 공급 유닛(30), 도포 유닛(40)을 통해 접착제(50)가 도포되는 배터리 셀 공급 유닛(30), 패드 공급 유닛(20), 배터리 셀 공급 유닛(30)의 순서대로 반복적으로 이동하면서, 상기 배터리 셀(3)과 패드(5)를 설정 개수만큼 적층시킬 수 있다.
이때, 상기 적층 유닛(60)은 상기 메인 프레임(61)을 통해 사방으로 이동하며, 더불어 상기 제1모터(71)에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 적층 유닛(60)은 배터리 셀(3)과 패드(5)가 적층될 때 마다 수평 흡착판(70)이 상승한다.
이때, 볼스크류로 이루어진 제2모터 구동축(730)을 통해 작동함과 동시에, 상기 고정 브라켓(67)의 내측면(670)에 장착된 레일(75)에 지지되어 작동한다.
그리고 상기 적층 유닛(60)은 상기 수평 흡착판(70)을 통해 상기 고정 브라켓(67)의 내부에 첫번째로 적층된 배터리 셀(3)을 진공 흡착하고, 상기 수직 흡착판(69)을 통해 상기 고정 브라켓(67)의 내부에 적층된 배터리 셀(3)과 패드(5)의 측면을 진공 흡착하여 떨어지지 않도록 구성된다.
마지막으로 상기 적층 유닛(60)은 배터리 셀(3)과 패드(5)가 설정 개수만큼 적층되면, 상기 적층 유닛(60)이 별도의 배출 테이블(80, 도 2 참조)로 이동하여 상기 제2모터(73)의 작동에 의해 배터리 셀(3)과 패드(5)들을 배출시킨다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀의 적층 시스템(10)은 배터리 모듈(1)을 제조하기 위해 배터리 셀(3)을 적층함에 있어서, 상기 배터리 셀(3)의 이동 궤적을 최소화하고, 이에 따라 공정 속도를 향상시킬 수 있다.
즉, 상기 배터리 셀의 적층 시스템(10)은 적층 유닛(60)을 통해 배터리 셀(3)과 패드(5)를 적층함과 동시에, 배출시킬 수 있는 구조로 이루어져 장비 면적 축소 및 단순화를 이룰 수 있다.
결과적으로, 상기 배터리 셀의 적층 시스템(10)은 생산성을 향상시키면서도, 설비 투자비를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 셀의 적층 시스템은 배터리 셀(3)의 핸들링 횟수를 최소화하여 배터리 셀(3)을 이루는 외장재(3f)의 손상을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 배터리 모듈 3: 배터리 셀
3a: 음극판 3b: 음극리드
3c: 분리막 3d: 양극판
3e: 양극리드 3f: 외장재
5: 패드 7: 접착부재
10: 배터리 셀의 적층 시스템 20: 패드 공급 유닛
T: 작업 테이블 21: 패드 안착판
23: 안착홈 25: 관통홀
30: 배터리 셀 공급 유닛 31: 배터리 셀 안착판
33: 클램퍼 35: 센서
40: 도포 유닛 41: 제1서브 프레임
43: 제2서브 프레임 45: 이동 블록
47: 연결 프레임 49: 도포기
50; 접착제 51: 접착탱크
53: 노즐 60: 적층 유닛
61: 메인 프레임 610: 제1메인 프레임
611: 제2메인 프레임 63: 장착 브라켓
65: 구동모터 67: 고정 브라켓
670: 내측면 69: 수직 흡착판
70: 수평 흡착판 71: 제1모터
710: 제1모터 구동축 73: 제2모터
730: 제2모터 구동축 731: 너트블록
75: 레일 80: 배출 테이블

Claims (13)

  1. 음극판, 분리막, 및 양극판이 적층되어 외장재에 의해 패키징된 배터리 셀을 패드와 함께 순차적으로 반복 적층하여 배터리 모듈을 제조하기 위한 배터리 셀의 적층 시스템으로서,
    상기 패드가 공급되는 패드 공급 유닛;
    상기 배터리 셀이 각각 공급되는 복수개의 배터리 셀 공급 유닛;
    복수개의 배터리 셀 공급 유닛 중, 하나의 배터리 셀 공급 유닛의 상부에 배치되고, 공급되는 배터리 셀의 상면에 접착제를 도포하는 도포 유닛; 및
    메인 프레임을 통해 상기 패드 공급 유닛, 및 배터리 셀 공급 유닛을 선택적으로 이동하면서, 상기 배터리 셀, 상기 패드, 및 상기 접착제가 도포된 배터리 셀을 설정된 순서대로 설정 개수만큼 적층하고, 배출하는 적층 유닛;
    을 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층 유닛은
    상기 메인 프레임에 장착되어 사방(四方)으로 이동하도록 구성되는 장착 브라켓;
    상기 장착 브라켓에 고정되는 제1모터의 구동축 선단에 장착되고, 상기 제1모터에 의해 상하 방향으로 작동하도록 구성되며, 하면 및 일측면이 개구된 박스 형상으로 이루어져 내부에 상기 배터리 셀, 및 패드가 복수개 적층되는 고정 브라켓;
    상기 고정 브라켓의 내부에 적층되는 상기 배터리 셀, 및 패드의 측면에 복수개 구성되고, 상기 배터리 셀, 및 패드의 측면을 진공 흡착하는 수직 흡착판; 및
    상기 고정 브라켓의 내부에 배치되고, 상기 고정 브라켓의 외측에서 고정된 한 쌍의 제2모터에 의해 상하 방향으로 이동하면서, 첫번째 적층되는 상기 배터리 셀에 대하여 진공 흡착하는 수평 흡착판;
    을 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수직 흡착판은
    상기 고정 브라켓의 내부에서, 상기 배터리 셀, 및 패드가 적층되는 적층 방향의 양 내측면에 대칭되게 배치되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수직 흡착판은
    고무재질로 이루어지는 배터리 셀의 적층 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2모터는
    상기 고정 브라켓의 상측에 고정된 상태로, 상기 제2모터의 구동축이 볼 스크류로 이루어져 상기 고정 브라켓의 하측에 고정되고, 상기 제2모터의 구동축 상에 장착된 너트블록을 통해 상기 수평 흡착판을 작동시키도록 구성되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수평 흡착판은
    상기 너트블록에 양측이 연결되고, 상기 배터리 셀, 및 패드의 적층유무에 따라 상기 제2모터에 의해 상승하거나, 하강하도록 구성되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 수평 흡착판은
    상기 고정 브라켓의 내측면에 구성되는 레일을 통해 지지되어 상하 방향으로 작동하는 배터리 셀의 적층 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 메인 프레임은
    수평방향을 기준으로 제1방향의 양측에 배치되는 양측 제1메인 프레임; 및
    상기 양측 제1메인 프레임에 장착되고, 상기 제1메인 프레임을 따라 수평방향을 기준으로 제2방향으로 이동하는 제2메인 프레임;
    을 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패드 공급 유닛은
    작업 테이블 상에 나란히 배치되어 패드가 각각 공급되는 패드 안착판으로 구성되며,
    상기 패드 안착판의 상면에는 상기 패드가 안착될 수 있도록 안착홈이 형성되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안착홈에는
    복수개의 관통홀이 형성되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 패드 공급 유닛에 공급되는 상기 패드는 양면에 접착부재가 구성되는 배터리 셀의 적층 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀 공급 유닛은
    작업 테이블에 인접한 상태로 동일한 방향으로 배치되고, 상기 배터리 셀이 안착되는 배터리 셀 안착판;
    상기 배터리 셀 안착판의 둘레를 따라 구성되어 상기 배터리 셀을 정위치 시키는 클램퍼; 및
    상기 배터리 셀 안착판과 인접한 위치에서, 상기 작업 테이블에 장착되고, 상기 배터리 셀의 정위치를 센싱하는 센서;
    를 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 도포 유닛은
    상기 배터리 셀 공급 유닛에 대하여 가까워지고 멀어지는 방향으로 작동하는 제1서브 프레임;
    상기 제1서브 프레임의 양측 단부에 각각 배치되고, 상기 제1서브 프레임이 끼워지고, 상기 제1서브 프레임을 작동시키는 제2서브 프레임;
    상기 제1서브 프레임에 장착되어 상기 제1서브 프레임을 따라 이동하는 이동 블록;
    상기 이동 블록에 장착되는 연결 프레임; 및
    상기 연결 프레임의 선단에 장착되고, 접착탱크로부터 접착제를 공급받아 상기 배터리 셀의 상면에 접착제를 도포하도록 노즐이 장착되는 도포기;
    를 포함하는 배터리 셀의 적층 시스템.
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