KR20230026649A - 전극 커팅장치 및 이를 포함하는 셀 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 전극을 이송하는 이송부; 상기 전극의 틀어진 각도를 측정하는 비전부; 상기 전극을 커팅하는 커터를 포함하는 커팅부; 및 상기 커터를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 비전부에서 측정된 상기 전극의 틀어진 각도에 기초하여 상기 커터의 커팅 각도를 조정하며, 상기 커터의 커팅 각도는 상기 커터의 블레이드(blade)가 평면 상에서 상기 전극의 이송 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도인, 전극 커팅장치 및 이를 포함하는 셀 제조장치에 관한 것이다.

Description

전극 커팅장치 및 이를 포함하는 셀 제조장치{ELECTRODE CUTTING DEVICE AND CELL MANUFACTURING DEVICE COMPRISING THE SAME}
본 개시는 전극 커팅장치 및 이를 포함하는 셀 제조장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라, 재충전이 가능한 이차 전지는 다양한 모바일 기기의 에너지원으로서 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차 전지는 기존의 가솔린 차량이나 디젤 차량의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 에너지원으로서 또한 주목받고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 일반적으로, 전지 케이스에 내장되는 전극 조립체는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 복수의 단위 셀들을 적층한 스택형, 및 단위 셀들을 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 분류된다.
스택형 전극 조립체의 단위 셀은 커팅된 중앙 전극의 상면 및 하면 각각 상에 분리막을 적층하고, 분리막 상에 커팅된 상부 전극 및/또는 하부 전극을 더 적층함으로써 제조할 수 있다. 이 때, 주행 중 전극의 틀어짐에 따라, 중앙전극, 상부 전극 및/또는 하부 전극의 커팅 예정선과 실제 커팅선이 일치하지 않는 경우가 있다. 또한, 합치 시 전극의 틀어짐에 따라, 합치된 셀에서 전극의 정렬이 어긋나는 경우가 있다.
한국 공개특허 제10-2021-0058170호
본 개시의 목적 중 하나는 커팅 각도 조정이 가능한 커터를 제공하는 것이다.
본 개시의 목적 중 다른 하나는 전극 커팅 위치의 정밀도를 개선하는 것이다.
본 개시의 목적 중 또 다른 하나는 합치된 셀에서 전극의 정렬을 개선하는 것이다.
본 개시의 목적 중 또 다른 하나는 커팅 각도를 자동 조정함으로써, 공정 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 전극을 이송하는 이송부; 상기 전극의 틀어진 각도를 측정하는 비전부; 상기 전극을 커팅하는 커터를 포함하는 커팅부; 및 상기 커터를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 비전부에서 측정된 상기 전극의 틀어진 각도에 기초하여 상기 커터의 커팅 각도를 조정하며, 상기 커터의 커팅 각도는 상기 커터의 블레이드(blade)가 평면 상에서 상기 전극의 이송 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도인, 전극 커팅장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일 실시예는 제1 전극을 커팅하는 제1 전극 커팅 유닛; 상기 커팅된 제1 전극을 분리막과 합치시켜 제1 합치물을 형성하는 제1 합치 유닛; 제2 전극을 커팅하는 제2 전극 커팅 유닛; 및 상기 커팅된 제2 전극을 상기 제1 합치물과 합치시켜 제2 합치물을 형성하는 제2 합치 유닛; 을 포함하며, 상기 제1 전극 커팅 유닛 및 상기 제2 전극 커팅 유닛 중 적어도 하나는 상기 전극 커팅장치를 포함하는 셀 제조장치에 관한 것이다.
본 개시의 일 효과로서 커팅 각도 조정이 가능한 커터를 제공할 수 있다.
본 개시의 목적 중 다른 일 효과로서 전극 커팅 위치의 정밀도를 개선할 수 있다.
본 개시의 목적 중 또 다른 일 효과로서 합치된 셀에서 전극의 정렬을 개선할 수 있다.
본 개시의 목적 중 또 다른 일 효과로서 커팅 각도를 자동 조정함으로써, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조장치의 개략적인 측면도다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 확대된 평면도다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커터의 커팅 각도를 설명하기 위한 평면도다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅부의 구동 방법을 설명하기 위한 평면도다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합치 비전부를 설명하기 위한 평면도다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에는 설명의 편의를 위해 각 구성 중 전부 또는 일부가 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명이 첨부된 도면이나 본 명세서에서 설명된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양한 형태로 구현될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조장치의 개략적인 측면도다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 확대된 평면도다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커터의 커팅 각도를 설명하기 위한 평면도다.
본 명세서에서, 폭 방향(W), 길이 방향(L) 및 두께 방향(T)은 전극의 이송 방향을 길이 방향(L)으로 하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서 평면은 달리 언급되지 않는 한 폭 방향(W)으로의 직선 및 길이 방향(L)으로의 직선이 이루는 WL 평면을 의미하는 것으로 한다. 두께 방향(T)은 WL평면과 수직한 방향을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조장치는 제1 전극(11)을 커팅하는 제1 전극 커팅 유닛(110); 상기 커팅된 제1 전극(11)을 분리막(21, 22)과 합치시켜 제1 합치물(31)을 형성하는 제1 합치 유닛(210); 제2 전극(12)을 커팅하는 제2 전극 커팅 유닛(310); 및 상기 커팅된 제2 전극(12)을 상기 제1 합치물(31)과 합치시켜 제2 합치물(32)을 형성하는 제2 합치 유닛(410)을 포함한다.
상기 제1 전극 커팅 유닛(110) 및 상기 제2 전극 커팅 유닛(310) 중 적어도 하나는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커팅장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커팅 장치는 전극(11, 12)을 이송하는 이송부(111, 311), 상기 전극(11, 12)의 틀어진 각도를 측정하는 비전부(112, 312); 상기 전극(11, 12)을 커팅하는 커터(113c, 313c)를 포함하는 커팅부(113, 313); 및 상기 커터(113c, 313c)를 제어하는 제어부(114, 314)를 포함한다.
이송부(111, 311)는 전극(11, 12)을 이송한다. 예컨대, 이송부(111, 311)는 컨베이어 벨트일 수 있다. 이 때, 이송부(111, 311)는 전극(11, 12)이 비전부(112, 312)로 측정되는 영역, 커팅부(113, 313)로 커팅되는 영역을 순차적으로 지나도록 전극(11, 12)을 이송할 수 있다.
비전부(112, 312)는 전극(11, 12)을 측정하며, 특히 전극(11, 12)의 틀어진 각도를 측정한다. 비전부(112, 312)는 비전 장치를 포함할 수 있으며, 예컨대 카메라, 엑스레이 등의 비전 장치를 포함할 수 있다.
커팅부(113, 313)는 전극 시트를 개별 전극으로 커팅한다. 설명의 편의를 위해, 본 명세서에서 전극 시트 및 전극 시트가 커팅되어 형성된 개별 전극은 용어를 서로 구별하지 않고 모두 전극(11, 12)으로 지칭한다. 커팅부(113, 313)의 커터(113c, 313c)는 나이프(knife), 휠(wheel) 등일 수 있으며, 전극(11, 12)과 직접 접촉하여 커팅을 수행하는 영역인 블레이드(blade)를 가질 수 있다. 커터(113c, 313c)는 두께 방향(T)으로 하강함으로써 블레이드가 전극(11, 12)을 커팅하는 것일 수 있으며, 두께 방향(T)으로 하강 후 폭 방향(W)으로 슬라이딩(sliding)하며 블레이드가 전극(11, 12)을 커팅하는 것일 수도 있다. 다만, 블레이드의 커팅 방식이 전술한 방식들로 제한되는 것은 아니다.
제어부(114, 314)는 커터(113c, 313c)를 제어한다. 예컨대, 제어부(114, 314)는 커터(113c, 313c)의 이동 거리, 이동 방향, 커팅 각도 등을 연산하고, 이에 따라 커터(113c, 313c)를 제어할 수 있다.
제어부(114, 314)는 비전부(112, 312)에서 측정된 틀어진 각도에 기초하여 커터(113c, 313c)의 커팅 각도를 조정할 수 있다. 이 때, 커터(113c, 313c)의 커팅 각도는 커터(113c, 313c)의 블레이드가 평면 상에서 전극(11, 12)의 이송 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 커팅장치는 제어부(114, 314)를 도입하여 커팅 각도의 정밀도를 개선할 수 있으며, 커팅 각도의 자동 조정을 적용함으로써 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 비전부(112, 312), 커팅부(113, 313) 및 제어부(114, 314)에 관하여 도 2 및 도 3을 참고하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2를 참고하면, 비전부(112, 312)는 전극(11, 12)의 커팅 예정선(c)이 평면 상에서 전극(11, 12)의 이송 방향(L)과 수직한 가상선(v)과 이루는 각도(a)를 측정하여 전극(11, 12)의 틀어진 각도를 측정할 수 있다. 커팅 예정선(c)은 전극 시트를 개별 전극으로 커팅할 때, 커팅 타겟(target)이 되는 선을 의미한다. 커팅 예정선(c)은 실제 커팅선과 일치하는 것이 바람직하나, 실제 커팅선과 일치하지 않는 경우도 발생할 수 있다.
한편, 전극(11, 12)이 커팅되는 위치를 명확히 표시하고 인식하기 위해, 전극(11, 12)의 양 단부 각각에 홈(g)을 형성할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 전극(11, 12)의 양 단부는 전극(11, 12)의 커팅 예정선(c)을 연장한 직선과 교차하는 양 단부를 의미한다. 달리 말해서, 전극(11, 12)의 양 단부는 전극(11, 12)이 틀어지지 않은 정렬 상태일 때, 전극(11, 12)의 이송 방향(L)과 평면 상에서 수직한 폭 방향(W)으로의 양 단부를 의미한다. 이 때, 커팅 예정선(c)은 전극(11, 12)의 양 단부 각각에 형성된 홈(g)을 연결한 가상선일 수 있다. 따라서, 비전부(112, 312)는 전극(11, 12)의 양 단부 각각에 형성된 홈(g)의 중심을 통해 커팅 예정선(c)을 인식하는 것일 수 있다. 전극(11, 12)의 탭(일 단부로부터 돌출된 영역) 사이의 거리 및 전극(11, 12)의 탭의 길이를 측정하여 커팅 예정선을 인식하는 경우, 전극(11, 12)의 탭이 손상될 시 정확한 위치를 인식하기 어려운 문제가 있으나, 본 발명의 실시예와 같이 전극(11, 12)에 형성된 홈(g)을 통해 커팅 예정선(c)을 인식하는 경우 전술한 문제를 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 비전부(112, 312)는 전극(11, 12)의 다른 정보를 더 측정할 수 있다. 예컨대, 비전부(112, 3112)는 전극(11, 12)의 탭이 돌출되는 일 단부에서, 홈(g) 간의 거리, 전극(11, 12)의 탭의 측변 및 홈(g) 간의 거리 및 전극(11, 12)의 탭의 양 측변 간의 거리(탭의 길이) 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 또한, 비전부(112, 3112)는 전극(11, 12)의 일 단부에서, 전극(11, 12)의 기준 주행선과 전극(11, 12)의 실제 주행선의 틀어짐 여부, 전극(11, 12)의 탭의 중심선과 홈(g) 간의 거리 중 적어도 하나를 측정할 수도 있다. 여기서, 전극(11, 12)의 기준 주행선은 길이 방향(L)을 따른 선이며, 실제 주행선은 전극(11, 12)의 일 단부를 따른 선일 수 있다. 또한, 전극(11, 12)의 탭의 중심선은 전극(11, 12)의 일 단부와 수직한 선일 수 있다. 이에 더하여, 비전부(112, 3112)는 전극(11, 12)의 일 단부 및 탭의 금속 호일(foil) 상에 활물질이 코팅된 영역과 코팅되지 않은 영역의 경계선의 연장선인 어깨선 사이에서 금속 호일 유무를 검사할 수도 있다. 이를 통해 홈(g)의 불량 여부, 탭의 불량 여부, 전극의 틀어짐 여부나 정도 등 전극(11, 12)의 상태를 확인할 수 있다.
도 3(a)는 커팅 각도가 조정되지 않은 커터(113c, 313c)로 전극(11, 21)을 커팅한 경우를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 전극(11, 21)이 전극의 이송 방향(L)에 대해 틀어진 상태로 주행하는 경우, 전극의 커팅 예정선(c)은 커터(113c, 313c)의 커팅선(s)와 어긋날 수 있다. 따라서 전극(11, 12)은 평행사변형, 마름모 등의 형상으로 커팅되며, 커팅 불량이 발생하는 문제가 있다.
도 3(b)는 커팅 각도가 조정된 커터(113c, 313c)로 전극(11, 21)을 커팅한 경우를 도시한다. 제어부(114, 314)는 커터(113c, 313c)가 전극(11, 12)의 커팅 예정선(c)을 커팅하도록 커터(113c, 313c)의 커팅 각도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(114, 314)는 커터(113c, 313c)의 커팅 각도를 전극(11, 12)의 틀어진 각도만큼 조정함으로써 커터(113c, 313c)가 전극의 커팅 예정선(c)을 커팅하도록 할 수 있다. 따라서, 전극(11, 21)이 전극의 이송 방향(L)에 대해 틀어진 상태로 주행하더라도 전극의 커팅 예정선(c)을 따라 커팅할 수 있다. 따라서 전극(11, 12)은 사각형 등의 형상으로 커팅되며, 커팅 불량 문제를 방지할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 제1 합치 유닛(210)은 커팅된 제1 전극(11) 및 분리막(21, 22)을 합치시키는 닙(nip) 롤러(211), 제1 합치물(31)을 이송하는 이송부(212)를 포함할 수 있다. 한편, 도면 상, 제1 합치 유닛(21)은 제1 전극(11) 및 제1 전극(11)의 양면에 배치된 분리막(21, 22)을 합치시키는 것으로 도시하였으나, 제1 합치 유닛(21)에 의해 합치되는 전극 및/또는 분리막의 수, 배치 형태 등은 특별히 제한되지 않는다.
제2 합치 유닛(410)은 제1 전극(11)과 분리막(21, 22)을 포함하는 제1 합치물(31) 및 커팅된 제2 전극(12)을 합치시키는 닙 롤러(411), 제2 합치물(32)을 이송하는 이송부(412)를 포함할 수 있다. 특히, 제2 합치 유닛(410)은 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 중 적어도 하나를 측정하는 합치 비전부(413)를 포함할 수 있다. 합치 비전부(413)에 대해서는 도 5와 관련된 설명에서 자세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커팅부의 구동 방법을 설명하기 위한 평면도다.
커팅부(113, 313)는 전극(11, 12)의 이송 방향(L)과 평면 상에서 수직한 방향인 폭 방향(W)으로 서로 이격된 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r), 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 사이에 배치되어 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각과 연결된 바디(113b, 313b), 바디(113b, 313b) 상에 배치되어 전극(11, 12)을 커팅하는 커터(113c, 313c), 바디(113b, 313b) 상에 배치되어 전극(11, 12)을 고정시키는 그리퍼(113g, 313g) 및 각각 바디(113b, 313b)가 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각 상에서 이동하도록 동력을 공급하는 제1 모터와 제2 모터(113m, 313m)를 포함할 수 있다. 다만, 도 4는 커팅부(113, 313)가 가질 수 있는 형상을 예시적으로 도시한 것에 불과하며, 커팅부(113, 313)의 형상이 도면에 도시된 형상으로 제한되는 것은 아니다.
제1 레일과 제2 레일(113r, 313r)은 전극(11, 12)의 이송 방향(L)과 평면 상에서 수직한 방향인 폭 방향(W)으로 서로 이격되어 배치된다. 이 때, 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각은 전극(11, 12)의 이송 방향(L)을 따라 배치될 수 있다.
바디(113b, 313b)는 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 사이에 배치되어 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각과 연결된다. 바디(113b, 313b)는 제1 레일(113r)에서 제2 레일(313r)까지 연장되어 배치된 구조일 수 있다. 구체적으로, 바디(113b, 313b)는 일 단부가 제1 레일(113r)과 연결되고, 타 단부가 제2 레일(113r, 313r)과 연결되어 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각 상에서 이동이 가능할 수 있다. 바디(113b, 313b)의 형상이 제한되는 것은 아니나, 길이 방향(L)으로 바라보았을 때 'ㄷ'자가 시계방향으로 90°회전한 것과 유사한 형상을 가질 수 있다.
이 때, 바디(113b, 313b)는 별도의 모터인 제1 모터와 제2 모터(113m, 313m) 각각과 연결된다. 따라서, 바디(113b, 313b)는 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 각각 상에서 제1 모터와 제2 모터(113m, 313m) 각각에 의해 독립적으로 이동할 수 있다. 예컨대, 제1 레일(113r) 상에서 바디(113b, 313b)의 이동 거리는 제2 레일(313r) 상에서 바디(113b, 313b)의 이동 거리와 상이할 수 있다. 이 때, 바디(113b, 313b)의 모서리 영역에 힌지(hinge) 구조를 적용함으로써, 제1 레일(113r) 및 제2 레일(313r) 각각 상에서 바디(113b, 313b)의 이동 거리와 상이하게 하는 것이 가능할 수 있다.
커터(113c, 313r)는 바디(113b, 313b) 상에 배치되어 바디(113b, 313b)와 연결된다. 따라서, 바디(113b, 313b)가 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 상에서 이동하는 경우, 커터(113c, 313r)도 바디(113b, 313b)와 함께 이동이 가능하다. 구체적으로, 커터(113c, 313r)는 커팅 각도 조정 전을 기준으로 커터(113c, 313r)의 블레이드가 폭 방향(W)을 향하도록 평면 상에서 바디(113b, 313b)의 일 단부에서 타 단부를 향하는 방향으로 배치된다. 따라서, 바디(313b)를 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 상에서 이동시켜, 커터(113c, 313r)의 커팅 각도를 제어할 수 있다.
그리퍼(113g, 313g)는 바디(113b, 313b) 상에 배치되어 바디(113b, 313b)와 연결되며, 전극(11, 12)을 고정시키는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 전극(11, 12)은 커팅되기 전에 그리퍼(113g, 313g)로 고정된 후 커터(113c, 313r)로 커팅될 수 있다. 또한, 그리퍼(113g, 313g)는 후술하는 바와 같이 전극(11, 12)을 피딩하는 역할도 수행할 수 있다. 바디(113b, 313b)가 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 상에서 이동하는 경우, 바디(113b, 313b)와 연결된 그리퍼(113g, 313g)도 바디(113b, 313b)와 함께 이동이 가능하다. 이 때, 그리퍼(113g, 313g)도 평면 상에서 바디(113b, 313b)의 일 단부에서 타 단부를 향하는 방향으로 커터(113c, 313r)와 나란하게 배치될 수 있다. 그리퍼(113g, 313g)는 두께 방향(T)으로 하강하여 전극(11, 12)에 소정의 압력을 가함으로써 전극(11, 12)을 고정시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이 커팅부는 바디(113b, 313b) 상에 커터(113c, 313r) 및 그리퍼(113g, 313g)가 배치된 구조일 수 있다. 따라서, 바디(113b, 313b)가 제1 레일과 제2 레일(113r, 313r) 상에서 이동하는 경우, 커터(113c, 313r) 및 그리퍼(113g, 313g)도 함께 이동이 가능하며, 커터(113c, 313r)의 커팅 각도 및 그리퍼(113g, 313g)의 후술하는 피딩 각도를 용이하게 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 합치 비전부를 설명하기 위한 평면도다.
합치 비전부(413)는 제2 합치물(32)의 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 커팅 각도 및 틀어진 각도 중 적어도 하나를 측정한다. 합치 비전부(413)는 측정되는 전극(11, 12)의 커팅이 틀어진 것으로 인식되는 경우 전극(11, 12)의 커팅 각도를 측정하고, 전극(11, 12)의 정렬이 어긋난 것으로 인식되는 경우 전극(11, 12)의 틀어진 각도를 측정하는 것일 수 있다. 합치 비전부(413) 역시 비전 장치를 포함할 수 있으며, 예컨대 카메라, 엑스레이 등의 비전 장치를 포함할 수 있다.
도 5(a)를 참고하면, 합치 비전부(413)는 제2 합치물(32)의 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 커팅 각도를 측정할 수 있다. 예컨대, 합치 비전부(413)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 커팅 예정선(c)과 실제 커팅선(r)이 이루는 각도(b)를 측정하여 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 커팅 각도를 측정할 수 있다.
제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(114)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)의 커팅 각도에 더 기초하여 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 커터(113c)의 커팅 각도를 조정할 수 있다. 다시 말해서, 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(114)는 비전부(112)에서 측정된 제1 전극(11)의 틀어진 각도 및 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)의 커팅 각도에 기초하여 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 커터(113c)의 커팅 각도를 연산하고 조정할 수 있다.
유사하게, 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(314)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)의 커팅 각도에 더 기초하여 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 커터(313c)의 커팅 각도를 더 조정할 수 있다. 다시 말해서, 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(314)는 비전부(312)에서 측정된 제2 전극(12)의 틀어진 각도 및 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)의 커팅 각도에 기초하여 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 커터(313c)의 커팅 각도를 연산하고 조정할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제어부(114, 314)는 비전부(112, 312)에서 측정된 틀어진 각도에 기초하여 의해 커터(113c, 313c)가 제어될 수 있다. 그러나, 조정 후에도 커터(113c, 313c)의 커팅선이 여전히 커팅 예정선(c)과 중첩되지 않고 어긋나는 경우가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 합치 비전부(413)가 커팅 후 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 실제 커팅 각도를 측정하여, 커터(113c, 313c)의 커팅 각도를 추가로 조정하므로 커팅 각도의 정밀도를 더욱 개선할 수 있다.
도 5(b)를 참고하면, 합치 비전부(413)는 제2 합치물(32)의 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 틀어진 각도를 측정할 수 있다. 이를 통해, 합치 비전부(413)는 제2 합치물(32)에서 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 정렬 상태를 측정할 수 있다. 예컨대, 합치 비전부(413)는 평면 상에서 제2 합치물(32)의 이송 방향(L)과 수직한 가상선(v)과 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 양 단부를 연결하는 측변(e)이 이루는 각도(t)를 측정하여 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 틀어진 각도를 측정할 수 있다.
한편, 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부(113)는 제1 전극(11)을 고정시키고 커팅된 제1 전극(11)을 제1 합치 유닛(210)으로 피딩(feeding)하는 제1 그리퍼(113g)를 더 포함할 수 있다. 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(114)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)의 틀어진 각도만큼 제1 그리퍼(113g)의 피딩 각도를 조정할 수 있다. 여기서, 피딩 각도는 제1 그리퍼(113g)로 고정된 제1 전극(11)의 양 단부를 연결하는 측변(e)이 평면 상에서 제1 전극(11)의 피딩 방향(f)과 수직한 가상선과 이루는 각도를 의미한다. 본 명세서에서, 피딩 방향(f)은 피딩되는 전극의 이동 방향을 의미한다. 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부(113)가 도 4에 도시된 구조를 갖는 경우, 바디(113b)를 제1 레일과 제2 레일(113r) 상에서 이동시켜, 제1 그리퍼(113g)의 피딩 각도를 제어할 수 있다. 달리 말하면, 제1 그리퍼(113g)의 피딩 각도는 제1 그리퍼(113g)의 중심축이 평면 상에서 제1 전극(11)의 피딩 방향(f)과 수직한 가상선과 이루는 각도를 조정함으로써 조정될 수 있다. 여기서 제1 그리퍼(113g)의 중심축은 제1 레일에서 제2 레일(113r)을 향하는 방향으로의 축을 의미한다.
제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(114)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)의 틀어진 각도에 기초하여 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 이송부(111)로 공급되는 제1 전극(11)의 각도를 조정할 수도 있다. 예컨대, 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 비전부(114)에서 측정된 제1 전극(11) 및 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)이 모두 틀어진 상태인 것으로 측정되는 경우, 제1 전극(11)의 최초 투입 위치인 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 이송부(111)로 공급되는 제1 전극(11)의 각도를 조정할 수 있을 것이다.
유사하게, 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부(313)는 제2 전극(12)을 고정시키고 커팅된 제2 전극(12)을 제2 합치 유닛(410)으로 피딩(feeding)하는 제2 그리퍼(313g)를 더 포함할 수 있다. 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(314)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)의 틀어진 각도만큼 제2 그리퍼(313g)의 피딩 각도를 조정할 수 있다. 여기서, 피딩 각도는 제2 그리퍼(313g)로 고정된 제2 전극(12)의 양 단부를 연결하는 측변(e)이 평면 상에서 제2 전극(12)의 피딩 방향(f)과 수직한 가상선과 이루는 각도를 의미한다. 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부(313)가 도 4에 도시된 구조를 갖는 경우, 바디(313b)를 제1 레일과 제2 레일(313r) 상에서 이동시켜, 제2 그리퍼(313g)의 피딩 각도를 제어할 수 있다. 달리 말하면, 제2 그리퍼(313g)의 피딩 각도는 제2 그리퍼(313g)의 중심축이 평면 상에서 제2 전극(12)의 피딩 방향(f)과 수직한 가상선과 이루는 각도를 조정함으로써 조정될 수 있다. 여기서 제2 그리퍼(313g)의 중심축은 제1 레일에서 제2 레일(113r)을 향하는 방향으로의 축을 의미한다.
제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(314)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)의 틀어진 각도에 기초하여 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 이송부(311)로 공급되는 제2 전극(12)의 각도를 조정할 수도 있다. 예컨대, 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 비전부(314)에서 측정된 제2 전극(12) 및 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)이 모두 틀어진 상태인 것으로 측정되는 경우, 제2 전극(12)의 최초 투입 위치인 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 이송부(311)로 공급되는 제2 전극(12)의 각도를 조정할 수 있을 것이다.
한편, 합치 공정에서 제1 전극(11) 및/또는 제2 전극(21)의 정렬이 어긋나는 경우가 있을 수 있다. 예컨대, 닙 롤러(211, 412)를 통과하면서 한 쌍의 롤러에 의해 제1 전극(11) 및/또는 제2 전극(21)의 각 영역에 가해지는 압력의 불균형에 의해 제1 전극(11) 및/또는 제2 전극(21)의 정렬이 어긋나는 경우가 있을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 합치 비전부(413)가 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 틀어진 각도를 측정하여, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 각각의 피딩 각도를 조정하므로 합치된 셀에서 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 정렬을 개선할 수 있다. 또는, 이송부(111, 311)로 공급되는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 각도를 조정하여, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 틀어진 상태로 투입되어 이송되는 것을 개선할 수 있다.
한편, 합치 비전부(413)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 중 적어도 하나의 위치를 측정할 수 있다. 예컨대, 합치 비전부(413)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 중 적어도 하나의 폭 방향(W)으로의 위치를 측정할 수 있다. 따라서, 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(114)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제1 전극(11)의 위치에 기초하여 제1 전극 커팅 유닛(110)에 포함된 이송부(111)로 공급되는 제1 전극(11)의 폭 방향(W)으로의 위치를 조정할 수도 있다. 이 때, 이송부(111)로 공급되는 제1 전극(11)의 위치는 EPC(Edge Position Control) 장치로 조정될 수 있으며, 제어부(114)는 EPC 장치를 제어할 수 있다. 유사하게, 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 전극 커팅장치의 제어부(314)는 합치 비전부(413)에서 측정된 제2 전극(12)의 위치에 기초하여 제2 전극 커팅 유닛(310)에 포함된 이송부(311)로 공급되는 제2 전극(12)의 폭 방향(W)으로의 위치를 조정할 수도 있다. 이 때, 이송부(311)로 공급되는 제2 전극(12)의 위치는 EPC(Edge Position Control) 장치로 조정될 수 있으며, 제어부(314)는 EPC 장치를 제어할 수 있다.
이상으로, 본 발명의 일 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 실시 형태를 전술한 실시예로 제한하고자 하는 것은 아니다. 당업자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 명세서 및 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 전부 또는 일부 구성을 생략, 변경, 치환하거나 다른 구성을 추가하는 등 본 발명의 일 실시예를 적절히 변형하여 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서, 제1, 제2 등의 순번은 구성요소를 서로 구별하기 위한 것이며, 구성요소 간의 우선순위를 의미하거나 절대적인 순번을 의미하는 것이 아니다. 본 명세서의 일부분에서 제1 구성요소는 본 명세서의 다른 부분에서 제2 구성요소로 지칭될 수도 있다.
본 명세서의 용어 및 표현은 광범위하게 해석되어야 하며 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에서, '포함'한다라는 표현은 언급된 구성 이외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서, 단수형의 표현은 문맥 상 명시적으로 배제되지 않는 한 복수형을 포함한다. 또한, 각 실시예들은 서로 조합이 가능하며, 모순되지 않는 한 특정 실시예에서 설명된 내용은 다른 실시예에도 적용될 수 있다.
11, 12: 전극
21, 22: 분리막
31, 32: 합치물
110, 310: 전극 커팅 유닛
111, 311: 이송부
112, 312: 비전부
113, 313: 커팅부
114, 314: 제어부
210, 410: 합치 유닛
211, 411: 닙 롤러
212, 412: 이송부
413: 합치 비전부
c: 커팅 예정선

Claims (12)

  1. 전극을 이송하는 이송부;
    상기 전극의 틀어진 각도를 측정하는 비전부;
    상기 전극을 커팅하는 커터를 포함하는 커팅부; 및
    상기 커터를 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 비전부에서 측정된 상기 전극의 틀어진 각도에 기초하여 상기 커터의 커팅 각도를 조정하며,
    상기 커터의 커팅 각도는 상기 커터의 블레이드(blade)가 평면 상에서 상기 전극의 이송 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도인,
    전극 커팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비전부는 상기 전극의 커팅 예정선이 평면 상에서 상기 전극의 이송 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도를 측정하여 상기 전극의 틀어진 각도를 측정하는,
    전극 커팅장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극의 커팅 예정선은 상기 전극의 양 단부 각각에 형성된 홈을 연결한 가상선인,
    전극 커팅장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 커터가 상기 전극의 커팅 예정선을 커팅하도록 상기 커터의 커팅 각도를 상기 전극의 틀어진 각도만큼 조정하는,
    전극 커팅장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커팅부는 상기 전극의 이송 방향과 평면 상에서 수직한 방향으로 서로 이격된 제1 레일과 제2 레일, 상기 제1 레일과 상기 제2 레일 사이에 배치되어 상기 제1 레일과 상기 제2 레일 각각과 연결된 바디, 상기 바디 상에 배치된 상기 커터, 상기 바디 상에 배치되어 상기 전극을 고정시키는 그리퍼 및 각각 상기 바디가 상기 제1 레일과 상기 제2 레일 각각 상에서 이동하도록 동력을 공급하는 제1 모터와 제2 모터를 포함하는,
    전극 커팅장치.
  6. 제1 전극을 커팅하는 제1 전극 커팅 유닛;
    상기 커팅된 제1 전극을 분리막과 합치시켜 제1 합치물을 형성하는 제1 합치 유닛;
    제2 전극을 커팅하는 제2 전극 커팅 유닛; 및
    상기 커팅된 제2 전극을 상기 제1 합치물과 합치시켜 제2 합치물을 형성하는 제2 합치 유닛; 을 포함하며,
    상기 제1 전극 커팅 유닛 및 상기 제2 전극 커팅 유닛 중 적어도 하나는 제1항의 전극 커팅장치를 포함하는,
    셀 제조장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 합치 유닛은 상기 제2 합치물의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 각각의 커팅 각도 및 틀어진 각도 중 적어도 하나를 측정하는 합치 비전부를 포함하는,
    셀 제조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 합치 비전부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 커팅 예정선과 실제 커팅선이 이루는 각도를 측정하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 커팅 각도를 측정하는,
    셀 제조장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 제어부는 상기 합치 비전부에서 측정된 상기 제1 전극의 커팅 각도에 더 기초하여 상기 제1 전극 커팅 유닛에 포함된 커터의 커팅 각도를 조정하고,
    상기 제2 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 제어부는 상기 합치 비전부에서 측정된 상기 제2 전극의 커팅 각도에 더 기초하여 상기 제2 전극 커팅 유닛에 포함된 커터의 커팅 각도를 조정하는,
    셀 제조장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 합치 비전부는 평면 상에서 상기 제2 합치물의 이송 방향과 수직한 가상선과 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 양 단부를 연결하는 측변이 이루는 각도를 측정하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각의 틀어진 각도를 측정하는,
    셀 제조장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부는 상기 제1 전극을 고정시키고 커팅된 상기 제1 전극을 상기 제1 합치 유닛으로 피딩(feeding)하는 그리퍼를 더 포함하고,
    상기 제1 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 제어부는 상기 그리퍼의 피딩 각도를 상기 합치 비전부에서 측정된 상기 제1 전극의 틀어진 각도만큼 조정하며,
    상기 그리퍼의 피딩 각도는 상기 그리퍼로 고정된 상기 제1 전극의 양 단부를 연결하는 측변이 평면 상에서 상기 제1 전극의 피딩 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도인,
    셀 제조장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 커팅부는 상기 제2 전극을 고정시키고 커팅된 상기 제2 전극을 상기 제2 합치 유닛으로 피딩하는 그리퍼를 더 포함하고,
    상기 제2 전극 커팅 유닛에 포함된 전극 커팅장치의 제어부는 상기 그리퍼의 피딩 각도를 상기 합치 비전부에서 측정된 상기 제2 전극의 틀어진 각도만큼 조정하며,
    상기 그리퍼의 피딩 각도는 상기 그리퍼로 고정된 상기 제2 전극의 양 단부를 연결하는 측변이 평면 상에서 상기 제2 전극의 피딩 방향과 수직한 가상선과 이루는 각도인,
    셀 제조장치.
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