KR20230057882A - 셀 적층 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀 적층 장치 및 방법에 관한 것으로서, 종래에 셀 적층 시 사용되는 포크로 인하여 셀에 발생되는 데미지 및 기울어짐에 따른 품질 저하를 개선하고, 셀의 두께 및 수량에 관계없이 상이한 모델에 적용하여 공용화함으로써 비용을 절감하고 생산량을 증가시킬 수 있는 셀 적층 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 셀 모듈 제조를 위해 복수 개의 셀을 적층하는 셀 적층 장치는, 상면에 셀이 적층되는 하부 데이텀, 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀 및 셀의 표면을 흡착하여 하부 데이텀 상에서 셀을 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송시키는 흡착기를 포함하고, 흡착기는 수평 및 수직 이동을 통하여 셀이 하부 데이텀 상면에 측면 데이텀과 평행하게 적층되도록 한다.

Description

셀 적층 장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD FOR STACKING CELL}
본 발명은 셀(Cell) 적층 장치 및 방법에 관한 것으로서, 종래에 셀 적층 시 사용되는 포크(Fork)로 인하여 셀에 발생되는 데미지 및 기울어짐에 따른 품질 저하를 개선하고, 셀의 두께 및 수량에 관계없이 상이한 모델에 적용하여 공용화함으로써 비용을 절감하고 생산량을 증가시킬 수 있는 셀 적층 장치 및 방법에 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.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이차 전지를 제조하기 위해, 전지 케이스에 전극 조립체(Electrode Assembly)를 수납하고 전해액을 주입한 후 실링한다. 그리고 전극 조립체는 양극 및 음극 사이에 분리막이 게재된 상태로 3층 구조 또는 5층 구조로 적층된 단위 셀들이 모여 제조된다. 이러한 전극 조립체는 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 후 권취한 젤리-롤 형(Jelly-Roll Type)과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형(Stack Type) 등으로 분류된다.
이중, 스택형 전극 조립체를 제조하기 위해, 적층 장치를 이용하여 복수의 단위 셀들을 적층한다.
도 1은 종래의 셀 적층 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 장치를 이용하여 셀을 적층하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 셀 적층 장치는 셀을 이송하고 적층하는 부재로 포크를 포함하였다. 포크는 평행한 양 면 사이에 셀이 끼워질 수 있는 홈이 형성된 형태이다. 도 2를 참조하면, 홈에 셀이 수직하게 끼워진 상태로 셀이 이송되고, 셀을 적층할 때 포크는 셀과 분리되면서 아래 방향으로 이동한다.
포크를 이용하여 셀을 적층하면 셀을 포크에 끼울 때 포크에 찍히는 현상에 의하여 셀에 데미지가 발생하는 문제점이 있었다. 이를 방지하기 위하여 포크에 테이프를 적용하였으나 찍히는 현상에 의한 데미지는 지속적으로 발생하였다. 또한, 포크에 형성된 홈의 폭과 셀의 두께 사이의 차이에 의하여 셀이 포크에 끼워질 때 셀이 기울어지는 현상이 발생하였고, 이로 인하여 셀의 적층 품질이 저하되는 문제도 발생하였다. 적층하는 셀의 수량이 증가하면서 포크가 추가적으로 필요하거나, 셀의 두께 등에 따라 다른 형상의 포크가 필요하게 되어 개발 및 제작에 필요한 비용이 증가하는 문제도 발생하였다.
이러한 문제점들의 해결을 위하여 새로운 셀 적층 방법과 그 방법에 사용되는 새로운 셀 적층 장치가 필요한 실정이었다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 포크를 다른 구성으로 대체하여 포크로 인하여 셀에 발생되는 데미지 및 기울어짐에 따른 품질 저하를 개선하고, 셀의 두께 및 수량에 관계없이 상이한 모델에 적용하여 공용화함으로써 비용을 절감하고 생산량을 증가시킬 수 있는 셀 적층 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 셀 모듈 제조를 위해 복수 개의 셀을 적층하는 셀 적층 장치는, 상면에 셀이 적층되는 하부 데이텀(datum), 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀 및 셀의 표면을 흡착하여 하부 데이텀 상에서 셀을 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송시키는 흡착기를 포함하고, 흡착기는 수평 및 수직 이동을 통하여 셀이 하부 데이텀 상면에 측면 데이텀과 평행하게 적층되도록 한다.
하부 데이텀은, 평행한 두 개의 바 형태이고, 셀이 적층될 때 셀과 맞닿는 상면의 폭의 합이 40mm 이상일 수 있다.
흡착기는, 셀을 흡착하는 부착부를 포함할 수 있다.
부착부는, 셀의 표면에 음압을 가하여 셀이 흡착기에 흡착되고, 셀의 표면에 음압이 해제되어 셀이 흡착기와 분리되도록 할 수 있다.
하부 데이텀 상면에 지정된 개수의 셀들이 적층되면, 셀들이 서로 밀착되도록 가압하는 가압기를 더 포함할 수 있다.
흡착기에 의해 이송된 셀을 적층하기 전에 셀의 위치를 확인 및 보정하는 비전 얼라인 장치를 더 포함할 수 있다.
셀이 적층된 후에 셀의 리드 탭 위치에 절연 블록을 조립하는 조립 장치를 더 포함할 수 있다.
하부 데이텀은, 상면의 모서리 중 셀의 수평 이동 방향과 평행한 모서리가 라운드 가공될 수 있다.
본 발명에 따른 셀 모듈 제조를 위한 복수 개의 셀 적층 방법은, 셀의 표면이 흡착기에 흡착되는 흡착 단계, 하부 데이텀 상에서 흡착기에 흡착된 셀이 각각 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송되는 이송 단계 및 셀이 흡착기와 분리되어 하부 데이텀 상면에 측면 데이텀과 평행하게 적층되는 분리 단계를 포함할 수 있다.
흡착 단계는, 셀의 표면에 음압을 가하여 셀이 흡착기에 흡착되고, 분리 단계는, 셀의 표면에 음압이 해제되어 셀이 흡착기와 분리될 수 있다.
하부 데이텀 상면에 지정된 개수의 셀들이 적층되면, 셀들이 서로 밀착되도록 가압하는 가압 단계를 더 포함할 수 있다.
흡착기에 의해 이송된 셀을 적층하기 전에 셀의 위치를 확인 및 보정하는 보정 단계를 더 포함할 수 있다.
셀이 적층된 후에 셀의 리드 탭 위치에 절연 블록을 조립하는 조립 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 셀 모듈 제조를 위해 복수 개의 셀을 적층하는 셀 적층 장치는, 상면에 셀이 적층되는 하부 데이텀, 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀 및 셀의 표면을 흡착하여 하부 데이텀 상에서 셀을 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송시키는 흡착기를 포함하고, 흡착기는 수평 및 수직 이동을 통하여 셀이 하부 데이텀 상면에 측면 데이텀과 평행하게 적층되도록 한다.
그에 따라 종래에 셀 적층 시 사용되는 포크를 다른 구성으로 대체하여 포크로 인하여 셀에 발생되는 데미지 및 기울어짐에 따른 품질 저하를 개선하고, 셀의 두께 및 수량에 관계없이 셀 적층 장치를 상이한 모델에 적용하여 공용화함으로써 비용을 절감하고 생산량을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 셀 적층 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 종래의 셀 적층 장치를 이용하여 셀을 적층하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치에서 셀이 적층되는 부분을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 흡착기를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4의 셀이 적층되는 부분을 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 7은 도 4의 셀이 적층되는 부분을 위에서 내려다본 모습을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법에서 셀이 적층되는 모습을 개략적으로 나타낸 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
본 발명은 이차전지 제조에 사용되는 셀 적층 장치를 실시예 1로 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치를 도시하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치에서 특정 구성들의 확인이 비교적 쉽도록 셀이 적층되는 부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치(100)는 하부 데이텀(110), 측면 데이텀(120) 및 흡착기(130)를 포함할 수 있다.
하부 데이텀(110)은 복수의 셀(30)들이 적층되는 위치를 제공하는 것으로, 하부 데이텀(110)의 상면에 셀(30)이 적층될 수 있다. 따라서, 복수의 셀(30)들이 가지런하게 적층되기 위하여 하부 데이텀(110)의 상면은 바람직하게는 평평한 면으로 이루어질 수 있다. 또한, 하부 데이텀(110)의 상면은 셀(30)을 적층하기 쉽고, 셀(30)의 적층 상태를 확인하기 쉽도록 직사각형 형상을 가질 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
하부 데이텀(110)은 평행한 두 개의 바 형태를 가질 수 있다. 이 경우 하부 데이텀(110)의 가운데 부분에 빈 공간이 형성되고, 빈 공간 양측으로 형성된 평행한 두 개의 상면에 복수의 셀(30)들이 적층될 수 있다. 이렇게 형성된 하부 데이텀(110)의 가운데 빈 공간은 가압기(140) 또는 조립 장치 등이 이동할 수 통로 또는 공간이 될 수 있는데 이에 대해서는 후술하기로 한다. 빈 공간 양측으로 형성된 평행한 두 개의 상면에 셀(30)이 적층되는 경우, 가운데 빈 공간이 셀(30)이 적층되는 상면에 비하여 지나치게 크면 셀(30)과 하부 데이텀(110)의 상면이 접촉하는 면적이 줄어들기 때문에 적층된 셀(30)의 안정성이 감소할 수 있다. 따라서 적층된 셀(30)의 안정성 확보를 위하여 셀(30)이 적층될 때 셀(30)과 맞닿는 하부 데이텀(110)의 상면의 폭의 합이 40mm 이상이 되도록 할 수 있다. 이는 예시적인 수치에 불과하므로 셀(30)의 크기에 따라 변경될 수 있다.
셀(30)이 하부 데이텀(110)의 상면에 적층되기 때문에 셀(30)의 이송 또는 적층 과정에서 하부 데이텀(110)의 상면과 셀(30)의 하면이 접촉하게 되고, 이에 따라 셀(30)의 하면에 하부 데이텀(110)에 의한 자국이 발생할 가능성이 있다. 특히 하부 데이텀(110)의 상면에 존재하는 모서리는 이러한 자국이 발생할 가능성을 높이는 요소가 된다. 따라서, 셀(30)의 하면에 자국이 발생하는 것을 방지하기 위하여 하부 데이텀(110)의 상면의 모서리 중 셀(30)의 수평 이동 방향과 평행한 모서리들은 라운드 가공될 수 있다.
종래의 셀 적층 장치(10)는 셀(30)이 적층되는 부분에 포크(20)를 포함하고 있는데 하부 데이텀(110)은 이에 비해 구조적으로 단순한 장점이 있다.
측면 데이텀(120)은 하부 데이텀(110)의 일단에 위치할 수 있다. 측면 데이텀(120)은 셀(30)이 하부 데이텀(110)의 상면에 적층될 때 셀(30)이 적층되는 시작점 또는 기준점이 될 수 있다. 즉, 셀(30)이 하부 데이텀(110) 상에서 측면 데이텀(120)까지 이송된 후 측면 데이텀(120)과 맞닿는 위치에서부터 적층되기 시작할 수 있다. 셀(30)은 측면 데이텀(120)과 평행하게 적층되므로 측면 데이텀(120)은 하부 데이텀(110)의 평평한 상면과 수직하는 측면을 가지는 형태일 수 있다. 측면 데이텀(120)은 셀(30)이 적층되기 쉽도록 직사각형 측면을 포함하는 판 형상일 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 흡착기를 도시한 사시도이다.
흡착기(130)는 셀(30)의 표면을 흡착하여 하부 데이텀(110) 상에서 셀(30)을 측면 데이텀(120)과 평행한 상태로 이송시킬 수 있다. 즉, 흡착기(130)는 수평 및 수직 이동을 통하여 셀(30)을 하부 데이텀(110)의 상면에 측면 데이텀(120)과 평행하게 적층되도록 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 흡착기(130)는 셀(30)을 이송시키기 위하여 셀(30)을 흡착하는 부착부(131)를 포함할 수 있다. 부착부(131)는 흡착기(130)에서 셀(30)이 흡착되는 일면에 형성될 수 있으며, 셀(30)이 양면에 흡착 가능하면 양면에 형성될 수도 있다. 흡착기(130)는 하나의 부착부(131)를 포함할 수 있고, 복수의 부착부(131)를 포함할 수도 있다.
셀(30)의 이송을 위하여 흡착기(130)가 셀(30)을 흡착하는 방식은 여러가지가 있는데 부착부(131)는 음압을 통하여 셀(30)을 흡착할 수 있다. 이 경우 부착부(131)는 셀(30)의 표면에 음압을 가하여 셀(30)을 흡착기(130)에 흡착시키고, 셀(30)의 표면에 음압을 해제하여 셀(30)이 흡착기(130)와 분리되도록 할 수 있다. 부착부(131)가 셀(30)을 흡착하는 방식은 음압을 이용하는 방식에 한정되지 않고 다른 방식으로 셀(30)을 흡착할 수도 있다.
셀 적층 장치(100)는 흡착기(130)를 이용하여 셀(30)을 이송시키므로 종래의 셀 적층 장치(10)에 있던 포크(20)가 구성에서 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치(100)는 포크(20)로 인하여 셀(30)에 발생되는 데미지 및 기울어짐에 따른 품질 저하를 개선할 수 있다. 또한, 셀(30)의 두께 및 수량에 관계없이 셀 적층 장치(100)를 상이한 모델에 적용하여 공용화 가능하므로 이에 따른 비용 절감 및 생산량 증가 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치(100)는 가압기(140)를 더 포함할 수 있다. 가압기(140)는 하부 데이텀(110)의 상면에 지정된 개수의 셀(30)들이 적층된 후에 셀(30)들이 서로 밀착되도록 가압할 수 있다. 가압기(140)는 흡착기(130)에 의해 셀(30)들이 이송될 때 이동하는 방향과 동일하게 수평 방향으로 이동 가능하고, 셀(30)들을 밀착시키기 위해 측면 데이텀(120)을 향하는 방향으로 힘을 가할 수 있다. 가압기(140)는 적층된 셀(30)들을 측면 데이텀(120)과 평행한 상태로 이동시키면서 밀착시키기 위하여 셀(30)과 맞닿는 일면이 평평한 판 형상일 수 있다. 이 경우 가압기(140)의 일면이 셀(30)과 맞닿는 면적이 넓기 때문에 셀(30)들은 측면 데이텀(120)과 평행한 상태를 유지하면서 이동할 수 있다.
한 편, 하부 데이텀(110)이 평행한 두 개의 바 형태를 가지는 경우에 앞서 언급한 바와 같이 하부 데이텀(110)의 가운데 부분에 형성된 빈 공간은 가압기(140)가 이동할 수 통로 또는 공간이 될 수 있다. 가압기(140)의 상부가 셀(30)과 접촉하는 일면을 포함하는 부분이고, 하부가 셀(30)과 접촉하지 않는 일면을 포함하는 부분일 때, 가압기(140)의 하부가 하부 데이텀(110)의 방해를 받지 않고 가운데 빈 공간을 통해 셀(30)이 가압되는 방향과 동일한 수평 방향으로 이동할 수 있다. 단, 이 경우 가압기(140)의 하부가 하부 데이텀(110)의 빈 공간의 폭보다 작거나 같아야 이동 가능한 것은 자명하다.
가압기(140)로 인하여 각각의 셀(30) 사이에 불필요한 공간이 줄면서 적층이 진행되기 때문에 조립체 제작 시 효율성이 증가하는 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 셀 적층 장치(100)는 비전 얼라인 장치(150)를 더 포함할 수 있다. 비전 얼라인 장치(150)는 흡착기(130)에 의해 이송된 셀(30)을 하부 데이텀(110)의 상면에 적층하기 전에 셀(30)의 위치를 확인 및 보정할 수 있다. 또한, 비전 얼라인 장치(150)는 적층된 셀(30)들 위쪽에 형성되어 셀(30)의 위치를 확인할 수 있는 촬영 장치로 구성될 수 있다. 비전 얼라인 장치(150)를 통해 촬영 및 측정된 셀(30)의 위치에 대한 정보를 흡착기(130) 또는 기타 장치에 전송하여 셀(30)의 위치를 보정할 수 있다.
한 편, 하부 데이텀(110)이 평행한 두 개의 바 형태를 가지는 경우에 비전 얼라인 장치(150)는 두 개의 바 상부에 각각 형성될 수 있다. 이 때, 각각의 위치에서 촬영 및 측정된 정보를 조합하여 셀(30)의 위치를 비교적 더 구체적으로 특정할 수 있다.
비전 얼라인 장치(150)로 인하여 셀(30) 적층 시 셀(30)의 잘못된 위치를 개선할 수 있기 때문에 적층 정확도가 향상되는 효과가 발생할 수 있다.
셀 적층 장치(100)는 조립 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 복수의 셀(30)들이 인접하게 배치되기 때문에 인접한 셀(30)의 리드 탭 사이에 쇼트가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 인접한 셀(30)의 리드 탭 사이에 발생하는 쇼트를 방지하기 위하여 조립 장치는 셀(30)이 적층될 때 셀(30)의 리드 탭 위치에 절연 블록을 조립할 수 있다. 조립 장치가 절연 블록을 조립함으로 인하여 전극 조립체의 안정성이 증가하는 효과가 발생할 수 있다. 한 편, 하부 데이텀(110)이 평행한 두 개의 바 형태를 가지는 경우에 앞서 언급한 바와 같이 하부 데이텀(110)의 가운데 부분에 형성된 빈 공간은 조립 장치가 이동할 수 통로 또는 공간이 될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 셀 조립 장치(100)는 셀(30)에 발생하는 자국 등의 데미지 및 셀(30)이 기울어져 적층되는 경우를 감소시켜 이후에 만들어지는 제품의 품질을 개선할 수 있다. 또한, 흡착기(130), 하부 데이텀(110) 등의 구성은 셀의 두께 및 수량 등의 영향을 비교적 덜 받으므로 상이한 모델에 적용 가능하다. 따라서, 셀 조립 장치(100)의 구성들이 공용화될 수 있어 개발 및 제작에 대한 비용을 절감시키고 생산량을 증가시키는 효과를 발생시킬 수 있다.
실시예 2
본 발명은 실시예 1의 셀 적층 장치를 이용하여 셀 모듈을 제조하는 셀 적층 방법을 실시예 2로 제공한다.
도 6 및 7은 도 4의 셀이 적층되는 부분을 측면에서 바라본 모습 및 위에서 내려다본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법에서 셀이 적층되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예 2에 따른 셀 모듈 제조를 위한 복수 개의 셀 적층 방법은, 셀(30)의 표면이 흡착기(130)에 흡착되는 흡착 단계, 하부 데이텀(110) 상에서 흡착기(130)에 흡착된 셀(30)이 각각 하부 데이텀(110)의 일단에 위치하는 측면 데이텀(120)과 평행한 상태로 이송되는 이송 단계 및 셀(30)이 흡착기(130)와 분리되어 하부 데이텀(110) 상면에 측면 데이텀(120)과 평행하게 적층되는 분리 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 흡착 단계에서는 준비된 셀(30)이 흡착기(130)에 흡착될 수 있다. 이렇게 흡착된 셀(30)은 흡착기(130)와 일체화되어 함께 이동 가능한 상태가 될 수 있다. 다음, 이송 단계에서 흡착기(130)의 이동으로 인하여 셀(30)이 이송될 수 있다. 이 때, 셀(30)은 측면 데이텀(120)과 평행한 상태로 이송되며, 도 6의 측면도 상에서 흡착기(130)는 좌우 및 상하로 이동하면서 셀(30)을 이송할 수 있다. 마지막으로, 흡착기(130)의 이동을 통해 셀(30)이 적절한 적층 위치에 도달하면 분리 단계에서 셀(30)이 흡착기(130)와 분리될 수 있다. 이렇게 분리된 셀(30)은 하부 데이텀(110)의 상면에 측면 데이텀(120)와 평행한 상태로 적층될 수 있다. 이와 같은 단계들의 반복으로 복수의 셀(30)들이 하부 데이텀(110)의 상면에 서로 평행한 상태로 적층되고, 정해진 개수의 셀(30)들이 적층되면 전극 조립체 제작에 사용 가능한 상태가 될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법은 흡착 단계 및 분리 단계에서 음압을 이용할 수 있다. 음압은 마이너스 압력이 형성되는 것을 의미한다. 일반적으로, 음압은 진공 상태를 의미할 수 있으며, 진공은 대기압보다 낮은 상태를 나타낼 수 있다. 흡착 단계에서 흡착기(130)는 셀(30)의 표면에 음압을 가하여 셀(30)을 흡착하고, 분리 단계에서 흡착기(130)는 셀(30)의 표면에 음압을 해제하여 셀(30)을 분리할 수 있다. 즉, 흡착기(130)와 셀(30) 사이에 압력 상태에 따라 흡착 또는 분리가 조절될 수 있다. 음압을 이용하는 것은 흡착 단계 및 분리 단계에서 사용되는 방식의 예시일 뿐 다른 방식도 적용 가능하다.
본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법은 가압 단계를 더 포함할 수 있다. 가압 단계는 흡착 단계, 이송 단계 및 분리 단계의 반복으로 정해진 개수의 셀(30)들이 적층되면 셀(30)들이 서로 밀착되도록 가압기(140)를 이용하여 압력을 가하는 단계이다. 압력은 도 8의 화살표 방향과 동일하게 측면 데이텀(120)을 향하는 방향으로 가해질 수 있다. 가압 단계는 앞서 언급한 바와 같이 각각의 셀(30) 사이에 불필요한 공간을 줄여서 조립체 제작 시 효율성을 증가시키는 효과를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법은 보정 단계를 더 포함할 수 있다. 보정 단계는 이송 단계 또는 분리 단계 이전에 셀(30)의 위치를 확인 및 보정할 수 있는 단계이다. 즉, 비전 얼라인 장치(150)를 통해 촬영 및 측정된 셀(30)의 위치에 대한 정보를 흡착기(130) 또는 기타 장치에 전송하여 셀(30)의 위치가 보정될 수 있는 단계이다. 보정 단계로 인하여 셀(30) 적층 시 셀(30)의 잘못된 위치가 개선될 수 있기 때문에 적층 정확도가 향상되는 효과가 발생할 수 있다.
셀 적층 방법은 조립 단계를 더 포함할 수 있다. 조립 단계는 셀(30)이 적층될 때 셀(30)의 리드 탭 위치에 절연 블록이 조립되는 단계이다. 인접하는 셀(30)의 리드 탭 사이에서 쇼트가 발생될 가능성이 있는데 이를 방지할 수 있는 단계이다. 조립 단계는 절연 블록을 조립하기 위한 다양한 공정을 포함할 수 있는데 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 이러한 조립 단계에 의하여 전극 조립체의 안정성이 증가하는 효과가 발생할 수 있다.
종래의 셀 적층 방법에는 포크(20)에 셀(30)을 끼우고 포크(20)에서 셀(30)을 분리한 후 포크(20)를 이동시키는 등의 단계가 포함되었다. 본 발명의 실시예 2에 따른 셀 적층 방법은 셀(30)을 세워서 적층하면서도 포크(20)가 이용되는 단계가 제거되어 적층 과정이 비교적 단순화 될 수 있다. 또한, 각 단계는 다양한 셀(30)에 적용될 수 있고, 각 단계에서 사용되는 구성들 또한 공용화 될 수 있다. 이에 따라, 개발 및 제작에 대한 비용이 절감될 수 있고, 셀 모듈 생산량이 증가될 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: 종래 셀 적층 장치
20: 포크
30: 셀
100: 셀 적층 장치
110: 하부 데이텀
120: 측면 데이텀
130: 흡착기
131: 부착부
140: 가압기
150: 비전 얼라인 장치

Claims (13)

  1. 셀 모듈 제조를 위해 복수 개의 셀을 적층하는 셀 적층 장치에 있어서,
    상면에 셀이 적층되는 하부 데이텀;
    상기 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀; 및
    상기 셀의 표면을 흡착하여 상기 하부 데이텀 상에서 상기 셀을 상기 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송시키는 흡착기를 포함하고,
    상기 흡착기는,
    수평 및 수직 이동을 통하여 상기 셀이 상기 하부 데이텀 상면에 상기 측면 데이텀과 평행하게 적층되도록 하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 데이텀은,
    평행한 두 개의 바 형태이고,
    셀이 적층될 때 셀과 맞닿는 상면의 폭의 합이 40mm 이상인 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착기는,
    상기 셀을 흡착하는 부착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 부착부는,
    상기 셀의 표면에 음압을 가하여 상기 셀이 흡착기에 흡착되고, 상기 셀의 표면에 음압이 해제되어 상기 셀이 흡착기와 분리되도록 하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 데이텀 상면에 지정된 개수의 상기 셀들이 적층되면, 상기 셀들이 서로 밀착되도록 가압하는 가압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡착기에 의해 이송된 상기 셀을 적층하기 전에 상기 셀의 위치를 확인 및 보정하는 비전 얼라인 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀이 적층된 후에 상기 셀의 리드 탭 위치에 절연 블록을 조립하는 조립 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 데이텀은,
    상면의 모서리 중 셀의 수평 이동 방향과 평행한 모서리가 라운드 가공된 것을 특징으로 하는 셀 적층 장치.
  9. 셀 모듈 제조를 위한 복수 개의 셀 적층 방법에 있어서,
    상기 셀의 표면이 흡착기에 흡착되는 흡착 단계;
    하부 데이텀 상에서 상기 흡착기에 흡착된 상기 셀이 각각 상기 하부 데이텀의 일단에 위치하는 측면 데이텀과 평행한 상태로 이송되는 이송 단계; 및
    상기 셀이 상기 흡착기와 분리되어 상기 하부 데이텀 상면에 상기 측면 데이텀과 평행하게 적층되는 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 흡착 단계는,
    상기 셀의 표면에 음압을 가하여 상기 셀이 흡착기에 흡착되고,
    상기 분리 단계는,
    상기 셀의 표면에 음압이 해제되어 상기 셀이 흡착기와 분리되는 것을 특징으로 하는 셀 적층 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 하부 데이텀 상면에 지정된 개수의 상기 셀들이 적층되면, 상기 셀들이 서로 밀착되도록 가압하는 가압 단계를 더 포함하는 셀 적층 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 흡착기에 의해 이송된 상기 셀을 적층하기 전에 상기 셀의 위치를 확인 및 보정하는 보정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 셀이 적층된 후에 상기 셀의 리드 탭 위치에 절연 블록을 조립하는 조립 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 적층 방법.
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