KR20230059736A - 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법 - Google Patents

전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 지그재그 형태로 폴딩하는 장치는: 두 개의 시트형 분리막, 서로 마주보는 상기 분리막들의 내측면 사이에 연속적으로 위치한 제2 전극 및 상기 두 분리막의 외측면에 상하로 교대로 위치한 제1 전극을 포함함으로써, 제1 전극이 상면에 위치한 제1 단위체 및 제1 전극이 하면에 위치한 제2 단위체가 교대로 연결된 상기 전극 조립체를 공급하는 공급 유닛; 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 제1 단위체를 홀딩하여 이송하는 홀딩 유닛; 및 상기 홀딩 유닛에 의해 이송되는 제1 단위체가 적층되는 스택 유닛을 포함한다.

Description

전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법{ELECTRODE ASSEMBLY FOLDING APPARATUS AND METHOD USING THE SAME}
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 26일자 한국 특허 출원 제10-2021-0143662호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전극 조립체의 폴딩 공정을 단순화한 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
이차 전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또, 이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되기도 하였다.
한편 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 제조함에 있어서, 종래에는 음극, 분리막, 양극이 순차로 적층되어 형성된 복수 개의 바이셀들을 제조하고, 이들을 적층하거나, 또는 이들을 시트형 분리막에 부착한 후, 시트형 분리막을 일방향으로 폴딩하는 방법을 사용하였다. 그러나 이러한 종래의 구조는 바이셀을 미리 제조한 후 이를 다시 시트형 분리막에 부착하여 적층하므로 제조 절차가 복잡하고, 최종 전지셀의 측면에서 시트형 분리막이 여러겹 겹쳐 배치되기 때문에 전극과 분리막 사이에 불필요한 갭공간이 발생하는 문제가 있었다.
또, 종래에는 이러한 라미네이션 방법 외에, 지그재그 적층 방식을 이용하여 전극 조립체를 제조하는 방법도 사용되어왔다. 지그재그 적층 방식은 권취된 롤으로부터 언와인딩 되는 분리막이 일측에서 타측, 타측에서 일측으로 이동하는 과정 중에 양극과 음극을 교대로 투입하는 전극 조립체 적층 방법이다. 그러나 지그재그 적층 방식의 경우 커팅된 전극을 별도로 보관해야 하는 문제가 있으며, 적층 공정 진행 시 투입된 전극이 이동될 수 있는 위험이 있다. 또한 길이가 긴 전지셀 생산시 분리막 텐션 컨트롤이 어렵고 진행 속도가 느려 제조효율이 저하되는 문제가 있었다.
따라서, 상술한 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체의 공정을 단순화함으로써 제조 효율을 향상시키고, 제품의 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 새로운 폴딩 장치 및 방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 전극 조립체 폴딩 공정을 단순화함으로써 제조 효율, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 지그재그 형태로 폴딩하는 장치는: 두 개의 시트형 분리막, 서로 마주보는 상기 분리막들의 내측면 사이에 연속적으로 위치한 제2 전극 및 상기 두 분리막의 외측면에 상하로 교대로 위치한 제1 전극을 포함함으로써, 제1 전극이 상면에 위치한 제1 단위체 및 제1 전극이 하면에 위치한 제2 단위체가 교대로 연결된 상기 전극 조립체를 공급하는 공급 유닛; 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 제1 단위체를 홀딩하여 이송하는 홀딩 유닛; 및 상기 홀딩 유닛에 의해 이송되는 제1 단위체가 적층되는 스택 유닛을 포함할 수 있다.
상기 홀딩 유닛은, 상기 이송되는 제1 단위체를 상기 스택 유닛에 안착시킨 후에, 상승하여 상기 공급 유닛 쪽으로 이동한 후 후속하는 제1 단위체를 홀딩하는 위치로 하강할 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 상기 제1 위치와 상기 제2 위치를 포함하는 경로에서 순환 이동하고, 상기 제1 위치는 상기 제1 단위체가 상기 스택 유닛에 적층되는 위치이고, 상기 제2 위치는 상기 홀딩 유닛이 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 제1 단위체를 홀딩하는 위치일 수 있다.
상기 공급 유닛이 좌측에 위치하고 상기 스택 유닛이 우측에 위치하는 경우에, 상기 홀딩 유닛은 반시계 방향으로 순환할 수 있다.
상기 공급 유닛이 우측에 위치하고 상기 스택 유닛이 좌측에 위치하는 경우에, 상기 홀딩 유닛은 시계 방향으로 순환할 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 k 번째 제1 단위체를 이송하는 제1 홀딩 유닛 및 k+1 번째 제1 단위체를 이송하는 제2 홀딩 유닛을 포함하고,
상기 k 번째 제1 단위체가 상기 스택 유닛 상에 적층된 후, 상기 제2 홀딩 유닛이 상기 k+1 번째 제1 단위체를 홀딩하고, k는 자연수일 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 상기 제1 단위체의 상기 제1 전극의 상면에 부착될 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 기체 흡입 방식을 이용한 석션 기기일 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 관 형상의 흡착 라인을 포함하고, 흡착 라인에는 복수의 흡착홀이 구비될 수 있다.
상기 복수의 흡착홀은 상기 전극 조립체의 폭 방향상 연장되는 방향으로 배치될 수 있다.
상기 제1 단위체가 상기 홀딩 유닛에 의하여 이송될 때 상기 스택 유닛은 하강함으로써, 기 이송된 제1 단위체와 그에 인접한 상기 제2 단위체의 사이 및 상기 제2 단위체 및 상기 이송되는 제1 단위체의 사이가 서로 반대 방향으로 폴딩될 수 있다.
상기 이송되는 제1 단위체가 기존 적층체 상에 적층되도록 상기 스택 유닛은 다시 상승할 수 있다.
상기 제1 단위체의 위치를 검출하기 위한 검출 유닛을 포함할 수 있다.
상기 검출 유닛에 의해 검출된 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여, 상기 스택 유닛과 상기 제1 단위체 중 적어도 하나가 상기 전극 조립체의 이송 방향 또는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 상기 스택 유닛과 상기 제1 단위체가 서로 정렬될 수 있다.
상기 검출 유닛에 의해 검출된 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여, 상기 홀딩 유닛과 상기 제1 단위체 중 적어도 하나가 상기 전극 조립체의 이송 방향 또는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 상기 홀딩 유닛과 상기 제1 단위체가 서로 정렬될 수 있다.
상기 검출 유닛은 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛을 포함하고, 상기 제1 검출 유닛은 상기 제1 위치 위에 위치하고, 상기 제2 검출 유닛은 상기 제2 위치 위에 위치하며, 상기 제1 위치는 상기 제1 단위체가 상기 스택 유닛에서 적층되는 위치이고, 상기 제2 위치는 상기 홀딩 유닛이 상기 제1 단위체를 홀딩하는 위치일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 지그재그 형태로 폴딩하는 방법은: 두 개의 시트형 분리막, 서로 마주보는 상기 분리막들의 내측면 사이에 연속적으로 위치한 제2 전극 및 상기 두 분리막의 외측면에 상하로 교대로 위치한 제1 전극을 포함함으로써, 제1 전극이 상면에 위치한 제1 단위체 및 제1 전극이 하면에 위치한 제2 단위체가 연속적으로 연결된 전극 조립체를 공급 유닛이 공급하는 단계; 홀딩 유닛이 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 제1 단위체를 홀딩하여 이송하는 단계; 및 상기 스택 유닛 상에 상기 홀딩 유닛에 의해 이송된 제1 단위체가 적층되는 단계를 포함하고, 상기 홀딩 유닛은, 상기 이송된 제1 단위체를 상기 스택 유닛에 안착시킨 후에, 상승하여 상기 공급 유닛 쪽으로 이동한 후 후속하는 제1 단위체를 홀딩하는 위치로 하강할 수 있다.
상기 홀딩 유닛은 k 번째 제1 단위체를 이송하는 제1 홀딩 유닛 및 k+1 번째 제1 단위체를 이송하는 제2 홀딩 유닛을 포함하고, 상기 k 번째 제1 단위체가 상기 스택 유닛 상에 적층된 후, 상기 제2 홀딩 유닛이 상기 k+1 번째 제1 단위체를 홀딩하고, k는 자연수일 수 있다.
상기 제1 단위체가 상기 홀딩 유닛에 의하여 이송될 때 상기 스택 유닛은 하강함으로써, 기 이송된 제1 단위체와 그에 인접한 상기 제2 단위체의 사이 및 상기 제2 단위체 및 상기 이송되는 제1 단위체의 사이가 서로 반대 방향으로 폴딩되고, 상기 이송되는 제1 단위체가 기존 적층체 상에 적층되도록 상기 스택 유닛은 다시 상승할 수 있다.
상기 제1 단위체가 적층되는 단계 이전에, 검출 유닛이 상기 제1 단위체의 위치 정보를 검출하는 단계, 및 상기 검출 유닛에 의한 상기 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여 상기 스택 유닛의 위치가 조정되는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법은 수평 지그재그 적층 방법을 적용하여, 적층 공정 내 전극의 이동을 방지하고, 공정 설비의 규모를 축소하며, 전극 조립체의 생산 속도를 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1는 본 발명에서 전극 조립체의 지그재그 적층 방식을 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치의 측면도이다.
도 3은 도 2에 따른 홀딩 유닛의 동작을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에서 홀딩 유닛과 스택 유닛의 동작을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에서, 홀딩 유닛과 검출 유닛의 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 도 2에 포함된 홀딩 유닛의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 홀딩 유닛의 부분 확대도이다.
도 9는 도 8에 도시된 흡입부의 단면도이다.
도 10은 도 7에 도시된 말단부의 사시도이다.
도 11은 도 2에 포함된 홀딩 유닛의 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 관하여 설명한다.
도 1는 본 발명에서 전극 조립체의 지그재그 적층 방식을 도시하는 개념도이다.
본 발명에서 지그재그 적층 방식에 이용되는 전극 조립체(100)는 긴 시트형의 분리막(130)과 전극(110,120)이 적층되어 형성될 수 있다. 분리막(130)은 두 개의 긴 시트형의 분리막(130)으로 제공될 수 있다. 두 개의 분리막(130)은 두 개의 분리막(130)이 서로 마주보는 내측면 사이에 복수 개의 제2 전극(120)이 개재된 상태로 적층될 수 있다. 분리막(130) 사이에 개재된 복수 개의 제2 전극(120)은 길이 방향(x축 방향)으로 서로 간격을 두고 배치될 수 있다. 여기서, 제1 전극(110)은 양극이고, 제2 전극(120)은 음극일 수 있으나, 반드시 그러한 것은 아니다.
각 분리막(130)의 외측면에는 제1 전극(110)이 위치할 수 있다. 이때, 복수 개의 제1 전극(110)은 분리막(130)들의 외측면 상에서 상측(+z축) 또는 하측(-z축)으로 교대로 위치할 수 있다. 제1 전극(110)은 각각의 분리막(130)의 외측면 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
여기서, 전극(110,120)과 분리막(130)은 서로 접합되어 있을 수 있다. 전극(110,120)이 분리막(130)에 부착되는 경우 견고한 전극 조립체(100)가 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 분리막(130) 수축이 방지되어 전지의 안전성이 더욱 향상될 수 있다. 이 때, 전극(110,120)과 분리막(130)의 접합에는 접착 물질이 이용될 수도 있고, 라미네이션(lamination)과 같은 열과 압력에 의한 접합 방식이 이용될 수도 있다.
전극 조립체(100)는 복수 개의 단위체(101,102)가 서로 연결되어 있는 형태로도 설명될 수 있다. 즉, 본 발명에서 지그재그 적층 방식에 이용되는 전극 조립체(100)는 제1 전극(110)이 상측(+z축) 방향에 위치한 제1 단위체(101) 및 제1 전극(110)이 하측(-z축) 방향에 위치한 제2 단위체(102)가 교대로 연결되어 있는 형태로 설명될 수 있다.
한편, 본 실시예의 전극 조립체(100)는 긴 시트형의 분리막(130)에 전극(110,120)이 배치된 시트 형태에서 지그재그 적층 방식을 통해 폴딩됨으로써 적층 형태로 제조될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 지그재그 적층 방식을 통해 폴딩된 ‘적층 형태의 전극 조립체(100)’는 ‘적층체(190)’로 지칭하기로 한다.
구체적으로, 시트 형태의 전극 조립체(100)는 제1 단위체(101)와 제2 단위체(102) 사이에 있는 연결 부분이 서로 반대 방향으로 폴딩됨으로써 적층체(190)로 제조될 수 있다. 여기서, 연결 부분이란, 전극 조립체(100)에서 전극(110,120)이 배치되지 않고, 분리막(130)만이 존재하는 부분일 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 제1 단위체(101)와 제2 단위체(102) 사이의 연결 부분은 일측(p1)으로 폴딩되고, 이들과 인접한 제2 단위체(102)와 제1 단위체(101) 사이의 연결 부분은 타측(p2)으로 폴딩될 수 있다. 이를 통해 제1 단위체(101)의 하면의 분리막(130)은 제2 단위체(102)의 하면의 제1 전극(110)과 접촉할 수 있고, 제2 단위체(102)의 상면의 분리막(130)은 제1 단위체(101)의 상면의 제1 전극(110)과 접촉할 수 있다.
이와 같은 폴딩 과정을 통해 적층체(190)를 제조하면, 개별적인 바이셀들을 따로 만드는 공정이 생략되므로 종래 보다 더욱 단순하고 간단한 방식으로 적층체(190)를 제조할 수 있으며, 전지의 제조 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에 관하여 설명한다. 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 장치는, 지그재그 적층 방식을 수평 방향으로 구현함으로써 제조 장치의 단순화를 달성하고, 흡입 방식을 이용한 홀딩 유닛을 이용함으로써 전극의 손상을 최소화한 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치의 측면도이다. 도 3은 도 2에 따른 홀딩 유닛의 동작을 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에서 홀딩 유닛과 스택 유닛의 동작을 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에서, 홀딩 유닛과 검출 유닛의 동작을 도시한 도면이다. 이하의 도면들에서 도시된 전극 조립체(100)는, 이해의 편의상, 도 1에 도시된 전극 조립체(100)에서, 두 개의 분리막(130) 및 두 개의 분리막(130)이 서로 마주보는 내측면 사이에 개재된 복수 개의 제2 전극(120)은 간략화하여 도시하고 있다. 한편, 분리막(130)의 외측면에 위치하는 제1 전극(110)은 그대로 도시한다.
도 2 내지 도 4 참조하면, 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 장치(200)는 시트 형태의 전극 조립체(100)를 공급하는 공급 유닛(210), 지그재그로 폴딩된 전극 조립체(100)가 안착되는 스택 유닛(220) 및 상기 공급 유닛(210)으로부터 공급되는 전극 조립체(100)의 일부를 홀딩하여, 상기 스택 유닛(220)으로 이동시키는 홀딩 유닛(230)을 포함할 수 있다. 또, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 장치(200)는 검출 유닛(240)를 포함할 수 있다.
공급 유닛(210)은 초기 상태의 전극 조립체(100), 즉, 시트 형태의 전극 조립체(100)를 일 방향(x축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 공급 유닛(210)은 컨베이어의 형태일 수 있다. 공급 유닛(210)은 정해진 궤도를 따라 연속적으로 이동함으로써, 시트 형태의 전극 조립체(100)를 스택 유닛(220)이 위치한 방향으로 연속적으로 이동시킬 수 있다.
스택 유닛(220)은 지그재그로 폴딩된 적층체(190)를 지지하고, 이동을 통해 기존 적층체(190) 상에 추가적인 제1 단위체(101) 또는 제2 단위체(102)가 적층되도록 하는 것일 수 있다. 스택 유닛(220)은 테이블 또는 판의 형태일 수 있다. 스택 유닛(220)에는 적층체(190)를 고정하는 그리퍼(미도시)를 추가로 구비할 수 있다. 그리퍼는 맨드럴(mandrel) 구조일 수 있고, 스택 유닛(220)의 양측에 적층체(190)의 전장 방향(y축)으로 예를 들면 각각 2개 내지 4개씩 구비될 수 있다. 스택 유닛(220)은 주로 상하로 이동할 수 있으며, 홀딩 유닛(230)에 의해 이송된 제1 단위체(101) 또는 제2 단위체(102)와 스택 유닛(220)에 놓인 기존 적층체(190)의 상면이 대응되도록 상하 또는 좌우로 보다 정밀하게 이동할 수도 있다. 경우에 따라서는, 스택 유닛(220)은 홀딩 유닛(230)의 순환 방향과 반대 방향으로 순환 이동할 수도 있다. 이 때, 스택 유닛(220)의 이동, 즉 위치 조정은 검출 유닛(240)으로부터 전달된 위치 정보에 기초한 것일 수 있다.
홀딩 유닛(230)은 제1 단위체(101) 또는 제2 단위체(102)를 스택 유닛(220)으로 이동시킬 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 시트 형태의 전극 조립체(100)가 지그재그로 폴딩될 수 있도록, 제1 전극(110)이 상면에 놓인 제1 단위체(101)를 스택 유닛(220)으로 이동시킬 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 제1 단위체(101) 외에도 제2 단위체(102)를 이동시킬 수도 있으나, 이하에서는 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 이동시키는 것을 중심으로 설명하기로 한다.
홀딩 유닛(230)은 스택 유닛(220)이 위치한 제1 위치와 제1 위치로부터 이격되고, 제1 위치와 가장 인접한 제1 단위체(101)가 위치한 제2 위치 사이를 이동할 수 있다. 제1 위치는 제1 단위체(101)가 스택 유닛(220)에서 기존 적층체(즉, 기 적층된 전극 조립체) 상에 적층되는 위치이고, 제2 위치는 홀딩 유닛(230)이 공급 유닛(210)으로부터 공급되는 제1 단위체(101)를 홀딩하는 위치이다. 여기서, 제1 위치 및 제2 위치는 고정된 위치일 수 있으며, 구체적으로는, 제1 단위체(101)가 상기 홀딩 유닛(230)에 의해 홀딩되고, 상기 스택 유닛(220)을 향해 이동하기 전 상태를 기준으로 정의되는 위치일 수 있다. 또, 여기서, 제1 위치는 제2 위치보다 전극 조립체(100)의 이송 방향(x축 방향) 상 원위에 위치할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 홀딩 유닛(230)은 제2 위치로 하강(-z축 방향)하여 제1 단위체(101)을 홀딩하고, 전극 조립체(100)의 이송 방향(x축 방향)을 따라 제1 위치로 제1 단위체(101)을 이동시키며, 제1 단위체(101)의 적층이 완료되면 제1 위치에서 상승(+z축 방향)하고, 이송 방향과 반대로 이동하여(-x축 방향) 하강한 후 제2 위치로 복귀할 수 있다.
즉, 홀딩 유닛(230)은 제1 위치 및 제2 위치를 포함하는 경로 상에서 순환할 수 있다. 도 2의 예시에서는, 공급 유닛(210)이 도면상 좌측에 위치하고 스택 유닛(230)이 우측에 위치하는 경우로서, 홀딩 유닛(230)은 반시계 방향의 경로를 따라 이동한다. 그러나, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 공급 유닛(210)과 스택 유닛(220)이 도 2와 좌우 대칭으로 구비된 경우에는, 시계 방향의 경로를 따라 이동할 수 있는 등, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 변형, 변경 가능하다. 홀딩 유닛(230)이 이송한 제1 단위체(101) 또는 제2 단위체(102)와 스택 유닛(220)에 놓인 기존 적층체(190)의 상면이 대응되도록 상하 또는 좌우로 보다 정밀하게 이동할 수도 있다.
한편, 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)을 홀딩하여 스택 유닛(220)으로 이동시킬 때, 스택 유닛(220)은 다음과 같이 이동한다. 기 이송된 제1 단위체(101)와 함께 스택 유닛(220)이 하측(-z축 방향)으로 이동한다. 그에 따라, 기 이송된 제1 단위체(101)와 그에 인접한 제2 단위체(102)의 사이가 폴딩된다. 추가적으로, 제1 단위체(101)가 스택 유닛(220) 상에 적층될 때, 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)의 이송 방향(x축 방향)으로 정속으로 구동을 하기 때문에, 스택 유닛(220)도 홀딩 유닛(230)과 동기화되어 함께 x축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 단위체(101)의 적층의 완료 후에는, 후속하는 제2 단위체(102)가 적층될 수 있도록, 스택 유닛(220)은 홀딩 유닛(230)이 -x축 방향으로 복귀하는 속도보다 빠르게 -x축 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 기 이송된 제1 단위체(101) 위로 제2 단위체(102)가 적층되어 전극 조립체(100)가 지그재그 형태, 즉 Z자 형태로 폴딩되도록, 스택 유닛(220)은 다시 상측(+z축 방향)으로 이동한다. 이 때, 스택 유닛(220)은 기 이송된 제1 단위체(101)가 적층될 때의 위치보다, 제1 단위체(101) 및 제2 단위체(102)의 높이만큼 아래에 위치한다. 결과적으로는, 이송되어 오는 제1 단위체(101)가 하나씩 적층될 때 마다, 스택 유닛(220)은 상술한 바와 같이 점차 그 이전보다 제1 단위체(101) 및 제2 단위체(102)의 높이만큼 아래의 위치에서 제1 단위체(101)를 적층하게 된다. 그에 따라, 스택 유닛(220) 상에 전극 조립체(100)가 지그재그 형태로 폴딩되어 적층된다.
홀딩 유닛(230)은 2개 이상일 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 제1 홀딩 유닛(230a) 및 제2 홀딩 유닛(230b)을 포함할 수 있다. 제1 홀딩 유닛(230a)은 k 번째 제1 단위체를 이송하고, 제2 홀딩 유닛(230b)은 k+1 번째 제1 단위체를 이송할 수 있고, k는 자연수이다. 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 제1 홀딩 유닛(230a)이 제1 단위체(101)의 스택 유닛(220)으로의 이동을 완료한 후 제1 위치에서 제2 위치로 이동하는 중에(예를 들면, 제1 위치에서 상승한 직후 제1 단위체(101)의 이송 방향과 반대로 이동하기 직전), 제2 위치에 위치하던 제2 홀딩 유닛(230b)은 제1 단위체(101)를 홀딩하여 제1 위치로 이동시킬 수 있다. 이처럼, 홀딩 유닛(230)이 두 개 이상으로 제공되면, 제1 단위체(101)의 스택 유닛(220)으로의 이동이 연속적으로 수행될 수 있다. 이 때, 홀딩 유닛(230)들 사이의 충돌이 발생되지 않도록, 홀딩 유닛(230) 중 하나가 제1 단위체(101)의 적층을 완료한 후, 다른 하나가 제1 단위체(101)를 홀딩하는 것이 바람직할 수 있다.
홀딩 유닛(230)은 흡입 기능을 이용한 것일 수 있다. 홀딩 유닛(230)의 구체적인 예시 및 그 구조는 도 7 내지 도 11을 통해 자세히 후술하기로 한다.
검출 유닛(240)은 전극 조립체(100)의 적층 과정에서, 제1 단위체(101) 또는 제2 단위체(102)가 기존 적층체(190)의 정위치에 정렬되도록 하기 위한 것일 수 있다. 검출 유닛(240)은 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230) 또는 스택 유닛(220)이 정렬되도록 하기 위한 것일 수 있다.
즉, 검출 유닛(240)에 의해 검출된 제1 단위체(101)의 위치 정보에 기초하여, 스택 유닛(220)과 제1 단위체(101) 중 적어도 하나가 전극 조립체의 이송 방향 또는 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 스택 유닛(220)과 제1 단위체(101)가 서로 정렬(align)될 수 있다.
또한, 검출 유닛(240)에 의해 검출된 제1 단위체(101)의 위치 정보에 기초하여, 홀딩 유닛(230)과 제1 단위체(101) 중 적어도 하나가 전극 조립체의 이송 방향 또는 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 홀딩 유닛(230)과 제1 단위체(101)가 서로 정렬될 수 있다.보다 구체적으로, 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230) 또는 홀딩 유닛(230)의 목적물인 제1 단위체(101)의 위치를 검출하기 위한 것일 수 있다. 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩하기 전, 또는 제1 단위체(101)를 홀딩한 후에, 홀딩 유닛(230) 또는 제1 단위체(101)의 위치를 검출할 수 있다. 또, 검출 유닛(240)은 스택 유닛(220)에 제1 단위체(101)가 적층되기 전에, 스택 유닛(220), 홀딩 유닛(230) 또는 제1 단위체(101)의 위치를 검출할 수 있다.
검출 유닛(240)은 획득한 이미지를 기초로 목표물의 위치를 검출하기 위한 것일 수 있다. 검출 유닛(240)은 이미지 획득이 가능한 카메라를 포함할 수 있다. 검출 유닛(240)은 ‘비젼’으로 지칭될 수도 있다. 또, 본 실시예의 검출 유닛(240) 또는 본 실시예의 폴딩 장치(200)는 데이터 처리가 가능한 제어부를 포함할 수 있으며, 제어부는 검출 유닛(240)에 의해 획득된 이미지에서 제1 단위체(101), 스택 유닛(220) 또는 홀딩 유닛(230)의 위치 값을 검출할 수 있다. 또, 폴딩 장치(200)는 검출된 위치 값을 저장하는 저장부를 포함할 수도 있다. 여기서, 각 위치는 (x,y,θ)값으로 산출될 수 있다. 이 때, θ값은 제1 단위체(101)가 xy 평면을 기준으로 기울어진 각도를 표시한 것 수 있다. 여기서, x축은 전극 조립체(100)의 이송 방향, y축은 전극 조립체(100)의 폭 방향일 수 있다.
한편, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 검출 유닛(240)이 특정 구성의 위치 값 또는 위치 정보를 ‘검출’하는 것은 제어부의 연산 처리 과정을 거쳐 위치 값 또는 위치 정보가 검출되는 것을 포함하는 것으로 설명하기로 한다. 즉, 검출 유닛(240)은 이미지를 획득하고, 이미지에 기초하여 각 구성의 위치 정보를 (x,y,θ) 값 등으로 산출하는 것을 포함하는 구성으로 예시하여 설명하기로 한다.
검출 유닛(240)에 의해 확인된 제1 단위체(101)의 위치 값, 위치 정보는 스택 유닛(220)의 위치를 보정하는데 이용될 수 있다. 스택 유닛(220)과 검출 유닛(240)은 유무선 네트워크 통신으로 연결될 수도 있고, 입출력 단자 및 케이블을 통해 연결될 수도 있다. 또, 스택 유닛(220)은 제어부를 포함할 수 있고, 제어부를 통해 위치 정보를 처리하여 스택 유닛(220)의 위치를 조정할 수 있다.
일 예로, 제1 단위체(101)가 스택 유닛(220)상에 적층되기 전, 검출 유닛(240)에 의해 검출된 제1 단위체(101)의 위치 정보는 스택 유닛(220)으로 전달될 수 있다. 검출 유닛(240)은 스택 유닛(220)의 위치 정보를 검출할 수 있고, 전달된 제1 단위체(101)의 위치 정보는 현재의 스택 유닛(220)의 위치 정보와 비교될 수 있다. 스택 유닛(220)은 검출 유닛(240)에 의한 제1 단위체(101), 스택 유닛(220) 또는 홀딩 유닛(230)의 위치 정보에 기초하여, 이동되거나 회전할 수 있다. 스택 유닛(220)은, 이송된 제1 단위체(101)와 기존 적층체(190)가 대응되도록, 현재 위치와 제1 단위체(101)의 위치 차이만큼 x축 또는 y축 방향으로 이동하거나 기울어진 각도인 θ 만큼 회전하는 방식으로 조정될 수 있다. 여기서, 회전은 xy 평면을 기준으로 한 회전을 의미할 수 있다. 이를 통해, 변위되거나 기울어진 제1 단위체(101)는 조정된 스택 유닛(190)으로 이송되므로, 제1 단위체(101)는 기존 적층체(190)위에 정렬이 되도록 적층될 수 있다.
또, 검출 유닛(240)에 의해 확인된 제1 단위체(101)의 위치 정보는 홀딩 유닛(230)의 위치를 보정하는데 이용될 수도 있다.
일 예로, 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩하기 전, 검출 유닛(240)에 의해 검출된 제1 단위체(101)의 위치 정보는 홀딩 유닛(230)으로 전달될 수 있다. 전달된 제1 단위체(101)의 위치 정보는 홀딩 유닛(230)의 위치 정보와 비교될 수 있다. 홀딩 유닛(230)은, 비교된 값에 기초하여 x축 또는 y축 방향으로 이동하거나 기울어진 각도인 θ 만큼 회전하는 방식으로 조정될 수 있다. 이를 통해, 변위되거나 기울어진 제1 단위체(101)는 조정된 홀딩 유닛(230)에 의하여 홀딩되므로, 제1 단위체(101)는 제2 위치에서 홀딩 유닛(230)에 의하여 정확히 홀딩될 수 있다. 이처럼, 스택 유닛(220) 뿐만 아니라 홀딩 유닛(230)도 검출 유닛(240)으로부터 전달된 위치 정보에 기초하여 위치를 조정할 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 검출 유닛(240)과 유무선 네트워크 통신으로 연결될 수도 있고, 입출력 단자 및 케이블을 통해 연결될 수도 있다. 또, 홀딩 유닛(230)은 제어부를 포함할 수 있고, 제어부를 통해 위치 정보를 처리하여 홀딩 유닛(230)의 위치를 조정할 수 있다.
한편, 여기서, 두 구성의 위치 정보의 차이를 산출하고, 차이 값에 기초하여 스택 유닛(220) 또는 홀딩 유닛(230)의 위치가 조정되도록 하는 것은 별도의 제어부에 의해 수행될 수도 있다. 여기서 제어부는 전극 조립체의 폴딩 장치(200)에 포함되거나, 폴딩 장치(200)의 상위 시스템에 포함된 것일 수 있으며, 이러한 제어부의 처리 결과를 수신하거나 송신하기 위하여 폴딩 장치(200) 또는 상위 시스템은 통신부를 포함할 수 있을 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 검출 유닛(240)은 2개 이상일 수 있다. 검출 유닛(240)은 제1 검출 유닛(240a) 및 제2 검출 유닛(240b)를 포함할 수 있다.
검출 유닛(240)은 고정된 위치에서 미리 정해진 범위 내의 이미지를 획득할 수 있다. 제1 검출 유닛(240a)은 제1 위치 위에 위치하고, 제2 검출 유닛(240b)은 제2 위치 위에 위치할 수 있다.
예를 들어, 도 5에서 제1 검출 유닛(240a)은 첫번째 적층(1st stack)된 제1 단위체(101)와 스택 유닛(220)의 위치 정보를 검출하기 위해 이용되고, 이후, 도 6에서는 두번째 적층(2nd stack)된 제1 단위체(101)와 스택 유닛(220)의 위치 정보를 검출하기 위해 이용될 수 있다.
제1 검출 유닛(240a)은 제1 위치에서 홀딩 유닛(230)에 의해 이동된 제1 단위체(101), 스택 유닛(220), 또는 스택 유닛(220) 상에 적층된 제1 단위체(101)의 위치 값을 획득할 수 있다. 제1 검출 유닛(240a)은 스택 유닛(220) 상에 적층된 제1 단위체(101)의 위치 값을 검출함으로써 적층된 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190)와 나란히 적층되었는지를 확인하는데 이용될 수 있다. 또, 제1 검출 유닛(240a)은 이동된 제1 단위체(101)가 적층되기 전에, 제1 단위체(101)와 스택 유닛(220)의 위치 값을 파악할 수 있고, 이러한 위치 값은 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190)와 나란히 적층되도록 하는데 이용될 수 있다.
또, 도 5에서 제2 검출 유닛(240b)은 두번째 적층(2nd stack)된 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치 정보를 검출하기 위해 이용되고, 이후, 도 6에서는 세번째 적층(3rd stack)된 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치 정보를 검출하기 위해 이용될 수 있다.
제2 검출 유닛(240b)은 제1 위치에서 홀딩 유닛(230), 홀딩 유닛(230)이 홀딩할 예정이거나 또는 이미 홀딩한 제1 단위체(101)의 위치 값을 획득할 수 있다. 제2 검출 유닛(240b)은 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 값을 파악할 수 있고, 이러한 위치 값은 스택 유닛(220)의 위치를 조정하는데 이용될 수 있다. 여기서, 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 값은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 피킹(picking)한 위치 값을 기준으로 산출될 수도 있다. 이처럼 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 값은 홀딩 유닛(230)과 제1 단위체(101)의 상대적인 값으로 산출될 수 있다. 또, 제2 검출 유닛(240b)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩하기 전에 홀딩 유닛(230)과 제1 단위체(101)의 위치 값을 파악할 수 있고, 이러한 위치 값은 이들을 대응시키는데 이용될 수 있다.
이하에서는 본 실시예의 홀딩 유닛(230)에 관하여 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 도 2에 포함된 홀딩 유닛의 일 예를 도시한 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 홀딩 유닛의 부분 확대도이다. 도 9는 도 8에 도시된 흡입부의 단면도이다. 도 10은 도 7에 도시된 말단부의 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 홀딩 유닛(230)은 기체 흡입 방식을 적용한 석션 기기로 제공될 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 홀딩 유닛(230)을 이동시키는 이동부(232), 기체를 흡입함으로써 목표물과 일시적으로 부착되고, 목표물을 들어올리는 흡착부(234) 및 흡착부(234)의 말단에 연결된 말단 블록(237)을 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 흡착부(234)는 내부에 적어도 하나 이상의 흡착 라인(235)을 포함할 수 있다. 흡착 라인(235)은 원형, 사각형 또는 그 밖의 단면 형상을 가지는 관의 형태로 제공될 수 있다. 흡착 라인(235)은 보다 넓은 면을 커버하도록 복수개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡착 라인(235)는 3개로 제공될 수 있다. 흡착 라인(235)에는 도 9에 도시된 것과 같이 흡착홀(236)이 다수 형성될 수 있다. 흡착홀(236)은 제1 단위체(101) 또는 전극 조립체(100)의 폭 방향(y축 방향) 상 연장되는 방향으로 배치될 수 있다. 흡착부(234)가 흡입 기능을 개시하면 흡착홀(236)을 통해 외부의 공기가 흡착부(234)의 내부, 구체적으로는 흡착 라인(235)의 내부로 유입되고, 이를 통해 흡착부(234)의 하측에 위치한 목표물, 즉, 제1 단위체(101)가 흡착부(234)와 부착될 수 있다. 흡착홀(236)의 개수가 많을수록 흡착부(234)의 성능이 극대화될 수 있으나, 석션 유량에 한계가 있는 경우에는 흡착홀(236)의 개수가 많은 것이 오히려 흡착 성능을 저하시킬 수도 있을 것이다.
도 10을 참조하면, 블록(237)은 흡착부(234)의 말단과 연결된 부분으로, 홀딩 유닛(230)의 말단에 위치할 수 있다. 블록(237)은 흡착 라인(235)과 연결되는 블록 연결홀(238) 및 흡착 라인(235)의 흡착홀(236)과 마찬가지로 기체를 흡입하기 위한 블록 흡착홀(239)을 포함할 수 있다. 블록(237)에 블록 흡착홀(239)이 형성되면, 제1 단위체(101)의 말단과 흡착부(234)가 잘 부착될 수 있어 제1 단위체(101)의 홀딩 및 이동 성능이 보다 향상될 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 10은 홀딩 유닛(230)의 일 예를 도시한 것으로써, 본 실시예의 홀딩 유닛(230)은 이와 다른 형태로 제공될 수도 있다.
도 11은 도 2에 포함된 홀딩 유닛의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 실시예의 홀딩 유닛(230)은 기체 흡입 방식을 적용한 석션 기기로써, 벨로우(bellow) 타입의 석션 컵으로 제공될 수 있다. 벨로우 타입의 홀딩 유닛(230)은 하측으로 개방된 흡입홀을 통해 기체를 흡입할 수 있다. 벨로우 타입의 석션 컵은 도 11(a)과 같이 그 단면이 역테이퍼 형상을 가지도록 제공될 수도 있고, 도 11(b)와 같이 원주면에 주름을 형성함으로써 외력에 대응하고 목표물의 손상을 최소화하는 완충 효과를 가지도록 제공될 수도 있다. 상술한 벨로우 타입의 석션 컵은 필요에 따라 홀딩 유닛(230)에 하나가 제공될 수도 있고, 보다 넓은 면적을 커버하도록 다수개가 제공될 수도 있다.
이상에서는 홀딩 유닛(230)을 설명함에 있어서, 기체 흡입 기능을 보유한 홀딩 유닛(230)을 중심으로 설명하였다. 그러나 홀딩 유닛(230)은 기체 흡입 기능을 가지지 않도록 제공될 수도 있으며, 일 예로, 홀딩 유닛(230)은 목표물을 파지하여 고정하고, 이동시키는 클램프(clamp) 또는 그리퍼(gripper) 형태로 제공될 수도 있다. 그러나, 본 실시예의 전극 조립체(100)는 다수의 단위체(101,102)들이 연결된 형태인 바, 파지하는 방식의 홀딩 유닛(230)을 사용하는 경우 전극 조립체(100)에 불필요한 텐션을 발생시킬 수 있다. 또한, 클램프 또는 그리퍼 형태의 홀딩 유닛(230)이 단위체(101,102)를 파지하고, 기존 적층체(190) 상에 적층시키는 경우, 기존 적층체(190)와 단위체(101,102) 사이에 홀딩 유닛(230)의 일부가 위치하게 되므로, 홀딩 유닛(230)을 제거하는 과정에서 전극(110,120) 또는 분리막(130)이 손상될 수 있다. 덧붙여서, 본 실시예의 홀딩 유닛(230)은 z축 방향으로 상승 또는 하강함으로써 단위체(101,102)와 부착되고 해제되나, 클램프 또는 그리퍼 형태의 홀딩 유닛(230)의 경우, 단위체(101,102)를 향해 y축 방향으로 전진하거나 후진함으로써 단위체(101,102)를 파지하고, 내려 놓게 되므로, 조작이 다소 복잡하고 동작 시간이 증가하는 문제가 있다.
이하에서는 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 방법에 관하여 설명한다. 이하에서 설명되는 폴딩 방법은 상술한 전극 조립체 폴딩 장치(200)를 이용한 전극 조립체 폴딩 방법이다. 따라서, 전극 조립체의 폴딩 방법은 상술한 폴딩 장치(200)에 관한 내용을 모두 포함하는 바, 중복되는 내용에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 괄호 내에 표시되는 S1000 내지 S1500의 숫자들은, 도면에 표시된 것은 아니나 각 단계를 구분하기 편리하도록 표시한 것임을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조 방법(S1000)은
홀딩 유닛(230)이 공급 유닛(210)이 공급한 전극 조립체(100)의 제1 단위체(101)를 홀딩하는 단계(S1100), 홀딩 유닛(230)이 스택 유닛(220)을 향해 제1 단위체(101)를 이송하는 단계(S1200), 스택 유닛(220)이 하측으로 이동하는 단계(S1300) 및 스택 유닛(220)에 놓인 적층체(190) 상에 홀딩 유닛(230)에 의해 이송된 제1 단위체(101)가 적층되는 단계(S1400)를 포함할 수 있다.
상기 (S1100)단계에서, 제1 단위체(101)의 홀딩은 홀딩 유닛(230)의 기체 흡입을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, (S1100)단계는, 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 향해 하강하는 단계(S1110), 홀딩 유닛(230)의 석션 기능이 개시되는 단계(S1120), 홀딩 유닛(230)의 흡착홀(236)을 통해 흡착 라인(235)으로 기체가 유입되는 단계(S1130), 및 홀딩 유닛(230)과 제1 단위체(101)가 부착되는 단계(S1140)를 포함할 수 있다.
이 때, 홀딩 유닛(230)은 제2 위치에 위치할 수 있다.
한편, 홀딩 유닛(230)이 홀딩한 제1 단위체(101)는 이후 적층체(190)로 형성되는데, 적층체(190)에 제1 단위체(101)가 나란히 적층되기 위해서는 (S1100) 단계에서 홀딩 유닛(230)이 항상 제1 단위체(101)의 특정 위치를 홀딩하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치가 대응되도록 하기 위해 검출 유닛(240)에 의한 위치 정보 획득 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서 이용되는 제2 위치 위에 위치한 검출 유닛(240)은 제2 검출 유닛(240b)일 수 있다.
예를 들어, 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩하기 전에, 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치가 대응되도록 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치를 검출할 수 있다.
이러한 경우, 상기 (S1100)단계는, 검출 유닛(240)이 제1 단위체(101) 또는 홀딩 유닛(230)의 위치 정보를 검출하는 단계, 및 검출 유닛(240)에 의한 위치 정보에 기초하여, 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치가 대응되도록 홀딩 유닛(230)의 위치가 조정되는 단계를 포함할 수도 있다. 또, 홀딩 유닛(230)의 위치가 조정되는 단계 이전에, 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)의 위치 정보가 비교되는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상술한 단계들은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 향해 하강하는 단계(S1110) 또는 홀딩 유닛(230)의 석션 기능이 개시되는 단계(S1120) 이전에 수행될 수 있다.
또 한편, 제1 단위체(101)의 주행 특성상, 홀딩 유닛(230)이 항상 제1 단위체(101)의 특정 위치를 홀딩하는 것은 어려울 수 있다. 따라서, 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩한 후에, 홀딩된 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230) 사이의 상대적인 위치 정보를 파악하고, 이에 기초하여 스택 유닛(220)을 변위시키는 것이 나란한 적층체(190)를 형성하는데 바람직할 수 있다. 예를 들어, 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 홀딩한 후에 제1 단위체(101) 또는 홀딩 유닛(230)의 위치를 검출할 수 있다. 여기서, 검출 유닛(240)은 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230) 사이의 상대적인 위치를 검출할 수 있다. 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)의 위치를 통해 제1 단위체(101)의 위치를 파악할 수 있다. 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)를 피킹(picking)한 위치 값을 산출하고, 이에 기초하여 제1 단위체(101)의 위치 값을 검출할 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 검출 유닛(240)은 홀딩 유닛(230)이 제1 단위체(101)의 중앙과 결합하였는지, 가장자리와 결합하였는지 확인함으로써 제1 단위체(101)의 위치 정보를 파악할 수 있다.
이러한 경우, 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 방법(S1000)은, 상기 (S1100)단계 이후에, 검출 유닛(240)이 홀딩 유닛(230) 또는 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 정보를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또, 상기 단계 이후에, 검출 유닛(240)이 검출된 위치 정보를 스택 유닛(220)으로 전달하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단계는 (S1100)단계 직후에 반드시 진행되어야 하는 것은 아니나, 검출 유닛(240)에 의해 위치 정보가 검출될 수 있는 범위 내에서 수행되어야 할 것이다.
또, 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 방법(S1000)는 홀딩 유닛(230)의 홀딩 전에, 제1 단위체(101)와 홀딩 유닛(230)을 대응시키기 위해 검출 유닛(240)을 이용하는 단계들 또는 홀딩 유닛(230)의 홀딩 후에, 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 정보를 획득하기 위해 검출 유닛(240)을 이용하는 단계들을 모두 포함할 수도 있고, 이들 중 하나만 포함할 수도 있다.
상기 (S1200) 단계에서, 홀딩 유닛(230)은 제2 위치에서 제1 위치로 이동할 수 있다. 홀딩 유닛(230)은 스택 유닛(220)을 향해 제1 단위체(101)를 제2 위치에서 제1 위치로 이송할 수 있다. 여기서, 홀딩 유닛(230)의 석션 기능은 개시된 상태일 수 있으며, 홀딩 유닛(230)의 하면과 제1 단위체(101)의 상면은 상호 부착된 상태일 수 있다.
상기 (S1300) 단계에서, 스택 유닛(220)은 하측으로 이동할 수 있다. 홀딩 유닛(230)이 제2 위치에서 제1 위치로 이동함에 따라 스택 유닛(220)은 하측으로 이동할 수 있다. 여기서, 하측이란 공급 유닛(210)으로부터 전달되는 전극 조립체(100)의 일면을 기준으로 아래를 의미하는 것일 수 있다. 스택 유닛(220)에는 이미 형성된 기존 적층체(190)가 위치할 수 있다. 기존 적층체(190)의 상면이 하측으로 이동하면, 제1 단위체(101)가 이송됨에 따라 제1 단위체(101)의 이송 방향(x축 방향) 상에 있던 제2 단위체(102)와 이송된 제1 단위체(101) 사이는 일측(p1)으로 폴딩되고, 제2 단위체(102)와 기존 적층체(190) 사이는 타측(p2)으로 폴딩됨으로써 전극 조립체(100)가 지그재그 형태로 폴딩될 수 있다.
이 때, 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190) 상에 나란히 적층되도록 하기 위해, 검출 유닛(240)에 의해 획득된 위치 정보가 이용될 수 있다. 스택 유닛(220)은 검출 유닛(240)에 의해 획득된 위치 정보에 기초하여 위치를 조정할 수 있고, 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190) 상에 나란히 적층되도록 할 수 있다.
이러한 경우, 상기 (S1300)단계는 검출 유닛(240)으로부터 수신한 위치 정보를 이용하여 스택 유닛(220)의 위치가 조정되는 단계(S1310)를 포함할 수 있다. 또, 스택 유닛(220)의 위치가 조정되는 단계 이전에, 제1 단위체(101)와 스택 유닛(220)의 위치 정보가 비교되는 단계를 포함할 수도 있다.
여기서, 상술한 (S1310)단계는, 스택 유닛(220)이 하측으로 이동하기 전에 수행될 수도 있고, 스택 유닛(220)이 하측으로 이동하는 중에, 또는 그 이후에 수행될 수도 있다. 즉, (S1310)단계는, 상기 (S1400)단계 이전에 수행될 수 있다.
여기서, 검출 유닛(240)으로부터 수신한 위치 정보는, 제2 검출 유닛(240b)에 의해 검출된 위치 정보를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 검출 유닛(240b)은 제2 위치에서 홀딩 유닛(230)의 홀딩 후에, 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 정보를 검출할 수 있고, 이를 스택 유닛(220)으로 전달할 수 있다. 스택 유닛(220)은 제1 단위체(101)의 위치 정보에 기초하여 스택 유닛(220)의 위치를 조정할 수 있다.
따라서, 상술한 것과 같이, (S1310)단계 이전에 제2 검출 유닛(240b)이 홀딩 유닛(230) 또는 홀딩된 제1 단위체(101)의 위치 정보를 검출하는 단계 및 제2 검출 유닛(240)이 검출된 위치 정보를 스택 유닛(220)으로 전달하는 단계가 수행될 수 있다.
또 여기서, 검출 유닛(240)으로부터 수신한 위치 정보는, 제1 검출 유닛(240a)에 의해 검출된 위치 정보를 포함할 수도 있다.
또, 제1 검출 유닛(240a)은 제1 위치에서 이동된 제1 단위체(101)가 적층되기 전, 현재 스택 유닛(220)의 위치 또는 제1 단위체(101)의 위치를 검출할 수 있고, 이를 스택 유닛(220)으로 전달할 수 있다. 스택 유닛(220)은 이러한 위치 정보에 기초하여 스택 유닛(220)의 위치를 조정할 수 있다.
따라서, 상기 (S1310) 단계 이전에, 제1 검출 유닛(240a)이 제1 단위체(101) 또는 스택 유닛(220)의 위치 정보를 검출하는 단계, 및 제1 검출 유닛(240a)이 검출된 위치 정보를 스택 유닛(220)으로 전달하는 단계가 수행될 수 있다.
또, 상기 (S1400) 단계에서, 이송된 제1 단위체(101)는 스택 유닛(220) 상에 안착될 수 있다. 제1 단위체(101)는 스택 유닛(220)의 기존 적층체(190) 상에 적층될 수 있다. 이에 따라, 기존 적층체(190)의 상면 상에는, 제1 단위체(101)의 이송 방향(x축 방향) 상 원위에 있던 제2 단위체(102) 및 이송된 제1 단위체(101)가 적층될 수 있다.
한편, 검출 유닛(240), 구체적으로는, 제1 검출 유닛(240a)은 적층된 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190)와 나란히 적층되었는지를 확인하는데 이용될 수 있다. 만약, 제1 단위체(101)가 나란히 적층되지 않은 경우, 해당 적층체(190)는 불량으로 판정되어 공정 외부로 배출될 수 있다.
따라서, 본 실시예의 전극 조립체 폴딩 방법(S1000)은 (S1400)단계 이후에, 검출 유닛(240)이 제1 단위체(101)와 기존 적층체(190)와 대응되는지를 확인하는 단계(S1500)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 단계는 제1 검출 유닛(240a)에 의해 수행될 수 있다.
따라서, 검출 유닛(240)이 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190)와 대응되는지를 확인하는 단계(S1500)는, 제1 검출 유닛(240a)이 적층된 제1 단위체(101), 적층체(190) 또는 스택 유닛(220)의 위치를 검출하는 단계, 제1 단위체(101) 및 적층체(190)의 위치 정보를 비교하는 단계 및 제1 단위체(101)가 기존 적층체(190)와 대응되지 않으면, 불량으로 판정하는 단계로 구체화될 수 있다.
상기 단계들 이후에, 홀딩 유닛(230)은 상승하여 다음 동작을 대기하거나 제1 단위체(101)를 이송하기 위해 이송 방향과 반대로 이동할 수 있다. 또, 상기 단계들이 제1 홀딩 유닛(230a)에 의해 수행된 경우, 상기 단계들 이후에 제2 홀딩 유닛(230b)에 의한 (S1100)단계가 다시 수행될 수 있다.
상기 단계들이 반복됨으로써, 스택 유닛(220) 상에 제1 단위체(101) 및 제2 단위체(102)가 지속 적층될 수 있고, 적층체(190)의 적층 높이는 증가할 수 있다. 상기 단계들을 통해 형성된 적층체(190)는 수평 방향의 지그재그 적층 방식으로 적층됨으로써 빠르게 정확하게 적층될 수 있다. 또, 상기 단계들을 통해 형성된 적층체(190)는, 전극의 이동이 흡입 방식을 이용한 석션 기기에 의해 수행됨으로써, 그 손상이 최소화된 것일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 제1 전극
120: 제2 전극
130: 분리막
190: 적층체
200: 전극 조립체 폴딩 장치
210: 공급 유닛
220: 스택 유닛
230: 홀딩 유닛
232: 이동부
234: 흡착부
235: 흡착 라인
236: 흡착홀
237: 블록
238: 블록 연결홀
239: 블록 흡착홀
240: 검출 유닛

Claims (20)

  1. 전극 조립체를 지그재그 형태로 폴딩하는 장치에 있어서,
    두 개의 시트형 분리막, 서로 마주보는 상기 분리막들의 내측면 사이에 연속적으로 위치한 제2 전극 및 상기 두 분리막의 외측면에 상하로 교대로 위치한 제1 전극을 포함함으로써, 제1 전극이 상면에 위치한 제1 단위체 및 제1 전극이 하면에 위치한 제2 단위체가 교대로 연결된 상기 전극 조립체를 공급하는 공급 유닛,
    상기 공급 유닛으로부터 공급되는 제1 단위체를 홀딩하여 이송하는 홀딩 유닛, 및
    상기 홀딩 유닛에 의해 이송되는 제1 단위체가 적층되는 스택 유닛을 포함하는 전극 조립체 폴딩 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 홀딩 유닛은, 상기 이송되는 제1 단위체를 상기 스택 유닛에 안착시킨 후에, 상승하여 상기 공급 유닛 쪽으로 이동한 후 후속하는 제1 단위체를 홀딩하는 위치로 하강하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 홀딩 유닛은 제1 위치와 제2 위치를 포함하는 경로에서 순환 이동하고,
    상기 제1 위치는 상기 제1 단위체가 상기 스택 유닛에 적층되는 위치이고,
    상기 제2 위치는 상기 홀딩 유닛이 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 상기 제1 단위체를 홀딩하는 위치인, 전극 조립체 폴딩 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 공급 유닛이 좌측에 위치하고 상기 스택 유닛이 우측에 위치하는 경우에, 상기 홀딩 유닛은 반시계 방향으로 순환하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  5. 제3항에서,
    상기 공급 유닛이 우측에 위치하고 상기 스택 유닛이 좌측에 위치하는 경우에, 상기 홀딩 유닛은 시계 방향으로 순환하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 홀딩 유닛은 k 번째 제1 단위체를 이송하는 제1 홀딩 유닛 및 k+1 번째 제1 단위체를 이송하는 제2 홀딩 유닛을 포함하고,
    상기 k 번째 제1 단위체가 상기 스택 유닛 상에 적층된 후, 상기 제2 홀딩 유닛이 상기 k+1 번째 제1 단위체를 홀딩하고,
    k는 자연수인, 전극 조립체 폴딩 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 홀딩 유닛은 상기 제1 단위체의 제1 전극의 상면에 부착되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 홀딩 유닛은 기체 흡입 방식을 이용한 석션 기기인, 전극 조립체 폴딩 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 홀딩 유닛은 관 형상의 흡착 라인을 포함하고, 흡착 라인에는 복수의 흡착홀이 구비된, 전극 조립체 폴딩 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 복수의 흡착홀은 상기 전극 조립체의 폭 방향상 연장되는 방향으로 배치되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 제1 단위체가 상기 홀딩 유닛에 의하여 이송될 때 상기 스택 유닛은 하강함으로써, 기 이송된 제1 단위체와 그에 인접한 상기 제2 단위체의 사이 및 상기 제2 단위체 및 상기 이송되는 제1 단위체의 사이가 서로 반대 방향으로 폴딩되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 이송되는 제1 단위체가 기존 적층체 상에 적층되도록 상기 스택 유닛은 다시 상승하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 제1 단위체의 위치를 검출하기 위한 검출 유닛을 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 검출 유닛에 의해 검출된 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여, 상기 스택 유닛과 상기 제1 단위체 중 적어도 하나가 상기 전극 조립체의 이송 방향 또는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 상기 스택 유닛과 상기 제1 단위체가 서로 정렬되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 검출 유닛에 의해 검출된 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여, 상기 홀딩 유닛과 상기 제1 단위체 중 적어도 하나가 상기 전극 조립체의 이송 방향 또는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로 이동하거나 회전함으로써, 상기 홀딩 유닛과 상기 제1 단위체가 서로 정렬되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  16. 제13항에서,
    상기 검출 유닛은 제1 검출 유닛 및 제2 검출 유닛을 포함하고,
    상기 제1 검출 유닛은 상기 제1 위치 위에 위치하고,
    상기 제2 검출 유닛은 상기 제2 위치 위에 위치하며,
    상기 제1 위치는 상기 제1 단위체가 상기 스택 유닛에서 적층되는 위치이고,
    상기 제2 위치는 상기 홀딩 유닛이 상기 제1 단위체를 홀딩하는 위치인, 전극 조립체 폴딩 장치.
  17. 전극 조립체를 지그재그 형태로 폴딩하는 방법에 있어서,
    두 개의 시트형 분리막, 서로 마주보는 상기 분리막들의 내측면 사이에 연속적으로 위치한 제2 전극 및 상기 두 분리막의 외측면에 상하로 교대로 위치한 제1 전극을 포함함으로써, 제1 전극이 상면에 위치한 제1 단위체 및 제1 전극이 하면에 위치한 제2 단위체가 연속적으로 연결된 전극 조립체를 공급 유닛이 공급하는 단계,
    홀딩 유닛이 상기 공급 유닛으로부터 공급되는 제1 단위체를 홀딩하여 이송하는 단계, 및
    상기 스택 유닛 상에 상기 홀딩 유닛에 의해 이송된 제1 단위체가 적층되는 단계를 포함하고,
    상기 홀딩 유닛은, 상기 이송된 제1 단위체를 상기 스택 유닛에 안착시킨 후에, 상승하여 상기 공급 유닛 쪽으로 이동한 후 후속하는 제1 단위체를 홀딩하는 위치로 하강하는, 전극 조립체 폴딩 방법.
  18. 제17항에서,
    상기 홀딩 유닛은 k 번째 제1 단위체를 이송하는 제1 홀딩 유닛 및 k+1 번째 제1 단위체를 이송하는 제2 홀딩 유닛을 포함하고,
    상기 k 번째 제1 단위체가 상기 스택 유닛 상에 적층된 후, 상기 제2 홀딩 유닛이 상기 k+1 번째 제1 단위체를 홀딩하고,
    k는 자연수인, 전극 조립체의 폴딩 방법.
  19. 제17항에서,
    상기 제1 단위체가 상기 홀딩 유닛에 의하여 이송될 때 상기 스택 유닛은 하강함으로써, 기 이송된 제1 단위체와 그에 인접한 상기 제2 단위체의 사이 및 상기 제2 단위체 및 상기 이송되는 제1 단위체의 사이가 서로 반대 방향으로 폴딩되고,
    상기 이송되는 제1 단위체가 기존 적층체 상에 적층되도록 상기 스택 유닛은 다시 상승하는, 전극 조립체 폴딩 방법.
  20. 제17항에서,
    상기 제1 단위체가 적층되는 단계 이전에:
    검출 유닛이 상기 제1 단위체의 위치 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 검출 유닛에 의한 상기 제1 단위체의 위치 정보에 기초하여 상기 스택 유닛 또는 상기 홀딩 유닛의 위치가 조정되는 단계를 더 포함하는, 전극 조립체의 폴딩 방법.


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