KR20230094736A - 이차전지 고속 셀 스태킹장치 - Google Patents

이차전지 고속 셀 스태킹장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230094736A
KR20230094736A KR1020210184120A KR20210184120A KR20230094736A KR 20230094736 A KR20230094736 A KR 20230094736A KR 1020210184120 A KR1020210184120 A KR 1020210184120A KR 20210184120 A KR20210184120 A KR 20210184120A KR 20230094736 A KR20230094736 A KR 20230094736A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
stacking
separator
cell stacking
cathode
Prior art date
Application number
KR1020210184120A
Other languages
English (en)
Inventor
최성원
박성문
Original Assignee
주식회사 에스에프에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스에프에이 filed Critical 주식회사 에스에프에이
Priority to KR1020210184120A priority Critical patent/KR20230094736A/ko
Publication of KR20230094736A publication Critical patent/KR20230094736A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H45/00—Folding thin material
    • B65H45/02—Folding limp material without application of pressure to define or form crease lines
    • B65H45/06—Folding webs
    • B65H45/10—Folding webs transversely
    • B65H45/101—Folding webs transversely in combination with laying, i.e. forming a zig-zag pile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/10—Handled articles or webs
    • B65H2701/19—Specific article or web
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

이차전지 고속 셀 스태킹장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치는 양극, 분리막(Separator) 및 음극의 스태킹(stacking)공정을 통해 셀(cell)이 스태킹되어 제작되는 장소를 형성하는 스태킹 스테이지(stacking stage)를 구비하는 셀 스태킹 유닛(cell stacking unit); 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 셀 스태킹 유닛을 수평 구동시키는 유닛 수평 구동부; 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 셀 스태킹 유닛을 업/다운(up/down) 구동시키는 유닛 업/다운 구동부; 및 분리막의 장력이 균일하게 유지되면서 양극 및 음극과 함께 스태킹될 수 있도록 셀 스태킹공정 시 유닛 수평 구동부와 유닛 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤하는 장치 컨트롤러를 포함한다.

Description

이차전지 고속 셀 스태킹장치{Secondary cell stacking apparatus}
본 발명은, 이차전지 고속 셀 스태킹장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 이차전지 고속 셀 스태킹장치에 관한 것이다.
이차전지(secondary cell, 2차전지라고도 함)는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지를 가리킨다. 이차전지를 통상적으로 축전기라 부르기도 한다.
이러한 이차전지는 전극 조립체의 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 예컨대, 이차전지는 스택형(stack) 구조, 권취형(젤리롤형) 구조, 스택/폴딩형 구조 등으로 분류될 수 있다.
다양한 분류 중에서 스택형 구조는 양극, 분리막(Separator), 음극을 차례로 적층하여 전극 조립체, 즉 셀(cell)을 형성한 것을 가리킨다.
이때, 분리막은 양극과 음극 사이마다 배치되는데, 이러한 스태킹(stacking) 공정을 위하여 이차전지 고속 셀 스태킹장치가 사용된다.
한편, 이차전지 고속 셀 스태킹장치를 이용한 셀 적층 시 분리막 장력의 유지는 적층 제품의 품질을 좌우하는 매우 중요한 요소로 작용한다.
때문에, 이를 해결하기 위한 첫 번째 방안으로서 스태킹 스테이지를 90도 틸팅(tilting)시키면서 셀 스태킹공정을 진행하려는 방안이 예상된다. 하지만, 이처럼 스태킹 스테이지를 틸팅시키는 방식은 스태킹 스테이지가 움직이는 구간에 따라 분리막의 길이 변화가 발생하게 되면서 분리막에 대한 장력 불균일이 발생할 소지가 있다.
이에, 다른 대안으로서 스태킹 스테이지를 단지 좌우 수평으로 이동시키면서 셀 스태킹공정을 진행하는 것이다. 하지만, 이러한 방식 역시, 스태킹 스테이지가 움직이는 구간에 따라 분리막의 길이 변화가 발생하게 되면서 분리막에 대한 장력 불균일이 발생할 소지가 있다.
물론, 이러한 현상, 즉 문제점을 보완하기 위해 댄서 기구를 적용하기도 하지만, 댄서 기구만으로는 장력 불균일 문제를 완전히 해결하기 어렵다. 실제, 분리막에 대한 장력 불균일 문제는 스태킹 제품의 주름 등 불량의 원인이 될 수 있고, 또한 품질에 큰 영향을 줄 수 있는데, 특히 이러한 현상은 생산성 향상을 위하여 스태킹 스테이지를 고속으로 움직일 때 더욱 문제가 된다는 점에서 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2013-0104279호
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있는 이차전지 고속 셀 스태킹장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극, 분리막(Separator) 및 음극의 스태킹(stacking)공정을 통해 상기 셀(cell)이 스태킹되어 제작되는 장소를 형성하는 스태킹 스테이지(stacking stage)를 구비하는 셀 스태킹 유닛(cell stacking unit); 상기 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 상기 셀 스태킹 유닛을 수평 구동시키는 유닛 수평 구동부; 상기 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 상기 셀 스태킹공정 시 상기 셀 스태킹 유닛을 업/다운(up/down) 구동시키는 유닛 업/다운 구동부; 및 상기 분리막의 장력이 균일하게 유지되면서 상기 양극 및 상기 음극과 함께 스태킹될 수 있도록 상기 셀 스태킹공정 시 상기 유닛 수평 구동부와 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤하는 장치 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치가 제공될 수 있다.
상기 셀 스태킹 유닛의 일측에 배치되며, 상기 스태킹 스테이지로 분리막을 공급하는 분리막 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 분리막 공급부는 양극과 음극이 순차적으로 스태킹될 때, 그 사이로 분리막이 연속적인 웹(web) 타입으로 공급되도록 하는 웹 타입 분리막 공급부일 수 있다.
상기 웹 타입 분리막 공급부는, 분리막을 가이드하는 복수 개의 분리막 가이드 롤러; 및 상기 분리막 가이드 롤러의 주변에 배치되며, 분리막의 공급 풀림량을 조절하는 분리막 댄서를 포함할 수 있다.
상기 분리막 공급부의 일측에 배치되며, 상기 셀 스태킹 유닛과 협조해서 상기 스태킹 스테이지 상에 상기 양극을 스태킹하는 양극 스태킹 유닛; 및 상기 분리막 공급부의 타측에 배치되며, 상기 셀 스태킹 유닛과 협조해서 상기 스태킹 스테이지 상에 상기 음극을 스태킹하는 음극 스태킹 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 양극 스태킹 유닛은, 양극이 얼라인(align)되면서 안착되는 양극 얼라인 스테이지; 상기 양극 얼라인 스테이지를 조정 가능하게 지지하는 양극 스테이지 서포터; 및 상기 양극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되며, 상기 양극 얼라인 스테이지 상에서 얼라인 완료된 양극을 상기 셀 스태킹 유닛의 스태킹 스테이지로 전달하는 양극 트랜스퍼를 포함할 수 있다.
상기 음극 스태킹 유닛은, 음극이 얼라인(align)되면서 안착되는 음극 얼라인 스테이지; 상기 음극 얼라인 스테이지를 조정 가능하게 지지하는 음극 스테이지 서포터; 및 상기 음극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되며, 상기 음극 얼라인 스테이지 상에서 얼라인 완료된 음극을 상기 셀 스태킹 유닛의 스태킹 스테이지로 전달하는 음극 트랜스퍼를 포함할 수 있다.
상기 양극 및 음극 트랜스퍼는 모두가, 상기 양극 및 음극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되는 무빙 바디; 및 상기 무빙 바디의 일측에 마련되고 양극 또는 음극을 흡착하는 복수 개의 흡착 모듈을 포함할 수 있다.
상기 장치 컨트롤러는, 양극 또는 음극의 스태킹을 위하여 상기 스태킹 스테이지가 상기 양극 스태킹 유닛 또는 상기 음극 스태킹 유닛 쪽으로 이동할 때, 상기 분리막의 장력이 균일하게 유지될 수 있게 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤해서 상기 스태킹 스테이지가 소정 거리 다운(down) 동작하면서 수평 구동하도록 상기 유닛 수평 구동부와 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤할 수 있다.
상기 유닛 수평 구동부는 리니어 모터일 수 있다.
상기 유닛 업/다운 구동부는 실린더 장치일 수 있다.
상기 유닛 업/다운 구동부는 스태킹 스테이지를 포함한 셀 스태킹 유닛과 상기 유닛 수평 구동부 전체를 업/다운(up/down) 구동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 요부 확대도이다.
도 3은 도 2에 도시된 양극 및 음극 트랜스퍼의 확대도이다.
도 4 내지도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 동작 공정도들이다.
도 7은 도 1의 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 제어블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치에 적용 가능한 분리막 공급부의 구성 예시도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 요부 확대도이다.
도 10은 도 9에 도시된 양극 및 음극 트랜스퍼의 확대도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 요부 확대도이며, 도 3은 도 2에 도시된 양극 및 음극 트랜스퍼의 확대도이고, 도 4 내지도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 동작 공정도들이며, 도 7은 도 1의 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치는 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있도록 한다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치는 분리막 공급부(170), 양극 스태킹 유닛(110), 음극 스태킹 유닛(120), 셀 스태킹 유닛(130, cell stacking unit), 유닛 수평 구동부(150) 및 유닛 업/다운 구동부(160)를 포함할 수 있다.
이뿐만 아니라 본 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치에는 장치의 컨트롤을 위해, 특히 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 해소하기 위한 유닛 수평 구동부(150) 및 유닛 업/다운 구동부(160)의 컨트롤을 위해 장치 컨트롤러(190)가 더 탑재된다.
장치 컨트롤러(190)에 관한 자세한 설명은 후술하기로 하고 분리막 공급부(170), 양극 스태킹 유닛(110), 음극 스태킹 유닛(120) 및 셀 스태킹 유닛(130)의 순서대로 구성과 작용을 설명한다.
분리막 공급부(170)는 이차전지 셀(cell)을 형성하는 분리막을 공급하는 역할을 한다. 앞서 기술한 것처럼 전극 조립체, 즉 셀(cell)은 양극, 분리막, 음극을 차례로 적층, 즉 스태킹(stacking)해서 제작하는데, 이때 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 분리막 공급부(170)가 공급한다.
다양한 형태의 분리막 공급부(170)가 적용될 수 있는데, 본 실시예에서는 웹 타입(web type) 분리막 공급부(170)로 적용하고 있다.
웹 타입 분리막 공급부(170)는 양극과 음극이 순차적으로 스태킹될 때, 그 사이로 분리막이 연속적인 웹(web) 타입으로 공급되도록 하는 역할을 한다.
다시 말해, 본 실시예에 적용되는 분리막은 낱장의 개별 조각이 아닌 예컨대, 장판과 같이 롤(roll) 형태로 된 웹 타입 분리막이다. 따라서 음극이 스태킹된 후, 웹 타입 분리막이 음극의 상부를 덮고 그 위로 다시 양극이 스태킹되면 다시 웹 타입 분리막이 양극의 상부를 덮는 형태로 음극 및 양극과 함께 웹 타입 분리막이 스태킹될 수 있는데, 이와 같은 웹 타입 분리막을 연속적으로 혹은 유기적으로 공급하기 위해 웹 타입 분리막 공급부(170)가 적용되는 것이다.
웹 타입 분리막 공급부(170)는 분리막을 가이드하는 복수 개의 분리막 가이드 롤러(172)와, 분리막 가이드 롤러(172)의 주변에 배치되며, 분리막의 공급 풀림량을 조절하는 분리막 댄서(176)를 포함할 수 있다.
분리막 가이드 롤러(172)는 웹 타입 분리막 공급부(170) 상에서 곳곳에 배치되며, 해당 위치에서 회전하면서 분리막에 대한 이동을 가이드한다. 따라서, 분리막 가이드 롤러(172) 중에는 사행을 방지하는 기능성 롤러도 포함될 수 있다.
분리막 댄서(176)는 분리막의 공급 풀림량을 조절하는 기능을 한다. 분리막 댄서(176) 역시, 복수 개로 조합된 롤(roll) 형태를 가지며, 상하 동작되면서 웹 타입 분리막의 공급량 또는 풀림량을 조절한다.
이러한 분리막 댄서(176)는 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 해소하기 위한 수단이기는 하나, 분리막 댄서(176)만으로는 장력 불균일 문제를 완벽하게 해결하기 어렵다. 때문에, 본 실시예의 경우에는 유닛 수평 구동부(150), 유닛 업/다운 구동부(160) 및 장치 컨트롤러(190) 등의 구성, 구조를 더 갖추고 있는 것이다.
양극 스태킹 유닛(110)은 분리막 공급부(170)의 일측에 배치되며, 셀 스태킹 유닛(130)과 협조해서 스태킹 스테이지(140) 상에 양극을 스태킹하는 역할을 한다. 여기서, 양극이라 일정한 두께와 면적을 갖는 양극판을 가리킨다.
이러한 양극 스태킹 유닛(110)은 양극이 얼라인(align)되면서 안착되는 양극 얼라인 스테이지(111)와, 양극 얼라인 스테이지(111)를 조정 가능하게 지지하는 양극 스테이지 서포터(112)와, 양극 얼라인 스테이지(111)와 셀 스태킹 유닛(130) 사이에 이동 가능하게 배치되며, 양극 얼라인 스테이지(111) 상에서 얼라인 완료된 양극을 셀 스태킹 유닛(130)의 스태킹 스테이지(140)로 전달하는 양극 트랜스퍼(115)를 포함할 수 있다.
음극 스태킹 유닛(120)은 분리막 공급부(170)의 타측에 배치되며, 셀 스태킹 유닛(130)과 협조해서 스태킹 스테이지(140) 상에 음극을 스태킹하는 역할을 한다. 음극 스태킹 유닛(120)의 구조가 전술한 양극 스태킹 유닛(110)의 구조와 동일하다.
이러한 음극 스태킹 유닛(120)은 음극이 얼라인(align)되면서 안착되는 음극 얼라인 스테이지(121)와, 음극 얼라인 스테이지(121)를 조정 가능하게 지지하는 음극 스테이지 서포터(122)와, 음극 얼라인 스테이지(121)와 셀 스태킹 유닛(130) 사이에 이동 가능하게 배치되며, 음극 얼라인 스테이지(121) 상에서 얼라인 완료된 음극을 셀 스태킹 유닛(130)의 스태킹 스테이지(140)로 전달하는 음극 트랜스퍼(125)를 포함할 수 있다.
전술한 것처럼 양극 스태킹 유닛(110)과 음극 스태킹 유닛(120)에는 실질적으로 양극(판)과 음극(판)을 흡착해서 전달하기 위한 양극 트랜스퍼(115)와 음극 트랜스퍼(125)가 마련되는데, 이들의 구성, 구조는 동일하다. 즉 본 실시예에서 양극 및 음극 트랜스퍼(115,125)는 모두가 양극 및 음극 얼라인 스테이지(111,121)와 셀 스태킹 유닛(130) 사이에 이동 가능하게 배치되는 무빙 바디(115a,125a)와, 무빙 바디(115a,125a)의 일측에 마련되고 양극 또는 음극을 흡착하는 복수 개의 흡착 모듈(115b,125b)을 포함할 수 있다. 물론, 양극 및 음극 트랜스퍼(115,125)가 흡착 방식으로 양극(판)과 음극(판)을 흡착해서 전달하는 것이 이상적이지만, 다른 전달 방식이 적용될 수도 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
한편, 셀 스태킹 유닛(130)은 양극, 분리막 및 음극의 스태킹(stacking) 공정을 통해 셀(cell)이 스태킹되게 하는 역할을 한다.
이러한 셀 스태킹 유닛(130)은 양극, 분리막 및 음극의 스태킹공정을 통해 셀(cell)이 스태킹되어 제작되는 장소를 형성하는 스태킹 스테이지(140, stacking stage)를 포함한다.
유닛 수평 구동부(150)는 셀 스태킹 유닛(130)과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 셀 스태킹 유닛(130)을 수평 구동시키는 역할을 한다. 본 실시예에서 유닛 수평 구동부(150)는 리니어 모터로 적용된다. 따라서, 도 1의 화살표처럼 셀 스태킹 유닛(130)은 유닛 수평 구동부(150)에 의해 도면상 좌우, 즉 양극 스태킹 유닛(110) 및 음극 스태킹 유닛(120) 쪽으로 이동할 수 있다.
유닛 업/다운 구동부(160)는 셀 스태킹 유닛(130)과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 셀 스태킹 유닛(130)을 업/다운(up/down) 구동시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 유닛 업/다운 구동부(160)는 실린더 장치로 적용될 수 있다. 특히, 본 실시예에 적용되는 유닛 업/다운 구동부(160)는 스태킹 스테이지(140)를 포함한 셀 스태킹 유닛(130)과 유닛 수평 구동부(150) 전체를 업/다운(up/down) 구동시킨다. 때문에, 정밀 제어가 가능해진다.
한편, 장치 컨트롤러(190)는 분리막의 장력이 균일하게 유지되면서 양극 및 음극과 함께 스태킹될 수 있도록 셀 스태킹공정 시 유닛 수평 구동부(150)와 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 컨트롤한다.
다시 말해, 본 실시예에서 장치 컨트롤러(190)는 양극 또는 음극의 스태킹을 위하여 스태킹 스테이지(140)가 양극 스태킹 유닛(110) 또는 음극 스태킹 유닛(120) 쪽으로 이동할 때, 분리막의 장력이 균일하게 유지될 수 있게 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 컨트롤해서 스태킹 스테이지(140)가 소정 거리 다운(down) 동작하면서 수평 구동하도록 유닛 수평 구동부(150)와 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다.
장치 컨트롤러(190)의 컨트롤에 대해 좀 더 구체적으로 살펴본다. 장치의 동작을 도시한 도 4는 스태킹 스테이지(140)가 양극 스태킹 유닛(110) 쪽에 배치된 경우이고, 도 5는 스태킹 스테이지(140)가 중앙 통과 위치에 배치된 경우이며, 도 6은 스태킹 스테이지(140)가 음극 스태킹 유닛(120) 쪽에 배치된 경우인데, 도 4의 상태에서 장치 컨트롤러(190)가 유닛 수평 구동부(150)와 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 컨트롤함에 따라 스태킹 스테이지(140)가 소정 거리(H) 다운(down) 동작하면서 수평 구동, 즉 음극 스태킹 유닛(120) 쪽으로 이동하게 함으로써 도 5와 같은 상태가 되게 할 수 있으며, 이후에 도 6처럼 유닛 업/다운 구동부(160)가 업(up) 동작하게 할 수 있다. 이럴 경우, 좌측 끝과 우측 끝에서의 분리막이 제일 길고 중간에서 제일 짧게 형성되는데 따른 분리막의 장력 불균일 문제를 효과적으로 해소할 수 있게 되는 것이다. 참고로, 도 6의 참조부호 180은 분리박 보충장치이다. 분리박 보충장치(180) 역시, 분리막 공급부(170)와 동일한 구조를 취할 수 있다.
이러한 역할을 수행하는 장치 컨트롤러(190)는 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 그리고 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 분리막의 장력이 균일하게 유지되면서 양극 및 음극과 함께 스태킹될 수 있도록 셀 스태킹공정 시 유닛 수평 구동부(150)와 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.
서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 장치 컨트롤러(190)는 양극 또는 음극의 스태킹을 위하여 스태킹 스테이지(140)가 양극 스태킹 유닛(110) 또는 음극 스태킹 유닛(120) 쪽으로 이동할 때, 분리막의 장력이 균일하게 유지될 수 있게 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 컨트롤해서 스태킹 스테이지(140)가 소정 거리 다운(down) 동작하면서 수평 구동하도록 유닛 수평 구동부(150)와 유닛 업/다운 구동부(160)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 작용을 설명한다.
양극을 먼저 스태킹한다고 가정할 때, 스태킹 스테이지(140) 상에 양극이 스태킹되고 분리막이 스태킹된 후, 다시 음극이 스태킹되고 다시 분리막이 스태킹되는 순서로 분리막 공급부(170), 양극 스태킹 유닛(110), 음극 스태킹 유닛(120), 셀 스태킹 유닛(130), 유닛 수평 구동부(150) 및 유닛 업/다운 구동부(160)가 유기적인 메커니즘으로 동작해서 셀 스태킹공정이 이루어진다.
이때, 분리막은 스태킹 스테이지(140)의 동작에 맞물려 역이동하거나 늘어나야 하지만, 예컨대, 도 4의 상태에서 스태킹 스테이지(140)가 소정 거리(L) 다운(down) 동작하면서 수평 구동, 즉 음극 스태킹 유닛(120) 쪽으로 이동하게 함으로써 도 5와 같은 상태가 되게 할 수 있고, 이후에 도 6처럼 유닛 업/다운 구동부(160)가 업(up) 동작하게 함으로써 좌우, 중앙에서의 길이 차에 따른 장력 불균일 문제를 효과적으로 해소할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치에 적용 가능한 분리막 공급부의 구성 예시도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치에도 분리막 공급부(270)가 작용되는데, 이때의 분리막 공급부(270)는 도 8과 같은 구조를 이룰 수 있다.
이러한 분리막 공급부(270) 역시, 앞서 기술한 것처럼 웹 타입 분리막 공급부(270)일 수 있으며, 장치의 상부에 배치될 수 있다.
본 실시예에 적용되는 분리막 공급부(270)는 연속되는 웹 타입 분리막을 공급하는 장치로서, 분리막 공급 유닛(271)과 연결되며, 웹 타입 분리막을 셀 스태킹 유닛(230)의 스태킹 스테이지(140, 도 1 참조)로 전달하는 분리막 공급 롤러(272)와, 분리막 공급 롤러(272)와 연결되며, 분리막 공급 롤러(272)의 동작을 구동 또는 정지시키는 롤러 구동부(273)를 포함한다.
롤러 구동부(273)는 모터(미도시)를 포함하되 모터의 온/오프(on/off) 동작으로 분리막 공급 롤러(272)가 동작 또는 정지되게 한다.
이처럼 롤투롤(roll to roll) 방식의 웹 타입 분리막 공급부(270)가 적용됨으로써 웹 타입 분리막을 공급하는 효율이 높아질 수 있는 이점이 있다.
분리막 공급 유닛(271)과 분리막 공급 롤러(272) 사이 또는 그 주변에는 위치별로 복수 개 배치되되 해당 위치에서 웹 타입 분리막을 가이드하는 복수의 가이드 롤러(274)가 마련된다. 가이드 롤러(274)들을 무동력 자유 회전롤러로 적용될 수 있다.
가이드 롤러(274)들 사이에는 웹 타입 분리막을 센터링하는 분리막 센터링부(275)가 마련된다. 분리막 센터링부(275)로 인해 웹 타입 분리막이 비뚤지 않고 바르게 공급될 수 있다.
가이드 롤러(274)들 사이에는 웹 타입 분리막의 공급 풀림량을 조절하는 분리막 댄서(276)가 마련된다. 분리막 댄서(276) 역시, 복수 개로 조합된 롤(roll) 형태를 가지며, 상하 동작되면서 웹 타입 분리막의 공급량 또는 풀림량을 조절한다. 이는 전술한 실시예의 분리막 댄서(176, 도 1 참조)와 같은 기능, 역할을 담당한다.
이상 설명한 바와 같은 분리막 공급부(270)가 적용되더라도 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 고속 셀 스태킹장치의 요부 확대도이고, 도 10은 도 9에 도시된 양극 및 음극 트랜스퍼 유닛의 확대도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 양극 및 음극의 운반 수단으로서 양극 및 음극 트랜스퍼(315,325)가 적용된다. 양극 및 음극 트랜스퍼(315,325)가 무빙 바디(115a,125a)와 복수 개의 흡착 모듈(115b,125b)을 포함하는 것은 전술한 실시예와 같다.
한편, 본 실시예의 경우, 양극 및 음극 트랜스퍼(315,325)의 빙 바디(115a,125a)에 양극 및 음극 비전 카메라(316,326)가 마련된다.
양극 비전 카메라(316)는 스태킹 스테이지(140) 상에 양극이 스태킹될 때 양극의 스태킹 상태에 대한 영상을 촬영하고, 음극 비전 카메라(326)는 스태킹 스테이지(140) 상에 음극이 스태킹될 때 음극의 스태킹 상태에 대한 영상을 촬영해서 정보를 컨트롤러(190, 도 7 참조)로 전송한다.
다시 말해, 양극 및 음극 비전 카메라(316,326)는 양극 및 음극을 전달할 때, 촬영한다. 이럴 경우, 양극 및 음극의 스태킹 상태에 대한 영상 촬영에 따른 딜레이 타임(Delay Time)을 종래보다 줄일 수 있으며, 이로 인해 택트 타임(Tact Time) 감소에 따른 생산성 향상에 이바지할 수 있게 되는 것이다.
본 실시예가 적용되더라도 콤팩트하지만 종래보다 효율적인 구조로써 분리막에 대한 장력 불균일 문제를 용이하게 해소할 수 있으며, 이로 인해 스태킹 제품의 불량 발생을 없애 제품의 품질 향상을 도모할 수 있다.
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
110 : 양극 스태킹 유닛 111 : 양극 얼라인 스테이지
112 : 양극 스테이지 서포터 115 : 양극 트랜스퍼
115a : 무빙 바디 115b : 흡착 모듈
120 : 음극 스태킹 유닛 121 : 음극 얼라인 스테이지
122 : 음극 스테이지 서포터 125 : 음극 트랜스퍼
125a : 무빙 바디 125b : 흡착 모듈
130 : 셀 스태킹 유닛 140 : 스태킹 스테이지
150 : 유닛 수평 구동부 160 : 유닛 업/다운 구동부
170 : 분리막 공급부 172 : 분리막 가이드 롤러
176 : 분리막 댄서 190 : 장치 컨트롤러

Claims (12)

  1. 양극, 분리막(Separator) 및 음극의 스태킹(stacking)공정을 통해 상기 셀(cell)이 스태킹되어 제작되는 장소를 형성하는 스태킹 스테이지(stacking stage)를 구비하는 셀 스태킹 유닛(cell stacking unit);
    상기 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 셀 스태킹공정 시 상기 셀 스태킹 유닛을 수평 구동시키는 유닛 수평 구동부;
    상기 셀 스태킹 유닛과 연결되며, 상기 셀 스태킹공정 시 상기 셀 스태킹 유닛을 업/다운(up/down) 구동시키는 유닛 업/다운 구동부; 및
    상기 분리막의 장력이 균일하게 유지되면서 상기 양극 및 상기 음극과 함께 스태킹될 수 있도록 상기 셀 스태킹공정 시 상기 유닛 수평 구동부와 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤하는 장치 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 스태킹 유닛의 일측에 배치되며, 상기 스태킹 스테이지로 분리막을 공급하는 분리막 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리막 공급부는 양극과 음극이 순차적으로 스태킹될 때, 그 사이로 분리막이 연속적인 웹(web) 타입으로 공급되도록 하는 웹 타입 분리막 공급부인 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웹 타입 분리막 공급부는,
    분리막을 가이드하는 복수 개의 분리막 가이드 롤러; 및
    상기 분리막 가이드 롤러의 주변에 배치되며, 분리막의 공급 풀림량을 조절하는 분리막 댄서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분리막 공급부의 일측에 배치되며, 상기 셀 스태킹 유닛과 협조해서 상기 스태킹 스테이지 상에 상기 양극을 스태킹하는 양극 스태킹 유닛; 및
    상기 분리막 공급부의 타측에 배치되며, 상기 셀 스태킹 유닛과 협조해서 상기 스태킹 스테이지 상에 상기 음극을 스태킹하는 음극 스태킹 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 양극 스태킹 유닛은,
    양극이 얼라인(align)되면서 안착되는 양극 얼라인 스테이지;
    상기 양극 얼라인 스테이지를 조정 가능하게 지지하는 양극 스테이지 서포터; 및
    상기 양극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되며, 상기 양극 얼라인 스테이지 상에서 얼라인 완료된 양극을 상기 셀 스태킹 유닛의 스태킹 스테이지로 전달하는 양극 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 음극 스태킹 유닛은,
    음극이 얼라인(align)되면서 안착되는 음극 얼라인 스테이지;
    상기 음극 얼라인 스테이지를 조정 가능하게 지지하는 음극 스테이지 서포터; 및
    상기 음극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되며, 상기 음극 얼라인 스테이지 상에서 얼라인 완료된 음극을 상기 셀 스태킹 유닛의 스태킹 스테이지로 전달하는 음극 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 양극 및 음극 트랜스퍼는 모두가,
    상기 양극 및 음극 얼라인 스테이지와 상기 셀 스태킹 유닛 사이에 이동 가능하게 배치되는 무빙 바디; 및
    상기 무빙 바디의 일측에 마련되고 양극 또는 음극을 흡착하는 복수 개의 흡착 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 장치 컨트롤러는,
    양극 또는 음극의 스태킹을 위하여 상기 스태킹 스테이지가 상기 양극 스태킹 유닛 또는 상기 음극 스태킹 유닛 쪽으로 이동할 때, 상기 분리막의 장력이 균일하게 유지될 수 있게 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 컨트롤해서 상기 스태킹 스테이지가 소정 거리 다운(down) 동작하면서 수평 구동하도록 상기 유닛 수평 구동부와 상기 유닛 업/다운 구동부의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유닛 수평 구동부는 리니어 모터인 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유닛 업/다운 구동부는 실린더 장치인 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 유닛 업/다운 구동부는 스태킹 스테이지를 포함한 셀 스태킹 유닛과 상기 유닛 수평 구동부 전체를 업/다운(up/down) 구동시키는 것을 특징으로 하는 이차전지 고속 셀 스태킹장치.
KR1020210184120A 2021-12-21 2021-12-21 이차전지 고속 셀 스태킹장치 KR20230094736A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210184120A KR20230094736A (ko) 2021-12-21 2021-12-21 이차전지 고속 셀 스태킹장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210184120A KR20230094736A (ko) 2021-12-21 2021-12-21 이차전지 고속 셀 스태킹장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230094736A true KR20230094736A (ko) 2023-06-28

Family

ID=86994623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210184120A KR20230094736A (ko) 2021-12-21 2021-12-21 이차전지 고속 셀 스태킹장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230094736A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130104279A (ko) 2012-03-13 2013-09-25 삼성전자주식회사 발광 소자 패키지의 와이어 검사 방법 및 그 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130104279A (ko) 2012-03-13 2013-09-25 삼성전자주식회사 발광 소자 패키지의 와이어 검사 방법 및 그 시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102203397B1 (ko) 2차전지 스태킹장치
KR102344049B1 (ko) 2차 전지용 전극 생산 시스템
KR100828677B1 (ko) 연료 전지 스택 적층 시스템 및 그 방법
KR102563440B1 (ko) 연료전지용 막-전극 어셈블리의 커팅 장치 및 방법
KR20120020223A (ko) 에너지 저장 장치의 전극 제조용 도핑 장치 및 이를 이용한 전극 제조 방법
KR102043902B1 (ko) 이차전지용 전극적층장치
KR102496215B1 (ko) 2차전지 제조시스템
US20230088002A1 (en) Roll for Supporting Electrode and Electrode Manufacturing Apparatus Including the Same
KR20220109241A (ko) 이차전지용 라미네이션 장치 및 방법
KR20230094736A (ko) 이차전지 고속 셀 스태킹장치
KR102606432B1 (ko) 적층 셀 풀링장치 및 그를 구비하는 이차전지 고속 셀 스태킹시스템
KR102322980B1 (ko) 연료전지용 막 전극접합체를 컷팅하기 위한 롤투시트 시스템
KR102606431B1 (ko) 이차전지 고속 셀 스태킹장치
KR102606433B1 (ko) 이차전지 고속 셀 스태킹장치
KR102319010B1 (ko) 분리막 인출장치
KR102426466B1 (ko) 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치
KR102171685B1 (ko) 2차전지 스태킹장치
KR102203398B1 (ko) 2차전지 스태킹 자동화 시스템
KR20230096251A (ko) 이차전지의 셀 제조용 분리막 적층장치
KR102559375B1 (ko) 중공형 롤 타입 적재물 이적재기
KR20180070844A (ko) 연료전지 제조 시스템 및 방법
KR102559374B1 (ko) 중공형 롤 타입 적재물 이적재기
KR101894733B1 (ko) 연료전지 테이핑장치
KR102559372B1 (ko) 롤 타입 적재물 이적재 시스템
KR20220032670A (ko) 이차전지 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal