KR20230101270A - 전극조립체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 전극조립체 - Google Patents

전극조립체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 전극조립체 Download PDF

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KR20230101270A
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 음극판, 양극판 및 분리막이 적층되는 제1 적층영역을 구비하는 적층플레이트;와, 상기 적층플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트를 이동시키는 제1 구동유닛;과, 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 예비 전극조립체의 최상부에 상기 분리막이 존재하는 상태에서 상기 예비 전극조립체를 상기 적층플레이트의 외부로 잡아 당겨 상기 분리막에 장력을 제공하는 전극조립체 배출유닛;과, 상기 적층플레이트에 상기 분리막만 남은 상태에서 상기 분리막을 가압하는 분리막 고정유닛; 및 상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 이후, 상기 적층플레이트에서 상기 분리막을 절단하는 분리막 컷팅유닛;을 포함할 수 있다.

Description

전극조립체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 전극조립체{APPARATUS FOR MANUFACTURE OF ELECTRODE ASSEMBLY AND ELECTRODE ASSEMBLY MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 전극조립체 제조 장치 및 이에 의해 제조된 전극조립체에 관한 것이다.
이차전지는 휴대전화, 노트북과 같은 소형 전자기기뿐만 아니라 전기자동차(EV)와 같은 중대형 기계장치에도 광범위하게 사용되고 있고, 충전 및 재사용이 가능하다는 장점이 있다.
이러한 이차전지는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 케이스에 수납하고, 상기 케이스에 전해액을 주입한 후에 상기 케이스를 밀봉하여 형성될 수 있다.
전극조립체를 제조하기 위해서 분리막을 연속적으로 공급하면서 분리막 상에 일정 개수의 양극판 및 일정 개수의 음극판을 번갈아가며 적층할 수 있다. 이러한 형태로 제조된 전극조립체에서 하나의 분리막은 양극판과 음극판 사이에서 지그재그로 접힌 형태를 가질 수 있으며, 이에 의해 분리막은 양극판과 음극판 사이마다 존재할 수 있다.
일정 개수의 양극판 및 일정 개수의 음극판을 분리막 상에 모두 적층한 후에는 양극판, 음극판 및 분리막 적층체의 표면을 분리막으로 말고, 분리막을 절단하여 하나의 전극조립체를 완성할 수 있다.
KR 10-2014-0121994 A (2014.10.17)
본 발명은 전극조립체의 품질을 향상시키고, 전극조립체 제조 공정의 효율성을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 분리막 절단면의 품질을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 음극판, 양극판 및 분리막이 적층되는 제1 적층영역을 구비하는 적층플레이트;와, 상기 적층플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트를 이동시키는 제1 구동유닛;과, 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 예비 전극조립체의 최상부에 상기 분리막이 존재하는 상태에서 상기 예비 전극조립체를 상기 적층플레이트의 외부로 잡아 당겨 상기 분리막에 장력을 제공하는 전극조립체 배출유닛;과, 상기 적층플레이트에 상기 분리막만 남은 상태에서 상기 분리막을 가압하는 분리막 고정유닛; 및 상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 이후, 상기 적층플레이트에서 상기 분리막을 절단하는 분리막 컷팅유닛;을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서 상기 적층플레이트는, 중공부; 및 상기 제1 적층영역의 외부에 존재하는 제1 도피홈;을 포함하고, 상기 제1 구동유닛은, 상기 제1 적층영역에 상기 분리막이 적층될 때마다 상기 분리막의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 제1 적층영역에 상기 음극판이 적층될 때마다 상기 음극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키며, 상기 제1 적층영역에 상기 양극판이 적층될 때마다 상기 양극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 전극조립체 배출유닛은, 상기 예비 전극조립체를 잡아 상기 중공부의 외부로 이동시켜 상기 분리막만 상기 제1 도피홈과 대향하도록 할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제1 구동유닛은, 상기 분리막만 상기 제1 도피홈과 대향한 상태에서 상기 적층플레이트를 상승시켜 초기위치로 복귀시키고, 상기 분리막 컷팅유닛은, 상기 분리막이 상기 제1 도피홈과 대향한 상태에서 상기 분리막을 절단하고, 상기 제1 도피홈에 삽입될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 적층플레이트에 둘러 싸이는 제2 적층영역을 구비하고, 상기 제2 적층영역에 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되는 이동플레이트; 및 상기 이동플레이트에 연결되고, 상기 이동플레이트를 이동시키는 제2 구동유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 이동플레이트는, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 분리막 컷팅유닛과 대향되게 배치되고, 상기 분리막을 상기 분리막 컷팅유닛 방향으로 밀어 올리는 돌출영역;을 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 적층플레이트는, 상기 이동플레이트가 삽입되는 중공부;를 포함하고, 상기 이동플레이트는, 적어도 일부 영역이 상기 중공부에 존재할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제1 구동유닛은, 상기 제1 적층영역에 상기 분리막이 적층될 때마다 상기 분리막의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 제1 적층영역에 상기 음극판이 적층될 때마다 상기 음극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키며, 상기 제1 적층영역에 상기 양극판이 적층될 때마다 상기 양극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 제2 구동유닛은, 상기 제2 적층영역이 상기 제1 적층영역과 동일 높이에 존재하도록 상기 이동플레이트를 하강시킬 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제2 구동유닛은, 상기 이동플레이트가 상기 중공부에서 이탈되도록 상기 이동플레이트를 하강시켜 상기 제2 적층영역을 상기 예비 전극조립체와 접촉 해제시키고, 상기 전극조립체 배출유닛은, 상기 중공부에 진입하여 상기 예비 전극조립체를 잡아 상기 중공부의 외부로 이동시키고, 상기 제1 구동유닛은, 상기 분리막만 상기 제1 적층영역과 대향한 상태에서 상기 적층플레이트를 상승시켜 초기위치로 복귀시키고, 상기 제2 구동유닛은, 상기 제2 적층영역이 상기 제1 적층영역과 동일 높이에 존재하도록 상기 이동플레이트를 상승시킬 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 이동플레이트는, 상기 제2 적층영역의 외부에 존재하는 제2 도피홈;을 포함하고, 상기 전극조립체 배출유닛은, 상기 분리막만 상기 제2 도피홈과 대향하도록 상기 예비 전극조립체를 상기 중공부의 외부로 이동시킬 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 분리막 고정유닛은, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 제1 적층영역과 대향하고, 상기 분리막이 상기 제1 적층영역에 밀착되도록 상기 분리막을 가압하게 제공될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 분리막 컷팅유닛은, 상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 상태에서 상기 분리막 방향으로 하강하여 상기 분리막을 절단하는 절단부재;를 포함하고, 상기 절단부재는, 상기 분리막이 상기 제2 도피홈과 대향한 상태에서 상기 분리막을 절단하고, 상기 제2 도피홈에 삽입될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 돌출영역은, 상기 이동플레이트에서 상기 제2 도피홈에 이웃하는 영역이 상기 분리막 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 돌출영역은, 그 단부가 상기 분리막에 접촉하고, 상기 단부와 상기 제1 적층영역 간의 높이 차이는 1mm 이상 5mm 이하일 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제1 적층영역에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛;과, 상기 분리막 위에 상기 음극판을 안착시키는 음극판 제공유닛;과, 상기 분리막 위에 상기 양극판을 안착시키는 양극판 제공유닛; 및 상기 적층플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트를 상기 음극판 제공유닛 및 상기 양극판 제공유닛 사이에서 회전 이동시키는 회전 구동유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 적층플레이트는, 상기 제1 적층영역에서 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막을 고정하는 적어도 하나 이상의 클램핑부재;를 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 제1 적층영역 및 상기 제2 적층영역에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛;과, 상기 분리막 위에 상기 음극판을 안착시키는 음극판 제공유닛;과, 상기 분리막 위에 상기 양극판을 안착시키는 양극판 제공유닛; 및 상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트를 상기 음극판 제공유닛 및 상기 양극판 제공유닛 사이에서 회전 이동시키는 회전 구동유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트 중 적어도 어느 하나 이상에는, 상기 제1 적층영역 및 상기 제2 적층영역 중 적어도 어느 하나 이상에 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막을 고정하는 적어도 하나 이상의 클램핑부재;가 구비될 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 분리막 고정유닛은, 상기 분리막에 접촉하는 고정부재; 및 상기 고정부재에 연결되고, 상기 돌출영역이 상기 제1 적층영역보다 높이 배치된 이후, 상기 고정부재를 상기 분리막에 밀착시키는 밀착구동부재;를 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 분리막 컷팅유닛은, 상기 절단부재가 고정되는 컷팅하우징;과, 상기 컷팅하우징을 관통하여 연장되는 가이드부시;와, 상기 가이드부시에 연결되어 상기 분리막 방향으로 연장되는 구동샤프트;와, 상기 구동샤프트에 구비되고, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 돌출영역과 대향하는 패드; 및 상기 컷팅하우징에 연결되고, 상기 컷팅하우징을 이동시키는 컷팅구동부재;를 더 포함할 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 컷팅구동부재는, 상기 분리막이 상기 돌출영역 및 상기 패드에 의해 가압된 이후, 상기 컷팅하우징을 상기 분리막 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한 일 실시 예에서 상기 전극조립체 배출유닛은, 상기 예비 전극조립체를 파지하는 배출그리퍼; 및 상기 배출그리퍼에 연결되고, 상기 배출그리퍼를 이동시키는 배출구동부재;를 포함할 수 있다.
한편 다른 측면으로서의 본 발명은 음극판, 양극판 및 분리막이 적층되는 제1 적층영역을 구비하는 적층플레이트;와, 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 예비 전극조립체의 최상부에 상기 분리막이 존재하는 상태에서 상기 예비 전극조립체를 상기 적층플레이트의 외부로 잡아 당겨 상기 분리막에 장력을 제공하는 전극조립체 배출유닛;과, 상기 적층플레이트에 상기 분리막만 남은 상태에서 상기 분리막을 가압하는 분리막 고정유닛; 및 상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 이후, 상기 적층플레이트에서 상기 분리막을 절단하는 분리막 컷팅유닛;을 포함하는 전극조립체 제조 장치에 의해 분리막이 절단되어 형성되는 전극조립체를 제공한다.
일 실시 예에서 상기 분리막의 절단면은, 요철의 최대 높이와 최저 높이의 차이 값이 0mm 이상 2mm 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면 전극조립체의 품질이 향상되고, 전극조립체 제조 공정의 효율성이 향상된다.
또한 본 발명에 따르면 분리막 절단면의 품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치가 예비 전극조립체를 적층하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치 일부의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출그리퍼의 작동상태도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치 일부의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치가 예비 전극조립체를 적층하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트 및 이동플레이트의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트 및 이동플레이트의 작동상태도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트, 이동플레이트 및 배출그리퍼의 작동상태도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트, 이동플레이트 및 배출그리퍼의 작동상태도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트, 이동플레이트 및 배출그리퍼의 작동상태도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막 컷팅유닛의 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막 컷팅유닛의 부분 단면도로서, 컷팅하우징이 하강 이동한 상태를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치에 의해 절단된 분리막의 절단면이다.
도 18은 통상의 절단부재에 의해 절단된 분리막의 절단면이다.
본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.
다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 X축은 분리막의 길이방향이고, Y축은 분리막의 두께방향이며, Z축은 분리막의 너비방향이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 제1 적층영역(111)을 구비하는 적층플레이트(110)를 포함할 수 있다. 제1 적층영역(111)에는 양극판(미도시), 음극판(미도시) 및 분리막(13)이 적층될 수 있다.
분리막(13)은 장력롤러(102)에 의해 장력이 조절되면서 제1 적층영역(111)으로 연속적으로 공급될 수 있다. 장력롤러(102)는 -X 방향으로 적층플레이트(110)에 선행되게 배치될 수 있다.
제1 적층영역(111)으로 연속적으로 공급되는 분리막(13) 상에는 양극판(미도시) 및 음극판(미도시)이 교번적으로 적층될 수 있다. 양극판(미도시) 및 음극판(미도시)이 일정 개수만큼 적층 완료되면 제1 적층영역(111)에는 예비 전극조립체(10)가 남게 된다. 예비 전극조립체(10)는 분리막(13)의 절단이 이루어지기 전의 양극판(미도시), 음극판(미도시) 및 분리막(13)의 적층체로서, 예비 전극조립체(10)에서 분리막(13)이 절단되면 예비 전극조립체(10)는 전극조립체로 완성될 수 있다.
적층플레이트(110)에는 제1 구동유닛(160)이 연결될 수 있고, 제1 구동유닛(160)은 적층플레이트(110)를 +Y 방향 및 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다.
제1 적층영역(111)으로 공급되는 분리막(13) 상에 일정 개수만큼의 양극판(미도시)과 음극판(미도시)이 적층 완료되면 제1 적층영역(111)에 존재하는 예비 전극조립체(10)는 전극조립체 배출유닛(120)에 의해 적층플레이트(110)의 외부로 이동될 수 있다.
전극조립체 배출유닛(120)은 제1 적층영역(111)으로 진입하여 예비 전극조립체(10)를 잡는 배출그리퍼(122) 및 상기 배출그리퍼(122)에 연결되어 상기 배출그리퍼(122)를 +X 방향 및 -X 방향으로 이동시키는 배출구동부재(121)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 배출구동부재(121)는 로봇암, 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 제조 환경 등을 고려해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
배출그리퍼(122)는 배출구동부재(121)에 의해 +X 방향으로 이동되고, 예비 전극조립체(10)를 잡은 상태에서 배출구동부재(121)에 의해 -X 방향으로 이동되어 예비 전극조립체(10)를 적층플레이트(110)의 외부로 이동시킬 수 있다. 그러면 적층플레이트(110)에는 분리막(13)만 남게 된다. 이때, 분리막(13)은 적층플레이트(110)의 외부까지 연장되며, 배출그리퍼(122)에 의해 분리막(13)에는 일정 수준의 장력이 제공될 수 있다. 이때, 장력롤러(102)는 분리막(13)에 제공되는 장력의 세기를 상대적으로 약하게 할 수 있다. 이에 따르면 배출그리퍼(122)는 분리막(13)을 보다 용이하게 적층플레이트(110)의 외부까지 연장시킬 수 있다.
예비 전극조립체(10)가 적층플레이트(110)의 외부로 인출되고, 분리막(13)에 장력이 제공되면 분리막 고정유닛(130)이 -Y 방향으로 이동하여 분리막(13)을 가압할 수 있다. 분리막 고정유닛(130)에는 별도의 구동메커니즘(미도시)이 연결되어 분리막 고정유닛(130)을 +Y 방향 및 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 구동메커니즘(미도시)은 로봇암, 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있다.
분리막 고정유닛(130)은 분리막(13)의 표면에 흠집이나 찍힘 자국 등이 남지 않는 정도의 압력으로 분리막(13)을 가압할 수 있다. 분리막 고정유닛(130)은 분리막(13)을 적층플레이트(110)에 밀착시키고, 분리막(13)이 사행되지 않도록 고정하며, 배출그리퍼(122)와 함께 분리막(13)에 장력을 제공하는 역할을 할 수 있다. 이와 같이 배출그리퍼(122) 및 분리막 고정유닛(130)에 의해 분리막(13)에 장력이 제공되는 상태에서는 적층플레이트(110)에 분리막(13)을 추가로 공급하는 작업이 중단될 수 있다.
분리막 고정유닛(130)이 분리막(13)을 가압한 이후에는 분리막 컷팅유닛(140)이 분리막(13)을 절단할 수 있다. 분리막 컷팅유닛(140)은 분리막(13)을 절단하는 절단부재(141) 및 상기 절단부재(141)를 +Y 방향 및 -Y 방향으로 이동시키는 컷팅구동부재(148)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 절단부재(141)는 회전하게 구비되는 원형톱날을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 적층플레이트(110)는 제1 적층영역(111)의 외부에 존재하는 제1 도피홈(113)을 포함할 수 있다. 제1 도피홈(113)은 적층플레이트(110)의 외주에서 -Y 방향으로 형성된 홈일 수 있다.
배출그리퍼(122)는 예비 전극조립체(10)를 잡아 적층플레이트(110)의 외부로 잡아당겨 분리막(13)만이 제1 도피홈(113)에 대향하는 상태로 만들 수 있다. 제1 도피홈(113)에 분리막(13)이 대향하고, 분리막(13)에 장력이 제공된 상태에서 절단부재(141)가 -Y 방향으로 하강하여 분리막(13)을 절단할 수 있다.
이때, 예비 전극조립체(10)의 +X 방향으로의 단부에서부터 절단부재(141)에 의해 절단되는 지점까지 존재하는 분리막(13)으로 예비 전극조립체(10)의 외주를 한바퀴 둘러 감쌀 수 있어야 한다. 따라서 배출그리퍼(122)는 분리막(13)의 절단 이후, 절단부재(141)에 +X 방향으로 선행되게 존재하는 분리막(13)의 길이가 예비 전극조립체(10)를 한번 둘러 싸기에 충분한 길이가 될 수 있도록, 예비 전극조립체(10)를 -X 방향으로 이동시킬 수 있다.
절단부재(141)에 의해 절단된 분리막(13)으로 예비 전극조립체(10)를 한바퀴 둘러 감쌀 수 있을 만큼의 분리막(13)을 남길 수 있는 거리이다.
절단부재(141)는 분리막(13)을 절단 완료한 이후 제1 도피홈(113)에 삽입될 수 있다. 절단 작업을 완료한 절단부재(141)가 제1 도피홈(113)에 삽입되도록 하면 절단부재(141)에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있다. 이에 따르면 절단부재(141)의 손상 및 마모를 최소화할 수 있고, 제조 장치의 수명을 연장할 수 있다.
배출그리퍼(122) 및 분리막 고정유닛(130)에 따르면 분리막(13)에 충분한 장력을 제공할 수 있고, 분리막(13)이 X축 방향으로 팽팽하게 놓인 상태를 만들 수 있다. 분리막(13)에 제공되는 장력의 세기는 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 분리막(13)을 당기는 힘 및 분리막 고정유닛(130)이 분리막(13)을 가압하는 힘의 세기를 조절함에 의하여 조절될 수 있다. 분리막(13)에 제공되는 장력의 세기는 분리막(13)의 재질 등을 고려하여 적정 수준으로 설정될 수 있고, 설정된 장력의 세기를 구현하기 위해서 배출그리퍼(122) 및 분리막 고정유닛(130)을 활용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치가 예비 전극조립체(10)를 적층하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 적층플레이트(110)의 제1 적층영역(111)에 분리막(13)을 제공하는 분리막 공급유닛(101)을 포함할 수 있다. 분리막 공급유닛(101)은 분리막(13)을 언와인딩하여 분리막(13)을 연속적으로 공급할 수 있다.
분리막 공급유닛(101)과 적층플레이트(110) 사이에는 장력롤러(102)가 구비되고, 분리막(13)은 장력롤러(102)의 외주에 접촉하여 장력롤러(102)를 따라 적층플레이트(110)에 공급될 수 있다. 장력롤러(102)는 장력롤러 구동유닛(미도시)에 연결되어 +X 방향 및 -X 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 장력롤러 구동유닛(미도시)은 피스톤로드가 +X 방향 및 -X 방향으로 신장 또는 수축되게 구비되는 실린더부재(미도시)일 수 있다. 장력롤러(102)는 장력롤러 구동유닛(미도시)의 피스톤로드에 연결되어 +X 방향 및 -X 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 장력롤러 구동유닛(미도시)은 회전축이 감속기에 연결된 회전모터(미도시), 상기 회전축에 연결된 볼스크류(미도시) 및 이송너트(미도시)의 조합으로 구성될 수도 있다. 장력롤러 구동유닛(미도시)의 이송너트(미도시)를 장력롤러(102)에 연결하고, 장력롤러(102)를 +X 방향 및 -X 방향으로 왕복 이동시킬 수도 있다. 이러한 왕복 이동은 X축 방향으로 일정 거리만큼 수행될 수 있고, 또한 주기적으로 수행될 수도 있다.
장력롤러 구동유닛(미도시)은 장력롤러(102)를 이동시킴으로써 분리막(13)에 제공되는 장력을 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 분리막(13)에 적절한 장력을 제공함에 의하여 분리막(13)에 주름이 생기는 것을 방지할 수 있고, 분리막(13) 상에 양극판(미도시) 및 음극판(미도시)을 용이하게 적층할 수 있다.
적층플레이트(110)에는 회전 구동유닛(105)이 연결될 수 있고, 회전 구동유닛(105)은 적층플레이트(110)를 회전 이동시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 회전 구동유닛(105)은 회전축(105a)을 포함하는 모터일 수 있다. 모터의 회전축(105a)은 감속기를 매개로 적층플레이트(110)에 연결될 수 있다.
적층플레이트(110)의 일측에는 음극판 제공유닛(103)이 배치되고, 적층플레이트(110)의 타측에는 양극판 제공유닛(104)이 배치될 수 있다. 회전 구동유닛(105)은 적층플레이트(110)의 제1 적층영역(111)이 음극판 제공유닛(103)에 대향하도록 적층플레이트(110)를 이동시킬 수 있다.
제1 적층영역(111)에 분리막(13)이 존재하는 상태에서 분리막(13) 위로 음극판 제공유닛(103)에서 제공하는 하나의 음극판(11)이 적층될 수 있다. 음극판 제공유닛(103)은 제1 적층영역(111)에 가까워지는 방향으로 이동했다가 제1 적층영역(111)으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있게 구비된다. 음극판 제공유닛(103)은 하나의 음극판(11)을 제1 적층영역(111)에 공급할 수 있다.
제1 적층영역(111)에 이미 존재하고 있던 분리막(13) 상에 하나의 음극판(11)이 안착되면 적층플레이트(110)에 연결되는 적어도 하나 이상의 클램핑부재(114)가 분리막(13)과 음극판(11)의 적어도 일부 영역을 적층플레이트(110) 방향으로 가압할 수 있다. 이에 따르면 분리막(13)과 음극판(11)이 적층플레이트(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
제1 적층영역(111)에 음극판(11)의 안착이 완료되면 회전 구동유닛(105)은 적층플레이트(110)를 회전 이동시켜 제1 적층영역(111)이 양극판 제공유닛(104)과 대향하도록 할 수 있다. 이때, 적층플레이트(110)로는 분리막(13)이 계속해서 공급되고 있는 상태이므로 적층플레이트(110)가 양극판 제공유닛(104) 방향으로 회전하는 행위가 곧 분리막(13)을 잡아 당겨 분리막(13) 상에 적층되었던 음극판(11)의 표면을 덮을 수 있도록 한다. 여기서, 클램핑부재(114)가 분리막(13)의 적어도 일부 영역을 적층플레이트(110) 방향으로 가압하고 있으므로 회전 구동유닛(105)이 적층플레이트(110)를 회전 이동시키는 동안에 음극판(11)의 상부로 또 다른 분리막(13)이 용이하게 덮일 수 있다.
회전 구동유닛(105)이 적층플레이트(110)의 회전 이동을 완료하고, 제1 적층영역(111)이 양극판 제공유닛(104)과 대향하는 상태에서 양극판 제공유닛(104)에 존재하는 양극판(12)은 분리막(13)과 대향하게 된다. 이 상태에서 양극판 제공유닛(104)이 제1 적층영역(111)과 가까워지는 방향으로 이동하여 양극판(12)을 분리막(13) 상에 적층하고, 양극판 제공유닛(104)은 제1 적층영역(111)과 멀어지는 방향으로 후퇴한다. 이때, 클램핑부재(114)는 제1 적층영역(111)에서 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)이 이탈되지 않도록 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)의 적어도 일부 영역을 적층플레이트(110) 방향으로 가압할 수 있다.
회전 구동유닛(105)은 제1 적층영역(111)이 음극판 제공유닛(103)과 대향하도록 적층플레이트(110)를 재차 회전 이동시킬 수 있다. 그러면 양극판(12)의 표면은 분리막(13)에 의해 덮이게 되고, 분리막(13)이 음극판(11)과 대향하게 된다. 이 상태에서 음극판 제공유닛(103)이 제1 적층영역(111)과 가까워지는 방향으로 이동하여 분리막(13) 상에 음극판(11)을 재차 적층할 수 있다. 이러한 과정을 반복하여 제1 적층영역(111)에 예비 전극조립체(10)를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 적층플레이트(110)에는 제1 구동유닛(160)이 연결될 수 있다. 제1 구동유닛(160)은 적층플레이트(110)를 예비 전극조립체(10)의 두께 방향으로 승강 이동시키도록 구비될 수 있다.
제1 적층영역(111)에 음극판(11), 양극판(12) 및 분리막(13)이 비존재하는 상황에서 제1 적층영역(111)에는 분리막(13)이 가장 먼저 놓일 수 있다. 그리고 분리막(13)이 음극판 제공유닛(103)과 대향한 상태에서 적층플레이트(110)의 이동이 정지될 수 있다. 그러면 음극판 제공유닛(103)은 제1 적층영역(111) 방향으로 이동하여 음극판(11)을 분리막(13)에 적층할 수 있다. 다만, 분리막(13) 위에는 양극판(12)이 먼저 적층될 수도 있으며, 양극판(12)을 먼저 적층하기 위해서는 적층플레이트(110)의 제1 적층영역(111)이 양극판 제공유닛(104)과 먼저 대향하도록 적층플레이트(110)를 회전 이동시킬 수 있다.
제1 적층영역(111)의 분리막(13) 위에 음극판(11)을 먼저 적층한 경우, 적층플레이트(110)를 양극판 제공유닛(104) 방향으로 회전 이동시켜 음극판(11) 위를 분리막(13)이 덮도록 하고, 그 분리막(13) 위에 양극판(12)이 적층되도록 할 수 있다.
이때, 제1 적층영역(111)에는 분리막(13) 위에 음극판(11)이 적층된 상태이므로 제1 적층영역(111)에 존재하는 예비 전극조립체(10)의 두께는 분리막(13) 두개의 두께에 음극판(11) 하나의 두께를 더한 값이 된다.
분리막(13) 위에 양극판(12)이 적층 완료되고, 적층플레이트(110)가 음극판 제공유닛(103) 방향으로 회전 이동하면 양극판(12) 위에는 분리막(13)이 또 다시 적층되므로 음극판 제공유닛(103)과 대향하는 예비 전극조립체(10)의 두께는 분리막(13) 세 개의 두께, 음극판(11) 하나의 두께 및 양극판(12) 하나의 두께를 더한 값이 된다. 따라서 음극판 제공유닛(103)과 예비 전극조립체(10) 사이의 거리는 음극판(11) 및 양극판(12)의 적층 회수가 증가할수록 가까워지게 되며, 이는 양극판 제공유닛(104)에도 동일하게 적용되는 사항이다.
제1 구동유닛(160)은 예비 전극조립체(10)의 최상부에 존재하는 분리막(13)과 음극판 제공유닛(103) 또는 양극판 제공유닛(104)과의 거리가 변하는 것을 방지하기 위해서 제1 적층영역(111)에 분리막(13), 양극판(12) 및 음극판(11)이 적층되는 동안 적층플레이트(110)를 하강 이동시킬 수 있다. 적층플레이트(110)의 하강 이동은 제1 적층영역(111)이 분리막(13)의 두께 방향으로 음극판 제공유닛(103) 또는 양극판 제공유닛(104)과 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 의미하며, 상승 이동은 제1 적층영역(111)이 분리막(13)의 두께 방향으로 음극판 제공유닛(103) 또는 양극판 제공유닛(104)과 가까워지는 방향으로 이동하는 것을 의미한다.
이와 같이 제1 적층영역(111)에 양극판(12), 음극판(11) 및 분리막(13)이 적층되는 동안 제1 적층영역(111)에 적층되는 양극판(12), 음극판(11) 및 분리막(13)의 두께만큼 적층플레이트(110)를 하강 이동시키면 분리막(13)의 표면과 양극판 제공유닛(104) 또는 음극판 제공유닛(103) 간의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 이는 음극판(11) 및 양극판(12)을 매번 동일한 위치에서 적층할 수 있게 하므로 제조 장치의 신뢰성을 향상시키는 것에 기여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 제1 구동유닛(160)은 제1 적층영역(111)에 분리막(13)이 적층될 때마다 분리막(13)의 하나의 두께만큼 적층플레이트(110)를 하강 이동시킬 수 있다. 또한 제1 구동유닛(160)은 제1 적층영역(111)에 음극판(11)이 적층될 때마다 음극판(11) 하나의 두께만큼 적층플레이트(110)를 하강 이동시키며, 양극판(12)이 적층될 때마다 양극판(12) 하나의 두께만큼 적층플레이트(110)를 하강 이동시킬 수 있다.
제1 구동유닛(160)은 예비 전극조립체(10)가 제1 적층영역(111)에서 이탈되면 적층플레이트(110)를 승강시켜 적층플레이트(110)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다. 적층플레이트(110)의 초기 위치는 제1 적층영역(111)에 분리막(13) 하나가 놓인 상태에서의 적층플레이트(110)의 위치가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 제1 구동유닛(160)은 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니며, 전극조립체 제조 환경에 의해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치 일부의 평면도이다.
도 3에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 적층플레이트(110)는 중공부(112)를 포함할 수 있다. 중공부(112)는 적층플레이트(110)의 하나의 변의 적어도 일부 영역이 +X 방향으로 함몰되어 형성될 수 있다. 제1 적층영역(111)은 적층플레이트(110)의 표면에 형성될 수 있다.
적층플레이트(110)는 제1 적층영역(111)이 형성되는 표면에서 -Y(도 1의 Y) 방향으로 오목하게 형성되는 제1 도피홈(113)을 포함할 수 있다. 제1 도피홈(113)은 X-Z 평면 상에서 제1 적층영역(111)의 외부에 존재할 수 있다. 예비 전극조립체(10)의 적어도 일부 영역은 제1 적층영역(111)과 접촉하며, 예비 전극조립체(10)가 제1 적층영역(111)에 의해 지지될 수 있다. 예비 전극조립체(10)에서 제1 적층영역(111)과 비접촉하는 영역은 중공부(112)와 대향할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 적층플레이트(110)는 적어도 하나 이상의 적층용 흡입구멍(115)을 포함할 수 있다. 적층용 흡입구멍(115)은 일정 진공도에 도달하면 예비 전극조립체(10)를 흡착하도록 제공될 수 있다. 적층용 흡입구멍(115)에는 진공펌프(미도시)에 연결된 배관(미도시)이 연결될 수 있다. 이에 따르면 예비 전극조립체(10)가 적층플레이트(110)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 제1 적층영역(111)에서 예비 전극조립체(10)가 사행되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 배출그리퍼(122)는 제1 적층영역(111)에 분리막(도 2의 13), 음극판(도 2의 11) 및 양극판(도 2의 12)이 적층되는 동안에 중공부(112)의 외부에 존재할 수 있다. 제1 적층영역(111)에 분리막(도 2의 13), 음극판(도 2의 11) 및 양극판(도 2의 12)이 적층되는 동안에 적층용 흡입구멍(115)은 예비 전극조립체(10)를 흡착하는 동작을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출그리퍼(122)의 작동상태도이다.
도 4에서 보이듯, 제1 적층영역(111)에 분리막(도 2의 13), 음극판(도 2의 11) 및 양극판(도 2의 12)의 적층이 완료되고, 적층플레이트(110)가 정지한 상태에서 배출구동부재(121)는 배출그리퍼(122)를 +X 방향으로 이동시킬 수 있다.
배출그리퍼(122)는 적층플레이트(110)의 중공부(112)에 진입하며, 중공부(112)에서 예비 전극조립체(10)의 표면에 접촉하여 예비 전극조립체(10)를 파지할 수 있다. 배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)를 파지 완료하면 적층용 흡입구멍(115)은 예비 전극조립체(10)를 흡착하는 동작을 중지할 수 있다.
배출구동부재(121)는 배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)의 파지를 완료하면 배출그리퍼(122)를 -X 방향으로 이동시켜 배출그리퍼(122)를 적층플레이트(110)의 외부로 이동시킬 수 있다. 그러면 도 1에서 보이는 바와 같이 분리막(도 1의 13)도 적층플레이트(110)의 외부로 연장되며, 분리막(도 1의 13)이 제1 도피홈(113)과 대향하게 된다.
배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)를 파지한 상태로 -X 방향으로 이동하는 동안 제1 구동유닛(도 1의 160)은 적층플레이트(110)를 예비 전극조립체(10)의 Y축 방향으로의 두께만큼 상승 이동시킬 수 있다. 제1 구동유닛(도 1의 160)은 적층플레이트(110)를 +Y 방향으로 이동시켜서 적층플레이트(110)를 전술한 초기 위치로 복귀시킬 수 있다. 이에 따르면 제1 적층영역(111)에 분리막(13), 음극판(도 2의 11) 및 양극판(도 2의 12)이 적층되는 동안 적층플레이트(110)가 -Y(도 1의 Y) 방향으로 하강했던 만큼을 +Y(도 1의 Y) 방향으로 상승시킬 수 있다. 따라서 제1 적층영역(111)과 대향하는 분리막(도 1의 13)과 배출그리퍼(122)에 파지된 예비 전극조립체(10)의 최상부에 존재하는 분리막(도 1의 13)이 X축(도 1의 X) 방향으로 동일선상에 존재할 수 있게 된다.
배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)를 파지한 상태로 -X 방향으로 이동하는 동안 분리막 고정유닛(도 1의 130)도 분리막(13) 방향으로 하강 이동할 수 있다. 따라서 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 이동을 완료한 시점에서 도 1에서 보이듯, 적층플레이트(110)의 초기 위치로의 복귀가 완료될 수 있고, 분리막 고정유닛(도 1의 130)도 분리막(13)의 가압을 완료할 수 있다.
이 상태에서 도 1에 도시된 절단부재(도 1의 141)가 분리막(도 1의 13) 방향으로 하강하여 분리막(도 1의 13)을 절단하게 되고, 분리막(도 1의 13)의 절단이 완료되면 배출그리퍼(122)에는 전극조립체가 잔존하게 된다. 이렇게 완성된 전극조립체는 배출그리퍼(122) 또는 또 다른 이송장치(미도시)에 의해 전극조립체를 필요로 하는 후공정으로 공급될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면 배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)를 적층플레이트(110)에서 인출 완료함과 동시에 분리막(13)에 적절한 장력이 제공될 수 있다. 또한 분리막(13)에 적절한 장력이 제공됨과 동시에 절단부재(도 1의 141)가 이동을 시작하여 분리막(13)을 신속하게 절단할 수 있다. 이는 전극조립체의 생산성을 향상시키는 것에 기여할 수 있고, 전극조립체 제조 공정의 연속성을 구현하는 것에 기여할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치 일부의 평면도이다.
도 5에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 적층플레이트(110)와 함께 예비 전극조립체(10)를 지지하는 이동플레이트(150)를 포함할 수 있다.
이동플레이트(150)는 적어도 일부 영역이 적층플레이트(110)에 의해 둘러 싸이는 제2 적층영역(151)을 구비할 수 있다. 제2 적층영역(151)은 제1 적층영역(111)과 함께 음극판(도 2의 11), 양극판(도 2의 12) 및 분리막(도 2의 13)을 지지할 수 있다. 이동플레이트(150)에 의하면 예비 전극조립체(10)의 하중을 보다 용이하게 지지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6에서 보이듯, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 이동플레이트(150)에는 제2 구동유닛(170)이 연결될 수 있다. 제2 구동유닛(170)은 이동플레이트(150)를 +Y 방향 및 -Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 제2 구동유닛(170)은 로봇암, 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 제조 환경 등을 고려해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
본 발명의 일 실시 예에서 이동플레이트(150)는 제2 도피홈(152)을 포함할 수 있다. 제2 도피홈(152)은 이동플레이트(150)의 외주에서 -Y 방향으로 형성된 홈일 수 있다. 제2 도피홈(152)에는 분리막(13)을 절단 완료한 절단부재(141)의 적어도 일부 영역이 삽입될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치가 예비 전극조립체(10)를 적층하는 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 적층플레이트(110)의 제1 적층영역(111) 및 이동플레이트(150)의 제2 적층영역(151)에서 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)을 적층할 수 있다. 제1 적층영역(111) 및 제2 적층영역(151)에 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)을 적층하는 방법은 도 2를 참조로 하여 설명한 제1 적층영역(111)에 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)을 적층하는 방법과 동일한 원리에 의해 수행될 수 있다. 이를 위해 이동플레이트(150)에도 회전 구동유닛(105)이 연결될 수 있다. 이동플레이트(150)에 연결된 회전 구동유닛(105)은 적층플레이트(110)와 동일한 방법으로 이동플레이트(150)를 회전 이동시킬 수 있다.
이동플레이트(150)에 연결된 제2 구동유닛(170)은 제2 적층영역(151)에 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)이 적층되는 동안 제1 구동유닛(160)과 동일한 원리로 이동플레이트(150)를 하강 이동시킬 수 있다. 제2 구동유닛(170)은 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)이 적층되는 동안 제2 적층영역(151)이 제1 적층영역(111)과 동일한 높이를 가지도록 이동플레이트(150)를 하강 이동시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에서는 제1 구동유닛(160)을 이동플레이트(150)에도 연결할 수 있다. 제1 구동유닛(160)은 제1 적층영역(111) 및 제2 적층영역(151)에 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)이 적층되는 동안 적층플레이트(110)와 이동플레이트(150)를 동시에 하강시킬 수 있다.
제2 구동유닛(170)은 제2 적층영역(151)에 분리막(13), 음극판(11) 및 양극판(12)이 적층되는 작업이 완료되면 이동플레이트(150)를 초기 위치로 상승 이동시킬 수 있다. 이동플레이트(150)의 초기 위치는 적층플레이트(110)의 초기 위치와 동일할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트(110) 및 이동플레이트(150)의 정면도이다.
도 8에서 보이듯, 적층플레이트(110)와 이동플레이트(150)는 Y축 방향으로 동일한 높이 상에서 예비 전극조립체(10)를 지지할 수 있다. 이때, 이동플레이트(150)의 제2 도피홈(152)은 예비 전극조립체(10)의 외부에 존재하도록 이동플레이트(150)에 형성될 수 있다. 적층플레이트(110)와 이동플레이트(150)에 분리막(13), 양극판(12) 및 음극판(11)이 적층되는 동안에 적층플레이트(110) 및 이동플레이트(150)에는 분리막(13)이 연속해서 공급될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트(110) 및 이동플레이트(150)의 작동상태도이다.
도 9에서 보이듯, 제1 적층영역(111)과 제2 적층영역(151)에 일정 개수만큼의 음극판(도 8의 11)과 양극판(도 8의 12)이 적층 완료되면 분리막(13)의 추가적인 공급은 중단된다. 그러면 제2 구동유닛(170)은 이동플레이트(150)를 -Y 방향으로 하강 이동시키고, 이동플레이트(150)는 적층플레이트(110)의 중공부(112)에 삽입되었던 영역이 중공부(112)로부터 이탈되게 된다. 따라서 예비 전극조립체(10)의 일부 영역이 제1 적층영역(111)에 의해 지지되고, 예비 전극조립체(10)의 나머지 영역은 제2 적층영역(151)과 접촉 해제된다. 이 상태에서 적층용 흡입구멍(115)은 예비 전극조립체(10)의 흡착 동작을 계속해서 수행하고 있을 수 있다. 따라서 예비 전극조립체(10)는 제1 적층영역(111)에서 이탈되지 않고, 적층플레이트(110)에 의해 용이하게 지지될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트(110), 이동플레이트(150) 및 배출그리퍼(122)의 작동상태도이다.
도 10에서 보이듯, 이동플레이트(150)가 적층플레이트(110)의 중공부(112)에서 이탈되고, 적층플레이트(110)의 중공부(112)가 노출된 상태에서 배출구동부재(121)는 배출그리퍼(122)가 예비 전극조립체(10)와 대향하게 놓이도록 배출그리퍼(122)를 이동시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트(110), 이동플레이트(150) 및 배출그리퍼(122)의 작동상태도이다.
도 11에서 보이듯, 배출구동부재(121)는 배출그리퍼(122)가 중공부(112)에 진입하도록 배출그리퍼(122)를 이동시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적층플레이트(110), 이동플레이트(150) 및 배출그리퍼(122)의 작동상태도이다.
도 12에서 보이듯, 배출구동부재(121)는 배출그리퍼(122)를 -X 방향으로 이동시켜 배출그리퍼(122)를 중공부(112)의 외부로 인출할 수 있다. 이에 따라 배출그리퍼(122)에 파지된 예비 전극조립체(10)도 중공부(112)의 외부로 인출되며, 분리막(13)이 인장되면서 제2 도피홈(152)에 분리막(13)만 대향하게 된다.
제1 구동유닛(160)은 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 이동하는 동안 또는 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 이동 완료한 후에 적층플레이트(110)를 +Y 방향으로 상승 이동시켜 적층플레이트(110)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다.
제2 구동유닛(170)은 제1 구동유닛(160)이 적층플레이트(110)를 +Y 방향으로 상승 이동시키는 동안에 이동플레이트(150)를 +Y 방향으로 상승 이동시켜 이동플레이트(150)를 초기 위치로 복귀시킬 수 있다. 이에 따라 적층플레이트(110)의 제1 적층영역(도 11의 111)과 이동플레이트(150)의 제2 적층영역(도 11의 151)은 Y축에서 동일한 높이를 가질 수 있다.
이 상태에서 배출그리퍼(122)에 파지된 예비 전극조립체(10)의 최상부에 존재하는 분리막(13)과 제2 도피홈(152)을 덮는 분리막(13)도 X축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 13에서 보이는 바와 같이, 예비 전극조립체(10)가 배출그리퍼(122)에 의해 파지되어 적층플레이트(110)의 외부로 인출되고, 분리막(13)만이 제2 도피홈(152)과 대향하는 상태에서 분리막 고정유닛(130)이 -Y 방향으로 하강하여 분리막(13)을 가압할 수 있다. 분리막 고정유닛(130)은 분리막(13)을 사이에 두고 제1 적층영역(도 11의 111)과 대향하게 배치될 수 있다.
분리막 고정유닛(130)은 배출그리퍼(122)와 X축 방향으로 대향하는 위치에서 분리막(13)에 장력을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 절단부재(141)를 기준으로 절단부재(141)의 -X 방향에 존재하는 분리막(13)에는 배출그리퍼(122)에 의해 장력이 제공될 수 있고, 절단부재(141)의 +X 방향에 존재하는 분리막(13)에는 분리막 고정유닛(130)에 의해 장력이 제공될 수 있다. 이와 같이 절단부재(141)의 양측에서 분리막에 장력을 제공함에 의하여 분리막이 절단되었을 때, 분리막의 찢김, 뜯김 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 분리막의 절단 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 분리막 고정유닛(130)은 분리막(13)에 접촉하는 고정부재(131), 상기 고정부재(131)에 연결되는 구동로드(133) 및 상기 구동로드(133)에 연결되어 상기 구동로드(133)를 +Y 방향 및 -Y 방향으로 이동시키는 밀착구동부재(132)를 포함할 수 있다. 밀착구동부재(132)는 로봇암, 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 제조 환경 등을 고려해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
밀착구동부재(132)는 고정부재(131)가 분리막(13)을 가압할 수 있도록 고정부재(131)를 분리막(13) 방향으로 이동시킬 수 있으며, 고정부재(131)의 가압력에 의해 분리막(13)의 표면이 손상되지 않는 범위내에서 고정부재(131)를 이동시킬 수 있다.
고정부재(131)가 분리막(13)에 접촉 완료하면 절단부재(141)가 -Y 방향으로 하강 이동하여 분리막(13)을 절단하고, 절단부재(141)의 적어도 일부 영역이 제2 도피홈(152)에 삽입 완료될 수 있다. 그러면 배출그리퍼(122)는 완성된 전극조립체를 후처리할 수 있고, 적층플레이트(110)와 이동플레이트(150) 상에는 음극판(도 8의 11), 양극판(도 8의 12) 및 분리막(13)의 적층 작업이 진행될 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 14에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에서 이동플레이트(150)는 제2 도피홈(152)에 -X 방향으로 이웃하는 영역이 +Y 방향으로 일정 높이 돌출되어 형성되는 돌출영역(153)을 포함할 수 있다. 돌출영역(153)의 단부(153a)는 분리막(13)의 하부에서 분리막(13)을 +Y 방향으로 가압하여 분리막(13)을 +Y 방향으로 밀어 올릴 수 있고, 이에 따르면 분리막(13)은 X축에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 이동플레이트(150)에서 제2 도피홈(152)에 이웃하는 영역을 돌출영역(153)으로 구비하면 절단부재(141)와 최근접한 영역에서 분리막(13)에 장력을 제공할 수 있다.
돌출영역(153)의 단부(153a)는 Y축 방향으로의 높이가 적층플레이트(110)의 Y축 방향으로의 높이보다 높을 수 있고, 또 다른 단부(미도시)의 Y축 방향으로의 높이는 적층플레이트(110)의 Y축 방향으로의 높이와 동일할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서 돌출영역(153)의 Y축 방향으로의 길이는 1mm 이상 5mm 이하일 수 있다. 이에 따르면 분리막(13)이 절단되기 이전에 변형되거나, 분리막(13)이 절단되기 이전에 파단되는 것을 방지하면서 분리막(13)에 적정 수준의 장력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 돌출영역(153)의 단부(153a)는 +X 방향으로 절단부재(141)에 선행되게 배치될 수 있다. 이에 따르면 절단부재(141)가 X축에 대하여 경사진 상태의 분리막(13)을 절단하게 된다. 분리막(13)을 X축에 대하여 경사지게 하면 X축에 평행한 상태의 분리막(13) 대비, 상대적으로 적은 힘으로 분리막(13)에 장력을 제공할 수 있다.
더하여, X축에 대하여 경사진 분리막(13)과 X축에 평행한 분리막(13)에 동일한 세기의 장력을 제공한다고 할 때, X축에 평행한 분리막(13)에 장력을 제공하기 위해서는 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 제1 거리(미도시)만큼 이동할 수 있다.
이에 반해, X축에 경사진 분리막(13)에 장력을 제공하기 위해서 배출그리퍼(122)가 -X 방향으로 제2 거리(미도시)만큼 이동할 수 있는데, 제2 거리(미도시)는 제1 거리(미도시)보다 짧을 수 있다. 이에 따르면 배출그리퍼(122)의 이동 거리를 상대적으로 짧게 하면서도 분리막(13)에 적절한 장력을 제공할 수 있게 된다. 이는 공간 효율성 향상에 기여할 수 있고, 제조 장치 운용 효율성 향상에 기여할 수 있다.
또한, 분리막(13)을 절단하는 분리막 컷팅유닛(140)이 적층플레이트(110) 및 이동플레이트(150)에 근접하게 배치되어 있으므로 분리막(13)의 절단 직후, 예비 전극조립체(10)의 적층 작업을 곧바로 수행할 수 있다. 더하여, 돌출영역(153)과 분리막 컷팅유닛(140)이 배출그리퍼(122)와 간섭되지 않도록 회피 가능한 구조이므로 이러한 점들도 공간 효율성 향상 및 제조 장치 운용 효율성 향상에 기여할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막 컷팅유닛(도 14의 140)의 부분 단면도이다.
도 15에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막 컷팅유닛(도 14의 140)은 분리막(13)을 절단하는 절단부재(141) 및 상기 절단부재(141)가 고정되는 컷팅하우징(142)을 포함할 수 있다. 컷팅하우징(142)에는 컷팅구동부재(148)가 연결될 수 있고, 컷팅구동부재(148)는 컷팅하우징(142)을 -Y 방향 및 +Y 방향으로 이동시켜 패드(146)를 분리막(13)에 접촉시키거나 패드(146)를 분리막(13)과 접촉 해제시킬 수 있다. 컷팅구동부재(148)는 분리막(13)이 돌출영역(153) 및 고정부재(131)에 의해 가압된 상태에서 컷팅하우징(142)을 -Y 방향으로 하강 이동시켜 패드(146)가 분리막을 가압하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 컷팅구동부재(148)는 로봇암, 유압 또는 공압을 사용하는 실린더, 모터의 회전축에 연결된 볼스크류와 볼스크류의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 이송너트 등을 포함할 수 있으나 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 바는 아니며, 제조 환경 등을 고려해 적절히 선택되어 적용될 수 있는 사항이다.
컷팅하우징(142)은 그 내부에 수용공간(142a)을 구비하며, 상기 수용공간(142a)에는 가이드부시(143)가 구비될 수 있다. 가이드부시(143)는 컷팅하우징(142)의 외부에서 컷팅하우징(142)을 관통하여 적어도 일부영역이 상기 수용공간(142a)에 배치될 수 있다. 가이드부시(143)의 외주와 컷팅하우징(142)의 접촉영역에는 베어링이 구비되어 가이드부시(143)와 컷팅하우징(142) 간의 마찰을 저감할 수 있다.
컷팅하우징(142)의 외면과 가이드부시(143)의 외주에는 걸림부재(144)가 장착될 수 있다. 걸림부재(144)는 가이드부시(143)의 외주에 끼워맞춤 결합되며, 그 외주가 가이드부시(143)의 외주보다 크게 구비될 수 있다 걸림부재(144)의 외면은 컷팅하우징(142)에 접촉되어 가이드부시(143)가 컷팅하우징(142)의 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
가이드부시(143)에는 Y축 방향으로 구동샤프트(145)가 연결될 수 있다. 구동샤프트(145)는 가이드부시(143)에 볼트(미도시) 등의 결합부재나 접착제에 의해 고정될 수 있다.
구동샤프트(145)의 -Y 방향으로의 단부에는 패드(146)가 구비될 수 있다. 패드(146)는 분리막(13)을 사이에 두고 돌출영역(153)과 대향하며, 분리막(13)을 가압하게 제공될 수 있다. 패드(146)는 분리막(13)의 표면에 손상을 주지 않는 재질로 구비될 수 있다. 패드(146)의 적어도 일부 영역은 돌출영역(153)의 적어도 일부 영역과 Y축 방향으로 동일선상에 존재할 수 있다. 이에 따르면 분리막(13)을 효과적으로 가압할 수 있다.
컷팅하우징(142)의 수용공간(142a)에는 구동샤프트(145) 및 컷팅하우징(142)에 의해 가압되어 그 길이가 수축되는 탄성부재(147)가 구비될 수 있다. 탄성부재(147)는 컷팅구동부재(148)가 컷팅하우징(142)을 -Y 방향으로 이동시키는 동안 구동샤프트(145) 및 컷팅부재에 의해 가압되어 Y축 방향으로의 길이가 수축될 수 있다. 탄성부재(147)는 컷팅구동부재(148)에 의해 컷팅하우징(142)이 하강 이동하여 패드(146)가 분리막(13)에 접촉되었을 때, 완충 역할을 수행할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리막 컷팅유닛(도 14의 140)의 부분 단면도로서, 컷팅하우징(142)이 하강 이동한 상태를 도시한 것이다.
도 16에서 보이듯, 컷팅구동부재(148)는 분리막(13)이 돌출영역(153), 고정부재(131) 및 패드(146)에 의해 가압된 상태에서 컷팅하우징(142)을 -Y 방향으로 더욱 하강 이동시켜 절단부재(141)가 분리막(13)을 절단하도록 할 수 있다.
분리막(13)을 절단 완료한 절단부재(141)의 적어도 일부 영역은 제2 도피홈(152)에 삽입될 수 있다. 이때, 걸림부재(144)는 컷팅하우징(142)에서 접촉 해제되어 +Y 방향으로 상승되고, 탄성부재(147)는 Y축 방향으로의 길이가 수축되어 완충 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 절단부재(141)에 의해 절단된 분리막(13)을 별도의 분리막 클램퍼(미도시)로 고정할 수도 있다. 분리막 클램퍼(미도시)로 절단된 분리막(13)을 고정하면 분리막(13)이 예비 전극조립체(도 14의 10)의 외주를 둘러 싸는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있다. 일 실시 예에서 분리막 클램퍼(미도시)는 진공 흡착 방식에 의해 분리막(13)을 고정할 수 있다.
전술한 본 발명의 전극조립체 제조 장치에 따르면 음극판(도 2의 11), 양극판(도 2의 12) 및 분리막(도 2의 13)의 적층 작업을 신속하게 수행할 수 있다. 또한 분리막(13)의 적층 작업이 완료되자마자 예비 전극조립체(10)를 적층플레이트(도 2의 110)에서 인출하여 분리막(13)에 장력을 제공할 수 있다. 따라서 분리막(13) 적층 작업을 수행한 적층플레이트(도 2의 110) 상에서 분리막(13)의 절단 작업도 곧바로 수행할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따르면 전극조립체 제조 공정의 효율성 및 신속성이 향상되고, 제조 공정의 연속성을 확보할 수 있다. 또한, 분리막(13) 절단 품질이 향상될 수 있고, 전극조립체의 품질이 향상될 수 있다.
한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 상기의 전극조립체 제조 장치에 의해 분리막이 절단되어 형성된 전극조립체를 제공한다. 도 17에는 전극조립체 제조 장치에 의해 절단된 분리막의 절단면이 도시되어 있다. 분리막의 절단면은 분리막의 폭 방향으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치에 의해 절단된 분리막은 그 절단면이 복수의 요철을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치는 분리막에 충분한 장력을 제공하므로 분리막의 찢김, 뜯김 등을 방지하면서 분리막을 절단할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치에 의해 절단된 분리막은 그 절단면의 품질이 상대적으로 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치에 의해 절단된 분리막의 절단면에 존재하는 복수의 요철 중, 최대 높이를 갖는 지점(RH)과 최저 높이를 갖는 지점(RL)의 높이 차이는 0mm 이상 2mm 이하일 수 있다.
도 18에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극조립체 제조 장치 이외의 장치로 절단된 분리막의 절단면이 도시되어 있다. 도 18에 도시된 분리막의 절단면은 도 17에 도시된 분리막의 절단면 대비, 요철의 높이 차이가 크고, 절단면의 품질이 낮은 것을 알 수 있다. 이러한 분리막은 전극조립체의 품질을 저하시키는 원인이 되며, 결국은 전극조립체의 불량률을 향상시키고, 전극조립체의 양산성을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시 예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
101 : 분리막 공급유닛 102 : 장력롤러
103 : 음극판 제공유닛 104 : 양극판 제공유닛
105 : 회전 구동유닛 110 : 적층플레이트
111 : 제1 적층영역 120 : 전극조립체 배출유닛
130 : 분리막 고정유닛 140 : 분리막 컷팅유닛
141 : 절단부재 150 : 이동플레이트
151 : 제2 적층영역 160 : 제1 구동유닛
170 : 제2 구동유닛

Claims (23)

  1. 음극판, 양극판 및 분리막이 적층되는 제1 적층영역을 구비하는 적층플레이트;
    상기 적층플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트를 이동시키는 제1 구동유닛;
    상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되어 형성된 예비 전극조립체의 최상부에 상기 분리막이 존재하는 상태에서 상기 예비 전극조립체를 상기 적층플레이트의 외부로 잡아 당겨 상기 분리막에 장력을 제공하는 전극조립체 배출유닛;
    상기 적층플레이트에 상기 분리막만 남은 상태에서 상기 분리막을 가압하는 분리막 고정유닛; 및
    상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 이후, 상기 적층플레이트에서 상기 분리막을 절단하는 분리막 컷팅유닛;
    을 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층플레이트는,
    중공부; 및
    상기 제1 적층영역의 외부에 존재하는 제1 도피홈;을 포함하고,
    상기 제1 구동유닛은,
    상기 제1 적층영역에 상기 분리막이 적층될 때마다 상기 분리막의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 제1 적층영역에 상기 음극판이 적층될 때마다 상기 음극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키며, 상기 제1 적층영역에 상기 양극판이 적층될 때마다 상기 양극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고,
    상기 전극조립체 배출유닛은,
    상기 예비 전극조립체를 잡아 상기 중공부의 외부로 이동시켜 상기 분리막만 상기 제1 도피홈과 대향하도록 하는 전극조립체 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구동유닛은,
    상기 분리막만 상기 제1 도피홈과 대향한 상태에서 상기 적층플레이트를 상승시켜 초기위치로 복귀시키고,
    상기 분리막 컷팅유닛은,
    상기 분리막이 상기 제1 도피홈과 대향한 상태에서 상기 분리막을 절단하고, 상기 제1 도피홈에 삽입되는 전극조립체 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적층플레이트에 둘러 싸이는 제2 적층영역을 구비하고, 상기 제2 적층영역에 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막이 적층되는 이동플레이트; 및
    상기 이동플레이트에 연결되고, 상기 이동플레이트를 이동시키는 제2 구동유닛;
    을 더 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동플레이트는,
    상기 분리막을 사이에 두고 상기 분리막 컷팅유닛과 대향되게 배치되고, 상기 분리막을 상기 분리막 컷팅유닛 방향으로 밀어 올리는 돌출영역;
    을 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적층플레이트는,
    상기 이동플레이트가 삽입되는 중공부;를 포함하고,
    상기 이동플레이트는,
    적어도 일부 영역이 상기 중공부에 존재하는 전극조립체 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 구동유닛은,
    상기 제1 적층영역에 상기 분리막이 적층될 때마다 상기 분리막의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고, 상기 제1 적층영역에 상기 음극판이 적층될 때마다 상기 음극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키며, 상기 제1 적층영역에 상기 양극판이 적층될 때마다 상기 양극판의 두께만큼 상기 적층플레이트를 하강시키고,
    상기 제2 구동유닛은,
    상기 제2 적층영역이 상기 제1 적층영역과 동일 높이에 존재하도록 상기 이동플레이트를 하강시키는 전극조립체 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 구동유닛은,
    상기 이동플레이트가 상기 중공부에서 이탈되도록 상기 이동플레이트를 하강시켜 상기 제2 적층영역을 상기 예비 전극조립체와 접촉 해제시키고,
    상기 전극조립체 배출유닛은,
    상기 중공부에 진입하여 상기 예비 전극조립체를 잡아 상기 중공부의 외부로 이동시키고,
    상기 제1 구동유닛은,
    상기 분리막만 상기 제1 적층영역과 대향한 상태에서 상기 적층플레이트를 상승시켜 초기위치로 복귀시키고,
    상기 제2 구동유닛은,
    상기 제2 적층영역이 상기 제1 적층영역과 동일 높이에 존재하도록 상기 이동플레이트를 상승시키는 전극조립체 제조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동플레이트는,
    상기 제2 적층영역의 외부에 존재하는 제2 도피홈;을 포함하고,
    상기 전극조립체 배출유닛은,
    상기 분리막만 상기 제2 도피홈과 대향하도록 상기 예비 전극조립체를 상기 중공부의 외부로 이동시키는 전극조립체 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분리막 고정유닛은,
    상기 분리막을 사이에 두고 상기 제1 적층영역과 대향하고, 상기 분리막이 상기 제1 적층영역에 밀착되도록 상기 분리막을 가압하게 제공되는 전극조립체 제조 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분리막 컷팅유닛은,
    상기 분리막 고정유닛이 상기 분리막을 가압한 상태에서 상기 분리막 방향으로 하강하여 상기 분리막을 절단하는 절단부재;를 포함하고,
    상기 절단부재는,
    상기 분리막이 상기 제2 도피홈과 대향한 상태에서 상기 분리막을 절단하고, 상기 제2 도피홈에 삽입되는 전극조립체 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 돌출영역은,
    상기 이동플레이트에서 상기 제2 도피홈에 이웃하는 영역이 상기 분리막 방향으로 돌출되어 형성되는 전극조립체 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 돌출영역은,
    그 단부가 상기 분리막에 접촉하고, 상기 단부와 상기 제1 적층영역 간의 높이 차이는 1mm 이상 5mm 이하인 전극조립체 제조 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적층영역에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛;
    상기 분리막 위에 상기 음극판을 안착시키는 음극판 제공유닛;
    상기 분리막 위에 상기 양극판을 안착시키는 양극판 제공유닛; 및
    상기 적층플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트를 상기 음극판 제공유닛 및 상기 양극판 제공유닛 사이에서 회전 이동시키는 회전 구동유닛;
    을 더 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적층플레이트는,
    상기 제1 적층영역에서 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막을 고정하는 적어도 하나 이상의 클램핑부재;
    를 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  16. 제4항에 있어서,
    상기 제1 적층영역 및 상기 제2 적층영역에 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛;
    상기 분리막 위에 상기 음극판을 안착시키는 음극판 제공유닛;
    상기 분리막 위에 상기 양극판을 안착시키는 양극판 제공유닛; 및
    상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트에 연결되고, 상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트를 상기 음극판 제공유닛 및 상기 양극판 제공유닛 사이에서 회전 이동시키는 회전 구동유닛;
    을 더 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적층플레이트 및 상기 이동플레이트 중 적어도 어느 하나 이상에는,
    상기 제1 적층영역 및 상기 제2 적층영역 중 적어도 어느 하나 이상에 상기 음극판, 상기 양극판 및 상기 분리막을 고정하는 적어도 하나 이상의 클램핑부재;
    가 구비되는 전극조립체 제조 장치.
  18. 제5항에 있어서,
    상기 분리막 고정유닛은,
    상기 분리막에 접촉하는 고정부재; 및
    상기 고정부재에 연결되고, 상기 돌출영역이 상기 제1 적층영역보다 높이 배치된 이후, 상기 고정부재를 상기 분리막에 밀착시키는 밀착구동부재;
    를 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 분리막 컷팅유닛은,
    상기 절단부재가 고정되는 컷팅하우징;
    상기 컷팅하우징을 관통하여 연장되는 가이드부시;
    상기 가이드부시에 연결되어 상기 분리막 방향으로 연장되는 구동샤프트;
    상기 구동샤프트에 구비되고, 상기 분리막을 사이에 두고 상기 돌출영역과 대향하는 패드; 및
    상기 컷팅하우징에 연결되고, 상기 컷팅하우징을 이동시키는 컷팅구동부재;
    를 더 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 컷팅구동부재는,
    상기 분리막이 상기 돌출영역 및 상기 패드에 의해 가압된 이후, 상기 컷팅하우징을 상기 분리막 방향으로 이동시키는 전극조립체 제조 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극조립체 배출유닛은,
    상기 예비 전극조립체를 파지하는 배출그리퍼; 및
    상기 배출그리퍼에 연결되고, 상기 배출그리퍼를 이동시키는 배출구동부재;
    를 포함하는 전극조립체 제조 장치.
  22. 제1항에 따른 전극조립체 제조 장치에 의해 분리막이 절단되어 형성되는 전극조립체.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 분리막의 절단면은,
    요철의 최대 높이와 최저 높이의 차이 값이 0mm 이상 2mm 이하인 전극조립체.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008139561A1 (ja) * 2007-05-02 2008-11-20 Enax, Inc. 連続セパレータ及びシート状電極の積層装置
JP5806693B2 (ja) * 2013-02-26 2015-11-10 株式会社日立パワーソリューションズ 積層型電池製造方法及びその装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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