KR20230135019A

KR20230135019A - 전극 조립체 제조장치

Info

Publication number: KR20230135019A
Application number: KR1020230119244A
Authority: KR
Inventors: 정태진; 윤세현; 박동혁
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2023-09-07
Publication date: 2023-09-22
Also published as: KR20200023854A; KR102578215B1

Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는, 제1 전극 및 제2 전극이 분리막을 사이에 두고 교대로 배치되는 적층물이 놓이는 스택 테이블, 및 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 적층될 때마다 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극을 가압하여 상기 스택 테이블에 고정하고, 상기 제1 전극, 상기 분리막, 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 라미네이션 지그(Lamnation Zig)가 구비된 지그부를 포함하고, 상기 라미네이션 지그는, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 일측부를 가압하는 제1 라미네이션 지그, 및 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 타측부를 가압하는 제2 라미네이션 지그를 포함하고, 상기 제1 라미네이션 지그 및 상기 제2 라미네이션 지그는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 교대로 가압할 수 있다.

Description

전극 조립체 제조장치{ELECTRODE ASSEMBLY MANUFACTURING EQUIPMENT}

본 발명은 전극 조립체 제조장치에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.

여기서, 스택 앤 폴딩형의 전극 조립체에서 분리막이 지그 재그로 폴딩될 경우서 분리막과 전극 사이에 위치 틀어짐이 발생되는 문제가 있어왔다.

한국 공개특허 제10-2013-0132230호

본 발명의 하나의 관점은 전극 및 분리막을 적층하여 제조되는 전극 조립체에서 전극의 틀어짐을 방지할 수 있는 전극 조립체 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는, 제1 전극 및 제2 전극이 분리막을 사이에 두고 교대로 배치되는 적층물이 놓이는 스택 테이블, 및 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 적층될 때마다 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극을 가압하여 상기 스택 테이블에 고정하고, 상기 제1 전극, 상기 분리막, 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 라미네이션 지그(Lamnation Zig)가 구비된 지그부를 포함하고, 상기 라미네이션 지그는, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 일측부를 가압하는 제1 라미네이션 지그, 및 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 타측부를 가압하는 제2 라미네이션 지그를 포함하고, 상기 제1 라미네이션 지그 및 상기 제2 라미네이션 지그는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 교대로 가압할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전극 및 분리막을 적층하여 전극 조립체를 제조할 때, 전극 및 분리막을 가열하고, 라미네이션 지그(Lamnation Zig)로 가열된 전극을 가압하여 전극 및 분리막 사이를 상호 부착시키며 적층함에 따라, 전극 조립체에서 전극이 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이로 인해 전극 및 분리막의 적층물을 고정하는 별도의 장치 또는 부재를 생략할 수 있어 전지의 두께 축소가 가능하고, 제조 시간을 단축시킬 수 있다. 아울러, 전극의 위치가 틀어지지 않도록 정렬시켜 고정할 수 있어, 에너지 밀도가 향상되고, 전극 조립체에서 전극이 돌출되어 전지 외관까지 돌출 형성되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 라미네이션 지그로 전극의 4모서리 부분을 가압하는 것을 통해 전극의 4모서리 부분과 이에 대면되는 분리막 부분을 열융착하여 상호 부착함으로써, 분리막이 지그 재그 폴딩되며 전극이 분리막의 사이사이에 위치되도록 전극 조립체를 제조 시, 분리막의 폴딩이 보다 용이할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 라미네이션 지그는 히터와 연결되어 전극을 가열하며 가압함에 따라, 전극 및 분리막 사이에 열융착이 보다 잘 이루어져 전극 및 분리막의 견고한 접착이 가능할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 스택 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 분리막 공급부를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 저면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 지그부 및 회전부를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 라미네이션 지그가 제2 전극을 가압하는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 라미네이션 지그가 제2 전극을 가압하는 상태에서 스택 테이블을 회전시키는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 라미네이션 지그가 제1 전극을 가압하는 상태를 나타낸 사시도이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 지그부 및 회전부를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 예시적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이다. 여기서, 편의상 도 1에서는 분리막 공급부를 생략하였고, 도 2에서는 도 1에 도시된 지그부(170)를 생략하여 도시하였다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 스택 테이블(110)과, 분리막(14)을 히팅(Heating)시키며 공급하는 분리막 공급부(120)와, 제1 전극(11)을 히팅시키며 공급하는 제1 전극 공급부(130)와, 제2 전극(12)을 히팅시키며 공급하는 제2 전극 공급부(140)와, 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제1 전극 스택부(150)와, 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제2 전극 스택부(160), 및 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12) 사이를 접착시키는 라미네이션 지그(173)가 구비된 지그부(170)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 스택 테이블(110)을 회전시키는 회전부(180)를 더 포함할 수 있다.

이하에서, 도 1 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체 제조장치에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)는 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)을 적층시켜 전극 조립체(10)를 제조하는 장치이다.

전극 조립체(10)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 교대로 적층되어 결집된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전극 조립체(10)는 예를 들어 분리막(14)이 지그 재그 형태로 폴딩되고, 폴딩되는 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 교대로 배치되는 형태일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 스택 테이블을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 4를 참고하면, 스택 테이블(Stack table)(110)은 폴딩되는 분리막(14) 사이사이에 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 교대로 배치되는 형태로 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 적층될 수 있다.

또한, 스택 테이블(110)은 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)이 적층되는 테이블 몸체(111) 및 테이블 몸체(111)를 가열하여, 적층되는 적층물(S)을 히팅(Heating)하는 스택 테이블 히터(112)를 포함할 수 있다.

제1 전극(11)은 양극으로 구성되고, 제2 전극(12)은 음극으로 구성될 수 있지만, 본 발명이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 전극(11)이 음극으로 구성되고, 제2 전극(12)이 양극으로 구성될 수 있음은 물론이다.

양극은 양극 집전체(미도시) 및 양극 집전체에 도포된 양극 활물질(미도시)을 포함할 수 있다. 양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질은 예를 들어 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.

음극은 음극 집전체(미도시) 및 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함할 수 있다. 음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다. 음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.

분리막(14)은 절연 재질 및 연성이 있는 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 분리막(14)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 분리막 공급부를 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 5를 참고하면, 분리막 공급부(120)는 분리막(14)을 히팅시키며 스택 테이블(110) 측으로 분리막(14)을 공급할 수 있다.

또한, 분리막 공급부(120)는 분리막(14)이 통과되는 통로가 형성되고, 통과되는 분리막(14)을 히팅하는 분리막 히팅부(121)를 포함할 수 있다.

분리막 히팅부(121)는 한 쌍의 몸체(121a)와 몸체(121a)를 가열하는 분리막 히터(121b)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 몸체(121a)는 분리막(14)이 통과될 수 있도록 일정 거리 상호 이격되어 위치될 수 있다. 여기서, 분리막(14)은 예를 들어 분리막 히팅부(121)를 비접촉되며 통과하여, 분리막(14)이 비접촉 방식으로 히팅될 수 있다. 한편, 몸체(121a)는 예를 들어 사각형 블록(block) 형태로 형성될 수 있다.

한편, 분리막 공급부(120)는 분리막(14)이 권취되는 분리막 롤(122)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 분리막 롤(122)에 권취된 분리막(14)은 점점 풀어지며 분리막 히팅부(121)를 통과하며 스택 테이블(110)로 공급될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 6을 참고하면, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)을 히팅(Heating)시키며 제1 전극 스택부(150)로 공급할 수 있다.

또한, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)이 제1 전극 스택부(150)에 의해 스택 테이블(110)에 적층되기 전에 안착되는 제1 전극 안착 테이블(131) 및 제1 전극 안착 테이블(131)을 가열하여 제1 전극(11)을 히팅시키는 제1 전극 히터(132)를 포함할 수 있다.

한편, 제1 전극 공급부(130)는 제1 전극(11)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제1 전극 롤(133)과, 제1 전극 롤(133)에 권취된 시트 형태의 제1 전극(11)이 풀어지며 공급될 때 일정간격으로 절단하여 소정 크기의 제1 전극(11)을 형성시키는 제1 커터(cutter)(134)와, 제1 커터(134)에 절단된 제1 전극(11)을 이동시키는 제1 컨베이어 벨트(conveyer belt)(135)와, 제1 컨베이어 벨트(135)에 의해 이송되는 제1 전극(11)을 진공 흡착하여 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착시키는 제1 전극 공급 헤드(136)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 커터(134)는 시트 형태의 제1 전극(11)을 절단 시 단부에 제1 전극 탭(11a)이 돌출형성되도록 커팅 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 전극 안착 테이블을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 7을 참고하면, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)을 히팅시키며 제2 전극 스택부(160)로 공급할 수 있다.

또한, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)이 제2 전극 스택부(160)에 의해 스택 테이블(110)에 적층되기 전에 안착되는 제2 전극 안착 테이블(141) 및 제2 전극 안착 테이블(141)을 가열하여 제2 전극(12)을 히팅시키는 제2 전극 히터(142)를 포함할 수 있다.

한편, 제2 전극 공급부(140)는 제2 전극(12)이 시트(Sheet) 형태로 권취되는 제2 전극 롤(143)과, 제2 전극 롤(143)에 권취된 시트 형태의 제2 전극(12)이 풀어지며 공급될 때 일정간격으로 절단하여 소정 크기의 제2 전극(12)을 형성시키는 제2 커터(144)와, 제2 커터(144)에 절단된 제2 전극(12)을 이동시키는 제2 컨베이어 벨트(145)와, 제2 컨베이어 벨트(145)에 의해 이송되는 제2 전극(12)을 진공 흡착하여 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착시키는 제2 전극 공급 헤드(146)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2 커터(144)는 시트 형태의 제2 전극(12)을 절단 시 단부에 제2 전극 탭(12a)이 돌출형성되도록 커팅 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 석션 헤드를 나타낸 저면도이다.

도 2, 도 8, 및 도 9를 참고하면, 제1 전극 스택부(150)는 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있다.

또한, 제1 전극 스택부(150)는 제1 석션 헤드(151)와, 제1 헤드 히터(152) 및 제1 이동부(153)를 포함할 수 있다.

제1 석션 헤드(151)는 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 진공 흡입할 수 있다. 이때, 제1 석션 헤드(151)는 바닥면(151b)에 진공 흡입구(151a)가 형성되어 진공 흡입구(151a)를 통해 제1 전극(11)을 흡입하여 제1 전극(11)을 제1 석션 헤드(151)의 바닥면(151b)에 고정시킬 수 있다. 여기서, 제1 석션 헤드(151)는 진공 흡입구(151a)와 진공흡입 장치(미도시)를 연결하는 통로가 내부에 형성될 수 있다.

제1 헤드 히터(152)는 제1 석션 헤드(151) 및 제1 석션 헤드(151)를 가열하여 제1 석션 헤드(151)에 흡입되는 제1 전극(11)을 히팅할 수 있다.

제1 이동부(153)는 제1 석션 헤드(151)가 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제1 석션 헤드(151)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.

한편, 도 2를 참고하면, 제2 전극 스택부(160)는 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있다. 여기서, 제2 전극 스택부(160)는 전술한 제1 전극 스택부(150)와 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 전극 스택부(160)는 제2 석션 헤드(161)와, 제2 헤드 히터(미도시) 및 제2 이동부(163)를 포함할 수 있다.

제2 석션 헤드(161)는 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 진공 흡입할 수 있다.

제2 헤드 히터는 제2 석션 헤드(161) 및 제2 석션 헤드(161)를 가열하여 제2 석션 헤드(161)에 흡입되는 제2 전극(12)을 히팅할 수 있다.

제2 이동부(163)는 제2 석션 헤드(161)가 제1 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시킬 수 있도록 제2 석션 헤드(161)를 스택 테이블(110)로 이동시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 지그부 및 회전부를 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 라미네이션 지그가 제2 전극을 가압하는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제1 라미네이션 지그가 제2 전극을 가압하는 상태에서 스택 테이블을 회전시키는 상태를 나타낸 사시도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 제2 라미네이션 지그가 제1 전극을 가압하는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 10을 참고하면, 지그부(170)는 라미네이션 지그(173) 및 라미네이션 지그(173)를 이동시키는 지그 이동수단(174)을 포함할 수 있다.

라미네이션 지그(173)는 스택 테이블(110)에 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)이 적층될 때, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 파지(또는 가압)하며 스택 테이블(110)에 고정할 수 있다.

또한, 라미네이션 지그(173)는 스택 테이블(110)에 제1 전극(11)을 스택(Stack) 시 스택 테이블(110)의 최상측에 적층된 제1 전극(11)의 상면을 가압하여 고정하고, 스택 테이블(110)에 제2 전극(12)을 스택 시 스택 테이블(110)의 최상측에 적층된 제2 전극(12)의 상면을 가압하여 고정할 수 있다.

아울러, 라미네이션 지그(173)는 직사각형 플레이트 또는 사각 봉으로 구비될 수 있다.

한편, 라미네이션 지그(173)는 4개로 이루어져 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 4 모서리부를 가압할 수 있다.

그리고, 라미네이션 지그(173)는 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)의 일측부를 가압하는 제1 라미네이션 지그(171) 또는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 타측부를 가압하는 제2 라미네이션 지그(172)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 라미네이션 지그(171) 및 제2 라미네이션 지그(172)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층 시 교대로 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 교대로 가압할 수 있다.

보다 구체적으로 예를 들어, 도 11을 참고하면 제1 라미네이션 지그(171)는 제2 전극(12)의 상면 일측부를 가압하여 제2 전극(12)과 분리막(14) 사이를 라미네이션(Lamination)시킬 수 있다. 여기서, 제1 라미네이션 지그(171)에 의해 가압되는 제2 전극(12)의 가장자리 일측부와 이에 대면되는 분리막(14) 부분이 열융착되어 상호 접착될 수 있다.

그리고, 도 12를 참고하면 제1 라미네이션 지그(171)는 제2 전극(12)의 상면 일측부를 가압한 상태에서 스택 테이블(110)을 회전시키며 분리막(14)이 제2 전극(12)의 상면을 덮도록 할 수 있다. 여기서, 예를 들어 라미네이션 지그(173)가 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)을 파지한 후 스택 테이블(110)이 회전되면, 분리막(14)이 스택 테이블(110)의 회전량에 비례하여 분리막 롤(122)에서 풀어지며 스택 테이블(110) 측으로 공급될 수 있다.(도 10 참조)

아울러, 도 13을 참고하면 제2 라미네이션 지그(172)는 제1 전극(11)의 상면 타측부를 가압하여 제1 전극(11)과 분리막(14) 사이를 라미네이션 시킬 수 있다. 여기서, 제2 라미네이션 지그(172)에 의해 가압되는 제1 전극(11)의 가장자리 타측부와 이에 대면되는 분리막(14) 부분이 열융착되어 상호 접착될 수 있다.

도 10을 참조하면, 지그 이동수단(174)은 라미네이션 지그(173)를 이동시킬 수 있다. 여기서, 지그 이동수단(174)은 제1 라미네이션 지그(171)를 이동시키는 제1 지그 이동수단(174a,174b) 및 제2 라미네이션 지그(172)를 이동시키는 제2 지그 이동수단(174c,174d)을 포함할 수 있다.

도 2, 도 10을 참고하면, 회전부(180)는 스택 테이블(110)을 일방향(r1) 및 타방향(r2)으로 회전시킬 수 있다. 여기서, 회전부(180)의 일측에 제1 전극 스택부(150)가 구비되고, 회전부(180)의 타측에 제2 전극 스택부(160)가 구비될 수 있다.

또한, 회전부(180)는 제1 전극(11)을 스택(Stack) 시 스택 테이블(110)을 제1 석션 헤드(151)와 마주보도록 일측으로 회전시키고, 제2 전극(12)을 스택 시 스택 테이블(110)을 제2 석션 헤드(161)와 마주보도록 타측으로 회전시킬 수 있다.

회전부(180)는 스택 테이블(110)을 제1 전극 스택부(150) 방향 및 제2 전극 스택부(160) 방향으로 교대로 번갈아 회전시켜, 분리막(14)이 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 위치되는 방식으로 지그 재그 폴딩(Zig Zag Folding)이 가능할 수 있다.

한편, 회전부(180)는 예를 들어 스택 테이블(110)의 하부에 위치되는 회전 테이블(181) 및 회전 테이블(181)의 회전 중심축 방향으로 위치된 회전축(182)을 포함할 수 있다. 이때, 회전축(182)은 예를 들어 모터(미도시)와 연결되어 모터의 회전력에 의해 회전될 수 있다.

여기서, 회전부(180)는 예를 들어 지그부(170)와 함께 지그 장치(Z)를 구성할 수 있다. 여기서, 지그 장치(Z)는 예를 들어 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12)의 적층물을 가압하여 고정(파지)하고 회전시키는 장치일 수 있다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(100)의 작동을 설명하기로 한다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조되는 전극 조립체를 예시적으로 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 분리막 롤(122)에 권취된 분리막(14)이 분리막 히팅부(121)를 통과하며 히팅되어 공급되어 스택 테이블(110)에 적층되고, 가열된 스택 테이블(110)에 의해 분리막(14)이 히팅된다.

그리고, 제2 전극 공급부(130)로부터 제2 전극(12)이 히팅되어 제2 전극 스택부(160)로 공급되면, 제2 전극 스택부(160)에서 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 가열하며 적층시킨다.

이때, 도 2 및 도 11을 참고하면, 제2 전극(12)의 가장자리에서 상면 일측부를 제1 라미네이션 지그(171)가 가압하여 제2 전극(12)과 분리막(14) 사이를 접착시키고, 동시에, 스택 테이블(110)에서 제2 전극(12)이 이탈되지 않도록 고정한다.

이후, 도 2 및 도 12를 참고하면, 스택 테이블(110)이 제1 전극 스택부(150) 방향으로 회전되면, 분리막(14)이 계속적을 공급되며 제2 전극(12)의 상면을 덮게된다.

그리고, 도 1 및 도 2를 참고하면, 제1 전극 공급부(130)로부터 히팅되어 공급되는 제1 전극(11)을 제1 전극 스택부(150)가 제2 전극(12)의 상면을 덮고 있는 분리막(14) 부분에 적층시킨다. 여기서, 제1 전극 스택부(150)에서 제1 석션 헤드(151)가 제1 전극(11)을 가압하며 가열시킨다.

이때, 도 2 및 도 13을 참고하면, 제2 라미네이션 지그(172)가 제1 전극(11)의 가장리에서 상면 타측부를 가압하여 제1 전극(11)과 분리막(14) 사이를 접착시키고, 동시에, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 포함하는 적층물이 스택 테이블(110)에서 이탈되지 않도록 한다.

이후, 도 3 및 도 14를 참고하면, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 과정을 반복하며 분리막(14)이 지그 재그(Zig Zag) 폴딩되며 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 분리막(14)이 위치되는 전극 조립체(10)를 형성시킬 수 있다. 이때, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 가장자리와 분리막(14)이 열융착된 열융착부(H)가 전극 조립체(10)의 가장자리에 형성될 수 있다. 이때, 예를 들어 전극 조립체(10)의 4모서리에 열융착 부분(h1,h2,h3,h4)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 가장자리와 분리막(14)이 열융착되어 접착됨으로써, 전극 조립체(10)의 폴딩 풀어짐이 방지되고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 전극 조립체(10)에서의 적층 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 도 3 및 도 10을 참고하면, 라미네이션 지그(173)로 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 4모서리 부분을 가압하는 것을 통해 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 4 모서리 부분과 이에 대면되는 분리막(14) 부분을 열융착하여 상호 부착함으로써, 분리막(14)이 지그 재그 폴딩되며 제1,2 전극(11,12)이 분리막(14)의 사이사이에 위치되도록 전극 조립체(10)를 제조 시, 분리막(14)의 폴딩(Folding)이 보다 용이할 수 있다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 설명하기로 한다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 개념을 나타낸 정면도이고, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에서 지그부 및 회전부를 나타낸 사시도이다. 여기서, 도 15에서는 편의상 도 16에 도시된 지그부(270)를 생략하여 도시하였다.

도 15 및 도 16을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 스택 테이블(110)과, 분리막(14)을 공급하는 분리막 공급부(120)와, 제1 전극(11)을 공급하는 제1 전극 공급부(130)와, 제2 전극(12)을 공급하는 제2 전극 공급부(140)와, 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제1 전극 스택부(150)와, 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층시키는 제2 전극 스택부(160), 제1 전극(11), 분리막(14), 및 제2 전극(12) 사이를 접착시키는 라미네이션 지그(173)가 구비된 지그부(270), 및 스택 테이블(110)을 회전시키는 회전부(180)를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 제1,2 전극(11,12)을 비젼(Vision) 검사하는 비젼장치(290)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치와 비교할 때, 비젼장치(290)를 더 포함하고, 아울러, 지그부(270)에서 지그 히팅부(278)를 더 포함하는 차이가 있다.

따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.

보다 상세히, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)에서 비젼장치(290)는 제1 카메라(291) 및 제2 카메라(292)를 포함할 수 있다.

제1 카메라(291)는 제1 전극 공급부(130)에서 제1 전극 안착 테이블(131)에 안착된 제1 전극(11)을 촬영할 수 있고, 제2 카메라(292)는 제2 전극 공급부(140)에서 제2 전극 안착 테이블(141)에 안착된 제2 전극(12)을 촬영할 수 있다.

제1 카메라(291) 및 제2 카메라(292)의 촬영을 통해 획득된 영상 정보를 통해 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층품질을 검사할 수 있다. 이때, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 안착 위치와, 크기, 적층상태 등을 검사할 수 있다.

지그 장치(Z')에서 지그부(270)는 라미네이션 지그(173), 라미네이션 지그(173)를 이동시키는 지그 이동수단(174), 및 라미네이션 지그(173)를 가열하는 지그 히팅부(278)를 포함할 수 있다.

라미네이션 지그(173)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 일측부를 가압하는 제1 라미네이션 지그(171) 및 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 타측부를 가압하는 제2 라미네이션 지그(172)를 포함할 수 있다.

지그 이동수단(174)은 제1 라미네이션 지그(171)를 이동시키는 제1 지그 이동수단(174a,174b) 및 제2 라미네이션 지그(172)를 이동시키는 제2 지그 이동수단(174c,174d)을 포함할 수 있다.

지그 히팅부(278)는 제1 라미네이션 지그(171)를 가열시키는 제1 지그 히터(Heater)(278a, 278b) 및 제2 라미네이션 지그(172)를 가열시키는 제2 지그 히터(278c, 278d)를 포함할 수 있다.

이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치(200)의 작동을 설명하기로 한다.

도 15 및 도 16을 참고하면, 분리막 롤(122)에 권취된 분리막(14)이 분리막 히팅부(121)를 통과하며 히팅되어 공급되어 스택 테이블(110)에 적층되고, 가열된 스택 테이블(110)에 의해 분리막(14)이 히팅된다.

또한, 제2 전극 공급부(140)의 제2 전극 안착 테이블(141)에 제2 전극(12)이 공급되어 안착되면 비젼장치(290)를 통해 제2 전극(12)의 적층 품질을 검사한다. 이때, 제2 전극(12)은 제2 전극 히터(142)에 의해 가열된 제2 전극 안착 테이블(141)을 통해 히팅된다.(도 7 참조)

그리고, 히팅된 제2 전극(12)이 제2 전극 스택부(160)로 공급되면, 제2 전극 스택부(160)에서 제2 전극(12)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 적층시킨다.

이때, 제2 전극(12)의 가장자리에서 상면 일측부를 제1 라미네이션 지그(171)가 가열 및 가압하여 제2 전극(12)과 분리막(14) 사이를 접착시키고, 동시에, 스택 테이블(110)에서 제2 전극(12)이 이탈되지 않도록 고정한다.(도 11 참조)

이후, 스택 테이블(110)이 제1 전극 스택부(150) 방향으로 회전되면, 분리막(14)이 계속적을 공급되며 제2 전극(12)의 상면을 덮게된다.(도 12 참조)

한편, 제1 전극 공급부(130)의 제1 안착 테이블(131)에 제1 전극(11)이 공급되어 안착되면 비젼장치(290)를 통해 제1 전극(11)의 적층 품질을 검사한다. 이때, 제1 전극(11)은 제1 전극 히터(132)에 의해 가열된 제1 전극 안착 테이블(131)을 통해 히팅된다.(도 6 참조)

그리고, 히팅된 제1 전극(11)이 제1 전극 스택부(160)로 공급되면, 제1 전극 스택부(160)에서 제1 전극(11)을 스택 테이블(110)에 적층된 분리막(14)의 상면에 적층시킨다.

이때, 제2 라미네이션 지그(172)가 제1 전극(11)의 가장리에서 상면 타측부를 가압 및 가열하여 제1 전극(11)과 분리막(14) 사이를 접착시키고, 동시에, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 포함하는 적층물이 스택 테이블(110)에서 이탈되지 않도록 할 수 있다.(도 13 참조)

이후, 스택 테이블(110)을 회전시키며 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 적층하는 과정을 반복함으로써, 분리막(14)이 지그 재그 폴딩되며 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 분리막(14)이 위치되는 전극 조립체(10)를 형성시킬 수 있다.(도 3 참조)

이때, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 가장자리와 분리막(14)이 열융착되어 접착된 전극 조립체(10)가 형성되어, 전극 조립체(10)의 폴딩 풀어짐이 방지되고, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 전극 조립체(10)에서의 적층 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.(도 14 참조)

그리고, 라미네이션 지그(173)는 지그 히팅부(278)와 연결되어 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 가열하며 가압함에 따라, 제1,2 전극(11,12) 및 분리막(14) 사이에 열융착이 보다 잘 이루어져 제1,2 전극(11,12) 및 분리막(14) 사이의 견고한 접착이 가능할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.

또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 전극 조립체
11: 제1 전극
11a: 제1 전극 탭
12: 제2 전극
12a: 제2 전극 탭
14: 분리막
100,200: 전극 조립체 제조장치
110: 스택 테이블
111: 테이블 몸체
112: 스택 테이블 히터
120: 분리막 공급부
121: 분리막 히팅부
121a: 몸체
121b: 분리막 히터
122: 분리막 롤
130: 제1 전극 공급부
131: 제1 전극 안착 테이블
132: 제1 전극 히터
133: 제1 전극 롤
134: 제1 커터
135: 제1 컨베이어 벨트
136: 제1 전극 공급 헤드
140: 제2 전극 공급부
141: 제2 전극 안착 테이블
142: 제2 전극 히터
143: 제2 전극 롤
144: 제2 커터
145: 제2 컨베이어 벨트
146: 제2 전극 공급 헤드
150: 제1 전극 스택부
151: 제1 석션 헤드
151a: 진공 흡입구
151b: 바닥면
152: 제1 헤드 히터
153: 제1 이동부
160: 제2 전극 스택부
161: 제2 석션 헤드
162: 제2 헤드 히터
163: 제2 이동부
170,270: 지그부
171: 제1 라미네이션 지그
172: 제2 라미네이션 지그
173: 라미네이션 지그
174: 지그 이동수단
174a,174b: 제1 지그 이동수단
174c,174d: 제2 지그 이동수단
180: 회전부
181: 회전 테이블
182: 회전축
278: 지그 히팅부
278a, 278b: 제1 지그 히터
278c, 278d: 제2 지그 히터
290: 비젼장치
291: 제1 카메라
292: 제2 카메라
S: 적층물
Z,Z': 지그 장치

Claims

제1 전극 및 제2 전극이 분리막을 사이에 두고 교대로 배치되는 적층물이 놓이는 스택 테이블; 및
상기 스택 테이블에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 적층될 때마다 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극을 가압하여 상기 스택 테이블에 고정하고, 상기 제1 전극, 상기 분리막, 및 상기 제2 전극 사이를 접착시키는 라미네이션 지그(Lamination Zig)가 구비된 지그부를 포함하고,
상기 라미네이션 지그는,
상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 일측부를 가압하는 제1 라미네이션 지그; 및
상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 타측부를 가압하는 제2 라미네이션 지그를 포함하고,
상기 제1 라미네이션 지그 및 상기 제2 라미네이션 지그는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 교대로 가압하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지그부는,
상기 라미네이션 지그를 가열하는 지그 히팅부를 포함하여,
상기 라미네이션 지그가 적층되는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 가압하여 고정 시, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 히팅시키는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 라미네이션 지그는 4개로 이루어져 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 4 모서리부를 가압하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 라미네이션 지그는 직사각형 플레이트 또는 사각 봉으로 구비되는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스택 테이블은,
상기 제1 전극, 상기 분리막, 및 상기 제2 전극이 적층되는 테이블 몸체; 및
상기 테이블 몸체를 가열하여, 적층되는 적층물을 히팅하는 스택 테이블 히터를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리막을 히팅(Heating)시키며 상기 스택 테이블 측으로 상기 분리막을 공급하는 분리막 공급부를 더 포함하는, 전극 조립체 제조장치.
청구항 6에 있어서,
상기 분리막 공급부는,
상기 분리막이 통과되는 통로가 형성되고, 통과되는 분리막을 히팅하는 분리막 히팅부를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극을 히팅시키며 공급하는 제1 전극 공급부; 및
상기 제2 전극을 히팅시키며 공급하는 제2 전극 공급부를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제1 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키며, 열과 압력으로 상기 제1 전극과 상기 분리막 사이를 접착시키는 제1 전극 스택부; 및
상기 제2 전극 공급부로부터 공급되는 상기 제2 전극을 상기 스택 테이블에 적층시키며, 열과 압력으로 상기 제2 전극과 상기 분리막 사이를 접착시키는 제2 전극 스택부를 더 포함하는, 전극 조립체 제조장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제1 전극 공급부는 상기 제1 전극이 상기 제1 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제1 전극 안착 테이블; 및 상기 제1 전극 안착 테이블을 가열하여 상기 제1 전극을 히팅시키는 제1 전극 히터를 포함하고,
상기 제2 전극 공급부는 상기 제2 전극이 상기 제2 전극 스택부에 의해 상기 스택 테이블에 적층되기 전에 안착되는 제2 전극 안착 테이블; 및 상기 제2 전극 안착 테이블을 가열하여 상기 제2 전극을 히팅시키는 제2 전극 히터를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 전극 스택부는 상기 제1 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제1 전극을 진공 흡입하는 제1 석션 헤드; 및 상기 제1 석션 헤드를 가열하여 상기 제1 석션 헤드에 흡입되는 상기 제1 전극을 히팅하는 제1 헤드 히터를 포함하고,
상기 제2 전극 스택부는 상기 제2 전극 안착 테이블에 안착된 상기 제2 전극을 진공 흡입하는 제2 석션 헤드; 및 상기 제2 석션 헤드를 가열하여 상기 제1 석션 헤드에 흡입되는 상기 제2 전극을 히팅하는 제2 헤드 히터를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제1 전극 스택부는 상기 제1 석션 헤드를 상기 스택 테이블로 이동시키고, 상기 제1 석션 헤드가 상기 스택 테이블에 상기 제1 전극을 적층시키며 가압하도록 가압력을 제공하는 제1 이동부를 더 포함하고,
상기 제2 전극 스택부는 상기 제2 석션 헤드를 상기 스택 테이블로 이동시키고, 상기 제2 석션 헤드가 상기 스택 테이블에 상기 제2 전극을 적층시키며 가압하도록 가압력을 제공하는 제2 이동부를 더 포함하는 전극 조립체 제조장치.
청구항 12에 있어서,
상기 스택 테이블을 회전시키는 회전부를 더 포함하고,
상기 회전부의 일측에 제1 전극 스택부가 구비되고, 상기 회전부의 타측에 제1 전극 스택부가 구비되며,
상기 회전부는 상기 제1 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제1 석션 헤드와 마주보도록 일측으로 회전시키고,
상기 제2 전극을 스택 시 상기 스택 테이블을 상기 제2 석션 헤드와 마주보도록 타측으로 회전시키는 전극 조립체 제조장치.
청구항 13에 있어서,
상기 분리막이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치되는 방식으로 라미네이션 지그 재그 폴딩이 가능하도록,
상기 회전부는 상기 스택 테이블을 상기 제1 전극 스택부 방향 및 상기 제2 전극 스택부 방향으로 교대로 번갈아 회전시키는 전극 조립체 제조장치.
청구항 13에 있어서,
상기 회전부는 상기 지그부와 함께 상기 제1 전극, 상기 분리막, 및 상기 제2 전극의 적층물을 고정하여 회전시키는 지그 장치를 구성하는 전극 조립체 제조장치.