KR20230142178A - 이차 전지용 전극판 이송 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 이차 전지용 전극판 이송 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 하전된 평판간에 발생하는 인력을 이용하여 전극판을 흡착하여 이송할 수 있는 이차 전지용 전극판 이송 장치을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 개시는 분리막의 일측으로 전극판을 이송하고, 상기 분리막의 타측으로 상기 전극판과 반대되는 극성인 다른 전극판을 이송하는 이차 전지용 전극판 이송 장치에 있어서, 바디; 상기 바디의 표면에 부착된 제1유전층; 상기 제1유전층의 일측 영역에 부착된 제1전극 패턴; 상기 제1유전층의 타측 영역에 상기 제1전극 패턴으로부터 이격되어 부착된 제2전극 패턴; 및 상기 제1,2전극 패턴을 덮는 제2유전층을 포함하고, 상기 제1,2전극 패턴의 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1,2전극 패턴에 각각 반대되는 직류 전압을 인가하여 상기 전극판이 흡착되도록 하는, 이차 전지용 전극판 이송 장치를 제공한다.
Description
본 개시(disclosure)는 이차 전지용 전극판 이송 장치에 관한 것이다.
1차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 2차 전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 에너지 저장 장치 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이온전지 등이 있다. 도 1은 이러한 2차 전지 중 하나인 리튬이온 전지의 작동 원리 모델을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어진다.
이와 같은 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다. 소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-폴딩(Z-folding, zigzag folding 또는 accordion folding이라고도 함) 방식에서는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 분리막(3)이 지그재그 형태로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판(1) 및 양극판(2)이 교번되어 삽입된 형태로 적층되도록 한다. 이와 같은 Z-폴딩 적층 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 한국등록특허 제0313119호, 미국공개특허 제2005/0048361호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-폴딩 적층 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국등록특허 제0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 양극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있어, 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작함에 있어서 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 장치가 주로 사용되고 있다.
도 3에 도시된 방식에서는, 좌우로 이격된 개별 테이블에 음극판(1) 및 양극판(2)을 각각 쌓아 두고, 분리막 공급기 및 Z-폴딩 적층 장치(10')가 좌우로 소정 거리만큼 함께 이동하면서 분리막(3)을 지그재그 형태로 접되 다음과 같은 과정을 반복한다. 먼저 (도 3을 기준으로) 전체 장치가 좌측으로 이동했을 때 좌측의 Z-폴딩 적층 장치(10')가 음극판(1)을 흡착하여 두었다가, 우측으로 이동하여 좌측의 Z-폴딩 적층 장치(10')가 중심에 왔을 때 좌측의 Z-폴딩 적층 장치(10')는 상기 분리막(3) 상에 상기 음극판(1)을 놓아 배치한다. 이와 동시에 우측의 Z-폴딩 적층 장치(10')는 양극판(2)을 흡착한다. 이후 다시 좌측으로 이동하여 우측의 Z-폴딩 적층 장치(10')가 중심에 왔을 때 우측의 Z-폴딩 적층 장치(10')는 상기 분리막(3) 상에 상기 양극판(2)을 놓아 배치한다. 물론 이와 동시에 좌측의 Z-폴딩 적층 장치(10')가 음극판(1)을 흡착하여 두게 되며, 이러한 과정이 반복됨에 따라 상기 분리막(3)은 지그재그로 접힌 형태를 이루며, 또한 그 사이사이에 상기 음극판(1) 및 상기 양극판(2)들이 교번 삽입된 형태로 적층되게 된다.
도 4에 도시된 방식에서는, 분리막 공급기는 고정된 채 적층체가 놓여진 테이블 및 Z-폴딩 적층 장치(10")가 각각 좌우로 이동하면서 적층을 수행한다. 분리막 공급기가 고정되어 있다는 점 외에는 도 3에 도시된 방식의 Z-폴딩 적층 장치(10')와 유사한 방식으로 작동되는 바 상세한 설명은 생략한다.
그런데, 이와 같은 종래의 방식은 정렬 상태와 관련해서는 적절히 우수한 결과를 얻을 수 있으나, 한 층씩 적층이 이루어지기 때문에 하나의 셀 스택을 완성하는데 걸리는 시간이 매우 길어지고, 이에 따라 생산성이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 특히, 적층 장치가 전극판(양극판 및 음극판)을 흡착하여 이송하는 방식이 진공 라인을 이용한 진공 흡착 방식이거나 또는 기계적 그립퍼를 이용한 그립핑 방식이기 때문에, 전극판 이송 장치가 전극판을 흡착하고 또한 그 흡착력을 제거하는데 긴 시간이 오래 걸리거나 또는 이송 장치가 전극판을 그립핑하고 또한 그 그립핑을 해제하는데 긴 시간이 걸렸다. 더욱이, 진공 흡착 방식이나 기계적 그립퍼 방식의 경우 전극판에 직접적인 물리적인 힘이 가해지기 때문에 전극판의 흡착 및 이송중 전극판이 크랙되거나 찢어지거나 외형 변형이 일어나는 문제가 있다. 따라서 이러한 문제점을 개선하고자 하는 요구가 당업자 사이에 꾸준히 있어 왔다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시에 따른 해결하고자 하는 과제는 하전된 평판간에 발생하는 인력을 이용하여 전극판을 흡착하여 이송할 수 있는 이차 전지용 전극판 이송 장치을 제공하는데 있다.
본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치는 분리막의 일측으로 전극판을 이송하고, 상기 분리막의 타측으로 상기 전극판과 반대되는 극성인 다른 전극판을 이송하는 이차 전지용 전극판 이송 장치에 있어서, 바디; 상기 바디의 표면에 부착된 제1유전층; 상기 제1유전층의 일측 영역에 부착된 제1전극 패턴; 상기 제1유전층의 타측 영역에 상기 제1전극 패턴으로부터 이격되어 부착된 제2전극 패턴; 및 상기 제1,2전극 패턴을 덮는 제2유전층을 포함하고, 상기 제1,2전극 패턴의 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1,2전극 패턴에 각각 반대되는 직류 전압을 인가하여 상기 전극판이 흡착되도록 할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1,2유전층은 세라믹, 유무기 복합소재, 폴리이미드 또는 폴리머를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 길이 방향에 평행하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 길이 방향에 수직하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 대각선 방향에 평행하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴의 상호간 이격 거리는 0.5mm 내지 5mm일 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴의 사이에 배치된 아크 방지 패턴을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 아크 방지 패턴은 접지될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제1전극 패턴과 상기 아크 방지 패턴의 상호간 이격 거리 및 상기 제2전극 패턴과 상기 아크 방지 패턴의 상호간 이격 거리는 각각 0.5mm 내지 5mm일 수 있다.
본 개시는 하전된 평판간에 발생하는 인력을 이용하여 전극판을 흡착하여 이송함으로써, 전극판의 흡착 및 이송 시간이 대폭 단축된 이차 전지용 전극판 이송 장치를 제공한다. 특히, 본 개시는 진공 흡착이나 기계적 흡착 방식이 아닌 전기적 인력을 이용하여 전극판을 흡착 및 이송함으로써, 전극판의 흡착 및 이송 시 전극판이 크랙되거나, 찢어지거나 또는 변형되지 않는 기술적으로 유리한 효과를 갖는 이차 전지용 전극판 이송 장치를 제공한다.
도 1은 일반적인 2차 전지의 작동 모델이다.
도 2는 Z-폴딩 적층방식으로 제조된 2차 전지 내부 셀 스택을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 종래의 Z-폴딩 적층 방식을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치 및 전극판을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 개시에 예시적 따른 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 2는 Z-폴딩 적층방식으로 제조된 2차 전지 내부 셀 스택을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 종래의 Z-폴딩 적층 방식을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치 및 전극판을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 평면도이다.
도 7은 본 개시에 예시적 따른 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치를 도시한 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치의 동작을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 개시들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 5는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치(100) 및 전극판(1,2)을 도시한 평면도이고, 도 6은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치(200)를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 개시에 예시적 따른 이차 전지용 전극판 이송 장치(300)를 도시한 평면도이고, 도 8은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치(100)를 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치(100,200,300)는 분리막(3)의 일측으로(예를 들면, 분리막(3)의 좌측에서 우측 방향으로) 전극판(1)(예를 들면, 양극판)을 이송하고, 분리막(3)의 타측으로(예를 들면, 분리막(3)의 우측에서 좌측 방향으로) 상기 전극판(1)과 반대되는 극성인 다른 전극판(2)(예를 들면, 음극판)을 이송하며(도 3,4 참조), 바디(110), 제1유전층(121), 제1전극 패턴(131), 제2전극 패턴(132), 제2유전층(122)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 전극판 이송 장치(100,200,300)는 아크 방지 패턴(133)을 더 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 양극 전극판(1)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 양극 집전체에 전이금속산화물 등의 양극 활물질이 도포되어 형성될 수 있으며, 양극 활물질이 도포되지 않고 돌출된 영역인 양극탭을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 음극 전극판(2)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 음극 집전체에 흑연 또는 탄소 등의 음극 활물질이 도포되어 형성될 수 있으며, 음극 활물질이 도포되지 않고 돌출된 영역인 음극탭을 포함할 수 있다. 즉, 양극 전극판(1) 및 음극전극판(2)은 도전성 포일에 이온/전자가 흐를 수 있는 도전성 세라믹 산화물이 코팅된 것일 수 있다.
바디(110)는 길이 및 폭을 갖는 대략 직사각 플레이트 형태일 수 있다. 일부 예들에서, 바디(110)는 순수 알루미늄, 알루미늄 합금, 순수 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 바디(110)는 알루미늄이나 티타늄 외에도 인코넬, 스테인리스스틸 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 바디(110)는 후면에 이송 부재가 결합됨으로써, 가이드 레일을 따라 소정 방향(예를 들면, 분리막을 향하는 방향)으로 용이하게 움직일 수 있다.
제1유전층(121)은 바디(110)의 표면에 부착될 수 있다. 일부 예들에서, 제1유전층(121)은 세라믹 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 세라믹은 지르코니아(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 티탄산알루미늄(Al2TiO5), 산화이트륨(Y2O3) 또는 산불화이트륨(YOF)을 포함할 수 있으며, 이는 소결되어 제조된 후 접착층을 통해 바디(110)에 부착되거나 또는 바디(110)에 직접 용사 또는 코팅될 수 있다. 폴리이미드는 접착층을 통해 바디(110)에 부착되거나 또는 바디(110)에 직접 코팅되어 경화될 수 있다. 이밖에도 제1유전층(121)은 유무기 복합소재 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1유전층(121)의 두께는 대략 20㎛ 내지 대략 1500㎛일 수 있다.
제1전극 패턴(131)은 제1유전층(121)의 일측 영역에 부착될 수 있다.
제2전극 패턴(132)은 제1유전층(121)의 타측 영역에 제1전극 패턴(131)으로부터 이격되어 부착될 수 있다.
일부 예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 바디(110)의 길이 방향에 대략 평행하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 대략 사각 형태이며 그 면적은 대체로 유사할 수 있다. 다르게 설명하면, 제1,2전극 패턴(131,132)은 전극판(1,2)의 길이 방향에 대략 평행하게 분할되어 상호간 이격된 것인데, 이러한 전극 패턴의 디자인하에서 이송 장치(100)에 전극판(1,2)이 가장 잘 흡착됨을 발견하였다.
일부 예들에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 바디(110)의 길이 방향에 대략 수직하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 대략 사각 형태이며 면적은 대체로 유사할 수 있다.
일부 예들에서, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 바디(110)의 대각선 방향에 평행하게 분할되어 상호간 이격될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 대략 삼각 형태이며 면적은 대체로 유사할 수 있다.
일부 예들에서, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)은 미세 양극 패턴과 미세 음극 패턴이 교차하는 미세 패턴 디자인으로 제공될 수 있다. 일례로, 제1전극 패턴(131)은 다수의 다리를 갖는 포크 형태로 제공되고 또한 제2전극 패턴(132) 역시 다수의 다리를 갖는 포크 형태로 제1전극 패턴(131)의 다리 사이에 결합된 포크 형태로 제공될 수 있다.
일부 예들에서, 제1,2전극 패턴(131,132)은 구리, 알루미늄, 니켈, 금, 은, 텅스텐, 몰리브덴 또는 그 합금 박막으로 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제1,2전극 패턴(131,132)의 두께는 대략 1㎛ 내지 대략 100㎛일 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)의 상호간 이격 거리는 대략 0.5mm 내지 대략 5mm일 수 있다.
일부 예들에서, 아크 방지 패턴(133)은 제1전극 패턴(131)과 제2전극 패턴(132)의 사이에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 아크 방지 패턴(133)은 플로팅되거나 또는 접지될 수 있다. 일부 예들에서, 제1전극 패턴(131)과 아크 방지 패턴(133)의 상호간 이격 거리 및 제2전극 패턴(132)과 아크 방지 패턴(133)의 상호간 이격 거리는 각각 대략 0.5mm 내지 대략 5mm일 수 있다. 이와 같이 하여, 아크 방지 패턴(133)은 제1전극 패턴(131)와 제2전극 패턴(132) 사이에 서로 다른 극성의 고전압이 인가될 때, 상호간 아크가 발생하지 않도록 한다.
일부 예들에서, 제1,2전극 패턴(131,132) 및/또는 아크 방지 패턴(133)은 제1유전층(121) 상에 증착되거나 도금되거나 또는 별도로 스탬핑/프레싱되어 배치될 수 있다.
제2유전층은(122)는 제1,2전극 패턴(131,132) 및/또는 아크 방지 패턴(133)을 덮으며 제1유전층(121) 상에 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 제2유전층(122)은 세라믹 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 세라믹은 지르코니아(ZrO2), 산화베릴륨(BeO), 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4), 티탄산알루미늄(Al2TiO5), 산화이트륨(Y2O3) 또는 산불화이트륨(YOF)을 포함할 수 있으며, 이는 소결되어 제조된 후 접착층을 통해 부착되거나 또는 용사 또는 코팅될 수 있다. 폴리이미드는 접착층을 통해 부착되거나 또는 직접 코팅되어 경화될 수 있다. 이밖에도 제2유전층(122)은 유무기 복합소재 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제2유전층(122)의 두께는 대략 20㎛ 내지 대략 1500㎛일 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치(100)의 동작을 도시한 도면이다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 전극판 이송 장치(100)의 제1,2전극 패턴(131,132)에 각각 반대되는 직류 전압(예를 들면, ±0.5KV 이상, 바람직하기로, ±2KV 이상)이 인가되면, 제1,2전극 패턴(131,132)의 사이에 전기장이 형성되고, 또한 그와 대응되는 전극판(1 또는 2)에 분극이 발생한다. 따라서, 제1,2전극 패턴(131,132과 전극판(1 또는 2) 사이에 전위차가 발생하고 상호간 쿨롱력 또는 존손라벡력이 발생되어 이송 장치(100)에 전극판(1 또는 2)이 흡착된다.
또한, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1,2전극 패턴(131,132)의 인가 전압을 차단하면, 대상 전극판(1 또는 2)의 표면에 형성된 전계가 소멸되어 전극판(1 또는 2)의 표면 분극과 전위차가 순간적으로 제거되어 흡인력이 소멸된다.
이와 같이, 제1,2전극 패턴(131,132)은 대체로 바이폴라 방식으로 구성/동작할 경우, 이차 전지용 전극판(1,2)이 이송 장치(100,200,300)에 가장 잘 부착되었고, 모노폴라 방식으로 구성/동작할 경우에도, 이차 전지용 전극판(1,2)이 이송 장치(100,200,300)에 부착됨을 확인하였다.
이와 같이 하여, 종래에는 사용되던 진공 흡착 방식이나 기계적 그립퍼 방식의 이송 장치는 사용 중에 전극판(1,2)에 국소적인 스트레스가 걸리기 때문에 제품 품질에 영향을 미치는 단점이 있었으나, 본 개시는 전극판(1,2)의 흡착시 크랙이나 흠집 발생 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 종래의 진공 방식이나 기계적인 방식에 비해 본 개시에 따른 이송 장치(100,200,300)에서는 흡착 및 이송 시간이 매우 빠르기 때문에 대략 5배 정도 더 빠른 작업 시간으로 전극판(1,2)을 스택할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 개시에 따른 예시적 이차 전지용 전극판 이송 장치을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100,200,300; 이차 전지용 전극판 이송 장치
110; 바디
121; 제1유전층
122; 제2유전층
131; 제1전극 패턴
132; 제2전극 패턴
133; 아크 방지 패턴
1,2; 전극판
3; 분리막
110; 바디
121; 제1유전층
122; 제2유전층
131; 제1전극 패턴
132; 제2전극 패턴
133; 아크 방지 패턴
1,2; 전극판
3; 분리막
Claims (9)
- 분리막의 일측으로 전극판을 이송하고, 상기 분리막의 타측으로 상기 전극판과 반대되는 극성인 다른 전극판을 이송하는 이차 전지용 전극판 이송 장치에 있어서,
바디; 상기 바디의 표면에 부착된 제1유전층; 상기 제1유전층의 일측 영역에 부착된 제1전극 패턴; 상기 제1유전층의 타측 영역에 상기 제1전극 패턴으로부터 이격되어 부착된 제2전극 패턴; 및 상기 제1,2전극 패턴을 덮는 제2유전층을 포함하고, 상기 제1,2전극 패턴의 사이에 전기장이 형성되도록 상기 제1,2전극 패턴에 각각 반대되는 직류 전압을 인가하여 상기 전극판이 흡착되도록 하는, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1,2유전층은 세라믹, 유무기 복합소재, 폴리이미드 또는 폴리머를 포함하는, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 길이 방향에 평행하게 분할되어 상호간 이격된, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 길이 방향에 수직하게 분할되어 상호간 이격된, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴은 상기 바디의 대각선 방향에 평행하게 분할되어 상호간 이격된, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴의 상호간 이격 거리는 0.5mm 내지 5mm인, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 제2전극 패턴의 사이에 배치된 아크 방지 패턴을 더 포함하는, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 아크 방지 패턴은 접지된, 이차 전지용 전극판 이송 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1전극 패턴과 상기 아크 방지 패턴의 상호간 이격 거리 및 상기 제2전극 패턴과 상기 아크 방지 패턴의 상호간 이격 거리는 각각 0.5mm 내지 5mm인, 이차 전지용 전극판 이송 장치.
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2022
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