KR20240003728A - 단위 셀 운반 시스템 - Google Patents

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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 안착부에 놓인 단위 셀의 진공 흡착시 안착부에 발생하는 정전기적 인력을 방지할 수 있는 단위 셀 운반 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템은 대전 방지 시트를 포함하고, 대전 방지 시트 상에 단위 셀이 안착되도록 마련된 안착부 및 상기 안착부 상에 놓인 단위 셀을 진공 흡착하도록 마련된 흡착부를 포함한다.

Description

단위 셀 운반 시스템{System for transporting unit cell}
본 발명은 단위 셀 운반 시스템에 관한 것이며, 상세하게는 안착부에 놓인 단위 셀의 진공 흡착시 안착부에 발생하는 정전기적 인력을 방지할 수 있는 단위 셀 운반 시스템에 관한 것이다.
파우치형 리튬 이차전지는 유연성을 가져 그 형상이 비교적 자유로우며, 무게가 가볍고 안전성도 우수하여 휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기의 전원으로 수요가 증가하고 있다.
이차전지 제조 과정에서 스택킹 공정이 수행된다.
라미 스택 방식(Lamination & Stacking)은 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 수십 개의 모노 셀(mono-cell)을 차례로 쌓아 스택 셀을 형성한 후, 분리막과 음극으로 구성된 하프 셀(half-cell)을 스택 셀 상에 적층시킴으로써 하나의 전지 셀을 완성하는 제조법이다.
도 1은 종래 테이블에 안착된 단위 셀을 흡착하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다
도 1을 참조하면, 픽업 장치의 흡착부(20)는 테이블(10)에 놓인 단위셀(30)의 상면과 맞닿은 상태에서, 단위셀(30)로 진공압을 인가하여 단위셀(30)을 흡착한다.
본 문서에서, 단위 셀(30)은 모노 셀 또는 하프 셀을 포함한다.
도 1(a)를 참조하면, 흡착부(20)가 단위셀(30)을 누른 상태에서 진공압을 인가함에 따라 테이블(10)에는 진공압의 인가 방향과 반대 방향으로 정전기적 인력이 발생한다.
도 1(b)를 참조하면, 흡착부(20)가 단위셀(30)을 흡착한 상태에서, 흡착부(20)가 테이블(30)과 멀이지는 방향으로 상승 작동시, 테이블(30)에 발생한 정전기적 인력이 단위셀(30)을 잡아 당기게 된다.
이때, 단위셀(30)의 일부는 흡착부(20)에 흡착되고, 단위셀(30)의 다른 일부가 정전기적 인력에 의해 벌어지게 된다.
한편, 단위셀(30)이 흡착부(10)에 불량 흡착된 상태에서 이송되면, 단위셀 (30)내에 분리된 부분으로 대기압이 유입될 수 있다.
복수 개의 단위 셀이 적층된 스택 셀에서, 단위 셀 중 하프셀이 스택셀의 최상층에 적층되는 경우, 하프셀이 흡착부(10)에 불량 흡착된 상태로 이송되면, 하프셀이 이송과정에서 파손될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 흡착부(10)의 흡인력을 증가시키면, 하프셀이 변형되는 문제가 발생한다.
한국등록특허 제10-0837904호
본 발명은 대전방지시트 상에 단위 셀을 안착시킴으로써, 안착부에 걸리는 정전기적 인력을 방지할 수 있는 단위 셀 운반 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템은 대전 방지 시트를 포함하고, 대전 방지 시트 상에 단위 셀이 안착되도록 마련된 안착부 및 상기 안착부 상에 놓인 단위 셀을 진공 흡착하도록 마련된 흡착부를 포함한다.
이때, 상기 대전 방지 시트는 다공성 시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트는 상기 안착부 상에 놓인 단위 셀을 진공 흡착시, 상기 단위 셀을 잡아당기는 흡착력과 반대 방향으로 발생하는 정전기적 인력을 상쇄시킬 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트는 104Ω/내지 105Ω의 표면 저항(측정방법: JIS K 6911)을 가질 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트는 30% 내지 40%의 기공율을 가질 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트는 2㎛ 내지 3㎛ 범위 내의 표면 거침 측정방법: JIS K 7104)을 가질 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트는 1.4sec/100cm2 내지 1.7sec/100cm2의 통기도(측정방법: JIS K 1096)를 가질 수 있다.
또한, 상기 흡착부는 상기 안착부와 가까워지거나 상기 안착부와 멀어지는 방향으로 승강 이동 가능하게 마련될 수 있다.
또한, 상기 흡착부는, 지지대, 상기 지지대에 회전 가능하게 마련된 회전 작동부, 상기 회전 작동부와 함께 회전 가능하게 마련된 작동바 및 상기 작동바에 장착되고, 진공압 인가될 때 상기 단위 셀을 흡착하는 흡착 플레이트가 마련된 진공 흡착 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 진공 흡착 유닛은, 상기 흡착 플레이트에 연결되어, 상기 흡착 플레이트로 진공압을 제공하는 진공압 인가부 및 상기 흡착 플레이트를 상하로 승강시키는 승강부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진공 흡착 유닛은, 상기 흡착 플레이트를 단위 셀을 향해 하강시키고, 상기 흡착 플레이트가 상기 단위 셀에 면접촉되면, 상기 흡착 플레이트로 진공압을 인가하며, 상기 흡착 플레이트에 상기 단위 셀이 흡착되면 흡착 플레이트를 상승시키도록 마련될 수 있다.
또한, 단위 셀 운반시스템은 단위 셀이 차례로 적층되는 적층부를 추가로 포함할 수 있고, 상기 진공 흡착 유닛은 상기 흡착부가 상기 안착부에서 단위 셀을 진공 흡착하면, 흡착된 단위 셀을 상기 적층부로 운반시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 진공 흡착 유닛은 흡착부에 흡착된 단위 셀을 적층부 상에 놓인 스택 셀 상에 적층시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 단위 셀은 모노 셀 또는 하프 셀일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 단위 셀 운반 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.
단위 셀이 놓이는 안착부에 대전 방지 시트를 구비하여, 안착부에 놓인 단위 셀의 진공 흡착시 안착부에 발생하는 정전기적 인력을 방지할 수 있다.
또한, 흡착부에 대한 단위 셀의 흡착 불량을 개선할 수 있고, 단위 셀 픽업 시 단위 셀의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 단위 셀로 진공압 인가시, 안착부에 걸리는 정전기적 인력을 해소함에 따라, 흡착부가 종래보다 낮은 흡인력으로 단위 셀을 진공 흡착할 수 있고, 이에 따라 흡착 및 운반 시 단위 셀의 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 테이블에 안착된 단위 셀을 흡착하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다
도 2는본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템을 구성하는 안착부 및 적층부를 나타내는 개략도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위셀 운반 시스템을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템을 구성하는 안착부(110) 및 적층부(130)를 나타내는 개략도이다.
또한, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템(100)은 대전 방지 시트(111)를 포함하고, 대전 방지 시트(111) 상에 단위 셀이 안착되도록 마련된 안착부(110) 및 상기 안착부(110) 상에 놓인 단위 셀(150)을 진공 흡착하도록 마련된 흡착부(120)를 포함한다.
본 문서에서, 상기 단위 셀은 모노 셀 또는 하프 셀일 수 있다.
상기 대전 방지 시트(111)는 다공성 시트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대전 방지 시트(111)는 상기 안착부(110) 상에 놓인 단위 셀(150)을 진공 흡착시, 상기 단위 셀(150)을 잡아당기는 흡착력과 반대 방향으로 발생하는 정전기적 인력을 상쇄시키는 기능을 수행한다.
일 예로, 상기 대전 방지 시트(111)는 104Ω/내지 105Ω의 표면 저항(측정방법: JIS K 6911)을 가질 수 있고, 상기 대전 방지 시트(111)는 30% 내지 40%의 기공율을 가질 수 있으며, 또한, 상기 대전 방지 시트(111)는 2㎛ 내지 3㎛ 범위 내의 표면 거침 측정방법: JIS K 7104)을 가질 수 있고, 상기 대전 방지 시트(111)는 1.4sec/100cm2 내지 1.7sec/100cm2의 통기도(측정방법: JIS K 1096)를 가질 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 흡착부(120)는 상기 안착부(110)와 가까워지거나 상기 안착부(110)와 멀어지는 방향으로 승강 이동 가능하게 마련될 수 있다.
또한, 상기 흡착부(120)는, 지지대(121), 상기 지지대(121)에 회전 가능하게 마련된 회전 작동부(122), 상기 회전작동부(122)와 함께 회전 가능하게 마련된 작동바(123) 및 상기 작동바(123)에 장착되고, 진공압 인가될 때 상기 단위 셀(150)을 흡착하는 흡착 플레이트(124b)가 마련된 진공 흡착 유닛(124)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 진공 흡착 유닛(124)은, 상기 흡착 플레이트(124b)로 진공압을 제공하는 진공압 인가부(124c) 및 상기 흡착 플레이트(124b)를 상하로 승강시키는 승강부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진공 흡착 유닛(124)은, 상기 흡착 플레이트(124b)를 단위 셀을 향해 하강시키고, 상기 흡착 플레이트(124b)가 상기 단위 셀(150)에 면접촉되면, 상기 흡착 플레이트(124b)로 진공압을 인가하며, 상기 흡착 플레이트(124b)에 상기 단위 셀(150)이 흡착되면 흡착 플레이트(124b)를 상승시키도록 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 단위 셀 운반시스템(100)은 단위 셀이 차례로 적층되는 적층부(130)를 포함할 수 있고, 상기 진공 흡착 유닛(124)은 상기 흡착부(120)가 상기 안착부(100)에서 단위 셀(150)을 진공 흡착하면, 흡착된 단위 셀(150)을 상기 적층부(130)로 운반시키도록 마련될 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 진공 흡착 유닛(124)은 흡착부(110)에 흡착된 단위 셀(150)을 적층부(130) 상에 놓인 스택 셀(160) 상에 적층시키도록 마련될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 운반 시스템(100)은, 안착부(110), 흡착부(120) 및 적층부(130)를 포함한다.
상기 안착부(110)에는 단위 셀(150)이 안착된다. 본 실시예에서, 단위 셀(150)은 판형 구조를 가진다. 2차 전지의 제조 공정에서, 단위 셀(150)로는 모노 셀(mono-cell) 또는 하프셀(half-cell)이 해당될 수 있다.
상기 안착부(110)는 테이블(112) 및 대전 방지 시트(111)로 포함한다. 상기 대전 방지 시트(111)는 테이블(112)의 상면에 마련된다. 단위 셀(150)이 테이블(112) 상에 놓일 때, 단위 셀(150)은 대전 방지 시트(111)에 안착된다.
대전 방지 시트(111)는 단위 셀(150)의 진공 흡착시, 단위 셀(150)에 대한 정전기적 인력이 발생하는 것을 방지한다. 구체적으로, 대전 방지 시트(111)는 단위 셀(150)과 테이블(112) 사이에서, 흡착부(120)의 진공 흡착 시, 흡착력의 반대 방향으로 안착부(110)에 걸리는 정전기적 인력을 상쇄시킨다. 여기서, 흡착력은 흡착부(120)가 단위 셀(150)을 잡아당기는 힘이다.
대전 방지 시트(111)는 104Ω 내지 105Ω 범위의 표면 저항을 가질 수 있다. 표면 저항은 대전 방지 시트의 경계면에서 평행한 방향으로 작용하는 힘으로서, 마찰 저항이라 한다.
통상 1012Ω 내지 1013Ω 범위의 표면 저항을 가진 물체는 대전 후 서서히 감쇠하는 특성을 가지고, 1010Ω 내지 1012Ω 범위의 표면 저항을 가진 물체는 대전 후 즉시 감쇠하는 특성을 가지며, 106Ω 내지 109Ω 범위의 표면 저항을 가진 물체는 거의 대전되지 않는 특성을 가지고, 103Ω 내지 106Ω 범위의 표면 저항을 가진 물체는 전혀 대전되지 않는 특성을 가진다.
상기 대전 방지 시트(111)는 물체와 접촉 시 전혀 대전되지 않은 표면 저항을 가지며, 이에 따라 단위 셀(150)과 접촉 시 대전되지 않는다.
대전 방지 시트(111)는 0.2mm 내지 0.8mm의 두께를 가진다. 대전 방지 시트(111)는 2㎛ 내지 3㎛ 범위 내의 표면 거칠기를 가짐으로써, 단위 셀(150)이 대전 방지 시트(111)에 밀착되는 것을 방지할 수 있다.
대전 방지 시트(111)의 재질(예, 부직포 등)은 특별히 한정하지 않으며, 상기와 같은 물성을 만족시키는 재질이라면 다양하게 적용 가능하다.
이하, 안착부(110)의 위치를 제1 위치(P1)로 지칭하고, 적층부(130)의 위치를 제2 위치(P2)로 지칭하여, 단위 셀 운반시스템의 일 작동상태를 설명한다.
도 3을 참조하면, 흡착부(120)는 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 위치된다.
적층부(130)에는 스택셀(160)이 적층된다. 2차 전지 제조 공정의 스태킹 공정에서, 스택셀(160)은 복수 개의 모노-셀(mono-cell)이 적층된 구조일 수 있다.
안착부(110)와 적층부(130)는 흡착부(120)의 회전 범위 내에서 이격 배치될 수 있다. 흡착부(120)는 소정 각도 범위 내에서 회전 가능한 구조를 가진다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 흡착부(120)는 안착부(110)에서 단위 셀(150)을 진공 흡착하여, 적층부(130)로 운반하도록 마련될 수 있다.
상기 흡착부(120)는 지지대(121), 회전 작동부(122), 작동바(123) 및 진공 흡착 유닛(124)을 포함할 수 있다. 지지대(121)는 안착부(110)와 적층부(130) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 회전 작동부(122)는 지지대(121)에 회전 가능하게 장착되고, 회전축을 가질 수 있다. 이때, 회전축에는 작동바(123)가 장착될 수 있다.
또한, 작동바(123)는 일단이 회전축에 장착되고, 타단이 회전 작동부(122)의 회전축 방향에 대해 수직하게 돌출될 수 있다. 상기 작동바(123)는 회전 작동부(122)의 작동시, 회전축의 회전 방향을 따라 회전축과 함게 회전된다.
상기 진공 흡착 유닛(124)은 작동바(123)에 장착된다. 진공 흡착 유닛(124)은 단위 셀(150)을 진공 흡착하도록 마련된다. 진공 흡착 유닛(124)은 몸체(124a), 흡착 플레이트(124b), 진공압 인가부(124c) 및 승강부(124d)를 포함한다.
몸체(124a)는 작동바(123)의 타단에 장착될 수 있다. 상기 몸체(124a)에는 안착부(110)를 향하는 방향으로 흡착 플레이트(124b)가 마련된다. 흡착 플레이트(124b)에는 진공압 인가부(124c)가 연결된다.
진공압 인가부(124c)는 흡착 플레이트(124b)로 진공압을 제공한다. 진공압 인가부(124c)은 흡착 플레이트(124b)가 단위 셀(150)에 면접촉되면, 흡착 플레이트(124b)로 진공압을 인가하도록 마련될 수 있다.
또한, 승강부(124d)은 흡착 플레이트(124b)에 결합되어, 흡착 플레이트(124b)를 상하로 승강시키도록 마련된다. 상기 승강부(124d)는 모터 또는 실린더를 포함할 수 있고, 상기 승강부(124d)는 흡착 플레이트(124b)가 안착부(110)의 상부에 위치되면, 흡착 플레이트(124b)를 단위 셀(150)을 향해 하강시킬 수 있다. 또한, 승강부(124d)는 흡착 플레이트(124b)에 단위 셀(150)이 흡착되면 흡착 플레이트(124b)를 상승시킬 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 흡착부(120)는 제1 위치(P1)에서, 안착부(110)에 놓인 단위 셀(150)을 진공 흡착한다. 구체적으로, 도 4를 참조하면, 제1 위치(P1)에서, 흡착부(120)는 단위 셀(150)을 향해 하강(F1방향)하면서, 단위 셀(150)에 면접촉된다.
도 5를 참조하면, 흡착부(120)는 단위 셀(150)로 진공압을 인가하여 단위 셀(150)을 흡착한다. 흡착부는 단위 셀(150)로 진공압이 인가된 상태로, 상승(F2 방향)하면서 단위 셀(150)을 운반한다.
도 6을 참조하면, 단위 셀(150)을 흡착한 후 흡착부(120)는 기설정된 각도로 회전되면서 제2 위치(P2)로 이동된다. 이때, 제2 위치(P2)에서, 흡착부(120)는 단위 셀(150)로 인가되던 진공압을 해제한다. 이에 따라, 단위 셀(150)은 흡착부(120)에서 분리되어, 적층부(130) 상에 놓인 스택셀(160)의 상부에 적층된다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 단위 셀 운반 시스템
110: 안착부
111: 대전 방지 시트
112: 테이블
120: 흡착부
121: 지지대
122: 회전 작동부
123: 작동바
124: 진공 흡착 유닛
130: 적층부
150: 단위 셀
160: 스택 셀

Claims (14)

  1. 대전 방지 시트를 포함하고, 대전 방지 시트 상에 단위 셀이 안착되도록 마련된 안착부; 및
    상기 안착부 상에 놓인 단위 셀을 진공 흡착하도록 마련된 흡착부를 포함하는 단위 셀 운반 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 다공성 시트를 포함하는 단위 셀 운반 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 상기 안착부 상에 놓인 단위 셀을 진공 흡착시, 상기 단위 셀을 잡아당기는 흡착력과 반대 방향으로 발생하는 정전기적 인력을 상쇄시키는 단위 셀 운반 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 104Ω/내지 105Ω의 표면 저항을 갖는 단위 셀 운반 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 30% 내지 40%의 기공율을 갖는 단위 셀 운반 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 2㎛ 내지 3㎛ 범위 내의 표면 거침을 갖는 단위 셀 운반 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 대전 방지 시트는 1.4sec/100cm2 내지 1.7sec/100cm2의 통기도를 갖는 단위 셀 운반 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착부는 상기 안착부와 가까워지거나 상기 안착부와 멀어지는 방향으로 승강 이동 가능하게 마련된 단위 셀 운반 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착부는,
    지지대;
    상기 지지대에 회전 가능하게 마련된 회전 작동부;
    상기 회전 작동부에 장착되고, 회전 작동부와 함께 회전 가능하게 마련된 작동바; 및
    상기 작동바에 장착되고, 진공압 인가될 때 상기 단위 셀을 흡착하는 흡착 플레이트가 마련된 진공 흡착 유닛을 포함하는 단위 셀 운반 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 진공 흡착 유닛은, 상기 흡착 플레이트에 연결되어, 상기 흡착 플레이트로 진공압을 제공하는 진공압 인가부; 및
    상기 흡착 플레이트를 상하로 승강시키는 승강부를 포함하는 단위 셀 운반 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 진공 흡착 유닛은, 상기 흡착 플레이트를 단위 셀을 향해 하강시키고, 상기 흡착 플레이트가 상기 단위 셀에 면접촉되면, 상기 흡착 플레이트로 진공압을 인가하며, 상기 흡착 플레이트에 상기 단위 셀이 흡착되면 흡착 플레이트를 상승시키는 단위 셀 운반 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    단위 셀이 차례로 적층되는 적층부를 추가로 포함하고,
    상기 진공 흡착 유닛은 상기 흡착부가 상기 안착부에서 단위 셀을 진공 흡착하면, 흡착된 단위 셀을 상기 적층부로 운반시키는 단위 셀 운반 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 진공 흡착 유닛은 흡착부에 흡착된 단위 셀을 적층부 상에 놓인 스택 셀 상에 적층시키도록 마련된 단위 셀 운반 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 셀은 모노 셀 또는 하프 셀인 단위 셀 운반 시스템.
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