KR20240044892A - 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템 - Google Patents

이차전지용 전극 조립체 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분리막(separator) 시트를 일방향으로 연속적으로 이송하면서 분리막 시트 위에 복수의 양극과 음극을 교대로 적층하고, 양극 및 음극이 적층된 분리막 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막과 양극의 적층체로 된 제1단위 전극체와 분리막과 음극의 적층체로 된 제2단위 전극체를 제조하며, 제1단위 전극체와 제2단위 전극체를 교대로 적층하여 전극 조립체를 제조할 수 있는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템에 관한 것이다.

Description

이차전지용 전극 조립체 제조 시스템{System for Manufacturing Electrode Cell of Secondary Battery}
본 발명은 이차전치의 전극 조립체를 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막(separator) 시트를 일방향으로 연속적으로 이송하면서 분리막 시트 위에 복수의 양극과 음극을 교대로 적층하고, 양극 및 음극이 적층된 분리막 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막과 양극의 적층체로 된 제1단위 전극체와 분리막과 음극의 적층체로 된 제2단위 전극체를 제조하며, 제1단위 전극체와 제2단위 전극체를 교대로 적층하여 전극 조립체를 제조할 수 있는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다. 이와 같은 2차 전지의 내부 전극 조립체를 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉠 수 있다.
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 전극 조립체를 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 분리막(세퍼레이터)이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층되도록 한다.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 전극 조립체는 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국 등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 양극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 타입의 2차 전지 내부 전극 조립체를 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 전극 조립체를 제작함에 있어서 등록특허 제10-2120403호에 개시된 것과 같이 스택테이블을 측방으로 일정 각도로 왕복 스윙 운동시키고, 스택테이블의 양측에서 스택테이블 상에 적층된 분리막 위에 음극판과 양극판을 교대로 공급하여 적층함으로써 전극 조립체를 제조하는 스윙형 전극 조립체 제조 기술이 사용되고 있다.
상기한 것과 같은 종래의 전극 조립체 스택 방식은 속도가 느린 문제가 있기 때문에 이를 극복하기 위하여 Z-폴더 스택 방식이 개발되었으나 역시 속도를 향상시키는데 한계가 있다.
또한 등록특허 제10-1637659호에 개시한 것과 같이 복수의 분리막(세퍼레이터)을 일방향으로 이송하고, 각각의 분리막에 전극재를 적층하여 절단함으로써 전극조립체를 제조하는 방법이 있다.
그러나 이러한 전극조립체의 제조 방법은 속도는 매우 빠르지만, 분리막과 전극재가 각각 복수로 적층되는 구성이기 때문에 절단된 각각의 단위 전극조립체의 안쪽에 적층된 전극재는 비전카메라로 확인이 어려워 불량 유무를 확인할 수 없는 문제가 있으며, 이러한 문제는 전극조립체의 위험성을 수반하고 안전성을 담보할 수 없게 하므로 자동차 등 대형 이차전지의 생산에는 적용할 수 없는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1637659호 대한민국 공개특허 제10-2021-0055186호 일본 공개특허 제2019-139961호
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전극 조립체의 제조 속도를 향상할 수 있고, 불량 발생을 용이하고 정확하게 확인할 수 있어 안전성을 확보할 수 있는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템은, 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴; 상기 분리막 릴에 권출된 분리막 시트를 일방향으로 이동시키는 분리막 이송부; 상기 분리막 시트의 상부면에 양극 또는 음극의 제1전극을 일정 간격으로 공급하여 적층하는 제1전극공급부; 상기 분리막 시트의 상부면에 적층된 제1전극과 제1전극 사이로 제1전극과 반대 극성의 제2전극을 공급하여 적층하는 제2전극공급부; 상기 분리막 시트의 제1전극과 제2전극 사이를 절단하여 분리막과 제1전극의 적층체로 된 제1단위 전극체 및 분리막과 제2전극의 적층체로 된 제2단위 전극체를 교대로 제조하는 커팅부; 상기 커팅부에서 제조된 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체를 비전 검사하는 비전검사부; 상기 비전검사부에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 제1단위 전극체 또는 제2단위 전극체를 외부로 취출하는 불량취출부; 및, 상기 비전검사부에 의한 검사 결과 양품으로 판정된 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체를 순차적으로 적층하는 단위체스택부;를 포함할 수 있다.
상기 불량취출부는, 상기 비전검사부에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 것을 포함하여 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체 한 쌍을 동시에 외부로 취출할 수 있다.
상기 제1전극공급부는, 제1전극 시트가 권취되는 제1전극 릴과, 상기 제1전극 릴에 권취된 제1전극 시트를 분리막 시트를 향해 일정 속도로 이송하는 제1전극 피더와, 상기 분리막 시트의 바로 상측에 배치되어 상기 제1전극 피더에 의해 이송되는 제1전극 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트 위로 공급하는 제1전극 커터를 포함할 수 있다.
상기 제2전극공급부는, 제2전극 시트가 권취되는 제2전극 릴과, 상기 제2전극 릴에 권취된 제2전극 시트를 상기 제1전극공급부의 후방측으로 일정 속도로 이송하는 제2전극 피더와, 상기 분리막 시트의 바로 상측에 배치되어 상기 제2전극 피더에 의해 이송되는 제2전극 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트 위로 공급하는 제2전극 커터를 포함할 수 있다.
제1전극공급부와 제2전극공급부는 각각 제1전극 시트 및 제2전극 시트를 지면(地面)에 연직한 축에 대해 일정 각도로 경사진 각도로 이송하면서 절단하여 제1전극 및 제2전극을 분리막 시트 위에 적층할 수 있다.
본 발명에 따르면, 분리막 시트가 정지하지 않고 일정한 속도로 이송되면서 그 위에 제1전극 및 제2전극이 순서대로 연속하여 배열된 후 전극 단위로 절단되어 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체가 만들어지고, 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체가 순서대로 적층되어 전극조립체가 제조될 수 있다.
따라서 간단한 구성으로 전극조립체의 제조 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 하나의 분리막 상에 하나의 전극(양극 또는 음극)이 적층되어 단위 전극체가 제조되고, 비전 검사 되므로 단위 전극체의 전극에 대한 불량 유무를 정확하게 확인할 수 있으므로 불량의 전극이 전극 조립체로 가공되어 출하되는 위험성을 원천적으로 방지할 수 있고, 전극 조립체의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템에서 분리막 시트에 전극이 배열된 상태를 나타낸 평면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템은, 분리막 시트(11)가 권출되는 분리막 릴(10), 상기 분리막 릴(10)에 권출된 분리막 시트(11)를 일방향으로 이동시키는 분리막 이송부(140), 상기 분리막 시트(11)의 상부면에 양극 또는 음극의 제1전극(22)을 일정 간격으로 공급하여 적층하는 제1전극공급부(120), 상기 분리막 시트(11)의 상부면에 적층된 제1전극(22)과 제1전극(22) 사이로 제1전극(22)과 반대 극성의 제2전극(32)을 공급하여 적층하는 제2전극공급부(130), 상기 분리막 시트(11)의 제1전극(22)과 제2전극(32) 사이를 절단하여 분리막(12)과 제1전극(22)의 적층체로 된 제1단위 전극체(41) 및 분리막(12)과 제2전극(32)의 적층체로 된 제2단위 전극체(42)를 교대로 제조하는 커팅부(150), 상기 커팅부(150)에서 제조된 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 비전 검사하는 비전검사부(160), 상기 비전검사부(160)에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 제1단위 전극체(41) 또는 제2단위 전극체(42)를 외부로 취출하는 불량취출부(170), 및 상기 비전검사부(160)에 의한 검사 결과 양품으로 판정된 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 순차적으로 적층하는 단위체스택부(180)를 포함한다.
분리막 릴(10)은 분리막 시트(11)가 롤 형태로 권취된 것으로, 제조시스템 본체(미도시)에 자유롭게 회전할 수 있게 설치되는 릴샤프트(110)에 끼워진다. 분리막 릴(10)에 권취된 분리막 시트(11)는 분리막 이송부(140)에 의해 풀려져 나오면서 일방향(이 실시예에서 X축 방향)으로 일정한 속도로 이송된다.
분리막 이송부(140)는 분리막 릴(10)의 X축 방향 후방에 배치되어, 분리막 릴(10)에서 풀려져 나온 분리막 시트(11)를 일정한 속도로 X축 방향으로 연속적으로 이송하는 기능을 한다. 분리막 이송부(140)는, 상기 분리막 릴(10)에서 풀려져 나온 분리막 시트(11)의 상부면과 하부면에 각각 밀착되게 설치되어 서로 반대방향으로 회전하면서 분리막 시트(11)를 정해진 속도로 X축 방향으로 이송하는 한 쌍의 피딩롤러(141, 142)와, 상기 한 쌍의 피딩롤러(141, 142) 중 어느 하나에 회전력을 전달하는 피딩모터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 피딩롤러(141, 142)는 상부 피딩롤러(141)와 하부 피딩롤러(142)로 구성되며, 하부 피딩롤러(142)는 상기 피딩모터(미도시)와 직접 연결되거나, 기어 등의 동력전달장치를 매개로 간접적으로 연결되어 피딩모터의 회전력을 전달받아 일정한 속도로 회전한다. 이와 같이 하부 피딩롤러(142)만 피딩모터로부터 회전력을 전달받고, 상부 피딩롤러(141)는 하부 피딩롤러(142)에 대해 가압 밀착되어 회전하면, 슬립 현상을 최소화하여 분리막 시트(11)를 이송할 수 있는 이점이 있다.
상기 피딩롤러(141, 142)는 일정한 속도로 지속적으로 회전하면서 분리막 시트(11)를 이송하도록 제어된다.
상기 제1전극공급부(120) 및 제2전극공급부(130)는 분리막 이송부(140)에 의해 이송되는 분리막 시트(11)의 상면에 제1전극(22) 및 제2전극(32)이 교대로 배열되어 적층되도록 제1전극(22) 및 제2전극(32)을 공급하도록 구성된 것이다. 제1전극(22)으로서 양극이 사용되고, 제2전극(32)으로서 음극이 사용될 수 있지만, 이와 반대로 제1전극(22)으로서 음극이 사용되고, 제2전극(32)으로서 양극이 사용될 수 있음은 물론이다.
제1전극공급부(120)는, 제1전극 시트(21)가 권취되는 제1전극 릴(20)과, 상기 제1전극 릴(20)에 권취된 제1전극 시트(21)를 분리막 시트(11)를 향해 일정 속도로 이송하는 한 쌍의 롤러로 된 제1전극 피더(121)와, 상기 분리막 시트(11)의 바로 상측에 배치되어 상기 제1전극 피더(121)에 의해 이송되는 제1전극 시트(21)를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트(11) 위로 공급하는 제1전극 커터(122)를 포함할 수 있다.
제1전극공급부(120)의 제1전극 피더(121)는 제1전극 시트(21)의 양면에 밀착되어 서로 반대 방향으로 회전하면서 제1전극 시트(21)를 하측으로 이송하는 한 쌍의 롤러로 구성될 수 있다. 이 실시예에서 제1전극공급부(120)는 제1전극 시트(21)를 지면(地面)에 연직한 축에 대해 일정 각도로 경사진 각도로 이송하면서 절단하도록 구성된다. 이와 같이 제1전극공급부(120)가 제1전극 시트(21)를 경사진 방향으로 이송하면서 절단하도록 구성되면, 제1전극 시트(21)를 분리막 시트(11)의 이송 방향과 대체로 일치하여 공급할 수 있으므로 분리막 시트(11) 상에 제1전극(22)을 정확하게 적층할 수 있다.
제1전극공급부(120)에서 제1전극 커터(122)로 제1전극 시트(21)를 절단할 때 정확한 절단 공정이 진행될 수 있도록 하기 위하여, 제1전극 피더(121) 바로 전방측에 제1전극센싱유닛(123)이 구성될 수 있다. 제1전극센싱유닛(123)은 제1전극 시트(21)의 양측 또는 일측 가장자리를 따라 형성된 전극탭(T) 또는 'V'형 노치(N)의 위치를 검출한다. 제1전극센싱유닛(123)은 일반적인 전극 감지용 센서를 적용할 수 있지만, 이외에도 레이저 센서 또는 비전카메라 등을 적용하여 구성할 수도 있다.
제1전극 커터(122)는 제1전극센싱유닛(123)에 의해 검출된 제1전극 시트(21)의 'V'형 노치(N) 부분을 절단하여 일정한 크기와 형태의 제1전극(22)을 제조한다. 제1전극 커터(122)는 일반적인 이차전지용 전극 조립체 제조장치에서 사용하는 공지의 전극 커팅 장치를 동일 또는 유사하게 적용하여 구성할 수 있다.
제2전극공급부(130)는 제1전극공급부(120)의 후방측에 배치되며, 제1전극공급부(120)와 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 제2전극공급부(130)는 제2전극 시트(31)가 권취되는 제2전극 릴(20)과, 상기 제2전극 릴(20)에 권취된 제2전극 시트(31)를 상기 제1전극공급부의 후방측으로 일정 속도로 이송하는 제2전극 피더(131)와, 상기 분리막 시트(11)의 바로 상측에 배치되어 상기 제2전극 피더(131)에 의해 이송되는 제2전극 시트(31)를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트(11) 위로 공급하는 제2전극 커터(132)를 포함한다.
제2전극공급부(130)는 분리막 시트(11) 상에 일정 간격으로 적층된 복수의 제1전극(22) 사이에 정확하게 제2전극(32)을 공급하여 적층할 수 있도록 배치된다.
제2전극공급부(130) 또한 제1전극공급부(120) 마찬가지로 제2전극 시트(31)를 지면(地面)에 연직한 축에 대해 일정 각도로 경사진 각도로 이송하면서 절단하도록 구성된다.
또한 제2전극공급부(130)에도 제2전극 시트(31)의 양측 또는 일측 가장자리를 따라 형성된 전극탭(T) 또는 'V'형 노치(N)의 위치를 검출하기 위한 제2전극센싱유닛(133) 구성된다.
커팅부(150)는 분리막 이송부(140)의 바로 후방측에 배치되어 분리막 시트(11)와 동일한 속도로 X축 방향으로 왕복 이동하면서 분리막 시트(11) 상에 교대로 적층된 제1전극(22)과 제2전극(32) 사이를 절단하여 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 교대로 제조한다.
커팅부(150)는 공지의 선형운동장치(미도시)에 의해 X축 방향으로 일정 거리만큼 주기적으로 왕복 이동하는 가동프레임(151)과, 상기 가동프레임(151)에 상하로 이동하도록 설치되어 분리막 시트(11)를 일정한 길이로 절단하는 상부커터(152)와, 상기 상부커터(152)의 하측에 배치되어 상부커터(152)와 협응하여 분리막 시트(11)를 절단하는 하부커터(153) 및, 분리막 시트(11)의 하측 또는 상측에서 제1전극(22) 및 제2전극(32)의 전극탭(T) 또는 일측 모서리 부분의 노치(N) 위치를 검출하는 제3전극센싱유닛(154)을 포함할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 상부커터(152)는 모터에 의해 편심 회전하는 캠에 의해 상하로 왕복 운동하면서 분리막 시트(11)를 절단하게 구성될 수 있지만, 이외에도 다양한 공지의 선형운동장치에 의해 상하로 주기적으로 왕복 운동하면서 분리막 시트(11)를 절단할 수도 있다.
이러한 커팅부(150)는 분리막 시트(11)와 동일한 속도로 이동하면서 분리막 시트(11)를 절단하므로 절단 과정에서 분리막 시트(11)를 정지하지 않고 절단을 수행할 수 있으며, 따라서 작업 속도의 지연을 방지할 수 있는 이점을 제공한다.
비전검사부(160)는 커팅부(150)의 X축 방향 후방측 상부에 배치되어 커팅부(150)를 통과하면서 절단된 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 촬영하여 불량 여부를 판정한다.
불량취출부(170)는 비전검사부(160)에서 촬영된 영상의 분석 결과, 불량으로 판정된 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 외부로 취출하는 기능을 수행할 수 있도록 구성된다. 이 때 불량취출부(170)는 비전검사부(160)에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 것을 포함하여 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42) 한 쌍을 동시에 외부로 취출함으로써 단위체스택부(180)에 양품의 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)가 순서대로 적재될 수 있도록 한다. 예를 들어 비전검사부(160)에 의한 검사 결과 어느 한 제1단위 전극체(41)가 불량으로 판정될 경우, 불량으로 판정된 제1단위 전극체(41)와 그 다음에 위치한 제2단위 전극체(42)를 동시에 취출함으로써 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)의 순서가 바뀌지 않도록 한다. 물론, 제2단위 전극체(42)가 불량으로 판정될 경우에는 불량으로 판정된 제2단위 전극체(42)와 그 다음에 위치한 제1단위 전극체(41)를 동시에 취출한다.
불량취출부(170)는 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 진공 흡착하여 이송할 수 있는 공지의 픽앤드플레이스(Pick & Placement) 로봇 또는 매니퓰레이터 등을 적용하여 구성할 수 있다.
단위체스택부(180)는 불량취출부(170)를 통과한 양품의 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)를 순서대로 적층하면서 적재하도록 구성된다. 단위체스택부(180)는 공지의 전극 조립체 적재용 카세트나 스택커를 적용하여 구성할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 전극 조립체 제조 시스템을 이용하여 전극 조립체를 제조하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
분리막 릴(10)에서 권취된 분리막 시트(11)는 분리막 이송부(140)의 상부 피딩롤러(141)와 하부 피딩롤러(142)의 회전에 의해 X축 방향으로 일정한 속도로 이송된다. 이 때, 제1전극공급부(120)의 제1전극 릴(20)에서 제1전극 시트(21)가 풀려 나오면서 분리막 시트(11) 쪽으로 이송되고, 제1전극 커터(122)가 제1전극 시트(21)의 V형 노치(N)의 중심부를 정확하게 절단하여 일정한 크기와 형태로 제1전극(22)을 제조한다.
제1전극공급부(120)의 제1전극 커터(122)에 의해 절단된 제1전극(22)은 일정 속도로 이동하는 분리막 시트(11) 위로 공급되어 일정한 간격으로 적층된다. 이 때 분리막 시트(11) 위의 복수의 제1전극(22)들은 제2전극(32)의 폭보다 미세하게 큰 간격으로 배열되어 제1전극(22)과 제1전극(22) 사이에 제2전극(32)이 배열될 수 있다.
이어서 제1전극공급부(120)의 후방측에서 제2전극공급부(130)에서 분리막 시트(11) 위의 제1전극(22)들 사이로 제2전극(32)이 투입되어 적층된다. 제2전극공급부(130)는 제1전극공급부(120)와 동일한 방식으로 제2전극 시트(31)를 일정 길이로 절단하여 제2전극(32)을 제조하여 분리막 시트(11) 위로 공급한다.
제1전극공급부(120) 및 제2전극공급부(130)에 분리막 시트(11) 위에 제1전극(22)과 제2전극(32)이 연속적으로 공급됨에 따라 분리막 시트(11) 위에는 복수의 제1전극(22)과 제2전극(32)이 교대로 연속적으로 배열되어 이송된다.
커팅부(150)는 분리막 시트(11)와 동일한 속도와 방향으로 수평하게 이동하면서 분리막 시트(11)를 일정 길이로 절단한 후 분리막 시트(11)의 이동 방향과 반대방향으로 이동하여 초기 위치로 복귀한다. 이 때, 커팅부(150)는 제3전극센싱유닛(154)에 의해 검출된 제1전극(22) 및 제2전극(32)의 전극탭(T) 또는 노치(N)의 위치 정보를 바탕으로 분리막 시트(11) 상의 제1전극(22)과 제2전극(32) 사이를 정확하게 절단한다.
커팅부(150)에 의해 분리막(12) 위에 제1전극(22)이 적층된 제1단위 전극체(41)와 분리막(12) 위에 제2전극(32)이 적층된 제2단위 전극체(42)가 순차적으로 만들어지게 된다. 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)는 컨베이어와 같은 이송수단(미도시)에 의해 일정한 속도로 이송되면서 비전검사부(160) 및 불량취출부(170)를 통과하게 된다.
비전검사부(160)는 제1단위 전극체(41)와 제2단위 전극체(42)를 촬영하여 제1전극(22) 및 제2전극(32)의 형태와 크기, 분리막(12) 위에 부착된 상태 등을 분석하여 불량 여부를 판정하고, 불량으로 판정된 경우 전술한 것과 같이 불량으로 판정된 제1단위 전극체(41) 또는 제2단위 전극체(42)와 함께 그 다음 단위 전극체를 한 쌍으로 해서 동시에 취출하여 단위체스택부(180)에서 적재되는 양품의 제1단위 전극체(41)와 제2단위 전극체(42)의 순서가 엇갈리지 않도록 한다.
단위체스택부(180)로 공급된 양품의 제1단위 전극체(41)와 제2단위 전극체(42)는 순서대로 적층된 후 단위체스택부(180) 자체에서, 또는 외부로 이송된 후 하나의 전극조립체 단위로 패키징될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 전극 조립체 제조 시스템은 분리막 시트(11)가 정지하지 않고 일정한 속도로 이송되면서 그 위에 제1전극(22) 및 제2전극(32)이 순서대로 연속하여 배열된 후 전극 단위로 절단되어 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)가 만들어지고, 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)가 순서대로 적층되어 전극조립체가 제조될 수 있다.
따라서 간단한 구성으로 전극조립체의 제조 속도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 하나의 분리막 시트(11)에 하나의 제1전극(22) 또는 제2전극(32)이 적층되어 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)가 만들어지고, 각각의 제1단위 전극체(41) 및 제2단위 전극체(42)에 대해 비전 검사가 진행되어 불량 유무가 검사되므로 불량 전극이 다른 양품 전극과 함께 적층되어 전극 조립체가 제조될 가능성이 없어지게 된다.
따라서 전극 조립체의 안전성을 확보할 수 있는 이점도 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
N : 노치 T : 전극탭
10 : 분리막 릴 11 : 분리막 시트
12 : 분리막 20 : 제1전극 릴
21 : 제1전극 시트 22 : 제1전극
30 : 제2전극 릴 31 : 제2전극 시트
32 : 제2전극 41 : 제1단위 전극체
42 : 제2단위 전극체 110 : 릴샤프트
120 : 제1전극공급부 121 : 제1전극 피더
122 : 제1전극 커터 123 : 제1전극센싱유닛
130 : 제2전극공급부 131 : 제2전극 피더
132 : 제2전극 커터 133 : 제2전극센싱유닛
140 : 분리막 이송부 141 : 상부 피딩롤러
142 : 하부 피딩롤러 150 : 커팅부
151 : 가동프레임 152 : 상부커터
153 : 하부커터 154 : 제3전극센싱유닛
160 : 비전검사부 170 : 불량취출부
180 : 단위체스택부

Claims (5)

  1. 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴;
    상기 분리막 릴에 권출된 분리막 시트를 일방향으로 이동시키는 분리막 이송부;
    상기 분리막 시트의 상부면에 양극 또는 음극의 제1전극을 일정 간격으로 공급하여 적층하는 제1전극공급부;
    상기 분리막 시트의 상부면에 적층된 제1전극과 제1전극 사이로 제1전극과 반대 극성의 제2전극을 공급하여 적층하는 제2전극공급부;
    상기 분리막 시트의 제1전극과 제2전극 사이를 절단하여 분리막과 제1전극의 적층체로 된 제1단위 전극체 및 분리막과 제2전극의 적층체로 된 제2단위 전극체를 교대로 제조하는 커팅부;
    상기 커팅부에서 제조된 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체를 비전 검사하는 비전검사부;
    상기 비전검사부에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 제1단위 전극체 또는 제2단위 전극체를 외부로 취출하는 불량취출부; 및,
    상기 비전검사부에 의한 검사 결과 양품으로 판정된 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체를 순차적으로 적층하는 단위체스택부;
    를 포함하는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불량취출부는, 상기 비전검사부에 의한 검사 결과 불량으로 판정된 것을 포함하여 제1단위 전극체 및 제2단위 전극체 한 쌍을 동시에 외부로 취출하는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1전극공급부는, 제1전극 시트가 권취되는 제1전극 릴과, 상기 제1전극 릴에 권취된 제1전극 시트를 분리막 시트를 향해 일정 속도로 이송하는 제1전극 피더와, 상기 분리막 시트의 바로 상측에 배치되어 상기 제1전극 피더에 의해 이송되는 제1전극 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트 위로 공급하는 제1전극 커터를 포함하는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2전극공급부는, 제2전극 시트가 권취되는 제2전극 릴과, 상기 제2전극 릴에 권취된 제2전극 시트를 상기 제1전극공급부의 후방측으로 일정 속도로 이송하는 제2전극 피더와, 상기 분리막 시트의 바로 상측에 배치되어 상기 제2전극 피더에 의해 이송되는 제2전극 시트를 일정 길이로 절단하여 분리막 시트 위로 공급하는 제2전극 커터를 포함하는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 제1전극공급부와 제2전극공급부는 각각 제1전극 시트 및 제2전극 시트를 지면(地面)에 연직한 축에 대해 일정 각도로 경사진 각도로 이송하면서 절단하여 제1전극 및 제2전극을 분리막 시트 위에 적층하는 이차전지용 전극 조립체 제조 시스템.
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JP2019139961A (ja) 2018-02-09 2019-08-22 株式会社村田製作所 積層電極体の製造装置
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