KR20240065027A - 스택 장치 - Google Patents

Abstract

실시예는, 메인 스테이지, 및 상기 메인 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 공급하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 공급하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 양극판 공급 모듈과 상기 음극판 공급 모듈은, 복수 개의 양극판 또는 음극판 중 어느 하나인 전극판이 수납된 수납 유닛; 및 상기 수납 유닛에 수납된 전극판을 픽업하는 픽업 유닛을 포함하고, 상기 픽업 유닛은 상기 전극판을 흡착하는 복수 개의 제1 흡착부, 상기 복수 개의 제1 흡착부를 지지하는 몸체부, 및 상기 픽업된 전극판을 흔드는 진동부를 포함하는 스택 장치를 개시한다.

Description

스택 장치{STACKING APPARATUS}

실시예는 전극 조립체를 제작하는 스택 장치에 관한 것이다.

최근 이차전지는 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이차 전지는 스택 장치에 의해 양극판, 분리막, 음극판이 적층되어 제작된다. 그러나, 종래의 스택 장치는 하기와 같은 많은 문제가 있다.

종래 스택 장치의 경우 스테이지가 좌우로 움직여 양극판과 음극판을 교대로 적층하는 구조이므로 스테이지가 좌우로 이동하기 위한 공간이 필요하여 장치의 사이즈가 커지는 문제가 있다.

또한, 전극판 픽업시 정전기에 의해 2매의 전극판이 붙어서 픽업되는 경우가 있어 공정 및 제품에 불량이 발생할 가능성이 있다.

또한, 스택 장치에 의해 양극판, 분리막, 음극판을 적층하는 과정에서 분리막의 텐션을 유지하기 어려운 문제가 있다.

또한, 전극판을 가압 지지하는 맨드릴이 상하 구동과 좌우 구동할 때 정해진 순서대로 이동하므로 전극판을 고정 및 해제하는데 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

또한, 양극판과 음극판의 공급이 단일의 공급장치에서 이루어지므로 공급 속도가 느리고, 전극 공급 장치에 불량이 발생한 경우 장비 전체를 정지시켜야 하는 문제가 있다.

또한, 전지를 제작 후 높은 압력으로 가압하는 과정에서 전지가 가압 모듈에 밀착되어 떼어내기 어려운 문제가 있다.

또한, 스택 장비의 장비 구조상 적층된 전극판의 정렬 여부를 상부에서 측정하기 어려워 전극판의 적층 불량을 정밀하게 검출하기 어려운 문제가 있다.

또한, 스택이 완료되어 배출된 전극 조립체에 남은 분리막을 자동으로 와이딩하는 장치가 없어 수작업으로 마감하므로 작업 속도가 느린 문제가 있다.

실시예는 스테이지가 고정되고 적층 헤드가 좌우로 회전하는 스택 장치를 제공한다.

실시예는 전극판 픽업시 2매의 전극판이 픽업된 경우 하부의 전극판을 제거하는 픽업 유닛을 구비한 스택 장치를 제공한다.

실시예는 적층 헤드의 회전시 분리막의 길이 및 텐션을 조절할 수 있는 스택 장치를 제공한다.

실시예는 수직 구동과 수평 구동이 독립적으로 제어되는 복수 개의 지지 유닛을 구비한 스택 장치를 제공한다.

실시예는 전극판 픽업시 2매의 전극판이 픽업되는 것을 감지하는 센서를 구비한 스택 장치를 제공한다.

실시예는 복수 개의 양극판 공급부와 복수 개의 음극판 공급부가 구비된 스택 장치를 제공한다.

실시예는 전극 조립체 가압 후 접촉 면적이 조절되는 가압 모듈을 포함하는 스택 장치를 제공한다.

실시예는 미러를 통해 전극 조립체의 상면 이미지를 촬영하는 스택 장치를 제공한다.

실시예는 커팅된 분리막을 전극 조립체에 감아 고정하는 스택 장치를 제공한다.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

본 발명의 제1 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 적층 헤드는 제1 회전 방향으로 회전하여 상기 양극판 공급 모듈에서 제공하는 양극판을 픽업하고, 상기 제1 회전 방향과 상이한 제2 회전 방향으로 회전하여 상기 음극판 공급 모듈에서 공급하는 음극판을 픽업한다.

본 발명의 제2 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 양극판 공급 모듈은, 복수 개의 양극판이 수납된 제1 수납 유닛; 및 상기 제1 수납 유닛에 수납된 양극판을 픽업하는 제1 픽업 유닛을 포함하고, 상기 제1 픽업 유닛은 상기 양극판을 흡착하는 복수 개의 제1 흡착부, 상기 복수 개의 제1 흡착부를 지지하는 몸체부, 및 상기 픽업된 양극판을 흔드는 진동부를 포함한다.

본 발명의 제3 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈; 상기 적층 헤드에 분리막을 공급하는 분리막 공급 모듈; 및 상기 분리막 공급 모듈과 상기 적층 헤드 사이에 배치되어 상기 분리막의 텐션을 조절하는 텐션 조절 모듈을 포함한다.

본 발명의 제4 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 적층 모듈은 상기 적층 스테이지에 적층되는 양극판, 음극판 및 분리막을 지지하는 복수 개의 지지 유닛을 포함하고, 상기 복수 개의 지지 유닛은, 지지핀, 상기 지지핀을 수평 방향으로 이동시키는 제1 지지 구동부 및 상기 지지핀을 수직 방향으로 이동시키는 제2 지지 구동부를 포함하고, 상기 제1 지지 구동부와 상기 제2 지지 구동부는 독립적으로 구동된다.

본 발명의 제5 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 양극판 공급 모듈은, 복수 개의 양극판이 수납된 제1 수납 유닛; 및 상기 제1 수납 유닛에 수납된 양극판을 픽업하는 제1 픽업 유닛을 포함하고, 상기 제1 픽업 유닛은 상기 양극판을 흡착하는 복수 개의 제1 흡착부, 상기 복수 개의 제1 흡착부를 지지하는 몸체부, 및 상기 픽업된 양극판의 2매 흡착 여부를 감지하는 와전류 센서를 포함한다.

본 발명의 제6 특징에 따른 스택 장치는, 적층 스테이지, 및 상기 적층 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈; 상기 양극판을 제공하는 양극판 공급 모듈; 및 상기 음극판을 제공하는 음극판 공급 모듈을 포함하고, 상기 양극판 공급 모듈은, 복수 개의 제1 수납 유닛, 상기 복수 개의 제1 수납 유닛에서 각각 양극판을 픽업하는 복수 개의 제1-1 픽업 유닛, 및 상기 적층 헤드에 양극판을 공급하는 제1 정렬 스테이지를 포함하고, 상기 음극판 공급 모듈은, 복수 개의 제2 수납 유닛, 상기 복수 개의 제2 수납 유닛에서 각각 음극판을 픽업하는 복수 개의 제2-1 픽업 유닛, 및 상기 적층 헤드에 음극판을 공급하는 제2 정렬 스테이지를 포함하고, 상기 제1-1 픽업 유닛에 의해 픽업된 양극판과 상기 제2-1 픽업 유닛에 의해 픽업된 양극판은 교대로 상기 제1 정렬 스테이지에 안착된다.

실시예에 따르면, 스테이지는 고정되고 적층 헤드가 좌우로 회전하는 스택 장치를 제공함으로써 스택 장치의 사이즈를 줄일 수 있다.

또한, 전극판 픽업시 2매의 전극판이 픽업된 경우 하부의 전극판을 제거하는 픽업 유닛을 구비한 스택 장치를 제공함으로써, 픽업된 전극판의 하부에 붙은 전극판을 제거하여 전극 조립체의 불량을 방지할 수 있다.

또한, 적층 헤드의 회전시 분리막의 길이 및 텐션을 조절할 수 있는 스택 장치를 제공함으로써 분리막의 적층 불량을 방지할 수 있다.

또한, 수직 구동과 수평 구동이 독립적으로 제어되는 복수 개의 지지 유닛을 구비한 스택 장치를 제공함으로써 지지 유닛의 전극판 고정 및 해제 시간이 단축되어 TAC 타임이 줄어들 수 있다.

또한, 전극판 픽업시 2매의 전극판이 픽업되는 것을 감지하는 센서를 구비한 스택 장치를 제공함으로써 2매 전극판이 픽업된 것을 조기에 감지하여 전극 조립체의 불량을 방지할 수 있다.

또한, 복수 개의 양극판 공급부와 복수 개의 음극판 공급부가 구비된 스택 장치를 제공함으로써 작업 속도가 향상되고, 일부 공급부의 불량이 발생한 경우에도 나머지 공급부에서 전극판을 공급하므로 장치를 멈추지 않고도 수리를 진행할 수 있다.

또한, 전극 조립체 가압 후 접촉 면적이 조절되는 가압 모듈을 포함하는 스택 장치를 제공함으로써 가압 후 전극 조립체를 가압 모듈에서 분리하는 것이 용이할 수 있다.

또한, 미러를 통해 전극 조립체의 상면 이미지를 촬영하는 스택 장치를 제공함으로써 전극 조립체의 적층 불량을 정밀하게 검출할 수 있다.

또한, 커팅된 분리막의 끝단을 전극 조립체에 감아 고정하는 스택 장치를 제공함으로써 전극 조립체의 커팅 과정에서 발생한 분리막의 끝단을 자동으로 전극 조립체에 감아 고정할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 스택 장치의 작업 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 스택 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 제1 수납 유닛, 제1 이송 유닛, 및 양극판 검사 유닛을 보여주는 도면이다.
도 7a 내지 도 7e는 제1 수납 유닛에 수납된 양극판이 양극판 검사 유닛으로 이송되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8a는 일 실시예에 따른 제1-1 픽업 유닛을 보여주는 도면이다.
도 8b는 제1-1 픽업 유닛에 의해 2매가 붙은 전극판을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 서브 블록에 배치된 흡착부가 회전하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 제1-1 픽업 유닛을 보여주는 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 제1-1 픽업 유닛의 흡착부가 틸딩되어 전극판이 휘어지는 과정을 보여주는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 검사 유닛을 보여주는 도면이다.
도 13은 제1 정렬 스테이지에 배치된 양극판의 이미지이다.
도 14는 제2 정렬 스테이지에 배치된 음극판의 이미지이다.
도 15a 내지 도 15c는 적층 헤드에 의해 양극판, 음극판, 및 분리막이 적층 스테이지에 적층되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 적층 스테이지 및 복수 개의 지지 유닛을 보여주는 도면이다.
도 17은 지지 유닛의 3축 구동을 보여주는 도면이다.
도 18은 복수 개의 지지 유닛이 전극판을 가압한 상태를 보여주는 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 분리막 공급 모듈을 보여주는 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 분리막 공급 모듈에 의해 분리막의 텐션이 조절되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 21은 적층 스테이지에 적층되는 전극 조립체의 정렬을 검사하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 22는 제3 픽업 모듈에 의해 양극판이 흡착된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 23은 양극판의 촬영 이미지를 통해 정렬 여부를 판단하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 스택 장치의 풀링 모듈이 전극 조립체에 접근한 상태를 보여주는 도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 커팅 모듈과 풀링 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 26a 내지 도 26e는 풀링 모듈이 전극 조립체를 후방으로 추출한 상태를 보여주는 도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 풀링 모듈에 의해 전극 조립체가 스택 장치의 일측으로 이동한 상태를 보여주는 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 와인딩 모듈을 보여주는 도면이다.
도 29는 클램핑 유닛의 후크에 의해 가이드 바가 지지된 상태를 보여주는 도면이다.
도 30a는 와인딩 모듈의 가이드 바에 전극 조립체가 끼워진 상태를 보여주는 도면이다.
도 30b는 와인딩 모듈의 제1 회전부와 제2 회전부가 회전하면서 전극 조립체의 분리막이 감기는 상태를 보여주는 도면이다.
도 31은 일 실시예의 가열 모듈을 보여주는 도면이다.
도 32는 일 실시예의 가압 모듈을 보여주는 도면이다.
도 33은 하부 가압판에 배치된 다이아프램을 보여주는 도면이다.
도 34는 하부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 하부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 35은 하부 가압판과 상부 가압판에 다이아프램이 배치된 상태를 보여주는 도면이다.
도 36은 상부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 상부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 37은 하부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 하부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 스택 장치의 작업 흐름도를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택 장치는, 양극판 공급 모듈(100), 음극판 공급 모듈(200), 분리막 공급 모듈(500), 적층 스테이지(320) 및 적층 헤드(310)를 포함하는 적층 모듈(300), 적층된 전극 조립체(EA)를 추출하는 풀링 모듈(600), 전극 조립체(EA)의 분리막(43)을 마감 처리하는 와인딩 모듈(800), 전극 조립체(EA)를 접착하는 가열 모듈(20), 및 전극 조립체(EA)를 가압하는 가압 모듈(30)을 포함할 수 있다.

실시예에 따른 스택 장치는 위에 언급한 일부 구성 만을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 실시예에 따른 스택 장치는 양극판 공급 모듈(100), 음극판 공급 모듈(200), 분리막 공급 모듈(500), 적층 스테이지(320) 및 적층 헤드(310)를 포함할 수도 있다.

또는, 실시예에 따른 스택 장치는 양극판 공급 모듈(100), 음극판 공급 모듈(200), 분리막 공급 모듈(500), 적층 스테이지(320), 적층 헤드(310), 풀링 모듈(600), 와인딩 모듈(800)을 포함할 수도 있다. 즉, 실시예에 따른 스택 장치는 전술한 구성 요소 중 적어도 하나를 포함하는 장치로 정의될 수 있다.

양극판 공급 모듈(100)은 제1 수납 유닛(매거진, 110)에 수납된 복수 개의 양극판(41)을 적층 헤드(310)가 차례대로 픽업할 수 있도록 공급하는 역할을 수행할 수 있다.

제1 수납 유닛(110)에 수납된 양극판(41)은 제1 방향(X 축 방향)으로 인접 배치된 제1 이송 유닛(120)으로 이동할 수 있다. 이후, 양극판(41)은 제1 이송 유닛(120)에 의해 제1 정렬 스테이지(130) 상에 배치될 수 있다.

양극판 공급 모듈(100)은 적어도 하나의 픽업 유닛이 배치되어 제1 수납 유닛(110)에 수납된 양극판(41)을 제1 수납 유닛(110)에서 제1 이송 유닛(120)으로 이동시키고(S11), 다시 제1 이송 유닛(120)에서 제1 정렬 스테이지(130)로 이동시킬 수 있다(S12).

예시적으로 양극판 공급 모듈(100)은 제1 수납 유닛(110)에 수납된 양극판(41)을 제1 이송 유닛(120)으로 이동시키는 제1-1 픽업 유닛(140) 및 양극판(41)을 제1 이송 유닛(120)에서 제1 정렬 스테이지(130)로 이동시키는 제1-2 픽업 유닛(150)을 포함할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 하나의 픽업 유닛이 양극판(41)을 이동시킬 수도 있다.

양극판 공급 모듈(100)은 제2 방향(Y축 방향)으로 이격 배치된 제1 양극판 공급부와 제2 양극판 공급부를 포함할 수 있다. 제1 양극판 공급부는 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-1 픽업 유닛을 포함할 수 있다. 제2 양극판 공급부는 제1-2 수납 유닛(110B)과 제1-1 픽업 유닛을 포함할 수 있다.

제1 수납 유닛(110)은 제2 방향(Y축 방향)으로 서로 마주보게 배치된 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)을 포함할 수 있다. 제1-1 수납 유닛(110A)은 제2 방향으로 일 측에 배치되고 제1-2 수납 유닛(110B)은 타측에 배치될 수 있다.

따라서, 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)이 이격된 제1 방향(X축 방향)은 양극판 공급 모듈과 음극판 공급 모듈이 이격된 제1 방향(Y 축 방향)과 수직할 수 있다.

이러한 구성에 의하면 제1-1 수납 유닛(110A)에서 픽업된 양극판(41)이 제1 이송 유닛(120)에 의해 제1 정렬 스테이지(130)로 이동한 후(S11A), 제1-2 수납 유닛(110B)에서 픽업된 양극판(41)이 제1 이송 유닛(120)에 의해 제1 정렬 스테이지(130)로 순차적으로 이동할 수 있다(S11). 따라서, 양극판(41)을 적층 헤드(310)에 공급하는 TAC 타임을 줄일 수 있다. 또한, 한쪽 공급부에 불량이 발생한 경우에도 다른 공급부에서 계속 양극판(41)을 공급할 수 있으므로 스택 장치를 중지시키지 않고 불량이 발생한 공급부를 수리할 수 있다.

전극 조립체(EA)의 제조 속도는 수납 유닛으로부터 전극판을 가져오는데 걸리는 시간, 전극판을 정렬하는데 걸리는 시간, 정렬된 전극판을 적층 스테이지에 적층하는데 걸리는 시간, 및 음극판과 양극판을 교대로 적층하는데 걸리는 시간 등 각 단계에서 소요되는 시간들의 총합에 의해 결정된다. 따라서, 각 단계 별로 작업 시간을 단축하는 것이 중요할 수 있다.

실시예에서는 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)에 의해 교대로 전극판을 적층 헤드(310)에 공급한다(S11, S11A). 따라서, 수납 유닛으로부터 전극판을 가져오는데 걸리는 시간을 줄일 수 있다.

음극판 공급 모듈(200)은 적층 헤드(310)를 기준으로 제1 방향으로 양극판 공급 모듈(100)과 대칭되게 배치될 수 있다. 음극판 공급 모듈(200)은 적어도 하나의 픽업 유닛이 배치되어 제2 수납 유닛(210)에 수납된 음극판(42)을 제2 이송 유닛(220)으로 이동시키고(S21), 제2 이송 유닛(220)에서 제2 정렬 스테이지(230)로 이동시킬 수 있다(S22).

음극판 공급 모듈(200)의 제2 수납 유닛(210)은 제2 방향으로 서로 마주보게 배치된 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)을 포함할 수 있다. 제2-1 수납 유닛(210A)은 제2 방향으로 일 측에 배치되고 제2-2 수납 유닛(210B)은 타측에 배치되어 교대로 음극판(42)을 공급할 수 있다(S21, S21A). 따라서, 음극판(42)을 적층 헤드(310)에 공급하는 TAC 타임을 줄일 수 있다.

그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)은 제1 방향(X 축 방향)으로 서로 마주보게 배치될 수도 있다. 따라서, 제2-2 수납 유닛(210B)은 수거 유닛(215)의 위치에 배치될 수도 있다.

분리막 공급 모듈(500)은 분리막(43)을 적층 헤드(310)에 공급할 수 있다. 분리막(43)은 다수 개의 롤러에 의해 양극판 공급 모듈(100)의 상부를 가로질러 적층 헤드(310)에 분리막(43)을 공급할 수 있다.

적층 헤드(310)는 양극판 공급 모듈(100)로부터 전달받은 양극판(41)과, 음극판 공급 모듈(200)로부터 공급받은 음극판(42), 및 분리막 공급 모듈(500)로부터 공급받은 분리막(43)을 적층 스테이지(320)에 적층하여 전극 조립체(EA)를 제작할 수 있다. 이러한 전극 조립체는 전지 역할을 수행할 수 있는 다양한 셀을 모두 포함하는 개념일 수 있다.

풀링 모듈(600)은 음극판 공급 모듈(200)의 하부를 통해 제1 방향으로 이동하여 적층이 완료된 전극 조립체(EA)에 접근할 수 있다. 이후 전극 조립체(EA)를 파지한 상태로 후퇴하여 전극 조립체(EA)를 마감 영역(WA)으로 운반할 수 있다(S30).

마감 영역에 배치된 와인딩 모듈(800)은 전극 조립체(EA)에 남아있는 분리막(43)을 감은 후 전극 조립체(EA)에 접착할 수 있다. 마감이 완료된 전극 조립체(EA)는 운반 유닛(50)이 배치된 위치로 이동한 후 운반 유닛(50)에 의해 가열 모듈(20)로 이동할 수 있다(S40).

적층형 전극 조립체(EA)는 전극과 분리막(43) 사이를 접합시키는 라미네이션 과정이 필요하다. 이러한 라미네이션 과정은 일반적으로 양극판(41)과 음극판(42)이 분리막(43)을 사이에 두고 적층되는 구조의 전극 조립체(EA)를 가열하여 전극판과 분리막을 접착시키는 과정을 거친다.

실시예에 따른 가열 모듈(20)은 금속 도체에 고주파를 인가하여 열을 발생시키는 이른바, 고주파 유도 가열(High-frequency Induction Heating) 구조일 수 있다. 고주파 유도 가열은 금속 도체에 고주파를 인가하여, 금속 도체의 표면 가까이에 와전류를 발생시키고, 이러한 와전류에 의해 발생하는 전력손실이 열손실로 변환되는 현상을 이용하여, 금속 도체를 가열하는 방법이다.

고주파 유도 가열은 비접촉 방식으로 금속에 열을 가할 수 있는 장점이 있다. 즉, 전극 조립체(EA)의 내부에 존재하는 집전체에 열을 직접 발생시킬 수 있어서, 전극 조립체(EA) 전체적으로 볼 때 다수의 발열 지점이 내부에 위치하게 되어 열전도 구간이 짧아지고, 온도 편차가 감소하게 된다. 전극 조립체(EA)의 온도 편차가 감소하므로 열접합에 필요한 온도로 승온시키기 위해서 과도한 열을 인가할 필요가 없어, 결과적으로 에너지 효율이 증가하게 된다.

가열이 완료된 전극 조립체(EA)는 가압 모듈(30)로 이동할 수 있다(S50). 가압 모듈(30)은 전극 조립체(EA)를 소정의 온도에서 가압하여 전극판을 분리막에 접합시킬 수 있다. 실시예에서는 가열 모듈(20)과 가압 모듈(30)을 분리하여 설명하였으나 가열 모듈(20)과 가압 모듈(30)은 하나의 장비에 의해 동시에 수행될 수도 있다.

도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다. 도 3은 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다. 도 4는 또 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판을 운반하는 순서를 보여주는 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제1 이송 유닛(120)은 제1-1 수납 유닛(110A)에 수납된 양극판을 운반하는 제1-1 이송 스테이지(121)와 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판을 운반하는 제1-2 이송 스테이지(122)를 포함할 수 있다.

제1-1 이송 스테이지(121)와 제1-2 이송 스테이지(122)는 서로 교대로 제1 정렬 스테이지(130)에 양극판을 운반할 수 있다. 도 2a와 같이 제1-2 이송 스테이지(122)가 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판을 제1 정렬 스테이지(130)로 운반할 때 제1-1 이송 스테이지(121)는 제1-1 수납 유닛(110A)에 수납된 양극판이 안착될 수 있다.

이후 도 2b와 같이 함께 제1-1 이송 스테이지(121)가 양극판을 제1 정렬 스테이지(130)로 운반할 때 제1-2 이송 스테이지(122)는 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판이 안착될 수 있다.

제1 이송 유닛(120)의 제1-1, 제1-2 이송 스테이지(121, 122)와 제2 이송 유닛의 제2-1, 제2-2 이송 스테이지(221, 222)는 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 예시적으로 도 2a와 같이 제1 이송 유닛(120)의 제1-1, 제1-2 이송 스테이지(121, 122)가 제2-2 방향(Y2축 방향)으로 이동할 때 제2 이송 유닛(220)의 제2-1, 제2-2 이송 스테이지(221, 222)는 제2-1 방향(Y1축 방향)으로 이동할 수 있다.

따라서, 제1 이송 유닛(120)의 제1-1, 제1-2 이송 스테이지(121, 122)와 제2 이송 유닛(220)의 제2-1, 제2-2 이송 스테이지(221, 222)는 지그재그로 배치되어 양극판과 음극판을 공급할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)은 제1 방향(X축 방향)으로 서로 마주보게 배치될 수도 있다. 또한, 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)은 제1 방향으로 서로 마주보게 배치될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 기존에 제1-2 수납 유닛과 제2-2 수납 유닛이 제2 방향(Y축 방향)으로 이격 배치되었던 자리를 줄일 수 있어 스택 장치의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

제1 이송 유닛(120)은 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판을 교대로 제1 정렬 스테이지(130)에 이송할 수 있다. 이때, 제1 이송 유닛(120)은 하나의 이송 스테이지로 양극판을 이송할 수도 있고 복수 개의 이송 스테이지가 서로 교차되지 않게 이동하면서 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판을 교대로 제1 정렬 스테이지(130)로 이송할 수 있다. 예시적으로 제1 이송 스테이지가 이동할 때 제2 이송 스테이지는 수직 상승하여 서로 교차되지 않도록 이동할 수도 있다.

제2 이송 유닛(220)은 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)에 수납된 음극판을 교대로 제2 정렬 스테이지(230)에 이송할 수 있다. 이때, 제2 이송 유닛은 하나의 이송 스테이지로 이송할 수도 있고 복수 개의 이송 스테이지가 서로 교차되지 않게 이동하면서 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)에 수납된 음극판을 교대로 제1 정렬 스테이지(130)로 이송할 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1-1 수납 유닛(110A)과 제1-2 수납 유닛(110B)에 수납된 양극판은 별도의 이송 유닛 없이 픽업 모듈에 의해 바로 제1 정렬 스테이지(130)로 이송될 수도 있다. 또한, 제2-1 수납 유닛(210A)과 제2-2 수납 유닛(210B)에 수납된 음극판은 별도의 이송 유닛 없이 픽업 모듈에 의해 바로 제2 정렬 스테이지(230)로 이송될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 이송 유닛을 생략할 수 있어 스택 장치의 사이즈를 줄일 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 스택 장치를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 스택 장치는, 양극판(41)과 음극판(42) 및 분리막(43)이 적층되는 적층 스테이지(320), 적층 스테이지(320)에 양극판(41)을 공급하는 양극판 공급 모듈(100), 적층 스테이지(320)에 음극판(42)을 공급하는 음극판 공급 모듈(200), 양극판 공급 모듈(100)에서 제공하는 양극판(41)과 음극판 공급 모듈(200)에서 공급하는 음극판(42)을 적층 스테이지(320)에 적층하는 적층 헤드(310)를 포함한다.

적층 헤드(310)를 중심으로 일측에는 양극판 공급 모듈(100)이 배치되고 타측에는 음극판 공급 모듈(200)이 배치될 수 있다.

양극판 공급 모듈(100)은 제1 방향으로 배치된 제1 수납 유닛(110), 제1 이송 유닛(120), 및 제1 정렬 스테이지(130)를 포함할 수 있다. 제1-1 픽업 유닛(140)은 제1 수납 유닛(110)에 수납된 양극판(41)을 제1 이송 유닛(120)으로 이동시킬 수 있고, 제1-2 픽업 유닛(150)은 제1 이송 유닛(120)에 배치된 양극판(41)을 제1 정렬 스테이지(130)로 이동시킬 수 있다.

음극판 공급 모듈(200)은 제2 수납 유닛(210), 제2 이송 유닛(220), 및 제2 정렬 스테이지(230)를 포함할 수 있다. 제2-1 픽업 유닛(240)은 제2 수납 유닛(210)에 수납된 음극판(42)을 제2 이송 유닛(220)으로 이동시킬 수 있고, 제2-2 픽업 유닛(250)은 제2 이송 유닛(220)에 배치된 음극판(42)을 제2 정렬 스테이지(230)로 이동시킬 수 있다.

적층 스테이지(320) 및 적층 헤드(310)는 양극판 공급 모듈(100)과 음극판 공급 모듈(200) 사이에 배치될 수 있다. 분리막 공급 모듈(500)은 양극판 공급 모듈(100)의 상부로 분리막(43)을 운반하여 적층 헤드(310)에 공급할 수 있다.

풀링 모듈(600) 및 커팅 모듈(700)은 적층 헤드(310)의 하부에 배치될 수 있다. 실시예에 따르면, 풀링 모듈(600)과 커팅 모듈(700)이 적층 스테이지(320)의 주변에 배치될 수 있어 장치의 사이즈를 줄일 수 있다.

적층 스테이지(320)가 좌우로 이동하여 양극판과 음극판을 적층하는 구조의 경우, 좌우로 스윙하는 공간이 필요하므로 상대적으로 풀링 모듈과 커팅 모듈이 적층 스테이지로부터 충분히 이격되어 있어야 하므로 장치의 사이즈가 커져야 하는 단점이 있다.

그러나, 실시예에 따르면 적층 스테이지(320)는 고정되고 적층 헤드(310)가 스윙하는 구조이므로 적층 공정시에도 풀링 모듈(600)과 커팅 모듈(700)이 적층 스테이지(320)의 근처에 배치될 수 있으므로 장치 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 제1 수납 유닛, 제1 이송 유닛, 및 양극판 검사 유닛을 보여주는 도면이다. 도 7a 내지 도 7e는 제1 수납 유닛에 수납된 양극판이 양극판 검사 유닛으로 이송되는 과정을 보여주는 도면이다.

도 6, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면, 양극판 공급 모듈(100)은 제1-1 픽업 유닛(140)이 제1 수납 유닛(110)에 수납된 양극판(41)을 픽업하여 인접 배치된 제1 이송 유닛(120)의 제1 이송 스테이지(121)로 이동시킬 수 있다.

제1 수납 유닛(110)의 측면에는 분사 유닛(149)이 배치되어 제1-1 픽업 유닛(140)이 픽업한 양극판에 에어를 분사할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 픽업시 각 양극판 사이에 에어가 분사되므로 전극판간의 분리가 용이해질 수 있다.

제1 이송 유닛(120)은 제2 방향으로 연장 배치된 레일부(122) 및 레일부(122) 상에 배치되어 제2 방향으로 왕복 이동하는 제1 이송 스테이지(121)를 포함할 수 있다. 제1 이송 스테이지(121)는 양극판(41)이 안착되면 제1 정렬 스테이지(130)에 인접한 지점으로 이동할 수 있다.

도 7c, 및 도 7d를 참조하면, 제1-2 픽업 유닛(150)은 제1 이송 스테이지(121)에 의해 운반된 양극판(41)을 픽업하여 제1 정렬 스테이지(130) 상에 배치시킬 수 있다. 제1-2 픽업 유닛(150)은 제1-1 픽업 유닛(140)의 이동 방향과 평행한 방향으로 이동할 수 있다.

실시예에 따르면, 픽업 유닛에 의해 양극판(41)을 이동하는 다양한 방법이 모두 적용될 수 있다. 예시적으로 제1 이송 스테이지(121)에 양극판(41)이 배치되면 제1-2 픽업 유닛(150)이 제1 이송 스테이지(121)의 상부로 이동하여 양극판(41)을 픽업한 후 제1 정렬 스테이지(130) 상에 배치시킬 수도 있다. 또는 제1-1 픽업 유닛(140)이 제1 수납 유닛(110)에서 양극판(41)을 픽업한 후 이동하여 제1 정렬 스테이지(130) 상에 양극판(41)을 직접 배치시킬 수도 있다.

도 7e를 참조하면, 제1 정렬 스테이지(130)는 적층 헤드(310)가 양극판(41)을 픽업할 수 있도록 적층 헤드(310)를 향해 회전할 수 있다. 스테이지 구동부(131)는 제1 정렬 스테이지(130)를 적층 헤드(310)를 향해 회전시킨 후 제1 정렬 스테이지(130)를 다시 원위치로 복귀시킬 수 있다.

음극판 공급 모듈(200) 역시 도 7a 내지 도 7e와 동일한 구성에 따라 음극판(42)을 적층 헤드(310)에 제공할 수 있다. 음극판 공급 모듈(200)은 음극판(42)을 공급하는 것을 제외하고는 구성 및 동작이 양극판 공급 모듈(100)과 동일할 수 있다.

도 8a는 일 실시예에 따른 제1-1 픽업 유닛을 보여주는 도면이다. 도 8b는 제1-1 픽업 유닛에 의해 2매가 붙은 전극판을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 9a 및 도 9b는 서브 블록에 배치된 흡착부가 회전하는 과정을 보여주는 도면이다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제1 수납 유닛(110)에는 복수 개의 양극판(41)이 적층되어 있고 제1 수납 유닛(110)의 하부에는 높이 조절부(112)가 배치될 수 있다. 따라서, 양극판(41)의 개수가 줄어들어도 최상부의 양극판(41)의 높이를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 제1 수납 유닛(110)은 복수 개의 양극판의 모서리를 고정하는 복수 개의 고정 프레임(111) 및 복수 개의 고정 프레임(111)을 고정하는 고정판(113)을 포함할 수 있다.

제1-1 픽업 유닛(140)은 최상층의 양극판(41)을 픽업할 수 있다. 그러나, 양극판(41)이 2매가 같이 픽업되는 경우가 발생할 수 있다. 이하에서는 복수 개의 전극판이 붙은 경우를 2매인 것으로 정의하나 2매 이상인 경우도 포함하는 것은 자명하다. 양극판(41)과 음극판(42)과 같은 전극판은 금속 재질이므로 복수 개가 적층된 경우 정전기력에 의해 서로 붙을 수 있다. 전극 조립체 제조시 2매의 같은 전극판이 적층되는 경우 불량이 발생하므로 하부에 붙어있는 전극판을 제거하는 것이 필요하다.

제1-1 픽업 유닛(140)에는 와전류 변위 센서(제1 센서, 145)가 배치될 수 있다. 와전류 변위 센서(145)는 고주파 자계를 이용한 것으로 고주파 자계에 금속을 접근시키면, 전자기 유도에 의해 금속에 소용돌이 형태의 와전류가 흐른다.

와전류는 금속표면에 집중되며, 금속의 깊이에 따라 지수함수로 감소한다. 와전류는 고주파 자계의 세기와 주파수, 금속의 전도도, 투과율 등에 따라 변화되는데, 센서 코일과 금속판 사이의 거리가 변화하면 고주파 임피던스가 변화되는 성질을 이용하여 거리를 측정할 수 있다. 따라서, 전극판이 2매가 붙은 경우 임피던스가 변화하게 되어 2매가 픽업되었음을 알 수 있다.

제1 수납 유닛(110)의 양 측에는 송신부(147a)와 수신부(147b)를 포함하는 제2 센서(147a, 147b)가 배치될 수 있다. 송신부(147a)에서 광이 조사되면 반대편에 배치된 수신부(147b)는 광을 수신할 수 있다. 예시적으로 송신부(147a)와 수신부(147b)는 화이버 센서일 수 있으나 반드시 이에 한정하고 일측에서 전송한 신호를 타측에서 수신하는 구조이면 제한 없이 적용 가능하다.

제1 수납 유닛(110)에 수납된 최상층의 양극판 (이하 제1 양극판)과 그 하부에 배치된 양극판 (이하 제2 양극판)은 일부 영역만이 정전기력에 의해 서로 부착될 수 있다. 따라서, 제1-1 픽업 유닛(140)에 의해 제1 양극판(41a)이 픽업되는 경우 제2 양극판(41b)은 일부만이 제1 양극판(41a)이 붙어있고 나머지 영역은 제1 양극판(41a)과 떨어질 수 있다. 이 경우 와전류 변위 센서(145)가 감지하는 영역에서 제1 양극판(41a)과 제2 양극판(41b)이 떨어진 경우 1매로 오인한 가능성이 있다.

그러나, 실시예에 따르면, 제2 양극판(41)이 일부가 떨어진 경우 송신부(147a)의 송신 신호를 가리게 되어 수신부(147b)가 수신할 수 없게 된다. 따라서, 스택 장치의 제어부(미도시)는 와전류 변위 센서(145)의 감지 신호에 의하면 1매인 것으로 판단되어도 수신부(147b)의 감지 신호가 입력되지 않으면 2매가 붙은 것으로 판단할 수 있다.

픽업 모듈이 전극판을 픽업하는 과정에서 2매를 빠르게 센싱할 수 있도록 송신부(147a)와 수신부(147b)는 수납 유닛(110)의 최상단보다 낮게 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 와전류 변위 센서로부터 신호를 수신하여 2매 여부를 감지하여 2매가 감지되지 않을 경우에는 제2 센서의 신호를 수신하여 2매 여부를 재확인할 수 있다. 만약 와전류 변위 센서로부터 신호를 수신하여 2매인 것으로 판단되면 제2 센서의 신호는 수신하지 않을 수도 있다.

또한, 와전류 변위 센서(145)가 몸체부(141)에 복수 개로 배치된 경우 서로 다른 위치에서 양극판의 2매 여부를 감지함으로써 일부가 떨어진 2매 구조도 센싱할 수 있다.

또한, 센싱 전에 미리 픽업된 전극판에 진동을 부여한 후 센싱을 할 수 있다. 픽업 유닛은 상하로 이동하거나 진동 또는 회전하여 전극판을 흔들어 2매를 제거할 수 있다.

제1-1 픽업 유닛(140)은 양극판(41)을 픽업하는 복수 개의 흡착부(142a)가 배치된 몸체부(141), 몸체부(141)를 수직 방향 및/또는 좌우 방향으로 이동시키는 픽업 이동부(146)를 포함할 수 있다. 픽업 이동부(146)는 몸체부(141)를 승하강 시키는 제1 이동부(146a), 및 몸체부(141)를 좌우로 이동시키는 제2 이동부(146b)를 포함할 수 있다. 픽업 이동부(146)는 몸체부(141)를 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키는 제3 이동부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

흡착부(142a)는 진공 펌프와 연결되어 양극판(41)의 상면을 흡착할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 흡착부(142a)는 양극판(41)의 상면에 부착 및 탈착될 수 있는 다양한 구조가 제한 없이 적용될 수 있다. 또한 흡착부(142a)의 개수도 다양하게 변형될 수 있다.

몸체부(141)의 양단부에는 진동부가 배치될 수 있다. 진동부는 보조 흡착부(142b)가 배치된 서브 블록(143) 및 몸체부(141)에 연결되어 서브 블록(143)을 구동하는 블록 구동부(144)를 포함할 수 있다.

서브 블록(143)은 몸체부(141)의 일단에 배치된 제1 서브 블록과 몸체부(141)의 타 측에 배치되는 제2 서브 블록을 포함할 수 있다. 그러나 서브 블록의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.

블록 구동부(144)는 몸체부(141)와 서브 블록(143)에 연결되어 서브 블록(143)이 몸체부(141)에서 멀어지거나 가까워지도록 이동시킬 수 있다. 블록 구동부(144)는 모터 또는 실린더와 같은 다양한 구동 수단이 적용될 수 있다.

또한, 블록 구동부(144)는 서브 블록(143)을 수직 방향으로 이동시킬 수도 있다. 즉, 블록 구동부(144)는 2매의 전극판을 분리시킬 수 있도록 서브 블록(143)을 다양한 방향으로 움직일 수 있다. 예시적으로 서브 블록(143)과 몸체부(141) 사이에는 판스프링과 같은 탄성부재(144a)가 더 배치될 수도 있다.

도 8b를 참조하면, 블록 구동부(144)에 의해 서브 블록(143)이 몸체부(141)에서 멀어지면 서브 블록(143)에 보조 흡착부(142b)와 몸체부(141)에 배치된 흡착부(142a) 사이의 거리가 변하게 되어 양극판(41)의 일부 영역(TP1)에서 변형이 발생하고 휘어짐을 반복할 수 있다. 이러한 다양한 진동 효과에 의해 전극간 정전기력보다 큰 힘이 전극판에 전달되어 하부에 붙은 전극판이 떨어질 수 있다. 떨어진 양극판(41)은 수거 유닛(115)에 수납될 수 있다.

실시예에 따르면, 제1-1 픽업 유닛(140)은 양극판(41)을 픽업시 블록 구동부(144)를 구동시켜 양극판(41)에 진동을 부여할 수 있다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 블록 구동부(144)에 의해 서브 블록(143)은 회전할 수도 있다. 따라서, 서브 블록(143)에 배치된 보조 흡착부(142b)는 스윙하게 되고 몸체부(141)에 배치된 흡착부(142a)는 고정되므로 전극판은 보조 흡착부(142b)에 흡착된 부분과 흡착부(142a)에 흡착된 부분 사이에서 뒤틀림이 발생할 수 있다. 따라서, 전극판이 2매 부착된 경우 효과적으로 분리될 수 있다.

도 10은 다른 실시예에 따른 제1-1 픽업 유닛을 보여주는 도면이다. 도 11a 및 도 11b는 제1-1 픽업 유닛의 흡착부가 틸딩되어 전극판이 휘어지는 과정을 보여주는 도면이다.

도 10을 참조하면, 몸체부(141)는 복수 개의 흡착부(142a)가 배치된 제1 몸체부(141a)와 복수 개의 흡착부(142a)가 배치된 제2 몸체부(141b)를 포함하고, 제1 몸체부(141a)와 제2 몸체부(141b) 사이에는 회전 부재(148b)가 결합될 수 있다.

진동부(148)는 제1 몸체부(141a)와 제2 몸체부(141b)를 서로 반대 방향으로 회전시킬 수 있다. 진동부(148)는 제1 몸체부(141a)와 제2 몸체부(141b)에 각각 연결된 가압부(148a)를 구비할 수 있다. 가압부(148a)는 모터 또는 실린더에 의해 수축하거나 연장될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1 몸체부(141a)와 제2 몸체부(141b)를 회전시키는 구조는 다양한 회전 구조가 모두 적용될 수 있다.

도 11a를 참고하면, 가압부(148a)가 수축하면 제1 몸체부(141a)의 외측과 제2 몸체부(141b)의 외측은 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 이때, 회전 부재(148b)는 제1 몸체부(141a)의 내측과 제2 몸체부(141b)의 내측에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

이러한 구성에 의하면 제1 몸체부(141a)에 배치된 흡착부(142a)와 제2 몸체부(141b)에 배치된 흡착부(142a)가 틸트되므로 픽업된 양극판(41)은 양 끝단이 위를 향하도록 휘어지게 된다.

이와 반대로 도 11b와 같이 가압부(148a)가 길어지면 제1 몸체부(141a)의 외측과 제2 몸체부(141b)의 외측이 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 따라서 양극판(41)은 양 끝단이 아래를 향하도록 휘어지게 된다. 이러한 틸트 동작이 빠르게 수행되는 경우 하부에 붙어있는 양극판은 분리될 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 검사 유닛을 보여주는 도면이다. 도 13은 제1 정렬 스테이지에 배치된 양극판의 이미지이다. 도 14는 제2 정렬 스테이지에 배치된 음극판의 이미지이다.

도 12를 참조하면, 검사 모듈(400)은 양극판 검사 유닛(410), 음극판 검사 유닛(420), 및 적층 검사 유닛을 포함할 수 있다. 양극판 검사 유닛(410)은 양극판(41)이 제1 정렬 스테이지(130) 상에서 정렬되었는지 여부를 검사할 수 있다. 양극판(41)이 제1 정렬 스테이지(130) 상에서 정렬되어야 적층 헤드가 정확하게 픽업할 수 있다.

검사 결과 정렬되지 않은 것으로 판단되면 제1 정렬 스테이지(130) 하부에 배치된 제1 정렬 유닛(미도시)이 양극판이 정렬 위치에 배치되도록 미세하게 제1 정렬 스테이지(130)를 움직일 수 있다.

음극판 검사 유닛(420)은 음극판(42)이 제2 정렬 스테이지(230)에 정렬되었는지 여부를 검사할 수 있다. 음극판(42)이 제2 정렬 스테이지(230) 상에서 정렬되어야 적층 헤드가 정확하게 픽업할 수 있다.

검사 결과 정렬되지 않은 것으로 판단되면 제2 정렬 스테이지(230) 하부에 배치된 제2 정렬 유닛(미도시)이 음극판이 정렬 위치에 배치되도록 미세하게 제2 정렬 스테이지(230)를 움직일 수 있다.

적층 검사 유닛은 적층 스테이지(320)에 적층되는 양극판(41)과 음극판(42)이 정렬되었는지 여부를 검사할 수 있다.

양극판 검사 유닛(410)은 제1 정렬 스테이지(130)의 하부에 배치되는 제1 카메라(411) 및 제1 조명부(412)를 포함할 수 있다. 제1 조명부(412)는 빛을 여러 각도에서 균일하게 양극판(41)에 조사하기 위해 플랫 돔(flat dome) 구조를 포함할 수 있다. 그러나, 제1 조명부(412)는 제1 카메라가 양극판(41)을 용이하게 검사할 수 있도록 광을 조사하는 다양한 조명 구조가 적용될 수도 있다. 실시예에 따르면, 제1 카메라(411)가 제1 정렬 스테이지(130)의 하부에 배치되어 양극판(41)을 촬영하므로 난반사가 줄어들어 선명한 이미지를 획득할 수 있다.

음극판 검사 유닛(420)은 제2 정렬 스테이지(230)의 상부에 배치되는 제2 카메라(421) 및 제2 조명부(422)를 포함할 수 있다. 제2 조명부(422)는 음극판(42)의 하부에서 광을 조사하는 백라이트 구조를 포함할 수 있다. 그러나 제2 조명부(422)는 제2 카메라(421)가 음극판(42)을 용이하게 검사할 수 있도록 광을 조사하는 다양한 조명 구조가 적용될 수도 있다. 실시예에 따르면, 제2 조명부(422)가 음극판(42)의 하부에 광을 조사하고 제2 카메라(421)가 제2 정렬 스테이지(230)의 상부에 배치되어 음극판(42)을 촬영하므로 난반사가 줄어들어 선명한 이미지를 획득할 수 있다.

실시예에 따르면, 양극판(41)을 촬영하는 제1 카메라(411)는 양극판(41)의 하부에 배치되는 반면, 음극판(42)을 촬영하는 제2 카메라(421)는 음극판(42)의 상부에 배치될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 제2 정렬 스테이지(230)의 하부 공간을 활용할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이 풀링 모듈(600)이 제2 정렬 스테이지(230)의 하부 공간으로 접근하여 적층 스테이지(320)에 배치된 전극 조립체를 파지할 수 있는 장점이 있다.

도 15a 내지 도 15c는 적층 헤드에 의해 양극판, 음극판, 및 분리막이 적층 스테이지에 적층되는 과정을 보여주는 도면이다.

도 15a를 참조하면, 적층 헤드(310)는 제1 정렬 스테이지(130)와 마주보도록 회전하여 양극판(41)을 픽업하는 제1 헤드부(312), 제2 정렬 스테이지(230)와 마주보도록 회전하여 음극판(42)을 픽업하는 제2 헤드부(313), 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)를 회전시키는 헤드 회전부(318), 및 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313) 사이에 배치되어 분리막(43)을 제공하는 피딩 롤러(316)를 포함할 수 있다.

제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)는 소정 각도로 기울어져 배치될 수 있다. 예시적으로 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)는 45도 각도로 기울어져 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않고 다양한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)의 경사 각도에 따라 제1 정렬 스테이지와 제2 정렬 스테이지의 각도 역시 조절될 수 있다.

제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)는 각각 전극판을 흡착할 수 있는 제3 픽업 유닛(314)을 가질 수 있다. 제3 픽업 유닛(314)은 헤드부의 길이방향(Z 방향)으로 승하강하여 제1, 제2 정렬 스테이지(130, 230)에 배치된 전극판을 픽업할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)가 회전하는 것과 독립적으로 제3 픽업 유닛(314)이 승하강할 수 있다.

제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313) 사이에 배치되는 피딩 롤러(316)는 분리막(43)을 연속적으로 공급할 수 있다. 실시예에 따르면, 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313) 사이에 피딩 롤러(316)가 배치되므로 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)가 차폐막 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)의 회전시에도 분리막(43)에 가해지는 바람의 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

제3 픽업 유닛(314)은 분리막(43)을 가이드하는 보조 롤러(314a)를 포함할 수 있다. 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)에 각각 배치된 보조 롤러(314a)는 서로 마주보게 배치될 수 있다.

적층 스테이지(320)에 인접 배치된 복수 개의 지지 유닛(330)은 양극판(41)과 음극판(42), 및 분리막(43)의 양측부를 가압하여 고정할 수 있다.

복수 개의 지지 유닛(330)은 적층 스테이지(320)의 내외측으로 수평 이동하여 양극판(41)과 음극판(42), 및 분리막(43)이 적층되는 동안에는 적층 공정에 방해가 되지 않도록 적층 스테이지(320)의 외측으로 이동할 수 있다.

복수 개의 지지 유닛(330)은 양극판(41)과 음극판(42), 및 분리막(43)이 적층 스테이지(320)의 상부면에 적층되면 적층 스테이지(320)의 내측으로 이동한 후 하강하여 양극판(41)과 음극판(42), 및 분리막(43)을 가압할 수 있다.

도 15b를 참조하면, 헤드 회전부(318)에 의해 제1 헤드부(312)가 제1 회전 방향으로 회전하여 적층 스테이지(320)의 상부에 배치될 수 있다. 제1 헤드부(312)는 픽업한 양극판(41)을 적층 스테이지(320)에 적층할 수 있다. 제1 회전 방향은 반시계 방향일 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 시계 방향일 수도 있다.

이때, 분리막(43)을 가압하던 복수 개의 지지 유닛(330)은 모두 적층 스테이지(320)의 외측으로 이동하여 간섭을 방지할 수 있다. 이후 분리막(43) 위에 양극판(41)이 배치되면 복수 개의 지지 유닛(330)은 양극판(41)의 상부로 이동하여 양극판(41)을 지지할 수 있다.

도 15c를 참조하면, 헤드 회전부(318)에 의해 제2 헤드부(313)가 제2 회전 방향으로 회전하여 적층 스테이지(320)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 회전 방향은 시계 방향일 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 반시계 방향일 수도 있다.

제2 헤드부(313)는 픽업한 음극판(42)을 적층 스테이지(320)에 적층할 수 있다. 이때, 분리막(43)을 가압하던 복수 개의 지지 유닛(330)은 모두 적층 스테이지(320)의 외측으로 이동하여 간섭을 방지할 수 있다. 이후 분리막(43) 위에 음극판(42)이 배치되면 복수 개의 지지 유닛(330)은 다시 음극판(42)의 상부로 이동하여 음극판(42)을 지지할 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 적층 스테이지 및 복수 개의 지지 유닛을 보여주는 도면이다. 도 17은 지지 유닛의 3축 구동을 보여주는 도면이다. 도 18은 복수 개의 지지 유닛이 전극판을 가압한 상태를 보여주는 도면이다.

도 16을 참조하면, 적층 스테이지(320)는 복수 개의 슬릿(322)이 형성될 수 있다. 따라서, 적층 스테이지(320)는 복수 개의 슬릿(322) 사이에 배치된 돌출 지지부(321)에 복수 개의 전극판이 지지될 수 있다. 이후 복수 개의 슬릿(322)을 통해 풀링 모듈(600)의 집게부(610)가 삽입될 수 있다.

적층 스테이지(320)의 하부에는 적층 스테이지(320)를 승하강 시키는 스테이지 구동부(324)가 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해 적층 스테이지(320)는 복수 개의 전극판이 배치되어도 최상부에 배치된 전극의 높이를 일정하게 유지할 수 있다.

실시예에 따르면 적층 스테이지(320)는 고정되어 움직이지 않도록 제작되어 적층되는 전극들의 정렬이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 정렬을 위해 적층 스테이지(320)를 X축 및 Y축으로 구동하는 구동부를 추가로 배치할 수도 있다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 복수 개의 지지 유닛(330)은 양극판(41), 음극판(42), 및 분리막(43)을 가압하여 지지할 수 있다. 복수 개의 지지 유닛(330)은 양극판(41), 음극판(42), 및 분리막(43)을 가압하는 지지핀(331), 지지핀(331)을 수평 방향으로 이동시키는 제1 지지 구동부(333), 및 지지핀(331)을 수직 방향으로 이동시키는 제2 지지 구동부(333)를 포함할 수 있다. 지지핀(331)은 제1 지지 구동부(333)와 연결된 연결 부재(332)에 부착되어 함께 이동할 수 있다.

제1 지지 구동부(333)와 제2 지지 구동부(333)는 서로 독립적으로 구동할 수 있다. 따라서, 지지핀(331)을 신속하게 적층 스테이지(320) 상으로 이동시키거나 이탈시킬 수 있다. 예시적으로, 제2 지지 구동부(333)에 의해 지지핀(331)의 수직 높이가 유지되는 상태에서 제1 지지 구동부(333)에 의해 지지핀(331)이 수평 이동할 수 있다. 또는 제1 지지 구동부(333)에 의해 지지핀(331)이 수평으로 이동하는 것과 동시에 제2 지지 구동부(333)에 의해 수직으로 상승할 수도 있다.

수직 구동부와 수평 구동부가 서로 연결된 경우 수직 이동 및 수평 이동을 위해서는 수직 이동이 완료된 후 수평 이동이 이루어지거나 수평 이동이 완료된 후 수평 이동이 이루어져야 하므로 시간 딜레이가 발생하는 문제가 있다.

제1 지지 구동부(333)는 제1 방향으로 지지핀(331)을 이동시키는 제1-1 지지 구동부(333a) 및 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 지지핀(331)을 이동시키는 제1-2 지지 구동부(333b)를 포함할 수 있다. 이동시키는 제1-1 지지 구동부(333a) 와 제1-2 지지 구동부(333b) 역시 독립적으로 구동할 수 있다. 실시예에 따르면, 지지핀이 2축 또는 3축으로 독립적으로 구동되므로 전극 조립체의 가압 및 가압 해제가 빨라져 TAC 타임이 빨라질 수 있다.

지지핀(331)에는 적어도 하나의 홀(331a)이 형성될 수 있다. 이러한 홀(331a)에 의해 지지핀(331)이 전극 조립체를 구성하는 양극판, 음극판, 및 분리막 중 어느 하나를 가압했을 때 모서리 영역이 노출되는 촬영 노출 영역(SP1)이 형성될 수 있다. 따라서, 전극 조립체가 지지핀에 가압된 상태에서도 전극 조립체의 모서리 영역을 촬영할 수 있어 정렬 여부를 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.

복수 개의 지지핀(331) 중 일부에만 홀(331a)이 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 모든 지지핀(331)에 홀(331a)이 형성될 수도 있다.

도 19는 일 실시예에 따른 분리막 공급 모듈을 보여주는 도면이다. 도 20은 일 실시예에 따른 분리막 공급 모듈에 의해 분리막의 텐션이 조절되는 상태를 보여주는 도면이다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 분리막 공급 모듈(500)은 권취된 분리막이 배치되는 언와인더(50), 분리막(43)을 제공하는 복수 개의 롤러(511), 복수 개의 길이 조정 롤러(512), 메인 공급 롤러(513), 및 롤러들의 양단을 지지하는 한 쌍의 측벽(510)을 포함할 수 있다.

분리막 공급 모듈(500)은 분리막이 공급될 때 좌우로 비스듬하게 나아가는 현상인 사행을 방지하는 사행 조정부(516)를 포함할 수 있다. 사행 조정부(516)에 의해 제1 구조판(515)과 측벽(510)이 제2 구조판(517) 상에서 이동하면서 복수 개의 롤러(511)에 감겨 있는 분리막(43)의 방향이 조정될 수 있다. 사행 조정부(516)는 제1 구조판(515)과 제2 구조판(517)의 상대적인 위치를 조절하는 모터와 같은 다양한 구동 부재가 사용될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 사행 조정부는 분리막의 사행을 방지할 수 있는 다양한 공지의 구조가 제한 없이 적용될 수 있다.

분리막 공급 모듈(500)을 통해 공급된 분리막(43)은 적층 헤드(310)의 피딩 롤러(316)를 통해 적층 스테이지(320) 상으로 공급될 수 있다.

이때, 적층 헤드(310)가 회전하는 과정에서 순간적으로 분리막(43)의 텐션이 느슨하게 되어 분리막(43)이 전극판 상에 평평하지 않게 배치될 수도 있다. 이를 방지하기 위해 분리막 공급 모듈(500)과 적층 헤드(310)의 피딩 롤러(316) 사이에 텐션 조절 모듈(520)이 배치될 수 있다.

텐션 조절 모듈(520)은 다양한 이유로 분리막(43)의 텐션이 느슨해지면 분리막 공급 모듈(500)과 피딩 롤러(316) 사이로 이동하여 분리막(43)의 텐션을 조절할 수 있다. 따라서, 피딩 롤러(316)를 통해 공급되는 분리막(43)은 텐션이 유지되어 적층 불량이 방지될 수 있다.

텐션 조절 모듈(520)은 분리막을 가이드하는 복수 개의 텐션 롤러(521) 및 텐션 롤러(521)를 분리막 공급 모듈(500)을 향해 전진 또는 후진시키는 롤러 구동부(522)를 포함할 수 있다.

또한, 텐션 조절 모듈(520)은 분리막의 텐션을 감지하는 감지 센서(523)를 더 포함할 수도 있다. 텐션 조절 모듈(520)은 분리막의 텐션이 느슨해진 것을 방지하기 위해 텐션 롤러(521)를 후퇴시켜 분리막에 텐션을 부여할 수 있다. 이와 반대로 롤러 구동부(522)는 텐션 롤러(521)를 전진시켜 분리막의 텐션을 약하게 제어할 수 있다.

도 21은 적층 스테이지에 적층되는 전극 조립체의 정렬을 검사하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 22는 제3 픽업 모듈에 의해 양극판이 흡착된 상태를 보여주는 평면도이다. 도 23은 양극판의 촬영 이미지를 통해 정렬 여부를 판단하는 과정을 보여주는 도면이다.

도 12, 도 15c 및 도 21을 참고하면, 적층 검사 유닛은 제1 정렬 스테이지(130)와 제2 정렬 스테이지(230)를 연결하는 제1 프레임(431)과 제2 프레임(432)에 배치되는 제3 카메라(441)와 제4 카메라(451)를 포함할 수 있다. 또한, 추가적으로 제3 조명부(442)와 제4 조명부(452)를 포함할 수 있다.

적층 헤드(310)의 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)에는 각각 반사 미러(317)가 배치될 수 있다. 제1 프레임(431)에 배치된 제3 카메라(441)와 제2 프레임(432)에 배치된 제4 카메라(451)는 각각 반사 미러(317)를 통해 반사된 전극 조립체(EA)의 평면 이미지를 촬영할 수 있다. 예시적으로 제3 카메라(441)는 전극 조립체(EA)의 일단 이미지를 촬영할 수 있고, 제4 카메라(451)는 전극 조립체(EA)의 타단 이미지를 촬영할 수 있다.

적층 스테이지(320)의 상부에 적층 헤드(310)가 배치되므로 이를 회피하기 위해 카메라를 사선으로 배치하여 전극 조립체(EA)를 촬영할 수 있다. 그러나 이 경우 전극 조립체(EA)가 비스듬히 배치된 영상만을 촬영할 수 있으므로 정렬 여부를 정확하게 측정하기 어려운 문제가 있다. 그러나 실시예에 따르면 복수 개의 전극판이 수직하게 적층된 이미지를 촬영할 수 있으므로 정렬 여부를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 22 및 도 23을 참조하면, 적층된 이미지에서 기준 마크(SRM)와 전극판의 외측면 사이의 거리(d1, d2)를 계산하여 적층된 전극판의 정렬 여부를 판단할 수 있다. 실시예에 따르면, 적층 헤드(310)의 제1 헤드부(312)와 제2 헤드부(313)에 배치된 반사 미러(317)를 통해 영상을 획득하므로 반사 미러의 공차에 따라 이미지 내의 위치가 달라질 수 있다. 따라서, 기준 마크(SRM)를 기준으로 간격을 측정하여 정렬 여부를 판단할 수 있다.

정렬 여부는 판단하는 방법은 기존의 다양한 영상 처리 기법이 적용될 수 있다. 예시적으로 전극판의 외측에서 특정 지점까지의 거리 또는 면적이 미리 정해진 범위를 만족하는지에 따라 정렬 여부를 판단할 수 있다.

도 24는 일 실시예에 따른 스택 장치의 풀링 모듈이 전극 조립체에 접근한 상태를 보여주는 도면이다. 도 25는 커팅 모듈과 풀링 모듈을 보여주는 사시도이다. 도 26a 내지 도 26e는 풀링 모듈이 전극 조립체를 후방으로 추출한 상태를 보여주는 도면이다.

도 24, 도 25 및 도 26a를 참조하면, 전극 조립체(EA)의 제작이 완료되면 풀링 모듈(600)이 음극판 검사 유닛의 하부 공간으로 접근하여 적층 스테이지(320)에 배치된 전극 조립체(EA)를 파지할 수 있다. 음극판 검사 유닛의 하부에는 풀링 모듈(600)이 이동하는 레일(640)이 배치될 수 있다.

적층 스테이지(320)와 풀링 모듈(600) 사이에는 커팅 모듈(700)이 배치될 수 있다. 커팅 모듈(700)에는 풀링 모듈(600)의 집게부(610)가 통과할 수 있는 개구홀(721)이 형성될 수 있다. 따라서, 풀링 모듈(600)은 커팅 모듈(700)을 통과하여 적층 스테이지(320)에 접근할 수 있다.

도 26b 및 도 26c를 참조하면, 집게 구동부(620)는 집게부(610)의 간격을 좁혀 집게부(610)가 전극 조립체(EA)를 파지할 수 있도록 할 수 있다. 집게 이동부(630)는 전극 조립체(EA)를 파지한 상태로 집게부(610)를 후퇴시킬 수 있다. 이 과정에서 분리막(43)은 계속 공급될 수 있다. 복수 개의 지지 유닛(330)은 적층 스테이지(320)의 외측으로 이탈하여 분리막(43)이 계속 공급되도록 할 수 있다.

도 26d 및 26e를 참조하면, 풀링 모듈(600)이 미리 정해진 위치로 후퇴하면 커팅 모듈(700)이 하강하여 분리막(43)을 커팅할 수 있다. 커팅 모듈(700)은 분리막(43)을 커팅하는 커터(710), 커터(710)를 지지하는 커터 지지부(720), 및 커터 지지부(720)를 승하강 시키는 커터 구동부(730)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 커터 지지부(720)에는 풀링 모듈(600)의 집게부(610)가 통과할 수 있는 개구홀(721)이 형성될 수 있다.

도 27은 일 실시예에 따른 풀링 모듈에 의해 전극 조립체가 스택 장치의 일측으로 이동한 상태를 보여주는 도면이다. 도 28은 일 실시예에 따른 와인딩 모듈을 보여주는 도면이다. 도 29는 클램핑 유닛의 후크에 의해 가이드 바가 지지된 상태를 보여주는 도면이다. 도 30a는 와인딩 모듈의 가이드 바에 전극 조립체가 끼워진 상태를 보여주는 도면이다. 도 30b는 와인딩 모듈의 제1 회전부와 제2 회전부가 회전하면서 전극 조립체의 분리막이 감기는 상태를 보여주는 도면이다.

도 27 및 도 28을 참조하면, 풀링 모듈(600)은 전극 조립체(EA)를 파지한 상태로 스택 장치의 일측에 마련된 마감 영역(WA)으로 이동할 수 있다. 마감 영역(WA)은 커팅된 분리막(43)을 전극 조립체(EA)에 감아 고정하는 영역이다.

와인딩 모듈(800)은 전극 조립체(EA)의 양단을 고정하는 한 쌍의 가이드 바(811)를 포함하는 제1 회전 유닛(810), 한 쌍의 가이드 바(811)의 끝단을 고정하는 제2 회전 유닛(820), 및 전극 조립체(EA)의 회전시 분리막(43)의 커팅부(43a)를 전극 조립체(EA)에 고정하는 브러시 유닛(830)을 포함할 수 있다.

제1 회전 유닛(810)은 제1 플레이트(814), 제1 플레이트(814) 상에서 슬라이딩하는 슬라이딩부(812), 슬라이딩부(812) 상에 배치되는 제1 지지판(815), 및 제1 지지판(815)에 배치된 제1 회전부(813) 및 제1 회전부(813)에 연결된 한 쌍의 가이드 바(811)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 회전부(813)를 제1 지지판(815) 상에서 상하 좌우로 구동하는 제1 가이드 구동부(816)를 포함할 수 있다.

한 쌍의 가이드 바(811)는 전극 조립체(EA)의 양측면을 전체적으로 지지할 수 있도록 길게 형성될 수 있다. 만약, 전극 조립체의 양 단을 각각 서로 다른 가이드 바가 잡고 회전하는 경우, 양 단에 배치된 가이드 바 들의 회전 중심이 맞지 않으면 주름이 심해질 수 있다. 그러나 실시예에 따르면, 한 쌍의 가이드 바(811)가 전극 조립체(EA)의 양측면을 전체적으로 지지하므로 전극 조립체(EA)의 분리막(43)에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

전극 조립체의 한 쌍의 가이드 바(811)는 각각 플레이트 형상이거나 절곡 형상을 가질 수 있다. 플레이트 형상인 경우 각각의 가이드 바는 전극 조립체의 상면과 하면을 지지하도록 2개로 분리될 수 있다. 한 쌍의 가이드 바(811)가 절곡 형상인 경우 2개의 가이드 바(811)가 각각 전극 조립체의 측면을 지지할 수 있다.

제2 회전 유닛(820)은 제2 플레이트(824), 제2 플레이트(824) 상에 배치되는 제2 지지판(825), 제2 지지판(825) 상에 배치되는 제2 회전부(823) 및 제2 회전부(823)에 배치되어 한 쌍의 가이드 바(811)가 결합하는 홀더(821)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 회전부(823)를 제2 지지판(825) 상에서 상하 좌우로 구동하는 제2 가이드 구동부(826)를 포함할 수 있다.

브러시 유닛(830)은 브러시(831), 브러시(831)를 상하로 구동하는 브러시 구동부(832) 및 브러시 구동부(832)를 고정하는 고정부(833)를 포함할 수 있다.

풀링 모듈(600)이 전극 조립체(EA)를 파지한 상태에서 마감 영역으로 이동하면 제1 회전 유닛(810)의 슬라이딩부(812)는 전극 조립체(EA)를 향해 제1 플레이트 상에서 슬라이딩 할 수 있다.

도 29를 참조하면, 한 쌍의 가이드 바(811)는 상대적으로 길게 형성되므로 클램프 유닛(840)에 거치된 상태로 이동하여 전극 조립체(EA)의 측면에 정확하게 삽입될 수 있다. 이때, 전극 조립체(EA)의 측면에 잘 끼워질 수 있도록 제1 가이드 구동부(816)에 의해 한 쌍의 가이드 바(811)의 위치 또는 높이가 조절될 수 있다.

클램프 유닛(840)은 한 쌍의 가이드 바(811)를 고정하는 후크(841)를 포함할 수 있다. 클램프 유닛(840)은 한 쌍의 가이드 바(811)를 고정할 수 있도록 상하 좌우로 이동할 수 있다. 따라서, 클램프 유닛(840)은 한 쌍의 가이드 바(811)가 전극 조립체(EA)에 결합되면 한 쌍의 가이드 바(811)에서 분리되어 이탈할 수 있다. 이를 위해 한 쌍의 후크(841)의 폭을 조절하는 폭 조절부(842)가 더 구비될 수도 있다.

도 30a를 참조하면, 제1 회전 유닛(810)이 제2 회전 유닛(820)을 향해 이동하면 한 쌍의 가이드 바(811)가 전극 조립체(EA)의 양 측면에 끼워져 지지할 수 있다. 여기서는 한 쌍의 가이드 바(811)가 절곡되어 전극 조립체(EA)의 양 측면을 각각 지지하는 것으로 도시하였다.

이때, 전극 조립체(EA)를 파지하는 풀링 모듈(600)의 집게부(610)에는 한 쌍의 가이드 바(811)가 통과할 수 있는 가이드 홈(611)이 형성될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 가이드 바(811)는 집게부(610)의 가이드 홈(611)을 통과하여 전극 조립체(EA)의 끝단까지 결합될 수 있다.

전극 조립체(EA)의 끝단까지 결합된 한 쌍의 가이드 바(811)는 제2 회전 유닛(820)의 홀더(821)에 고정될 수 있다.

도 30b를 참조하면, 제1 회전 유닛(810)의 제1 회전부(813)와 제2 회전 유닛(820)의 제2 회전부(823)가 회전하면 전극 조립체(EA)도 같이 회전하게 된다. 따라서, 전극 조립체(EA)에 아직 권취되지 않은 분리막(43)의 커팅부(43a)가 전극 조립체(EA)에 감기게 된다.

브러시 유닛(830)은 전극 조립체(EA)가 제1 회전 유닛(810)에 결합되어 회전하면 브러시(831)를 하강시킬 수 있다. 브러시(831)는 원통 형상의 롤러일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 브러시(831)는 전극 조립체(EA) 회전시 분리막(43)의 커팅부(43a)가 전극 조립체(EA)에 감기도록 가이드 할 수 있다.

도시되지는 않았으나 별도의 접착제 도포 유닛에 의해 분리막(43)에 접착제가 도포될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(EA)에 감긴 분리막(43)의 커팅부(43a)는 전극 조립체(EA)에 접착될 수 있다. 실시예에 따르면, 자동으로 분리막(43)의 커팅부(43a)를 전극 조립체(EA)에 감아 고정할 수 있다. 그러나 분리막에 접착 성분이 있는 경우 접착제 도포 유닛은 생략될 수 있다.

마감 공정이 완료되면, 제1 회전 유닛(810)은 제2 회전 유닛(820)과 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다. 한 쌍의 가이드 바(811)는 플레이트 형상이므로 와인딩 공정에서 분리막(43)이 감긴 상태에서도 전극 조립체(EA)에서 쉽게 빠질 수 있다.

이후 풀링 모듈(600)은 전극 조립체(EA)를 다시 파지하여 가열 모듈(20)이 이송되는 가이드 레일로 운반할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 별도의 이송 유닛을 이용하여 전극 조립체(EA)를 가열 모듈(20)로 이송할 수도 있다.

도 31은 일 실시예의 가열 모듈을 보여주는 도면이다.

실시예에 따른 가열 모듈(20)은 전극 조립체(EA)가 안착되는 안착판(22) 및 고주파를 인가하여 열을 발생시키는 고주파 유도 가열부(23)를 포함할 수 있다. 고주파 유도 가열부(23)는 복수 개의 코일(24)을 포함할 수 있다. 또한, 고주파 유도 가열부를 승하강시키는 코일 승강부(25)가 더 포함될 수 있다.

고주파 유도 가열은 금속 도체에 고주파를 인가하여, 금속 도체의 표면 가까이에 와전류를 발생시키고, 이러한 와전류에 의해 발생하는 전력손실이 열손실로 변환되는 현상을 이용하여, 금속 도체를 가열하는 방법이다.

고주파 유도 가열은 비접촉 방식으로 금속에 열을 가할 수 있는 장점이 있다. 즉, 전극 조립체(EA)의 내부에 존재하는 집전체에 열을 직접 발생시킬 수 있어서, 전극 조립체(EA) 전체적으로 볼 때 다수의 발열 지점이 내부에 위치하게 되어 열전도 구간이 짧아지고, 온도 편차가 감소하게 된다. 전극 조립체(EA)의 온도 편차가 감소하므로 열접합에 필요한 온도로 승온시키기 위해서 과도한 열을 인가할 필요가 없어, 결과적으로 에너지 효율이 증가하게 된다.

도 32는 일 실시예의 가압 모듈을 보여주는 도면이다. 도 33은 하부 가압판에 배치된 다이아프램을 보여주는 도면이다. 도 34는 하부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 하부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다.

도 32를 참조하면, 가압 모듈(30)은 하부 가압판(31), 상부 가압판(32), 및 상부 가압판(32)을 승하강시키는 가압판 구동부(38)를 포함할 수 있다.

하부 가압판(31)에 전극 조립체(EA)가 이송되면 가압판 구동부(38)는 상부 가압판(32)을 하강시켜 전극 조립체(EA)를 가압할 수 있다. 이 과정에서 양극판, 음극판, 및 분리막은 서로 접합될 수 있다.

도 33 및 도 34를 참조하면, 하부 가압판(31)의 내부에는 복수 개의 제1 관통 라인(34)에 형성되고, 하부 가압판(31)의 상부에는 제1 다이아프램(33)이 배치될 수 있다.

제1 관통 라인(34)은 외부의 펌프(40)와 연결되어 에어 또는 유체가 주입되면 제1 관통 라인(34)과 연결된 영역에서 제1 다이아프램(33)은 팽창하게 된다. 따라서, 제1 다이아프램(33)의 팽창 영역에 의해 제1 다이아프램(33)과 전극 조립체(EA)의 접촉 면적은 줄어들게 된다. 따라서, 하부 가압판(31)과 전극 조립체(EA)의 분리가 용이해진다.

실시예에 따르면, 복수 개의 제1 관통 라인(34)에 동시에 에어 또는 유체가 주입될 수도 있고, 순차적으로 에어 또는 유체가 주입될 수도 있다.

도 35은 하부 가압판과 상부 가압판에 다이아프램이 배치된 상태를 보여주는 도면이다. 도 36은 상부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 상부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다. 도 37은 하부 가압판의 다이아프램이 팽창하여 전극 조립체와 하부 가압판이 분리되는 상태를 보여주는 도면이다.

도 35를 참조하면, 상부 가압판(32)의 내부에도 복수 개의 제2 관통 라인(37)에 형성되고, 상부 가압판(32)의 하부에는 제2 다이아프램(36)이 배치될 수 있다. 제2 관통 라인(37)은 외부의 펌프와 연결되어 에어 또는 유체가 주입되면 제2 관통 라인(37)과 연결된 제2 다이아프램(36)은 팽창할 수 있다.

도 36을 참조하면, 가압이 완료되면 상부 가압판(32)의 상승과 동시에 복수 개의 제2 관통 라인(37)을 통해 에어 또는 유체가 주입되어 제2 다이아프램(36)이 팽창할 수 있다. 제2 다이아프램(36)의 팽창 영역(36a)에 의해 제2 다이아프램(36)과 전극 조립체(EA)의 접촉 면적은 줄어들게 된다. 따라서, 상부 가압판(32)과 전극 조립체(EA)의 분리가 용이해진다.

이후 상부 가압판(32)이 상승하면, 도 37과 같이 제1 관통 라인(34)과 연결된 영역에서 제1 다이아프램(33)이 팽창하게 된다. 따라서, 제1 다이아프램(33)의 팽창 영역(33a)에 의해 제1 다이아프램(33)과 전극 조립체(EA)의 접촉 면적은 줄어들게 된다. 따라서, 하부 가압판(31)과 전극 조립체(EA)의 분리가 용이해진다.

그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1 다이아프램(33)과 제2 다이아프램(36)은 동시에 팽창할 수도 있고, 순차적으로 팽창할 수도 있다. 또한, 가압 공정이 종료된 후 상부 가압판(32)이 상승하는 동시에 제1 다이아프램(33)과 제2 다이아프램(36)이 함께 팽창할 수도 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 양극판 공급 모듈
120: 제1 이송 유닛
130: 제1 정렬 스테이지
140: 제1-1 픽업 유닛
200: 음극판 공급 모듈
220: 제2 이송 유닛
230: 제2 정렬 스테이지
240: 제2-1 픽업 유닛
300: 적층 모듈
310: 적층 헤드
320: 적층 스테이지
400: 검사 유닛
500: 분리막 공급 모듈
600: 풀링 모듈
700: 커팅 모듈
800: 와인딩 모듈

Claims (13)

1. 메인 스테이지, 및 상기 메인 스테이지에 양극판, 음극판, 및 분리막을 적층하는 적층 헤드를 포함하는 적층 모듈;
   상기 양극판을 공급하는 양극판 공급 모듈; 및
   상기 음극판을 공급하는 음극판 공급 모듈을 포함하고,
   상기 양극판 공급 모듈과 상기 음극판 공급 모듈은,
   복수 개의 양극판 또는 음극판 중 어느 하나인 전극판이 수납된 수납 유닛; 및
   상기 수납 유닛에 수납된 전극판을 픽업하는 픽업 유닛을 포함하고,
   상기 픽업 유닛은 상기 전극판을 흡착하는 복수 개의 제1 흡착부, 상기 복수 개의 제1 흡착부를 지지하는 몸체부, 및 상기 픽업된 전극판을 흔드는 진동부를 포함하는 스택 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동부는,
   상기 몸체부와 이격 배치되는 서브 블록;
   상기 서브 블록에 배치되는 적어도 하나의 제2 흡착부; 및
   상기 서브 블록을 구동하는 블록 구동부를 포함하는 스택 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 블록 구동부는 상기 서브 블록과 상기 몸체부의 간격을 변화시켜 상기 전극판에 진동을 부여하는 스택 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 블록 구동부는 상기 서브 블록을 상하로 구동시켜 상기 전극판에 진동을 부여하는 스택 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 블록 구동부는 상기 서브 블록을 회전시키고,
   상기 서브 블록이 회전함에 따라 상기 전극판은 제1 흡착부와 흡착된 영역과 상기 제2 흡착부에 흡착된 영역 사이에서 뒤틀림이 발생하는 스택 장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 서브 블록과 상기 블록 구동부 사이에 배치되는 탄성부재를 포함하는 스택 장치.
7. 제2항에 있어서,
   상기 서브 블록은 상기 몸체부의 길이 방향으로 일 측에 배치되는 제1 서브 블록과 타 측에 배치되는 제2 서브 블록을 포함하는 스택 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부는 복수 개의 제1 흡착부가 배치된 제1 몸체부와 복수 개의 제1 흡착부가 배치된 제2 몸체부를 포함하고,
   상기 진동부는 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부를 서로 반대 방향으로 회전시키는 스택 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 몸체부에 배치된 와전류 센서를 포함하는 스택 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수납 유닛으로 에어를 분사하는 분사 유닛을 더 포함하는 스택 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 적층 헤드는 제1 회전 방향으로 회전하여 상기 양극판 공급 모듈에서 제공하는 양극판을 픽업하고 상기 제1 회전 방향과 상이한 제2 회전 방향으로 회전하여 상기 음극판 공급 모듈에서 공급하는 음극판을 픽업하는 스택 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 양극판 공급 모듈은,
    복수 개의 양극판이 수납되는 제1 수납 유닛;
    상기 제1 수납 유닛에 수납된 양극판을 픽업하는 제1 픽업 유닛; 및
    상기 양극판을 상기 적층 헤드에 제공하기 위해 회전하는 제1 정렬 스테이지를 포함하는 스택 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 정렬 스테이지에 배치된 양극판의 정렬 여부를 검사하는 양극판 검사 유닛을 포함하는 스택 장치.

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