WO2019066383A1 - 이차전지 제조용 라미네이션 장치 - Google Patents

이차전지 제조용 라미네이션 장치 Download PDF

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WO2019066383A1
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pressing
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장명희
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장명희
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery that minimizes defects in which a separator is uniformly distributed between positive and negative electrodes so that two electrodes are in contact with each other.
  • a secondary battery is a battery capable of being used semi-permanently by charging electricity generated in a process of causing an oxidation / reduction reaction of a substance between a positive electrode and a negative electrode, the current being supplied from an external power source. .
  • the secondary battery is composed of four core materials such as a separator, a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte.
  • the primary battery which is once used and disused, has a disadvantage that it can not be reused and costs a lot for recharging or recycling the battery. It has the advantage of being able to charge several times.
  • secondary batteries are core materials for electric vehicles as well as portable terminals such as notebooks and smart phones, and are considered to be 'three major electronic components' in the 21st century along with semiconductors and displays due to their high added value.
  • the rechargeable battery market has exceeded $ 20 billion in 2011, and the size of the rechargeable battery market is expected to expand further in line with the growth of the electric vehicle market and the growth of the mid- to large-sized energy storage rechargeable battery market.
  • the secondary battery is divided into a nickel battery, an ion battery, a lithium ion battery, a polymer battery, a lithium polymer battery, and a lithium sulfide battery depending on what is used as a filling material.
  • the lithium secondary battery was introduced in the 1990s, and since the lithium polymer battery has been introduced in the 2000s, a new age of the secondary battery is under way.
  • lithium-ion batteries occupy the majority of the secondary battery market. They are charged and discharged repeatedly by putting an organic electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, making it light in weight and capable of producing a high capacity battery. have.
  • the secondary battery is manufactured such that the electrode assembly is included in the battery case together with the electrolyte solution.
  • the electrode assembly is classified into a stack type, a folding type, and a stack-folding type according to a manufacturing method.
  • the unit assembly has a structure in which the positive electrode and the negative electrode are sequentially stacked with the separator interposed therebetween.
  • a lamination method is required in which the electrode and the separator are joined together.
  • the lamination method is a method in which two or more films of the same kind or different kinds and aluminum foil or paper are superimposed. In the case of overlapping, the most suitable material can be obtained by utilizing the advantages of each material.
  • the electrode assembly and the separator are bonded to each other by heating the unit assembly.
  • the heating method for this purpose an indirect heating method by radiation and convection is mainly used. This method is to laminate the unit assembly during transportation since each manufacturing process of the secondary battery is organically connected for mass production.
  • the indirect heating method by radiation and convection requires more time for raising the temperature of the unit assembly to the target temperature as compared with the direct heating method of conducting direct contact.
  • the unit assembly moves for a longer distance for the same time. Therefore, there arises a problem that the size of the heating device must be increased due to the above reasons, which leads to an increase in production cost.
  • Patent Document which solves the above problem is an apparatus for lamination of an electrode assembly having a structure in which positive and negative electrodes are sequentially laminated with a separator interposed therebetween by thermal bonding, wherein the positive electrode / separator / An inflow portion into which a web having a structure in which a negative electrode is stacked; A heating unit for heating the web to induce thermal bonding between the positive electrode / separator / negative electrode; A discharging portion through which the thermally bonded web is discharged; And a transfer unit for transferring the web via the inflow unit, the heating unit, and the discharge unit.
  • the transfer unit provides a transfer driving force to the web in contact with at least one of the upper and lower surfaces of the web
  • the present invention provides a lamination apparatus for directly transferring energy for thermal bonding to a web by directly heating a portion in contact with the web to transfer the web to the web to perform lamination in a short time by directly contacting the web and heating and transferring the laminate.
  • the present invention provides a secondary battery in which a pressing force is automatically or selectively provided to both ends of a pressure roll for pressurizing the secondary battery, thereby uniformly distributing the separator between the positive electrode and the negative electrode, And to provide a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery that minimizes defects that may occur when the secondary battery is manufactured.
  • the present invention provides an electrolytic cell comprising: an inflow part for introducing a web structure electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are bonded to each other with a separator interposed therebetween; A heating unit for heating the electrode assembly to induce thermal bonding between the positive electrode / separator / negative electrode; A discharging portion through which the thermally bonded electrode assembly is discharged; And an electrode assembly is transported via the inlet, the heating unit, and the discharge unit.
  • the lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention comprises:
  • the press portion includes a press roll having a press roll and a press roll, which are provided up and down so as to be correspondingly rotated by a motor, respectively;
  • a pressurizing cylinder provided on the pressurizing roll for closely pressing the pressurizing roll toward the stationary roll;
  • a base for fixing the pressurizing cylinder to an upper portion of the pressurizing roll, wherein a tip of the pressurizing cylinder is provided at the tip of the pressurizing cylinder, along a guide post vertically installed on both sides of the pressurizing cylinder,
  • both ends of the press roll are provided so as to be tiltable in the upward and downward directions by a hinge link connected to the rod body, and the both ends of the press roll
  • a pressure sensor for measuring the pressure at which the pressure roll is pressed toward the stationary roll, and a pressure sensor for measuring the pressure of the pressure sensor, so that the pressure roll can always maintain a horizontal level around the hinge link
  • a balance cylinder for tilting operation is further provided.
  • the pressing roll is provided with a receiving space therein.
  • the receiving space is provided with a cooling medium for cooling the heated electrode assembly by heat exchange.
  • the inlet of the electrode assembly to the press roll of the pressing portion And an auxiliary heating unit for reheating the electrode assembly that has been exposed to the outside air.
  • the heating unit may include a heating table on which the electrode assembly is mounted and which heats a bottom portion of the electrode assembly; A heating lead provided on the heating table to heat the upper surface portion of the electrode assembly; And a rotating means linked to one portion of the heating leads to rotate and operate the heating leads to open and close the upper surface of the heating table.
  • the separation membrane is uniformly distributed between the positive electrode and the negative electrode so as to minimize the failure of contact between the two electrodes, thereby preventing a fire / explosion accident caused by the short-circuit.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention
  • FIG. 2 is a front view showing an operating state of a heating unit in a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • FIG 3 is a side sectional view showing a pressing portion in a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are partial schematic views of a front face showing an operating state of a pressing portion in a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are partial schematic views of a front face showing an operating state of a pressing portion in a lamination apparatus for manufacturing a secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart illustrating a process of manufacturing an electrode assembly through the pressing portions of FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 6 is a flow chart illustrating a process of manufacturing an electrode assembly through the pressing portions of FIGS. 4 and 5.
  • the heating unit 200 for heating the electrode assembly 10 to induce thermal bonding between the positive electrode 13 and the separator 11 / negative electrode 15 is provided in the next step of the inlet 100 .
  • a discharge unit 300 for discharging the electrode assembly 10 thermally bonded through the heating unit 200 is provided.
  • the electrode assembly 10 is transported via the inlet 100, the heating unit 200, and the discharge unit 300.
  • a method in which the electrode assembly 10 is sequentially transferred along the inlet 100, the heating unit 200 and the discharging unit 300 is described as follows. Each material in the form of a roll is unwound from the inlet 100, Since the web-shaped electrode assembly 10 is rolled and collected through the discharging unit 300 after passing through the heating unit 200, no separate moving means is provided.
  • a pressing unit 400 having a press roll 410 for pressing the electrode assembly 10 upward / downward is provided between the heating unit 200 and the discharge unit 300 ).
  • the pressing unit 400 includes a press roll 410 having a pressing roll 413 and a fixing roll 415 provided up and down so as to be respectively rotated by a motor 411; A pressurizing cylinder 420 provided at an upper portion of the pressurizing roll 413 and closely pressing the pressurizing roll 413 toward the stationary roll 415; And a base 430 for rotatably fixing the fixing roll 415 of the press roll 410 and fixing the pressing cylinder 420 to the upper portion of the pressing roll 413.
  • the press roll 410 is composed of a stationary roll 415 and a press roll 413.
  • the stationary roll 415, 430 in a freely rotatable manner.
  • the central axis is located on the same vertical line so as to press the upper surface of the electrode assembly 10, corresponding to the fixing roll 415.
  • the pressing roll 413 is hinged to a rod body 440 vertically lifted and lowered along a guide post 431 vertically installed on a part of the upper side of the base 430 to support the fixing roll 415 .
  • the pressurizing cylinder 420 fixed to a part of the upper side of the base 430 is provided so that the cylinder rod is projected downward in the vertical downward direction and connected to the rod body 440 to move the pressurizing roll 413 up and down .
  • the pressing cylinder 420 is provided at the tip of the pressing cylinder 420 along the guide posts 431 vertically installed on both sides of the base 430, And both ends of the pressing roll 413 are installed so as to be tiltable in the upward and downward directions by a hinge link 450 connected to the rod body 440.
  • a pressure sensor 460 for measuring a pressure at which the pressure roll 413 is pressed toward the fixed roll 415 is provided at a lower end of the rod body 440 corresponding to both end positions of the pressure roll 413,
  • a balance cylinder 470 is further provided for tilting the pressure roll 413 so as to maintain the horizontal position of the pressing roll 413 around the hinge link 450 in accordance with the measured pressure of the sensor 460.
  • the heating unit 200 applies a force to the electrode assembly 10
  • the fluidity of the separation membrane 11 is very active and the separation membrane 11 is concentrated on one side even if it is slightly tilted so that the positive electrode 13 and the negative electrode 15 may be contacted with each other at a relatively empty space.
  • the pressing roll 413 is rotated about the hinge link 450 through the measurement of the pressure sensor 460 during the pressing of the pressing roll 413 and the fixing roll 415,
  • the balance cylinder 470 adjusts the height of both sides of the pressing roll 413 so as to be tilted.
  • the pressure roll 413 is formed with a receiving space 414 therein.
  • the heated electrode assembly 10 is cooled It is preferable that the medium 480 is accommodated.
  • the separator 11 can be quickly cooled so as not to leak.
  • the cooling medium 480 uses oils such as lubricating oil and cooling oil to prevent corrosion of the product.
  • an auxiliary heating portion which reheats the electrode assembly 10 exposed to the outside air during the feeding operation to reheat the electrode assembly 10, is provided at an inlet of the pressing assembly 400 of the pressing portion 400, (490).
  • the auxiliary heating unit 490 may generate some heat loss before the pressing, It is preferable that the panel is made of two panels so as to be in close contact with each other at the same width in the up and down direction on the inlet side between the press roll 413 and the fixed roll 415 of the press roll 410.
  • the heating unit 200 includes a heating table 210 on which the electrode assembly 10 is mounted and which heats a bottom portion of the electrode assembly 10; A heating lead 220 provided on the heating table 210 to heat the upper surface portion of the electrode assembly 10; And a turning means 230 linked to one portion of the heating lead 220 to rotate the heating lead 220 to open and close the upper surface of the heating table 210.
  • the heating lead 220 is a frame having the same area as that of the heating table 210, and heat is generated through a heat line or a steam pipe provided therein.
  • the heating lead 220 And is rotated by a rotating means 230 connected to the upper portion of the heating lead 220 in a hydraulic cylinder manner so as to be able to cover the upper part of the heating table 210 with the electrode assembly 10 interposed therebetween, And is configured to cover the heating table 210 to heat the electrode assembly 10 by operation.
  • the separation membrane is uniformly distributed between the positive electrode and the negative electrode so as to minimize the failure of contact between the two electrodes, thereby preventing a fire / explosion accident caused by the short-circuit.
  • the present invention it is possible to uniformly distribute the separation membrane between the positive electrode and the negative electrode without any deviation and to minimize the failure of contact between the two electrodes, which can be more effectively used in a lamination apparatus for manufacturing secondary batteries.

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Abstract

본 발명은 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 관한 것으로, 분리막을 사이에 두고 양전극과 음전극이 대응 접합되는 웹 구조의 전극조립체가 유입되는 유입부와; 상기 전극조립체를 가열하여 양전극/분리막/음전극 상호간의 열 접합을 유도하는 가열부와; 상기 열 접합된 전극조립체가 배출되는 배출부와; 및 상기 유입부, 가열부 및 배출부를 경유하여 전극조립체가 이송되는 구조로 이루어진 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 있어서, 상기 가열부와 배출부의 사이에는 상기 전극조립체를 상/하 가압으로 접합하는 프레스롤을 갖는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치를 제공함으로써, 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화하여 숏트에 의한 화재/폭발 사고를 미리 예방하는 효과를 기대한다.

Description

이차전지 제조용 라미네이션 장치
본 발명은 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 외부 전원으로 공급받은 전류가 양전극과 음전극 사이에서 물질의 산화ㆍ환원 반응을 일으키는 과정에서 생성된 전기를 충전하는 방식으로 반영구적 사용이 가능한 전지를 말하는 것으로 현대 들어서 친환경부품으로 주목 받고 있다.
이러한, 이차전지는 분리막, 양전극, 음전극, 전해질 등의 4대 핵심소재로 구성된 것으로 한 번 쓰고 버리는 일차전지가 재사용이 불가능하고 전지의 수거나 재활용 등에 드는 비용이 많다는 단점이 있는 반면, 이차전지는 여러 번 충전을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
또한, 이차전지는 노트북, 스마트폰 등 휴대단말기뿐만 아니라 전기자동차의 핵심소재이며, 부가가치가 높아 반도체 및 디스플레이와 함께 21세기 '3대 전자부품'으로 꼽힌다.
특히, 이차전지는 2011년 기준 세계시장 규모가 200억 달러를 돌파하였으며 전기자동차 시장의 성장과 더불어 중대형 에너지 저장용 이차전지 시장의 성장으로 향후 그 규모가 더 확대될 것으로 전망된다.
상기한, 이차전지의 종류는 충전물질로 무엇을 쓰느냐에 따라 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리튬폴리머전지, 리튬설파전지 등으로 나누어지며, 1980년대 니켈카드뮴전지와 니켈수소전지의 등장에 이어 90년대 리튬계 이차전지가 등장하였고, 2000년대 이후 리튬폴리머전지가 도입되면서 이차전지의 새로운 시대를 맞고 있다.
현재 리튬이온전지는 이차전지 시장의 대부분을 차지하고 있는 것으로, 양전극과 음전극 사이에 유기전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하게 하며, 무게가 가벼운 데다 고용량의 전지를 만드는데 유리해 스마트폰 전기자동차 등에 많이 사용되고 있다.
따라서, 이차전지는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 포함되는 형태로 제조된다. 상기 전극조립체는 제조 방법에 따라 스택형, 폴딩형 및 스택-폴딩형 등으로 구분된다. 스택형 또는 스택-폴딩형 전극조립체의 경우, 단위 조립체가 양전극과 음전극이 분리막을 사이에 두고 순차적으로 적층되는 구조로 이루어져 있다. 이러한 단위 조립체를 만들기 위해서는 전극과 분리막 사이를 접합시키는 라미네이션가공법이 필요하다.
여기서, 라미네이션가공법으로는 같은 종류 또는 다른 종류의 필름 및 알루미늄박, 종이 등 두 개 이상을 겹쳐 붙이는 가공법. 겹칠 때에는 각 재료의 장점을 이용하면 가장 적합한 재질의 것을 얻을 수 있다.
상기한, 라미네이션가공법은 단위 조립체를 가열하여 전극과 분리막이 접착시키는 과정을 거친다. 이를 위한 가열 방법으로는 주로 복사 및 대류에 의한 간접 가열 방식을 사용하고 있다. 이러한 방식은, 대량 생산을 위하여 이차전지의 각 제조 공정이 유기적으로 연결되어 있으므로, 상기 단위 조립체를 이송 중에 라미네이션 하기 위함이다.
그러나, 상기 복사 및 대류에 의한 간접 가열 방식은 직접 접촉하여 전도하는 직접 가열 방식에 비하여 단위 조립체를 목표 온도까지 승온시키는데 더 많은 시간이 소요된다.
일반적으로 공정 속도를 높이기 위해서는 동일 시간동안 상기 단위 조립체가 더 긴 거리를 이동하게 되므로, 상기와 같은 이유로 인해, 가열 장치의 규모가 커져야 하는 문제가 발생하게 되고, 이는 생산 비용의 증가로 이어지게 된다.
상기한 문제를 해결하는 특허문헌(KR 10-2012-0060700 A)에는 분리막을 사이에 두고 양전극과 음전극이 순차적으로 적층되는 구조의 전극조립체를 열 접합에 의해 라미네이션 하는 장치로서, 상기 양전극/분리막/음전극이 적층되어 있는 구조의 웹이 유입되는 유입부; 상기 웹을 가열하여 양전극/분리막/음전극 상호간의 열 접합을 유도하는 가열부; 상기 열 접합된 웹이 배출되는 배출부; 및 상기 유입부, 가열부 및 배출부를 경유하여 웹을 이송하는 이송부;를 포함하고 있으며, 상기 이송부는 웹의 상면과 하면 중 적어도 일면에 접촉한 상태로 웹에 이송 구동력을 제공하며, 상기 가열부는 이송부가 웹에 접촉해 있는 부위를 직접 가열하여 열 접합을 위한 에너지를 웹에 전달하는 라미네이션 장치를 제공를 제공하여 웹에 직접 접촉하여 가열과 이송을 동시에 행함으로써 짧은 시간에 라미네이션을 진행시켜 공정 효율성의 향상을 기대하였다.
그러나, 라미네이션 과정에서 접합되는 양전극과 음전극 사이에 구비되는 분리막이 한쪽으로 쏠려 두 극의 숏트 발생으로 과열되어 베터리 화재사고 등이 발생하는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 이차전지를 가압으로 접합하는 가압롤의 양단에 가압력을 자동 또는 선택적으로 차등으로 제공하여 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분리막을 사이에 두고 양전극과 음전극이 대응 접합되는 웹 구조의 전극조립체가 유입되는 유입부와; 상기 전극조립체를 가열하여 양전극/분리막/음전극 상호간의 열 접합을 유도하는 가열부와; 상기 열 접합된 전극조립체가 배출되는 배출부와; 및 상기 유입부, 가열부 및 배출부를 경유하여 전극조립체가 이송되는 구조로 이루어진 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 있어서, 상기 가열부와 배출부의 사이에는 상기 전극조립체를 상/하 가압으로 접합하는 프레스롤을 갖는 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치를 제공한다.
여기서, 상기 가압부는 각각 모터에 의해 대응 회전되도록 상/하로 구비된 가압롤 및 고정롤을 갖는 프레스롤과; 상기 가압롤의 상부에 구비되어 상기 가압롤을 고정롤 측으로 밀착 가압하는 가압실린더와; 상기 프레스롤의 고정롤를 회전 가능하게 고정 설치하며, 상기 가압실린더를 상기 가압롤의 상부에 위치 고정시키는 베이스로 구성되며, 상기 가압실린더의 선단에는 상기 베이스에 양쪽에 수직으로 설치된 가이드포스트를 따라 상기 가압실린더에 의해 상기 가압롤을 승강 작동시키는 로드몸체가 형성되고, 상기 로드몸체에 연결되는 힌지링크에 의해 상기 가압롤의 양단이 상/하 방향으로 틸팅 가능하게 설치되고, 상기 가압롤의 양단 위치에 해당되는 상기 로드몸체의 하단에는 상기 가압롤이 고정롤 측으로 가압되는 압력을 측정하는 압력센서 및 이 압력센서의 측정 압력을 반영하여 상기 힌지링크를 중심으로 상기 가압롤의 수평을 항상 유지할 수 있게 틸트 조작하는 균형실린더가 각각 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 가압롤은 내부에 수용공간이 형성되고, 이 수용공간에는 상기 가열된 전극조립체를 열교환으로 냉각하는 냉각매체가 수용되고, 상기 전극조립체가 가압부의 상기 프레스롤에 진입하는 입구에는 이송 중 외기에 노출로 방열된 전극조립체를 재가열 하는 보조가열부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가열부는 상기 전극조립체가 안착되며, 이 전극조립체의 저면 부분을 가열하는 가열테이블과; 상기 가열테이블의 상부에 구비되어 상기 전극조립체의 상면 부분을 가열하는 가열리드와; 상기 가열리드의 일 부분에 링크 연결되어 상기 가열리드를 회동 작동시켜 가열테이블의 상면을 개폐하는 회동수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화하여 숏트에 의한 화재/폭발 사고를 미리 예방하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 제조용 라미네이션 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 제조용 라미네이션 장치에서 가열부의 작동상태를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지 제조용 라미네이션 장치에서 가압부를 나타내는 측단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 이차전지 제조용 라미네이션 장치에서 가압부의 작동상태를 나타내는 정면에 일부구성도.
도 6은 도 4 및 도 5의 가압부를 통해 전극조립체를 제조하는 과정을 나타내는 순서도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 이차전지 제조용 라미네이션 장치는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 분리막(11)을 사이에 두고 양전극(13)과 음전극(15)이 대응 접합되는 웹 구조의 전극조립체(10)가 유입되는 유입부(100)를 갖는 것이 일반적이다.
여기서, 상기 유입부(100)의 다음 공정에는 상기 전극조립체(10)를 가열하여 양전극(13)/분리막(11)/음전극(15) 상호간의 열 접합을 유도하는 가열부(200)가 구비된다.
이는 롤 방식으로 감긴 양전극(13)/분리막(11)/음전극(15)를 풀어 겹치게 하여 웹 형상의 전극조립체(10)로 상기 가열부(200)로 투입시킨다.
그리고, 상기 가열부(200)의 다음 공정에는 상기 가열부(200)를 통해 열 접합된 전극조립체(10)를 배출시키는 배출부(300)가 구비된다.
상기 유입부(100), 가열부(200) 및 배출부(300)를 경유하여 전극조립체(10)가 이송되는 구조로 이루어진다.
이때, 상기 전극조립체(10)가 유입부(100), 가열부(200), 배출부(300)를 따라 순차적으로 이송되는 방법을 유입부(100)에서 롤 형태의 각 재료를 풀어 웹 형태로 가열부(200)를 통과시킨 후 배출부(300)를 통해 웹 형태의 전극조립체(10)를 롤 방식으로 감아 회수하므로 별도의 이동수단이 구비되지 않는다.
그리고, 도 1 내지 도 2에 의하면, 상기 가열부(200)와 배출부(300)의 사이에는 상기 전극조립체(10)를 상/하 가압으로 접합하는 프레스롤(410)을 갖는 가압부(400)를 통해 추가적인 공정이 포함된다.
여기서, 상기 가압부(400)는 각각 모터(411)에 의해 대응 회전되도록 상/하로 구비된 가압롤(413) 및 고정롤(415)을 갖는 프레스롤(410)과; 상기 가압롤(413)의 상부에 구비되어 상기 가압롤(413)을 고정롤(415) 측으로 밀착 가압하는 가압실린더(420)와; 상기 프레스롤(410)의 고정롤(415)를 회전 가능하게 고정 설치하며, 상기 가압실린더(420)를 상기 가압롤(413)의 상부에 위치고정시키는 베이스(430)로 구성된다.
이때, 상기 프레스롤(410)은 고정롤(415)과 가압롤(413)로 구성되는데, 상기 고정롤(415)의 경우 상기 전극조립체(10)가 통과할 때 하면을 받쳐주는 정도로 상기 베이스(430)의 일 부분에 자유회전 가능하게 고정 설치된다.
그리고, 상기 가압롤(413)의 경우 상기 고정롤(415)에 대응하여 상부에 위치되며, 상기 전극조립체(10)의 상면을 가압하도록 동일 수직선에 중심축이 위치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 가압롤(413)은 상기 베이스(430)의 상측 일 부분에 수직으로 설치된 가이드포스트(431)를 따라 수직으로 승강되는 로드몸체(440)에 힌지 결합되어 상기 고정롤(415)에 대응 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 베이스(430)의 상측 일 부분에 고정 설치된 가압실린더(420)는 수직 하 방향으로 실린더로드가 출몰되도록 구비되고, 상기 로드몸체(440)에 연결되어 상기 가압롤(413)을 승강시킨다.
한편, 도 3 내지 도 5에 의하면, 상기 가압실린더(420)의 선단에는 상기 베이스(430)의 양쪽에 수직으로 설치된 가이드포스트(431)를 따라 상기 가압실린더(420)에 의해 상기 가압롤(413)을 승강 작동시키는 로드몸체(440)가 형성되고, 상기 로드몸체(440)에 연결되는 힌지링크(450)에 의해 상기 가압롤(413)의 양단이 상/하 방향으로 틸팅가능하게 설치된다.
그리고, 상기 가압롤(413)의 양단 위치에 해당되는 상기 로드몸체(440)의 하단에는 상기 가압롤(413)이 고정롤(415) 측으로 가압되는 압력을 측정하는 압력센서(460) 및 이 압력센서(460)의 측정 압력을 반영하여 상기 힌지링크(450)를 중심으로 상기 가압롤(413)의 수평을 항상 유지할 수 있게 틸트조작하는 균형실린더(470)가 각각 더 구비된다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 가열부(200)를 통과한 전극조립체(10)가 상기 프레스롤(410)을 통과할 때 상기 가열부(200)에 의해 상기 전극조립체(10)의 분리막(11)의 유동성이 매우 활발하여 미세한 기울어짐에도 분리막(11)이 어느 한 쪽에 집중되어 상대적으로 빈 곳에 양전극(13)과 음전극(15)의 접촉이 발생할 수 있다.
이 부분을 상기 가압롤(413)과 고정롤(415)의 롤 가압 가공을 통해 압착하는 동안 상기 압력센서(460)의 측정을 통해 상기 가압롤(413)이 상기 힌지링크(450)를 중심으로 틸트되도록 균형실린더(470)가 가압롤(413)의 양쪽의 높낮이를 조절한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 가압롤(413)은 내부에 수용공간(414)이 형성되고, 이 수용공간(414)에는 상기 가열된 전극조립체(10)를 열교환으로 냉각하는 냉각매체(480)가 수용된 것이 바람직하다.
즉, 상기 가압롤(413)의 내부에 냉각매체(480)를 구비함으로써, 상기 가열부(200) 및 보조가열부(490)에 의해 가열된 전극조립체(10)를 상기 프레스롤(410)의 압착을 통해 양전극(13)/분리막(11)/음전극(15)이 서로 긴밀하게 접합할 때, 상기 분리막(11)이 누출되지 않도록 신속하게 냉각할 수 있다.
이때, 상기 냉각매체(480)는 제품의 부식 방지를 위해 윤활유, 냉각오일 등 오일(Oil)류를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 의하면, 상기 전극조립체(10)가 가압부(400)의 상기 프레스롤(410)에 진입하는 입구에는 이송 중 외기에 노출되어 방열된 전극조립체(10)를 재가열하는 보조가열부(490)가 더 구비된다.
여기서, 상기 보조가열부(490)는 상기 가열부(200)를 통과한 전극조립체(10)가 프레스롤(410)를 진입하기 전 외기에 노출되면 압착 전에 일부 열 손실이 발생하여 압착 가공에 효과를 저하시킬 수 있으므로 상기 프레스롤(410)의 가압롤(413) 및 고정롤(415) 사이 입구 쪽에 상/하 동일한 넓이로 대응하여 상호 밀착되도록 두 개의 패널로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 가열부(200)는 상기 전극조립체(10)가 안착되며, 이 전극조립체(10)의 저면 부분을 가열하는 가열테이블(210)과; 상기 가열테이블(210)의 상부에 구비되어 상기 전극조립체(10)의 상면 부분을 가열하는 가열리드(220)와; 상기 가열리드(220)의 일 부분에 링크 연결되어 상기 가열리드(220)를 회동 작동시켜 가열테이블(210)의 상면을 개폐하는 회동수단(230)으로 구성된다.
여기서, 상기 가열리드(220)는 상기 가열테이블(210)과 동일 면적을 갖는 프레임으로 내부에 구비된 열선 또는 스팀파이프를 통해 열이 발생되는 구조로 이루어져 있으며, 상기 가열리드(220)에 경우 상기 전극조립체(10)를 사이에 두고 상기 가열테이블(210)의 상부를 덮을 수 있게 회동 방식으로 개폐 가능하게 유압실린더 방식으로 상기 가열리드(220)의 상부에 링크 연결된 회동수단(230)에 의해 신축 작동으로 가열테이블(210)을 덮어 전극조립체(10)를 가열하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화하여 숏트에 의한 화재/폭발 사고를 미리 예방하는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따르면, 양전극과 음전극의 사이에 분리막을 편차 없이 균일하게 분포시켜 두 극이 접촉되는 불량을 최소화할 수 있으므로 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 보다 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 분리막(11)을 사이에 두고 양전극(13)과 음전극(15)이 대응 접합되는 웹 구조의 전극조립체(10)가 유입되는 유입부(100)와; 상기 전극조립체(10)를 가열하여 양전극(13)/분리막(11)/음전극(15) 상호간의 열 접합을 유도하는 가열부(200)와; 상기 열 접합된 전극조립체(10)가 배출되는 배출부(300)와; 및 상기 유입부(100), 가열부(200) 및 배출부(300)를 경유하여 전극조립체(10)가 이송되는 구조로 이루어진 이차전지 제조용 라미네이션 장치에 있어서,
    상기 가열부(200)와 배출부(300)의 사이에는 상기 전극조립체(10)를 상/하 가압으로 접합하는 프레스롤(410)을 갖는 가압부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부(400)는,
    각각 모터(411)에 의해 대응 회전되도록 상/하로 구비된 가압롤(413) 및 고정롤(415)을 갖는 프레스롤(410)과;
    상기 가압롤(413)의 상부에 구비되어 상기 가압롤(413)을 고정롤(415) 측으로 밀착 가압하는 가압실린더(420)와;
    상기 프레스롤(410)의 고정롤(415)를 회전 가능하게 고정 설치하며, 상기 가압실린더(420)를 상기 가압롤(413)의 상부에 위치 고정시키는 베이스(430)로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압실린더(420)의 선단에는 상기 베이스(430)에 양쪽에 수직으로 설치된 가이드포스트(431)를 따라 상기 가압실린더(420)에 의해 상기 가압롤(413)을 승강 작동시키는 로드몸체(440)가 형성되고, 상기 로드몸체(440)에 연결되는 힌지링크(450)에 의해 상기 가압롤(413)의 양단이 상/하 방향으로 틸팅 가능하게 설치되며,
    상기 가압롤(413)의 양단 위치에 해당되는 상기 로드몸체(440)의 하단에는 상기 가압롤(413)이 고정롤(415) 측으로 가압되는 압력을 측정하는 압력센서(460) 및 이 압력센서(460)의 측정 압력을 반영하여 상기 힌지링크(450)를 중심으로 상기 가압롤(413)의 수평을 항상 유지할 수 있게 틸트 조작하는 균형실린더(470)가 각각 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가압롤(413)은 내부에 수용공간(414)이 형성되고, 이 수용공간(414)에는 상기 가열된 전극조립체(10)를 열교환으로 냉각하는 냉각매체(480)가 수용된 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 전극조립체(10)가 가압부(400)의 상기 프레스롤(410)에 진입하는 입구에는 이송 중 외기에 노출로 방열된 전극조립체(10)를 재가열 하는 보조가열부(490)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열부(200)는,
    상기 전극조립체(10)가 안착되며, 이 전극조립체(10)의 저면 부분을 가열하는 가열테이블(210)과;
    상기 가열테이블(210)의 상부에 구비되어 상기 전극조립체(10)의 상면 부분을 가열하는 가열리드(220)와;
    상기 가열리드(220)의 일 부분에 링크 연결되어 상기 가열리드(220)를 회동 작동시켜 가열테이블(210)의 상면을 개폐하는 회동수단(230)으로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 라미네이션 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492168A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 福建易动力电子科技股份有限公司 一种锂电池模块压合系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200058751A (ko) * 2018-11-20 2020-05-28 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조장치 및 전극 조립체 제조방법
KR20200131614A (ko) * 2019-05-14 2020-11-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
KR20210049297A (ko) * 2019-10-25 2021-05-06 주식회사 엘지화학 가열과 가압을 동시에 적용하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법
KR20220096954A (ko) 2020-12-31 2022-07-07 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 라미네이션 장치 및 그 제어 방법
CN114976277B (zh) * 2022-07-13 2023-03-24 中山市思格自动化科技有限公司 一种锂电池叠片冷热压装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207178A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sumiden Asahi Industries Ltd 電池用の電極材製造装置およびその製造方法
WO2011154998A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 日立設備エンジニアリング株式会社 太陽電池モジュール等のラミネートモジュールを製造するための方法及び装置
KR20120017597A (ko) * 2010-08-19 2012-02-29 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 권취기용 사행보정장치
KR20140002718A (ko) * 2011-01-27 2014-01-08 신토고교 가부시키가이샤 적층체 고정 지그, 적층 접합체 제조 시스템 및 적층 접합체의 제조 방법
KR20160047690A (ko) * 2014-10-23 2016-05-03 주식회사 엘지화학 고주파 유도 가열을 이용한 라미네이션 장치 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101355834B1 (ko) 2010-12-02 2014-01-28 주식회사 엘지화학 이차전지 제조용 라미네이션 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207178A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Sumiden Asahi Industries Ltd 電池用の電極材製造装置およびその製造方法
WO2011154998A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 日立設備エンジニアリング株式会社 太陽電池モジュール等のラミネートモジュールを製造するための方法及び装置
KR20120017597A (ko) * 2010-08-19 2012-02-29 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 권취기용 사행보정장치
KR20140002718A (ko) * 2011-01-27 2014-01-08 신토고교 가부시키가이샤 적층체 고정 지그, 적층 접합체 제조 시스템 및 적층 접합체의 제조 방법
KR20160047690A (ko) * 2014-10-23 2016-05-03 주식회사 엘지화학 고주파 유도 가열을 이용한 라미네이션 장치 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110492168A (zh) * 2019-09-19 2019-11-22 福建易动力电子科技股份有限公司 一种锂电池模块压合系统
CN110492168B (zh) * 2019-09-19 2024-04-09 福建易动力电子科技股份有限公司 一种锂电池模块压合系统

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