WO2019172567A1 - 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법 - Google Patents

단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2019172567A1
WO2019172567A1 PCT/KR2019/002329 KR2019002329W WO2019172567A1 WO 2019172567 A1 WO2019172567 A1 WO 2019172567A1 KR 2019002329 W KR2019002329 W KR 2019002329W WO 2019172567 A1 WO2019172567 A1 WO 2019172567A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base member
unit cell
unit cells
guide member
electrode assembly
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/002329
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정태진
구자훈
표정관
이병규
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to CN201980003536.XA priority Critical patent/CN110915048B/zh
Priority to EP19763438.9A priority patent/EP3648223B1/en
Publication of WO2019172567A1 publication Critical patent/WO2019172567A1/ko
Priority to US16/733,704 priority patent/US11569113B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G27/00—Jigging conveyors
    • B65G27/02—Jigging conveyors comprising helical or spiral channels or conduits for elevation of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G57/00—Stacking of articles
    • B65G57/02—Stacking of articles by adding to the top of the stack
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67706—Mechanical details, e.g. roller, belt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2201/00—Indexing codes relating to handling devices, e.g. conveyors, characterised by the type of product or load being conveyed or handled
    • B65G2201/02—Articles
    • B65G2201/0214—Articles of special size, shape or weigh
    • B65G2201/022—Flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G2814/00—Indexing codes relating to loading or unloading articles or bulk materials
    • B65G2814/03—Loading or unloading means
    • B65G2814/0301—General arrangements
    • B65G2814/0304—Stacking devices
    • B65G2814/0305—Adding to the top
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • 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 unit cell alignment apparatus for manufacturing an electrode assembly, and more particularly, to an apparatus for dropping and stacking unit cells onto a stacking table and aligning the unit cells.
  • the rechargeable battery that can be charged and discharged has a high output capacity, including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in HEV, which are proposed as alternatives to gasoline and diesel vehicles. It is attracting attention as a power source of this required transportation means.
  • Lithium secondary batteries have a larger capacity than nickel-cadmium batteries or nickel-hydrogen batteries, which are widely used as power sources for electronic equipment, and their utilization is rapidly increasing because of their high energy density per unit weight.
  • Lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides and carbon materials as positive electrode active materials and negative electrode active materials, respectively.
  • the lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode plate and a negative electrode plate coated with such a positive electrode active material and a negative electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and a packaging material for sealingly storing the electrode assembly together with an electrolyte solution.
  • a lithium secondary battery may be classified into a can type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch type battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet.
  • the can-type secondary battery may be further classified into a cylindrical battery and a square battery according to the shape of the metal can.
  • the electrode assembly may be classified into a jelly roll type wound through a separator between a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a stack type in which unit cells having a separator interposed therebetween are sequentially stacked.
  • the stack type electrode assembly is mainly used for pouch type batteries, and the jelly roll type electrode assembly is mainly used for can type secondary batteries.
  • the stack type electrode assembly has a structure in which a plurality of unit cells are sequentially stacked, and thus has a high energy density per weight and is easy to obtain a rectangular shape.
  • the stack type electrode assembly two or more unit cells including a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate are stacked.
  • the unit cells In order for the electrode assembly manufactured by stacking the unit cells to be manufactured to a certain standard, the unit cells should be stacked in an aligned state.
  • the electrode assembly manufactured in a state in which the unit cells are not properly aligned has a disadvantage in that it is difficult to connect the electrode tabs between the unit cells and uses energy inefficiently, resulting in low energy density.
  • Patent document 1 is disclosing the unit cell lamination jig
  • the unit cell stacking jig of Patent Document 1 is immediately aligned as soon as the unit cell is properly inserted into the jig, and when the unit cell is inserted over a part of the jig, the unit cell can be inserted into the jig through the vibration generating unit.
  • Patent document 2 is a device for manufacturing an electrode assembly of a structure wound with a separation film in a state in which a plurality of unit cells are arranged on the separation film, the configuration of aligning the unit cells using the rotation of the web-aligning roller is disclosed
  • the configuration is applicable only to the structure wound with the separation film, it is difficult to apply to the lamination / stack electrode assembly.
  • Patent document 3 discloses an alignment device including a base portion in which an air injection hole for injecting air toward the base unit or the auxiliary unit is disclosed. However, as much as the base unit can be lifted from the base surface upwards to overcome the weight of the base unit. It is difficult to achieve effective alignment only by injecting air and only by raising the base unit upward.
  • Patent Document 3 is a situation in which it is difficult to apply to a conventional stacking apparatus placed horizontally by stacking fuel cells to be aligned vertically in the base member of the present invention.
  • the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a unit cell alignment device that can effectively align the unit cells so that some unit cells do not keep in place and are not separated during the process of stacking unit cells. .
  • Unit cell alignment apparatus for achieving the above object, the base member that the unit cells constituting the electrode assembly is laminated in parallel to the upper surface; A first guide member positioned on one side of the base member and disposed perpendicularly to an upper surface of the base member; A second guide member positioned on the base member and perpendicular to the upper surface of the base member while being orthogonal to the first guide member; And an inclination adjusting member for adjusting the inclination of the base member.
  • Electrode assembly manufacturing method using a unit cell aligning apparatus comprises the steps of (a) transporting the required number of unit cells and laminated on the base member, (b) aligning the stacked unit cells, and ( c) assembling the stacked and aligned unit cells.
  • Step (b) may be performed using the unit cell alignment device.
  • the inclination of the base member may be adjusted or vibration may be applied to the stacked unit cells.
  • step (a) and the step (b) may be simultaneously performed.
  • step (c) is performed.
  • the present invention also provides a stacked electrode assembly manufactured using the unit cell aligning device.
  • FIG. 1 is a perspective view of a unit cell alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a unit cell aligning apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which the unit cell alignment device of FIG. 1 is moved in a second direction.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which the unit cell alignment device of FIG. 2 is moved in a first direction.
  • 5 is a view showing that the unit cells are stacked and transferred to the unit cell alignment device through the unit cell transfer device.
  • An apparatus for aligning a unit cell includes: a base member in which unit cells constituting an electrode assembly are stacked in parallel with an upper surface thereof; A first guide member positioned on one side of the base member and disposed perpendicularly to an upper surface of the base member; A second guide member positioned on the base member and perpendicular to the upper surface of the base member while being orthogonal to the first guide member; And an inclination adjusting member for adjusting the inclination of the base member.
  • the electrode assembly may be a stacked electrode assembly or a lamination / stack type electrode assembly.
  • the unit cells may be moved by a moving means such as a conveyor belt. It moves and falls to the alignment device to be stacked. Specifically, the process of laminating the rectangular plane of the battery cell is parallel to the upper surface of the base member.
  • an alignment device having a structure in which guide members are positioned on both sides of the unit cell is used.
  • the unit cell is turned over while being caught by the guide member, or
  • the spacing of the guide member to be formed relatively wider than the width of the unit cell as a result of the alignment of the stacked unit cells is changed, there is a problem that requires an additional alignment process.
  • the present invention uses a unit cell alignment device having a structure in which the first guide member and the second guide member are disposed at orthogonal positions, wherein the unit cell alignment device includes the first guide member or the second guide member.
  • the inclination is formed in a direction or the like, and the inclination direction is adjustable through the inclination control member.
  • the alignment may be performed such that the unit cells overlap in the height direction by the weight of the unit cell itself.
  • alignment by the first guide member alignment by the second guide member may be performed.
  • the unit cells may be aligned to completely overlap in the height direction.
  • the base member may have a size equal to or greater than a planar size of the electrode assembly.
  • the size of the base member may be 100% to 160%, specifically 120% to 140% of the planar size of the electrode assembly.
  • the size of the base member corresponds to the planar size of the electrode assembly. It is preferred to be formed or larger.
  • the base member is moved individually or simultaneously in a first direction, a second direction, a third direction or a reverse direction by the inclination adjusting member, and the first direction has an edge where the base member and the first guide member contact each other downwardly.
  • the second direction is a direction in which the corners of the base member and the second guide member contact downward
  • the third direction is a vertex of the base member, the first guide member, and the second guide member. The direction of downward movement.
  • the direction in which the base member moves is inclined only in the first, second and third directions to align the unit cells, but considering the process of taking out the aligned electrode assembly, the tilt adjustment The member may tilt the base member in directions opposite to the first to third directions.
  • a vibration member may be added to the base member to add vibration to the unit cell.
  • the unit cells When a plurality of unit cells are stacked, when a friction force is generated between the unit cells and the unit cells are not easily aligned only by adjusting the inclination of the base member, the unit cells may be aligned to completely overlap the unit cells by adding vibration to the unit cells. .
  • the length of the first guide member is 50% or more of the length of the entire surface where the electrode tab of the unit cell is not protruded, and the length of the second guide member is the length of the electrode tab except for the length of the electrode tab of the full width of the electrode tab. It may be up to 50% of the length.
  • the unit cell is out of the base member, which is not suitable.
  • the electrode tab when the electrode tab strikes the second guide member, the electrode tab may be damaged, resulting in defects and deterioration in safety.
  • the unit tab extends to the second guide member when the unit cell moves in the first direction.
  • the full length surface of the cell in which the electrode tabs do not protrude is not adjacent to the first guide member, so that alignment is not performed.
  • the height of the first guide member and the second guide member may be greater than or equal to the height of the unit cells stacked.
  • the unit cell is preferably located lower than the height of the first guide member and the second guide member, the first guide member and the second guide member may be a structure that can be replaced according to the height of the unit cell stacked. .
  • the first guide member and the second guide member may be disposed as a plurality of non-continuous unit members, but may be disposed only on one side of the base member, respectively.
  • a transfer means is required by a transfer means.
  • a groove on which the transfer means for transferring the stacked unit cells to another device is provided on an upper surface of the base member. Can be.
  • the inclination adjusting member may include a tilting part for adjusting the inclination of the base member and a rotating part for rotating the base member.
  • the inclination adjusting member may further include a support part supporting the tilting part and the rotating part from the ground.
  • the tilting part By tilting the base member in the first to third directions by the tilting part, alignment of the unit cells may be performed, and the tilting part may incline the base member only in one of the first and third directions. It may be a structure, or may be a structure inclined 360 degrees including the first to third directions.
  • the unit cells are aligned in the first direction and need to be aligned in the second direction, but the tilting part is inclined only in the first direction, it is necessary to rotate the base member.
  • the base member is rotated by 90 degrees by the rotating part, the alignment of the unit cells is formed while forming the inclination of the base member in the second direction Can be done.
  • the inclination adjustment member may be formed in a structure in which a plurality of pipes are connected to each other.
  • the inclination adjusting member is provided with a plurality, any one of the inclination adjusting member is longer or shorter than the other inclination adjusting member by the draw-out of the pipe is formed by the inclination of the base member is formed to align the unit cells Can be done.
  • the rotating part enables the base member to rotate in a direction parallel to the ground, so that the stacked unit cells can be moved to the next step after the stacking of the unit cells is completed.
  • the unit cell stacking apparatus may be provided with an alignment measuring member for measuring the alignment of the unit cells to be stacked.
  • the alignment measuring member By measuring the degree of alignment of the unit cells by the alignment measuring member, if there is an unaligned unit cell, the unit cell is further aligned by the inclination adjusting member and the vibrating unit, the plurality of unit cells are all aligned In this case, the unit cells are continuously stacked or transferred to another device.
  • Electrode assembly manufacturing method using a unit cell aligning apparatus comprises the steps of (a) transporting the required number of unit cells and laminated on the base member, (b) aligning the stacked unit cells, and ( c) assembling the stacked and aligned unit cells.
  • Step (b) may be performed using the unit cell alignment device.
  • the inclination of the base member may be adjusted or vibration may be applied to the stacked unit cells.
  • step (a) and the step (b) may be simultaneously performed.
  • step (c) is performed.
  • the present invention also provides a stacked electrode assembly manufactured using the unit cell aligning device.
  • FIG. 1 is a perspective view of a unit cell alignment device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a unit cell alignment device according to another embodiment of the present invention.
  • the unit cell alignment apparatus 100, 200 is a base member (110, 210), the first guide member (120, 220), the second guide member (130, 230) and It includes a tilt adjusting member (140, 240).
  • the unit cell 300 used in the present invention may be an assembly in which electrodes and separators are alternately arranged and integrally coupled.
  • the unit cell is formed by sequentially arranging an anode, a separator, a cathode, and a separator from top to bottom.
  • the configuration of the unit cell is not limited thereto, and various combinations of the positive electrode, the separator, and the negative electrode may be possible.
  • the base members 110 and 210 may have a plate shape, and the unit cells 300 may be stacked on the base members 110 and 210.
  • the base members 110 and 210 are individually or simultaneously moved in the first direction, the second direction, the third direction, or the opposite directions by the inclination adjusting members 140 and 240.
  • the first direction is a direction in which the corners between the base members 110 and 210 and the first guide members 120 and 220 move downward on the y axis
  • the second direction is the base member on the x axis. Edges in contact with 110 and 210 and the second guide members 130 and 230 move downward
  • the third direction is the base members 110 and 210, the first guide members 120 and 220, and the second direction. A vertex in contact with the guide members 130 and 230 moves downward.
  • the first guide member (120, 220) is disposed perpendicular to the upper surface of the base member (110, 210)
  • the second guide member (130, 230) is the first Orthogonal to the guide member (120, 220) is disposed perpendicular to the upper surface of the base member (110, 210).
  • the inclination adjustment members 140 and 240 are disposed on the bottom surfaces of the base members 110 and 210, and may be one or two or more.
  • the inclination adjusting members 140 and 240 may form the inclination of the base members 110 and 210 to align the unit cells.
  • the inclination adjusting members 140 and 240 may adjust the angle formed with the base members 110 and 210 to form inclinations of the base members 110 and 210.
  • the base members 110 and 210 may be fixed in an inclined state, and the inclined state may be repeated after returning to the original position after being inclined again.
  • the inclination control member 140 when the inclination control member 140 is formed of one structure, the inclination control member includes a support part 141, a tilting part 142, and a rotating part 144.
  • the support part 141 supports the base member 110 from the ground, and the tilting part 142 is disposed above the support part 141 to adjust the angle formed by the support part and the base member 110 while moving left and right. To form an inclination of the base member 110.
  • the rotating unit 144 may rotate the base member 110 in a direction parallel to the ground to move the stacked unit cells to other devices.
  • the tilting unit 142 further includes a joint 143 connected to be rotatable.
  • inclination adjusting members 241, 242, 243, and 244 are disposed at positions adjacent to vertices of the bottom surface of the base member 210.
  • the inclination adjusting members 241, 242, 243, and 244 have a structure in which a plurality of pipes are connected to each other.
  • the inclination adjustment member of the unit cell alignment device 100 uses the first guide member and the second guide member arranged in the vertical direction as shown in FIG. 1, and uses the inclination adjustment member to form the unit cell. If the unit cell alignment apparatus that can be aligned is used is not particularly limited, the structure shown in Figures 1 and 2 only shows a specific embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which the unit cell alignment device 100 of FIG. 1 is moved in a second direction.
  • the base member 110 may move in the second direction to align the full width surface on which the electrode tab protrudes.
  • the base member 110 When the base member 110 is rotated 90 degrees by the rotating unit 144 to move the tilting unit 142 to the left or right, the base member may move in the first direction to align the entire surface where the electrode tabs do not protrude. .
  • the base member 110 When the base member 110 is rotated 45 degrees by the rotating unit 144 to move the tilting unit 142 to the left or right, the base member 110 is moved in the third direction, and the full width surface on which the electrode tab protrudes. It is possible to align the entire surface where the electrode tabs do not protrude.
  • FIG. 4 illustrates that the unit cell aligning apparatus 200 of FIG. 2 moves in a first direction.
  • the base member 210 moves in the first direction, so that the entire length of the electrode tab does not protrude from the first guide member 220.
  • the unit cells 300 are aligned while being adjacent.
  • the base member 210 may move in the second direction and align the full width surface on which the electrode tabs protrude.
  • the base member 210 is moved in the third direction, and at the same time, the full width surface on which the electrode tab protrudes and the full length surface on which the electrode tab protrudes are not aligned. Can be.
  • a vibration member may be added to the base members 110 and 210 to add vibration to the unit cell.
  • the vibration member may generate vibrations in the horizontal direction (x, y) with respect to the ground of the base members 110 and 210, and alternatively, may generate vibrations in the vertical direction z with respect to the ground. have. More preferably, the vibrating member generates vibrations in the horizontal direction (x, y) and vibration in the vertical direction (z) with respect to the ground, or sequentially in the horizontal direction (x, y at regular time intervals). May be generated and a vibration in the vertical direction z may be generated.
  • the vibrating member When a plurality of unit cells are stacked, when a friction force is generated between the unit cells and the unit cells are not easily moved, the vibrating member may be more effectively aligned.
  • the upper surface of the base member (110, 210) may be provided with a groove that can be immersed in the transfer means for transferring the stacked unit cells to other devices.
  • the unit cell aligning apparatus may be provided with an alignment measuring member for measuring the alignment of the unit cells stacked.
  • the unit cell alignment apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, a method of manufacturing an electrode assembly using the unit cell aligning apparatus will be described.
  • Electrode assembly manufacturing method by using the unit cell alignment device,
  • 5 is a view showing that the unit cells are stacked and transferred to the unit cell alignment device through the unit cell transfer device.
  • the plurality of unit cells supplied by the unit cell transfer device 400 may fall downward by gravity, and are sequentially stacked on the base member.
  • step (a) and the step (b) may be performed simultaneously.
  • the unit cells may be stacked and aligned one by one, and then the next unit cell may be stacked.
  • the unit cells used to manufacture the stack type electrode assembly may be stacked in a precisely aligned state. Therefore, when the unit cells are accommodated in the battery case in a completely unaligned state, the problem of affecting the appearance of the battery case and the utilization of the electrode assembly accommodating portion may be solved.

Abstract

본원 발명은 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재, 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재, 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재, 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재를 포함하는 단위셀 정렬장치에 관한 것이다.

Description

단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법
본 출원은 2018년 3월 6일자 한국 특허 출원 제2018-0026474호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 조립체 제조를 위한 단위셀 정렬장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 단위셀을 적층테이블에 낙하하여 적층하고 상기 단위셀을 정렬하는 장치에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지는 기존의 가솔린 및 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등을 포함한 고출력 대용량이 요구되는 운송 수단의 동력원으로서 주목받고 있다. 리튬 이차 전지는 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 용량이 크고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 활용도가 급속도로 증가하고 있다.
리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
전극 조립체는 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시켜 권취한 젤리 롤 타입과, 양극판과 음극판 사이에 분리막을 개재시킨 단위셀(unit cell)을 순차적으로 적층시킨 스택 타입 등으로 분류될 수 있다. 스택 타입의 전극 조립체는 주로 파우치형 전지에 이용되고, 젤리 롤 타입의 전극 조립체는 주로 캔형 이차 전지에 이용된다. 스택 타입의 전극 조립체는 다수의 단위셀들이 순차적으로 적층된 구조로 중량당 에너지 밀도가 높고, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점을 가져 널리 이용되고 있다.
스택 타입의 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 이러한 양극판과 음극판 사이에 개재된 분리막을 포함하는 단위셀이 둘 이상 적층 된다. 이러한 단위셀이 적층되어 제조되는 전극 조립체가 일정한 규격으로 제조되려면, 단위셀이 정렬된 상태로 적층되어야 한다. 또한, 단위셀이 제대로 정렬되지 않은 상태로 제조된 전극 조립체는 단위셀간의 전극탭 연결이 어렵고, 공간을 비효율적으로 사용하여 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다.
특허문헌 1은 단위셀 적층 지그에 진동을 발생시키는 진동발생부를 포함하는 단위셀 적층 지그를 개시하고 있다. 특허문헌 1의 단위셀 적층 지그는 지그에 단위셀이 제대로 삽입되는 순간 바로 정렬이 되는 것으로서 단위셀이 지그의 일부에 걸쳐 삽입되는 경우에 진동발생부를 통해서 지그 내로 삽입을 유도할 수 있다.
그러나 진동만으로 단위셀의 장축과 단축을 정렬하는 것은 한계가 있다. 또한 실제 공정에서 단위셀은 컨베이어 벨트를 통해서 공급되어 지그를 향해 낙하되는 과정으로 정렬 장치에 탑재되는 바, 진동을 통한 위치 교정이 어려운 부분에 떨어지는 경우에는 단위셀이 정렬되지 않는 바, 특허문헌 1의 장치는 별도의 정교한 컨베이어 벨트가 구비되지 않는 한 거의 효용성이 없게 된다.
특허문헌 2는 복수의 단위셀들이 분리필름 상에 배열된 상태로 분리필름과 함께 권취된 구조의 전극조립체를 제조하는 장치로서, 웹-정렬 롤러의 회전을 이용하여 단위셀들을 정렬하는 구성이 개시되어 있으나, 상기 구성은 분리필름과 함께 권취되는 구조에만 적용이 가능하며 라미네이션/스택 전극 조립체에 적용하는 것은 어렵다.
특허문헌 3은 기본 단위체 또는 보조 단위체를 향하여 에어를 분사하는 에어 분사구가 형성된 베이스부를 포함하는 정렬장치를 개시하고 있으나, 기본 단위체의 무게를 이기고 베이스 표면으로부터 기본 단위체를 상측으로 떠오르게 할 수 있는 만큼의 에어를 분사해야 하고, 기본 단위체가 상측으로 부양되는 것만으로는 효과적인 정렬이 이루어지기 어렵다.
또한, 특허문헌 3은 본원 발명의 베이스 부재에서 수직으로 정렬될 연료전지 셀을 적층하는 것으로서 수평으로 놓인 통상의 적층 장치에는 적용하기 어려운 실정이다.
이상과 같이 현재 많은 단위셀 적층 공정에 사용되는 단위셀의 낙하, 적층, 정렬 문제를 효율적으로 해결할 수 있는 기술은 아직까지 제시되지 않았다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
대한민국 공개특허공보 제2015-0050219호
대한민국 공개특허공보 제2017-0052962호
일본 공개특허공보 제2010-212139호
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 단위셀이 적층되는 과정에서 일부 단위셀이 제자리를 지키지 못하고 이탈되지 않도록 단위셀을 효과적으로 정렬할 수 있는 단위셀 정렬장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치는, 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재; 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;를 포함한다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치를 이용한 전극조립체 제조 방법은 (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계, (b) 상기 적층된 단위셀들 정렬하는 단계, 및 (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b)는 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어 질 수 있다.
상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여할 수 있다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어질 수 있다.
상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행한다.
본원 발명은 또한, 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체를 제공한다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 2은 본원 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 3은 도 1의 단위셀 정렬장치가 제2방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 단위셀 정렬장치가 제1방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 단위셀이 단위셀 이송장치를 통해 단위셀 정렬장치로 이송되어 적층되는 것을 나타낸 도면이다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치는, 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재; 상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재; 상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;를 포함한다.
상기 전극조립체는 스택형 전극조립체 또는, 라미네이션/스택형 전극조립체일 수 있는 바, 이와 같이 복수의 단위셀들이 적층되는 구조의 전극조립체를 제조하기 위하여, 단위셀들을 컨베이어벨트와 같은 이동 수단에 의해 이동시켜 정렬장치에 낙하하여 적층하게 된다. 구체적으로, 상기 베이스부재의 상면에 대해, 전지셀의 장방형 평면이 평행이 되도록 적층시키는 과정을 거치게 된다.
그러나, 상기 낙하과정에서 단위셀들의 위치가 높이 방향을 기준으로 어긋날 수 있는 문제가 있다.
이에, 종래에는 단위셀의 양측에 가이드부재가 위치하는 구조의 정렬장치를 사용하였는 바, 상기 가이드부재 사이에 단위셀을 안착하는 과정에서, 상기 단위셀이 가이드부재에 걸리면서 뒤집어지거나, 또는, 이를 방지하기 위해 가이드부재의 이격 간격을 단위셀의 폭 보다 상대적으로 넓게 형성함에 따라 적층된 단위셀들의 정렬도가 틀어지는 결과, 추가적인 정렬 과정이 필요한 문제가 있었다.
본원 발명은 상기 제1가이드부재 및 제2가이드 부재가 직교하는 위치에 배치되는 구조의 단위셀 정렬장치를 사용하는 바, 상기 단위셀 정렬장치는 상기 제1가이드부재 또는 제2가이드부재가 위치하는 방향 등으로 경사가 형성된 구조로 이루어지며, 또한, 상기 경사조절부재를 통해 상기 경사 방향이 조절 가능하다.
상기 단위셀 정렬장치가 기울어진 상태에서 단위셀들이 낙하되는 경우에는, 단위셀 자체의 무게에 의해 필연적으로 높이 방향으로 단위셀들이 중첩되도록 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 제1가이드부재에 의해 정렬이 된 후에는, 상기 제2가이드부재에 의한 정렬이 이루어질 수 있는 바, 상기 2번의 정렬에 의해 단위셀들은 높이 방향으로 완전히 중첩되도록 정렬될 수 있다.
상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스부재의 크기는 전극조립체의 평면상 크기의 100% 내지 160%, 상세하게는 120% 내지 140% 일 수 있다.
상기 베이스부재의 크기가 상기 전극조립체의 평면상 크기보다 작은 경우에는, 낙하되는 전지셀이 베이스부재 상에 안착되지 못하고 이탈될 수 있으므로, 상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기와 대응되거나, 또는 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 베이스부재는 상기 경사조절부재에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직이며, 상기 제1방향은 상기 베이스부재와 제1가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며, 상기 제2방향은 상기 베이스부재와 제2가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고, 상기 제3방향은 상기 베이스부재, 제1가이드부재 및 제2가이드부재가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향이다.
상기 베이스부재가 움직이는 방향은, 상기 단위셀들을 정렬하기 위해서는 상기 제1방향, 제2방향 및 제3방향으로만 기울어지는 것이 바람직하나, 정렬된 전극조립체를 취출하는 과정을 고려할 때, 상기 경사조절부재는 상기 베이스부재를 상기 제1방향 내지 제3방향과 서로 반대 방향으로 기울어지게 할 수 있다.
상기 베이스부재에는 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가될 수 있다.
복수개의 단위셀이 적층될 때, 단위셀 간 마찰력이 발생해 단위셀이 베이스부재의 기울기 조절만으로는 정렬이 용이하지 않은 경우, 상기 단위셀에 진동을 부가하여 단위셀이 완전히 포개어 지도록 정렬할 수 있다.
상기 제1가이드부재의 길이는 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이상이며, 상기 제2가이드부재의 길이는 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이하일 수 있다.
상기 제1가이드부재의 길이가 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이하이면, 단위셀이 베이스부재 외측으로 이탈하기 때문에 적절하지 않다.
또한, 전극탭이 제2가이드부재에 부딪치게 되면 전극탭이 손상될 수 있어, 불량이 발생하고 안전성이 떨어지게 된다.
상기 제2가이드부재의 길이가 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이상일 경우, 단위셀이 제1방향으로 이동할 때 전극탭이 제2가이드부재에 걸치기 때문에 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면이 제1가이드부재에 인접하지 못해 정렬이 이루어지지 않는다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이는 적층되는 상기 단위셀의 높이 이상일 수 있다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이가 단위셀이 적층되는 높이보다 낮을 경우에는 단위셀이 베이스부재 외측으로 낙하할 수 있기 때문에 적층이 이루어지기 어렵다.
상기 단위셀은 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재의 높이보다 낮게 위치하는 것이 바람직하며, 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 적층되는 단위셀의 높이에 따라 교체가 가능한 구조일 수 있다.
상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재는 복수개의 비 연속식 단위부재로 배치될 수 있으나, 각각 상기 베이스부재의 일측면에만 배치될 수 있다.
상기 적층된 단위셀들을 전지케이스에 수납하기 위하여 이송수단에 의한 이송이 필요한 바, 상기 베이스부재의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련될 수 있다.
상기 경사조절부재는 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 틸팅부 및 상기 베이스부재를 회전하는 회전부를 포함할 수 있다.
상기 경사조절부재는 지면으로부터 틸팅부 및 회전부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 틸팅부에 의해 베이스부재를 제1방향 내지 제3방향으로 기울어지게 함으로써 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있으며, 상기 틸팅부는 상기 베이스부재를 제1방향 내지 제3방향 중 어느 한 방향으로만 기울어지는 구조일 수 있으며, 또는 상기 제1방향 내지 제3방향을 포함한 360도로 기울어지는 구조일 수 있다.
예를 들어, 상기 단위셀들이, 제1방향에 의해 정렬이 이루어진 후, 제2방향으로 정렬이 필요한데 상기 틸팅부가 제1방향으로만 기울어지는 구조인 경우에는, 상기 베이스부재를 회전할 필요가 있는 바, 상기 제1방향에 의해 상기 베이스부재의 기울기를 형성한 후, 상기 회전부에 의해 상기 베이스부재를 90도 회전하고, 상기 제2방향에 의해 상기 베이스부재의 기울기를 형성하면서 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 경사조절부재는 다수의 파이프가 상호 인출입 가능하게 연결된 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 경사조절부재가 복수개가 구비되고, 어느 하나의 경사조절부재가 파이프의 인출입에 의해 나머지 경사조절부재보다 길이가 길어지거나 짧아짐으로써 상기 베이스부재의 기울기가 형성되어 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있다.
상기 회전부는 베이스 부재를 지면과 평행한 방향으로 회전 가능하게 하여, 단위셀의 적층이 종료된 후 적층된 단위셀을 다음 단계로 이동할 수 있게 한다.
단위셀 적층 장치에는 적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가될 수 있다.
상기 정렬측정부재에 의해 단위셀의 정렬도를 측정하여, 정렬되지 않은 단위셀이 있는 경우에는 상기 경사조절부재 및 진동부에 의해 추가로 단위셀의 정렬이 이루어지고, 복수의 단위셀이 모두 정렬된 경우에는 단위셀이 연속적으로 적층되거나 타 장치로 이송된다.
본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치를 이용한 전극조립체 제조 방법은 (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계, (b) 상기 적층된 단위셀들 정렬하는 단계, 및 (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b)는 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어 질 수 있다.
상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여할 수 있다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어질 수 있다.
상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행한다.
본원 발명은 또한, 상기 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본원 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 2은 본원 발명의 또다른 실시예에 따른 단위셀 정렬장치의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본원 발명에 따른 단위셀 정렬장치(100, 200)는 베이스부재(110, 210) 제1가이드부재(120, 220), 제2가이드부재(130, 230) 및 경사조절부재(140, 240)를 포함한다.
본원 발명에 사용되는 단위셀(300)은 전극과 분리막이 교대로 배치되어 일체로 결합된 결합체일 수 있다. 상기 단위셀은 양극, 분리막, 음극, 분리막이 위에서 아래로 순차적으로 배치되어 형성되어 있다. 물론 단위셀의 구성이 이에 한정되는 것은 아니고 양극, 분리막, 음극의 다양한 조합이 가능할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 플레이트 형상을 가질 수 있고, 상부에 단위셀(300)이 적층될 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 상기 경사조절부재(140, 240)에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직인다.
상기 제1방향은 y축을 기준으로 상기 베이스부재(110, 210)와 제1가이드부재(120, 220)가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며, 상기 제2방향은 x축을 기준으로 상기 베이스부재(110, 210)와 제2가이드부재(130, 230)가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고, 상기 제3방향은 상기 베이스부재(110, 210), 제1가이드부재(120, 220) 및 제2가이드부재(130, 230)가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향이다.
상기 베이스부재(110, 210)의 일측에는 제1가이드부재(120, 220)가 베이스부재(110, 210)의 상면에 대해 수직으로 배치되고, 제2가이드부재(130, 230)가 상기 제1가이드부재(120, 220)와 직교하면서 상기 베이스부재(110, 210)의 상면에 대해 수직으로 배치된다.
상기 경사조절부재(140, 240)는 상기 베이스부재(110, 210)의 하면에 배치되며, 1개 또는 2개 이상일 수 있다.
상기 경사조절부재(140, 240)는 베이스부재(110, 210)의 기울기를 형성하여 단위셀을 정렬할 수 있다.
구체적으로, 상기 경사조절부재(140, 240)는 베이스부재(110, 210)와 이루는 각도를 조절하여 베이스부재(110, 210)의 기울기를 형성할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)는 기울어진 상태로 고정될 수도 있고, 기울어진 후 다시 원위치로 돌아왔다가 다시 기울어지는 상태가 반복될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 상기 경사조절부재(140)가 1개의 구조물로 이루어진 경우, 상기 경사조절부재는 지지부(141), 틸팅부(142), 및 회전부(144)를 포함한다.
상기 지지부(141)는 지면으로부터 상기 베이스부재(110)를 지지하고, 상기 틸팅부(142)는 지지부(141)의 상부에 배치되어, 좌우로 움직이면서 지지부와 베이스부재(110)가 이루는 각도를 조절하여 베이스부재(110)의 기울기를 형성하도록 한다.
상기 회전부(144)는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 옮길 수 있도록 베이스부재(110)를 지면과 평행한 방향으로 회전할 수 있다.
여기서, 상기 틸팅부(142)가 회전가능 하도록 연결되는 조인트(143)가 더 포함된다.
도 2를 참조하면, 4개의 경사조절부재(241, 242, 243, 244)가 상기 베이스부재(210) 하면의 꼭짓점과 인접한 위치에 배치되어 있다.
상기 경사조절부재(241, 242, 243, 244)는 다수의 파이프가 상호 인출입 가능하게 연결된 구조로 이루어진다.
단위셀 정렬장치(100)의 경사조절부재의 구조는, 도 1에 도시된 바와 같이 수직이 되는 방향으로 배치된 제1가이드부재 및 제2가이드부재를 사용하고, 경사조절부재를 이용하여 단위셀들의 정렬이 이루어질 수 있는 단위셀 정렬장치를 사용한다면 특별히 한정되지 않으며, 도 1 및 도 2에 개시된 구조는 구체적인 실시예를 도시하고 있을 뿐이다.
도 3은 도 1의 단위셀 정렬장치(100)가 제2방향으로 움직인 상태를 나타내는 사시도이다.
상기 틸팅부(142)가 좌우로 움직이면서 상기 베이스부재(110)가 제2방향으로 움직이면서 전극탭이 돌출된 전폭면을 정렬할 수 있다.
회전부(144)에 의해 상기 베이스부재(110)가 90도 회전하여 틸팅부(142)가 좌우로 움직일 경우, 상기 베이스부재는 제1방향으로 움직이면서 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 정렬할 수 있다.
회전부(144)에 의해 상기 베이스부재(110)가 45도 회전하여 틸팅부(142)가 좌우로 움직일 경우, 상기 베이스부재(110)는 제3방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면과 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 동시에 정렬할 수 있다.
도 4는 도2에 따른 단위셀 정렬장치(200)가 제1방향으로 움직인 것을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 경사조절부재(241, 242)의 길이가 길어지면서 상기 베이스부재(210)가 제1방향으로 움직임으로써, 전극탭이 돌출되지 않은 전장면이 제1가이드부재(220)와 인접해지면서 단위셀(300)이 정렬된다.
경사조절부재(242, 244)의 길이가 길어지는 경우 상기 베이스부재(210)는 제2방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면을 정렬할 수 있다.
경사조절부재(241, 242, 244)의 길이가 길어지는 경우 상기 베이스부재(210)는 제3방향으로 움직이게 되고, 전극탭이 돌출된 전폭면과 전극탭이 돌출되지 않은 전장면을 동시에 정렬할 수 있다.
또한, 상기 베이스부재(110, 210)에는 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가될 수 있다.
상기 진동부재는, 베이스부재(110, 210)의 지면을 기준으로 수평방향(x, y)의 진동을 발생시킬 수 있고, 이와 달리, 지면을 기준으로 수직방향(z)의 진동을 발생시킬 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 진동부재는, 지면을 기준으로 수평방향(x, y)의 진동 및 수직방향(z)의 진동을 함께 발생시키거나, 일정한 시간 간격으로 두고 순차적으로 수평방향(x, y)의 진동과 수직방향(z)의 진동을 발생시킬 수도 있다.
복수개의 단위셀이 적층될 때, 단위셀 간 마찰력이 발생해 단위셀이 이동이 용이하지 않은 경우, 상기 진동부재에 의해 더욱 효과적으로 정렬할 수 있다.
상기 베이스부재(110, 210)의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련될 수 있다.
단위셀 정렬장치에는 적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가될 수 있다.
이상에서는 본원 발명의 실시예에 따른 단위셀 정렬장치에 관하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 단위셀 정렬장치를 이용하여 전극조립체 제조하는 방법에 관하여 설명한다.
본원 발명의 실시예에 따른 전극조립체 제조 방법은, 상기 단위셀 정렬장치를 이용한 것으로,
(a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계;
(b) 상기 적층된 단위셀들을 정렬하는 단계; 및
(c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계;
를 포함한다.
도 5는 단위셀이 단위셀 이송장치를 통해 단위셀 정렬장치로 이송되어 적층되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 단위셀 이송장치(400)에 의하여 공급되는 복수개의 단위셀은 중력에 의해 아래 방향으로 낙하할 수 있고, 베이스부재에 순차적으로 적층된다.
상기 베이스부재가 경사진 구조로 고정된 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어 질 수 있다.
또한, (a)와 단계 (b)에서 단위셀을 하나씩 적층하고 정렬한 후 다음 단위셀을 적층하는 단계로 진행할 수도 있다.
이상 본원 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
100, 200: 단위셀 정렬장치
110, 210: 베이스부재
120, 220: 제1가이드부재
130, 230: 제2가이드부재
140, 240, 241, 242, 243, 244: 경사조절부재
141: 지지부
142: 틸팅부
143: 조인트
144: 회전부
300: 단위셀
400: 단위셀 이송장치
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 의하면, 스택 타입의 전극조립체를 제조하는데 사용되는 단위셀이 정확하게 정렬된 상태로 적층될 수 있다. 따라서, 단위셀들이 완전히 일치하게 정렬되지 않은 상태에서 전지케이스에 수납되는 경우, 전지케이스의 외형에 영향을 주는 문제 및 전극조립체 수납부의 활용도가 떨어지는 문제를 해결할 수 있다.
따라서, 전지케이스의 내부 공간을 최대할 활용할 수 있는 바, 전지의 용량을 최대한 확보하고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 상면에 평행하게 적층되는 베이스부재;
    상기 베이스부재의 일측에 위치하며 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제1가이드부재;
    상기 베이스부재에 위치하며 상기 제1가이드부재와 직교하면서 상기 베이스부재의 상면에 대해 수직으로 배치되는 제2가이드부재; 및
    상기 베이스부재의 경사를 조절하는 경사조절부재;
    를 포함하는 단위셀 정렬장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재의 크기는 상기 전극조립체의 평면상 크기 이상인 단위셀 정렬장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재는 상기 경사조절부재에 의해 제1방향, 제2방향, 제3방향 또는 각각의 역방향으로 개별적 또는 동시에 움직이며,
    상기 제1방향은 상기 베이스부재와 제1가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이며,
    상기 제2방향은 상기 베이스부재와 제2가이드부재가 접하는 모서리가 하향 이동하는 방향이고,
    상기 제3방향은 상기 베이스부재, 제1가이드부재 및 제2가이드부재가 접하는 꼭지점이 하향 이동하는 방향인 단위셀 정렬장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위셀에 진동을 부가할 수 있는 진동부재가 부가된 단위셀 정렬장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재의 길이는 상기 단위셀의 전극탭이 돌출되지 않은 전장면 길이의 50% 이상이며,
    상기 제2가이드부재의 길이는 전극탭이 돌출된 전폭면 길이 중 전극탭의 길이를 제외한 길이의 50% 이하인 단위셀 정렬장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재의 높이는 적층되는 상기 단위셀의 높이 이상인 단위셀 정렬장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 상기 제2가이드부재는 복수개의 비 연속식 단위부재로 배치될 수 있으나, 각각 상기 베이스부재의 일측면에만 배치되는 단위셀 정렬장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베이스부재의 상면에는 적층된 상기 단위셀을 타 장치로 이송할 수 있는 이송수단이 잠입할 수 있는 홈이 마련된 단위셀 정렬장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 경사조절부재는 상기 베이스부재의 경사를 조절하는 틸팅부,
    상기 베이스부재를 회전하는 회전부;
    를 포함하는 단위셀 정렬장치.
  10. 제1항에 있어서,
    적층되는 상기 단위셀들의 정렬을 측정할 수 있는 정렬측정부재가 부가된 단위셀 정렬장치.
  11. 전극조립체 제조 방법으로서,
    (a) 필요한 수량의 단위셀들을 이송하여 상기 베이스부재에 차례로 적층하는 단계;
    (b) 상기 적층된 단위셀들을 정렬하는 단계; 및
    (c) 상기 적층되어 정렬된 단위셀들을 조립하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 단계 (b)는 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 단위셀 정렬장치를 이용하여 이루어지는 전극조립체 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베이스부재가 경사진 구조로 이루어진 상태에서 단위셀들이 이송되는 경우에는 상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)가 동시에 이루어지는 전극조립체 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (a) 및 단계 (b)를 수회 반복적으로 진행하여 단위셀들이 적층된 전극조립체를 형성한 후, 상기 단계(c)를 진행하는 전극조립체 제조 방법.
  14. 제11항에서 있어서,
    상기 단계 (b)에서 상기 적층된 단위셀들을 정렬하기 위해서 상기 베이스부재의 경사를 조절하거나 상기 적층된 단위셀들에 진동을 부여하는 전극조립체 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 단위셀 정렬장치를 이용하여 제조된 스택형 전극조립체.
PCT/KR2019/002329 2018-03-06 2019-02-26 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법 WO2019172567A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980003536.XA CN110915048B (zh) 2018-03-06 2019-02-26 单位电池对齐设备和使用该设备的电极组件制造方法
EP19763438.9A EP3648223B1 (en) 2018-03-06 2019-02-26 Unit cell alignment apparatus and electrode assembly manufacturing method using the same
US16/733,704 US11569113B2 (en) 2018-03-06 2020-01-03 Unit cell alignment apparatus having tiltable and rotatable base member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0026474 2018-03-06
KR1020180026474A KR102354184B1 (ko) 2018-03-06 2018-03-06 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/733,704 Continuation US11569113B2 (en) 2018-03-06 2020-01-03 Unit cell alignment apparatus having tiltable and rotatable base member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019172567A1 true WO2019172567A1 (ko) 2019-09-12

Family

ID=67846870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/002329 WO2019172567A1 (ko) 2018-03-06 2019-02-26 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11569113B2 (ko)
EP (1) EP3648223B1 (ko)
KR (1) KR102354184B1 (ko)
CN (1) CN110915048B (ko)
WO (1) WO2019172567A1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102354184B1 (ko) * 2018-03-06 2022-01-21 주식회사 엘지에너지솔루션 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법
CN111661401B (zh) * 2020-06-01 2022-09-06 深圳创视智能视觉技术股份有限公司 一种收料装置
KR102236688B1 (ko) * 2020-12-08 2021-04-06 주식회사 엔시스 이차전지용 지그장치
KR102236698B1 (ko) * 2020-12-08 2021-04-06 주식회사 엔시스 폴리머전지용 검사장치
KR102236697B1 (ko) * 2020-12-09 2021-04-06 주식회사 엔시스 이차전지 정렬 공급장치
DE102020007725A1 (de) 2020-12-17 2021-12-02 Daimler Ag Verfahren zur Montage eines Batteriemoduls
KR20220148006A (ko) * 2021-04-28 2022-11-04 현대자동차주식회사 배터리 모듈 정렬도 검사 시스템 및 그 방법
DE102022104471A1 (de) * 2022-02-24 2023-08-24 Körber Technologies Gmbh Messvorrichtung zur Vermessung der Ausrichtung und/oder Orientierung von Segmenten der Energiezellen produzierenden Industrie und Verfahren zur Herstellung von Segmenten

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100528810B1 (ko) * 2004-05-19 2005-11-15 주식회사 디엠에스 기판 이송장치
JP2010212139A (ja) 2009-03-11 2010-09-24 Toyota Motor Corp 燃料電池セルの積層治具、積層装置及び製造方法
JP2012091372A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Amaz Techno-Consultant Llc 積層体の作製装置および作製方法
KR101241178B1 (ko) * 2012-07-18 2013-03-13 다성산업 주식회사 자동 프레스 가공시스템용 센터링 적재장치
KR20150050219A (ko) 2013-10-31 2015-05-08 주식회사 엘지화학 전지 셀 적층 지그
KR20160107570A (ko) * 2015-03-04 2016-09-19 주식회사 엘지화학 이차전지 셀 정렬장치
KR20170052962A (ko) 2015-11-05 2017-05-15 주식회사 엘지화학 단위셀 정렬 수단을 포함하는 전극조립체 제조 장치
KR20170118447A (ko) * 2016-04-15 2017-10-25 주식회사 엘지화학 이차전지용 적층시스템
KR20180026474A (ko) 2010-05-19 2018-03-12 코닌클리케 필립스 엔.브이. 완화 층 상에 성장된 ⅲ-질화물 발광 디바이스

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200206056Y1 (ko) 2000-02-16 2000-12-01 한종상 비닐 백（Ｖｉｎｙｌ Ｂａｇ) 자동 정렬 장치
JP2001313493A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Sony Corp 電子部品の実装システム
JP2010113997A (ja) 2008-11-07 2010-05-20 Toyota Motor Corp 燃料電池セルの積層方法及び積層装置
JP5621585B2 (ja) * 2010-12-27 2014-11-12 株式会社リコー 画像形成装置
KR101241173B1 (ko) 2012-12-14 2013-03-13 (주)에이비엠그린텍 기존 금속 패널 지붕의 리모델링 시스템 및 그 리모델링 방법
KR101587322B1 (ko) * 2013-08-05 2016-01-20 주식회사 엘지화학 전극조립체용 사행보정장치
CN203461595U (zh) * 2013-09-03 2014-03-05 新盟包装装潢有限公司 对齐装置
KR101888207B1 (ko) * 2013-10-31 2018-08-14 주식회사 엘지화학 전지 셀 적층 지그
KR101943542B1 (ko) 2015-09-21 2019-01-29 주식회사 엘지화학 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR102354184B1 (ko) * 2018-03-06 2022-01-21 주식회사 엘지에너지솔루션 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100528810B1 (ko) * 2004-05-19 2005-11-15 주식회사 디엠에스 기판 이송장치
JP2010212139A (ja) 2009-03-11 2010-09-24 Toyota Motor Corp 燃料電池セルの積層治具、積層装置及び製造方法
KR20180026474A (ko) 2010-05-19 2018-03-12 코닌클리케 필립스 엔.브이. 완화 층 상에 성장된 ⅲ-질화물 발광 디바이스
JP2012091372A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Amaz Techno-Consultant Llc 積層体の作製装置および作製方法
KR101241178B1 (ko) * 2012-07-18 2013-03-13 다성산업 주식회사 자동 프레스 가공시스템용 센터링 적재장치
KR20150050219A (ko) 2013-10-31 2015-05-08 주식회사 엘지화학 전지 셀 적층 지그
KR20160107570A (ko) * 2015-03-04 2016-09-19 주식회사 엘지화학 이차전지 셀 정렬장치
KR20170052962A (ko) 2015-11-05 2017-05-15 주식회사 엘지화학 단위셀 정렬 수단을 포함하는 전극조립체 제조 장치
KR20170118447A (ko) * 2016-04-15 2017-10-25 주식회사 엘지화학 이차전지용 적층시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102354184B1 (ko) 2022-01-21
US11569113B2 (en) 2023-01-31
CN110915048B (zh) 2023-09-29
US20200144089A1 (en) 2020-05-07
CN110915048A (zh) 2020-03-24
EP3648223A1 (en) 2020-05-06
KR20190105855A (ko) 2019-09-18
EP3648223A4 (en) 2020-11-18
EP3648223B1 (en) 2023-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019172567A1 (ko) 단위셀 정렬장치 및 이를 이용한 전극조립체 제조 방법
CN112490479B (zh) 二次电池的电池单元堆制造系统及方法
WO2015065082A1 (ko) 전지 셀 적층 지그
WO2020159293A1 (ko) 전극 적층 로더장치 및 이를 구비한 전극 적층 시스템
WO2021194284A1 (ko) 단위 셀 제조 장치 및 방법
WO2018182129A1 (ko) 전극적층방법 및 이를 수행하는 전극적층장치
WO2021194285A1 (ko) 셀 제조 장치 및 방법
WO2015152527A1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
WO2019245214A1 (ko) 이차 전지 및 버스바를 포함한 배터리 모듈
WO2022019599A1 (ko) 단위 셀 제조 장치 및 방법
WO2020085835A1 (ko) 버큠 벨트 컨베이어를 이용한 각형 이차전지의 극판 적층 장치 및 자체 정렬 기능을 구비한 버큠 벨트 컨베이어
WO2020231054A1 (ko) 전극 조립체 및 이의 검사 방법
WO2020159295A1 (ko) 전극 적층 장치 및 이를 구비한 전극 적층 시스템
WO2022255651A1 (ko) 이차전지의 전극 노칭 및 셀 스택 시스템
WO2021194147A1 (ko) 배터리 팩의 적재장치 및 이를 이용한 배터리 팩 적재방법
WO2021112551A1 (ko) 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
WO2021153902A1 (ko) 용접성이 향상된 전지 셀 및 이의 가공 장치
WO2018004185A1 (ko) 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지
WO2014137018A1 (ko) 계단 구조의 전극군 적층체
WO2024053977A1 (ko) 전극 조립체 제조 장치 및 이를 사용한 제조 방법
WO2022050645A1 (ko) 전지팩 조립 시스템 및 이를 이용한 전지팩의 조립 방법
WO2023075328A1 (ko) 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법
WO2023234756A1 (ko) 전극 조립체 이송 트레이
WO2022149916A1 (ko) 용접장치, 이를 이용한 용접방법 및 상기 용접방법에 의해 제조된 전극조립체
WO2023075330A1 (ko) 전극 조립체 폴딩 장치 및 이에 의한 폴딩 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19763438

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019763438

Country of ref document: EP

Effective date: 20200129

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE