WO2019209066A1 - 이차전지, 및 그 제조장치와 제조방법 - Google Patents

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WO2019209066A1
WO2019209066A1 PCT/KR2019/005065 KR2019005065W WO2019209066A1 WO 2019209066 A1 WO2019209066 A1 WO 2019209066A1 KR 2019005065 W KR2019005065 W KR 2019005065W WO 2019209066 A1 WO2019209066 A1 WO 2019209066A1
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secondary battery
cutting
unit
battery manufacturing
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이호섭
기대욱
안선혁
이지용
조재경
최찬진
장이현
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Definitions

  • the present disclosure relates to a secondary battery, a manufacturing apparatus, and a method thereof, and more particularly, to a secondary battery, an apparatus, and a manufacturing method for disposing an electrode between separators.
  • a rechargeable battery is a battery that repeatedly performs charging and discharging, unlike a primary battery.
  • Small-capacity secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers and camcorders, and large-capacity secondary batteries can be used as power sources for driving motors of hybrid vehicles and electric vehicles.
  • the secondary battery includes an electrode assembly for charging and discharging, and a pouch or case for receiving the electrode assembly and the electrolyte.
  • the electrode assembly may be of a stacked type, a wound type, and a stacked winding mixed type according to the structure of the electrode and the separator.
  • Stacked electrode assemblies make it difficult to align the electrode and the separator.
  • a method of making a separator into a bag and inserting an electrode into the separator bag is disclosed.
  • One of the methods of inserting the electrode into the separator bag is to cut the lower separator in advance, and to adsorb and transport the lower separator, to place the cut electrode on the absorbed lower separator, to place the cut upper separator on the electrode, and to The separators are fused and cut together to remove excess portions of the upper and lower separators.
  • This method cuts the separator before fusion of the separator, so that when the sheet separator is attracted to the tray, handling of the separator becomes difficult and the quality, precision, and speed for lamination of the separator and the electrode are reduced.
  • One object of the present invention is to provide an apparatus and a manufacturing method of a secondary battery for disposing and accommodating an electrode in a bag-shaped separator.
  • One object of the present invention is to provide a secondary battery manufactured by the apparatus or method for manufacturing the secondary battery.
  • a transfer unit for holding and transporting the alignment body disposed between the first separator and the second separator, the outer periphery of the electrode in the alignment body transferred from the transfer unit
  • a fusion unit is fused to form a fusion body
  • a cutting unit for manufacturing a unit by cutting a fusion portion between neighboring electrodes in the fusion body transferred from the fusion unit.
  • the transfer unit may include a lower conveyor that proceeds while supporting the lower surface of the alignment body, and an upper conveyor that is in close contact with the lower conveyor while supporting the upper surface of the alignment body and proceeds while holding the alignment body.
  • At least one of the lower conveyor or the upper conveyor may be formed to have a width narrower than the width of the alignment member.
  • the fusion unit is provided on both sides of a second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment body travels, and includes a first fusion unit for first fusion of both sides of the second direction, and the first fusion unit. It may be provided on one side of the first direction may include a second fusion unit for each second fusion bonding both sides of the first direction that the alignment is advanced.
  • the first fusion unit is a first support for supporting one side of the alignment body in each of both sides of the second direction (y-axis direction), and a third direction (z-axis direction) that crosses the first direction and the second direction. And a first welding tool for welding the outer periphery of the electrode in the alignment body in a direction facing the first support, and a first driving assembly for operating the first welding tool.
  • the first support may be configured as a lower conveyor which proceeds while supporting the lower surface of the alignment body or an upper conveyor which is held in close contact with the lower conveyor while supporting the upper surface of the alignment body.
  • the first welding tool may be formed to be squeezed in the first direction (x-axis direction), and the alignment body may be fused on the outer side of the second direction of the electrode.
  • the first fusion tool is further formed to cross in the second direction (y-axis direction) at one end of the first direction, to prevent the shaking of the left and right of the electrode as well as to fix the electrode.
  • the first driving assembly may include an eleventh driving member (up and down operation) that is reciprocated in the third direction (z-axis direction), reciprocally operated in the first direction (x-axis direction) and toward the first support body. And a twelfth driving member (left and right operation) having a first welding tool, and a first cam follower connecting the eleventh driving member and the twelfth driving member.
  • the first driving assembly further includes a base block mounted to the twelfth driving member, and a heating block mounted to the base block with a hinge at the center with elastic members at both sides, and the first welding tool includes the heating unit. Can be mounted to the block.
  • the second fusion unit is a second support for supporting a lower surface of the alignment body traveling in the first direction (x-axis direction), and a third direction (z-axis direction) crossing the second direction (y-axis direction).
  • a second welding tool for welding the outer periphery of the electrode of the alignment body, and a second driving assembly for operating the second welding tool above the second support.
  • the second welding tool may be formed to be squeezed in the second direction (y-axis direction), and the alignment body may be fused on the outer side of the first direction of the electrode.
  • the second driving assembly may include a twenty-first driving member (up and down operation) that is reciprocated in the third direction (z-axis direction), reciprocally operated in the first direction (x-axis direction), and directed toward the second support. And a twenty-second driving member (left and right operation) having a welding tool, and a second cam follower connecting the twenty-first driving member and the twenty-second driving member.
  • the second driving assembly includes a base block mounted to the twenty-second driving unit, and a heating block mounted on the base block with a hinge at the center with elastic members at both sides, and the second welding tool is connected to the heating block. Can be mounted.
  • the second support may be formed as a conveying conveyor having a vacuum suction hole in the belt supporting the fusion body and connecting the vacuum suction hole to the outside by a vacuum line.
  • the second fusion unit may further include a first feeder disposed on the second support and formed of a roll in close contact with the second support to transfer the fusion to the cutting unit.
  • the first feeder may serve to transfer the fusion body through driving, or may serve as a nip roll to be in close contact with each other without driving.
  • the conveying role is performed only at the conveying conveyor, and the first feeder may serve only as a nip roll which is fixed by stopping by being closely contacted by a cylinder.
  • the cutting part may further include a second feeder disposed at an end of the second support body and formed as a nip roll closely contacted with each other, and withdrawing the unit from the cutting part.
  • the cutting portion may extend the outer portion of the electrode of the fusion body above the second support body in the third direction with respect to the fusion body traveling in the first direction on the second support body further extending from the second fusion unit. It may include a cutting tool for cutting the unit by cutting, and a third driving assembly for operating the cutting tool.
  • the cutting portion may be arranged in a third direction intersecting the first direction with respect to the fusion body on a support (for example, a second support) that supports the lower surface of the fusion body running in the first direction (x-axis direction). It may include a cutting tool for manufacturing the unit by cutting the outer electrode of the fusion body above the support (for example, the second support), and a third driving assembly for operating the cutting tool.
  • a support for example, a second support
  • a third driving assembly for operating the cutting tool.
  • the third driving assembly includes a thirty-first driving member (up and down operation) reciprocating in the third direction (z-axis direction), reciprocating in the first direction (x-axis direction) and the cutting tool toward the support.
  • a thirty-second driving member (left and right operation), and a third cam follower (cam follower) for connecting the thirty-first driving member and the thirty-second driving member.
  • the third drive assembly includes a base block mounted to the 32nd drive member, and an operation block mounted to the base block with a hinge at the center with elastic members at both sides, and the cutting tool is mounted to the operation block. Can be.
  • the fusion unit and the cutting unit may manufacture the unit by fusion and cutting the first separator and the second separator incorporating the electrode from the alignment body in a bag form.
  • a transfer unit for holding and transporting the alignment body disposed between the first separator and the second separator, the outer portion of the electrode in the alignment body transferred from the transfer unit First fusion unit to form a partial fusion by first fusion, and a second fusion of a part of the remainder of the outer edge of the electrode in the partial fusion and at the same time cut the fusion between neighboring electrodes to produce a unit It includes a fusion / cutting.
  • the first fusion unit may be provided at both sides of a second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment body is advanced, and may respectively weld both sides of the second direction.
  • the fusion / cutting portion is a fourth support for supporting a lower surface of the partial fusion spliced body traveling in the first direction (x-axis direction), and a third direction (z-axis direction) crossing the second direction (y-axis direction).
  • the fourth driving assembly may include a forty-first driving member (up and down operation) that is reciprocated in the third direction (z-axis direction), reciprocally operated in the first direction (x-axis direction), and is fused toward the fourth support body. And a forty-fourth driving member (right and left operation) having a cutting tool, and a fourth cam follower connecting the forty-first driving member and the forty-second driving member.
  • the fourth driving assembly further includes a base block mounted to the 42nd driving member, and a heating block mounted to the base block, wherein the fusion / cutting tool is mounted to the heating block, and the partial fusion member is mounted on one side of the fourth driving assembly. It may include a fusion member having a flat end for pressing and fusion, and a knife attached to one side of the fusion member to cut the partial fusion.
  • the knife and the pressing member may form a first set disposed left and right in the first direction and a second set disposed rightward.
  • the first set and the second set may form a solid line continuous in the second direction on the partial fusion member.
  • the knife may cut the partial fusion member along the solid line.
  • the fourth driving assembly further includes a base block mounted to the 42nd driving member, and a heating block mounted to the base block, wherein the fusion / cutting tool is mounted to the heating block, and the partial fusion member is disposed on both sides. It may include a welding member for lifting up and down with a flat end to press and fusion, and a knife provided between the welding members to cut the partial fusion body.
  • the knife forms a symmetrical structure in which the middle protrudes sharply in the first direction, and the fusion members are sharp in the middle in the first direction to receive the symmetrical structure of the knife and press and fuse the partial fusion body on both sides. It is possible to form a symmetrical structure with the protruding ends projectingly.
  • the fusion step may include a first fusion step of first fusion of both sides of a second direction crossing the first direction (x-axis direction) of the alignment body, and a second side of the first direction of the alignment body, respectively.
  • a fusion step may include a second fusion step.
  • the first fusion step may be squeezed in the first direction (x-axis direction) so that the alignment body may be fused on the outer side of the second direction of the electrode.
  • the second fusion step may be squeezed in the second direction (y-axis direction) so that the alignment body may be fused on the outer side of the first direction of the electrode.
  • the unit body may be manufactured by cutting the outer periphery of the electrode in the fusion body in the first direction and in a third direction crossing the second direction with respect to the fusion body in the first direction. Can be.
  • a transfer step of holding and transferring the alignment body disposed between the first separator and the second separator, the transfer of the electrode in the alignment body transferred in the transfer step A partial fusion step of forming a partial fusion body by first fusion of an outer portion, and second fusion of a part of the rest of the outer edge of the electrode in the partial fusion body conveyed in the partial fusion step, and fusion between neighboring electrodes.
  • a fusion / cutting step of cutting the part to produce a unit is included.
  • first fusion may be performed on both sides of the second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment body proceeds.
  • the fusion / cutting step supports a lower surface of the partial fusion spliced body traveling in the first direction (x-axis direction) and is upward in a third direction (z-axis direction) crossing the second direction (y-axis direction).
  • the unit may be manufactured by second fusion of the outer electrode of the partial fusion body and simultaneously cutting the neighboring electrodes.
  • a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly formed by stacking a plurality of units formed by forming a first separator and a second separator in a bag form, and an electrode assembly. Include the case.
  • the case may be formed of a can or a pouch.
  • the first separator and the second separator may manufacture a cathode of an electrode in a bag form.
  • a bag-shaped unit may be manufactured by fusing an outer edge of an electrode in an alignment body in which electrodes are disposed between first and second separators, and cutting a welded portion between neighboring electrodes.
  • the secondary battery may be manufactured using an electrode assembly in which these units are stacked.
  • one embodiment manufactures a unit, when the electrode assembly is manufactured, it is easy to handle the electrode and the first and second separators, and the quality, precision, and speed of the first and second separators and the electrode are laminated. Can be improved.
  • waste of the first and second separators may be prevented, and facilities for fusion and cutting of the first and second separators may be simplified.
  • FIG. 1 is a front view of a manufacturing apparatus of a secondary battery implementing the method of manufacturing a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a state in which some components are removed from FIG. 1.
  • FIG. 2 is a plan view of a state in which some components are removed from FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view of a state in which electrodes are inserted into first and second separators in a bag form manufactured by the manufacturing apparatus of FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 5 is a side view of mounting the first and second welding tools or cutting tools and the welding / cutting tools shown in FIGS. 1 and 2 to the first, second driving assembly or the third and fourth driving assembly.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5.
  • FIG. 7 is an operational state diagram of the first and second drive assemblies or the third and fourth drive assemblies shown in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating an end portion of the first and second welding tools mounted to the first and second driving assemblies of FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing an end of a cutting tool mounted to the third drive assembly of FIGS. 5 to 7.
  • FIG. 10 is a front view of a manufacturing apparatus of a secondary battery implementing the method of manufacturing a secondary battery according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing two ends of one fusion / cutting tool mounted to the fourth drive assembly of FIG. 10.
  • FIG. 12 is a plan view of a partial fusion spliced by fusion / cutting tool according to the arrangement of the two ends of FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of a partially fusion bonded welded by another fusion / cutting tool according to the arrangement of the two ends of FIG.
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view of an end of another fusion / cutting tool mounted to the fourth drive assembly of FIG. 10.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view of an end of another fusion / cutting tool mounted to the fourth drive assembly of FIG. 10.
  • 16 is an exploded perspective view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a plan view of a manufacturing apparatus of a secondary battery implementing the method of manufacturing a secondary battery according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view of a manufacturing apparatus of a secondary battery implementing a method for manufacturing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a state in which some components are removed from FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of a state in which electrodes are inserted into first and second separators in a bag form manufactured by the apparatus of FIG. 2.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 1 of the first exemplary embodiment may include a transfer part 10 that manufactures a unit 34 to form an electrode assembly 100 (see FIG. 16) of the secondary battery 300. ), A fusion unit 20 and a cutting unit 30.
  • the transfer section 10 is configured to hold and transfer the alignment body 44 composed of the first separator 41 and the second separator 42 having the electrodes 43 disposed therebetween.
  • the transfer part 10 includes a lower conveyor 11 that proceeds while supporting the lower surface of the alignment body 44, and an upper conveyor 12 that supports the upper surface of the alignment body 44.
  • the upper conveyor 12 is in close contact with the lower conveyor 11, proceeds in the first direction (x-axis direction) while holding the alignment member 44, and transfers the alignment member 44.
  • the first and second separators 41 and 42 are continuously supplied to prevent the physical contact between the electrodes 43 (eg, the cathode and the anode) inside the secondary battery 300, and the electrodes 43 It may be formed of a porous polymer resin so as to pass ions and electrolyte solution therebetween.
  • the first and second separators 41 and 42 may be dissolved to prevent ions from moving.
  • the first and second separators 41 and 42 may contract and the electrodes 43 may contact each other.
  • the secondary battery 300 is configured to prevent contact of the electrodes 43.
  • the upper conveyors 11 and 12 are formed to have a width W narrower than the width of the alignment member 44.
  • the width W of the upper conveyors 11 and 12 is set to the 2nd direction (y-axis direction) which cross
  • the tab 435 (see FIG. 16) of the electrode 43 protrudes to one side in the y-axis direction of the first and second separators 41 and 42 (see FIG. 2).
  • the fusion unit 20 is configured to fuse the outer portion of the electrode 43 in the alignment body 44 transferred from the transfer unit 10 to form the fusion body 24.
  • the fusion unit 20 includes a first fusion unit 21 and a second fusion unit 22 disposed along a first direction (x-axis direction).
  • the first fusion unit 21 is provided at both sides of the second direction (y-axis direction) to weld both sides of the second direction (y-axis direction) to the first fusion.
  • the second fusion unit 22 is provided at one side of the first direction (x-axis direction) of the transfer unit 10 and secondly welds both sides of the first direction (x-axis direction) through which the alignment member 44 travels.
  • the first fusion unit 21 includes a first support 211, a first fusion tool 212 and a first driving assembly 213.
  • the first support 211 supports one surface (for example, the lower surface) of the alignment member 44 in each of both sides of the second direction (y-axis direction) during the first fusion.
  • the first fusion tool 212 is aligned in the opposite direction (eg, upward) of the first support 211 in the third direction (z-axis direction) crossing the first and second directions. It is configured to fuse the outer periphery of the electrode (43). As an example, the first fusion tool 212 is formed in the first direction (x-axis direction), and the alignment body 44 is fused to the outside of the second direction (y-axis direction) of the electrode 43.
  • the first welding tool 212 may have a second direction (from one end of the first direction (x-axis direction) in order to minimize the movement of the electrodes 43 inside the first and second separators 41 and 42 during the process). It is further formed to cross in the y-axis direction, it is possible to further weld the alignment member 44 outside the first direction (x-axis direction) of the electrode 43. Therefore, the first fusion tool 212 is squeezed in the x-axis direction from the outer side of the electrode 43, and the first fusion tool 44 is fused in a shape intersecting in the y-axis direction.
  • the length of the fusion in the y-axis direction (for example, 2 ⁇ 10mm) should be appropriately set. If the length in the y-axis direction is excessive, the heat source (not shown) of the first welding tool 212 moves away from the heat source (not shown), so that the alignment member 44 is not fused and the electrode 43 is shortened. It is not fixed reliably.
  • the tabs 435 (see FIG. 16) of the electrode 43 protrude toward one side of the first and second separators 41 and 42 in the y-axis direction, so that the tabs when the electrode assembly 100 is assembled ( 435) to be connected to each other.
  • the first fusion tool 212 is mounted to the first drive assembly 213. That is, the first drive assembly 213 is configured to operate the first welding tool 212 for the first welding.
  • the first driving assembly 213 is an eleventh driving member (up and down operation) 111 reciprocating in the third direction (z-axis direction), reciprocating in the first direction (x-axis direction) and the first
  • a first cam for connecting the twelfth drive member (left and right operation) 112 and the eleventh driving member 111 and the twelfth driving member 112 with the first welding tool 212 toward the support 211.
  • a cam follower 113 is an eleventh driving member (up and down operation) 111 reciprocating in the third direction (z-axis direction), reciprocating in the first direction (x-axis direction) and the first
  • a first cam for connecting the twelfth drive member (left and right operation) 112 and the eleventh driving member 111 and the twelfth driving member 112 with the first welding tool 212 toward the support 211.
  • a cam follower 113 for connecting the twelfth drive member (left and right operation) 112 and the eleventh driving member 111 and the twelfth driving member 11
  • the first welding tools 212 are arranged in pairs on both sides of the y-axis direction, and may be arranged one by one or three or more in consideration of production speed and equipment limitations.
  • the second welding unit 22 includes a second support 221, a second welding tool 222, and a second driving assembly 223.
  • the second fusion unit 22 may be formed in the same manner as the first fusion unit 21.
  • the second support 221 supports the lower surface of the alignment member 44 traveling in the first direction (x-axis direction) during the second fusion.
  • the second fusion tool 222 extends outside the electrode 43 of the alignment member 24 above the second support 221 in the third direction (z-axis direction) intersecting the second direction (y-axis direction). Configured to fuse.
  • the second welding tool 222 is formed in the second direction (y-axis direction), and the second assembly is welded to the alignment body 44 outside the first direction (x-axis direction) of the electrode 43.
  • the length of fusion in the y-axis direction is set larger than that of the electrode 43.
  • the length of the y-axis direction is set so that the alignment body 44 can be fused stably without a temperature fall in the heat source (not shown) of the 1st welding tool 212.
  • the second welding tool 222 is mounted to the second drive assembly 223. That is, the second drive assembly 223 is configured to operate the second welding tool 222 for the second welding.
  • the second driving assembly 223 may be reciprocated in the first direction (x-axis direction), the twenty-first driving member (up-down operation) 411 reciprocating in the third direction (z-axis direction), and 22nd driving member (left and right operation) which has the 2nd welding tool 222 toward the support body 221, and the 2nd cam which connects the 21st driving member 411 and the 22nd driving member 412 Cam follower 413.
  • the second fusion tool 222 is disposed on both sides of the x-axis direction, respectively, in consideration of the production speed and equipment limitations, etc. are disposed on only one side of both sides of the x-axis direction or three or more along the x-axis direction May be spaced apart.
  • the cutting part 30 is configured to cut the welded portion between the neighboring electrodes 43 in the welder 24 transferred from the welder 20 to manufacture the unit 34.
  • the cutting part 30 includes a support (second support 221), a cutting tool 302, and a third driving assembly 303.
  • the second support 221 is a configuration of the second fusion unit 22 and supports the lower surface of the fusion body 24 traveling in the first direction (x-axis direction).
  • the cutting tool 302 is above the second support 221 in the third direction with respect to the fusion support 24 traveling in the first direction on the second support 221 further extending from the second fusion unit 22. In order to cut the outer periphery of the electrode 43 of the fusion body 24 to produce a unit 34.
  • the fusion unit 20 and the cutting unit 30 are fused and cut the first and second separators 41 and 42 in which the electrodes 43 are embedded from the alignment member 44 in a bag form. And the unit 34 is manufactured.
  • the cutting tool 302 is mounted to the third drive assembly 303. That is, the third drive assembly 303 is configured to operate the cutting tool 302 to cut the fusion body 24 into the unit body 34.
  • the third driving assembly 303 is a 31st driving member (up and down operation) 311 reciprocating in the third direction (z-axis direction), reciprocating in the first direction (x-axis direction) and the support member 32nd drive member (left-right operation) 312 which has the cutting tool 302 toward the support body 221, and the 3rd cam follower which connects the 31st drive member 311 and the 32nd drive member 312 (cam follower) 313.
  • first support 211 and the second support 221 are formed in the same structure and applied to the first fusion unit 21, the second fusion unit 22, and the cutting unit 30, see FIG. 4. Explain together.
  • the first support 211 is provided with a vacuum suction hole 502 in the belt 501 supporting the alignment member 44, and is a transfer conveyor for connecting the vacuum suction hole 502 to the outside by a vacuum line 503. Is formed.
  • the second support 221 is formed in the same structure as the first support 211 so as to support the fusion member 24.
  • the first support 211 supports the alignment member 44, and the second support 221 may support the fusion body 24.
  • the belt 501 circulates and transfers M2 in response to the gentle movement M1 of the first and second fusion units 21 and 22 and the cutting portion 30.
  • the first support 211 is provided with a urethane layer 505 that provides a suitable hardness to the lubricating oil layer 504 and the belt 501 under the belt 501.
  • a frame 506 that retains its overall shape.
  • the hardness of the first support 211 required for fusion and the hardness of the second support 221 required for cutting are different.
  • the shore hardness of the first and second supports 211 and 221 during welding is 70 or less
  • the Shore hardness of the second support 221 for cutting is preferably 80 or more.
  • FIG. 5 is a side view of mounting the first and second welding tools or cutting tools and the welding / cutting tools shown in FIGS. 1 and 2 to the first, second driving assembly or the third and fourth driving assemblies
  • FIG. 6. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5, and
  • FIG. 7 is an operating state diagram of the first and second driving assemblies or the third and fourth driving assemblies shown in FIGS. 5 and 6.
  • the first and second driving assemblies 213 and 223 or the third and fourth driving assemblies 303 and 423 may be formed in the same structure so that the first fusion unit 21, the second fusion unit 22, and the cutting portion ( 30) and the first and second welding tools 212 and 222 or the cutting tool and the welding / cutting tools 302 and 422 are mounted to the welding / cutting part 230, respectively.
  • the first fusion unit 21, the second fusion unit 22, and the cutting portion ( 30) and the first and second welding tools 212 and 222 or the cutting tool and the welding / cutting tools 302 and 422 are mounted to the welding / cutting part 230, respectively.
  • the first and second driving assemblies 213 and 223 may include a base block 601 mounted to the twelfth and twenty-second driving members 112 and 412, and elastic members 602 on both sides thereof. And a heating block 604 mounted to the base block 601 with a hinge 603 at the center thereof. The first and second welding tools 212 and 222 are mounted to the heating block 604.
  • the heater 605 is attached to the heating block 604.
  • a mica plate heater may be applied to the heater 605.
  • Plate heaters are lightweight, slimmer with thicknesses of 1 to 2 mm.
  • the third driving assembly 303 is mounted to the base block 601 through a base block 601 mounted to the 32nd driving member 312, and an elastic member 602 on both sides thereof and a hinge 603 in the center thereof. It further includes an operation block 614.
  • the cutting tool 302 is mounted to the operation block 614. There is no heater attached to the operation block 614. Due to process characteristics, an actuating block 614 is mounted instead of the heating block 604.
  • the elastic member 602 and the hinge 603 form a self-aligning device between the base block 601 and the heating block 604 or the operation block 614, the lower first, second support 211, 221 may be automatically aligned with the first and second welding tools 212 and 222 and the cutting tool 302 in parallel. Therefore, the quality of fusion and cutting in the x and y-axis directions can be made uniform.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating an end portion of the first and second welding tools mounted to the first and second driving assemblies of FIGS. 5 to 7.
  • end portions a1, b1, and c1 of the first and second welding tools 212 and 222 may be formed in various structures, and the outer edge of the electrode 43 in the alignment member 44 may be formed in the first and second welding tools 212 and 222. Second fusion can be carried out.
  • End portions a1, b1, and c1 of the first and second welding tools 212 and 222 are portions that apply heat to the first and second separators 41 and 42, and are formed in a large area for mutual welding.
  • the ends a1, b1, c1 have an overall round structure a1, a basic structure b1 having rounds at both ends of a straight line, and a two-row structure having rounds at both ends of the straight line and having a groove in the middle part. It may be formed as (c1).
  • the end portion a1 of the round structure as a whole reduces the wrinkles in the first and second separators 41 and 42, and reduces the thermal shock of the first and second separators 41 and 42. I can alleviate it.
  • the end portion c1 of the two-row structure fusion welds the first and second separators 41 and 42 to the same width, but may reduce the amount of heat transferred.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing an end of a cutting tool mounted to the third drive assembly of FIGS. 5 to 7.
  • the ends a2, b2, and c2 of the cutting tool 302 may be formed in various structures to cut an outer portion of the electrode 43 in the fusion body 24.
  • the ends a2, b2, c2 of the cutting tool 302 are formed to cut the fusion body 24, for example, into a double angle structure a2, a basic structure b2 and a round structure c2. Can be formed.
  • the end portion a2 of the double angle structure can secure additional fusion strength when cutting.
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the end a2 are doubled to provide more specific gravity for thermal compression by heat than cutting by shear force.
  • the second fusion unit 22 is formed on a roll disposed on the second support 221 and in close contact with the second support 221 to cut the fusion member 24. It further comprises a first feeder 401 to transfer to 30).
  • the cutting part 30 is formed of a nip roll disposed at the end of the second support 221 and in close contact with each other, and further includes a second feeder 402 for drawing the unit 34 from the cutting part 30. Include.
  • the completed fusion splicing body 24 is transferred to the cutting part 30 by the second support 221 and the first feeder 401.
  • the first feeder 401 rotates at the same tangential speed as the second support 221. Therefore, the second support 221 implements an appropriate tension to allow the progress of the second fusion and cutting.
  • the fusion roll 24 may be brought into close contact with the second support 221 by the nip roll driving of the second feeder 402.
  • the roll of the first feeder 401 may be provided in one or a plurality (not shown), the second feeder may be composed of a belt (not shown).
  • the unit 34 cut from the cutting part 30 is fixedly transported to the second support 221 by a vacuum suction force acting on the vacuum suction hole 502.
  • the cutting part 30 cuts the center of the fusion direction welded by the second welding tool 222 in the x-axis direction with the cutting tool 302.
  • the cutting tool 302 may be operated by a signal of a separate trigger sensor (not shown).
  • Cutting tools 302 may be provided in pairs, as shown in the x-axis direction in consideration of the production speed and equipment limitations, etc. may be provided in one or three or more.
  • the secondary battery manufacturing method for manufacturing the unit 34 of the secondary battery 300 by using the secondary battery manufacturing apparatus 1 of the first embodiment configured as described above will be described. 1 and 2, the secondary battery manufacturing method of the first embodiment includes a transfer step ST10, a fusion step ST20, and a cutting step ST30.
  • the transfer step ST10 is performed in the transfer unit 10, and holds and transfers the alignment body 44 of the first separator 41 and the second separator 42 having the electrodes 43 disposed therebetween.
  • the fusion step ST20 is performed in the fusion unit 20, and forms the fusion body 24 by fusion welding the outer side of the electrode 43 in the alignment body 44 transferred in the transfer step ST10.
  • the fusion step ST20 includes a first fusion step ST21 performed in the first fusion unit 21 and a second fusion step ST22 performed in the second fusion unit 22.
  • the first fusion step ST21 first fuses both sides of the second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment body 44 travels, and the second fusion step ST22 includes the alignment body 44.
  • the second side of each of the first directions in which) travels is respectively welded.
  • the alignment body 44 is first fused at the outer edge of the electrode 43 in the first direction (x-axis direction).
  • the alignment body 44 is fused in the second direction (y-axis direction) to the outside in the first direction of the electrode 43.
  • the first and second fusions are bonded to each other by applying heat to the polymer materials (eg, PE) of the first and second separators 41 and 42.
  • the fusion time is set at the millisecond (mms) level. It is also necessary to set the pressure, temperature and time for suitable first and second fusions.
  • the settable range of the pressure condition is widened.
  • the first and second separators 41 and 42 may be melted and cut. Fusion conditions are rather temperature sensitive. As an example, when the fusion time is 0.03 ⁇ 0.07 seconds, the temperature may be 180 ⁇ 240 °C level.
  • the cutting step ST30 is performed in the cutting part 30, and the unit 34 is manufactured by cutting the fusion portions between neighboring electrodes 43 in the fusion body 24 transferred in the fusion step ST20. . That is, in the cutting step ST30, the outer periphery of the electrode 43 of the fusion splicer 24 is positioned above the fusion splicer 24 traveling in the first direction in the third direction intersecting the first and second directions.
  • the cut unit 34 is manufactured by cutting.
  • the cutting correlates to the mechanical shape of the cutting tool 302 and the temperature, time and pressure conditions. For example, a high temperature of 240 to 280 ° C. is required in order to secure a high quality cut surface within a cutting time of 0.02 to 0.07 seconds.
  • the belt 501 of the second support 221 may be damaged, so that a shock-absorbing device such as an elastic member 602 suitable for the cutting portion 30 is required, and the belt 501 having excellent heat resistance. ) Is required.
  • the falling depth of the cutting tool 302 for cutting is 50 ⁇ 100um based on the contact surface.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 2 of the second embodiment includes a transfer unit 10, a first fusion unit 21, and a fusion / cutting unit 230 for manufacturing the unit 34.
  • the transfer unit 10 since the transfer unit 10 is the same, description thereof will be omitted.
  • the fusion unit 20 is formed of the first and second fusion units 21 and 22, and the cutting unit 30 is configured separately.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 2 of the second embodiment is configured to first fusion with the first fusion unit 21 and second fusion and cutting with the fusion / cutting portion 230.
  • the first fusion unit 21 forms a partial fusion body 24 by first fusion of an outer portion of the electrode 43 in the alignment body 44 transferred from the transfer unit 10.
  • the first fusion unit 21 is provided at both sides of the second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment member 44 travels, and each side of the first fusion unit 21 is first fused. Comparing the first and second embodiments, since the first fusion unit 21 is the same, a detailed description thereof will be omitted.
  • the fusion / cutting part 230 may secondly weld a part of the rest of the outer portion of the electrode 43 in the partial fusion member 24 and simultaneously cut the fusion portion between neighboring electrodes 43 to cut the unit 34. It is configured to manufacture.
  • the fusion / cutting portion 230 includes a fourth support 421, a fusion / cutting tool 422, and a fourth driving assembly 423.
  • the fourth support member 421 supports the lower surface of the partial fusion member 24 traveling in the first direction (x-axis direction).
  • the fusion / cutting tool 422 extends the outer portion of the electrode 43 of the partial fusion member 24 above the fourth support member 421 in the third direction (z-axis direction) intersecting the second direction (y-axis direction).
  • the unit 34 is manufactured by cutting the fusion portion between the second fusion and neighboring electrodes 43 at the same time.
  • the first fusion unit 21 and the fusion / cutting portion 230 form the first and second separators 41 and 42 having the electrodes 43 from the alignment member 44 in the form of a bag.
  • the first and second fusions and cuts are performed to produce the unit 34.
  • the fusion / cutting tool 230 is mounted to the fourth driving assembly 423. That is, the fourth driving assembly 423 is configured to operate the fusion / cutting tool 422 to cut the partial fusion body 24 into the unit 34.
  • the fourth driving assembly 423 reciprocates in the 41st driving member (up and down operation) 431 reciprocating in the third direction (z-axis direction), in the first direction (x-axis direction), and the fourth driving assembly 423 42nd drive member (left-right operation) 432 provided with the fusion / cutting tool 422 toward the support body 421, and 4th cam which connects the 41st drive member 431 and the 42nd drive member 432 to it.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing two ends of one fusion / cutting tool mounted to the fourth drive assembly of FIG. 10. 5 to 7 and 11, the fourth driving assembly 423 includes a base block 601 mounted to the 42nd driving member 432, and a heating block 604 mounted to the base block 601. It includes more.
  • the fusion / cutting tool 422 is mounted to the heating block 604, and is attached to one side of the fusion member 425, and a fusion member 425 having a flat end for pressing and fusion of the partial fusion body 24 on one side. And a knife 426 for cutting the partial fusion member 24.
  • the knife 426 and the fusion member 425 form a first set a3 disposed left and right in the x-axis direction and a second set b3 disposed to the left and the y-axis. Can be placed in the direction.
  • the knife 426 Cuts the partial fusion member 24.
  • the height difference ⁇ H1 sets the time difference between the cutting and the second fusion.
  • the smaller the height difference ⁇ H1 is advantageous in terms of the cutting precision of the partial fusion body 24, but the cutting quality of the partial fusion body 24 is too small. This can be degraded.
  • FIG. 12 is a plan view of a partial fusion spliced by fusion / cutting tool according to the arrangement of the two ends of FIG.
  • the first set a3 and the second set b3 of the fusion / cutting tool 422 form a second fusion portion (corresponding to the fusion member 425) of the partial fusion member 24. While alternately arranged in the first direction (x-axis direction), one side of the second fused portion may be connected to each other in a solid line L1 in the second direction (y-axis direction).
  • the knife 426 cuts the partial fusion body 24 over the full width in the y-axis direction along one side of the second fused portion connected by the solid line L1.
  • FIG. 13 is a plan view of a partially fusion bonded welded by another fusion / cutting tool according to the arrangement of the two ends of FIG.
  • the second fused portion (fusion member 425) of the first set a3 of the fusion / cutting tool 422 and the knife 426 of the second set b3 is connected by the solid line L1.
  • L1 Is cut into the full width of the partial fusion splicer 24 in the second direction (y-axis direction), so that the partial fusion splicer 24 is divided into two.
  • the solid line L1 is divided into two solid lines L2 and L3. Therefore, the divided partial fusion bodies 24a and 24b are formed by spacing the 2nd fusion
  • the fourth driving assembly 423 includes a base block 601 mounted to the 42nd driving member 432, and a heating block 604 mounted to the base block 601. It includes more.
  • the fusion / cutting tool 422 is mounted to the heating block 604, and the welding members 427 and the welding members 427 are lifted up and down with a flat end to press and weld the partial welding body 24 on both sides. It includes a knife 428 provided in between to cut the partial fusion member (24).
  • the welding members 427 of the welding / cutting tool 422 press the partial welding body 24 on both sides while absorbing the height difference ⁇ H 2, and then weld the knife ( 428 is lowered to cut partial fusion body 24.
  • the fusion member 427 is a support structure, such as a spring (not shown), and has a height difference ⁇ H2 of about 20 to 100 ⁇ m at first, and then performs pressing and second fusion first, and the knife 428 is The partial fusion member 24 is cut while descending after the second fusion.
  • the height difference ⁇ H2 sets the time difference between the second fusion and the cutting.
  • FIG. 15 is a partial cross-sectional view of an end of another fusion / cutting tool mounted to the fourth drive assembly of FIG. 10.
  • the knife 428 forms a symmetrical structure in which the middle protrudes sharply in the first direction.
  • the welding members 447 accommodate the symmetrical structure (x-axis direction) of the knife 428, and have a sharp middle point in the first direction to press the partial welding body 24 on both sides of the knife 428 to perform second welding. Form a symmetrical structure with protruding ends protrudingly.
  • the fusion members 447 are pivotally mounted by the hinge 448.
  • the welding members 447 may absorb the height difference ⁇ H3 by a spring or a self-elasticity. That is, the fusion members 447 serve as pushers to smoothly perform two functions, fusion and cutting.
  • the fusion members 447 of the fusion / cutting tool 444 pressurize the partial fusion body 24 on both sides while absorbing the height difference ⁇ H3, and second welding, The knife 428 is lowered to cut the partial fusion member 24.
  • the welding members 447 are pivoted about the hinge 448 while contacting the partial welding body 24 to press the second welding body 24 to press the second welding machine, and the knife 428 is lowered to partially weld the welding machine.
  • the sieve 24 is cut. Therefore, melting occurs simultaneously in the partial fusion member 24 at the instant of cutting, and the second fusion is performed.
  • the secondary battery manufacturing method of the second embodiment includes a transfer step ST10, a partial fusion step ST21, and a fusion / cutting step ST230.
  • the transfer step ST10 since the transfer step ST10 is the same, description thereof will be omitted.
  • the fusion step ST20 is formed by the first and second fusion steps ST21 and ST22, and the cutting step ST30 is separately configured.
  • the secondary battery manufacturing method of the second embodiment is partially fusion (first fusion) to the alignment body 44 in the partial fusion step (ST21), fusion welding the partial fusion body 24 in the fusion / cutting step (ST230) It is configured to cut (second fusion).
  • Partial fusion step (ST21) is carried out in the first fusion unit 21, the first fusion of the outer portion of the electrode 43 in the alignment member 44 conveyed in the transfer step (ST10) the partial fusion body 24 To form.
  • first fusion is performed on both sides of the second direction crossing the first direction (x-axis direction) in which the alignment member 44 travels. Comparing the first and second embodiments, since the first fusion step ST21 and the partial fusion step ST21 are the same, a detailed description thereof will be omitted.
  • the partial fusion member 24 transferred in the partial fusion step ST21 performs a second fusion of a part of the rest of the outer portion of the electrode 43 and the fusion part between the neighboring electrodes 43.
  • the cut unit 34 is manufactured.
  • the fusion / cutting step ST230 supports the lower surface of the partial fusion member 24 traveling in the first direction (x-axis direction) and crosses the second direction (y-axis direction) in the third direction (z-axis direction).
  • the unit 34 is manufactured by fusion of the outer portion of the electrode 43 of the partial fusion member 24 at the upper side of the second welding portion and simultaneously cutting the fusion portion between the neighboring electrodes 43. In the second fusion welding, both sides of the first direction (x-axis direction) in which the partial fusion member 24 travels are welded, respectively.
  • the secondary battery manufacturing method of the second embodiment proceeds by integrating the second fusion and cutting.
  • the first and second separators 41 and 42 must be pressed against each other before the second fusion.
  • the first and second separators 41 and 42 contain the electrodes 43 by the first fusion, the electrode 43 is not bent in spite of the thickness of the electrodes 43. Do not. For this reason, the 1st, 2nd separators 41 and 42 hold
  • the secondary batteries 300 manufactured by the secondary battery manufacturing apparatuses 1 and 2 of the first and second embodiments or the manufacturing method may include an electrode assembly 100 and a case 200. .
  • the electrode assembly 100 is formed by stacking a plurality of units 34 made of a bag in which the first and second separators 41 and 42 having the electrodes 43 are embedded therein. In the unit 34, the tab 435 of the electrode 43 protrudes between the first and second separators 41 and 42 to be fused (first fusion).
  • the case 200 accommodates the electrode assembly 100 and the electrolyte solution. As an example, the case 200 may be formed as a pouch or a can (not shown).
  • the electrode 43 is positioned inside the heat-bonded bag shape of the first and second separators 41 and 42, when the secondary battery 300 is driven, Due to various factors, even when the first and second separators 41 and 42 are contracted due to heat generation inside the cell, the possibility of a short circuit in which the electrodes 43 contact each other may be reduced. .
  • first and second separators 41 and 42 and the electrode 43 are formed of the unit 34 in the form of a bag, the unit 34 may be easily handled, the manufacturing process may be simple, and the productivity may be improved. Although not shown.
  • the first and second separators may form only the negative electrode of the electrode in the form of a bag, and the positive electrode may be disposed between the bags to form the electrode assembly 100.
  • the first fusion with respect to the electrode 43 is performed in the entire first direction.
  • the unit 34 is formed in a partial range in the second direction, the precision of the unit 34, the electrode assembly 100, and the secondary battery 300 may be secured. That is, despite the process change, the quality variation of the unit 34 can be minimized, and stable production is possible.
  • the secondary battery manufacturing apparatus 3 of the third embodiment includes the first support as the lower conveyor 115 or the upper conveyor 12.
  • the lower conveyor 115 proceeds while supporting the lower surface of the alignment body 44, and the upper conveyor 12 holds the alignment body 44 in close contact with the lower conveyor 115 while supporting the upper surface of the alignment body 44. Proceed.
  • the lower conveyor 115 is formed in a wider width, the upper conveyor 12 of the fusion unit 20, the alignment member 44 while pressing the alignment member 44 formed in a narrower width than the lower conveyor 115. You can proceed by holding the).
  • first and second fusion unit 24 fusion body (partial fusion body)
  • first cam follower 115 lower conveyor
  • first welding tool 213 first drive assembly
  • second drive assembly 230 fusion / cutting portion
  • 311 31st driving member (upper and lower)
  • 312 32nd driving member (left and right)
  • urethane layer 506 frame
  • heating block 614 working block
  • a1, b1, c1 ends (round structure, basic structure, two-row structure)

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Abstract

본 발명의 일 기재는 백(bag) 형태의 세퍼레이터에 전극을 배치 및 수용하는 이차전지(rechargeable battery)의 제조장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치는, 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송부, 상기 이송부에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽을 융착하여 융착체를 형성하는 융착부, 및 상기 융착부에서 이송되는 상기 융착체에서 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 컷팅부를 포함한다.

Description

이차전지, 및 그 제조장치와 제조방법
본 기재는 이차전지 및 그 제조장치와 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세퍼레이터 사이에 전극을 배치하는 이차전지 및 그 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.
이차전지(rechargeable battery)는 일차전지와 달리 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 이차전지는 하이브리드 자동차 및 전기 자동차의 모터 구동용 전원으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 이차전지는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체 및 전극 조립체와 전해액을 수용하는 파우치 또는 케이스를 포함한다. 전극 조립체는 전극과 세퍼레이터의 구조에 따라 스택형, 권취형 및 스택 권취 혼합형으로 이루어질 수 있다.
스택형 전극 조립체는 전극과 세퍼레이터의 정렬을 어렵게 한다. 이를 극복하는 대안으로써, 세퍼레이터를 백(bag)으로 만들고, 세퍼레이터 백에 전극을 삽입하는 방법이 개시되어 있다.
세퍼레이터 백에 전극을 삽입하는 방법 중 하나는 하부 세퍼레이터를 미리 절단하여 트레이에 흡착하여 이송하고, 흡착된 하부 세퍼레이터 상에 절단된 전극을 놓으며, 전극 상에 절단된 상부 세퍼레이터를 배치하고, 상, 하부 세퍼레이터를 상호 융착하여 컷팅하고, 상, 하부 세퍼레이터의 잉여 부분을 제거한다.
이러한 방식은 세퍼레이터의 융착 전에 세퍼레이터를 절단하므로 낱장이 된 세퍼레이터를 트레이에 흡착할 때, 세퍼레이터의 취급을 어렵게 하고, 세퍼레이터와 전극의 적층에 대한 품질, 정밀도 및 속도를 저하시키게 된다.
또한, 이 방식은 세퍼레이터에서 잉여 부분을 제거하게 되므로 재료인 세퍼레이터를 낭비하게 되고, 생산성 향상을 구현하고자 할 때, 융착과 컷팅이 진행되는 트레이의 개수를 증가시키게 된다.
본 발명의 일 기재는 백(bag) 형태의 세퍼레이터에 전극을 배치 및 수용하는 이차전지의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 일 기재는 상기 이차전지의 제조장치 또는 제조방법으로 제조되는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치는, 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송부, 상기 이송부에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽을 융착하여 융착체를 형성하는 융착부, 및 상기 융착부에서 이송되는 상기 융착체에서 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 컷팅부를 포함한다.
상기 이송부는 상기 정렬체의 하면을 지지하면서 진행하는 하부 컨베이어, 및 상기 정렬체의 상면을 지지하면서 상기 하부 컨베이어에 밀착하여 상기 정렬체를 홀딩하면서 진행하는 상부 컨베이어를 포함할 수 있다.
상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향(y축 방향)에서, 상기 하부 컨베이어 또는 상기 상부 컨베이어 중 하나 이상은 상기 정렬체의 폭보다 좁은 폭으로 형성될 수 있다.
상기 융착부는 상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측에 구비되어 상기 제2방향의 양측을 각각 제1융착하는 제1융착유닛, 및 상기 제1융착유닛의 상기 제1방향 일측에 구비되어 상기 정렬체가 진행하는 제1방향 양측을 각각 제2융착하는 제2융착유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1융착유닛은 상기 제2방향(y축 방향) 양측 각각에서 상기 정렬체의 한 면을 지지하는 제1지지체, 상기 제1방향 및 상기 제2방향에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상기 제1지지체의 마주보는 방향에서 상기 정렬체의 상기 전극 외곽을 융착하는 제1융착툴, 및 상기 제1융착툴을 작동시키는 제1구동 조립체를 포함할 수 있다.
상기 제1지지체는 상기 정렬체의 하면을 지지하면서 진행하는 하부 컨베이어 또는 상기 정렬체의 상면을 지지하면서 상기 하부 컨베이어에 밀착하여 상기 정렬체를 홀딩하면서 진행하는 상부 컨베이어로 구성될 수 있다.
상기 제1융착툴은 상기 제1방향(x축 방향)으로 벋어 형성되고, 상기 전극의 상기 제2방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착할 수 있다.
상기 제1융착툴은 상기 제1방향의 일단에서 상기 제2방향(y축 방향)으로 교차하여 더 형성되어, 상기 전극의 상하 흔들림뿐만 아니라 좌우의 흔들림도 방지하여 상기 전극을 고정할 수 있다.
상기 제1구동 조립체는, 상기 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제11구동부재(상하 작동), 상기 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 상기 제1지지체를 향하여 상기 제1융착툴을 구비하는 제12구동부재(좌우 작동), 및 상기 제11구동부재와 상기 제12구동부재를 연결하는 제1캠팔로워(cam follower)를 포함할 수 있다.
상기 제1구동 조립체는 상기 제12구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및 양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며, 상기 제1융착툴은 상기 히팅 블록에 장착될 수 있다.
상기 제2융착유닛은 상기 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 상기 정렬체의 하면을 지지하는 제2지지체, 상기 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상기 제2지지체의 상방에서, 상기 정렬체의 상기 전극 외곽을 융착하는 제2융착툴, 및 상기 제2융착툴을 작동시키는 제2구동 조립체를 포함할 수 있다.
상기 제2융착툴은 상기 제2방향(y축 방향)으로 벋어 형성되고, 상기 전극의 상기 제1방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착할 수 있다.
상기 제2구동 조립체는, 상기 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제21구동부재(상하 작동), 상기 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 상기 제2지지체를 향하여 상기 제2융착툴을 구비하는 제22구동부재(좌우 작동), 및 상기 제21구동부재와 상기 제22구동부재를 연결하는 제2캠팔로워(cam follower)를 포함할 수 있다.
상기 제2구동 조립체는 상기 제22구동부에 장착되는 베이스 블록, 및 양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 포함하며, 상기 제2융착툴은 상기 히팅 블록에 장착될 수 있다.
상기 제2융착유닛의 경우에는 제2방향으로의 융착이 필요하므로 상기 상부 컨베이어 및 상기 하부 컨베이어에 의하여 밀착하여 고정하기 어렵다. 따라서 상기 제2지지체는 상기 융착체를 지지하는 벨트에 진공 흡착홀을 구비하고, 상기 진공 흡착홀을 진공 라인으로 외부에 연결하는 이송 컨베이어로 형성될 수 있다.
상기 제2융착 유닛은 상기 제2지지체 상에 배치되고 상기 제2지지체와 밀착되는 롤로 형성되어, 상기 융착체를 상기 컷팅부로 이송하는 제1피더를 더 포함할 수 있다. 상기 제1피더는 구동을 통하여 융착체를 이송하는 역할을 할 수도 있고, 구동 없이 상호 밀착되는 닙롤(nip roll)의 역할을 할 수도 있다. 또한 이송하는 역할은 이송 컨베이어에서만 수행되며, 제1피더는 실린더에 의하여 밀착하여 정지 시 고정하는 닙롤의 역할만을 수행할 수도 있다.
상기 컷팅부는 상기 제2지지체의 종단에 배치되고 상호 밀착되는 닙롤(nip roll)로 형성되어, 상기 단위체를 상기 컷팅부로부터 인출하는 제2피더를 더 포함할 수 있다.
상기 컷팅부는 상기 제2융착유닛에서 더 연장되는 상기 제2지지체 상에서 상기 제1방향으로 진행하는 상기 융착체에 대하여, 상기 제3방향의 상기 제2지지체의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 컷팅툴, 및 상기 컷팅툴을 작동시키는 제3구동 조립체를 포함할 수 있다.
상기 컷팅부는 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 상기 융착체의 하면을 지지하는 지지체(일례로써, 제2지지체) 상에서 상기 융착체에 대하여, 상기 제1방향에 교차하는 제3방향의 상기 지지체(일례로써, 제2지지체)의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 컷팅툴, 및 상기 컷팅툴을 작동시키는 제3구동 조립체를 포함할 수 있다.
상기 제3구동 조립체는 상기 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제31구동부재(상하 작동), 상기 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 상기 지지체를 향하여 상기 컷팅툴을 구비하는 제32구동부재(좌우 작동), 및 상기 제31구동부재와 상기 제32구동부재를 연결하는 제3캠팔로워(cam follower)를 포함할 수 있다.
상기 제3구동 조립체는 상기 제32구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및 양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 작동 블록을 포함하며, 상기 컷팅툴은 상기 작동 블록에 장착될 수 있다.
상기 융착부 및 상기 컷팅부는 상기 정렬체로부터 상기 전극을 내장하는 상기 제1세퍼레이터와 상기 제2세퍼레이터를 백 형태로 융착하고 컷팅하여, 상기 단위체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조장치는, 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송부, 상기 이송부에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체를 형성하는 제1융착유닛, 및 상기 부분 융착체에서 상기 전극의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 융착/컷팅부를 포함한다.
상기 제1융착유닛은 상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측에 구비되어 상기 제2방향의 양측을 각각 제1융착할 수 있다.
상기 융착/컷팅부는 상기 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 상기 부분 융착체의 하면을 지지하는 제4지지체, 상기 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상기 제4지지체의 상방에서 상기 부분 융착체의 상기 전극 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하는 융착/컷팅툴, 및 상기 융착/컷팅툴을 작동시키는 제4구동 조립체를 포함할 수 있다.
상기 제4구동 조립체는, 상기 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제41구동부재(상하 작동), 상기 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 상기 제4지지체를 향하여 상기 융착/컷팅툴을 구비하는 제42구동부재(좌우 작동), 및 상기 제41구동부재와 상기 제42구동부재를 연결하는 제4캠팔로워(cam follower)를 포함할 수 있다.
상기 제4구동 조립체는 상기 제42구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며, 상기 융착/컷팅툴은 상기 히팅 블록에 장착되며, 일측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하는 평면 단부를 가지는 융착부재, 및 상기 융착부재의 일측에 부착되어 상기 부분 융착체를 컷팅하는 나이프를 포함할 수 있다.
상기 융착/컷팅툴에서 상기 나이프와 상기 가압부재는 상기 제1방향에서 좌우로 배치되는 제1셋트와 우좌로 배치되는 제2셋트를 형성할 수 있다.
상기 제1셋트와 상기 제2셋트는 상기 부분 융착체에 상기 제2방향에서 연속되는 실선을 형성할 수 있다.
상기 나이프는 상기 실선을 따라 상기 부분 융착체를 컷팅할 수 있다.
상기 제4구동 조립체는 상기 제42구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며, 상기 융착/컷팅툴은 상기 히팅 블록에 장착되며, 양측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하도록 평면 단부를 가지고 승강하는 융착부재들, 및 상기 융착부재들 사이에 구비되어 상기 부분 융착체를 컷팅하는 나이프를 포함할 수 있다.
상기 나이프는 상기 제1방향에서 중간이 날카롭게 돌출되는 대칭 구조를 형성하고, 상기 융착부재들은 상기 나이프의 대칭 구조를 수용하고 양측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하도록 상기 제1방향에서 중간이 뾰족하게 돌출되는 돌출 단부를 가지고 대칭 구조를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은, 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송단계, 상기 이송단계에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽을 융착하여 융착체를 형성하는 융착단계, 및 상기 융착단계에서 이송되는 상기 융착체에서 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 컷팅단계를 포함한다.
상기 융착단계는 상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착하는 제1융착단계, 및 상기 정렬체가 진행하는 상기 제1방향 양측을 각각 제2융착하는 제2융착단계를 포함할 수 있다.
상기 제1융착단계는 상기 제1방향(x축 방향)으로 벋어서, 상기 전극의 상기 제2방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착할 수 있다.
상기 제2융착단계는 상기 제2방향(y축 방향)으로 벋어서, 상기 전극의 상기 제1방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착할 수 있다.
상기 컷팅단계는 상기 제1방향으로 진행하는 상기 융착체에 대하여, 상기 제1방향 및 상기 제2방향에 교차하는 제3방향의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조방법은, 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송단계, 상기 이송단계에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체를 형성하는 부분 융착단계, 및 상기 부분 융착단계에서 이송되는 상기 부분 융착체에서 상기 전극의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 융착/컷팅단계를 포함한다.
상기 부분 융착단계는 상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착할 수 있다.
상기 융착/컷팅단계는 상기 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 상기 부분 융착체의 하면을 지지하고, 상기 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상방에서 상기 부분 융착체의 상기 전극 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이를 컷팅하여 상기 단위체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는, 전극을 내장하는 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터를 백(bag) 형태로 제조한 단위체를 복수로 적층하여 형성되는 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함한다.
상기 케이스는 캔 또는 파우치로 형성될 수 있다.
상기 제1세퍼레이터 및 상기 제2세퍼레이터는 전극 중 음극을 백(bag) 형태로 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 제1, 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체에서 전극의 외곽을 융착하고, 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅 함으로써 백(bag) 형태의 단위체를 제조할 수 있고, 이 단위체들을 적층한 전극 조립체로 이차전지를 제조할 수 있다.
일 실시예는 단위체를 제조하므로 전극 조립체를 제조할 때, 단위체인 전극과 제1, 제2세퍼레이터의 취급을 용이하게 하고, 제1, 제2세퍼레이터와 전극의 적층에 대한 품질, 정밀도 및 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 일 실시예는 제1, 제2세퍼레이터에서 잉여 부분을 최소화하므로 제1, 제2세퍼레이터의 낭비를 방지하고, 제1, 제2세퍼레이터의 융착과 컷팅을 위한 설비를 단순하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에서 일부 구성을 제거한 상태의 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 제조장치로 제조된 백(bag) 형태의 제1, 제2세퍼레이터에 전극이 삽입된 상태의 평면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1융착유닛에서 정렬체를 지지하는 제1지지체이고, 제2융착유닛에서 정렬체를 지지하며 컷팅부에서 융착체를 지지하는 제2지지체의 부분 단면도이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 제1, 제2융착툴 또는 컷팅툴, 융착/컷팅툴을 제1, 제2구동 조립체 또는 제3, 제4구동 조립체에 장착하는 측면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 제1, 제2구동 조립체 또는 제3, 제4구동 조립체의 작동 상태도이다.
도 8은 도 5 내지 도 7의 제1, 제2구동 조립체에 장착되는 제1, 제2융착툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다.
도 9는 도 5 내지 도 7의 제3구동 조립체에 장착되는 컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 정면도이다.
도 11은 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 일 융착/컷팅툴의 2가지 단부를 도시한 부분 단면도이다.
도 12는 도 11의 2가지 단부의 배치에 따른 융착/컷팅툴에 의하여 융착된 부분 융착체의 평면도이다.
도 13은 도 11의 2가지 단부의 배치에 따른 다른 융착/컷팅툴에 의하여 융착된 부분 융착체를 컷팅한 평면도이다.
도 14는 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 다른 융착/컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다.
도 15는 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 또 다른 융착/컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 정면도이고, 도 2는 도 1에서 일부 구성을 제거한 상태의 평면도이며, 도 3은 도 1 및 도 2의 제조장치로 제조된 백(bag) 형태의 제1, 제2세퍼레이터에 전극이 삽입된 상태의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1실시예의 이차전지 제조장치(1)는 이차전지(300)의 전극 조립체(100)(도 16 참조)를 형성할 단위체(34)를 제조하는 이송부(10), 융착부(20) 및 컷팅부(30)를 포함한다.
이송부(10)는 서로의 사이에 전극(43)을 배치한 제1세퍼레이터(41)와 제2세퍼레이터(42)로 구성되는 정렬체(44)를 홀딩하여 이송하도록 구성된다. 일례로써, 이송부(10)는 정렬체(44)의 하면을 지지하면서 진행하는 하부 컨베이어(11), 및 정렬체(44)의 상면을 지지하는 상부 컨베이어(12)를 포함한다. 상부 컨베이어(12)는 하부 컨베이어(11)에 밀착되어, 정렬체(44)를 홀딩하면서 제1방향(x축 방향)으로 진행하여, 정렬체(44)를 이송한다.
제1, 제2세퍼레이터(41, 42)는 연속적으로 공급되어, 이차전지(300)의 내부에서 전극들(43)(예, 음극과 양극)의 물리적인 접촉을 방지하며, 전극들(43) 사이에서 이온과 전해액을 통과시키도록 다공질의 고분자 수지로 형성될 수 있다.
과충전이나 내부단락 등의 이유로 이차전지(300)의 내부 온도가 상승하게 되면, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)가 용해되어 이온의 이동을 막을 수 있다. 그리고 내부 온도가 상승되면, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)가 수축되어 전극들(43)이 서로 접촉할 수도 있다. 일 실시예는 이차전지(300)는 전극들(43)의 접촉을 방지할 수 있도록 구성된다.
하, 상부 컨베이어(11, 12)는 정렬체(44)의 폭보다 좁은 폭(W)으로 형성된다. 하, 상부 컨베이어(11, 12)의 폭(W)은 정렬체(44)가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향(y축 방향)으로 설정된다. 따라서 정렬체(44)는 제2방향(y축 방향)에서 하, 상부 컨베이어(11, 12)의 양단으로 돌출된 상태로 제1방향(x축 방향)으로 이송된다. 이때, 전극(43)의 탭(435, 도 16 참조)은 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)의 y축 방향 일측으로 돌출된다(도 2 참조).
융착부(20)는 이송부(10)로부터 이송되는 정렬체(44)에서 전극(43)의 외곽을 융착하여 융착체(24)를 형성하도록 구성된다. 융착부(20)는 제1방향(x축 방향)을 따라 배치되는 제1융착유닛(21)과 제2융착유닛(22)을 포함한다.
제1융착유닛(21)은 제2방향(y축 방향) 양측에 구비되어 제2방향(y축 방향)의 양측을 각각 제1융착한다. 제2융착유닛(22)은 이송부(10)의 제1방향(x축 방향) 일측에 구비되어 정렬체(44)가 진행하는 제1방향(x축 방향) 양측을 각각 제2융착한다.
제1융착유닛(21)은 제1지지체(211), 제1융착툴(212) 및 제1구동 조립체(213)을 포함한다. 제1지지체(211)는 제1융착시, 제2방향(y축 방향) 양측 각각에서 정렬체(44)의 한 면(예를 들면, 하면)을 지지한다.
제1융착툴(212)은 제1방향 및 제2방향에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 제1지지체(211)의 마주 보는 방향(예를 들면, 상방)에서, 정렬체(44)의 전극(43) 외곽을 융착하도록 구성된다. 일례로써, 제1융착툴(212)은 제1방향(x축 방향)으로 벋어 형성되고, 전극(43)의 제2방향(y축 방향) 외곽에서 정렬체(44)를 융착한다.
또한, 제1융착툴(212)은 공정 중 제1, 제2세퍼레이터(41, 42) 내부의 전극(43)의 움직임을 최소화하기 위하여 제1방향(x축 방향)의 일단에서 제2방향(y축 방향)으로 교차하여 더 형성되어, 전극(43)의 제1방향(x축 방향) 외곽에서 정렬체(44)를 더 융착할 수 있다. 따라서 제1융착툴(212)은 전극(43)의 외곽에서 x축 방향으로 벋고, y축 방향으로 교차하는 형상으로 정렬체(44)를 제1융착한다.
x축 방향의 융착 시, y축 방향의 융착의 길이(일례로써, 2~10mm)는 적정하게 설정되어야 한다. y축 방향의 길이가 과도하게 되면 제1융착툴(212)의 열원(미도시)에서 멀어지므로 온도 저하가 발생하여 정렬체(44)가 융착되지 않고, 길이가 과소하게 되면 전극(43)이 안정적으로 고정되지 않는다.
또한, 제1융착 시, 전극(43)의 탭(435, 도 16 참조)은 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)의 y축 방향 일측으로 돌출되어, 전극 조립체(100) 조립시 탭들(435)을 서로 연결할 수 있게 한다.
제1융착을 위하여, 제1융착툴(212)은 제1구동 조립체(213)에 장착된다. 즉 제1구동 조립체(213)는 제1융착을 위하여 제1융착툴(212)을 작동시키도록 구성된다.
예를 들면, 제1구동 조립체(213)는 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제11구동부재(상하 작동)(111), 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 제1지지체(211)를 향하여 제1융착툴(212)을 구비하는 제12구동부재(좌우 작동)(112), 및 제11구동부재(111)와 제12구동부재(112)를 연결하는 제1캠팔로워(cam follower)(113)를 포함한다.
제1실시예에서, 제1융착툴(212)은 y축 방향 양측에 각각 쌍으로 배치되며, 생산 속도와 설비의 한계 등을 고려하여 1개씩 또는 3개 이상으로 배치될 수도 있다.
제2융착유닛(22)은 제2지지체(221), 제2융착툴(222) 및 제2구동 조립체(223)을 포함한다. 제2융착유닛(22)은 제1융착유닛(21)과 동일하게 형성될 수 있다. 제2지지체(221)는 제2융착시, 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 정렬체(44)의 하면을 지지한다.
제2융착툴(222)은 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 제2지지체(221)의 상방에서, 정렬체(24)의 전극(43) 외곽을 융착하도록 구성된다. 일례로써, 제2융착툴(222)은 제2방향(y축 방향)으로 벋어 형성되고, 전극(43)의 제1방향(x축 방향) 외곽에서 정렬체(44)를 제2융착한다.
제2융착 시, y축 방향의 융착 시, y축 방향의 융착의 길이는 전극(43)보다 크게 설정된다. y축 방향의 길이는 제1융착툴(212)의 열원(미도시)에서 온도 저하가 발생하지 않고 정렬체(44)를 안정적으로 융착할 수 있도록 설정된다.
이를 위하여, 제2융착툴(222)은 제2구동 조립체(223)에 장착된다. 즉 제2구동 조립체(223)는 제2융착을 위하여 제2융착툴(222)을 작동시키도록 구성된다.
예를 들면, 제2구동 조립체(223)는 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제21구동부재(상하 작동)(411), 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 제2지지체(221)를 향하여 제2융착툴(222)을 구비하는 제22구동부재(좌우 작동)(412), 및 제21구동부재(411)와 제22구동부재(412)를 연결하는 제2캠팔로워(cam follower)(413)를 포함한다.
제1실시예에서, 제2융착툴(222)은 x축 방향 양측에 각각 배치되며, 생산 속도와 설비의 한계 등을 고려하여 x축 방향 양측 중 일측에만 배치되거나 x축 방향을 따라 3개 이상으로 이격 배치될 수도 있다.
컷팅부(30)는 융착부(20)로부터 이송되는 융착체(24)에서 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조하도록 구성된다. 컷팅부(30)는 지지체(제2지지체(221)), 컷팅툴(302) 및 제3구동 조립체(303)를 포함한다. 제2지지체(221)는 제2융착유닛(22)의 일 구성으로써, 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 융착체(24)의 하면을 지지한다.
컷팅툴(302)은 제2융착유닛(22)에서 더 연장되는 제2지지체(221) 상에서 제1방향으로 진행하는 융착체(24)에 대하여, 제3방향의 제2지지체(221)의 상방에서 융착체(24)의 전극(43) 외곽을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다.
이와 같이, 융착부(20) 및 컷팅부(30)는 정렬체(44)로부터 전극(43)을 내장하는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)를 백(bag) 형태로 융착하고 컷팅하여, 단위체(34)를 제조한다.
또한, 단위체(34)를 제조를 위하여, 컷팅툴(302)은 제3구동 조립체(303)에 장착된다. 즉 제3구동 조립체(303)는 융착체(24)를 단위체(34)로 컷팅하기 위하여 컷팅툴(302)을 작동시키도록 구성된다.
예를 들면, 제3구동 조립체(303)는 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제31구동부재(상하 작동)(311), 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 지지체 제2지지체(221)를 향하여 컷팅툴(302)을 구비하는 제32구동부재(좌우 작동)(312), 및 제31구동부재(311)와 제32구동부재(312)를 연결하는 제3캠팔로워(cam follower)(313)를 포함한다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1융착유닛에서 정렬체를 지지하는 제1지지체이고, 제2융착유닛에서 정렬체를 지지하며 컷팅부에서 융착체를 지지하는 제2지지체의 부분 단면도이다.
제1지지체(211) 및 제2지지체(221)는 동일 구조로 형성되어 제1융착유닛(21), 제2융착유닛(22)과 컷팅부(30)에 각각 적용되므로 이에 대하여 도 4를 참조하여 함께 설명한다.
제1지지체(211)는 정렬체(44)를 지지하는 벨트(501)에 진공 흡착홀(502)을 구비하고, 진공 흡착홀(502)을 진공 라인(503)으로 외부에 연결하는 이송 컨베이어로 형성된다.
제2지지체(221)는 융착체(24)를 지지하도록 제1지지체(211)와 동일 구조로 형성된다. 제1지지체(211)는 정렬체(44)를 지지하고, 제2지지체(221)는 융착체(24)를 지지하는 차이가 있다.
제1, 제2융착유닛(21, 22) 및 컷팅부(30)의 순한 이동(M1)에 대응하여 벨트(501)가 순환 이송(M2)한다. 이송(M2)시, 벨트(501)의 마찰을 감소시키기 위하여, 제1지지체(211)는 벨트(501) 하측에 윤활유 레이어(504), 벨트(501)에 적절한 경도를 제공하는 우레탄 레이어(505) 및 전체 형상을 유지하는 프레임(506)을 포함한다.
실험에 의하면, 융착을 위하여 요구되는 제1지지체(211)의 경도와 컷팅을 위하여 요구되는 제2지지체(221)의 경도가 상이하다. 효과적으로 융착과 컷팅을 위하여, 융착시의 제1, 제2지지체(211, 221)의 쇼어 경도(shore hardness)는 70이하이고, 컷팅시의 제2지지체(221)의 쇼어 경도는 80이상이 바람직하다.
제1지지체(211) 상에서는 상, 하부 컨베이어(11, 12)가 정렬체(44)를 고정하므로 제1융착유닛(21)에 의한 정렬체(44)의 제1융착 시, 제품 오차의 가능성이 거의 없다.
제2지지체(221) 상에서는 상, 하부 컨베이어(11, 12)가 없으므로 제2융착유닛(22)에 의한 정렬체(44)의 제2융착 시, 및 컷팅부(30)에 의한 융착체(24)의 컷팅시, 진공 흡착홀(502)의 흡착력으로 정렬체(44) 및 융착체(24)를 벨트(501) 상에 흡착 고정한다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 제1, 제2융착툴 또는 컷팅툴, 융착/컷팅툴을 제1, 제2구동 조립체 또는 제3, 제4구동 조립체에 장착하는 측면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 자른 단면도이며, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 제1, 제2구동 조립체 또는 제3, 제4구동 조립체의 작동 상태도이다.
제1, 제2구동 조립체(213, 223) 또는 제3, 제4구동 조립체(303, 423)는 동일 구조로 형성되어 제1융착유닛(21), 제2융착유닛(22), 컷팅부(30) 및, 융착/컷팅부(230)에 제1, 제2융착툴(212, 222) 또는 컷팅툴, 융착/컷팅툴(302, 422)을 각각 장착하므로 이에 대하여 도 5 내지 도 7을 참조하여 함께 설명한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1, 제2구동 조립체(213, 223)는 제12, 제22구동부재(112, 412)에 장착되는 베이스 블록(601), 및 양측에 탄성부재(602)를 개재하고 중앙에 힌지(603)로 베이스 블록(601)에 장착되는 히팅 블록(604)을 더 포함한다. 제1, 제2융착툴(212, 222)은 히팅 블록(604)에 장착된다.
히팅 블록(604)에는 히터(605)가 부착된다. 일례로써, 히터(605)에는 운모 재질의 플레이트 히터가 적용될 수 있다. 플레이트 히터는 1~2mm의 두께로 경량 및 슬림화를 가능하게 한다.
제3구동 조립체(303)는 제32구동부재(312)에 장착되는 베이스 블록(601), 및 양측에 탄성부재(602)를 개재하고 중앙에 힌지(603)로 베이스 블록(601)에 장착되는 작동 블록(614)을 더 포함한다. 컷팅툴(302)은 작동 블록(614)에 장착된다. 작동 블록(614)에는 히터가 부착되지 않는다. 공정 특성상, 히팅 블록(604) 대신에 작동 블록(614)이 장착된다.
탄성부재(602)와 힌지(603)는 베이스 블록(601)과 히팅 블록(604) 또는 작동 블록(614)과의 사이에서 자동 조심 장치를 형성하여, 하부의 제1, 제2지지체(211, 221)와 상부의 제1, 제2융착툴(212, 222) 및 컷팅툴(302)과의 평행을 자동으로 맞출 수 있다. 따라서 x, y축 방향에서 융착 및 컷팅의 품질이 균일하게 될 수 있다.
도 8은 도 5 내지 도 7의 제1, 제2구동 조립체에 장착되는 제1, 제2융착툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다. 도 8을 참조하면, 제1, 제2융착툴(212, 222)의 단부(a1, b1, c1)는 다양한 구조로 형성되어, 정렬체(44)에서 전극(43)의 외곽을 제1, 제2융착할 수 있다.
제1, 제2융착툴(212, 222)의 단부(a1, b1, c1)는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)에 열을 작용시키는 부분으로써, 상호 융착을 위하여 넓은 면적으로 형성된다. 예를 들면, 단부(a1, b1, c1)는 전체적인 라운드 구조(a1), 직선의 양단에 라운드를 가지는 기본 구조(b1), 및 직선의 양단에 라운드를 가지고 중간 부분에 홈을 가지는 2열 구조(c1)로 형성될 수 있다.
기본 구조의 단부(b1)에 비하여, 전체적인 라운드 구조의 단부(a1)는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)에서 주름을 완화하고, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)의 열충격을 완화할 수 있다. 2열 구조의 단부(c1)는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)를 동일 폭으로 융착하지만 전달되는 열량을 감소시킬 수 있다.
도 9는 도 5 내지 도 7의 제3구동 조립체에 장착되는 컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다. 도 9를 참조하면, 컷팅툴(302)의 단부(a2, b2, c2)는 다양한 구조로 형성되어 융착체(24)에서 전극(43)의 외곽을 컷팅할 수 있다. 컷팅툴(302)의 단부(a2, b2, c2)는 융착체(24)를 컷팅하도록 형성되고, 예를 들면, 2중 각도 구조(a2), 기본 구조(b2) 및 라운드 구조(c2)로 형성될 수 있다.
기본 구조의 단부(b2)에 비하여, 2중 각도 구조의 단부(a2)는 컷팅시, 추가적인 융착 강도를 확보할 수 있다. 단부(a2)의 각도(θ1, θ2)를 2중으로 구성하여 전단력에 의한 컷팅보다 열에 의한 열압착에 더 비중을 제공하여 진행한다.
각도(θ1, θ2)를 조절함으로써 정렬체(44)의 융착 강도와 융착체(24) 컷팅면의 품질 간의 트레이드오프 관계에서 최적점을 찾을 수 있다. 라운드 구조의 단부(c2)는 곡률을 가지므로 정렬체(44)의 융착 강도와 융착체(24) 컷팅면의 품질을 모두 확보할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2융착유닛(22)은 제2지지체(221) 상에 배치되고 제2지지체(221)와 밀착되는 롤로 형성되어, 융착체(24)를 컷팅부(30)로 이송하는 제1피더(401)를 더 포함한다.
컷팅부(30)는 제2지지체(221)의 종단에 배치되고 상호 밀착되는 닙롤(nip roll)로 형성되어, 단위체(34)를 컷팅부(30)로부터 인출하는 제2피더(402)를 더 포함한다.
융착 완료된 융착체(24)는 제2지지체(221) 및 제1피더(401)에 의하여 컷팅부(30)로 이송된다. 제1피더(401)는 제2지지체(221)와 동일한 접선속도로 회전한다. 따라서 제2지지체(221)는 적절한 텐션을 구현하여 제2융착 및 컷팅의 진행을 가능하게 한다.
제1피더(401)를 구동하지 않는 경우, 제2피더(402)의 닙롤 구동으로 융착체(24)를 제2지지체(221)에 밀착시킬 수도 있다. 제1피더(401)의 롤은 하나 또는 복수(미도시)로 구비될 수 있고, 제2피더는 벨트(미도시)로 구성될 수도 있다.
컷팅부(30)에서 컷팅된 단위체(34)는 진공 흡착홀(502)에 작용하는 진공 흡착력에 의하여 제2지지체(221)에 고정되어 이송된다. 컷팅부(30)는 제2융착툴(222)에 의하여 융착된 융착 부분의 x축 방향의 중앙을 컷팅툴(302)로 컷팅한다.
이를 위하여, 컷팅툴(302)은 별도의 트리거 센서(미도시)의 신호에 의하여 작동될 수 있다. 컷팅툴(302)은 생산 속도와 설비의 한계 등을 고려하여 x축 방향에서 도시된 바와 같이, 쌍으로 구비될 수 있고, 1개 또는 3개 이상으로 구비될 수도 있다.
이와 같이 구성되는 제1실시예의 이차전지 제조장치(1)를 이용하여, 이차전지(300)의 단위체(34)를 제조하는 이차전지 제조방법에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1실시예의 이차전지 제조방법은 이송단계(ST10), 융착단계(ST20), 및 컷팅단계(ST30)를 포함한다.
이송단계(ST10)는 이송부(10)에서 진행되며, 서로의 사이에 전극(43)을 배치한 제1세퍼레이터(41)와 제2세퍼레이터(42)의 정렬체(44)를 홀딩하여 이송한다. 융착단계(ST20)는 융착부(20)에서 진행되며, 이송단계(ST10)에서 이송되는 정렬체(44)에서 전극(43)의 외곽을 융착하여 융착체(24)를 형성한다.
융착단계(ST20)는 제1융착유닛(21)에서 진행되는 제1융착단계(ST21)와 제2융착유닛(22)에서 진행되는 제2융착단계(ST22)를 포함한다. 제1융착단계(ST21)는 정렬체(44)가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착하고, 제2융착단계(ST22)는 정렬체(44)가 진행하는 제1방향 양측을 각각 제2융착한다.
제1융착단계(ST21)는 제1방향(x축 방향)으로 벋어서, 전극(43)의 제2방향 외곽에서 정렬체(44)를 제1융착한다. 제2융착단계(ST22)는 제2방향(y축 방향)으로 벋어서, 전극(43)의 제1방향 외곽에서 정렬체(44)를 제2융착한다.
제1, 제2융착은 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)의 고분자 물질(예, PE)에 열을 가하여 밀착하여 접합한다. 융착 시간은 미리초(mms) 수준으로 설정된다. 또한 적합한 제1, 제2융착을 위하여, 압력, 온도 및 시간을 설정할 필요가 있다.
융착이 적정 수준으로 유지되는 조건에서, 압력 조건의 설정 가능 범위가 넓어진다. 그러나 압력 조건이 과도한 경우 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)가 용융되어 절단되는 현상이 발생할 수도 있다. 융착 조건은 오히려 온도에 민감하다. 일례로써, 융착 시간이 0.03~0.07초인 경우, 온도는 180~240℃ 수준일 수 있다.
컷팅단계(ST30)는 컷팅부(30)에서 진행되며, 융착단계(ST20)에서 이송되는 융착체(24)에서 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다. 즉 컷팅단계(ST30)는 제1방향으로 진행하는 융착체(24)에 대하여, 제1방향 및 제2방향에 교차하는 제3방향의 상방에서, 융착체(24)의 전극(43) 외곽을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다.
컷팅은 컷팅툴(302)의 기구적인 형상과 온도, 시간 및 압력 조건에 상관 관계를 가진다. 예를 들면, 컷팅 시간이 0.02~0.07초 내에서 고품질의 절단면을 확보하기 위해서는 240~280℃의 고온이 요구된다.
과도한 압력이 가해지는 경우, 제2지지체(221)의 벨트(501)를 손상시킬 수 있으므로 컷팅부(30)에 적정한 탄성부재(602) 등의 충격완화 장치가 필요하고, 내열성이 우수한 벨트(501)가 요구된다.
일례로써, 컷팅을 위한 컷팅툴(302)의 하강 깊이는 접촉면을 기준으로 50~100um 이다. 하강 깊이가 깊을수록 컷팅에는 유리하나 벨트(501)의 손상과 컷팅툴(302)의 마모 및 오염이 증가할 수 있다. 따라서 최소의 깊이로 컷팅하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 이하의 제2실시예를 제1실시예와 비교하여, 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 정면도이다. 도 10을 참조하면, 제2실시예의 이차전지 제조장치(2)는 단위체(34)를 제조하는 이송부(10), 제1융착유닛(21) 및 융착/컷팅부(230)를 포함한다.
제1, 제2실시예를 비교하면, 이송부(10)는 동일하므로 이에 대한 설명을 생략한다. 제1실시예의 이차전지 제조장치(1)는 제1, 제2융착유닛(21, 22)으로 융착부(20)를 형성하고, 컷팅부(30)를 별도로 구성한다. 이에 비하여, 제2실시예의 이차전지 제조장치(2)는 제1융착유닛(21)으로 제1융착하고, 융착/컷팅부(230)로 제2융착과 컷팅하도록 구성된다.
제1융착유닛(21)은 이송부(10)에서 이송되는 정렬체(44)에서 전극(43)의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체(24)를 형성한다. 제1융착유닛(21)은 정렬체(44)가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측에 구비되어 제2방향의 양측을 각각 제1융착한다. 제1, 제2실시예를 비교하면, 제1융착유닛(21)은 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
융착/컷팅부(230)는 부분 융착체(24)에서 전극(43)의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조하도록 구성된다.
융착/컷팅부(230)는 제4지지체(421), 융착/컷팅툴(422) 및 제4구동 조립체(423)을 포함한다. 제4지지체(421)는 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 부분 융착체(24)의 하면을 지지한다.
융착/컷팅툴(422)는 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 제4지지체(421)의 상방에서 부분 융착체(24)의 전극(43) 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다.
이와 같이, 제1융착유닛(21) 및 융착/컷팅부(230)는 정렬체(44)로부터 전극(43)을 내장하는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)를 백(bag) 형태로 제1, 제2융착하고 컷팅하여, 단위체(34)를 제조한다.
또한 단위체(34)의 제조를 위하여, 융착/컷팅툴(230)은 제4구동 조립체(423)에 장착된다. 즉 제4구동 조립체(423)는 부분 융착체(24)를 단위체(34)로 컷팅하기 위하여 융착/컷팅툴(422)을 작동시키도록 구성된다.
예를 들면, 제4구동 조립체(423)는 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제41구동부재(상하 작동)(431), 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 제4지지체(421)를 향하여 융착/컷팅툴(422)을 구비하는 제42구동부재(좌우 작동)(432), 및 제41구동부재(431)와 제42구동부재(432)를 연결하는 제4캠팔로워(cam follower)(433)를 포함한다.
도 11은 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 일 융착/컷팅툴의 2가지 단부를 도시한 부분 단면도이다. 도 5 내지 도 7 및 도 11을 참조하면, 제4구동 조립체(423)는 제42구동부재(432)에 장착되는 베이스 블록(601), 및 베이스 블록(601)에 장착되는 히팅 블록(604)을 더 포함한다.
융착/컷팅툴(422)은 히팅 블록(604)에 장착되며, 일측에 부분 융착체(24)를 가압하여 융착하는 평면 단부를 가지는 융착부재(425), 및 융착부재(425)의 일측에 부착되어 부분 융착체(24)를 컷팅하는 나이프(426)를 포함한다. 융착/컷팅툴(422)에서 나이프(426)와 융착부재(425)는 x축 방향에서 좌우로 배치되는 제1셋트(a3)와 우좌로 배치되는 제2셋트(b3)를 형성하여, y축 방향으로 배치할 수 있다.
제4구동 조립체(423)의 작동에 따라 융착/컷팅툴(422)의 높이 차이(ΔH1)를 가지는 융착부재(425)가 부분 융착체(24)를 가압하여 제2융착하면서, 나이프(426)가 부분 융착체(24)를 컷팅한다. 높이 차이(ΔH1)는 컷팅과 제2융착의 시간차를 설정한다.
부분 융착체(24)의 컷팅이 제2융착보다 먼저 일어날 수 있으므로 높이 차이(ΔH1)가 작을수록 부분 융착체(24)의 컷팅 정밀도 측면에서 유리하지만 너무 작을 경우 부분 융착체(24)의 컷팅 품질이 저하될 수 있다.
도 12는 도 11의 2가지 단부의 배치에 따른 융착/컷팅툴에 의하여 융착된 부분 융착체의 평면도이다.
도 12를 참조하면, 융착/컷팅툴(422)의 제1셋트(a3)와 제2셋트(b3)는 제2융착되는 부분(융착부재(425)에 대응)을 부분 융착체(24)의 제1방향(x축 방향)에서 교호적으로 배치하면서, 제2융착된 부분의 일측을 제2방향(y축 방향)에서 서로 실선(L1)으로 연결할 수 있다.
나이프(426)는 실선(L1)으로 연결되는 제2융착된 부분의 일측을 따라 y축방향 전폭에 걸쳐서 부분 융착체(24)를 컷팅한다.
도 13은 도 11의 2가지 단부의 배치에 따른 다른 융착/컷팅툴에 의하여 융착된 부분 융착체를 컷팅한 평면도이다.
도 13을 참조하면, 융착/컷팅툴(422)의 제1셋트(a3) 및 제2셋트(b3)의 나이프(426)는 실선(L1)으로 연결되는 제2융착된 부분(융착부재(425)에 대응)을 부분 융착체(24)의 제2방향(y축 방향) 전폭으로 컷팅하므로 부분 융착체(24)를 2개로 분할한다.
즉 실선(L1)은 2개의 실선(L2, L3)으로 분할된다. 따라서 분할된 부분 융착체(24a, 24b)는 제2융착되는 부분(융착부재(425)에 대응)을 y축 방향으로 이격 배치하여, 각각 형성된다.
도 14는 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 다른 융착/컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다. 도 5 내지 도 7 및 도 14을 참조하면, 제4구동 조립체(423)는 제42구동부재(432)에 장착되는 베이스 블록(601), 및 베이스 블록(601)에 장착되는 히팅 블록(604)을 더 포함한다.
융착/컷팅툴(422)은 히팅 블록(604)에 장착되며, 양측에 부분 융착체(24)를 가압하여 융착하도록 평면 단부를 가지고 승강하는 융착부재들(427), 및 융착부재들(427)사이에 구비되어 부분 융착체(24)를 컷팅하는 나이프(428)를 포함한다.
제4구동 조립체(423)의 작동에 따라 융착/컷팅툴(422)의 융착부재들(427)은 높이 차이(ΔH2)를 흡수하면서 부분 융착체(24)를 양측에서 가압하여 융착하면서, 나이프(428)는 하강하여 부분 융착체(24)를 컷팅한다.
예를 들면, 융착부재(427)는 스프링(미도시) 등의 지지 구조로 초기에는 약 20~100um 수준의 높이 차이(ΔH2)를 가지고 가압 및 제2융착을 먼저 수행하며, 나이프(428)는 제2융착 후 내려오면서 부분 융착체(24)를 컷팅한다. 높이 차이(ΔH2)는 제2융착과 컷팅의 시간차를 설정한다.
도 15는 도 10의 제4구동 조립체에 장착되는 또 다른 융착/컷팅툴의 단부를 도시한 부분 단면도이다. 도 15를 참조하면, 융착/컷팅툴(444)에서, 나이프(428)는 제1방향에서 중간이 날카롭게 돌출되는 대칭 구조를 형성한다.
융착부재들(447)은 나이프(428)의 대칭 구조(x축 방향)를 수용하고, 나이프(428)의 양측에서 부분 융착체(24)를 가압하여 제2융착하도록 제1방향에서 중간이 뾰족하게 돌출되는 돌출 단부를 가지는 대칭 구조를 형성한다. 그리고 융착부재들(447)은 힌지(448)로 선회 가능하게 장착된다. 융착부재들(447)은 스프링 또는 자체 탄성으로 높이 차이(ΔH3)를 흡수할 수 있다. 즉 융착부재들(447)은 융착과 컷팅의 두 가지 기능을 원활히 수행할 수 있도록 푸셔로 작용한다.
제4구동 조립체(423)의 작동에 따라 융착/컷팅툴(444)의 융착부재들(447)은 높이 차이(ΔH3)를 흡수하면서 부분 융착체(24)를 양측에서 가압하여 제2융착하면서, 나이프(428)는 하강하여 부분 융착체(24)를 컷팅한다.
이때, 융착부재들(447)은 부분 융착체(24)에 접촉하면서 힌지(448)를 중심으로 선회되어 부분 융착체(24)를 가압하여 제2융착하고, 나이프(428)가 하강하여 부분 융착체(24)를 컷팅한다. 따라서 컷팅 순간에 부분 융착체(24)에서 동시에 용융이 일어나 제2융착된다.
이와 같이 구성되는 제2실시예의 이차전지 제조장치(2)를 이용하여, 이차전지(300)의 단위체(34)를 제조하는 이차전지 제조방법에 대하여 설명한다. 도 10을 참조하면, 제2실시예의 이차전지 제조방법은 이송단계(ST10), 부분 융착단계(ST21), 및 융착/컷팅단계(ST230)를 포함한다.
제1, 제2실시예를 비교하면, 이송단계(ST10)는 동일하므로 이에 대한 설명을 생략한다. 제1실시예의 이차전지 제조방법은 제1, 제2융착단계(ST21, ST22)로 융착단계(ST20)를 형성하고, 컷팅단계(ST30)를 별도로 구성한다. 이에 비하여, 제2실시예의 이차전지 제조방법은 부분 융착단계(ST21)로 정렬체(44)를 부분 융착(제1융착)하고, 융착/컷팅단계(ST230)를 부분 융착체(24)를 융착(제2융착)과 컷팅하도록 구성된다.
부분 융착단계(ST21)는 제1융착유닛(21)에서 진행되며, 이송단계(ST10)에서 이송되는 정렬체(44)에서 전극(43)의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체(24)를 형성한다. 부분 융착단계(ST21)는 정렬체(44)가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착한다. 제1, 제2실시예를 비교하면, 제1융착단계(ST21)과 부분 융착단계(ST21)는 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
융착/컷팅단계(ST230)는 부분 융착단계(ST21)에서 이송되는 부분 융착체(24)에서 전극(43)의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다.
융착/컷팅단계(ST230)는 제1방향(x축 방향)으로 진행하는 부분 융착체(24)의 하면을 지지하고, 제2방향(y축 방향)에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상방에서 부분 융착체(24)의 전극(43) 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들(43) 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체(34)를 제조한다. 제2융착은 부분 융착체(24)가 진행하는 제1방향(x축 방향)의 양측을 각각 융착한다.
이와 같이 제2실시예의 이차전지 제조방법은 제2융착과 컷팅을 통합하여 진행한다. 제2융착과 컷팅을 동시에 진행하기 위하여, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)는 제2융착 전에 가압되어 서로 밀착되어야 한다.
제2실시예에서, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)는 제1융착에 의하여 전극(43)을 내장하고 있으므로 전극(43)의 두께에도 불구하고, 전극(43)의 휘어짐이 발생되지 않는다. 이로 인하여, 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)가 밀착 상태를 유지한다. 따라서 제2융착과 컷팅이 동시에 원활히 진행될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분해 사시도이다. 도 16을 참조하면, 제1, 제2실시예의 이차전지 제조장치(1, 2) 또는 제조방법으로 제조되는 일 실시예의 이차전지(300)는 전극 조립체(100)와 케이스(200)를 포함한다.
전극 조립체(100)는 전극(43)을 내장하는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)를 백(bag) 형태로 제조한 단위체(34)를 복수로 적층하여 형성된다. 단위체(34)에서 전극(43)의 탭(435)은 융착(제1융착)되는 제1, 제2세퍼레이터(41, 42) 사이로 돌출된다. 케이스(200)는 전극 조립체(100)와 전해액을 수용한다. 일례로써, 케이스(200)는 파우치 또는 캔(미도시)으로 형성될 수 있다.
일 실시예의 이차전지(300)에서, 전극(43)이 제1, 제2세퍼레이터(41, 42)의 열 접합된 백(Bag) 형상의 내부에 위치하므로, 이차전지(300)의 구동시, 여러 가지 요인으로 인하여, 셀 내부에서 발열하여 제1, 제2세파레이터(41, 42)가 수축하는 경우에도, 전극들(43)이 서로 접촉하는 단락(short circuit)의 가능성이 감소될 수 있다.
제1, 제2세퍼레이터(41, 42)와 전극(43)은 백 형태의 단위체(34)로 형성되므로 단위체(34)의 취급이 용이하고, 제조 공정이 단순하며, 생산성이 향상될 수 있다. 도시하지 않았으나. 제1, 제2세퍼레이터는 전극 중 음극만을 백(bag) 형태로 제조하고, 양극을 백 사이에 배치하여 전극 조립체(100)를 형성할 수도 있다.
융착부(20)의 제1융착유닛(21)에서 상, 하부 컨베이어(11, 12)가 정렬체(44)를 홀딩한 상태에서, 전극(43)에 대하여 제1융착이 제1방향 전체 범위와, 제2방향의 일부 범위에서 진행되어 단위체(34)를 형성하므로 단위체(34), 전극 조립체(100) 및 이차전지(300)의 정밀도가 확보될 수 있다. 즉 공정 변화에도 불구하고 단위체(34)의 품질 변동이 최소화 될 수 있고, 안정적인 생산이 가능하게 된다.
도 17은 본 발명의 제3실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 구현하는 이차전지의 제조장치의 평면도이다. 도 17을 참조하면, 제3실시예의 이차전지 제조장치(3)는 제1지지체를 하부 컨베이어(115) 또는 상부 컨베이어(12)로 구성한다.
하부 컨베이어(115)는 정렬체(44)의 하면을 지지하면서 진행하고, 상부 컨베이어(12)는 정렬체(44)의 상면을 지지하면서 하부 컨베이어(115)에 밀착하여 정렬체(44)를 홀딩하면서 진행한다.
이때, 하부 컨베이어(115)는 넓은 폭으로 형성되고, 융착부(20)의 상부 컨베이어(12)는 하부 컨베이어(115)보다 좁은 폭으로 형성되는 정렬체(44)를 누르는 상태로 정렬체(44)를 홀딩하면서 진행할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
1, 2, 3: 이차전지 제조장치 10: 이송부
11, 12: 하, 상부 컨베이어 20: 융착부
21, 22: 제1, 제2융착유닛 24: 융착체(부분 융착체)
30: 컷팅부 34: 단위체
41, 42: 제1, 제2세퍼레이터 43: 전극
44: 정렬체 100: 전극 조립체
111: 제11구동부재(상하) 112: 제12구동부재(좌우)
113: 제1캠팔로워(cam follower) 115: 하부 컨베이어
200: 케이스 211: 제1지지체
212: 제1융착툴 213: 제1구동 조립체
221: 제2지지체 222: 제2융착툴
223: 제2구동 조립체 230: 융착/컷팅부
300: 이차전지 435: 탭
302: 컷팅툴 303: 제3구동 조립체
311: 제31구동부재(상하) 312: 제32구동부재(좌우)
313: 제3캠팔로워(cam follower) 401, 402: 제1, 제2피더
411: 제21구동부재(상하) 412: 제22구동부재(좌우)
413: 제2캠팔로워(cam follower) 421: 제4지지체
422: 융착/컷팅툴 423: 제4구동 조립체
425: 융착부재 426, 428: 나이프
427, 447: 융착부재 431: 제41구동부재(상하)
432: 제42구동부재(좌우) 433: 제4캠팔로워
443, 444: 융착/컷팅툴 448, 603: 힌지
501: 벨트 502: 진공 흡착홀
503: 진공 라인 504: 윤활유 레이어
505: 우레탄 레이어 506: 프레임
601: 베이스 블록 602: 탄성부재
604: 히팅 블록 614: 작동 블록
a1, b1, c1: 단부(라운드 구조, 기본 구조, 2열 구조)
a2, b2, c2: 단부(2중 각도 구조, 기본 구조, 라운드 구조)
a3, b3: 제1, 제2셋트 L1, L2, L3: 실선
ST10: 이송단계 ST20: 융착단계
ST21: 제1융착단계(부분 융착단계) ST22: 제2융착단계
ST30: 컷팅단계 ST230: 융착/컷팅단계
W: 폭 θ1, θ2: 각도
ΔH1, ΔH2, ΔH3: 높이 차이

Claims (43)

  1. 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송부;
    상기 이송부에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽을 융착하여 융착체를 형성하는 융착부; 및
    상기 융착부에서 이송되는 상기 융착체에서 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 컷팅부
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는
    상기 정렬체의 하면을 지지하면서 진행하는 하부 컨베이어, 및
    상기 정렬체의 상면을 지지하면서 상기 하부 컨베이어에 밀착하여 상기 정렬체를 홀딩하면서 진행하는 상부 컨베이어
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향(y축 방향)에서,
    상기 하부 컨베이어 또는 상기 상부 컨베이어 중 하나 이상은
    상기 정렬체의 폭보다 좁은 폭으로 형성되는 이차전지 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 융착부는
    상기 정렬체가 진행하는 제1방향(x축 방향)에 교차하는 제2방향 양측에 구비되어 상기 제2방향의 양측을 각각 제1융착하는 제1융착유닛, 및
    상기 제1융착유닛의 상기 제1방향 일측에 구비되어 상기 정렬체가 진행하는 제1방향 양측을 각각 제2융착하는 제2융착유닛
    을 포함하는 이차전지 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1융착유닛은
    상기 제2방향(y축 방향) 양측 각각에서 상기 정렬체의 한 면을 지지하는 제1지지체,
    상기 제1방향 및 상기 제2방향에 교차하는 제3방향(z축 방향)의 상기 제1지지체의 마주보는 방향에서 상기 정렬체의 상기 전극 외곽을 융착하는 제1융착툴, 및
    상기 제1융착툴을 작동시키는 제1구동 조립체
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1지지체는
    상기 정렬체의 하면을 지지하면서 진행하는 하부 컨베이어 또는
    상기 정렬체의 상면을 지지하면서 상기 하부 컨베이어에 밀착하여 상기 정렬체를 홀딩하면서 진행하는 상부 컨베이어
    로 구성되는 이차전지 제조장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1융착툴은
    상기 제1방향(x축 방향)으로 벋어 형성되는 이차전지 제조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1융착툴은
    상기 제1방향의 일단에서 상기 제2방향(y축 방향)으로 교차하여 더 형성되는 이차전지 제조장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1구동 조립체는,
    상기 제3방향(z축 방향)으로 왕복 작동되는 제11구동부재,
    상기 제1방향(x축 방향)으로 왕복 작동되고 상기 제1지지체를 향하여 상기 제1융착툴을 구비하는 제12구동부재, 및
    상기 제11구동부재와 상기 제12구동부재를 연결하는 제1캠팔로워(cam follower)
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1구동 조립체는
    상기 제12구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및
    양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며,
    상기 제1융착툴은
    상기 히팅 블록에 장착되는 이차전지 제조장치.
  11. 4항에 있어서,
    상기 제2융착유닛은
    상기 제1방향으로 진행하는 상기 정렬체의 하면을 지지하는 제2지지체,
    상기 제2방향에 교차하는 제3방향의 상기 제2지지체의 상방에서, 상기 정렬체의 상기 전극 외곽을 융착하는 제2융착툴, 및
    상기 제2융착툴을 작동시키는 제2구동 조립체
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2융착툴은
    상기 제2방향으로 벋어 형성되고, 상기 전극의 상기 제1방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착하는 이차전지 제조장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2구동 조립체는,
    상기 제3방향으로 왕복 작동되는 제21구동부재,
    상기 제1방향으로 왕복 작동되고 상기 제2지지체를 향하여 상기 제2융착툴을 구비하는 제22구동부재, 및
    상기 제21구동부재와 상기 제22구동부재를 연결하는 제2캠팔로워(cam follower)
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2구동 조립체는
    상기 제22구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및
    양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며,
    상기 제2융착툴은
    상기 히팅 블록에 장착되는 이차전지 제조장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2지지체는
    상기 융착체를 지지하는 벨트에 진공 흡착홀을 구비하고,
    상기 진공 흡착홀을 진공 라인으로 외부에 연결하는
    이송 컨베이어로 형성되는 이차전지 제조장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2융착 유닛은
    상기 제2지지체 상에 배치되고 상기 제2지지체와 밀착되는 닙롤(nip roll)로 형성되어, 상기 융착체를 상기 컷팅부로 이송하는 제1피더
    를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 컷팅부는
    상기 제2지지체의 종단에 배치되고 상호 밀착되는 닙롤(nip roll)로 형성되어, 상기 단위체를 상기 컷팅부로부터 인출하는 제2피더
    를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 컷팅부는
    상기 제2융착유닛에서 더 연장되는 상기 제2지지체 상에서 상기 제1방향으로 진행하는 상기 융착체에 대하여, 상기 제3방향의 상기 제2지지체의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 컷팅툴, 및
    상기 컷팅툴을 작동시키는 제3구동 조립체
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 컷팅부는
    제1방향으로 진행하는 상기 융착체의 하면을 지지하는 지지체 상에서 상기 융착체에 대하여, 상기 제1방향에 교차하는 제3방향의 상기 지지체의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 컷팅툴, 및
    상기 컷팅툴을 작동시키는 제3구동 조립체
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제3구동 조립체는
    상기 제3방향으로 왕복 작동되는 제31구동부재,
    상기 제1방향으로 왕복 작동되고 상기 지지체를 향하여 상기 컷팅툴을 구비하는 제32구동부재, 및
    상기 제31구동부재와 상기 제32구동부재를 연결하는 제3캠팔로워(cam follower)
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제3구동 조립체는
    상기 제32구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및
    양측에 탄성부재를 개재하고 중앙에 힌지로 상기 베이스 블록에 장착되는 작동 블록을 더 포함하며,
    상기 컷팅툴은
    상기 작동 블록에 장착되는 이차전지 제조장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 융착부 및 상기 컷팅부는
    상기 정렬체로부터 상기 전극을 내장하는 상기 제1세퍼레이터와 상기 제2세퍼레이터를 백 형태로 융착하고 컷팅하여, 상기 단위체를 제조하는 이차전지 제조장치.
  23. 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송부;
    상기 이송부에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체를 형성하는 제1융착유닛; 및
    상기 부분 융착체에서 상기 전극의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 융착/컷팅부
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1융착유닛은
    상기 정렬체가 진행하는 제1방향에 교차하는 제2방향 양측에 구비되어 상기 제2방향의 양측을 각각 제1융착하는 이차전지 제조장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 융착/컷팅부는
    상기 제1방향으로 진행하는 상기 부분 융착체의 하면을 지지하는 제4지지체,
    상기 제2방향에 교차하는 제3방향의 상기 제4지지체의 상방에서 상기 부분 융착체의 상기 전극 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하는 융착/컷팅툴, 및
    상기 융착/컷팅툴을 작동시키는 제4구동 조립체
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제4구동 조립체는,
    상기 제3방향으로 왕복 작동되는 제41구동부재,
    상기 제1방향으로 왕복 작동되고 상기 제4지지체를 향하여 상기 융착/컷팅툴을 구비하는 제42구동부재, 및
    상기 제41구동부재와 상기 제42구동부재를 연결하는 제4캠팔로워(cam follower)
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제4구동 조립체는
    상기 제42구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및
    상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며,
    상기 융착/컷팅툴은
    상기 히팅 블록에 장착되며, 일측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하는 평면 단부를 가지는 융착부재, 및
    상기 융착부재의 일측에 부착되어 상기 부분 융착체를 컷팅하는 나이프
    를 포함하는 이차전지 제조장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 융착/컷팅툴에서 상기 나이프와 상기 가압부재는
    상기 제1방향에서 좌우로 배치되는 제1셋트와 우좌로 배치되는 제2셋트를 형성하는 이차전지 제조장치.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제1셋트와 상기 제2셋트는
    상기 부분 융착체에 상기 제2방향에서 연속되는 실선을 형성하는 이차전지 제조장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 나이프는
    상기 실선을 따라 상기 부분 융착체를 컷팅하는 이차전지 제조장치.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 제4구동 조립체는
    상기 제42구동부재에 장착되는 베이스 블록, 및
    상기 베이스 블록에 장착되는 히팅 블록을 더 포함하며,
    상기 융착/컷팅툴은
    상기 히팅 블록에 장착되며, 양측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하도록 평면 단부를 가지고 승강하는 융착부재들, 및
    상기 융착부재들 사이에 구비되어 상기 부분 융착체를 컷팅하는 나이프를 포함하는 이차전지 제조장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 나이프는
    상기 제1방향에서 중간이 날카롭게 돌출되는 대칭 구조를 형성하고,
    상기 융착부재들은
    상기 나이프의 대칭 구조를 수용하고 양측에 상기 부분 융착체를 가압 및 융착하도록 상기 제1방향에서 중간이 뾰족하게 돌출되는 돌출 단부를 가지고 대칭 구조를 형성하는 이차전지 제조장치.
  33. 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송단계;
    상기 이송단계에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽을 융착하여 융착체를 형성하는 융착단계; 및
    상기 융착단계에서 이송되는 상기 융착체에서 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 컷팅단계
    를 포함하는 이차전지 제조방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 융착단계는
    상기 정렬체가 진행하는 제1방향에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착하는 제1융착단계, 및
    상기 정렬체가 진행하는 상기 제1방향 양측을 각각 제2융착하는 제2융착단계
    를 포함하는 이차전지 제조방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제1융착단계는
    상기 제1방향으로 벋어서, 상기 전극의 상기 제2방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착하는 이차전지 제조방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제2융착단계는
    상기 제2방향으로 벋어서, 상기 전극의 상기 제1방향 외곽에서 상기 정렬체를 융착하는 이차전지 제조방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 컷팅단계는
    상기 제1방향으로 진행하는 상기 융착체에 대하여, 상기 제1방향 및 상기 제2방향에 교차하는 제3방향의 상방에서 상기 융착체의 상기 전극 외곽을 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 이차전지 제조방법.
  38. 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터 사이에 전극을 배치한 정렬체를 홀딩하여 이송하는 이송단계;
    상기 이송단계에서 이송되는 상기 정렬체에서 상기 전극의 외곽 일부를 제1융착하여 부분 융착체를 형성하는 부분 융착단계; 및
    상기 부분 융착단계에서 이송되는 상기 부분 융착체에서 상기 전극의 외곽의 나머지 중 일부를 제2융착하고 이웃하는 전극들 사이의 융착 부분을 컷팅하여 단위체를 제조하는 융착/컷팅단계
    를 포함하는 이차전지 제조방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 부분 융착단계는
    상기 정렬체가 진행하는 제1방향에 교차하는 제2방향 양측을 각각 제1융착하는 이차전지 제조방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 융착/컷팅단계는
    상기 제1방향으로 진행하는 상기 부분 융착체의 하면을 지지하고,
    상기 제2방향에 교차하는 제3방향의 상방에서 상기 부분 융착체의 상기 전극 외곽을 제2융착하고 동시에 이웃하는 전극들 사이를 컷팅하여 상기 단위체를 제조하는 이차전지 제조방법.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항의 제조장치 또는 제조방법으로 제조되며,
    전극을 내장하는 제1세퍼레이터와 제2세퍼레이터를 백(bag) 형태로 제조한 단위체를 복수로 적층하여 형성되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스
    를 포함하는 이차전지.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 케이스는
    캔 또는 파우치로 형성되는 이차전지.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 제1세퍼레이터 및 상기 제2세퍼레이터는
    전극 중 음극을 백(bag) 형태로 제조하는 이차전지.
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