WO2020050537A1 - 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치 - Google Patents

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WO2020050537A1
WO2020050537A1 PCT/KR2019/010927 KR2019010927W WO2020050537A1 WO 2020050537 A1 WO2020050537 A1 WO 2020050537A1 KR 2019010927 W KR2019010927 W KR 2019010927W WO 2020050537 A1 WO2020050537 A1 WO 2020050537A1
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plate
electrode plate
belt conveyor
vacuum belt
positive electrode
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PCT/KR2019/010927
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조기봉
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조기봉
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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
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    • 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 an apparatus for manufacturing a cell of a secondary battery, and more specifically, by transferring a negative electrode plate and a positive electrode plate to a stacked position by a vacuum belt, alternately stack them together with a continuous separator (separator) to stack the cells ( CELL STACK) is a secondary cell stack high-speed manufacturing apparatus.
  • a chemical cell is a battery composed of a pair of electrodes and an electrolyte of a negative electrode plate and a positive electrode plate, and the amount of energy that can be stored varies depending on the materials constituting the electrode and electrolyte.
  • These chemical cells are classified into primary batteries that are used only for one-time discharge because they have a very slow charging reaction, and secondary batteries that can be reused through repeated charging and discharging. Recently, the use of secondary batteries has increased due to the advantages of charging and discharging. There is a trend.
  • the secondary battery has been applied to various technical fields throughout the industry due to its advantages, and is widely used as an energy source for high-tech electronic devices such as wireless mobile devices, as well as existing gasoline using fossil fuels. And it is also receiving attention as an energy source for electric vehicles, etc., which have been proposed as solutions to air pollution of diesel internal combustion engines.
  • a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are sequentially stacked and immersed in an electrolyte solution, and the method of manufacturing an internal cell stack of the secondary battery is largely divided into two types.
  • a method in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are disposed on a separator and rolled to produce a jelly-roll type is often used, and in the case of a medium-large-sized secondary battery having more electric capacity
  • a method in which a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator are stacked in an appropriate order to produce them is used.
  • the separator (separator) 3 is zigzag as illustrated in FIG. 1.
  • the negative electrode plate 1 and the positive electrode plate 2 are alternately stacked in an inserted form.
  • a secondary battery inner cell stack made of such a Z-stacking type is disclosed in various prior arts such as Patent No. 10-0313119, Patent No. 10-1140447, and the like.
  • the negative electrode plate 1 and the positive electrode plate 2 are placed on separate tables T spaced apart from side to side. Each stage is stacked, and the stage 4 on which the negative electrode plate 1 and the positive electrode plate 2 are placed is horizontally reciprocated from side to side, and the robot 5 is provided with a negative electrode plate on the table T. (1) and the positive electrode plate (2) are alternately picked up and transferred to be stacked on the separator (3) clamped on the stage (4).
  • the distance of the electrode is shortened by tilting the stage to alternately stack the electrodes through the high-speed cell stack manufacturing apparatus of the secondary battery of Korean Patent No. 10-1730469 designed to improve the above problems.
  • the cell stack manufacturing apparatus as described above has a problem of shortening life due to high fatigue of parts used for tilting driving due to the impact of a driving process by tilting a heavy stacking stage, and this problem is driven at high speed. The more severe the side effects occurred.
  • the present invention was devised to solve the above-mentioned problems.
  • a vacuum belt conveyor as a device for alternately supplying a negative electrode plate and a positive electrode plate
  • a secondary battery cell is transported by transferring electrodes through a simple conveyor reciprocating motion and a belt rotating motion. It enables high-speed stacking, and the operation of transferring the electrode as in the previous [electrode adsorption-adsorption device rise-adsorption device transfer-transfer device drop-electrode adsorption release] and [electrode adsorption-conveyor movement-electrode absorption release]
  • Another object of the present invention is to provide a cell stack high-speed manufacturing apparatus.
  • the negative electrode plate conveying means consisting of a vacuum plate lower vacuum belt conveyor and a negative electrode plate upper vacuum belt conveyor to horizontally supply the negative electrode plate supplied from the negative electrode plate supply means through an air suction method to the adsorption and lamination position;
  • the cathode plate conveying means It is formed symmetrically with the cathode plate conveying means, and the anode plate conveying means having a vacuum belt conveyor at the bottom of the anode plate and a vacuum belt conveyor at the top of the anode plate to horizontally supply the anode plate supplied from the anode plate supply means through an air suction method to the adsorption and lamination position. ;
  • Separator supply means for continuously supplying the separator
  • a lamination stage formed between a negative electrode plate lower vacuum belt conveyor and a positive electrode plate lower vacuum belt conveyor, and having a laminated plate stacked between a negative electrode plate and a positive electrode plate supplied with a separator interposed therebetween;
  • the cathode plate and the anode plate can reach the lamination position even when they are moved horizontally only by a vacuum belt, so the copper wire is simple and the movement inertia of the electrode transfer operation is low. It is possible to obtain an effect capable of further improving the speed due to the simplification of the operation such as enabling driving, and further improving the production speed.
  • the increase in the inertia force of the reciprocating motion during the work due to the increase in the speed of the lamination work is low, resulting in low part fatigue, thereby improving productivity and extending equipment life.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a cell stack inside a secondary battery manufactured by a Z-stacking method.
  • Figure 2 is a plan view showing a Z-stacking method cell stack manufacturing apparatus of a conventional secondary battery.
  • Figure 3 is a simplified diagram showing an operation example of the conventional secondary battery Z-stacking cell stack manufacturing apparatus.
  • Figure 4 is an overall front view showing a first embodiment of a cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 5 is an overall front view showing a second embodiment of the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 6 is a main portion of a cathode plate transfer means and a cathode plate transfer means according to the first embodiment of the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 7 is a main portion of a cathode plate transfer means and a cathode plate transfer means according to a second embodiment of the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • Figure 8 is an embodiment of a vacuum belt conveyor applied to the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 11 is a front view of the clamp unit of the high speed cell stack manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 12 is a side view of the clamp unit of the high-speed cell stack manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG 13 is an operation state diagram according to the first embodiment of the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 14 is an operation state diagram according to a second embodiment of the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the present invention secondary battery.
  • FIG. 4 is an overall front view showing a cell stack high-speed manufacturing apparatus of a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an entire front view showing a cell stack high-speed manufacturing apparatus of a secondary battery according to the second embodiment of the present invention to be.
  • the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention includes a negative electrode plate transfer means 100, a positive electrode plate transfer means 200, a separator supply means 300, and a stacking stage 400. , Clamp unit 500 and reciprocating guide means 600.
  • the negative electrode plate transfer means 100 is configured to supply the negative electrode plate 10 to the lamination stage 400 to be described later in constructing the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention with reference to FIGS. 6 and 7. It is configured on the left side, and is composed of a vacuum belt conveyor 120 below the negative plate and a vacuum belt conveyor 130 above the negative plate.
  • the cathode plate lower vacuum belt conveyor 120 is configured to form a left and right length, the cathode plate 10 supplied from the anode plate supply means 110 to be seated and left and right transfer, a separate vacuum device ( (Not shown in the figure) is configured to enable air adsorption and release of the negative electrode plate 10 that is seated by receiving a vacuum force through the vacuum device.
  • the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 is configured to form a left and right length so that the supplied negative plate 10 can be seated and left and right transferred, and is predetermined at an upper side of the lower vacuum belt conveyor 120 of the negative plate. It has a separation gap of, and is configured to correspond to, and is connected to a separate vacuum device (not shown in the drawing) to receive a vacuum force through the vacuum device and receive the vacuum force of the negative electrode plate 10 seated on the lower vacuum belt conveyor 120 It is configured to allow air adsorption and release.
  • the negative plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 is configured to form a different rotation direction, and thus the negative plate between the lower vacuum belt conveyor 120 and the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 It is configured to be capable of transferring the negative electrode plate 10 supplied in the same direction.
  • the negative electrode plate conveying means 100 is configured such that the supplied negative electrode plate 10 can be transferred without flow by vacuum adsorption force between the negative electrode plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative electrode plate upper vacuum belt conveyor 130.
  • the negative electrode plate supply means 110 for supplying the negative electrode plate 10 is first, the negative electrode plate 10 is formed of a continuous winding is formed of a negative electrode plate winding roll 111 is supplied.
  • a plurality of negative electrode plate guide rolls 112 for guiding the movement of the negative electrode plate 10 supplied from the negative electrode plate winding roll 111 is configured.
  • the negative electrode plate supply conveyor (113, 113 ') to pass through the negative plate 10 is cut horizontally and the negative electrode plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative electrode plate upper vacuum belt conveyor 130 to supply between the negative electrode plate cutting supply unit ( 115) is constructed.
  • the anode plate cutting supply unit 115 is, for example, first, along the horizontal guide rail 116 through a power means (not shown in the drawing) such as a rolling driving method or a chain driving method or a cylinder driving method through a motor drive.
  • a power means such as a rolling driving method or a chain driving method or a cylinder driving method through a motor drive.
  • a driving motor 117 that horizontally moves left and right is configured.
  • the drive motor 117 is configured with a lifting block 118 that moves up and down by a crank or cam operation, wherein the lifting block 118 is a cutter that enables cutting of the negative plate 10 at the rear end ( 118a) is constituted, and a pressing table 118b for pressing and fixing the upper surface of the cut negative electrode plate 10 is formed at the tip.
  • the lower portion facing the lifting block 118 is configured with a pressing support 510 supporting a cutting support 119a and a pressing support 119b having a cutter 118a and shear force.
  • the negative electrode plate cutting supply unit 115 cuts the negative electrode plate 10 supplied through the cutter 118a while the lifting block 118 descends and fixes the cut negative electrode plate 10 by pressurization of the pressure plate 118b.
  • the negative plate 10 cut along with the sliding of the pressure plate 118b is supplied between the negative plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative plate upper vacuum belt conveyor 130. It is composed.
  • the negative plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 are identical to each other or the negative plate lower vacuum belt conveyor 120 It would be desirable to construct a longer length.
  • the lamination stage 400 of the cathode plate 10 according to the movement of the lamination stage 400 through the reciprocating guide means 600 according to the second embodiment to be described later
  • the length of the negative vacuum belt conveyor 120 of the negative electrode plate is configured to be shorter than the length of the upper vacuum belt conveyor 130 of the negative electrode plate. It would be desirable to configure to ensure that the entry space of the lamination stage 400 is provided at the bottom of the 120.
  • the positive electrode plate transfer means 200 is configured to supply the positive electrode plate 20 to the lamination stage 400 to be described later in constructing the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention with reference to FIGS. 6 and 7, wherein the negative electrode plate It is configured on the right side of the drawing symmetrically with the transfer means 100 and left and right, and is composed of a vacuum belt conveyor 220 below the anode plate and a vacuum belt conveyor 230 above the anode plate.
  • the positive electrode plate lower vacuum belt conveyor 220 is configured to form left and right lengths so that the positive electrode plate 20 supplied from the positive electrode plate supply means 210 can be seated and transferred to the left and right. (Not shown in the figure) is configured to enable air adsorption and release of the positive electrode plate 20 that is seated by being given a vacuum force through the vacuum device.
  • the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 is configured to have left and right lengths to allow the positive electrode plate 20 to be seated and to transfer left and right, and is predetermined at the upper side of the lower vacuum belt conveyor 220 of the positive electrode plate. It has a separation gap of, and is configured to correspond to, and is connected to a separate vacuum device (not shown in the drawing) to receive a vacuum force through the vacuum device and seat the positive electrode plate 20 on the lower vacuum belt conveyor 220 of the positive electrode plate. It is configured to allow air adsorption and release.
  • the positive electrode plate lower vacuum belt conveyor 220 and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 is configured to form a different rotation direction, and thus between the positive electrode lower vacuum belt conveyor 220 and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 It is configured to enable the same direction of the positive electrode plate 20 to be fed.
  • the rotational direction of the positive electrode plate conveying means 200 is different from the rotational direction of the negative electrode plate conveying means 100, that is, configured to enable supply of the negative electrode plate 10 or the positive electrode plate 20 to the corresponding side. will be.
  • the positive electrode plate transfer means 200 is configured such that the supplied positive electrode plate 20 can be transferred without flow by vacuum adsorption force between the positive electrode plate lower vacuum belt conveyor 220 and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230.
  • the positive electrode plate supply means 210 for supplying the positive electrode plate 20 is constituted of a positive electrode plate winding roll 211 in which the positive electrode plate 20 is continuously wound and supplied.
  • a plurality of positive electrode plate guide rolls 212 are configured to guide the movement of the positive electrode plate 20 supplied from the positive electrode plate winding roll 211.
  • the positive electrode plate cutting conveyor (213, 213 ') to pass through the positive plate 20 is cut horizontally and the positive electrode plate lower vacuum belt conveyor 220 and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 to supply between the positive electrode plate cutting supply unit ( 215).
  • the anode plate cutting supply unit 215 is, for example, first, along a horizontal guide rail 216 through a power means (not shown in the drawing) such as a rolling driving method or a chain driving method or a cylinder driving method through a motor drive.
  • a power means such as a rolling driving method or a chain driving method or a cylinder driving method through a motor drive.
  • a driving motor 217 that horizontally moves left and right is configured.
  • the drive motor 217 is configured with a lifting block 218 that moves up and down by a crank or cam operation, wherein the lifting block 218 is a cutter that enables cutting of the positive electrode plate 20 at the rear end ( 218a) is constituted, and a pressing table 218b for pressing and fixing the upper surface of the cut positive electrode plate 20 is formed at the tip.
  • the lower portion facing the lifting block 218 is configured with a pressing support 510 for supporting a cutting support 219a and a pressing support 219b having a cutter 218a and shear force.
  • the positive electrode plate cutting supply unit 215 cuts the positive electrode plate 20 supplied through the cutter 218a while the lifting block 218 descends and fixes the cut positive electrode plate 20 by pressurization of the pressure plate 218b.
  • the positive electrode plate 20 cut along with the sliding of the pressure plate 218b is supplied between the lower vacuum belt conveyor 220 of the positive electrode plate and the upper vacuum belt conveyor 230 of the positive electrode plate. It is composed.
  • the supply structure to the stage 400 is achieved, as shown in FIG. 6 with reference to FIG. 4, the anode plate lower vacuum belt conveyor 220 and the anode plate upper vacuum belt conveyor 230 are identical to each other or the anode plate lower vacuum belt conveyor 220 It would be desirable to construct a longer length.
  • the lamination stage 400 of the positive electrode plate 20 according to the movement of the lamination stage 400 through the reciprocating guide means 600 according to the second embodiment to be described later
  • the length of the lower vacuum belt conveyor 220 of the positive electrode plate is configured to be shorter than the length of the upper vacuum belt conveyor 230 of the positive electrode plate and the lower vacuum belt conveyor of the positive electrode plate. It would be desirable to configure the bottom of the 220 so that the entry space of the lamination stage 400 can be secured.
  • the vacuum structure is not newly implemented, but is possible as long as the belt 720 having a plurality of through holes 721 is applied to the conveyor body 710 in which the conventional vacuum furnace 711 is configured with reference to FIG. 8.
  • the separator supply means 300 is configured to continuously supply the separator 30 to the top of the lamination plate 401 of the lamination stage 400 to be described later in constructing the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention. It is configured to continuously supply the laminate between the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20.
  • the separator supply means 300 is supplied with the separator 30 wound from the separator winding roll 310 with reference to FIG. 9, and is configured to be guided through a plurality of guide rollers 320.
  • the separator 30 has two moving rollers ( 330) (330 ') is configured to be continuously drawn downward by the frictional force.
  • the moving rollers 330 and 330 ' are configured to be connected via a separate connecting rod (not shown in the drawing) with the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230, the negative plate The upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230 are configured to move or stop.
  • the moving rollers 330 and 330 ' are stacked stages of the positive electrode plate 20 according to the movement of the upper vacuum belt conveyor 230 of the positive electrode plate through the reciprocating guide means 600 according to the first embodiment with reference to FIG.
  • the separator 30 is configured to supply the separator 30 in a zigzag form while moving left and right together with the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230.
  • the supply structure of the anode plate 20 to the lamination stage 400 according to the movement of the lamination stage 400 is achieved through the reciprocating guide means 600 according to the second embodiment with reference to the vacuum belt conveyor above the cathode plate ( 130) and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 is configured to supply a separator 30 in a zigzag form by moving left and right of the lamination stage 400 in a stationary state.
  • a stacked plate 401 is formed at the top, and a negative electrode plate 10 is provided with the separator 30 interposed therebetween.
  • the positive electrode plate 20 is configured to be stacked, it is configured in the lower portion between the negative electrode plate lower vacuum belt conveyor 120 and the positive electrode plate lower vacuum belt conveyor 220.
  • the lamination stage 400 is first configured with reference to FIG. 10, the lower lamination plate lifting device 410 is configured, and the driving method of the lamination plate lifting device 410 applied to the present invention is not limited, but is hydraulic or pneumatic. Operation or actuators may be applicable.
  • a negative electrode plate 10 and a positive electrode plate 20 are connected to the stacked plate 401 by being connected to the stacked plate 401 and the emergence rod 420a on the upper portion of the stacked plate lifting device 410, thereby absorbing shock when stacked.
  • the buffer cylinder 420 is configured.
  • the stacking stage 400 is that the separator 30, the negative electrode plate 10, and the positive electrode plate 20 are repeatedly stacked on the stacked plate 401, wherein the stacked plate lifting device 410 is always stacked according to the stacked thickness. It is configured to keep the height of the top to be stacked constant and absorb shock when stacking through the buffer cylinder 420.
  • the clamp unit 500 in the stacked state of the separator 30 and the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 stacked on the stacked plate 401 in constructing the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention It is configured to be fixed, and is formed on the stacked plate 401 and is configured to move up and down together with the stacked plate 401.
  • the clamp unit 500 forms two sets on both sides in the width direction of the laminated plate 401 so that there is no interference with the cathode plate conveying means 100 and the anode plate conveying means 200 with reference to FIGS. 11 and 12, respectively. It is configured to form a pair of both sides, each of which is composed of a support 510, a clamper separation power means 520, a mobile platform 530, a clamping power means 540, and a clamper 550.
  • the support 510 is configured to protrude vertically to the lower portion of the stacked plate 401, and at the bottom thereof, an installation plate 511 in which a clamper spacer means 520, which will be described later, is seated is installed.
  • the clamping spacer power means 520 is configured to be mounted on the upper portion of the mounting plate 511, the clamping spacer power means 520 is configured to form an opening and closing operation structure in the width direction of the stacked plate 401 and a cylinder actuator You will be able to configure
  • the moving table 530 is connected to the emergence rod 520a of the clamping spacer power means 520 and is configured to move in the width direction according to the operation of the clamping spacer power means 520.
  • the clamping power means 540 is formed on the upper portion of the mobile table 530 and is configured to move up and down, and may be configured as a motor actuator.
  • the clamper 550 grabs the separator 30 and the cathode plate 10 and the anode plate 20 stacked through the horizontal operation and the elevation operation by the operation of the clamping spacer power means 520 and the clamping power means 540. It is configured to be fixed. First, a platform 551 configured to be moved up and down and connected to the emergence rod 540a of the clamping power means 540 is configured.
  • a side finishing table 552 vertically inserted into the upper portion of the stacked plate 401 is configured at an outer end of the platform 551.
  • a pressing plate 553 extending at a right angle to the stacked plate 401 side is configured at an upper end of the side finishing table 552.
  • the clamp unit 500 is horizontally operated and clamping power means 540 of the clamping spacer power means 520 in the process of repeatedly stacking the separator 30, the cathode plate 10, and the anode plate 20 on the lamination plate 401.
  • the separator 30 and the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 that are stacked through the lift operation are fixed without flow.
  • the clamper 550 is released to the outside by the operation of the clamping spacer power means 520, and the clamper 550 is protruded to the top by the operation of the clamping power means 540 to make a preliminary operation to stack. It is not interfered with, and in the state in which the negative electrode plate 10 or the positive electrode plate 20 is stacked on the separator 30, the clamper 550 is moved inward by the operation of the clamper separation power means 520 and the clamping power means 540 ) By the operation, the pressing plate 553 of the clamper 550 presses and holds the upper surface of the negative electrode plate 10 or the positive electrode plate 20.
  • the reciprocating guide means 600 guides the left and right movements of the cathode plate conveying means 100 and the anode plate conveying means 200 or the lamination stage 400 in constructing a high-speed cell stack manufacturing apparatus of the present invention secondary battery. It is composed.
  • the reciprocating guide means 600 may be configured to enable the left and right movement of the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230 according to the first embodiment with reference to FIG. 4.
  • a vacuum belt conveyor guide rail 610 having left and right lengths is formed on the cathode plate upper vacuum belt conveyor 130 and the anode plate upper vacuum belt conveyor 230.
  • the vacuum belt conveyor guide rail 610 is not shown in the drawing, but it is preferable to configure the two rows so that the supplied separator 30 is interposed to prevent interference with the separator 30.
  • the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230 is connected to the connecting rod 611 and the connecting rod 611 is configured to be connected to the vacuum belt conveyor guide rail 610.
  • the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230 have a left and right moving force through separate power means (not shown in the drawing), but the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 And the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 is configured to transfer and supply the adsorbed negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 to the upper portion of the stacked plate 401 while reciprocating to the stacking stage 400.
  • the reciprocating guide means 600 may be configured to be able to move left and right of the lamination stage 400 according to the second embodiment with reference to FIG. 5.
  • a stage guide rail 620 having left and right lengths is formed below the stacked stage 400.
  • the lamination stage 400 is configured to be connected to the stage guide rail 620, and when connected, it will be configured to be connected to the lamination plate lifting device 410.
  • the lamination stage 400 has a left and right movement force through separate power means (not shown in the drawing) inside the reciprocating guide means 600, but the lamination stage 400 has vacuum on the cathode plates on both sides.
  • the belt conveyor 130 and the positive electrode plate are configured to receive the adsorbed negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 to the upper portion of the stacked plate 401 while reciprocating to the lower portion of the vacuum belt conveyor 230.
  • the power means for providing the reciprocating movement force of the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230 or the lamination stage 400 is limited. Not that it can be configured in various ways, for example, it may be applied in various ways, such as a rolling driving method or a chain driving method or a cylinder driving method through motor driving.
  • the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention enables the improvement of productivity and the extension of the life of the device due to simplification of driving in the process of stacking and manufacturing a negative electrode plate and a positive electrode plate with a separator between them.
  • FIGS. 4 to 12 a stack manufacturing state according to a first embodiment of a cell stack high-speed manufacturing apparatus of a secondary battery will be described.
  • the stacking of the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 with the separator 30 therebetween is connected to the connecting rod through the reciprocating guide 600 of the vacuum belt conveyor guide rail 610 ( It is possible by the left and right reciprocating movement of the negative electrode plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive electrode plate upper vacuum belt conveyor 230 connected to 611).
  • the negative electrode plate 10 is transferred without flow by a vacuum adsorption force between the negative electrode plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative electrode plate upper vacuum belt conveyor 130, and the positive electrode plate 20 and the lower positive electrode plate vacuum belt conveyor 220 Between the anode plate upper vacuum belt conveyor 230 is transferred without flow by the vacuum adsorption force.
  • the negative plate 10 moves one side of the upper vacuum belt conveyor 130 of the negative plate to the top of the lamination stage 400 to move the negative plate 10 to the laminate plate 401 ) It is stacked on top.
  • the moving rollers 330 and 330 'of the separator supply means 300 are moved together with the vacuum belt conveyor 130 on the negative electrode plate, so that the separator 30 is naturally covered with the laminated plate 401.
  • the transferred negative plate 10 is rotated in accordance with the retracting speed of the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 positioned on the laminated plate 401, and the negative plate 10 is fixed to the belt in a fixed position.
  • the vacuum force is naturally released and the negative electrode plate 10 that has been adsorbed is seated and stacked on the top of the separator 30.
  • one side of the vacuum belt conveyor 230 above the anode plate moves to the top of the lamination stage 400 to stack the anode plate 20 onto the laminate plate 401.
  • the moving rollers 330 and 330 'of the separator supply means 300 are moved together with the vacuum belt conveyor 230 on the positive electrode plate.
  • the separator 30 is covered with the laminated plate 401.
  • the positive electrode plate 20 naturally breaks contact with the belt in a fixed position. The vacuum force is released and the positive electrode plate 20 that has been adsorbed is stacked on the top of the separator 30.
  • the separator 30 is naturally stacked on the top of the stacked plate 401 in a zigzag form during the left and right reciprocating movement of the negative plate upper vacuum belt conveyor 130 and the positive plate upper vacuum belt conveyor 230.
  • the separator 30 by stacking the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 continuously with the separator 30 therebetween, it becomes possible to manufacture a stack of cell stacks.
  • the stacking stage 400 is operated to descend according to the thickness to be stacked by the operation of the stacking plate lifter 410, so that the top of the stacking can be placed at the same position at all times. do.
  • the clamp unit 500 is to hold the pressing plate 553 by pressing the upper surface of the negative electrode plate 10 or the positive electrode plate 20 by horizontal and elevating operation of the clamper 550. Bar, the flow of the separator 30 and the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 to be stacked is prevented to obtain a high-quality cell stack.
  • the stacking of the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 with the separator 30 therebetween is a stacking stage through a reciprocating guide means 600 of a stage guide rail 620. It is possible by the left and right reciprocating movement of 400.
  • the negative electrode plate 10 is transferred without flow by a vacuum adsorption force between the negative electrode plate lower vacuum belt conveyor 120 and the negative electrode plate upper vacuum belt conveyor 130, and the positive electrode plate 20 and the lower positive electrode plate vacuum belt conveyor 220 Between the anode plate upper vacuum belt conveyor 230 is transferred without flow by the vacuum adsorption force.
  • the negative electrode plate 10 the lamination stage 400 in the process of moving to the left in the drawing, one side of the vacuum plate conveyor 130 above the negative electrode plate is located on the upper portion of the lamination stage 400, the negative electrode plate 10 is a laminated plate ( 401) It is laminated to the top.
  • the lamination stage 400 is to proceed through the lower portion of the moving rollers 330 and 330 '.
  • the separator 30 is covered with the lamination plate 401, and at this time, the lamination plate 401 )
  • the negative plate 10 was naturally released from the vacuum force by being disconnected from the belt in contact with the belt in a fixed position.
  • the negative electrode plate 10 is stacked on top of the separator 30.
  • one side of the vacuum belt conveyor 230 above the anode plate is positioned on the top of the lamination stage 400 to stack the anode plate 20 onto the lamination plate 401. do.
  • the lamination stage 400 is to proceed through the lower portion of the moving rollers 330 and 330 '.
  • the separator 30 is covered with the lamination plate 401, and at this time, the lamination plate 401 )
  • the positive electrode plate 20 was naturally released from the vacuum force by being disconnected from the belt in sequence while the position was fixed.
  • the positive electrode plate 20 is seated and stacked on the top of the separator 30.
  • the separator 30 is naturally stacked on the top of the stacking plate 401 in a zigzag form during the left and right reciprocating movement of the stacking stage 400, with the separator 30 interposed therebetween.
  • the stacking stage 400 is operated to descend according to the thickness to be stacked by the operation of the stacking plate lifting device 410, so that the top of the stacking can always be placed in the same position. do.
  • the clamp unit 500 is to hold the pressing plate 553 by pressing the upper surface of the negative electrode plate 10 or the positive electrode plate 20 by horizontal and elevating operation of the clamper 550. Bar, the flow of the separator 30 and the negative electrode plate 10 and the positive electrode plate 20 to be stacked is prevented to obtain a high-quality cell stack.
  • the cell stack high-speed manufacturing apparatus of the secondary battery of the present invention forms a simple structure in which the negative electrode plate and the positive electrode plate are horizontally moved by the air adsorption force of the negative electrode plate conveying means and the positive electrode plate conveying means.

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Abstract

발명은 이차전지의 셀(cell)을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극판과 양극판을 교대로 공급하는 장치로 진공 벨트컨베이어를 사용함으로써 단순한 컨베이어의 왕복운동과 벨트의 회전운동으로 전극을 이송시켜 이차전지 셀의 고속 스택이 가능하게 하며, 기존의 [전극 흡착 - 흡착장치 상승 - 흡착장치 이송 - 이송장치 하강 - 전극 흡착해제]와 같이 전극을 이송하던 동작을 [전극 흡착 - 컨베이어이동 - 전극 흡착해제]와 같이 동작을 단순화시킴으로써 생산속도가 향상되도록 하며, 또한 전극을 안정적으로 이송하고 운동체의 하중 및 충격을 줄여주어 장치의 피로도에 의해 설비의 부품수명이 급속히 단축되는 문제를 유발시키지 않아 고속생산과 설비수명 향상을 동시에 이룰 수 있도록 하기 위한 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치에 관한 것이다.

Description

이차전지의 셀 스택 고속 제조장치
본 발명은 이차전지의 셀(cell)을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극판과 양극판을 진공벨트에 의해 적층위치로 이송시켜 연속된 분리막(세퍼레이터)과 함께 교대로 적층하여 셀 스택(CELL STACK)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 음극판과 양극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 이차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 상기 이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 세퍼레이터(분리막)(3)가 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판(1) 및 양극판(2)이 교번되어 삽입된 형태로 적층되도록 한다.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작함에 있어서 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 좌우로 이격된 개별 테이블(T)에 음극판(1) 및 양극판(2)을 각각 쌓아 두고, 상기 개별 테이블(T) 사이에 음극판(1)과 양극판(2)이 놓여지는 스테이지(4)를 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 로봇(5)이 상기 테이블(T) 상의 음극판(1) 및 양극판(2)을 교대로 픽업 및 이송하여 스테이지(4) 상에 클램핑된 세퍼레이터(3) 위에 적층시킬 수 있도록 하고 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스테이지(4)의 좌우 이동 거리가 길기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생하였다.
이에, 근자에 들어 상기의 문제를 개선하기 위해서 고안된 한국등록특허 제10-1730469호의 이차전지의 고속 셀 스택 제조장치를 통해 전극을 교대로 적층하기 위해서 스테이지를 틸팅시킴으로서 전극의 이송거리는 다소 단축시켰다.
그러나, 상기와 같은 셀 스택 제조장치는 육중한 적층스테이지를 틸팅시킴으로서 구동 과정에서의 충격이 발생하게 되어 틸팅구동에 사용되는 부품들의 피로도가 높아 수명이 단축되는 문제가 있으며, 이 문제는 고속으로 구동할수록 심해지는 부작용이 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 음극판과 양극판을 교대로 공급하는 장치로 진공 벨트컨베이어를 사용함으로써 단순한 컨베이어의 왕복운동과 벨트의 회전운동으로 전극을 이송시켜 이차전지 셀의 고속 스택이 가능하게 하며, 기존의 [전극 흡착 - 흡착장치 상승 - 흡착장치 이송 - 이송장치 하강 - 전극 흡착해제]와 같이 전극을 이송하던 동작을 [전극 흡착 - 컨베이어이동 - 전극 흡착해제]와 같이 동작을 단순화시킴으로써 생산속도가 향상되도록 하기 위한 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
또한, 전극을 안정적으로 이송하고 운동체의 하중 및 충격을 줄여주어 장치의 피로도에 의해 설비의 부품수명이 급속히 단축되는 문제를 유발시키지 않아 고속생산과 설비수명 향상을 동시에 이룰 수 있도록 하기 위한 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 공기 흡입방식을 통해 음극판 공급수단으로부터 공급되는 음극판을 흡착 및 적층 위치로 수평 이송 공급하는 음극판 하부 진공 벨트컨베이어와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어로 된 음극판 이송수단;
음극판 이송수단과 좌,우 대칭되게 형성되며, 공기 흡입방식을 통해 양극판 공급수단으로부터 공급되는 양극판을 흡착 및 적층 위치로 수평 이송 공급하는 양극판 하부 진공 벨트컨베이어와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어로 된 양극판 이송수단;
세퍼레이터를 연속으로 공급하는 세퍼레이터 공급수단;
음극판 하부 진공 벨트컨베이어와 양극판 하부 진공 벨트컨베이어의 사이에 형성되며, 세퍼레이터를 사이에 두고 공급되는 음극판과 양극판의 적층되는 적층 플레이트를 갖는 적층 스테이지;
적층 플레이트에 형성되며, 적층 플레이트에 적층 형성되는 음극판과 양극판과 세퍼레이터를 고정하는 클램프 유닛; 및
음극판 상부 진공 벨트컨베이어 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어 또는 적층 스테이지의 좌,우 이동을 안내하여 세퍼레이터를 사이에 두고 음극판과 양극판의 적층을 수행하는 왕복 안내수단을 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치는, 음극판과 양극판은 진공벨트에 의해 수평으로만 이동하여도 적층위치에 도달할 수 있어 동선이 단순하고, 전극 이송동작의 운동관성이 낮아 고속 구동이 가능하게 되는 등 동작의 단순화에 따른 속도 향상과 이에 따른 생산속도를 한층 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 적층 작업의 속도 증대에 따른 작업중 왕복운동의 관성력 증가량이 적어 부품 피로도가 낮아 생산성 향상과 설비수명이 연장되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 Z-스택킹 방식으로 제조된 이차전지 내부 셀 스택을 나타낸 간략도.
도 2는 종래 이차전지의 Z-스택킹 방식 셀 스택 제조장치를 나타낸 평면도.
도 3은 종래 이차전지의 Z-스택킹 방식 셀 스택 제조장치의 작동례를 나타낸 간략도.
도 4는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제1 실시예를 나타낸 정면 전체도.
도 5는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제2 실시예를 나타낸 정면 전체도.
도 6은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제1 실시예에 따른 음극판 이송수단 및 양극판 이송수단 요부도.
도 7은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제2 실시예에 따른 음극판 이송수단 및 양극판 이송수단 요부도.
도 8은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치에 적용되는 진공 벨트컨베이어 실시예도.
도 9는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 세퍼레이터 공급수단 요부도.
도 10은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 적층 스테이지 요부도.
도 11은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 클램프 유닛 정면도.
도 12는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 클램프 유닛 측면도.
도 13은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제1 실시예에 따른 작동상태도.
도 14는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제2 실시예에 따른 작동상태도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명 제1 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 나타낸 정면 전체도이고, 도 5는 본 발명 제2 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 나타낸 정면 전체도이다.
도 4 및 도 5의 도시와 같이 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치는 음극판 이송수단(100)과, 양극판 이송수단(200)과, 세퍼레이터 공급수단(300)과, 적층 스테이지(400)와, 클램프 유닛(500)과, 왕복 안내수단(600)으로 구성된다.
먼저, 음극판 이송수단(100)은 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 음극판(10)을 후술하는 적층 스테이지(400)로 공급하게 구성된 것으로, 도면중 좌측에 구성되며 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)로 구성된다.
이때, 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)는 좌,우 길이를 이루게 구성되어 음극판 공급수단(110)으로부터 공급되는 음극판(10)이 안착 및 좌,우 이송이 가능하게 하는 것으로, 별도의 진공장치(도면중 미도시함)와 연결되어 그 진공장치를 통해 진공력을 부여받아 안착되는 음극판(10)의 공기흡착 및 해제가 가능하게 구성된다.
음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)는 좌,우 길이를 이루게 구성되어 공급되는 음극판(10)이 안착 및 좌,우 이송이 가능하게 하는 것으로, 상기 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)의 상부측에서 소정의 이격틈을 가지며 대응되게 구성되며, 별도의 진공장치(도면중 미도시함)와 연결되어 그 진공장치를 통해 진공력을 부여받아 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)에 안착되는 음극판(10)의 공기흡착 및 해제가 가능하게 구성된다.
한편, 상기 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)는 서로 다른 회전 방향을 이루게 구성된 것으로, 이에 그 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 사이로 공급되는 음극판(10)의 동일방향 이송이 가능하게 구성된다.
즉, 음극판 이송수단(100)은 공급되는 음극판(10)이 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송이 가능하게 구성된다.
여기서, 음극판(10)을 공급하는 상기 음극판 공급수단(110)은 먼저, 음극판(10)이 연속 권취 형성되어 권해 공급하는 음극판 권취롤(111)이 구성된다.
그리고, 음극판 권취롤(111)로부터 권해 공급되는 음극판(10)의 이동을 안내하는 다수의 음극판 가이드롤(112)이 구성된다.
그리고, 음극판 가이드롤(112)을 경유하여 공급되는 음극판(10)을 상기 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이와 동일선상으로 수평 공급하기 위한 상,하 한 쌍의 음극판 공급컨베이어(113)(113')가 구성된다.
그리고, 음극판 공급컨베이어(113)(113')를 통과하여 수평 공급되는 음극판(10)을 절단 및 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이로 공급하는 음극판 절단 공급부(115)가 구성된다.
이때, 음극판 절단 공급부(115)는 일예로 먼저, 모터 구동을 통한 롤링 구동 방식 또는 체인 구동 방식 또는 실린더 구동 방식 등의 동력수단(도면중 미도시함)을 통해 수평형 가이드레일(116)을 따라 좌,우 수평 이동하는 구동모터(117)가 구성된다.
그리고, 구동모터(117)에는 크랭크 또는 캠 작동에 의해 상,하 승강 작동하는 승강블록(118)이 구성된 것으로, 이때 승강블록(118)에는 후단에 음극판(10)의 컷팅이 가능하게 하는 컷터(118a)가 구성되고, 선단에는 절단된 음극판(10)의 상부면을 가압 고정하는 가압대(118b)가 구성된다.
그리고, 승강블록(118)과 대향되는 하부에는 컷터(118a)와 전단력을 가지는 컷팅 지지대(119a)와 가압대(119b)를 지지하는 가압 지지대(510)가 구성된다.
즉, 음극판 절단 공급부(115)는 승강블록(118)이 하강하는 과정에서 컷터(118a)를 통해 공급되는 음극판(10)을 절단 및 절단된 음극판(10)을 가압대(118b)의 가압으로 고정하는 한편, 구동모터(117)의 수평 이동을 통해 가압대(118b)의 슬라이딩과 함께 절단된 음극판(10)을 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이로 공급하게 구성된다.
한편, 본 발명에서 음극판 이송수단(100)을 구성함에 있어, 후술하는 제1 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 이동에 따른 음극판(10)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 도 4를 참조하여 도 6의 도시와 같이 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)가 서로 동일하거나 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)의 길이가 더 길게 구성함이 바람직할 것이다.
그리고, 본 발명에서 음극판 이송수단(100)을 구성함에 있어, 후술하는 제2 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 적층 스테이지(400)의 이동에 따른 음극판(10)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 도 5를 참조하여 도 7의 도시와 같이 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)의 길이를 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 길이보다 짧게 구성하여 그 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)의 하부에 적층 스테이지(400)의 진입공간을 확보할 수 있게 구성함이 바람직할 것이다.
상기 양극판 이송수단(200)은 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 양극판(20)을 후술하는 적층 스테이지(400)로 공급하게 구성된 것으로, 상기 음극판 이송수단(100)과 좌,우 대칭되게 도면중 우측에 구성되며 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)로 구성된다.
이때, 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)는 좌,우 길이를 이루게 구성되어 양극판 공급수단(210)으로부터 공급되는 양극판(20)이 안착 및 좌,우 이송이 가능하게 하는 것으로, 별도의 진공장치(도면중 미도시함)와 연결되어 그 진공장치를 통해 진공력을 부여받아 안착되는 양극판(20)의 공기흡착 및 해제가 가능하게 구성된다.
양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)는 좌,우 길이를 이루게 구성되어 공급되는 양극판(20)이 안착 및 좌,우 이송이 가능하게 하는 것으로, 상기 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 상부측에서 소정의 이격틈을 가지며 대응되게 구성되며, 별도의 진공장치(도면중 미도시함)와 연결되어 그 진공장치를 통해 진공력을 부여받아 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)에 안착되는 양극판(20)의 공기흡착 및 해제가 가능하게 구성된다.
한편, 상기 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)는 서로 다른 회전 방향을 이루게 구성된 것으로, 이에 그 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230) 사이로 공급되는 양극판(20)의 동일방향 이송이 가능하게 구성된다.
또한, 양극판 이송수단(200)의 회전방향은 상기 음극판 이송수단(100)의 회전방향과 서로 다른 회전 방향 즉, 서로 대응측으로 음극판(10) 또는 양극판(20)의 공급이 가능하게 구성됨은 당연할 것이다.
즉, 양극판 이송수단(200)은 공급되는 양극판(20)이 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송이 가능하게 구성된다.
여기서, 양극판(20)을 공급하는 상기 양극판 공급수단(210)은 먼저, 양극판(20)이 연속 권취 형성되어 권해 공급하는 양극판 권취롤(211)이 구성된다.
그리고, 양극판 권취롤(211)로부터 권해 공급되는 양극판(20)의 이동을 안내하는 다수의 양극판 가이드롤(212)이 구성된다.
그리고, 양극판 가이드롤(212)을 경유하여 공급되는 양극판(20)을 상기 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이와 동일선상으로 수평 공급하기 위한 상,하 한 쌍의 양극판 공급컨베이어(213)(213')가 구성된다.
그리고, 양극판 공급컨베이어(213)(213')를 통과하여 수평 공급되는 양극판(20)을 절단 및 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이로 공급하는 양극판 절단 공급부(215)가 구성된다.
이때, 양극판 절단 공급부(215)는 일예로 먼저, 모터 구동을 통한 롤링 구동 방식 또는 체인 구동 방식 또는 실린더 구동 방식 등의 동력수단(도면중 미도시함)을 통해 수평형 가이드레일(216)을 따라 좌,우 수평 이동하는 구동모터(217)가 구성된다.
그리고, 구동모터(217)에는 크랭크 또는 캠 작동에 의해 상,하 승강 작동하는 승강블록(218)이 구성된 것으로, 이때 승강블록(218)에는 후단에 양극판(20)의 컷팅이 가능하게 하는 컷터(218a)가 구성되고, 선단에는 절단된 양극판(20)의 상부면을 가압 고정하는 가압대(218b)가 구성된다.
그리고, 승강블록(218)과 대향되는 하부에는 컷터(218a)와 전단력을 가지는 컷팅 지지대(219a)와 가압대(219b)를 지지하는 가압 지지대(510)가 구성된다.
즉, 양극판 절단 공급부(215)는 승강블록(218)이 하강하는 과정에서 컷터(218a)를 통해 공급되는 양극판(20)을 절단 및 절단된 양극판(20)을 가압대(218b)의 가압으로 고정하는 한편, 구동모터(217)의 수평 이동을 통해 가압대(218b)의 슬라이딩과 함께 절단된 양극판(20)을 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이로 공급하게 구성된다.
한편, 본 발명에서 양극판 이송수단(200)을 구성함에 있어, 후술하는 제1 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 이동에 따른 양극판(20)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 도 4를 참조하여 도 6의 도시와 같이 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)가 서로 동일하거나 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 길이가 더 길게 구성함이 바람직할 것이다.
그리고, 본 발명에서 양극판 이송수단(200)을 구성함에 있어, 후술하는 제2 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 적층 스테이지(400)의 이동에 따른 양극판(20)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 도 5를 참조하여 도 7의 도시와 같이 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 길이를 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 길이보다 짧게 구성하여 그 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 하부에 적층 스테이지(400)의 진입공간을 확보할 수 있게 구성함이 바람직할 것이다.
한편, 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치에 적용되는 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120) 및 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 진공 구조는 새롭게 구현되는 것이 아니라 도 8을 참조하여 통상의 진공로(711)가 구성된 컨베이어 몸체(710)에 다수의 통공(721)을 갖는 벨트(720)가 적용 된 것이면 가능한 것으로, 진공로(711)가 별도의 호스(730) 등을 통해 진공장치(도면중 미도시함)와 연결되어 그 진공로(711)에 진공력 부여시 벨트(720)의 통공(721)을 통한 음극판 또는 양극판의 공기 흡착력을 가지는 것이면 가능할 것이다.
상기 세퍼레이터 공급수단(300)은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 후술하는 적층 스테이지(400)의 적층 플레이트(401) 상부로 세퍼레이터(30)를 연속으로 공급하게 구성된 것으로, 바람직하게는 음극판(10)과 양극판(20)의 사이에 연속하여 적층 공급하게 구성된다.
이때, 세퍼레이터 공급수단(300)은 도 9를 참조하여 세퍼레이터 권취롤(310)로부터 권취된 세퍼레이터(30)를 공급받되, 다수의 가이드롤러(320)를 통해 가이드 공급되게 구성된다.
그리고, 상기 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이에는 양측 한 쌍을 이루는 이동롤러(330)(330')가 구성된 것으로, 세퍼레이터(30)는 양측 이동롤러(330)(330')의 사이에서 마찰력에 의해 하부로 연속 인출되게 구성된다.
이때, 이동롤러(330)(330')는 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 별도의 연결대(도면중 미도시함) 등을 통해 연결되게 구성된 것으로, 그 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 함께 이동 또는 정지 상태를 이루게 구성된다.
즉, 이동롤러(330)(330')는 도 4를 참조하여 제1 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 이동에 따른 양극판(20)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 그 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 함께 좌,우 이동하면서 지그재그 형태로 세퍼레이터(30)를 공급하게 구성되고, 도 5를 참조하여 제2 실시예에 따른 왕복 안내수단(600)을 통해 적층 스테이지(400)의 이동에 따른 양극판(20)의 적층 스테이지(400)로의 공급구조를 이룰시에는 그음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 함께 정지 상태를 이루어 적층 스테이지(400)의 좌,우 이동에 의해 지그재그 형태로 세퍼레이터(30)를 공급하게 구성된다.
상기 적층 스테이지(400)는 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 상부에는 적층 플레이트(401)가 구성되어 그 적층 플레이트(401)에 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)이 적층되게 구성된 것으로, 상기 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 사이에서 하부에 구성된다.
이때, 적층 스테이지(400)는 도 10을 참조하여 먼저 하부의 적층 플레이트 승강장치(410)가 구성된 것으로, 본 발명에 적용되는 적층 플레이트 승강장치(410)의 구동방식은 한정되는 것이 아니라 유압 또는 공압 작동 또는 엑츄에이터 등의 적용 가능할 것이다.
그리고, 상기 적층 플레이트 승강장치(410)의 상부에는 상기 적층 플레이트(401)와 출몰로드(420a)로 연결되어 그 적층 플레이트(401)에 음극판(10)과 양극판(20)이 적층시 충격을 흡수하는 완충실린더(420)가 구성된다.
즉, 적층 스테이지(400)는 적층 플레이트(401) 상부로 세퍼레이터(30)와 음극판(10) 및 양극판(20)이 반복 적층되는 것으로, 이때 적층 플레이트 승강장치(410)는 적층되는 두께에 따라 항시 적층되는 상단의 높이를 일정하게 유지 및 완충실린더(420)를 통해 적층시 충격을 흡수하게 구성된다.
상기 클램프 유닛(500)은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 상기 적층 플레이트(401)에 적층되는 세퍼레이터(30)와 음극판(10)과 양극판(20)의 적층된 상태로의 고정이 가능하게 구성된 것으로, 상기 적층 플레이트(401)에 형성되어 그 적층 플레이트(401)와 함께 상,하 승강 작동하게 구성된다.
이때, 클램프 유닛(500)은 도 11 및 도 12를 참조하여 음극판 이송수단(100) 및 양극판 이송수단(200)과 간섭이 없도록 적층 플레이트(401)의 폭방향 양측에 두개조를 이루고, 각조는 양측 한 쌍을 이루게 구성되며, 각각은 지지대(510)와, 클램퍼 이격동력수단(520)과, 이동대(530)와, 클램핑 동력수단(540)과, 클램퍼(550)로 구성된다.
먼저, 지지대(510)는 상기 적층 플레이트(401)의 하부로 수직 돌출되게 구성된 것으로, 그 하단에는 후술하는 클램퍼 이격동력수단(520)이 안착 설치되는 설치판(511)이 구성된다.
상기 클램퍼 이격동력수단(520)은 상기 설치판(511)의 상부에 안착 설치되게 구성된 것으로, 클램퍼 이격동력수단(520)은 적층 플레이트(401)의 폭방향으로 출몰 작동 구조를 이루게 구성되며 실린더 액추에이터로 구성할 수 있을 것이다.
상기 이동대(530)는 상기 클램퍼 이격동력수단(520)의 출몰로드(520a)와 연결되어 그 클램퍼 이격동력수단(520)의 작동에 따라 폭방향 이동하게 구성된다.
상기 클램핑 동력수단(540)은 상기 이동대(530)의 상부에 형성되어 상,하 승강 작동되게 구성된 것으로, 모터 액추에이터로 구성할 수 있을 것이다.
상기 클램퍼(550)는 상기 클램퍼 이격동력수단(520)과 클램핑 동력수단(540)의 작동에 의해 수평 작동 및 승강 작동을 통해 적층되는 세퍼레이터(30)와 음극판(10)과 양극판(20)을 잡아 고정하게 구성된 것으로, 먼저 상기 클램핑 동력수단(540)의 출몰로드(540a)와 연결되어 상,하 승강 작동하는 승강대(551)가 구성된다.
그리고, 승강대(551)의 외측단에는 적층 플레이트(401)의 상부로 수직 입설되는 측면 마감대(552)가 구성된다.
그리고, 측면 마감대(552)의 상단에는 적층 플레이트(401) 측으로 직각 연장되는 누름판(553)이 구성된다.
즉, 클램프 유닛(500)은 적층 플레이트(401)에 세퍼레이터(30)와 음극판(10) 및 양극판(20)이 반복 적층되는 과정에서 클램퍼 이격동력수단(520)의 수평 작동과 클램핑 동력수단(540)의 승강 작동을 통해 적층되는 세퍼레이터(30)와 음극판(10) 및 양극판(20)을 잡아 유동없이 고정시키게 된다.
예컨데, 적층 과정에서는 클램퍼 이격동력수단(520)의 작동에 의해 클램퍼(550)가 외측으로 이탈 및 클램핑 동력수단(540) 작동에 의해 클램퍼(550)가 상부로 소정 돌출되어 준비 동작을 이루어 적층에 간섭받지 않게 되며, 세퍼레이터(30) 상부에 음극판(10) 또는 양극판(20)이 적층된 상태에서는 클램퍼 이격동력수단(520)의 작동에 의해 클램퍼(550)가 내측으로 이동되고 클램핑 동력수단(540) 작동에 의해 클램퍼(550)의 누름판(553)이 음극판(10) 또는 양극판(20)의 상부면을 눌러 잡아주게 된다.
상기 왕복 안내수단(600)은 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치를 구성함에 있어 상기 음극판 이송수단(100) 및 양극판 이송수단(200) 또는 적층 스테이지(400)의 좌,우 이동을 안내하게 구성된다.
이때, 왕복 안내수단(600)은 도 4를 참조하여 제1 실시예에 따라 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 좌,우 이동이 가능하게 구성할 수 있다.
이를 위해서는 먼저, 상기 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 상부에는 좌,우 길이를 이루는 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)이 구성된다.
이때, 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)은 도면중 미도시 되었지만 상기 공급되는 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 그 세퍼레이터(30)와 간섭이 방지되도록 2열 구성함이 바람직할 것이다.
그리고, 상기 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)가 연결대(611)로 연결 및 그 연결대(611)가 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)에 연결되게 구성된다.
즉, 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)는 별도의 동력수단(도면중 미도시함)을 통해 좌,우 이동력을 가지되, 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)가 적층 스테이지(400)로 왕복 이동하면서 흡착된 음극판(10) 및 양극판(20)을 적층 플레이트(401) 상부로 전달 공급하게 구성된다.
또한, 왕복 안내수단(600)은 도 5를 참조하여 제2 실시예에 따라 적층 스테이지(400)의 좌,우 이동이 가능하게 구성할 수 있다.
이를 위해서는 먼저, 상기 적층 스테이지(400)의 하부에는 좌,우 길이를 이루는 스테이지 가이드레일(620)이 구성된다.
그리고, 상기 적층 스테이지(400)가 스테이지 가이드레일(620)에 연결되게 구성된 것으로, 그 연결시에는 적층 플레이트 승강장치(410)와 연결되게 구성될 것이다.
즉, 적층 스테이지(400)는 왕복 안내수단(600) 내부의 별도의 동력수단(도면중 미도시함)을 통해 좌,우 이동력을 가지되, 그 적층 스테이지(400)가 양측의 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 하부로 왕복 이동하면서 흡착된 음극판(10) 및 양극판(20)을 적층 플레이트(401) 상부로 전달받게 구성된다.
한편, 상기와 같이 왕복 안내수단(600)을 구성함에 있어 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230) 또는 적층 스테이지(400)의 왕복 이동력을 부여하는 동력수단는 한정되는 것이 아니라 다양하게 구성할 수 있는 것으로, 일예로 모터 구동을 통한 롤링 구동 방식 또는 체인 구동 방식 또는 실린더 구동 방식 등 다양하게 적용할 수 있을 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치는 세퍼레이터를 사이에 두고 음극판과 양극판을 적층 제조하는 과정에서 구동의 단순화에 따른 생산성의 향상과 장치 수명의 연장이 가능하게 한다.
이를 위해 먼저, 도 4 내지 도 12를 참조하여 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치의 제1 실시예에 따른 적층 제조상태를 살펴보면,
도 13을 참조하여 제1 실시예에서는 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)의 적층은 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)로 된 왕복 안내수단(600)을 통해 연결대(611)로 연결된 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 좌,우 왕복 이동에 의해 가능하게 된다.
먼저, 음극판(10)은 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송되고, 양극판(20)은 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송되게 된다.
이때, 음극판(10)은 연결대(611)의 도면중 우측으로 이동하는 과정에서 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 일측이 적층 스테이지(400)의 상부로 이동하여 음극판(10)을 적층 플레이트(401) 상부로 적층시키게 된다.
이때, 세퍼레이터 공급수단(300)의 이동롤러(330)(330')는 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 함께 이동하게 되는 것인 바, 자연히 세퍼레이터(30)를 적층 플레이트(401)에 덮게 되는 것이며, 이때 이송된 음극판(10)은 적층 플레이트(401) 상부에 위치된 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 퇴각속도에 맞춰 벨트가 회전함에 따라 음극판(10)은 위치가 고정된 상태에서 벨트와 접촉이 순차적으로 단절됨으로써 자연스럽게 진공력이 해제되어 흡착되었던 음극판(10)이 세퍼레이터(30)의 상부에 안착 적층되게 된다.
또한, 연결대(611)가 도면중 좌측으로 이동하게 되면 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 일측이 적층 스테이지(400)의 상부로 이동하여 양극판(20)을 적층 플레이트(401) 상부로 적층시키게 된다.
이때, 세퍼레이터 공급수단(300)의 이동롤러(330)(330')는 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 함께 이동하게 되는 것인 바, 자연히 세퍼레이터(30)를 적층 플레이트(401)에 덮게 되는 것이며, 이때 적층 플레이트(401) 상부에 위치된 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 퇴각속도에 맞춰 벨트가 회전함에 따라 양극판(20)은 위치가 고정된 상태에서 벨트와 접촉이 순차적으로 단절됨으로써 자연스럽게 진공력이 해제되어 흡착되었던 양극판(20)이 세퍼레이터(30)의 상부에 안착 적층되게 된다.
즉, 제1 실시예에서는 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 좌,우 왕복 이동 과정에서 세퍼레이터(30)를 자연스럽게 지그재그 형태로 적층 플레이트(401)의 상부에 적층시키는 한편, 그 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)을 연속하여 적층시키게 되는 것으로, 셀 스택의 적층 제조가 가능하게 된다.
이때, 상기와 같이 적층되는 과정에서 적층 스테이지(400)는 적층 플레이트 승강장치(410)의 작동에 의해 적층되는 두께에 따라 하강 작동하게 되는 것인 바, 항시 적층되는 상단이 동일 위치에 놓일 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 적층되는 과정에서 클램프 유닛(500)은 클램퍼(550)의 수평 및 승강 작동에 의해 누름판(553)이 음극판(10) 또는 양극판(20)의 상부면을 눌러 잡아주게 되는 것인 바, 적층되는 세퍼레이터(30) 및 음극판(10)과 양극판(20)의 유동이 방지되어 고품질의 셀 스택을 얻을 수 있게 된다.
또한, 도 14를 참조하여 제2 실시예에서는 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)의 적층은 스테이지 가이드레일(620)로 된 왕복 안내수단(600)을 통해 적층 스테이지(400)의 좌,우 왕복 이동에 의해 가능하게 된다.
먼저, 음극판(10)은 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송되고, 양극판(20)은 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이에서 진공 흡착력에 의해 유동없이 이송되게 된다.
이때, 음극판(10)은 적층 스테이지(400)가 도면중 좌측으로 이동하는 과정에서 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 일측이 적층 스테이지(400)의 상부에 위치되어 음극판(10)을 적층 플레이트(401) 상부로 적층시키게 된다.
이때, 적층 스테이지(400)는 이동롤러(330)(330')의 하부를 경유하여 진행하게 되는 것인 바, 자연히 세퍼레이터(30)를 적층 플레이트(401)에 덮게 되는 것이며, 이때 적층 플레이트(401) 상부에 위치된 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 퇴각속도에 맞춰 벨트가 회전함에 따라 음극판(10)은 위치가 고정된 상태에서 벨트와 접촉이 순차적으로 단절됨으로써 자연스럽게 진공력이 해제되어 흡착되었던 음극판(10)이 세퍼레이터(30)의 상부에 안착 적층되게 된다.
또한, 적층 스테이지(400)가 도면중 우측으로 이동하게 되면 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 일측이 적층 스테이지(400)의 상부에 위치되어 양극판(20)을 적층 플레이트(401) 상부로 적층시키게 된다.
이때, 적층 스테이지(400)는 이동롤러(330)(330')의 하부를 경유하여 진행하게 되는 것인 바, 자연히 세퍼레이터(30)를 적층 플레이트(401)에 덮게 되는 것이며, 이때 적층 플레이트(401) 상부에 위치된 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 퇴각 속도에 맞춰 벨트가 회전함에 따라 양극판(20)은 위치가 고정된 상태에서 벨트와 접촉이 순차적으로 단절됨으로써 자연스럽게 진공력이 해제되어 흡착되었던 양극판(20)이 세퍼레이터(30)의 상부에 안착 적층되게 된다.
즉, 제2 실시예에서는 적층 스테이지(400)의 좌,우 왕복 이동 과정에서 세퍼레이터(30)를 자연스럽게 지그재그 형태로 적층 플레이트(401)의 상부에 적층시키는 한편, 그 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)을 연속하여 적층시키게 되는 것으로, 셀 스택의 적층 제조가 가능하게 된다.
이때, 상기와 같이 적층되는 과정에서 적층 스테이지(400)는 적층 플레이트 승강장치(410)의 작동에 의해 적층되는 두께에 따라 하강 작동하게 되는 것인 바, 항시 적층되는 상단이 동일 위치에 놓일 수 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 적층되는 과정에서 클램프 유닛(500)은 클램퍼(550)의 수평 및 승강 작동에 의해 누름판(553)이 음극판(10) 또는 양극판(20)의 상부면을 눌러 잡아주게 되는 것인 바, 적층되는 세퍼레이터(30) 및 음극판(10)과 양극판(20)의 유동이 방지되어 고품질의 셀 스택을 얻을 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치는, 음극판과 양극판이 음극판 이송수단 및 양극판 이송수단의 공기 흡착력에 의해 수평 이동되는 간단한 구조를 이루는 것인 바, 생산 속도가 증대되어 생산성이 한층 향상되는 한편, 단순한 슬라이딩 이동 구조에 따른 충격의 감소 및 장치의 피로도를 감소시켜 장치의 수명 연장이 가능하게 된다.

Claims (8)

  1. 공기 흡입방식을 통해 음극판 공급수단(110)으로부터 공급되는 음극판(10)을 흡착 및 적층 위치로 수평 이송 공급하는 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)로 된 음극판 이송수단(100);
    음극판 이송수단(100)과 좌,우 대칭되게 형성되며, 공기 흡입방식을 통해 양극판 공급수단(210)으로부터 공급되는 양극판(20)을 흡착 및 적층 위치로 수평 이송 공급하는 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)로 된 양극판 이송수단(200);
    세퍼레이터(30)를 연속으로 공급하는 세퍼레이터 공급수단(300);
    음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 사이에 형성되며, 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 공급되는 음극판(10)과 양극판(20)의 적층되는 적층 플레이트(401)를 갖는 적층 스테이지(400);
    적층 플레이트(401)에 형성되며, 적층 플레이트(401)에 적층 형성되는 음극판(10)과 양극판(20)과 세퍼레이터(30)를 고정하는 클램프 유닛(500); 및
    음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230) 또는 적층 스테이지(400)의 좌,우 이동을 안내하여 세퍼레이터(30)를 사이에 두고 음극판(10)과 양극판(20)의 적층을 수행하는 왕복 안내수단(600)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    음극판 이송수단(100)의 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)는 진공장치를 통해 공기 흡착력이 부여되며, 음극판(10)의 수평 이송력을 가지게 구성하고,
    음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)는 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)의 상부 측에 형성 및 진공장치를 통해 공기 흡착력이 부여되며, 음극판(10)의 수평 이송력을 가지게 구성하되,
    음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)는 서로 다른 방향의 회전력을 가지게 구성하며,
    양극판 이송수단(200) 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)는 진공장치를 통해 공기 흡착력이 부여되며, 양극판(20)의 수평 이송력을 가지게 구성하고,
    양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)는 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)의 상부 측에 형성 및 진공장치를 통해 공기 흡착력이 부여되며, 양극판(20)의 수평 이송력을 가지게 구성하되,
    양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)는 서로 다른 방향의 회전력을 가지게 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    음극판 공급수단(110)은,
    음극판(10)이 연속 권취되어 권해 공급되는 음극판 권취롤(111);
    음극판(10)의 권해 이동을 안내하는 음극판 가이드롤(112);
    음극판 가이드롤(112)을 경유하여 공급되는 음극판(10)을 수평 공급하기 위한 상,하 한 쌍의 음극판 공급컨베이어(113)(113'); 및
    음극판 공급컨베이어(113)(113')를 통과하여 수평 공급되는 음극판(10)을 절단 및 음극판 하부 진공 벨트컨베이어(120)와 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)의 사이로 공급하는 음극판 절단 공급부(115)를 포함하여 구성하며,
    양극판 공급수단(210)은,
    양극판(20)이 연속 권취되어 권해 공급되는 양극판 권취롤(211);
    양극판(20)의 권해 이동을 안내하는 양극판 가이드롤(212);
    양극판 가이드롤(212)을 경유하여 공급되는 양극판(20)을 수평 공급하기 위한 상,하 한 쌍의 양극판 공급컨베이어(213)(213'); 및
    양극판 공급컨베이어(213)(213')를 통과하여 수평 공급되는 양극판(20)을 절단 및 양극판 하부 진공 벨트컨베이어(220)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이로 공급하는 양극판 절단 공급부(215)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    세퍼레이터 공급수단(300)은,
    세퍼레이터 권취롤(310)로부터 세퍼레이터(30)를 공급 안내하는 가이드롤러(320);
    음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 사이에 형성되어, 그 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)와 함께 이동 또는 정지 상태를 이루며 사이에는 세퍼레이터(30)가 내재되는 양측 한 쌍의 이동롤러(330)(330')를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    적층 스테이지(400)는,
    적층 플레이트(401)의 하부에 이격 설치되는 적층 플레이트 승강장치(410); 및
    적층 플레이트(401)와 연결되어 적층 플레이트(401)의 적층시 충격을 흡수하는 완충실린더(420)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    클램프 유닛(500)은,
    음극판 이송수단(100) 및 양극판 이송수단(200)과 간섭 없이 적층 플레이트(401)의 폭방향 양측에 두개조를 이루고, 각조는 양측 한 쌍을 이루게 구성하되,
    각각의 클램프 유닛(500)은,
    적층 플레이트(401)의 하부로 수직 돌출되며 하단에는 설치판(511)을 갖는 지지대(510);
    지지대(510)에 설치되어 폭방향으로 출몰 작동하는 클램퍼 이격동력수단(520);
    클램퍼 이격동력수단(520)에 연결되어 폭방향 왕복 작동하는 이동대(530);
    이동대(530) 상부에 형성되어 상,하 승강 작동하는 클램핑 동력수단(540);
    클램핑 동력수단(540)에 연결되는 승강대(551)와, 승강대(551)의 외측단에서 상부로 수직 입설되는 측면 마감대(552)와, 측면 마감대(552)의 상단에서 적층 플레이트(401) 측으로 직각 연장되는 누름판(553)으로 된 클램퍼(550)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    왕복 안내수단(600)은,
    음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130) 및 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)의 상부에서 공급되는 세퍼레이터(30)와 간섭없이 구성되는 좌,우 길이를 이루는 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)로 구성하고,
    음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)가 연결대(611)로 연결 및 그 연결대(611)가 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)에 연결되게 구성하되,
    연결대(611)가 동력수단를 통해 진공 벨트컨베이어 가이드레일(610)을 따라 좌,우 왕복 이동되어 음극판 상부 진공 벨트컨베이어(130)와 양극판 상부 진공 벨트컨베이어(230)가 적층 스테이지(400)로 왕복 이동하면서 음극판(10) 및 양극판(20)을 적층 스테이지(400)로 전달 공급하게 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    왕복 안내수단(600)은,
    적층 스테이지(400)의 하부에 형성되는 좌,우 길이를 이루는 스테이지 가이드레일(620)로 구성하고,
    적층 스테이지(400)가 스테이지 가이드레일(620)에 연결되게 구성하되,
    적층 스테이지(400)가 동력수단를 통해 스테이지 가이드레일(620)을 따라 좌,우 왕복 이동하면서 음극판 이송수단(100) 및 양극판 이송수단(200)으로부터 음극판(10) 및 양극판(20)을 전달 공급받게 구성함을 특징으로 하는 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치.
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