WO2020105939A1 - 배터리 셀의 전극리드 절단장치 - Google Patents

배터리 셀의 전극리드 절단장치

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WO2020105939A1
WO2020105939A1 PCT/KR2019/015389 KR2019015389W WO2020105939A1 WO 2020105939 A1 WO2020105939 A1 WO 2020105939A1 KR 2019015389 W KR2019015389 W KR 2019015389W WO 2020105939 A1 WO2020105939 A1 WO 2020105939A1
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electrode lead
cutting
battery cell
electrode
unit
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PCT/KR2019/015389
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김민찬
백주환
박흥근
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode lead cutting device for cutting an electrode lead of a battery cell to a set length.
  • the secondary battery is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle, which has been proposed as a solution to air pollution, such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. It is also attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).
  • EV electric vehicle
  • HEV hybrid electric vehicle
  • plug-in hybrid electric vehicle which has been proposed as a solution to air pollution, such as existing gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels. It is also attracting attention as a power source such as (Plug-In HEV).
  • the pouch-type battery cell has a structure in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a pouch-shaped laminate sheet capable of storing an electrode assembly.
  • a laminate sheet is also referred to as a 'pouch-type battery case' in a narrow sense, and the resin layer of the laminate sheet is capable of welding by heat.
  • the pouch type battery cell has a structure in which a laminate sheet surrounds the electrode assembly so that the electrode assembly is not exposed to the outside. , It has a structure in which the sheet is sealed.
  • the battery cell has a structure in which the outer peripheries of the battery case are sealed with the electrode leads protruding outward of the battery case.
  • the electrode lead is a bar shape made of an electrically conductive metal material, and is formed in a polygonal structure with an angled corner in a planar shape, and is usually made of a long rectangular structure.
  • the electrode leads are cut to a predetermined length, for example, to be easily connected to a printed circuit board (not shown) or an external electrical device (not shown), while being inserted into cutting jigs configured to cross each other up and down. .
  • the cutting position may be tilted due to the flexible characteristics of the electrode lead. Therefore, it is difficult to cut the exact cutting point of the electrode lead, and accordingly, the cutting lengths of the electrode leads to be cut may be different from each other, thereby causing a process defect.
  • An embodiment of the present invention provides an electrode lead cutting device for a battery cell capable of accurately cutting a cutting point of an electrode lead.
  • An electrode lead cutting device for a battery cell a cell fixing unit for fixing a battery cell, an electrode lead fixing unit for fixing a cutting point by supplying air to the electrode lead of the battery cell, and cutting of the electrode lead It may include an electrode lead cutting unit for cutting the point.
  • the cell fixing unit may include an adsorption plate for vacuumly adsorbing the battery cells.
  • the electrode lead cutting unit includes a cutting blade that contacts the cutting point of the electrode lead to cut the electrode lead, and the cutting blade includes a first cutting blade located above the cutting point of the electrode lead and It may include a second cutting blade located below the cutting point of the electrode lead.
  • the electrode lead cutting unit further includes a guide block, and at least one of the first cutting blade and the second cutting blade may be movably coupled to the guide block.
  • the electrode lead cutting unit may include a laser oscillator that irradiates a laser beam to the cutting point of the electrode lead.
  • the electrode lead may further include an electrode lead support unit for supporting the electrode lead.
  • the electrode lead support unit may include a magnetic body block that fixes the electrode lead by magnetic force.
  • the method of cutting an electrode lead of a battery cell includes: loading a battery cell to which the electrode lead is exposed, and providing air at an upper side of the electrode lead to fix a cutting point of the electrode lead, And cutting a cut point of the fixed electrode lead.
  • the magnetic lead when cutting the electrode lead, may be provided by applying a magnetic force from the lower side of the electrode lead to further fix the magnetic force.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an electrode lead cutting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically showing a method of cutting an electrode lead according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view schematically showing an electrode lead cutting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an electrode lead cutting device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an electrode lead cutting device according to a first embodiment of the present invention.
  • the electrode lead cutting device 50 includes a cell fixing unit 100, an electrode lead cutting unit 200, and an electrode lead fixing unit 300.
  • the length direction in which the electrode lead extends is the X-axis direction
  • the width direction of the electrode lead perpendicular to the X-axis direction is the Y-axis direction
  • the direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions is the Z-axis direction.
  • the battery cell 10 applied to the embodiment of the present invention may be configured in a form in which the electrode assembly and the electrolyte are stored in the pouch case 11.
  • the battery cell 10 may be a pouch type battery cell.
  • the battery cell may be a secondary battery that performs charging and discharging operations.
  • the electrode lead 12 may be provided on the outside of the pouch case 11 in a protruding form.
  • the electrode lead 12 may function as a connection terminal of the battery cell 10 by having one end electrically connected to the electrode assembly and the other end exposed outside the pouch case 11.
  • the cell fixing unit 100 fixes the battery cell 10 as an object to be treated.
  • the cell fixing unit 100 may include an adsorption plate 110 for vacuumly adsorbing the battery cell 10.
  • the adsorption plate 110 may be formed in a flat plate shape so that one surface of the battery cell 10 is seated.
  • the battery cell 10 may be disposed on the adsorption plate 110 in a horizontal direction.
  • the battery cell 10 may be mounted on the adsorption plate 110 in a form in which the electrode lead 12 exposed to the outside of the electrode assembly extends in the X-axis direction.
  • At least one vacuum hole 111 may be formed in the adsorption plate 110.
  • the vacuum hole 111 may be formed through the adsorption plate 110 in the Z-axis direction.
  • the adsorption plate 110 can adsorb a battery cell positioned corresponding to the vacuum hole 111. Therefore, the battery cell is vacuum adsorbed on the adsorption plate 110 so that the battery cell can be stably fixed in the process of cutting the electrode lead 12.
  • a seating groove 112 may be formed on one surface of the adsorption plate 110 on which the battery cell 10 is seated, for example, an upper surface of the adsorption plate 110.
  • the seating groove 112 is recessed in a downward direction from the upper surface of the adsorption plate 110.
  • the seating groove 112 is formed corresponding to the appearance of the battery cell 10. Therefore, the battery cell 10 may be seated in the seating groove 112 to prevent flow in the X-axis or Y-axis direction. Therefore, the accuracy when cutting the electrode lead 12 can be improved.
  • a gripper or the like may be applied to the cell fixing unit 100.
  • the adsorption plate 110 is applied to the cell fixing unit 100.
  • the electrode lead cutting unit 200 cuts the electrode lead 12.
  • the electrode lead cutting unit 200 may include a cutting blade 210 that cuts in contact with the electrode lead 12.
  • the cutting blade 210 cuts the cutting point of the electrode lead 12.
  • the cutting blade 210 may include a first cutting blade 211 and a second cutting blade 212.
  • the first cutting blade 211 may be positioned above the cutting point of the electrode lead 12, and the second cutting blade 212 may be located below the cutting point of the electrode lead 12.
  • the first cutting blade 211 and the second cutting blade 212 may be disposed to cross each other and cut the electrode lead 12.
  • the electrode lead cutting unit 200 may include a guide block 220.
  • the guide block 220 can support the cutting blade 210 while guiding the movement of the cutting blade 210 in the Z-axis direction, that is, the lifting operation.
  • the first cutting blade 211 and the second cutting blade 212 are coupled to the guide block 220, and at least one of the first cutting blade 211 and the second cutting blade 212 is a guide block. It may be coupled to the liftable 220.
  • the guide block 220 may be provided with a guide rail (not shown) for guiding the lifting operation of the cutting blade 210.
  • the electrode lead fixing unit 300 fixes the electrode lead 12 when the electrode lead 12 is cut.
  • the electrode lead fixing unit 300 may be applied with an air blower that supplies air to the electrode lead 12 of the battery cell 10 to fix the cutting point of the electrode lead 12.
  • the air blower may be mounted on the guide block 220 to be positioned above the electrode lead 12.
  • the air blower may be disposed at a position corresponding to the end of the electrode lead 12. That is, the cutting blade 210 is disposed on one side of the battery cell 10, and the air blower may be disposed on one side of the cutting blade 210.
  • the longitudinal direction of the electrode lead 12 is not perpendicular to the axial direction of the cutting blade 210. do. If the electrode lead 12 is cut in this state, a set length and error of the electrode lead 12 may occur.
  • FIG. 2 is a view showing a method of cutting an electrode of a battery cell according to a first embodiment of the present invention.
  • the electrode lead cutting method includes a cell seating step (S10), a cell fixing step (S20), an electrode lead fixing step (S30), and an electrode lead cutting step (S40).
  • the battery cell 10 is loaded on the adsorption plate 110.
  • the battery cell 10 may be loaded into the adsorption plate 110 by a transfer unit such as a robot arm.
  • the electrode lead 12 to be cut may be exposed to the outside of the adsorption plate 110.
  • the electrode lead 12 of the battery cell 10 is not particularly limited, but a metal having high conductivity can be applied without causing a chemical change in the battery.
  • the electrode lead 12 includes copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), and two or more of them. It may be selected from the group consisting of alloys containing, it may be formed of a thin plate having a thickness of 0.1mm to 1.0mm.
  • the battery cell 10 is fixed. Since the seating groove 112 is formed in the adsorption plate 110 so as to correspond to the appearance of the battery cell 10, the battery cell 10 loaded on the adsorption plate 110 is prevented from flowing in the X-axis or Y-axis direction. Can be. In addition, the battery cell 10 can be stably fixed during the cutting process by being vacuum adsorbed by the adsorption plate 110 on which the vacuum hole 111 is formed.
  • the cutting point of the electrode lead 12 is fixed before the electrode lead 12 is cut. That is, since the electrode lead 12 has a thickness of approximately 0.1 mm to 1.0 mm, it may have a predetermined flexibility. Therefore, the cutting operation of the electrode lead 12 may be performed while the end thereof is tilted. For example, the electrode lead 12 may be tilted in the upward direction. When cutting the electrode lead 12 in this state, a difference may occur between the cut length and the set length. To prevent this, air is injected from the air blower disposed on the upper side of the electrode lead 12. When air is supplied, the electrode lead 12 is pressed in the downward direction, and the pressed electrode lead 12 is maintained in a horizontal state. Therefore, the cutting point of the electrode lead 12 can be stably secured.
  • the electrode lead 12 is cut by a predetermined length. That is, while the electrode lead 12 is maintained in a horizontal state by an air blower, at least one of the first cutting blade 211 and the second cutting blade 212 is lifted to cut the electrode lead 12. Thus, since the electrode lead 12 is maintained in a horizontal state, the cutting operation is performed in a state where the cutting point of the electrode lead 12 is fixed, so that it is possible to minimize an error with a set length when cutting the electrode lead 12. do.
  • FIG 3 is a view schematically showing an electrode cutting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the electrode lead cutting device 50 may include a cell fixing unit 100, an electrode lead cutting unit 200, an electrode lead fixing unit 300, and an electrode lead supporting unit 400.
  • the configuration of the cell fixing unit 100, the electrode lead cutting unit 200, and the electrode lead fixing unit 300 is the same or similar to that of the first embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.
  • the electrode lead support unit 400 is disposed under the electrode lead 12 to support the electrode lead 12.
  • the electrode lead support unit 400 may prevent the electrode lead 12 from sagging when the electrode lead 12 is cut. For example, when air is supplied from the air blower located above the electrode lead 12 in the downward direction, the electrode lead 12 may be drooped downward by the pressure at which air is supplied. Since the electrode lead support unit 400 supports the electrode lead 12 from the lower side of the electrode lead 12, sag of the electrode lead 12 can be prevented. Accordingly, an accurate cutting point can be secured when the electrode lead 12 is cut.
  • the electrode lead support unit 400 may include a magnetic body block.
  • the magnetic body block can fix the electrode lead 12 by magnetic force. Accordingly, the electrode lead 12 can be more reliably fixed by an air blower supplying air from the upper side of the electrode lead 12 and a magnetic body block supporting the lower side of the electrode lead 12 with magnetic force. By securing the fixed state of the electrode lead 12, it is possible to easily secure the cutting point of the electrode lead 12. Therefore, it is possible to minimize the error with the set length when cutting the electrode lead 12.
  • FIG. 4 is a view schematically showing an electrode cutting device according to a third embodiment of the present invention.
  • the electrode cutting device 50 may include a cell fixing unit 100, an electrode lead cutting unit, and an electrode lead fixing unit 300.
  • the configuration of the cell fixing unit 100 and the electrode lead fixing unit 300 is the same or similar to that of the first embodiment, so a detailed description thereof will be omitted.
  • burr or electrode dust may be generated on the end surface of the electrode lead 12. Burr or electrode dust generated on the end surface of the electrode lead 12 may be incorporated into the battery cell 10 and may act as a factor that degrades the performance of the battery cell 10.
  • the electrode lead cutting unit of the third embodiment may include a laser oscillator 230.
  • the laser oscillator 230 cuts the electrode lead 12 by irradiating a laser beam to the cutting point of the electrode lead 12. Accordingly, burr or electrode dust that may occur on the cut surface of the electrode lead 12 when cutting the electrode lead 12 can be minimized.
  • Electrode lead cutting device 100 Cell fixing unit
  • Electrode lead fixing unit 400 Electrode lead support unit
  • the electrode lead by providing air to the cutting point of the electrode lead through an air blower when cutting the electrode lead, the electrode lead can maintain a horizontal state, and accordingly, an error in the cutting length when cutting the electrode lead Can be minimized.
  • a support unit such as a magnetic body block is disposed on the lower side of the electrode lead to prevent the cutting point of the electrode lead from being inclined downward when air is supplied by the air blower.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 배터리 셀을 고정하는 셀 고정유닛, 배터리 셀의 전극리드에 에어를 공급하여 절단 지점을 고정하는 전극리드 고정유닛, 및 상기 전극리드의 절단 지점을 절단하는 전극리드 절단유닛을 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치를 제공한다.

Description

배터리 셀의 전극리드 절단장치
본 발명은 배터리 셀의 전극리드를 설정 길이로 절단하기 위한 전극리드 절단장치에 관한 것이다.
최근, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충전 및 방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다. 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 이루어져 있고, 적층 배열이 용이하며, 형상을 일부 변형할 수 있는 파우치형 배터리 셀에 대한 수요가 높다.
파우치형 배터리 셀은 전극 조립체의 수납이 가능한 파우치형의 라미네이트 시트에 전극 조립체와 전해액이 내장된 구조로 이루어져 있다. 이러한 라미네이트 시트를 좁은 의미에서 '파우치형 전지케이스'라 지칭하기도 하며, 라미네이트 시트의 수지층은 열에 의한 융착이 가능한 특징이 있다.
파우치형 배터리 셀은 특히, 전극 조립체가 외부로 노출되지 않도록 라미네이트 시트가 전극 조립체를 감싸는 구조로 이루어져 있으며, 이때 전지케이스의 외주 부위에서 상호 중첩되어 있는 라미네이트 시트의 밀봉 예정부에 열과 압력을 인가하여, 시트가 밀봉 처리되는 구조로 이루어져 있다.
예를 들면, 배터리 셀은 전극리드들이 전지케이스의 외측으로 돌출된 상태로 전지케이스의 외주들이 밀봉된 구조로 이루어져 있다. 여기서 전극리드란, 전기 전도성의 금속 소재로 이루어진 바(bar) 형상으로서, 평면상으로 모서리가 각진, 다각형 구조로 이루어지며, 통상적으로는 길이가 긴 직사각형 구조로 이루어져 있다.
전극리드들은 서로 상하 교차되도록 구성된 커팅 지그들에 삽입된 상태에서, 소정의 길이 예컨대, PCB(Printed Circuit Board; 도시하지 않음)나 외부 전기 디바이스(도시하지 않음)에 연결하기 용이한 길이로 절삭된다.
그런데 기존에는 전극리드를 절단할 때, 전극리드의 플렉시블(Flexible)한 특징으로 인해 커팅 포지션(Cutting Position)이 틸트(Tilt)될 수 있다. 따라서 전극리드의 정확한 절단 지점을 절단하는 것이 어려우며, 이에 따라 절단되는 전극리드들의 절단 길이가 서로 상이하게 되어 공정 불량을 야기할 수 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
한국공개특허 10-2018-037488
본 발명의 실시예는 전극리드의 절단 지점에 대해 정확한 절단이 가능한 배터리 셀의 전극리드 절단장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배터리 셀의 전극리드 절단장치는, 배터리 셀을 고정하는 셀 고정유닛, 배터리 셀의 전극리드에 에어를 공급하여 절단 지점을 고정하는 전극리드 고정유닛, 및 전극리드의 절단 지점을 절단하는 전극리드 절단유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 셀 고정유닛은 배터리 셀을 진공 흡착하는 흡착플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 전극리드 절단유닛은 전극리드의 절단 지점에 접촉하여 전극리드를 절단하는 커팅블레이드를 포함하며, 상기 커팅블레이드는 전극리드의 절단 지점 상측에 위치하는 제1커팅블레이드 및 전극리드의 절단 지점 하측에 위치하는 제2커팅블레이드를 포함할 수 있다. 상기 전극리드 절단유닛은 가이드블록을 더 포함하고, 상기 제1커팅블레이드 및 제2커팅블레이드 중 적어도 하나는 상기 가이드블록에 승강 가능하게 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 전극리드 절단유닛은 전극리드의 절단 지점에 레이저빔을 조사하는 레이저 발진기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전극리드의 하측에 배치되며, 전극리드를 지지하는 전극리드 지지유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 전극리드 지지유닛은 전극리드를 자력으로 고정하는 자성체블록를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 배터리 셀의 전극리드 절단 방법은, 전극리드가 노출된 배터리 셀을 로딩하는 단계, 상기 전극리드의 상측에서 에어를 제공하여 전극리드의 절단 지점을 고정하는 단계, 및 상기 고정된 전극리드의 절단 지점을 커팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전극리드의 커팅 시, 상기 전극리드의 하측에서 자력을 제공하여 전극리드를 자력 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이다. 따라서, 본 발명은 이러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석될 필요는 없다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 전극리드 절단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 전극리드 절단 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 전극리드 절단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 전극리드 절단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 본질과 관계없는 부분은 그에 대한 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여할 수 있다.
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. 여기서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것으로서 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 전극리드 절단장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 전극리드 절단장치(50)는 셀 고정유닛(100), 전극리드 절단유닛(200), 전극리드 고정유닛(300)을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 전극리드가 연장된 길이 방향을 X축 방향, X축 방향과 수직한 전극리드의 폭 방향을 Y축 방향, X축 및 Y축 방향과 수직한 방향을 Z축 방향으로 설정한다.
본 발명의 실시예에 적용되는 배터리 셀(10)은 전극 조립체와 전해액이 파우치 외장재(11)에 수납된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 배터리 셀(10)은 파우치형 배터리 셀일 수 있다. 또한, 배터리 셀은 충전 및 방전 동작을 수행하는 이차 전지일 수 있다.
파우치 외장재(11)의 외부에는 전극리드(12)가 돌출된 형태로 구비될 수 있다. 전극리드(12)는 일단이 전극 조립체와 전기적으로 연결되고 타단이 파우치 외장재(11) 외부로 노출됨으로써 배터리 셀(10)의 연결 단자로서 기능할 수 있다.
셀 고정유닛(100)은 처리 대상물인 배터리 셀(10)을 고정한다. 셀 고정유닛(100)은 배터리 셀(10)을 진공 흡착하는 흡착 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 흡착 플레이트(110)는 배터리 셀(10)의 일면이 안착되도록 평판 형태로 형성될 수 있다. 배터리 셀(10)은 흡착 플레이트(110) 상에 수평 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 전극 조립체의 외부로 노출된 전극리드(12)가 X축 방향으로 연장된 형태로 배터리 셀(10)은 흡착 플레이트(110) 상에 안착될 수 있다.
흡착 플레이트(110)에는 적어도 하나의 진공홀(111)이 형성될 수 있다. 진공홀(111)은 흡착 플레이트(110)의 Z축 방향으로 관통 형성될 수 있다. 흡착 플레이트(110)는 진공홀(111)에 대응하여 위치된 배터리 셀을 흡착할 수 있다. 따라서, 배터리 셀은 흡착 플레이트(110) 상에 진공 흡착됨으로써 전극리드(12) 절단 과정에서 배터리 셀이 안정적으로 고정될 수 있다.
배터리 셀(10)이 안착되는 흡착 플레이트(110)의 일면, 예를 들면, 흡착 플레이트(110)의 상면에는 안착홈(112)이 형성될 수 있다. 안착홈(112)은 흡착 플레이트(110)의 상면에서 하측 방향으로 오목하게 함몰 형성된다. 안착홈(112)은 배터리 셀(10)의 외관과 대응 형성된다. 따라서, 배터리 셀(10)은 안착홈(112)에 안착되어 X축 또는 Y축 방향으로의 유동이 방지될 수 있다. 따라서, 전극리드(12)의 절단 시 정확성을 향상시킬 수 있다.
셀 고정유닛(100)으로는 흡착 플레이트(110) 이외에 그립퍼 등이 적용될 수도 있다. 다만, 그립퍼 등에 의해 배터리 셀(10)이 고정될 경우, 그립퍼에 의해 가압 고정되는 배터리 셀(10) 부위에 변형이나 파손이 발생할 수 있다. 따라서, 셀 고정유닛(100)으로는 흡착 플레이트(110)가 적용되는 것이 바람직하다.
전극리드 절단유닛(200)은 전극리드(12)를 절단한다. 전극리드 절단유닛(200)은 전극리드(12)에 접촉하여 절단하는 커팅블레이드(210)를 포함할 수 있다. 커팅블레이드(210)는 전극리드(12)의 절단 지점을 절단한다.
커팅블레이드(210)는 제1커팅블레이드(211) 및 제2커팅블레이드(212)를 포함할 수 있다. 제1커팅블레이드(211)는 전극리드(12)의 절단 지점 상측에 위치하며, 제2커팅블레이드(212)는 전극리드(12)의 절단 지점 하측에 위치할 수 있다. 제1커팅블레이드(211)와 제2커팅블레이드(212)는 서로 교차되면서 전극리드(12)를 절단하도록 배치될 수 있다.
전극리드 절단유닛(200)은 가이드블록(220)을 포함할 수 있다. 가이드블록(220)은 커팅블레이드(210)를 지지하는 한편 커팅블레이드(210)의 Z축 방향으로의 이동 즉, 승강 작동을 안내할 수 있다. 예를 들면, 제1커팅블레이드(211) 및 제2커팅블레이드(212)는 가이드블록(220)에 결합되며, 제1커팅블레이드(211) 및 제2커팅블레이드(212) 중 적어도 하나는 가이드블록(220)에 승강 가능하게 결합될 수 있다. 가이드블록(220)에는 커팅블레이드(210)의 승강 작동을 안내하기 위한 가이드레일(도시 생략)이 마련될 수 있다.
전극리드 고정유닛(300)은 전극리드(12)의 절단 시 전극리드(12)를 고정해 준다. 전극리드 고정유닛(300)은 배터리 셀(10)의 전극리드(12)에 에어를 공급하여 전극리드(12)의 절단 지점을 고정하는 에어 블로워(Air blower)가 적용될 수 있다. 에어 블로워는 전극리드(12)의 상측에 위치하도록 가이드블록(220)에 장착될 수 있다. 에어 블로워는 전극리드(12)의 단부에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 배터리 셀(10)의 일측에 커팅블레이드(210)가 배치되고, 커팅블레이드(210)의 일측에 에어 블로워가 배치될 수 있다.
전극리드(12)의 절단 시 에어 블로워로부터 제공된 에어는 전극리드(12)를 가압하고, 이에 따라 X축 방향으로 연장된 전극리드(12)는 수평 상태를 형성하게 되며, 전극리드(12)에 대해 커팅블레이드(210)의 축 방향이 직각을 이루게 되므로 전극리드(12)의 정확한 절단 지점을 제공할 수 있다.
반면, 전극리드(12)가 어느 한 방향으로 틸트가 된 상태에서 전극리드(12)를 절단하는 경우, 커팅블레이드(210)의 축 방향에 대해 전극리드(12)의 길이 방향이 직각을 이루지 않게 된다. 이 상태에서 전극리드(12)를 절단하게 되면 전극리드(12)의 설정 길이와 오차가 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 배터리 셀의 전극을 절단하는 방법을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전극리드 절단 방법은 셀 안착 단계(S10), 셀 고정 단계(S20), 전극리드 고정 단계(S30), 전극리드 절단 단계(S40)를 포함한다.
셀 안착 단계(S10)에서는, 배터리 셀(10)을 흡착 플레이트(110) 상에 로딩한다. 배터리 셀(10)은 로봇암 등의 이송유닛에 의해 흡착 플레이트(110)로 로딩될 수 있다. 절단 대상인 전극리드(12)는 흡착 플레이트(110)의 외부로 노출될 수 있다.
배터리 셀(10)의 전극리드(12)로는 특별히 제한되지는 않으나, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 금속이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전극리드(12)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn) 및 이 중 둘 이상을 포함하는 합금으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 두께가 0.1mm 내지 1.0mm의 박판으로 형성될 수 있다.
셀 고정 단계(S20)에서는, 배터리 셀(10)을 고정한다. 흡착 플레이트(110)에는 배터리 셀(10)의 외관과 대응되도록 안착홈(112)이 형성되어 있으므로 흡착 플레이트(110)에 로딩된 배터리 셀(10)은 X축 또는 Y축 방향으로의 유동이 방지될 수 있다. 이에 더해, 배터리 셀(10)은 진공홀(111)이 형성된 흡착 플레이트(110)에 의해 진공 흡착됨으로써 절단 공정 시 안정적으로 고정될 수 있다.
전극리드 고정 단계(S30)에서는, 전극리드(12)의 절단 전에 전극리드(12)의 절단 지점을 고정한다. 즉, 전극리드(12)는 대략 0.1mm 내지 1.0mm 정도의 두께를 가지므로 소정의 유연성을 가질 수 있다. 따라서, 전극리드(12)는 그 단부가 틸팅된 상태로 절단 작업이 진행될 수 있다. 예를 들어, 전극리드(12)는 상측 방향으로 틸팅된 상태일 수 있다. 이러한 상태에서 전극리드(12)를 절단할 경우, 절단 길이와 설정 길이 간에는 차이가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 전극리드(12)의 상측에 배치된 에어 블로워로부터 에어를 분사한다. 에어가 공급되면 전극리드(12)는 하측 방향으로 가압되고, 가압된 전극리드(12)는 수평 상태를 유지하게 된다. 따라서, 전극리드(12)의 절단 지점이 안정적으로 확보될 수 있다.
전극리드 절단 단계(S40)에서는, 전극리드(12)를 설정 길이만큼 절단한다. 즉, 에어 블로워에 의해 전극리드(12)가 수평 상태로 유지된 상태에서, 제1커팅블레이드(211)와 제2커팅블레이드(212) 중 적어도 하나가 승강하여 전극리드(12)를 절단한다. 이와 같이 전극리드(12)가 수평 상태로 유지되어 전극리드(12)의 절단 지점이 고정된 상태에서 절단 작업이 진행되므로, 전극리드(12)의 절단 시 설정 길이와의 오차를 최소화할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 의한 전극 절단 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 전극리드 절단장치(50)는 셀 고정유닛(100), 전극리드 절단유닛(200), 전극리드 고정유닛(300), 전극리드 지지유닛(400)을 포함할 수 있다.
셀 고정유닛(100), 전극리드 절단유닛(200), 전극리드 고정유닛(300)의 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
전극리드 지지유닛(400)은 전극리드(12)의 하측에 배치되어 전극리드(12)를 지지한다. 전극리드 지지유닛(400)은 전극리드(12)의 절단 시 전극리드(12)의 처짐 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 전극리드(12)의 상측에 위치한 에어 블로워로부터 하측 방향으로 에어가 공급되면, 에어가 공급되는 압력에 의해 전극리드(12)는 하측으로 처질 수 있다. 전극리드 지지유닛(400)은 전극리드(12)의 하측에서 전극리드(12)를 지지하므로 전극리드(12)의 처짐을 방지할 수 있다. 이에 따라 전극리드(12)의 절단 시 정확한 절단 지점을 확보할 수 있다.
전극리드 지지유닛(400)은 자성체블록을 포함할 수 있다. 자성체블록은 전극리드(12)를 자력으로 고정할 수 있다. 이에 따라, 전극리드(12)의 상측에서 에어를 공급하는 에어 블로워 및 전극리드(12)의 하측을 자력으로 지지하는 자성체블록에 의해 전극리드(12)는 보다 확실하게 고정될 수 있다. 전극리드(12)의 고정 상태가 견고해짐으로써 전극리드(12)의 절단 지점의 확보가 용이해질 수 있다. 따라서, 전극리드(12)의 절단 시 설정 길이와의 오차를 최소화할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 전극 절단 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 전극 절단 장치(50)는 셀 고정유닛(100), 전극리드 절단유닛, 전극리드 고정유닛(300)을 포함할 수 있다.
셀 고정유닛(100), 전극리드 고정유닛(300)의 구성은 제1실시예와 동일 또는 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
제1실시예와 같이, 커팅블레이드(210)를 이용하여 전극리드(12)를 절단할 경우, 전극리드(12)의 단부면에 버(Burr) 또는 전극 분진이 발생할 수 있다. 전극리드(12)의 단부면에 발생한 버 또는 전극 분진은 배터리 셀(10)에 혼입되어 배터리 셀(10)의 성능을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
이에 따라, 제3실시예의 전극리드 절단유닛은 레이저 발진기(230)를 포함할 수 있다. 레이저 발진기(230)는 전극리드(12)의 절단 지점에 레이저빔을 조사하여 전극리드(12)를 절단한다. 이에 따라, 전극리드(12)의 절단 시 전극리드(12)의 절단면에 발생할 수 있는 버(Burr) 또는 전극 분진을 최소화할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
(부호의 설명)
50; 전극리드 절단장치 100; 셀 고정유닛
110; 흡착 플레이트 111; 진공홀
200; 전극리드 절단유닛 210; 커팅블레이드
211; 제1커팅블레이드 212; 제2커팅블레이드
220; 가이드블록 230; 레이저 발진기
300; 전극리드 고정유닛 400; 전극리드 지지유닛
본 발명의 실시예에 따르면, 전극리드의 절단 시 에어 블로워를 통해 전극리드의 절단 지점에 에어를 제공함으로써 전극리드가 수평 상태를 유지할 수 있고, 이에 따라 전극리드의 절단 시 절단 길이에 대한 오차가 최소화될 수 있다.
또한, 전극리드의 절단 시 전극리드의 하측에 자성체블록 등의 지지유닛을 배치함으로써 에어 블로워에 의한 에어 공급 시 전극리드의 절단 지점이 하측 방향으로 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

  1. 배터리 셀을 고정하는 셀 고정유닛;
    배터리 셀의 전극리드에 에어를 공급하여 절단 지점을 고정하는 전극리드 고정유닛; 및
    상기 전극리드의 절단 지점을 절단하는 전극리드 절단유닛;
    을 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀 고정유닛은 배터리 셀을 진공 흡착하는 흡착플레이트를 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극리드 절단유닛은 상기 전극리드의 절단 지점에 접촉하여 전극리드를 절단하는 커팅블레이드를 포함하며,
    상기 커팅블레이드는 상기 전극리드의 절단 지점 상측에 위치하는 제1커팅블레이드 및 상기 전극리드의 절단 지점 하측에 위치하는 제2커팅블레이드를 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극리드 절단유닛은 가이드블록을 더 포함하고, 상기 제1커팅블레이드 및 상기 제2커팅블레이드 중 적어도 하나는 상기 가이드블록에 승강 가능하게 결합되는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극리드 절단유닛은 전극리드의 절단 지점에 레이저빔을 조사하는 레이저 발진기를 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극리드의 하측에 배치되며, 상기 전극리드를 지지하는 전극리드 지지유닛을 더 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극리드 지지유닛은 상기 전극리드를 자력으로 고정하는 자성체블록을 포함하는 배터리 셀의 전극리드 절단장치.
  8. 전극리드가 노출된 배터리 셀을 로딩하는 단계;
    상기 전극리드의 상측에서 에어를 제공하여 전극리드의 절단 지점을 고정하는 단계; 및
    상기 고정된 전극리드의 절단 지점을 커팅하는 단계;
    를 포함하는 전극리드 절단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전극리드의 커팅 시, 전극리드의 하측에서 자력을 제공하여 전극리드를 자력 고정하는 단계를 더 포함하는 전극리드 절단 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 전극리드 절단장치를 통해 커팅된 전극리드를 구비한 배터리 셀.
  11. 제10항의 배터리 셀을 복수 포함하는 배터리 팩.
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