WO2020141903A1 - 단위 셀 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2020141903A1
WO2020141903A1 PCT/KR2020/000054 KR2020000054W WO2020141903A1 WO 2020141903 A1 WO2020141903 A1 WO 2020141903A1 KR 2020000054 W KR2020000054 W KR 2020000054W WO 2020141903 A1 WO2020141903 A1 WO 2020141903A1
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magnetic force
electrode
unit cell
separator
stacked
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김덕회
구자훈
임대봉
권순관
신현경
조주현
안지수
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주식회사 엘지화학
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a unit cell manufacturing apparatus and method, and more specifically, when the central electrode is deviated from a fixed position, a unit cell manufacturing device capable of aligning the central electrode to a fixed position in a non-contact manner even if it cannot be identified from the outside. It's about how.
  • types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries.
  • These secondary batteries are not only small-sized products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, cell phones, PDAs, portable game devices, power tools, and e-bikes, but also large-sized products that require high output such as electric vehicles or hybrid vehicles and surplus power generation. It is also applied to power storage devices that store power or renewable energy and power storage devices for backup.
  • Unit cells formed by stacking an anode, a separator, and an anode are assembled to form one electrode assembly.
  • the lithium secondary battery is manufactured by receiving the electrode assembly in a specific case.
  • unit cells include a full cell (Full-Cell) and a bi-cell (Bi-Cell).
  • a full cell is a cell in which positive and negative electrodes are located on both outermost sides of the cell.
  • the most basic structure of such a full cell is an anode/separator/cathode or an anode/separator/cathode/separator/anode/separator/cathode.
  • a bicell is a cell in which electrodes of the same polarity are located on both outermost sides of the cell.
  • a type A bicell having an anode/separator/cathode/separator/anode structure or a C type bicell having a cathode/separator/anode/separator/cathode structure. That is, a cell in which an anode is located on both outermost sides is called an A-type bicell, and a cell in which a cathode is located on both sides is called a C-type bicell.
  • a separator is stacked on the upper and lower surfaces of the central electrode, and then the upper electrode and the lower electrode are further stacked.
  • the center electrode may be an odd number, such as one, and if the unit cell is a full cell, the center electrode may be even, such as two.
  • the central electrode deviates from a fixed position to be originally aligned by rotational movement or linear movement. If the separator is deposited on the upper and lower surfaces of the center electrode, the state of the center electrode can be easily grasped from the outside.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a unit cell manufacturing apparatus and method capable of aligning a central electrode in a non-contact manner in a non-contact manner even if it cannot be grasped from the outside when the central electrode deviates from a fixed position.
  • a unit cell manufacturing apparatus for solving the above problems includes a central electrode reel through which a central electrode is unwound; An upper separator reel on which an upper separator stacked on an upper surface of the central electrode is unwound; A lower separator reel on which a lower separator stacked on a lower surface of the central electrode is unwound; And a magnetic force generating unit that is disposed below or above the first laminate in which the lower separator, the center electrode, and the upper separator are sequentially stacked, and applies magnetic force to the first stack.
  • the magnetic force generating unit may be formed of an electromagnet that generates a magnetic force when a current flows.
  • the magnetic force generating unit may flow the current.
  • the magnetic force generating unit may draw the central electrode by flowing the current.
  • the magnetic force generating unit may block the current when a specific time elapses.
  • the specific time may be 0.01 seconds to 0.5 seconds.
  • the magnetic force generating unit has a cylindrical shape and a rotating body; And a plurality of magnets formed on the outer circumferential surface of the rotating body and disposed at uniform intervals.
  • the rotating body may rotate in the same direction as the direction in which the first laminate moves to one side.
  • the rotating body may rotate at the same speed as the speed at which the first laminate moves to one side.
  • the interval may be the same as a distance between a plurality of the plurality of center electrodes to be aligned, respectively.
  • a method of manufacturing a unit cell according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes cutting a central electrode unwound from a central electrode reel; Forming a first stacked body by stacking separators on upper and lower surfaces of the central electrode, respectively; And in the magnetic force generating unit disposed below or above the first stacked body, applying a magnetic force to the first stacked body to align the center electrode in the correct position.
  • the magnetic force generating unit may be formed of an electromagnet that generates a magnetic force when a current flows.
  • the magnetic force generating unit has a cylindrical shape and a rotating body; And a plurality of magnets formed on the outer circumferential surface of the rotating body and disposed at uniform intervals.
  • forming a second stacked body by further stacking upper and lower electrodes on the upper and lower surfaces of the first stacked body, respectively; And laminating the second laminate.
  • the central electrode In the process of manufacturing the unit cell, if the central electrode deviates from the correct position, the central electrode can be aligned to the correct position using magnetic force even if it cannot be recognized from the outside.
  • the center electrode can be positioned in a fixed position in a non-contact manner that does not require contact with the center electrode, thereby preventing damage to the center electrode.
  • the effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a unit cell according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a unit cell manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic view showing a state in which a central electrode deviates from a fixed position according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a state in which a first laminate is formed by laminating a separator on the central electrode in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the center electrode in FIG. 4 is aligned in a fixed position.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a state in which a second stack is formed by stacking an upper electrode on the first stack in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a unit cell manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a unit cell 2 according to an embodiment of the present invention.
  • the central electrode 1111 in the process of manufacturing the unit cell 2, when the central electrode 1111 is deviated from a fixed position, the central electrode 1111 is returned to a fixed position using magnetic force even if it cannot be recognized from the outside. Can be aligned.
  • the center electrode 1111 can be positioned in a fixed position in a non-contact manner that does not require contact with the center electrode 1111, so that the center electrode 1111 can be prevented from being damaged.
  • a method for manufacturing a unit cell 2 includes cutting a central electrode 1111 unwound from a central electrode reel 111; Forming a first stacked body 21 by stacking the separators 12 on the upper and lower surfaces of the central electrode 1111; And in the magnetic force generating unit 14 disposed below or above the first stacked body 21, applying a magnetic force to the first stacked body 21 to align the center electrode 1111 in place. It includes.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a unit cell manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a unit cell manufacturing apparatus 1 includes a central electrode reel 111 through which a central electrode 1111 is unwound; An upper separator reel 121 on which an upper separator 1211 stacked on an upper surface of the central electrode 1111 is unwound; A lower separator reel 122 on which the lower separator 1221 stacked on the lower surface of the central electrode 1111 is unwound; And the lower separator 1221, the center electrode 1111, and the upper separator 1211 are disposed below or above the stacked first stack 21, to the first stack 21. It includes a magnetic force generating unit 14 for applying a magnetic force.
  • the unit cell 2 has a full cell and a bicell.
  • the center electrode 1111 may be odd, such as one, and if the unit cell 2 is a full cell, the center electrode 1111 may be two, etc. It can be even.
  • the unit cell 2 is a bicell having three electrodes and two separators 12. However, this is for convenience of explanation and is not intended to limit the scope of rights.
  • the center electrode reel 111 is a reel around which the center electrode 1111 is wound, and the center electrode 1111 is unwound from the center electrode reel 111. If the unit cell 2 is an A-type bicell, the center electrode 1111 is a cathode, and if the bicell is a C-type bicell, the center electrode 1111 is an anode.
  • Such an electrode may be prepared by applying a slurry of an electrode active material, a conductive material, and a binder on an electrode current collector, followed by drying and pressing. At this time, since the electrode current collector is made of a magnetic material such as aluminum (Al), copper (Cu), or nickel (Ni), it is relatively affected by magnetic force.
  • the upper separator reel 121 and the lower separator reel 122 are reels on which the separator 12 is wound.
  • the upper separator 1211 unwound from the upper separator reel 121 is stacked on the upper surface of the central electrode 1111
  • the lower separator 1221 unwound from the lower separator reel 122 is the lower surface of the central electrode 1111 Are stacked on. Therefore, the first stacked body 21 in which the lower separator 1221, the center electrode 1111, and the upper separator 1211 are sequentially stacked may be formed.
  • the separator 12 is prepared by coating a slurry containing a mixture of inorganic particles and a polymer binder on at least one surface of a porous polymer substrate to form a porous coating layer.
  • the porous polymer substrate may include a polyolefin-based polymer. That is, since the separator 12 is made of a non-magnetic material such as a polymer, it is relatively hardly affected by magnetic force.
  • the magnetic force generating unit 14 generates a magnetic force by itself, and applies the magnetic force to the outside.
  • the magnetic force generating unit 14 is disposed below or above the first stacked body 21 to apply a magnetic force to the first stacked body 21.
  • the first stacked body 21 has a structure in which an upper separator 1211 and a lower separator 1221 are stacked on the upper and lower surfaces of the central electrode 1111, respectively.
  • the separator 12 is hardly affected by the magnetic force, and the central electrode 1111 is relatively affected by the magnetic force.
  • the magnetic force generating portion 14 applies a magnetic force to the first stacked body 21, the magnetic force generating portion 14 pulls the central electrode 1111, so that the central electrode 1111 should be aligned. You can sort by location. On the other hand, since the attraction force does not act on the separator 12 at all, there is no change in the separator 12.
  • the magnetic force generating portion 14 may include various types of magnets, but according to an embodiment of the present invention, the magnetic force generating portion 14 is preferably formed of an electromagnet that generates magnetic force when a current flows.
  • the electromagnet may have a solenoid shape in which a coil is wound around an iron core, and when a current flows through the coil, a magnetic force is generated according to Ampere's law, and when the current is cut off, the magnetic force disappears.
  • the first laminate 21 is moved to one side by a conveyor belt or the like in order to perform the next process. And in the magnetic force generating unit 14 according to an embodiment of the present invention, the first stacked body 21 is moved to one side, so that the center electrode 1111 is to be aligned in the correct position above the magnetic force generating unit 14 Or, when it is located downward, an electric current flows to generate a magnetic force. Then, a magnetic force is applied to the first stacked body 21 to align the center electrode 1111 to the correct position.
  • the magnetic force generating portion 14 continuously generates a magnetic force
  • the first layered body 21 moves to one side and gradually approaches the magnetic force generating portion 14
  • only the separator 12 continues to move to one side.
  • the inner central electrode 1111 is attracted and fixed by the magnetic force generating unit 14, and may not continue to move to one side thereafter.
  • the center electrodes 1111 are continuously cut, a plurality of center electrodes 1111 move to one side and are all attracted and fixed by the magnetic force generator 14, so that the plurality of center electrodes are near the magnetic force generator 14. (1111) they can't move and can get stuck.
  • the first stacked body 21 is moved to one side, so that the central position of the center electrode 1111 in the first stacked body 21 is to be aligned.
  • a current flows for a specific time.
  • the magnetic force generating unit 14 is activated to generate a magnetic force, applies a magnetic force to the first stacked body 21 and pulls the central electrode 1111.
  • the central electrode 1111 is attracted to the magnetic force generating unit 14, and is aligned to the correct position to be aligned.
  • the optimal specific time can be determined experimentally, but it is preferable that the specific time is approximately 0.01 to 0.5 seconds.
  • the unit cell manufacturing apparatus 1 includes: an upper electrode reel 112 to which an upper electrode 1121 attached to the upper side of the first stacked body 21 is unwound; A lower electrode reel 113 to which the lower electrode 1131 attached to the lower side of the first laminate 21 is unwound; And laminating the second stack 22 in which the lower electrode 1131, the lower separator 1221, the center electrode 1111, the upper separator 1211, and the upper electrode 1121 are sequentially stacked.
  • a laminator 15 may be further included.
  • the upper electrode reel 112 is a reel on which the upper electrode 1121 is wound, and the upper electrode 1121 is unwound from the upper electrode reel 112.
  • the lower electrode reel 113 is a reel on which the lower electrode 1131 is wound, and the lower electrode 1131 is unwound from the lower electrode reel 113. If the unit cell 2 is a full cell, the upper electrode 1121 and the lower electrode 1131 have different polarities from each other. In addition, if the unit cell 2 is a bi-cell, the upper electrode 1121 and the lower electrode 1131 have the same polarity with each other, and have opposite polarities to the central electrode 1111.
  • the center electrode 1111 is a cathode or an upper electrode 1121 and a lower electrode 1131 are anodes. If the bicell is a C-type bicell, the center electrode 1111 is an anode. However, the upper electrode 1121 and the lower electrode 1131 are cathodes.
  • the upper electrode 1121 is stacked on the upper surface of the first stacked body 21, and the lower electrode 1131 is stacked on the lower surface of the first stacked body 21.
  • a second stack 22 in which the lower electrode 1131, the lower separator 1221, the central electrode 1111, the upper separator 1211, and the upper electrode 1121 are sequentially stacked is formed.
  • the laminator 15 laminates the formed second laminate 22.
  • the laminator 15 is formed of an upper laminator 151 and a lower laminator 152, so that lamination may be performed by applying heat and pressure to the upper and lower surfaces of the second laminate 22, respectively. Through such laminating, the electrodes of the second stack 22 and the separators 12 can adhere to each other.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the central electrode 1111 deviates from a fixed position according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a first separator in which the separator 12 is stacked on the central electrode 1111 in FIG. 3. It is a schematic diagram showing a state in which the laminate 21 is formed.
  • the first cutter 131 cuts the central electrode 1111 (S101).
  • the central electrode 1111 may be detached from a fixed position as shown in FIG. 3 at various stages, such as a cutting step or a step in which the separators 12 are stacked on the upper and lower surfaces of the central electrode 1111, respectively.
  • the cut center electrode 1111 moves to one side in a state of deviating from a fixed position.
  • the upper separator 1211 is unwound from the upper separator reel 121, stacked on the upper surface of the cut central electrode 1111, and the lower separator 1221 is unwound from the lower separator reel 122, and cut to the center. It is laminated on the lower surface of the electrode 1111.
  • a first stacked body 21 in which the lower separator 1221, the center electrode 1111, and the upper separator 1211 are sequentially stacked is formed.
  • the separator 12 conceals the central electrode 1111 from the central electrode 1111, it is not easy to grasp the state of the central electrode 1111 from the outside.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a state in which the center electrode 1111 in FIG. 4 is aligned in the correct position.
  • the magnetic force generating unit 14 is disposed below or above the first stacked body 21, and may be formed of an electromagnet that generates magnetic force when a current flows. Therefore, when the first stacked body 21 moves to one side and the center electrode 1111 is positioned at an upper or lower position of the magnetic force generating part 14, a specific time is generated in the magnetic force generating part 14. During this, a current flows and a magnetic force is generated. Then, the magnetic force is applied to the central electrode 1111, and the magnetic force generating unit 14 pulls the central electrode 1111. By doing so, as shown in FIG. 5, the center electrode 1111 may be aligned at a proper position to be aligned.
  • the magnetic force generating unit 14 is deactivated and the magnetic force is extinguished. Therefore, since the magnetic force is applied only during the specific time, when the central electrode 1111 is aligned to the correct position, the magnetic force is extinguished after a certain time, and the central electrode 1111 moves to one side with the separator 12.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the second stack 22 is formed by stacking the upper electrode 1121 on the first stack 21 in FIG. 5.
  • the second cutter 132 cuts the upper electrode 1121.
  • the third cutter 133 cuts the lower electrode 1131.
  • the cut upper electrode 1121 is stacked on the upper surface of the first stacked body 21, and the cut lower electrode 1131 is stacked on the lower surface of the first stacked body 21. do. 2 and 6, the second stack in which the lower electrode 1131, the lower separator 1221, the center electrode 1111, the upper separator 1211, and the upper electrode 1121 are sequentially stacked.
  • the sieve 22 is formed.
  • the laminator 15 laminates the formed second laminate 22.
  • the laminator 15 is formed of an upper laminator 151 and a lower laminator 152, so that lamination may be performed by applying heat and pressure to the upper and lower surfaces of the second laminate 22, respectively. Through such laminating, the electrodes of the second stack 22 and the separators 12 can adhere to each other.
  • the unit cell 2 may be manufactured by cutting the second laminated agent thus laminated, by the fourth cutter 134.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a unit cell manufacturing apparatus 1a according to another embodiment of the present invention.
  • the magnetic force generating unit 14 is formed of an electromagnet through which a current flows for a specific time. By doing so, when the right position where the central electrode 1111 is to be aligned is located below or above the magnetic force generating unit 14, current flows and magnetic force is generated. Then, the magnetic force generating unit 14 pulls the center electrode 1111, so that the center electrode 1111 can be aligned in place.
  • the magnetic force generating unit 14a has a cylinder shape and rotates the rotating body (141a); And a plurality of magnets 142a formed on the outer circumferential surface of the rotating body 141a and disposed at uniform intervals.
  • the rotating body 141a has a cylindrical shape and is disposed below or above the first stacked body 21 to rotate at a constant speed. At this time, it is preferable that the rotating body 141a rotates in the same direction as the direction in which the first laminate 21 moves to one side. Therefore, the rotation axis of the rotating body 141a is perpendicular to the moving direction of the first laminate 21 and also perpendicular to the plane direction of the first laminate 21. In FIG. 7, the movement direction of the first stacked body 21 is illustrated in the right direction, and the surface direction of the first stacked body 21 is illustrated upward or downward. Further, it is preferable that the rotating body 141a rotates at the same speed as the speed at which the first laminate 21 moves to one side.
  • a plurality of magnets 142a are formed at regular intervals.
  • the plurality of magnets 142a are permanent magnets, not electromagnets.
  • the plurality of magnets 142a may be formed to protrude on the outer circumferential surface of the rotating body 141a, but may be formed in various ways, such as being buried.
  • the permanent magnet is a magnet that always generates a magnetic force, and includes, for example, common solid magnets, neodymium magnets, rubber magnets, fluid magnets, and the like.
  • the spacing is preferably the same as the spacing between the plurality of center positions where the plurality of center electrodes 1111 should be aligned.
  • the rotating body 141a of the magnetic force generating unit 14a rotates.
  • the rotating body 141a rotates in the same direction and speed as the direction and speed in which the first laminate 21 moves to one side.
  • the spacing between the plurality of magnets 142a formed on the outer circumferential surface of the rotating body 141a is the same as the spacing between the plurality of fixed positions where the plurality of central electrodes 1111 are to be aligned, respectively.
  • the center electrode 1111 is to be aligned at a distance from the magnetic force generating unit 14a first, the plurality of magnets 142a formed on the rotating body 141a are also located at a long distance, so that the magnetic force is It does not affect. And when the first stacked body 21 moves to one side and approaches the magnetic force generating unit 14a, the rotating body 141a also rotates, so that the first magnet 1421a of the plurality of magnets 142a is the first stacked body ( 21). Then, the magnetic force generated by the first magnet 1421a is applied to the central electrode 1111, and the magnetic force generating unit 14a attracts the central electrode 1111. By doing so, the center electrode 1111 can be aligned to the correct position.
  • the central electrode 1111 Since the rotating body 141a rotates in the same direction and speed as the first stack 21 moving in one direction and speed, the central electrode 1111 is attached to the first magnet 1421a of the magnetic force generating unit 14a. After being pulled and aligned in the correct position, it moves to one side in the same direction and speed as the first magnet 1421a. At this time, it is possible to maintain the state aligned to the correct position. Then, when the first magnet 1421a passes the position of the top or bottom of the magnetic force generating portion 14a, the first stacked body 21 continues to move to one side and moves away from the magnetic force generating portion 14a, and the first magnet (1421a) is also away from the first laminate (21). Therefore, after the center electrode 1111 is aligned in place, magnetic force is no longer applied to the center electrode 1111, and the first magnet 1421a no longer pulls the center electrode 1111. By doing so, the center electrode 1111 can be fixed in an aligned state.
  • the central electrode 1111 when the unit cell manufacturing apparatus 1 and the method according to the embodiments of the present invention are used, when the central electrode 1111 deviates from a fixed position in the process of manufacturing the unit cell 2, it is understood from the outside. Even if it is not possible, the center electrode 1111 can be aligned to the correct position using a magnetic force. In addition, the center electrode 1111 can be positioned in a fixed position in a non-contact manner that does not require contact with the center electrode 1111, so that the center electrode 1111 can be prevented from being damaged.

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Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치는 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴; 상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴; 상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함한다.

Description

단위 셀 제조 장치 및 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 01월 02일자 한국특허출원 제10-2019-0000436호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 단위 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있는 단위 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층되어 형성된 단위 셀(Unit Cell)들이 모여 하나의 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용됨으로써 리튬 이차 전지가 제조된다.
이러한 단위 셀은 풀셀(Full-Cell)과 바이셀(Bi-Cell)이 있다. 풀셀은 셀의 최외부 양측에 양극과 음극이 각각 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등이 있다.
바이셀은 셀의 최외부 양측에 동일한 극성의 전극이 위치하는 셀이다. 이러한 바이셀의 가장 기본적인 구조로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 A형 바이셀 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C형 바이셀 등이 있다. 즉, 최외부 양측에 양극이 위치하는 셀을 A형 바이셀이라 하고, 양측에 음극이 위치하는 셀을 C형 바이셀이라 한다.
일반적으로 이러한 단위 셀을 제조하기 위해서는, 중앙 전극이 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동하는 동안에, 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되고, 그 이후에 상부 전극과 하부 전극이 더 적층된다. 만약, 단위 셀이 바이셀이라면, 중앙 전극은 1개 등 홀수일 수 있고, 단위 셀이 풀셀이라면, 중앙 전극은 2개 등 짝수일 수 있다. 그런데, 중앙 전극이 원래 정렬되어야 할 정위치에서 회전이동 또는 직선이동 등으로 이탈하는 경우가 있다. 만약, 중앙 전극의 상하면에 분리막이 적층되기 전이라면, 중앙 전극의 상태를 외부에서 용이하게 파악할 수 있다. 그러나 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막이 적층되면서 중앙 전극이 정위치에서 이탈하는 경우에는, 분리막이 중앙 전극을 은폐하므로 중앙 전극의 상태를 외부에서 파악하는 것이 용이하지 않다는 문제가 있었다. 그리고, 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 상태로 단위 셀이 제조되면, 이를 포함하는 이차 전지에서 용량 감소, 단락 발생 등의 문제가 발생할 위험이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있는 단위 셀 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치는 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴; 상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴; 상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함한다.
또한, 상기 자력 생성부는, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하여, 상기 중앙 전극이 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흐를 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 중앙 전극이 정렬되어야 할 정위치가 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흘러 상기 중앙 전극을 끌어당길 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 상기 전류가 흐른 후에, 특정 시간이 경과하면 상기 전류가 차단될 수 있다.
또한, 상기 특정 시간은, 0.01 초 내지 0.5 초일 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함할 수 있다.
또한, 상기 회전체는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있다.
또한, 상기 회전체는, 상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전할 수 있다.
또한, 상기 간격은, 복수의 상기 중앙 전극이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일할 수 있다.
또한, 상기 제1 적층체의 상면에 적층되는 상부 전극이 권출되는 상부 전극 릴; 상기 제1 적층체의 하면에 적층되는 하부 전극이 권출되는 하부 전극 릴; 및 상기 하부 전극, 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극, 상기 상부 분리막 및 상기 상부 전극이 순서대로 적층된 제2 적층체를 라미네이팅하는 라미네이터를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법은 중앙 전극 릴로부터 권출된 중앙 전극을 커팅하는 단계; 상기 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막을 적층하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부에서, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극을 정위치로 정렬하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 자력 생성부는, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 자력 생성부는, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 적층체의 상하면에 각각 상부 전극 및 하부 전극을 더 적층하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 및 상기 제2 적층체를 라미네이션 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
단위 셀을 제조하는 과정에서 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극을 정위치로 정렬시킬 수 있다.
또한, 중앙 전극에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 전극이 정위치에서 이탈한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 3에서의 중앙 전극에 분리막이 적층되어 제1 적층체가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 4에서의 중앙 전극이 정위치로 정렬된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 6은 도 5에서의 제1 적층체에 상부 전극이 적층되어 제2 적층체가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(2) 제조 방법의 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단위 셀(2)을 제조하는 과정에서 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬시킬 수 있다. 또한, 중앙 전극(1111)에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극(1111)을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극(1111)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀(2) 제조 방법은 중앙 전극 릴(111)로부터 권출된 중앙 전극(1111)을 커팅하는 단계; 상기 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 분리막(12)을 적층하여 제1 적층체(21)를 형성하는 단계; 및 상기 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부(14)에서, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬하는 단계를 포함한다.
이하, 도 1의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 2 내지 도 6를 참고하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는 중앙 전극(1111)이 권출되는 중앙 전극 릴(111); 상기 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되는 상부 분리막(1211)이 권출되는 상부 분리막 릴(121); 상기 중앙 전극(1111)의 하면에 적층되는 하부 분리막(1221)이 권출되는 하부 분리막 릴(122); 및 상기 하부 분리막(1221), 상기 중앙 전극(1111) 및 상기 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하는 자력 생성부(14)를 포함한다.
상기 기술한 바와 같이 단위 셀(2)은 풀셀과 바이셀이 있다. 상기 기술한 바와 같이, 만약, 단위 셀(2)이 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 1개 등 홀수일 수 있고, 단위 셀(2)이 풀셀이라면, 중앙 전극(1111)은 2개 등 짝수일 수 있다. 이하, 단위 셀(2)은 전극이 3개이고 분리막(12)이 2개인 바이셀인 것으로 설명한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
중앙 전극 릴(111)은 중앙 전극(1111)이 권취된 릴이며, 중앙 전극(1111)이 상기 중앙 전극 릴(111)로부터 권출된다. 만약 단위 셀(2)이 A형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 음극이고, 만약 바이셀이 C형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 양극이다. 이러한 전극은 전극 집전체 상에 전극 활물질, 도전재 및 바인더의 슬러리를 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 이 때, 전극 집전체는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등의 자성체의 물질로 제조되므로, 자기력의 영향을 상대적으로 많이 받는다.
상부 분리막 릴(121) 및 하부 분리막 릴(122)은 분리막(12)이 권취된 릴이다. 그리고, 상부 분리막 릴(121)로부터 권출된 상부 분리막(1211)은 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되고, 하부 분리막 릴(122)로부터 권출된 하부 분리막(1221)은 중앙 전극(1111)의 하면에 적층된다. 따라서 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111) 및 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)가 형성될 수 있다.
일반적으로 분리막(12)은 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 무기물 입자 및 고분자 바인더의 혼합물을 포함하는 슬러리가 코팅되어 다공성 코팅층이 형성됨으로써 제조된다. 다공성 고분자 기재로는 폴리올레핀계 고분자 등을 포함할 수 있다. 즉, 분리막(12)은 고분자 등의 비자성체의 물질로 제조되므로, 자기력의 영향을 상대적으로 거의 받지 않는다.
자력 생성부(14)는 스스로 자기력을 생성하여, 외부에 상기 자기력을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어, 제1 적층체(21)에 자기력을 인가한다. 제1 적층체(21)는 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 상부 분리막(1211) 및 하부 분리막(1221)이 적층된 구조이다. 그런데, 상기 기술한 바와 같이, 분리막(12)은 자기력의 영향을 거의 받지 않고, 중앙 전극(1111)은 자기력의 영향을 상대적으로 많이 받는다. 따라서, 상기 자력 생성부(14)가 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하면, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당김으로써, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치에 정렬할 수 있다. 반면에, 분리막(12)에는 이러한 인력이 전혀 작용하지 않으므로, 분리막(12)에는 변화가 없다.
이러한 자력 생성부(14)로는 다양한 종류의 자석을 포함할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 자력 생성부(14)는 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는 것이 바람직하다. 전자석은 철심에 코일을 권취한 솔레노이드(Solenoid) 형태를 가질 수 있으며, 코일에 전류가 흐르면 앙페르의 법칙에 따라 자기력이 생성되고, 전류가 차단되면 자기력이 소멸된다.
제1 적층체(21)는 다음 공정이 수행되기 위해 컨베이어 벨트 등에 의해 일측으로 이동한다. 그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 자력 생성부(14)는, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 전류가 흐름으로써 자기력을 생성한다. 그러면, 제1 적층체(21)에 자기력이 인가되어 중앙 전극(1111)를 정위치로 정렬한다.
그러나, 자력 생성부(14)가 연속적으로 자기력을 생성한다면, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여 상기 자력 생성부(14)에 점차 접근할 때, 분리막(12)만이 일측으로 계속 이동하고, 내부의 중앙 전극(1111)은 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되어, 그 이후로도 계속 일측으로 이동하지 않을 수 있다. 나아가, 중앙 전극(1111)들이 계속 커팅되면서, 복수의 중앙 전극(1111)들이 일측으로 이동하다가 모두 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되므로, 상기 자력 생성부(14)의 근방에 복수의 중앙 전극(1111)들이 이동하지 못하고 적체될 수 있다.
따라서, 상기 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 제1 적층체(21)에서 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 특정 시간 동안 전류가 흐른다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 활성화되어 자기력을 생성하고, 상기 제1 적층체(21)에 자기력을 인가하며 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그러면 중앙 전극(1111)이 자력 생성부(14)에 이끌려, 정렬되어야 할 정위치로 정렬한다.
전류가 흐른 후에 상기 특정 시간이 경과하면, 전류가 차단된다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 비활성화되어 자기력이 소멸된다. 따라서, 상기 특정 시간 동안에만 자기력이 인가되므로, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬하면 특정 시간 이후에는 자기력이 소멸되어 중앙 전극(1111)은 분리막(12)과 함께 일측으로 이동한다. 이러한 과정을 반복하여, 복수의 중앙 전극(1111)이 분리막(12)과 함께 일측으로 이동하더라도, 중앙 전극(1111)들이 모두 정위치로 정렬할 수 있다. 한편, 상기 특정 시간이 과도하게 길다면, 중앙 전극(1111)이 자력 생성부(14)에 이끌려 고정되는 시간이 길어진다. 따라서, 오히려 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬한 이후 다시 정위치에서 이탈할 수 있다. 반면에, 특정 시간이 과도하게 짧다면, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정확하게 정렬하기도 전에 자기력이 이미 소멸된다. 따라서, 최적의 특정 시간은 실험적으로 결정될 수 있으나, 대략 상기 특정 시간은 0.01 내지 0.5 초인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는 상기 제1 적층체(21)의 상방에 부착되는 상부 전극(1121)이 권출되는 상부 전극 릴(112); 상기 제1 적층체(21)의 하방에 부착되는 하부 전극(1131)이 권출되는 하부 전극 릴(113); 및 상기 하부 전극(1131), 상기 하부 분리막(1221), 상기 중앙 전극(1111), 상기 상부 분리막(1211) 및 상기 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)를 라미네이팅하는 라미네이터(15)를 더 포함할 수 있다.
상부 전극 릴(112)은 상부 전극(1121)이 권취된 릴이며, 상부 전극(1121)이 상부 전극 릴(112)로부터 권출된다. 그리고, 하부 전극 릴(113)은 하부 전극(1131)이 권취된 릴이며, 하부 전극(1131)이 하부 전극 릴(113)로부터 권출된다. 단위 셀(2)이 풀셀이라면 상부 전극(1121)과 하부 전극(1131)은 서로 상이한 극성을 가진다. 그리고 단위 셀(2)이 바이셀이라면 상부 전극(1121)과 하부 전극(1131)은 서로 동일한 극성을 가지며, 중앙 전극(1111)과는 반대의 극성을 가진다. 만약 바이셀이 A형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 음극이나 상부 전극(1121) 및 하부 전극(1131)을 양극이고, 만약 바이셀이 C형 바이셀이라면, 중앙 전극(1111)은 양극이나 상부 전극(1121) 및 하부 전극(1131)은 음극이다.
상부 전극(1121)은 상기 제1 적층체(21)의 상면에 적층되고, 하부 전극(1131)은 상기 제1 적층체(21)의 하면에 적층된다. 그럼으로써, 하부 전극(1131), 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111), 상부 분리막(1211) 및 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)가 형성된다.
라미네이터(15)는 상기 형성된 제2 적층체(22)를 라미네이팅한다. 라미네이터(15)는 상부 라미네이터(151)와 하부 라미네이터(152)로 형성되어, 각각 상기 제2 적층체(22)의 상면 및 하면에 열 및 압력을 인가하여 라미네이팅을 수행할 수 있다. 이러한 라미네이팅을 통해, 제2 적층체(22)의 전극과 분리막(12)들이 서로 접착할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 모습을 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에서의 중앙 전극(1111)에 분리막(12)이 적층되어 제1 적층체(21)가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)를 이용한 단위 셀(2) 제조 방법에 대하여 기술한다.
먼저, 중앙 전극(1111)이 중앙 전극 릴(111)로부터 권출되면, 제1 커터(131)가 중앙 전극(1111)을 커팅한다(S101). 중앙 전극(1111)은 커팅되는 단계, 또는 중앙 전극(1111)의 상하면에 각각 분리막(12)이 적층되는 단계 등등 다양한 단계에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 정위치로부터 이탈할 수 있다. 그리고 커팅된 중앙 전극(1111)은 정위치로부터 이탈한 상태로 일측으로 이동한다.
그리고, 상부 분리막 릴(121)로부터 상부 분리막(1211)이 권출되어, 커팅된 중앙 전극(1111)의 상면에 적층되고, 하부 분리막 릴(122)로부터 하부 분리막(1221)이 권출되어, 커팅된 중앙 전극(1111)의 하면에 적층된다. 그럼으로써, 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111) 및 상부 분리막(1211)이 순서대로 적층된 제1 적층체(21)가 형성된다. 이 때 도 4에 도시된 바와 같이, 분리막(12)이 중앙 전극(1111)을 중앙 전극(1111)을 은폐하므로, 중앙 전극(1111)의 상태를 외부에서 파악하는 것이 용이하지 않다.
도 5는 도 4에서의 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬된 모습을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자력 생성부(14)는 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되며, 전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성될 수 있다. 따라서, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 상방 또는 하방에 위치하면, 자력 생성부(14)에 특정 시간 동안 전류가 흘러 자기력이 생성된다. 그리고, 이러한 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되어, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그럼으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치에 정렬할 수 있다.
그리고 자력 생성부(14)에 전류가 흐른 후에 특정 시간이 경과하면, 전류가 차단된다. 그럼으로써, 자력 생성부(14)가 비활성화되어 자기력이 소멸된다. 따라서, 상기 특정 시간 동안에만 자기력이 인가되므로, 중앙 전극(1111)이 정위치로 정렬하면 특정 시간 이후에는 자기력이 소멸되어 중앙 전극(1111)은 분리막(12)과 함께 일측으로 이동한다.
도 6은 도 5에서의 제1 적층체(21)에 상부 전극(1121)이 적층되어 제2 적층체(22)가 형성된 모습을 나타낸 개략도이다.
중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬된 후, 상부 전극(1121)이 상부 전극 릴(112)로부터 권출되면, 제2 커터(132)가 상부 전극(1121)을 커팅한다. 그리고 하부 전극(1131)이 하부 전극 릴(113)로부터 권출되면, 제3 커터(133)가 하부 전극(1131)을 커팅한다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 커팅된 상부 전극(1121)이 제1 적층체(21)의 상면에 적층되고, 커팅된 하부 전극(1131)이 제1 적층체(21)의 하면에 적층된다. 그럼으로써 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 전극(1131), 하부 분리막(1221), 중앙 전극(1111), 상부 분리막(1211) 및 상부 전극(1121)이 순서대로 적층된 제2 적층체(22)가 형성된다.
제2 적층체(22)가 일측으로 이동하면, 라미네이터(15)가 상기 형성된 제2 적층체(22)를 라미네이팅한다. 라미네이터(15)는 상부 라미네이터(151)와 하부 라미네이터(152)로 형성되어, 각각 상기 제2 적층체(22)의 상면 및 하면에 열 및 압력을 인가하여 라미네이팅을 수행할 수 있다. 이러한 라미네이팅을 통해, 제2 적층체(22)의 전극과 분리막(12)들이 서로 접착할 수 있다. 이와 같이 라미네이팅된 제2 적층제를, 제4 커터(134)가 커팅함으로써, 단위 셀(2)이 제조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1a)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는, 자력 생성부(14)가 특정 시간 동안 전류가 흐르는 전자석으로 형성되었다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14)의 하방 또는 상방에 위치하면, 전류가 흘러 자기력이 생성되었다. 그러면, 자력 생성부(14)가 중앙 전극(1111)을 끌어당김으로써, 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬할 수 있었다.
반면에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1a)는, 자력 생성부(14a)가 도 7에 도시된 바와 같이, 실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체(141a); 및 상기 회전체(141a)의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석(142a)을 포함한다.
회전체(141a)는 실린더 형상을 가지며, 제1 적층체(21)의 하방 또는 상방에 배치되어 일정한 속도로 회전한다. 이 때, 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 회전체(141a)의 회전축은, 제1 적층체(21)의 이동 방향과 수직이며, 제1 적층체(21)의 면 방향과도 수직이다. 도 7에서, 제1 적층체(21)의 이동 방향은 우측 방향으로 도시되어 있고, 제1 적층체(21)의 면 방향은 상방 또는 하방으로 도시되어 있다. 또한, 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전하는 것이 바람직하다.
회전체(141a)의 외주면에는, 복수의 자석(142a)이 균일한 간격으로 배치되어 형성된다. 여기서 복수의 자석(142a)은 전자석이 아닌 영구 자석인 것이 바람직하다. 상기 복수의 자석(142a)은, 회전체(141a)의 외주면에 돌출되어 형성될 수도 있으나, 매립되어 형성되는 등 다양하게 형성될 수 있다. 영구 자석이란 항상 자기력을 생성하는 자석으로, 예를 들면 일반적인 고체 자석, 네오디뮴 자석, 고무 자석, 유체 자석 등을 포함한다. 또한, 상기 간격은 복수의 중앙 전극(1111)이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일한 것이 바람직하다.
먼저, 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하면 자력 생성부(14a)의 회전체(141a)가 회전한다. 이 때, 상기 기술한 바와 같이 회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 회전한다. 그리고, 회전체(141a)의 외주면에 형성된 복수의 자석(142a)들 간의 간격은, 복수의 중앙 전극(1111)이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일하다. 따라서, 먼저 중앙 전극(1111)이 정렬되어야 할 정위치가 자력 생성부(14a)로부터 먼 거리에 위치하면, 회전체(141a)에 형성된 복수의 자석(142a)도 먼 거리에 위치하여, 자기력이 영향을 끼치지 않는다. 그리고 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하여 자력 생성부(14a)와 가까워지면, 회전체(141a)도 회전하여 복수의 자석(142a) 중 제1 자석(1421a)이 제1 적층체(21)와 가까워진다. 그러면 상기 제1 자석(1421a)이 생성하는 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되어, 자력 생성부(14a)가 중앙 전극(1111)을 끌어당긴다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)이 상기 정위치에 정렬할 수 있다.
회전체(141a)는 제1 적층체(21)가 일측으로 이동하는 방향 및 속도와 동일한 방향 및 속도로 회전하므로, 중앙 전극(1111)은 자력 생성부(14a)의 제1 자석(1421a)에 이끌려 정위치에 정렬한 후, 제1 자석(1421a)과 동일한 동일한 방향 및 속도로 일측으로 이동한다. 이 때, 상기 정위치에 정렬된 상태를 유지할 수 있다. 그리고 제1 자석(1421a)이 자력 생성부(14a)의 최상단 또는 최하단의 위치를 통과하면, 제1 적층체(21)가 계속 일측으로 이동하여 자력 생성부(14a)로부터 멀어지고, 제1 자석(1421a)도 제1 적층체(21)와 멀어진다. 따라서, 중앙 전극(1111)이 정위치에 정렬한 이후에는, 더 이상 자기력이 중앙 전극(1111)에 인가되지 않고, 제1 자석(1421a)이 중앙 전극(1111)을 더 이상 끌어당기지 않는다. 그럼으로써, 중앙 전극(1111)은 정위치에 정렬한 상태로 고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 단위 셀 제조 장치(1) 및 방법을 이용하면, 단위 셀(2)을 제조하는 과정에서 중앙 전극(1111)이 정위치에서 이탈한 경우, 외부에서 파악할 수 없더라도 자기력을 이용하여 중앙 전극(1111)을 정위치로 정렬시킬 수 있다. 또한, 중앙 전극(1111)에 접촉할 필요 없는 비접촉 방식으로 중앙 전극(1111)을 정위치로 위치시킬 수 있어, 중앙 전극(1111)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 중앙 전극이 권출되는 중앙 전극 릴;
    상기 중앙 전극의 상면에 적층되는 상부 분리막이 권출되는 상부 분리막 릴;
    상기 중앙 전극의 하면에 적층되는 하부 분리막이 권출되는 하부 분리막 릴; 및
    상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극 및 상기 상부 분리막이 순서대로 적층된 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치되어, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하는 자력 생성부를 포함하는 단위 셀 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는, 단위 셀 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하여, 상기 중앙 전극이 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흐르는, 단위 셀 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 중앙 전극이 정렬되어야 할 정위치가 상기 자력 생성부의 상방 또는 하방에 위치하면, 상기 전류가 흘러 상기 중앙 전극을 끌어당기는, 단위 셀 제조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    상기 전류가 흐른 후에, 특정 시간이 경과하면 상기 전류가 차단되는, 단위 셀 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 특정 시간은,
    0.01 초 내지 0.5 초인, 단위 셀 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및
    상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함하는, 단위 셀 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전체는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 방향과 동일한 방향으로 회전하는, 단위 셀 제조 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 회전체는,
    상기 제1 적층체가 일측으로 이동하는 속도와 동일한 속도로 회전하는, 단위 셀 제조 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 간격은,
    복수의 상기 중앙 전극이 각각 정렬되어야 할 복수의 정위치들 간의 간격과 동일한, 단위 셀 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적층체의 상면에 적층되는 상부 전극이 권출되는 상부 전극 릴;
    상기 제1 적층체의 하면에 적층되는 하부 전극이 권출되는 하부 전극 릴; 및
    상기 하부 전극, 상기 하부 분리막, 상기 중앙 전극, 상기 상부 분리막 및 상기 상부 전극이 순서대로 적층된 제2 적층체를 라미네이팅하는 라미네이터를 더 포함하는 단위 셀 제조 장치.
  12. 중앙 전극 릴로부터 권출된 중앙 전극을 커팅하는 단계;
    상기 중앙 전극의 상하면에 각각 분리막을 적층하여 제1 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 적층체의 하방 또는 상방에 배치된 자력 생성부에서, 상기 제1 적층체에 자기력을 인가하여 상기 중앙 전극을 정위치로 정렬하는 단계를 포함하는 단위 셀 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    전류가 흐르면 자기력을 발생시키는 전자석으로 형성되는, 단위 셀 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 자력 생성부는,
    실린더 형상을 가지며 회전하는 회전체; 및
    상기 회전체의 외주면에 형성되며, 균일한 간격으로 배치되는 복수의 자석을 포함하는, 단위 셀 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 적층체의 상하면에 각각 상부 전극 및 하부 전극을 더 적층하여 제2 적층체를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 적층체를 라미네이션 하는 단계를 더 포함하는 단위 셀 제조 방법.
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