WO2020184835A1 - 이차전지용 라미네이션장치 및 방법 - Google Patents

이차전지용 라미네이션장치 및 방법 Download PDF

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WO2020184835A1
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correction
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이상면
한형석
팽기훈
문재원
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a lamination apparatus and method for a secondary battery, and more particularly, to a lamination apparatus and method for a secondary battery that improves the positional defect of the uppermost electrode disposed on the uppermost side.
  • a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged, and such a secondary battery is widely used in the field of advanced electronic devices such as phones, notebook computers, and camcorders.
  • Such a secondary battery includes an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked, and a case for accommodating the electrode assembly.
  • the manufacturing method of the secondary battery includes a process of manufacturing an electrode, a lamination process of manufacturing an electrode assembly by alternately stacking and bonding electrodes and a separator, a process of manufacturing an unfinished secondary battery by accommodating the electrode assembly in a case, the It includes an activation process of charging and discharging an unfinished secondary battery to manufacture a finished secondary battery.
  • the lamination process includes a transfer step of transferring an electrode and a separator, a matching step of matching the electrode and the separator to be alternately arranged, but a matching step of placing the electrode at the top, a heating step of heating the matched electrode and the separator, and heated And a bonding step of bonding an electrode and a separator to prepare a basic unit, and manufacturing an electrode assembly including one or more of the basic units.
  • the matched electrode and the separator are transferred and heated at the same time.At this time, the electrode disposed at the top of the matched electrode and the separator has a problem in that it is twisted or its position is changed due to vibration generated during transfer. .
  • the lamination process has a problem in that a positional defect of the uppermost electrode occurs when the combined electrode and the separator are heated.
  • the present invention was invented to solve the above problems, and the present invention corrects the position of the electrode disposed on the uppermost side when heating while simultaneously transferring the matched electrode and the separator, and accordingly, distortion of the uppermost electrode and It is an object of the present invention to provide a lamination apparatus and method for a secondary battery capable of improving a positional defect and, as a result, increasing the degree of alignment of an uppermost electrode.
  • a lamination apparatus for a secondary battery for achieving the above object includes an electrode transfer unit for transferring at least one electrode; A separation membrane transfer unit for transferring at least one separation membrane; A matching unit that aligns and transfers the electrode and the separator to be alternately disposed from top to bottom; And a position correction unit for correcting a position of the electrode among the electrodes and the separation membrane matched by the matching unit and aligning the position with the set position of the separation membrane.
  • the position correction unit corrects the position of the uppermost electrode disposed on the uppermost side of the electrodes and aligns the position with the set position of the separator, and the position correction unit is orthogonal to the transfer direction of the electrode and the separator matched by the matching unit. It may include a pair of correction members provided on the left and right sides of the electrode, respectively, to align the uppermost electrode to the set position of the separator by pressing the left and right sides of the electrode.
  • the pair of correction members rotates in the same direction as the transfer direction of the electrode and the separator in which the portions facing the electrode are alternately stacked, and presses the electrode in surface contact with the left or right side of the electrode to position and twist the electrode. It may include a belt for correcting.
  • the belt may be formed of a flexible material.
  • the pair of correction members may include a driving roller coupled to a front end of the belt through which an uppermost electrode is drawn, and two or more driven rollers coupled to a rear end of the belt through which the uppermost electrode is drawn.
  • the front end of the belt to which the driving roller is coupled may be spaced apart larger than the rear end of the belt to which the driven roller is coupled as viewed from the combined electrode and the separator.
  • the position correction unit may move the pair of correction members in a direction toward the electrode so that the pair of correction members press the side of the electrode, or the pair of correction members do not press the electrode in an original position. It may further include a moving member to return to.
  • the position correction unit may include: a measurement sensor for photographing an uppermost electrode disposed on an uppermost side of the matched electrode and the separator, and calculating an electrode position value from the captured image; And a control member for comparing whether the electrode position value calculated by the measurement sensor is located within or outside the preset position value of the separator, wherein the control member further comprises a control member, wherein the electrode position value is located outside the set position value.
  • the pair of correction members may be moved through the moving member, and the uppermost electrode may be corrected to be positioned within the set position value of the separator by pressing the left or right side of the uppermost electrode.
  • the belt may rotate at a speed corresponding to the transfer speed of the electrode and the separator matched.
  • the position correction unit corrects the position of the uppermost electrode disposed on the uppermost side of the electrode and the separation membrane passing through the heating unit to set the position of the separation membrane Can be aligned to
  • An elastic ring made of a flexible material may be further coupled to an outer circumferential surface of the driving roller or the driven roller.
  • the lamination method for a secondary battery of the present invention includes an electrode transfer step (S10) of transferring at least one electrode; Separation membrane transfer step (S20) of transferring at least one separation membrane; A matching step (S30) of transferring the electrode and the separator in a state of being alternately arranged from top to bottom; A heating step (S40) of heating the electrode and the separator transferred by the matching step (S30); And a position correction step (S50) of correcting a position of the electrode passing through the heating step (S40) and of the separator through a position correction unit and aligning the electrode to a set position of the separator.
  • the position correction step (S50) the position of the uppermost electrode disposed on the uppermost side of the electrodes is corrected and aligned with the set position of the separator, and the position correction step (S50) is performed on the uppermost side of the matched electrode and the separator.
  • the uppermost electrode disposed on the uppermost side of the electrode and the separator matched through a measurement sensor included in the position correction unit is photographed, and the electrode position value is calculated from the photographed image, and the inspection process is a position correction unit.
  • the control member included in it is possible to prepare whether the electrode position value calculated in the calculation process is located within or outside the preset position value inputted in advance.
  • the electrode position value when the electrode position value is located outside the set position value, a pair of correction members are moved toward the electrode through a moving member included in the position correction unit, and the uppermost electrode is moved through the pair of correction members.
  • the uppermost electrode By pressing the left side or the right side, the uppermost electrode may be corrected to be positioned within the set position value.
  • the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention is characterized in that it includes a position correction unit for correcting a position of an electrode disposed alternately from top to bottom and an uppermost electrode disposed at the top of the separator. Due to this characteristic, it is possible to improve the distortion of the uppermost electrode and a defect in position, and as a result, the degree of alignment of the uppermost electrode may be improved.
  • the position correction unit includes a pair of correction members for pressing the left and right sides of the uppermost electrode, respectively. Due to such a feature, the left or right or left and right sides of the electrode disposed on the uppermost side can be simultaneously pressed, and accordingly, the position of the electrode can be more stably corrected, and as a result, the alignment of the uppermost electrode can be improved.
  • the position correction unit presses the left and right sides of the electrode through the belt, and in particular, the belt rotates in a direction corresponding to the electrode disposed at the top end. Due to such a feature, it is possible to prevent a movement speed deviation between the uppermost electrode and the separator from occurring, and as a result, it is possible to increase the degree of alignment between the uppermost electrode and the remaining electrodes and the separator.
  • the lamination apparatus for a secondary battery of the present invention further includes a heating unit for heating the electrodes stacked up and down and the separator, and the position correction unit corrects the position of the electrode passing through the heating unit and the electrode disposed at the top of the separator.
  • the position correction unit corrects the position of the electrode passing through the heating unit and the electrode disposed at the top of the separator.
  • FIG. 1 is a process diagram showing a lamination device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a position correction unit of the lamination device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view of Figure 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B shown in FIG. 3;
  • FIG. 6 and 7 are views showing an operating state of a position correction unit of the lamination device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a state of detecting the position of a wrong top electrode
  • FIG. 7 Is a diagram showing the state of correcting the position of the wrong top electrode.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a lamination method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a lamination device for a secondary battery according to a second embodiment of the present invention.
  • the lamination apparatus for a secondary battery includes an electrode transfer unit 100 for transferring at least one electrode 11, and a separator for transferring at least one or more separation membranes 12.
  • the heating unit 400 for heating the separation membrane 12, the electrode 11 heated by the heating unit 400 and the electrode 11 disposed on the uppermost side of the separation membrane 12 hereinafter, A position correction unit 500 for correcting the position of the electrode (referred to as the uppermost electrode) and aligning it with the set position of the separator 12, the matched electrode 11 and the separator 12 passing through the heating unit 400
  • the electrode transfer unit 100 is for transferring at least one electrode. That is, the electrode transfer unit 100 cuts the electrode transfer roller 110 for transferring at least one electrode sheet 11a, and at least one electrode sheet 11a transferred by the electrode transfer roller 110 to a predetermined size. And a cutter 120 for manufacturing the electrode 11.
  • the electrode transfer unit 100 having such a configuration can continuously produce the electrodes 11 of a certain size, and transfers the continuously produced electrode 11 to be disposed on the upper side of the separation membrane transferred by the separation membrane transfer unit.
  • the separation membrane transfer unit 200 is for transferring at least one separation membrane. That is, the separation membrane transfer unit 200 includes one or more separation membrane transfer rollers, and the at least one separation membrane transfer roller transfers the separation membrane wound on the outer circumferential surface to the matching unit.
  • the matching unit 300 is for matching the electrodes and the separator to be alternately disposed. That is, the matching unit 300 is arranged alternately from top to bottom on the at least one electrode 11 transferred by the electrode transfer unit 100 and the at least one separation membrane 12 transferred by the separation membrane transfer unit 200. Matched, but matched so that the electrode 11 is disposed on the top side, and the matched electrode and the separator are transferred to the rolling part through the heating part.
  • the matching unit 300 alternately includes two electrodes 11 transferred by the electrode transfer unit 100 and two separation membranes 12 transferred by the separation membrane transfer unit 200. Align to be arranged and transfer to the rolling part through the heating part. That is, the matching unit 300 transfers the electrode, the separation membrane, the electrode, and the separation membrane in a matching state so that they are disposed downward.
  • the heating unit 400 is for heating in order to increase the bonding strength between the matched electrode and the separator. That is, the heating unit 400 is provided on the upper and lower sides of the matched electrode 11 and the separator 12, respectively, and heats the matched electrode 11 and the separator 12 using high-temperature heat.
  • the uppermost electrode 11 disposed on the uppermost side of the matched electrodes and the separator does not have a fixing force, and thus may be easily twisted or changed in position due to external vibration or shock.
  • vibration may occur, and the uppermost electrode may be twisted or a position change may occur due to this vibration.
  • the present invention includes a position correction unit 500 for correcting the position of the uppermost electrode 11 that is distorted or changed in position, and accordingly, the degree of alignment of the uppermost electrode 11 can be greatly increased.
  • the position correction unit 500 corrects the position of the electrode among the electrodes and the separator that are matched by the matching unit and aligns the position of the separator with the set position of the separator.
  • the position correction unit 500 may be for aligning the position of the uppermost electrode 11 among the electrodes to a set position of the separator.
  • the position correction unit 500 is provided on the left and right sides of the uppermost electrode 11 orthogonal to the transfer direction of the electrode 11 and the separator 12 matched by the matching unit 300, and the It includes a pair of correction members 510 for aligning the uppermost electrode 11 at a set position of the separator 12 by pressing the left and right sides of the uppermost electrode 11, respectively.
  • the setting position of the separator is set on the uppermost separator 12 in which the uppermost electrode 11 is disposed, referring to FIG. 6, and transfer of the separator 12 to both sides perpendicular to the transport direction of the uppermost separator 12 It refers to the range between the direction and the display line ⁇ displayed in parallel.
  • the pair of correction members 510 simultaneously press the left or right or left and right surfaces of the uppermost electrode 11 of the alternately disposed electrodes 11 and separator 12, and accordingly, the electrode 11 It is possible to correct the distortion of the separator, and in particular, the electrode positioned outside the set position of the separator is corrected to be positioned within the set position of the separator, thereby increasing the degree of alignment of the uppermost electrode 11.
  • the pair of correction members 510 rotate in the same direction as the transfer direction of the electrode 11 and the separator 12 in which portions facing the electrode 11 are alternately stacked, and the left side of the uppermost electrode 11
  • it includes a belt 511 for pressing in a state in contact with the right side. That is, the belt 511 is pressed in a state of surface contact with the left or right side of the uppermost electrode 11, and in particular, the portion of the belt 511 that presses the uppermost electrode 11 is formed parallel to the separation membrane transport direction. . Accordingly, the position of the twisted uppermost electrode 11 can be changed in parallel with the separation membrane transport direction, and as a result, the degree of alignment of the uppermost electrode 11 can be increased.
  • the belt 511 is formed of a flexible material.
  • the belt 511 is formed of silicone rubber, and accordingly, the belt 511 can elastically press the uppermost electrode 11, and as a result, the uppermost electrode 11 is folded by the belt 511 or It can prevent deformation.
  • the belt 511 may include a connection band formed of a synthetic resin having rigidity, and a buffer band formed of a flexible material and provided on the outer circumferential surface of the connection band on which the electrode 11 is supported. Accordingly, it is possible to prevent a stable rotational force of the belt 511 and a change of the uppermost electrode 11.
  • the belt 511 rotates at a speed corresponding to the transfer speed of the electrode and the separator transferred by the matching part 300. That is, the electrode and the separator matched with the belt 511 have the same moving speed. Accordingly, it is possible to prevent the uppermost electrode 11 from being decelerated or accelerated by the belt 511 than the other electrodes and separators, and as a result, the position of the uppermost electrode 11 is stably corrected by the belt 511 can do.
  • the belt 511 may be adjusted faster or slower than the transfer speed of the electrode and the separator. That is, when a position error occurs in the transfer direction of the upper electrode 11, the moving speed of the belt 511 pressing the uppermost electrode 11 is adjusted to be faster or slower than the transfer speed of the separator. It is possible to correct the positional defect of the uppermost electrode 11 with respect to the transport direction of.
  • the pair of correction members 510 is coupled to the tip of the belt 511 into which the uppermost electrode 11 of the matched electrode 11 and the separator 12 is inserted, and rotates the belt 511 And two or more driven rollers 513 that are coupled to the rear end of the belt 511 from which the electrode 11 is drawn out and support the belt 511 to press the uppermost electrode 11 Includes.
  • the pair of correction members 510 can stably rotate the belt 511 through the drive roller 512, and stably rotate the belt 511 through two or more driven rollers 513.
  • two or more driven rollers 513 are arranged in parallel with the conveying direction of the electrode 11 and the separator 12 that are matched, and thus, the left or right side of the uppermost electrode 11 through the belt 511 It can be stably pressed to be aligned in parallel with the transport direction of the separator, and as a result, the degree of alignment of the uppermost electrode 11 can be increased.
  • the front end of the belt 511 to which the driving roller 512 is coupled may be spaced apart larger than the rear end of the belt 511 to which the driven roller 513 is coupled when viewed from the combined electrode and the separator. . That is, referring to FIG. 3, the distance A between the front ends 511a of the belt 511 included in the pair of correction members 510 is larger than the distance B between the rear ends of the belt 511 They are spaced apart, and accordingly, the uppermost electrode 11 may be guided to be introduced between the pair of correction members 510.
  • the position correction unit 500 the pair of correction members 510 in a direction toward the electrode 11 so that the pair of correction members 510 press the side surface of the uppermost electrode 11 It further includes a moving member 520 for moving or returning to the original position so that the pair of correction members 510 does not press the electrode 11.
  • the moving member 520 moves the pair of correction members 510 to pressurize the left or right side of the electrode 11, and is provided as a cylinder, and the cylinder is a cylinder body through which pneumatic pressure is introduced or discharged. And, a piston rod that is drawn out or introduced out of the cylinder body by pneumatic pressure flowing into and out of the cylinder body and moves the pair of correction members 510 toward the electrode 11 or returns to the original position.
  • the moving member 520 further includes a detection sensor 521 for sensing when the pair of correction members 510 are supported on the left or right side of the uppermost electrode 11, and the detection sensor 521
  • a signal is transmitted to the moving member 520 to gradually reduce the moving speed of the pair of correction members 510 Accordingly, it is possible to induce the pair of correction members 510 to gradually press the left or right side of the electrode 11, and as a result, it is possible to largely prevent the electrode 11 from being folded or deformed. I can.
  • the position correction unit 500 is a measurement sensor 530 for calculating the position value of the uppermost electrode 11 of the matched electrode 11 and the separator 12, and the calculated by the measurement sensor 530 It further includes a control member 540 for comparing whether the electrode position value is located within or outside the preset position value of the previously input separator.
  • the measurement sensor 530 photographs the uppermost electrode 11 of the matched electrode 11 and the separator 12, calculates an image of the uppermost electrode 11 from the captured image, and the electrode position value from the calculated image Yields
  • the control member 540 prepares whether the electrode position value calculated by the measuring sensor 530 is included in the preset position value of the separator. That is, if the measured electrode position value of the uppermost electrode 11 is within the set position value, the control member 540 determines that it is normal, and the uppermost electrode 11 having a normal plate surface is the pair of correction members 510 Pass through it as it is. On the other hand, as shown in FIG.
  • the control member 540 may move only one correction member 510 through the moving member 520, and accordingly, shown in FIG. 7 As there is, it is possible to simultaneously press the left side or the right side or the left and right sides of the top electrode 11, and as a result, the distortion or position of the top electrode 11 can be corrected.
  • the rolling part 600 rolls the matched electrode 11 and the separator 12 passing through the heating part 400 using a pair of rolling rollers, and accordingly, the matched electrode 11 and the separator 12 ) Can increase the bonding strength.
  • the cutting part 700 cuts the separator 12 between the electrodes 11 and the electrodes 11 corresponding to each other in the matched electrode 11 and the separator 12, thereby manufacturing a basic unit having a predetermined size.
  • the lamination device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention having such a configuration can correct the distortion or position error of the uppermost electrode 11 when heating while simultaneously transferring the matched electrode and separator.
  • the alignment of the top electrode can be increased, and as a result, the product defect rate can be greatly reduced.
  • an electrode transfer step (S10) of transferring at least one electrode 11, and at least one separator 12 are transferred.
  • the heating step of heating (S40), and the position of the electrode 11 among the electrodes and the separator passing through the heating step (S40) are corrected through the position correction unit 500 to align the position of the separator with the set position of the separator. It includes step S50.
  • the electrode transfer step (S10) at least one electrode 11 is transferred to the matching portion using the electrode transfer unit 100. That is, the electrode transfer unit 100 transfers at least one electrode sheet through the electrode transfer roller 110, and cuts the electrode sheet transferred through the electrode transfer roller 110 into a predetermined size using the cutter 120. The electrode 11 is manufactured, and the manufactured electrode 11 is transferred to the matching portion.
  • the at least one separation membrane 12 is transferred to the congruence unit using the separation membrane transfer unit 200. That is, the separation membrane transfer unit 200 includes one or more separation membrane transfer rollers, and the separation membrane transfer roller transfers the wound separation membrane to the matching unit.
  • the electrode 11 transferred by the electrode transfer unit 100 and the separation membrane 12 transferred by the separation membrane transfer unit 200 are alternately disposed along the vertical direction using the matching unit 300. Agree. At this time, the electrodes are matched to be arranged at the top.
  • the matching unit 300 is an electrode, a separator electrode and a separator in the order of Match to be placed.
  • the heating step (S40) is to increase the bonding strength between the matched electrode and the separator. That is, in the heating step (S40), a heat source is irradiated toward the electrode 11 and the separation membrane 12 and heated to a set temperature.
  • the uppermost electrode 11 may be twisted or changed in position due to vibration, which corrects the position of the uppermost electrode 11 through a position correction step (S50). do.
  • the position correction step (S50) may be a step of correcting the position of the electrode among the electrodes and the separator passing through the heating step (S40) through the position correction unit 500 to align the position of the separator.
  • the position correction step S50 may be a step of correcting the position of the uppermost electrode 11 among the electrodes and aligning the position of the separator with a set position.
  • the position correction step (S50) is a calculation step (S51) of calculating the position value of the uppermost electrode 11 disposed at the top of the matched electrode 11 and the separator 12, the calculation step (S51).
  • the uppermost electrode 11 passing through a set position among the electrode 11 and the separator 12 matched through the measurement sensor 530 of the position correction unit 500 ) Is measured, and the electrode position value is calculated from the measured image of the uppermost electrode 11.
  • the control member 540 of the location correction unit 500 compares whether the electrode position value calculated in the calculation process (S51) is located within or outside the preset position value of the previously input separator. . At this time, if the electrode position value is located within the preset position value of the previously input separator, it is determined as normal, and if it is located outside the electrode position, it is determined as defective.
  • the lamination method for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes a bonding step (S60) of bonding the electrode and the separator that have passed the heating step (S40) and the position correction step (S50), and the bonded electrode and the separator. It may further include a cutting step (S70) of manufacturing the basic unit by cutting.
  • the electrode and the separator passed through the heating step (S40) and the position correction step (S50) are rolled through the rolling unit 600 to be bonded.
  • the separator between the electrodes and the separators corresponding to each other among the electrodes passed through the bonding step (S60) is cut using the cutting unit 700, thereby manufacturing a basic unit, which is a finished product having a predetermined size.
  • an electrode assembly is manufactured by stacking a plurality of basic units, which are finished products, and a secondary battery according to the first embodiment of the present invention is manufactured by accommodating the electrode assembly in a pouch.
  • the lamination device for a secondary battery according to the second embodiment of the present invention includes a position correction unit 500 having a pair of correction members 510, as shown in FIG. 9, and the pair of correction members 510 includes a driving roller 512 and a driven roller 513.
  • an elastic ring 614 made of a flexible material is further coupled to the outer circumferential surface of the driving roller 512 or the driven roller 513, and the elastic ring 614 is the driving roller 512 or the driven roller 513 )
  • the elastic force of the belt 511 positioned on the driving roller 512 or the driven roller 513 can be greatly increased, and as a result, the driving roller ( 512) or by the belt 511 located on the driven roller 513, it is possible to greatly prevent the uppermost electrode from being folded or deformed.
  • the position correction unit of the present invention has been mainly described to correct the position of the uppermost electrode 11, but this does not mean that the position correction unit of the present invention is limited to correcting only the uppermost electrode, and is disposed on a layer other than the uppermost electrode. It may also be possible to correct the position of the electrode.

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Abstract

본 발명은 이차전지용 라미네이션장치에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부; 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부; 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함한다.

Description

이차전지용 라미네이션장치 및 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 03월 12일자 한국특허출원 제10-2019-0028023호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치 불량을 개선한 이차전지용 라미네이션장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층된 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함한다. 그리고 상기한 이차전지의 제조방법은 전극을 제조하는 공정, 전극과 분리막을 교대로 적층하고 접합하여 전극조립체를 제조하는 라미네이션 공정, 상기 전극조립체를 케이스에 수용하여 미완성 이차전지를 제조하는 공정, 상기 미완성 이차전지를 충방전하여 완제품 이차전지를 제조하는 활성화공정을 포함한다.
상기 라미네이션 공정은 전극과 분리막을 이송하는 이송단계, 상기 전극과 상기 분리막이 교대로 배치되게 합치하되, 최상단에 전극이 배치되게 합치하는 합치단계, 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열단계, 가열된 전극과 분리막을 접합하여 기본단위체를 제조하고, 상기 기본단위체를 하나 이상 포함하여 전극조립체를 제조하는 접합단계를 포함한다.
여기서 상기 가열단계는 합치된 전극과 분리막을 이송함과 동시에 가열하게 되는데, 이때 합치된 전극과 분리막 중 최상단에 배치된 전극은 이송시 발생하는 진동에 에 의해 틀어지거나 또는 위치가 변경되는 문제점이 있었다.
즉, 상기 라미네이션 공정은 합치된 전극과 분리막의 가열시 최상단 전극의 위치 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 합치된 전극과 분리막을 이송함과 동시에 가열할 때 최상단 측에 배치된 전극의 위치를 보정하며, 이에 따라 최상단 전극의 틀어짐 및 위치 불량을 개선할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있는 이차전지용 라미네이션장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부; 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부; 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 상기 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함할 수 있다.
상기 위치 보정부는, 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키고, 상기 위치 보정부는, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막의 이송방향과 직교되는 상기 전극의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 전극의 좌측면 및 우측면을 가압하여 상기 분리막의 설정 위치에 최상단 전극을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 보정부재는, 상기 전극을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극과 분리막의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고, 상기 전극의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하여 전극의 위치 및 틀어짐을 보정하는 벨트를 포함할 수 있다.
상기 벨트는 플렉시블한 소재로 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 보정부재는, 최상단 전극이 인입되는 상기 벨트의 선단에 결합되는 구동롤러와, 최상단 전극이 인출되는 상기 벨트의 후단에 결합되는 2개 이상의 종동롤러를 포함할 수 있다.
상기 구동롤러가 결합된 상기 벨트의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러가 결합된 벨트의 후단 보다 더 크게 이격될 수 있다.
상기 위치 보정부는, 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 보정부는, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하는 측정센서; 및 상기 측정센서에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재를 더 포함하며, 상기 제어부재는 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 상기 이동부재를 통해 상기 한 쌍의 보정부재를 이동시키고, 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 분리막의 설정 위치값 내에 위치하도록 보정할 수 있다.
상기 벨트는 합치된 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전할 수 있다.
상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고, 상기 위치 보정부는 상기 가열부를 통과하는 상기 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시킬 수 있다.
상기 구동롤러 또는 상기 종동롤러의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링이 더 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지용 라미네이션방법은 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송단계(S10); 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송단계(S20); 상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30); 상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40); 및 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극의 위치를 위치 보정부를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 위치 보정단계(S50)는 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키고, 상기 위치 보정단계(S50)는, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치값을 산출하는 산출공정(S51); 상기 산출공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함할 수 있다.
상기 산출공정은, 위치 보정부에 포함된 측정센서를 통해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하며, 상기 검사공정은 위치 보정부에 포함된 제어부재를 통해 상기 산출 공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비할 수 있다.
상기 보정공정은, 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 위치 보정부에 포함된 이동부재를 통해 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향해 이동시키고, 상기 한 쌍의 보정부재를 통해 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 설정 위치값 내에 위치하도록 보정할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는 상에서 하로 교대로 배치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 전극의 틀어짐 및 위치 불량을 개선할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치에서 위치 보정부는 최상단 전극의 좌측 및 우측을 각각 가압하는 한 쌍의 보정부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 측에 배치된 전극을 좌측 또는 우측 또는 좌우측을 동시에 가압할 수 있고, 이에 따라 전극의 위치를 보다 안정적으로 보정할 수 있으며, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치에서 위치 보정부는 벨트를 통해 전극의 좌측 및 우측을 가압하며, 특히 상기 벨트는 최상단 측에 배치된 전극과 대응하는 방향으로 회전하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 최상단 전극과 분리막 간의 이동속도 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 최상단 전극과 나머지 전극 및 분리막 간의 정렬도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 라미네이션장치는 상에서 하로 적층된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고, 위치 보정부는 가열부를 통과하는 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 전극의 위치를 보정하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 가열부에 의해 분리막이 수축하면서 최상단 전극이 틀어지거나 또는 위치 불량이 발생하더라도 최상단 전극의 위치를 효과적으로 보정할 수 있고, 그 결과 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 도시한 공정도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치의 위치 보정부를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 도 2에 표시된 A-A선 단면도.
도 5는 도 3에 표시된 B-B선 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치의 위치 보정부의 작동상태를 나타낸 도면으로, 도 6은 틀어진 최상단 전극의 위치를 감지하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 틀어진 최상단 전극의 위치를 보정하는 상태를 나타낸 도면임.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 도시한 평면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 적어도 하나 이상의 전극(11)을 이송하는 전극 이송부(100), 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 이송하는 분리막 이송부(200), 상기 전극(11)과 상기 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치부(300), 상기 합치부(300)에 의해 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 가열하는 가열부(400), 상기 가열부(400)에 의해 가열되는 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 측에 배치된 전극(11)(이하, 최상단 측에 배치된 전극은 최상단 전극이라 함)의 위치를 보정하여 분리막(12)의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부(500), 상기 가열부(400)를 통과한 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 압연하여 접합하는 압연부(600), 및 상호 대응하는 전극 사이의 분리막을 커팅하여 일정 크기의 기본단위체를 제조하는 커팅부(700)를 포함한다.
전극 이송부
전극 이송부(100)는 적어도 하나 이상의 전극을 이송하기 위한 것이다. 즉, 전극 이송부(100)는 적어도 하나 이상의 전극시트(11a)를 이송하는 전극 이송롤러(110), 상기 전극 이송롤러(110)에 의해 이송되는 적어도 하나 이상의 전극시트(11a)를 일정 크기로 절단하여 전극(11)을 제조하는 커터(120)를 포함한다.
이와 같은 구성을 가진 전극 이송부(100)는 일정한 크기의 전극(11)을 연속하여 생산할 수 있고, 연속으로 생산된 전극(11)을 분리막 이송부에 의해 이송되는 분리막의 상부 측에 배치되게 이송한다.
분리막 이송부
분리막 이송부(200)는 적어도 하나 이상의 분리막을 이송하기 위한 것이다. 즉, 분리막 이송부(200)는 하나 이상의 분리막 이송롤러를 포함하고, 하나 이상의 상기 분리막 이송롤러는 외주면에 권취된 분리막을 합치부까지 이송한다.
합치부
합치부(300)는 전극과 분리막을 교대로 배치되게 합치하기 위한 것이다. 즉, 합치부(300)는 상기 전극 이송부(100)에 의해 이송된 적어도 하나 이상의 전극(11)과 상기 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하되, 최상단 측에 전극(11)이 배치되게 합치하며, 합치된 전극과 분리막을 가열부를 통해 압연부까지 이송한다.
일례로, 합치부(300)는 도 1을 참조하면, 전극 이송부(100)에 의해 이송된 2개의 전극(11)과, 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 2개의 분리막(12)을 교대로 배치되게 합치하고 가열부를 통해 압연부까지 이송한다. 즉 합치부(300)는 전극, 분리막, 전극 및 분리막이 상에서 하로 배치되게 합치한 상태로 이송한다.
가열부
가열부(400)는 합치된 전극과 분리막의 접합력을 높이기 위해 가열하기 위한 것이다. 즉, 가열부(400)는 합치된 전극(11) 및 분리막(12)의 상부 및 하부 측에 각각 구비되고, 합치된 전극(11) 및 분리막(12)을 고온의 열을 이용하여 가열한다.
여기서 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극(11)은 고정력을 가지고 있지 않기 때문에 외부 진동 또는 충격에 의해 쉽게 틀어지거나 또는 위치가 변경될 수 있다. 특히 상기 가열부(400)는 합치된 전극과 분리막을 가열함과 동시에 이송할 때 진동이 발생할 수 있고, 이 진동에 의해 최상단 전극이 틀어지거나 또는 위치 변동이 발생할 수 있다.
본 발명은 틀어지거나 또는 위치가 변경된 최상단 전극(11)의 위치를 보정하는 위치 보정부(500)를 포함하며, 이에 따라 최상단 전극(11)의 정렬도를 크게 높일 수 있다.
이하, 위치 보정부를 보다 상세히 설명한다.
위치 보정부
상기 위치 보정부(500)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 전극의 위치를 보정하여 분리막의 설정 위치에 정렬시키기 위한 것이다. 그리고 위치 보정부(500)는 상기 전극 중에서 특히 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 분리막의 설정 위치에 정렬시키기 위한 것일 수 있다.
즉, 상기 위치 보정부(500)는 상기 합치부(300)에 의해 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 직교되는 최상단 전극(11)의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 최상단 전극(11)의 좌측면 및 우측면을 각각 가압하여 상기 분리막(12)의 설정 위치에 최상단 전극(11)을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재(510)를 포함한다.
여기서 분리막의 설정 위치는 도 6을 참조하면, 최상단 전극(11)이 배치되는 최상단 분리막(12)에 설정되는 것으로, 최상단 분리막(12)의 이송방향과 직교되는 양쪽 측부에 분리막(12)의 이송방향과 나란하게 표시한 표시선(α) 사이의 범위를 말한다.
상기 한 쌍의 보정부재(510)는 교대로 배치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면 또는 좌측면 및 우측면을 동시에 가압하며, 이에 따라 전극(11)의 틀어짐을 보정할 수 있고, 특히 분리막의 설정 위치 외에 위치한 전극을 분리막의 설정 위치 내에 위치하도록 보정하며, 이에 따라 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
여기서 상기 한 쌍의 보정부재(510)는 상기 전극(11)을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하는 벨트(511)를 포함한다. 즉, 상기 벨트(511)는 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하며, 특히 최상단 전극(11)을 가압하는 상기 벨트(511) 부분은 분리막 이송 방향과 나란하게 형성된다. 이에 따라 틀어진 최상단 전극(11)을 분리막 이송방향과 나란하게 위치를 변경시킬 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
한편, 상기 벨트(511)는 플렉시블한 소재로 형성된다. 특히 벨트(511)는 실리콘고무로 형성되며, 이에 따라 벨트(511)는 최상단 전극(11)을 탄력적으로 가압할 수 있고, 그 결과 상기 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)이 접히거나 또는 변형되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 상기 벨트(511)는 강성을 가진 합성수지로 형성된 연결띠와, 전극(11)이 지지되는 상기 연결띠의 외주면에 구비되고 플렉시블한 소재로 형성되는 완충띠를 포함할 수 있으며, 이에 따라 벨트(511)의 안정된 회전력과 최상단 전극(11)의 변경을 방지할 수 있다.
한편, 상기 벨트(511)는 상기 합치부(300)에 의해 이송되는 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전한다. 즉, 상기 벨트(511)와 합치된 전극 및 분리막은 동일한 이동속도를 가진다. 이에 따라 상기 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)이 나머지 전극 및 분리막 보다 감속되거나 또는 가속되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 벨트(511)에 의해 최상단 전극(11)의 위치를 안정적으로 보정할 수 있다.
여기서 상기 벨트(511)는 전극과 분리막의 이송속도 보다 빠르게 또는 느리게 조절될 수도 있다. 즉 최상단 전극(11)이 분리막의 이송방향으로 위치 오차가 발생하면, 최상단 전극(11)을 가압한 상기 벨트(511)의 이동속도를 상기 분리막의 이송속도 보다 빠르게 또는 느리게 조절하며, 이에 따라 분리막의 이송방향에 대한 최상단 전극(11)의 위치 불량을 보정할 수 있다.
한편, 상기 한 쌍의 보정부재(510)는, 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)이 인입되는 상기 벨트(511)의 선단에 결합되고 상기 벨트(511)를 회전시키는 구동롤러(512)와, 상기 전극(11)이 인출되는 상기 벨트(511)의 후단에 결합되고 상기 벨트(511)가 최상단 전극(11)을 가압하도록 지지하는 2개 이상의 종동롤러(513)를 포함한다.
즉, 상기 한 쌍의 보정부재(510)는 구동롤러(512)를 통해 벨트(511)를 안정적으로 회전시킬 수 있고, 2개 이상의 종동롤러(513)를 통해 회전하는 벨트(511)를 안정적으로 순환시킬 수 있다. 특히 2개 이상의 종동롤러(513)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 이송방향과 나란하게 배치되며, 이에 따라 상기 벨트(511)를 통해 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 안정적으로 가압하여 분리막의 이송방향과 나란하게 정렬시킬 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 정렬도를 높일 수 있다.
여기서 상기 구동롤러(512)가 결합된 상기 벨트(511)의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러(513)가 결합된 벨트(511)의 후단 보다 더 크게 이격될 수 있다. 즉, 도 3을 참조하면, 상기 한 쌍의 보정부재(510)에 포함된 벨트(511)의 선단(511a) 사이의 간격(A)은 벨트(511)의 후단 사이의 간격(B) 보다 크게 이격되며, 이에 따라 최상단 전극(11)가 한 쌍의 보정부재(510) 사이에 유입되게 가이드할 수 있다.
한편, 상기 위치 보정부(500)는, 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 최상단 전극(11)의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 전극(11)을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재(520)를 더 포함한다.
상기 이동부재(520)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 가압하도록 이동시키는 것으로, 실린더로 마련되고, 상기 실린더는 공압이 유입되거나 유출되는 실린더 본체와, 상기 실린더 본체에 유입 및 유출되는 공압에 의해 상기 실린더 본체 밖으로 인출되거나 또는 인입되고 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 전극(11)을 향해 이동시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 피스톤로드를 포함한다. 이때 이동부재(520)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 지지되면 이를 감지하는 감지센서(521)를 더 포함하며, 상기 감지센서(521)는 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 지지되면 상기 이동부재(520)에 신호를 전달하여 상기 한 쌍의 보정부재(510)의 이동속도를 점진적으로 감속시키며, 이에 따라 상기 한 쌍의 보정부재(510)가 상기 전극(11)의 좌측면 또는 우측면을 점진적으로 가압하도록 유도할 수 있고, 그 결과 전극(11)의 접히거나 또는 변형되는 것을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 위치 보정부(500)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)의 위치값을 산출하는 측정센서(530), 및 상기 측정센서(530)에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재(540)를 더 포함한다.
상기 측정센서(530)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 전극(11)을 촬영하고, 촬영한 영상에서 최상단 전극(11)의 이미지를 산출하며, 산출한 이미지에서 전극 위치값을 산출한다.
상기 제어부재(540)는 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 측정센서(530)에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값에 포함되는지 대비한다. 즉, 제어부재(540)는 측정된 최상단 전극(11)의 전극 위치값이 설정 위치값 내에 위치하면 정상으로 판단하며, 정상으로 판면된 최상단 전극(11)은 상기 한 쌍의 보정부재(510) 사이를 그대로 통과시킨다. 한편, 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 측정된 최상단 전극(11)의 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면 불량으로 판단하며, 불량으로 판단되면 이동부재(520)를 통해 상기 한 쌍의 보정부재(510)를 상기 최상단 전극(11)을 향해 이동시키고, 이때 제어부재(540)는 이동부재(520)를 통해 하나의 보정부재(510)만 이동시킬 수도 있으며, 이에 따라 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면 또는 좌우측면을 동시에 가압할 수 있고, 그 결과 최상단 전극(11)의 틀어짐 또는 위치를 보정할 수 있다.
압연부
압연부(600)는 상기 가열부(400)를 통과한 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 한 쌍의 압연롤러를 이용하여 압연하며, 이에 따라 합치된 전극(11)과 분리막(12)의 접합력을 높일 수 있다.
커팅부
커팅부(700)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)에서 상호 대응하는 전극(11) 사이의 분리막(12)을 커팅하며, 이에 따라 일정 크기의 기본단위체를 제조할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 합치된 전극 및 분리막을 이송함과 동시에 가열할 때 최상단 전극(11)의 틀어짐 또는 위치 오차를 보정할 수 있고, 이에 따라 최상단 전극의 정렬도를 높일 수 있으며, 그 결과 제품 불량률을 크게 낮출 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치를 이용한 라미네이션방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 적어도 하나 이상의 전극(11)을 이송하는 전극 이송단계(S10), 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 이송하는 분리막 이송단계(S20), 상기 전극(11)과 상기 분리막(12)을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30), 상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40), 및 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극(11)의 위치를 위치 보정부(500)를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함한다.
전극 이송단계
전극 이송단계(S10)는 적어도 하나 이상의 전극(11)을 전극 이송부(100)를 이용하여 합치부까지 이송한다. 즉, 전극 이송부(100)는 전극 이송롤러(110)를 통해 적어도 하나 이상의 전극시트를 이송하고, 전극 이송롤러(110)를 통해 이송되는 전극시트를 커터(120)를 이용하여 일정한 크기로 절단하여 전극(11)을 제조하며, 제조된 전극(11)을 합치부까지 이송한다.
분리막 이송단계
분리막 이송단계(S20)는 적어도 하나 이상의 분리막(12)을 분리막 이송부(200)를 이용하여 합치부까지 이송한다. 즉, 분리막 이송부(200)는 하나 이상의 분리막 이송롤러를 포함하고, 상기 분리막 이송롤러는 권취된 분리막을 합치부까지 이송한다.
합치단계
합치단계(S30)는 전극 이송부(100)에 의해 이송된 전극(11)과 분리막 이송부(200)에 의해 이송된 분리막(12)을 합치부(300)를 이용하여 상하방향을 따라 교대로 배치되게 합치한다. 이때 최상단에는 전극이 배치되게 합치한다.
일례로, 도 1을 참조하면, 전극 이송부(100)에 의해 2개의 전극이 이송되고, 상기 분리막 이송부(200)에 의해 2개의 분리막이 이송되면, 합치부(300)는 전극, 분리막 전극 분리막 순으로 배치되게 합치한다.
가열단계
가열단계(S40)는 합치된 전극과 분리막의 접합력을 높이기 위한 것이다. 즉 가열단계(S40)는 합치된 전극(11)과 분리막(12)을 향해 열원을 조사하여 설정된 온도까지 가열한다.
여기서 합치된 전극(11)과 분리막(12) 가열시 최상단 전극(11)은 진동에 의해 틀어짐 또는 위치 변화가 발생할 수 있으며, 이는 위치 보정단계(S50)를 통해 최상단 전극(11)의 위치를 보정한다.
위치 보정단계
위치 보정단계(S50)는 상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극의 위치를 위치 보정부(500)를 통해 보정하여 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 단계일 수 있다. 위치 보정단계(S50)는 특히 상기 전극 중에서 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 단계일 수 있다.
위치 보정단계(S50)는 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극(11)의 위치값을 산출하는 산출공정(S51), 상기 산출공정(S51)에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 최상단 전극(11)의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함한다.
산출공정(S51)은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 위치보정부(500)의 측정센서(530)를 통해 합치된 전극(11)과 분리막(12) 중 설정된 위치를 통과하는 최상단 전극(11)의 위치를 측정하고, 측정된 최상단 전극(11)의 영상에서 전극 위치값을 산출한다.
검사공정(S52)은 위치보정부(500)의 제어부재(540)를 통해 상기 산출공정(S51)에서 산출한 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비한다. 이때 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하면 정상으로 판단하고, 외에 위치하면 불량으로 판단한다.
보정공정(S53)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 이동부재(520)를 통해 한 쌍의 보정부재(510)를 최상단 전극(11)을 향해 이동시키고, 한 쌍의 보정부재(510)는 이동부재(520)에 의해 최상단 전극(11)을 향해 이동하면서, 최상단 전극(11)의 좌측면 또는 우측면에 면밀착한 상태로 가압하며, 이에 따라 한 쌍의 보정부재(510) 사이에 위치한 전극(11)은 틀어짐 또는 위치가 보정된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션방법은 가열단계(S40)와 위치 보정단계(S50)를 통과한 전극과 분리막을 접합하는 접합단계(S60)와, 접합된 전극과 분리막을 커팅하여 기본단위체를 제조하는 커팅단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
접합단계
접합단계(S60)는 가열단계(S40)와 위치 보정단계(S50)를 통과한 전극과 분리막을 압연부(600)를 통해 압연하여 접합한다.
커팅단계
커팅단계(S70)는 접합단계(S60)를 통과한 전극과 분리막 중 상호 대응하는 전극 사이의 분리막을 커팅부(700)를 이용하여 커팅하고, 이에 따라 일정 크기의 완제품인 기본단위체를 제조한다.
그리고 완제품인 기본단위체를 다수개 적층하여 전극조립체를 제조하고, 전극조립체를 파우치에 수용하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 제조한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지용 라미네이션장치는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 보정부재(510)를 구비한 위치 보정부(500)를 포함하고, 상기 한 쌍의 보정부재(510)는 구동롤러(512)와 종동롤러(513)를 포함한다.
여기서 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링(614)이 더 결합되며, 상기 탄성링(614)은 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 결합되는 벨트(511)를 탄력적으로 지지하며, 이에 따라 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 위치하는 벨트(511)의 탄성력을 크게 높일 수 있고, 그 결과 상기 구동롤러(512) 또는 상기 종동롤러(513)에 위치한 벨트(511)에 의해 최상단 전극이 접히거나 변형되는 것을 크게 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 위치 보정부가 최상단 전극(11)의 위치를 보정하는 것을 중심으로 설명하였지만, 이는 본 발명의 위치 보정부가 최상단 전극만을 보정하는 것에 한정됨을 의미하는 것이 아니며, 최상단이 아닌 층에 배치된 전극의 위치를 보정하는 것도 가능할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송부;
    적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송부;
    상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치하고 이송하는 합치부; 및
    상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막 중 상기 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 위치 보정부를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치 보정부는, 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키고,
    상기 위치 보정부는, 상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막의 이송방향과 직교되는 상기 전극의 좌측 및 우측에 각각 구비되고, 상기 전극의 좌측면 및 우측면을 가압하여 상기 분리막의 설정 위치에 최상단 전극을 정렬시키는 한 쌍의 보정부재를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 한 쌍의 보정부재는, 상기 전극을 향하는 부분이 교대로 적층된 전극과 분리막의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고, 상기 전극의 좌측면 또는 우측면에 면접촉한 상태로 가압하여 전극의 위치 및 틀어짐을 보정하는 벨트를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 벨트는 플렉시블한 소재로 형성되는 이차전지용 라미네이션장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 한 쌍의 보정부재는, 최상단 전극이 인입되는 상기 벨트의 선단에 결합되는 구동롤러와, 최상단 전극이 인출되는 상기 벨트의 후단에 결합되는 2개 이상의 종동롤러를 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동롤러가 결합된 상기 벨트의 선단은 합치된 전극과 분리막을 기준으로 보았을 때 상기 종동롤러가 결합된 벨트의 후단 보다 더 크게 이격되는 이차전지용 라미네이션장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 위치 보정부는, 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극의 측면을 가압하도록 상기 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향하는 방향으로 이동시키거나 또는 상기 한 쌍의 보정부재가 상기 전극을 가압하지 않도록 원위치로 복귀시키는 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 라미네이션장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하는 측정센서; 및
    상기 측정센서에 의해 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 제어부재를 더 포함하며,
    상기 제어부재는 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 상기 이동부재를 통해 상기 한 쌍의 보정부재를 이동시키고, 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 분리막의 설정 위치값 내에 위치하도록 보정하는 이차전지용 라미네이션장치.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 벨트는 합치된 전극과 분리막의 이송속도와 대응하는 속도로 회전하는 이차전지용 라미네이션장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 합치부에 의해 합치된 전극과 분리막을 가열하는 가열부를 더 포함하고,
    상기 위치 보정부는 상기 가열부를 통과하는 상기 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정 위치에 정렬시키는 이차전지용 라미네이션장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동롤러 또는 상기 종동롤러의 외주면에는 플렉시블한 소재의 탄성링이 더 결합되는 이차전지용 라미네이션장치.
  12. 적어도 하나 이상의 전극을 이송하는 전극 이송단계(S10);
    적어도 하나 이상의 분리막을 이송하는 분리막 이송단계(S20);
    상기 전극과 상기 분리막을 상에서 하로 교대로 배치되게 합치한 상태로 이송하는 합치단계(S30);
    상기 합치단계(S30)에 의해 이송되는 전극과 분리막을 가열하는 가열단계(S40); 및
    상기 가열단계(S40)를 통과하는 전극과 분리막 중 전극의 위치를 위치 보정부를 통해 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키는 위치 보정단계(S50)를 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 위치 보정단계(S50)는 상기 전극 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 분리막의 설정된 위치에 정렬시키고,
    상기 위치 보정단계(S50)는,
    합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치값을 산출하는 산출공정(S51);
    상기 산출공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 분리막의 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 검사공정(S52); 및
    상기 전극 위치값이 상기 설정 위치값 외에 위치하면, 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극의 위치를 보정하여 상기 설정 위치값 내에 위치시키는 보정공정(S53)을 포함하는 이차전지용 라미네이션방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 산출공정은, 위치 보정부에 포함된 측정센서를 통해 합치된 전극과 분리막 중 최상단 측에 배치된 최상단 전극을 촬영하고, 촬영한 영상에서 전극 위치값을 산출하며,
    상기 검사공정은 위치 보정부에 포함된 제어부재를 통해 상기 산출 공정에서 산출된 전극 위치값이 미리 입력된 설정 위치값 내에 위치하는지 또는 외에 위치하는지 대비하는 이차전지용 라미네이션방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 보정공정은, 전극 위치값이 설정 위치값 외에 위치하면, 위치 보정부에 포함된 이동부재를 통해 한 쌍의 보정부재를 상기 전극을 향해 이동시키고, 상기 한 쌍의 보정부재를 통해 최상단 전극의 좌측면 또는 우측면을 가압하여 최상단 전극을 상기 설정 위치값 내에 위치하도록 보정하는 이차전지용 라미네이션방법.
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