WO2021112553A1 - 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지 - Google Patents

전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 전극을 주행시키는 주행부, 및 주행되는 상기 전극을 일정 크기로 커팅하는 커팅부를 포함하고, 상기 커팅부는, 상기 전극의 상부측에 위치된 상부 커팅날; 상기 상부 커팅날을 편심구동시키는 상부 편심 구동부, 상기 전극의 하부측에 위치되어 상기 상부 커팅날과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날, 및 상기 하부 커팅날을 편심 구동시키는 하부 편심구동부를 포함한다.

Description

전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2019년 12월 06일자 한국특허출원 제10-2019-0161927호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리필름으로 권취한 스택 앤 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
한편, 종래의 전극 조립체의 제조 시, 전극을 커팅부로 이동시켜 커팅 후, 커팅된 전극을 분리막과 교대로 적층하여 제조하였다.
이때, 커팅부는 속도 동기화를 위해 좌우 왕복구동 시 진동이 발생되는 문제가 있어왔다. 즉, 정지, 가속, 정속, 및 감속 구산을 반복함에 따라 진동이 발생되어 커팅 후 전극 위치 품질이 저하되는 문제가 있다.
또한, X축 왕복 구동형 커팅 방식으로 중량물의 관성모멘트에 의한 커팅 속도의 한계가 있어왔다.
[선행기술문헌] (특허문헌) 한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 전극 커팅 시 커팅부의 진동을 완화 시켜 전극 위치 품질을 개선할 수 있는 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은 전극 커팅 시 커팅부의 고속 커팅이 가능한 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는, 전극을 주행시키는 주행부, 및 주행되는 상기 전극을 일정 크기로 커팅하는 커팅부를 포함하고, 상기 커팅부는, 상기 전극의 상부측에 위치된 상부 커팅날; 상기 상부 커팅날을 편심구동시키는 상부 편심 구동부, 상기 전극의 하부측에 위치되어 상기 상부 커팅날과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날, 및 상기 하부 커팅날을 편심 구동시키는 하부 편심구동부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체를 포함하는 이차전지일 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 커팅 시 커팅날을 편심구동시켜 회전에 의한 속도동기화가 가능할 수 있다. 이에 따라, 정지 구간을 제거하여 급가속 및 급감속이 완화되어 진동을 현저히 완화시킬 수 있다.
또한, 커팅날을 편심 구동부를 통해 연속주행 시켜 커팅 속도를 고속화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 일부를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 하부 장착블록을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 하부 장착블록을 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 장착블록을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 장착블록을 투시하여 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 편심 구동부 및 하부 편심구동부를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 커팅날 및 하부 커팅날이 서로 멀어진 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 커팅날 및 하부 커팅날이 서로 가까워진 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 나타낸 사시도이다.
도 13은 종래의 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
일 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부를 나타낸 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는 전극(10)을 주행시키는 주행부(200), 및 주행되는 전극(10)을 일정 크기로 커팅하는 커팅부(100)를 포함하고, 커팅부(100)는, 전극(10)의 상부측에 위치된 상부 커팅날(110), 상부 커팅날(110)을 편심구동시키는 상부 편심 구동부(151,152), 전극(10)의 하부측에 위치되어 상부 커팅날(110)과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날(120), 및 하부 커팅날(120)을 편심 구동시키는 하부 편심 구동부(153,154)를 포함한다.
보다 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는 전극(10)을 커팅 및 이동시켜, 전극(10) 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체를 제조하는 장치이다.
여기서, 전극 조립체로 충방전이 가능한 발전소자로서, 전지 케이스에 수용되어 이차전지를 형성할 수 있다.
전극(10)은 양극과 음극을 포함할 수 있다. 그리고, 분리막은 양극과 음극을 분리하여 전기적으로 절연시킨다.
양극은 양극 집전체 및 양극 집전체에 도포된 양극 활물을 포함할 수 있다. 양극 집전체는 예를 들어 알루미늄 재질의 포일(Foil)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질은 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬인산철, 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.
음극은 음극 집전체 및 음극 집전체에 도포된 음극 활물질을 포함할 수 있다. 음극 집전체는 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(foil)로 이루어질 수 있다. 음극 활물질은 예를 들어 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 음극 활물질은 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등이 더 포함되어 이루어질 수 있다.
분리막은 절연 재질로 이루어져 양극 및 음극과 교대로 적층될 수 있다. 분리막은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합에 의해 제조되는 다층 필름이나, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체와 같은 고체 고분자 전해질용 또는 겔형 고분자 전해질용 고분자 필름일 수 있다.
도 1을 참고하면, 주행부는 전극(10)을 주행시킬 수 있다.
주행부(200)는 컨베이어 벨트(210)를 포함하여 전극(10)을 이동시킬 수 있다. 주행부(200)는 전극(10) 주행방향에 대하여 커팅부(100)의 전방에 위치되거나, 커팅부(100)의 전방 및 후방에 각각 위치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 일부를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 커팅(cutting)부(100)는 전극(10)의 상부측에 위치된 상부 커팅날(110), 상부 커팅날(110)을 편심구동시키는 상부 편심 구동부(151,152), 전극(10)의 하부측에 위치되어 상부 커팅날(110)과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날(120), 및 하부 커팅날(120)을 편심 구동시키는 하부 편심구동부(153,154)를 포함한다.
커팅부(100)는 상부 커팅날(110)이 장착된 상부 장착블록(130), 하부 커팅날(120)이 장착된 하부 장착블록(140), 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140) 사이에 결합된 가이드 봉(170), 동력을 전달하는 동력 전달부(160), 및 지지 프레임(180)을 더 포함할 수 있다.
상부 커팅날(110)의 끝단은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼(taper) 형태로 형성될 수 있다.
상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 서로 가까워지는 방향과 멀어지는 방향으로 반복이동하며 전극(10)을 커팅시킬 수 있다.
상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)은 서로 가까워지는 방향으로 이동 시 서로 엇갈리며 교차할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 하부 장착블록을 나타낸 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 하부 장착블록을 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 장착블록을 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 장착블록을 투시하여 나타낸 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 편심 구동부 및 하부 편심구동부를 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 5 내지 9를 참고하면, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)은 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심 구동부(153,154)에 의해 구동될 수 있다.
상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)은 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심 구동부(153,154)에 편심결합되어 편심회전될 수 있다.
커팅부(100)는 상부 장착블록(130)에 장착되는 측압 실린더(190)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상부 장착블록(130)의 선단에는 상부 커팅날(110)이 장착되고, 측압 실린더(190)는 상부 커팅날(110)과 상부 장착블록(130) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)의 교차 지점 또는 교차 간격을 조정할 수 있다. 이때, 상부 커팅날(110)은 측압 실린더(190)의 단부에 결합될 수 있다. 하지만, 본 발명이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 상부 커팅날(110)이 상부 장착블록(130)에 직접 결합될 수 도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 커팅날 및 하부 커팅날이 서로 멀어진 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부에서 상부 커팅날(110) 및 하부 커팅날이 서로 가까워진 상태를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참고하면, 가이드 봉(170)은 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)이 회전되지 않도록 가이드 하여, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)에 장착된 상부 커팅날(110) 및 하부 커팅날(120)이 상호 마주보는 방향을 유지할 수 있다.
도 3 및 도 7 내지 도 11을 참고하면, 가이드 봉(170)은 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140) 사이에 결합되어 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)의 이동을 안내할 수 있다.
여기서, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)에는 가이드 봉(170)이 결합되는 결합홀(132,142)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)은 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심구동부(153,154)에 의해 이동 시, 결합홀(132,142)에 삽입된 가이드 봉(170)을 따라 상,하 방향으로 이동될 수 있다.
도 2, 도 3, 도 10 및 도 11을 참고하면, 상부 편심 구동부(151,152)는 상부 장착블록(130)에 일측부가 결합된 상부 편심블록(151a,152a) 및 상부 편심블록(151a,152a)의 타측부가 결합된 상부 회전부(151b,152b)를 포함할 수 있다.
상부 편심블록(151a,152a)은 상부 회전부(151b,152b)를 통해 회전될 수 있다. 이때, 상부 편심블록(151a,152a)은 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)에 고정될 수 있다. 즉, 상부 편심블록(151a,152a)은 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)에 대해서 상대적인 회전 운동이 불가능하도록 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)에 결합될 수 있다.
그리고 상부 장착블록(130)은 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)에 대하여 편심되도록 상부 편심블록(151a,152a)에 결합된다. 그리고 상부 장착블록(130)은 상부 편심블록(151a,152a)에 대해서 상대적인 회전이 가능하게 상부 편심블록(151a,152a)에 결합될 수 있다.
여기서, 상부 편심블록(151a,152a)의 측부에 베어링(131)이 설치되어 상부 편심블록(151a,152a)이 회전가능하게 결합될 수 있다. 이때, 베어링(131)은 횡하중(스러스트 하중)에 강한 특징을 갖는 앵귤러 볼 베어링(angular contact ball bearing)일 수 있다.
도 10, 도 11을 참조하면, 작동 방식은 다음과 같을 수 있다. 먼저 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)이 시계 방향으로 회전할 수 있다. 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)이 180도 회전했을 때 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 가장 멀어진 상태라고 한다면, 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)이 추가로 180도를 더 회전하면 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 가장 가까워진 상태가 될 수 있다. 측면에서 바라본 경우, 상부 회전부(151b,152b)가 한바퀴(360도) 회전하면, 상부 장착블록(130)은 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)과 편심된 상태로 역시 한바퀴(360도) 회전하게 될 수 있다. 그에 따라 상부 장착블록(130)에 장착된 상부 커팅날(110)은 원을 그리며 상하로 오르락 내리락 할 수 있다.(참조 도 3)
하부 장착블록(140)은 상부 장착블록(130)과 같은 방식으로 서로 동기화 되어 운동하므로, 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 서로 가까워지는 방향으로 운동하다 다시 서로 멀어지는 방향으로 운동하다를 반복할 수 있다.
한편, 도 2, 도 3, 도 10 및 도 11을 참고하면, 상부 장착블록(130)과 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)의 편심 폭을 늘려 동일 회전 대비 더 많은 가속 구간을 확보할 수 있다. 즉, 편심 회전직경을 늘려 동일 회전 대비 더 많은 가속 구간을 확보할 수 있다. 그리고, 편심 회전직경을 10mm 이상 늘릴 수 있다. 여기서, 편심회전 직경은 20mm로 형성될 수 있다. 이때, 이에 대응되도록 하부 장착블록(140)과 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c) 사이의 편심회전 직경도 늘릴 수 있다.
하부 편심 구동부(153,154)는 하부 장착블록(140)에 일측부가 결합된 하부 편심블록(153a,154a) 및 하부 편심블록(153a,154a)의 타측부가 결합된 하부 회전부(153b,154b)를 포함할 수 있다.
하부 편심블록(153a,154a)은 하부 회전부(153b,154b)를 통해 회전될 수 있다. 이때, 하부 편심블록(153a,154a)은 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)에 고정될 수 있다.
하부 장착블록(140)은 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)에 대하여 편심되도록 하부 편심블록(153a,154a)에 회전가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 하부 편심블록(153a,154a)의 측부에 베어링(141)이 설치되어 하부 편심블록(153a,154a)이 회전가능하게 결합될 수 있다. 이때, 베어링(141)은 앵귤러 볼 베어링일 수 있다.
도 10, 도 11을 참조하면, 작동 방식은 다음과 같을 수 있다. 먼저 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)이 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)이 180도 회전했을 때 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 가장 멀어진 상태라고 한다면, 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)이 추가로 180도를 더 회전하면 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 가장 가까워진 상태가 될 수 있다. 측면에서 바라본 경우, 하부 회전부(153b,154b)가 한바퀴(360도) 회전하면, 하부 장착블록(140)은 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)과 편심된 상태로 역시 한바퀴(360도) 회전하게 될 수 있다. 그에 따라 하부 장착블록(140)에 장착된 하부 커팅날(120)은 원을 그리며 상하로 오르락 내리락 할 수 있다.(참조 도 3)
상부 장착블록(130)은 하부 장착블록(140)과 같은 방식으로 서로 동기화 되어 운동하므로, 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 서로 가까워지는 방향으로 운동하다 다시 서로 멀어지는 방향으로 운동하다를 반복할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 동력 전달부(160)는 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심 구동부(153,154)로 동력을 전달할 수 있다.
동력 전달부(160)는 상부 회전부(151b,152b)의 회전축(151c,152c)에 장착된 상부 기어(161,166), 하부 회전부(153b,154b)의 회전축(153c,154c)에 장착되고, 상부 기어(161,166)와 맞물림 결합된 하부 기어(162,167), 상부 기어(161,166)와 맞물림 결합된 동력 전달기어(163,168), 및 동력 전달기어(163,168)를 회전시키는 동력 모터(164)를 포함할 수 있다.
지지 프레임(180)은 상부 회전부(151b,152b) 및 하부 회전부(153b,154b)를 지지할 수 있다.
지지 프레임(180)은 두랄루민(알루미늄합금) 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 관성 모멘트(Moment)를 낮춰 진동을 최소화 할 수 있다. 이때, 지지 프레임(180)을 스틸(Steel) 재질로 형성 시 58kg 무게가 나가지만, 두랄루민 재질로 형성 시 38kg 의 무게로 감소하였다. 즉, 34.5% 무게가 감소하였다.
여기서, 커팅부(100)는 지지 프레임(180)에 지지되되, 지지 프레임(180)은 커팅부(100)이외의 기타 장치 및 프레임 들과 분리되어, 커팅부(100)이외의 기타 장치들로 부터의 진동전달이 감소 또는 방지될 수 있다.
상부 편심 구동부(151,152), 하부 편심 구동부(153,154), 동력 전달부(160)는 지지 프레임(180)의 양측에 각각 위치될 수 있다.
동력 전달부(160)는 지지 프레임(180)의 양측에 장착될 수 있다.
동력 전달기어(163,168)는 지지 프레임(180)의 일측에 위치된 제1 동력 전달기어(163) 및 타측에 위치된 제2 동력 전달기어(168)를 포함할 수 있다.
제1 동력 전달기어(163)는 동력 모터(164)의 회전축에 결합될 수 있다.
제2 동력 전달기어(168)는 제1 동력 전달기어(163)와 회전봉(165)을 통해 결합되어, 동력 모터(164)에 의해 제1 동력 전달기어(163) 및 제2 동력 전달기어(168)는 동회전될 수 있다.
도 2, 도 3, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 동작을 설명하면,
동력 모터(164)에 의해 제1 동력 전달기어(163) 및 제2 동력 전달기어(168)가 회전됨에 따라, 상부 회전부(151b,152b) 및 하부 회전부(153b,154b)는 회전될 수 있다. 그리고, 상부 회전부(151b,152b) 및 하부 회전부(153b,154b)의 회전에 따라, 상부 편심블록(151a,152a) 및 하부 편심블록(153a,154a)이 회전되며 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)을 이동시킬 수 있다. 여기서, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)은 가이드 봉(170)에 가이드되며 상,하 방향을 따라 이동될 수 있다. 이때, 상부 장착블록(130) 및 하부 장착블록(140)에 장착된 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)이 서로 가까워지는 방향과 멀어지는 방향으로 반복이동하며 전극(10)을 커팅시킬 수 있다.
이에 따라, 커팅부(100)를 통해 전극(10) 커팅 시, 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)을 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심 구동부(153,154)를 통해 편심구동시켜 회전에 의한 속도동기화가 가능할 수 있다. 이에 따라, 정지 구간을 제거하여 급가속 및 급감속이 완화되어 진동을 현저히 완화시켜 전극 위치 품질이 개선될 수 있다.
또한, 상부 커팅날(110)과 하부 커팅날(120)을 상부 편심 구동부(151,152) 및 하부 편심 구동부(153,154)를 통해 연속주행 시켜 커팅 속도를 고속화 할 수 있다.
다른 실시예
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 설명하기로 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치를 나타낸 사시도이다.
도 12를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는 전극(10)을 주행시키는 주행부(300), 및 주행되는 전극(10)을 일정 크기로 커팅하는 커팅부(100)를 포함하고, 커팅부(100)는, 전극(10)의 상부측에 위치된 상부 커팅날(110), 상부 커팅날(110)을 편심구동시키는 상부 편심 구동부(151,152), 전극(10)의 하부측에 위치되어 상부 커팅날(110)과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날(120), 및 하부 커팅날(120)을 편심 구동시키는 하부 편심구동부(153,154)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치와 비교할 때, 주행부(300)의 구성이 차이가 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에 대한 실시예는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치에 대한 실시예와 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.
보다 상세히, 주행부(300)는 전극(10)을 주행시킬 수 있다.
주행부(300)는 전극(10)을 진공흡입하며 이동시키는 석션벨트(suction belt)(310) 및 석션벨트(310)를 이동시키는 이동력을 제공하는 주행수단을 더 포함할 수 있다.
석션벨트(310)는 커팅부(100)에서 전극(10)을 커팅 시, 전극(10)을 고정할 수 있다. 이에 따라, 전극(10) 커팅 시 전극(10)이 고정되어 전극(10) 틀어짐이 방지될 수 있다.
석션벨트(310)는 전극(10)을 진공 흡입하는 진공 흡입부(311)를 포함할 수 있다.
진공 흡입부(311)는 다수개의 흡입구를 형성하여, 흡입구를 통해 공기를 흡입하며 흡입구의 상단에 안착된 전극(10)을 진공흡착하여 고정시킬 수 있다.
이때, 진공 흡입부(311)는 진공 흡입관(340)과 연결되어 진공 흡입관(340)을 통해 공기를 흡입하여 진공 흡입부(311)에 흡입력을 제공할 수 있다.
여기서, 진공 흡입관(340)을 통해 공기 흡입력을 제공하는 장치는 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 주행수단은 석션벨트(310)가 외주면에 장착되는 풀리부(320) 및 풀리부(320)를 회전시키는 주행 모터(330)를 포함할 수 있다.
여기서, 주행 모터(330)의 회전축이 회전하며, 풀리부(320)를 회전시키면, 풀리부(320)에 밀착하여 장착된 석션벨트(310)를 이동시킬 수 있다.
도 13은 종래의 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프이다.
도 13은 종래의 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프로서, 이론 모터 RPM(A1)과 실제 모터 RPM(B1)의 속도 편차를 나타내고, 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 모터 속도 편차를 나타낸 그래프로서, 이론 모터 RPM(A2)과 실제 모터 RPM(B2)의 속도 편차를 나타낸다.
도 13을 참고할 때, 종래의 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 이론 모터 RPM(A1) 및 실제 모터 RPM(B1)은 가로축의 330분 구간에서 약 200~300RPM의 차이가 발생되었다.
도 14를 참고할 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부의 이론 모터 RPM(A2) 및 실제 모터 RPM(B2)은 가로축의 330분 구간을 포함한 전 구간에서 속도 편차가 거의 발생하지 않았다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조장치의 커팅부를 통해 전극을 커팅 시, 고속 커팅이 가능하여 전극과 커팅날이 충돌 시 빠른 가속이 가능함에 따라 커팅 효율 및 품질이 개선된 것을 알 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체 제조장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극
100: 커팅부
110: 상부 커팅날
120: 하부 커팅날
130: 상부 장착블록
131: 베어링
132: 결합홀
140: 하부 장착블록
141: 베어링
142: 결합홀
151: 제1 상부 편심 구동부
151a: 제1 상부 편심블록
151b: 제1 상부 회전부
151c: 회전축
152: 제2 상부 편심 구동부
152a: 제2 상부 편심블록
152b: 제2 상부 회전부
152c: 회전축
153: 제1 하부 편심구동부
153a: 제1 하부 편심블록
153b: 제1 하부 회전부
153c: 회전축
154: 제2 상부 편심구동부
154a: 제2 하부 편심블록
154b: 제2 하부 회전부
154c: 회전축
160: 동력 전달부
161: 제1 상부 기어
162: 제1 하부 기어
163: 제1 동력 전달기어
164: 동력 모터
165: 회전봉
166: 제2 상부 기어
167: 제2 하부 기어
168: 제2 동력 전달기어
170: 가이드 봉
180: 지지 프레임
190: 측압 실린더
200,300: 주행부
210: 컨베이어 벨트
310: 석션벨트
311: 진공 흡입부
320: 풀리부
330: 주행 모터
340: 진공 흡입관

Claims (15)

  1. 전극을 주행시키는 주행부; 및
    주행되는 상기 전극을 일정 크기로 커팅하는 커팅부를 포함하고,
    상기 커팅부는,
    상기 전극의 상부측에 위치된 상부 커팅날;
    상기 상부 커팅날을 편심구동시키는 상부 편심 구동부;
    상기 전극의 하부측에 위치되어 상기 상부 커팅날과 대응되는 방향에 위치되는 하부 커팅날; 및
    상기 하부 커팅날을 편심 구동시키는 하부 편심구동부를 포함하는 전극 조립체 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 커팅날과 상기 하부 커팅날이 서로 가까워지는 방향과 멀어지는 방향으로 반복이동하며 상기 전극을 커팅시키는 전극 조립체 제조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 커팅날과 상기 하부 커팅날은 서로 가까워지는 방향으로 이동 시 서로 엇갈리며 교차하는 전극 조립체 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전극을 커팅할 수 있도록 상기 상부 커팅날의 끝단은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼 형태로 형성되는 전극 조립체 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 커팅부는
    상기 상부 커팅날이 장착된 상부 장착블록; 및
    상기 하부 커팅날이 장착된 하부 장착블록을 더 포함하고,
    상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록은 상기 상부 편심 구동부 및 상기 하부 편심 구동부에 의해 구동되는 전극 조립체 제조장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록은 상기 상부 편심 구동부 및 상기 하부 편심 구동부에 편심결합되어 편심회전되는 전극 조립체 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 커팅부는
    상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록 사이에 결합된 가이드 봉을 더 포함하고,
    상기 가이드 봉은 상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록이 회전되지 않도록 가이드 하여, 상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록에 장착된 상기 상부 커팅날 및 상기 하부 커팅날이 상호 마주보는 방향을 유지하도록 하는 전극 조립체 제조장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록에는 상기 가이드 봉이 결합되는 결합홀이 형성되고,
    상기 상부 장착블록 및 상기 하부 장착블록은 상기 상부 편심 구동부 및 상기 하부 편심구동부에 의해 이동 시 상기 가이드 홀에 삽입된 상기 가이드 봉을 따라 상,하 방향으로 이동하는 전극 조립체 제조장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부 편심 구동부는 상기 상부 장착블록에 일측부가 결합된 상부 편심블록; 및 상기 상부 편심 블록의 타측부가 결합된 상부 회전부를 포함하고,
    상기 상부 편심블록은 상기 상부 회전부를 통해 회전되며,
    상기 상부 장착블록은 상기 상부 회전부의 회전축에 대하여 편심되도록 상기 상부 편심블록에 회전가능하게 결합되고,
    상기 하부 편심 구동부는 상기 하부 장착블록에 일측부가 결합된 하부 편심블록; 및 상기 하부 편심 블록의 타측부가 결합된 하부 회전부를 포함하고,
    상기 하부 편심블록은 상기 하부 회전부를 통해 회전되며,
    상기 하부 장착블록은 상기 하부 회전부의 회전축에 대하여 편심되도록 상기 하부 편심블록에 회전가능하게 결합되는 전극 조립체 제조장치
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 커팅부는 상기 상부 편심 구동부 및 상기 하부 편심 구동부로 동력을 전달하는 동력 전달부를 더 포함하고,
    상기 동력 전달부는
    상기 상부 회전부의 회전축에 장착된 상부 기어;
    상기 하부 회전부의 회전축에 장착되고, 상기 상부 기어와 맞물림 결합된 하부 기어;
    상기 상부 기어와 맞물림 결합된 동력 전달기어; 및
    상기 동력 전달기어를 회전시키는 동력 모터를 포함하는 전극 조립체 제조장치
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 커팅부는 상기 상부 회전부 및 상기 하부 회전부를 지지하는 지지 프레임을 더 포함하고,
    상기 상부 편심 구동부, 상기 하부 편심 구동부, 상기 동력 전달부는 상기 지지 프레임의 양측에 각각 위치되며,
    상기 동력 전달부는 상기 지지 프레임의 양측에 장착되는 전극 조립체 제조장치
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 동력 전달기어는 상기 지지 프레임의 일측에 위치된 제1 동력 전달기어 및 타측에 위치된 제2 동력 전달기어를 포함하고,
    상기 제1 동력 전달기어는 상기 동력 모터의 회전축에 결합되고,
    상기 제2 동력 전달기어는 상기 제1 동력 전달기어와 회전봉을 통해 결합되어, 상기 동력 모터에 의해 상기 제1 동력 전달기어 및 상기 제2 동력 전달기어는 동회전되는 전극 조립체 제조장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행부는
    상기 전극을 진공흡입하며 이동시키는 석션벨트를 포함하고,
    상기 석션벨트는 상기 커팅부에서 상기 전극을 커팅 시, 상기 전극을 고정하는 전극 조립체 제조장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체.
  15. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 전극 조립체 제조장치를 통해 제조된 전극 조립체를 포함하는 이차전지.
PCT/KR2020/017449 2019-12-06 2020-12-02 전극 조립체 제조장치와, 이를 통해 제조된 전극 조립체 및 이차전지 WO2021112553A1 (ko)

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