WO2021235831A1 - 상부 커터 및 하부 커터를 포함하는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법 - Google Patents

상부 커터 및 하부 커터를 포함하는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법 Download PDF

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WO2021235831A1
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electrode sheet
electrode
cutting
cutter
cut
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김건하
공태윤
박태순
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode sheet cutting apparatus including an upper cutter and a lower cutter, and a method for cutting an electrode sheet using the same, and more particularly, to the electrode sheet cutting surface when a deformation of the cutting surface occurs or a material such as a burr occurs when the electrode sheet is cut. It relates to an electrode sheet cutting apparatus and an electrode sheet cutting method using the same for preventing it from remaining on the surface.
  • a secondary battery is generally composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator composed of a current collector coated with an active material on one or both sides.
  • the electrodes such as the positive electrode and the negative electrode are manufactured in the form of an electrode sheet coated with an electrode active material on one side or both sides, and then cut and formed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electrode sheet cutting apparatus and a cutting method according to the prior art
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cut surface of the electrode sheet cut by the electrode sheet cutting apparatus according to the prior art.
  • the electrode sheet cutting apparatus arranges the electrode sheet 10 on the electrode sheet support 20 having a groove in the portion where the cut surface of the electrode sheet is present (i), and then uses the cutter 30 ) is cut by cutting method (ii). At this time, the cutter 30 applies a force to the groove of the electrode sheet support 20 to cut the electrode sheet 10 . At this time, when there is no groove on the electrode sheet support 20 , the cutter 30 cuts the electrode sheet 10 by applying a force on the cut surface of the electrode sheet 10 .
  • the transfer of the electrode sheet 10 may be hindered by the deformed part or the residue, and the electrode assembly is formed.
  • the electrode assembly is formed.
  • the electrodes may not be stacked stably, and thus a desired shape may not be formed.
  • a cutter for cutting the electrode plate is positioned on both sides of the object, but since it is cut from the central portion, it does not take into account removal of residues and deformation of the cutting surface of the electrode sheet.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2010-0096018
  • an object of the present invention is to provide an electrode sheet cutting apparatus capable of minimizing deformation of an electrode sheet, and an electrode sheet cutting method using the same.
  • Another object of the present invention is to provide an electrode sheet cutting method capable of minimizing deformation and residues of the electrode sheet due to cutting of the electrode sheet by limiting the cutting position and order of the electrode sheet.
  • the electrode sheet cutting apparatus for solving the above problems includes an upper cutter positioned on the electrode sheet to cut the electrode sheet; a lower cutter positioned to correspond to the upper cutter and meeting the upper cutter to cut the electrode sheet; and an electrode sheet support positioned between the upper cutter and the lower cutter, supporting the electrode sheet, and having a through groove to correspond to the cut portion where the upper cutter and the lower cutter meet to cut the electrode sheet. .
  • the upper cutter and the lower cutter may apply the same force to the electrode sheet.
  • the upper cutter and the lower cutter may move at the same speed on the electrode sheet.
  • the upper cutter and the lower cutter may cut the electrode sheet while expanding a cutting range from one side of the cutting part.
  • the cut portion may be widened from a portion adjacent to the central portion of the electrode sheet to an outer portion.
  • the upper cutter and the lower cutter may have the same shape or a shape symmetrical to each other.
  • the distance between the upper cutter and the lower cutter may increase toward one side.
  • the electrode sheet may be cut to form an electrode tab protrusion.
  • the upper cutter and the lower cutter may start cutting from a position where the electrode tab protrusion is to be formed.
  • the present invention provides an electrode sheet cutting method, comprising the steps of: (S1) preparing an electrode sheet on an electrode sheet support having a through groove in a portion to be cut; and (S2) cutting the electrode sheet using an upper cutter and a lower cutter corresponding to any one of claims 1 to 9.
  • the electrode sheet may be cut in a longitudinal direction or a vertical direction to form one electrode assembly, or may be cut in a concave-convex shape to form an electrode tab.
  • step (S2) when forming the electrode tab in step (S2), in step (S2), the upper cutter and the lower cutter cut the protrusion of the electrode tab first, and cut the farthest part from the protrusion of the electrode tab later can do.
  • the farthest part from the electrode tab protrusion may be another cut part of the electrode sheet.
  • one or two or more non-conflicting configurations among the above configurations may be selected and combined.
  • FIG. 1 is a schematic view of an electrode sheet cutting apparatus and a cutting method according to the prior art.
  • FIG. 2 is an enlarged view of an electrode cut surface cut by an electrode sheet cutting device according to the prior art.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an electrode sheet cutting apparatus and a cutting method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an electrode sheet cutting apparatus and a cutting method according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of another shape of an upper cutter and a lower cutter of the electrode sheet cutting apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view of an upper cutter and a lower cutter of the electrode sheet cutting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG 7 is an upper schematic view of an electrode sheet support according to the present invention.
  • FIG 8 is an enlarged view of an electrode cut surface cut by the electrode sheet cutting device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view of an electrode sheet cutting device according to the present invention and an electrode sheet cut thereby.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an electrode sheet cutting apparatus and a cutting method according to the present invention.
  • the electrode sheet cutting apparatus includes an electrode sheet support 200 capable of supporting the electrode sheet 100 , an upper cutter 300 positioned on the electrode sheet 100 , and the electrode sheet support 200 . and a lower cutter 400 disposed at a position where it exists under the upper cutter 300 and meets the upper cutter 300 .
  • the electrode sheet support 200 has the upper cutter 300 and the lower cutter.
  • a through groove 210 may be present in the cut portion where 400 meets and the electrode sheet 100 is cut.
  • the upper cutter 300 is connected to the upper pressing part 310
  • the lower cutter 400 is connected by the lower pressing part 410 to move at a constant force and speed.
  • the upper cutter 300 applies an upper pressing force F1 from an upper portion of the electrode sheet 100
  • the lower cutter 400 applies a lower pressing force F2 from a lower portion of the electrode sheet 100 .
  • the lower cutter 400 cuts the electrode sheet 100 through the through groove 210 , and meets the upper cutter 300 .
  • the upper pressing force F1 and the lower pressing force F2 may be the same to prevent deformation of the electrode sheet 100 .
  • the force applied to the electrode sheet 100 by the upper cutter 300 and the lower cutter 400 is the same, the possibility that the electrode sheet 100 is deformed upward or downward is reduced.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may arrive at the same speed while being spaced apart from the electrode sheet 100 by the same distance. This prevents the upper cutter 300 or the lower cutter 400 from arriving and cutting the electrode sheet 100 first, thereby suppressing deformation of the electrode sheet 100 .
  • FIG. 4 is a schematic view of an upper cutter and a lower cutter of the electrode sheet cutting apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is another shape of the upper cutter and the lower cutter of the electrode sheet cutting apparatus according to the first embodiment. It is a schematic diagram about
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may have the same shape.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may have a rectangular shape or a parallelogram as shown in FIG. 4 , and as shown in FIG. 5 , the upper cutter 300 and the lower cutter 400
  • the shape is not limited.
  • the distance B between the cutters between the upper cutter 300 and the lower cutter 400 before cutting the electrode sheet 100 may gradually increase from one end to the other as shown in FIG. 4 . That is, the distance between the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may be very close, and the distance B between the cutters may increase in the cutting direction A.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 arranged as described above can cut the electrode sheet 100 while expanding the cutting range from one side of the cutting part. That is, the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may operate in the same shape as a jighead. Through this, the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may have different movement ranges at one edge of the cut portion and the movement range at the other edge of the cut portion.
  • the electrode sheet cutting device cuts while widening the range from one side of the cut portion to the other side, the force applied to the electrode sheet becomes strong, so that the cutting becomes easy, and the deformation of the electrode sheet is reduced.
  • the cutting since the cutting is performed while expanding the range from one side to the other side, the foreign material due to the cutting also moves to the other side.
  • the cut portion is extended from a portion close to the center portion of the electrode sheet 100 to the outer portion, that is, the upper cutter 300 and the upper cutter 300 in the center portion of the electrode sheet 100 After the lower cutter 400 meets first, it is preferable to extend the cut portion to the outer portion of the electrode sheet 100 .
  • the electrode sheet cutting device After cutting the electrode sheet by operating in the shape of a cut as described above, the electrode sheet cutting device according to the present invention is the cutter until all surfaces of the upper cutter 300 and the lower cutter 400 meet as shown in FIG. 4 .
  • the distance B becomes narrower.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 move away from the electrode sheet 100, respectively. move to get
  • the electrode sheet cutting method according to the present invention is largely (S1) to prepare the electrode sheet 100 on the electrode sheet support 200 in which the through groove 210 is present in the part to be cut the electrode sheet 100. and (S2) cutting the electrode sheet 100 using the upper cutter 300 and the lower cutter 400, and after cutting all of the electrode sheet 100 after the (S2) step may undergo a; removing the upper cutter 300 and the lower cutter 400 from the electrode sheet 100 .
  • FIG. 6 is a schematic view of an upper cutter and a lower cutter of the electrode sheet cutting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 of the electrode sheet cutting apparatus according to the second embodiment of the present invention are arranged so that the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are symmetrical to each other, so that one corner In , the distance between the cutters may be the narrowest, and the distance between the cutters may be the widest at the other corner. That is, the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may be arranged to be symmetrical to each other in a right-angled triangle shape.
  • the shape or position of the upper cutter 300 and the lower cutter 400 may be changed. have.
  • the upper cutter 300 changes the angle of the upper cutter 300 as it enters the upper pressing part 310 to which the upper cutter 300 is connected, and correspondingly the lower cutter 400 and the lower cutter 300 .
  • the angle changes to correspond to the upper cutter 300, and finally, the blade portions of the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are shown in FIG. They can be completely abutted together.
  • FIG 7 is an upper schematic view of an electrode sheet support according to the present invention.
  • the electrode sheet support 200 is provided with a through groove 210 corresponding to the cut portion to which the electrode sheet is cut, as shown in FIG. 7 .
  • the through-groove 210 is in the form of a hole in which a space through which the lower cutter 400 can pass is empty.
  • the size of the through groove 210 is determined in consideration of the radius caused by the movement or angle change of the lower cutter 400 .
  • an electrode sheet damage prevention part may be present in the through groove 210 .
  • the electrode sheet damage prevention part is preferably formed of a flexible material to protect the electrode sheet without damaging the blade of the lower cutter 400 .
  • FIG 8 is an enlarged view of the cut surface of the electrode sheet cut by the electrode sheet cutting device according to the present invention.
  • the electrode cut surface 110 refers to a point where the above-mentioned upper cutter and the lower cutter meet in the electrode sheet 100 as shown in FIG. 8 , that is, a point where the electrode sheet is cut and cut.
  • the electrode cut surface 110 may be divided into an electrode tab cut surface and an electrode sheet cut surface according to a cut portion. Depending on the type of the electrode cut surface 110 , the cutting order of the electrode sheet 100 or the cutting start site may vary.
  • FIG. 9 is a schematic view of an electrode sheet cutting device according to the present invention and an electrode sheet cut thereby.
  • one electrode sheet 100 may be cut to form a plurality of electrode tab parts 120 . .
  • the electrode sheet 100 in the case of manufacturing the electrode sheet 100 as described above, (S2) in the step of cutting the electrode sheet 100, the electrode sheet 100 is cut in the longitudinal direction or the vertical direction to form one electrode assembly. Or it may be cut in a concave-convex shape to form the electrode tab portion 120 .
  • the electrode tab cut surface 111 for cutting the electrode tab When forming the electrode tab cut surface 111 for cutting the electrode tab, first in the cutting direction (a) of the electrode tab protrusion to minimize the deformation of the electrode sheet 100 and to facilitate the removal of foreign substances due to cutting After cutting, it is preferable to cut a portion perpendicular to the protruding direction (a) of the electrode tab portion 120 in the direction of the electrode sheet 100, that is, the cutting direction (b) of the electrode tab recess. In addition, in the cutting direction (b) of the electrode tab concave portion, it is preferable that the electrode tab portion 120 protrudes, that is, the portion closest to the electrode tab projection portion is cut, and the furthest portion is cut last.
  • the electrode tab unit 120 is formed on the left side of where the cutting starts, cut from the left to the right In the right electrode tab recess cutting direction (b-2), since the electrode tab part 120 is formed on the right side of the place where the cutting starts, it is preferable to start cutting from the right side to the left side.
  • the left electrode tab recess cutting direction b-1 and the right electrode tab recess cutting direction b-2 are the farthest from where the electrode tab part 120 is formed, that is, the electrode tab part 120 . They meet each other at the center of the electrodes, and in this portion, the electrode sheet 100 is cut at a right angle to the cutting direction (b) of the electrode tab recess to form an electrode for a unit cell for an electrode assembly.
  • the electrode sheet cutting apparatus includes an upper cutter 300, an upper pressing part 310, a lower cutter 400 and a lower pressing part 410 having the same shape as in (ii) of FIG. 9 . , so that the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are deformed while cutting the electrode sheet.
  • the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are located closest to the position where the electrode tab part 120 is to be formed depending on the position of the electrode tab part 120 .
  • the cutter 400 is disposed the most protruding portion, and the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are disposed so that the upper cutter 300 and the lower cutter 400 are most depressed on the cutting surface 112 of the electrode sheet cut to form the electrode for the unit cell. it is preferable
  • the force applied by the electrode sheet cutting device to the electrode sheet decreases as the area in which the electrode sheet cutting device contacts the electrode sheet increases.
  • a portion (area ⁇ 10) first contacts the electrode sheet, and the force (stress>0.1) applied to the electrode sheet increases. Through this, the electrode sheet can be cut quickly, and deformation of the electrode sheet is reduced.
  • the electrode sheet cutting apparatus and the electrode sheet cutting method according to the present invention can minimize deformation of the electrode sheet.
  • foreign substances formed by cutting the electrode sheet can be easily removed so as not to affect the electrode.
  • the electrode sheet can be cut into a predetermined shape to uniformly stack the electrodes, and when the electrodes are stacked in a pouch-type case, a predetermined shape can be formed.
  • the electrode can be stacked at a uniform height to improve the density and capacity of the electrode.

Abstract

본 발명은 전극 시트의 양 측면에서 동일한 속도와 힘을 가하는 상부 커터와 하부 커터를 두고, 이를 일측면부터 타측면으로 절단함으로써, 전극 시트의 변형을 방지하며 이물질 발생을 줄일 수 있는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법에 관한 것이다. (대표도) 도 5

Description

상부 커터 및 하부 커터를 포함하는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법
본 출원은 2020년 05월 20일자 한국 특허 출원 제2020-0060561호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 상부 커터 및 하부 커터를 포함하는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극 시트 재단시 재단면의 변형이 발생하거나 버와 같은 물질이 전극 시트 재단면에 남지 않도록 하기 위한 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법에 관한 것이다.
이차전지는 일반적으로 일면 또는 양면에 활물질이 도포된 집전체로 구성된 양극, 음극 및 분리막으로 구성된다. 이 때, 양극 및 음극과 같은 전극은 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 전극 시트의 형태로 제조된 후 이를 재단하여 형성한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치 및 재단 방법에 관한 모식도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치에 의해 재단된 전극 시트의 절단면의 확대도이다.
도 1과 같이 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치는 전극 시트(10)를 전극 시트 절단면이 존재하는 부분에 홈이 존재하는 전극 시트 지지대(20) 상에 배치시킨 후(i), 이를 커터(30)로 자르는 방식(ii)으로 재단하고 있다. 이 때, 상기 커터(30)는 상기 전극 시트 지지대(20)의 홈에 힘을 가해 상기 전극 시트(10)를 재단한다. 이 때, 상기 전극 시트 지지대(20) 상에 홈이 존재하지 않는 경우, 상기 커터(30)는 상기 전극 시트(10)의 절단면 위에서 힘을 가해 상기 전극 시트(10)를 재단한다.
하지만 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치는 도 2와 같이 전극 시트(10) 재단시, 전극 절단면(11)이 변형되거나, 상기 전극 절단면(11)에 버 등의 잔여물이 존재하게 된다.
도 2와 같이 전극 시트(10)의 일부가 변형되어 있거나 버 등의 잔여물이 존재하는 경우, 상기 변형 부분 또는 잔여물에 의해 상기 전극 시트(10)의 이송이 방해될 수 있고, 전극조립체 형성시 상기 변형 부분 또는 잔여물에 의해 전극조립체의 밀도가 감소하게 되어 전지의 용량이 줄어드는 문제가 발생한다. 또한 상기 전극들을 사용하여 파우치형 이차전지를 형성하는 경우, 상기 전극들이 안정적으로 적층되지 못하므로, 원하는 형태를 형성하지 못할 수 있다.
특허문헌 1의 도면에서 극판을 재단하기 위한 커터를 대상체의 양면에서 위치시키고 있으나, 중앙부에서부터 재단하고 있어 잔여물 제거 및 전극 시트 재단면의 변형에 관한 고려를 하지 않고 있다.
따라서 전극 시트 재단시 전극 시트의 변형을 최소화하면서 전극 재단으로 인한 잔여물을 최소화할 수 있는 전극 시트 재단장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단방법이 필요하다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2010-0096018호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 전극 시트의 변형을 최소화할 수 있는 전극 시트 재단 장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명에서는 전극 시트의 재단 위치 및 순서를 한정하여 전극 시트의 재단으로 인한 전극 시트의 변형 및 잔여물을 최소화할 수 있는 전극 시트 재단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 전극 시트 재단장치는 전극 시트 상부에 위치하여 전극 시트를 재단하는 상부 커터; 상기 상부 커터에 대응되도록 위치하며 상기 상부 커터와 만나 전극 시트를 재단하는 하부 커터; 및 상기 상부 커터와 상기 하부 커터 사이에 위치하고, 상기 전극 시트를 지지하며 상기 상부 커터와 상기 하부 커터가 만나 전극 시트가 재단되는 절단부에 대응되도록 관통 홈을 구비한 전극 시트 지지대;를 포함할 수 있다.
또한 상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 시트에 동일한 힘을 가할 수 있다.
또한 상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 시트에 동일한 속도로 이동할 수 있다.
또한 상기 상부 커터 및 상기 하부 커터는 상기 절단부의 일측부터 재단 범위를 넓혀가며 상기 전극 시트를 재단할 수 있다.
또한 상기 절단부는 상기 전극 시트 중앙부에 근접한 부분부터 외곽부로 넓어질 수 있다.
상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 동일한 형태 또는 서로 대칭인 형태일 수 있다.
상기 전극 시트를 재단하기 전, 상기 상부 커터와 상기 하부 커터 사이의 거리가 일측으로 갈수록 커질 수 있다.
상기 전극 시트를 재단하여 전극 탭 돌출부를 형성할 수 있다.
이 때, 상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 탭 돌출부가 형성될 위치부터 재단을 시작할 수 있다.
또한 본원발명은 전극 시트 재단방법으로서, (S1) 전극 시트를 재단하고자 하는 부분에 관통 홈이 존재하는 전극시트 지지대 상에 전극 시트를 준비하는 단계; 및 (S2) 제1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 해당하는 상부 커터 및 하부 커터를 이용해 상기 전극 시트를 재단하는 단계;를 포함한다.
상기 (S2) 단계에서 상기 전극 시트는 하나의 전극 조립체를 형성하기 위해 길이 방향 또는 그 수직 방향으로 재단되거나 전극 탭을 형성하기 위해 요철형태로 재단될 수 있다.
상기 (S2) 단계에서 상기 전극 탭을 형성하는 경우, 상기 (S2) 단계에서 상기 상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 탭의 돌출부를 먼저 재단하고, 상기 전극 탭 돌출부에서 가장 먼 곳을 나중에 재단할 수 있다.
상기 전극 탭 돌출부에서 가장 먼 곳은 상기 전극 시트의 또 다른 절단부일 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치 및 재단 방법에 관한 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전극 시트 재단 장치에 의해 재단된 전극 절단면의 확대도이다.
도 3은 본원발명에 따른 전극 시트 재단 장치 및 재단 방법에 관한 모식도이다.
도 4는 본원발명의 제1 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치 및 재단방법에 관한 모식도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치의 상부 커터 및 하부 커터의 또 다른 형상에 관한 모식도이다.
도 6은 본원발명의 제2 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치의 상부 커터 및 하부 커터의 모식도이다.
도 7은 본원발명에 따른 전극 시트 지지대의 상부 모식도이다.
도 8은 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치에 의해 재단된 전극 절단면의 확대도이다.
도 9는 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치 및 이에 의해 재단된 전극 시트의 모식도이다.
도 10은 전극 시트 재단장치가 전극 시트에 가하는 힘을 가상 시뮬레이션한 결과이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본 발명에 따른 전극 시트 재단장치 및 이를 이용한 전극 시트 재단 방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 3은 본원발명에 따른 전극 시트 재단 장치 및 재단 방법에 관한 모식도이다.
본원발명에 따른 전극 시트 재단 장치는 전극 시트(100)를 지지할 수 있는 전극 시트 지지대(200), 상기 전극 시트(100)의 상부에 위치하는 상부 커터(300), 상기 전극 시트 지지대(200)의 하부에 존재하며 상기 상부 커터(300)와 만나는 위치에 배치되어 있는 하부 커터(400)를 포함한다.
이 때, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 상기 전극 시트(100)를 재단하며 서로 만나도록 하기 위해, 상기 전극 시트 지지대(200)에는 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 만나 전극 시트(100)가 재단되는 절단부에 관통 홈(210)이 존재할 수 있다.
상기 상부 커터(300)는 상부 가압부(310)에 연결되어 있고, 상기 하부 커터(400)는 하부 가압부(410)에 의해 연결되어 일정한 힘과 속도로 이동하게 된다. 상기 상부 커터(300)는 상기 전극 시트(100)의 상부에서 상부 가압력(F1)을 가하고, 상기 하부 커터(400)는 상기 전극 시트(100)의 하부에서 하부 가압력(F2)를 가한다. 상기 하부 커터(400)는 상기 관통 홈(210)을 관통하여 상기 전극 시트(100)를 재단하고, 상기 상부 커터(300)와 만나게 된다.
상기 상부 가압력(F1)과 하부 가압력(F2)은 상기 전극 시트(100)의 변형을 방지하기 위해 동일할 수 있다. 상기 상부 커터(300) 및 상기 하부 커터(400)가 상기 전극 시트(100)에 가하는 힘이 동일할 경우, 상기 전극 시트(100)가 상부 또는 하부로 변형될 우려가 줄어들게 된다.
또한, 상기 상부 커터(300) 및 상기 하부 커터(400)는 상기 전극 시트(100)에 동일한 거리로 떨어져 있는 상태에서 동일한 속도로 도착할 수 있다. 이는 상기 상부 커터(300) 또는 상기 하부 커터(400)가 상기 전극 시트(100)에 먼저 도착하여 재단하는 것을 방지하여 상기 전극 시트(100)의 변형을 억제할 수 있다.
도 4는 본원발명의 제1 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치의 상부 커터 및 하부 커터의 모식도이고, 도 5는 제1 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치의 상부 커터 및 하부 커터의 또 다른 형상에 관한 모식도이다.
본원발명의 제1 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치는 상부 커터(300)와 하부 커터(400)가 동일한 형상일 수 있다. 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 측면에서 보았을 때, 도 4와 같이 직사각형 형상 또는 평행 사변형일 수도 있고, 도 5와 같이 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)의 일측이 타측에 비해 돌출되어 있는 직각 삼각형 형상 등과 같이 상기 전극 시트(100)를 균일하게 재단할 수 있으면 그 형태에 제한이 없다.
상기 전극 시트(100)를 재단하기 전 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400) 사이의 커터 간 거리(B)는 도 4와 같이 일측 끝에서 타측 끝으로 갈수록 점차 커질 수 있다. 즉, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 처음 만나는 거리는 매우 근접하고, 절단방향(A)으로 갈수록 상기 커터 간 거리(B)가 멀어지게 배치될 수 있다.
상기와 같이 배치된 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 상기 절단부의 일측부터 재단범위를 넓혀가며 상기 전극 시트(100)를 재단할 수 있다. 즉 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 작두와 같은 형태로 작동할 수 있다. 이를 통해 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 상기 절단부의 일측 모서리에서의 이동범위와 상기 절단부의 타측 모서리에서의 이동범위가 다를 수 있다.
이와 같이 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치가 상기 절단부의 일측부터 타측으로 범위를 넓히면서 재단할 경우, 상기 전극 시트에 가해지는 힘이 강해져 재단이 쉽게 되고, 전극 시트의 변형이 감소된다. 또한 일측부터 타측으로 범위를 넓히면서 재단을 하기 때문에, 재단으로 인한 이물질 또한 타측으로 이동하게 된다.
이 때, 이물질의 제거를 용이하게 수행하기 위해, 상기 절단부는 상기 전극 시트(100)의 중앙부에 근접한 부분부터 외곽부로 넓어지는, 즉 상기 전극 시트(100)의 중앙부에 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 먼저 만난 후, 절단부를 상기 전극 시트(100)의 외곽부로 늘려나가는 것이 바람직하다.
상기와 같이 작두 형태로 작동하여 전극 시트를 재단한 후, 본원발명에 다른 전극 시트 재단장치는 도 4와 같이 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)의 모든 면이 만날 때까지 상기 커터 간 거리(B)가 좁아지게 된다. 이후, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)의 모든 면이 만나 상기 절단부를 재단한 후, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 각각 상기 전극 시트(100)에서 멀어지도록 이동한다.
즉, 본원발명에 따른 전극 시트 재단방법은 크게 (S1) 전극 시트(100)를 재단하고자 하는 부분에 관통 홈(210)이 존재하는 전극시트 지지대(200) 상에 전극 시트(100)를 준비하는 단계 및 (S2) 상기 상부 커터(300) 및 하부 커터(400)를 이용해 상기 전극 시트(100)를 재단하는 단계로 구성되고, 상기 (S2) 단계 이후 상기 전극 시트(100)를 모두 재단한 후에는 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)를 상기 전극 시트(100)에서 제거하는 단계;를 거칠 수 있다.
도 6은 본원발명의 제2 실시예에 따른 전극 시트 재단 장치의 상부 커터 및 하부 커터의 모식도이다.
본원발명의 제2 실시예에 따른 전극 시트 재단장치의 상부 커터(300) 및 하부 커터(400)는 상기 상부 커터(300)및 상기 하부 커터(400)가 서로 대칭이 되는 형태로 배치되어 일측 모서리에서 상기 커터 간 거리가 가장 좁고, 타측 모서리에서 상기 커터 간 거리가 가장 넓은 형태일 수 있다. 즉, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 직각 삼각형 형태로 서로 대칭이 되도록 배치되어 있을 수 있다.
상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 상기 전극 시트(100)에 일측 모서리에서 먼저 접촉한 후, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)의 모양 또는 위치가 변경될 수 있다.
일례로, 상기 상부 커터(300)는 상기 상부 커터(300)가 연결된 상부 가압부(310) 내부로 들어가면서 상기 상부 커터(300)의 각도가 변하고, 이에 대응되어 상기 하부 커터(400) 또한 상기 하부 커터(400)가 연결된 하부 가압부(410) 내부로 들어가면서 상기 상부 커터(300)에 대응되도록 각도가 변해 최종적으로는 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)의 날 부분이 도 4와 같이 완전히 맞닿은 형태가 될 수 있다.
도 7은 본원발명에 따른 전극 시트 지지대의 상부 모식도이다.
본원발명에 따른 전극 시트 지지대(200)는 도 7과 같이 전극 시트가 재단되는 절단부에 대응되는 관통 홈(210)을 구비한다. 상기 관통 홈(210)은 상기 하부 커터(400)가 관통해 지나갈 수 있는 공간이 비어있는 홀의 형태이다. 상기 관통 홈(210)은 상기 하부 커터(400)의 이동 또는 각도 변경으로 인한 반경을 고려하여 그 크기가 결정된다. 이 때, 상기 하부 커터(400)의 이동 또는 각도 변경으로 인한 손상을 방지하기 위해 상기 관통 홈(210)에는 전극 시트 손상방지부가 존재할 수 있다. 이러한 전극 시트 손상방지부는 상기 하부 커터(400)의 날을 손상시키지 않으면서 전극 시트를 보호할 수 있도록 유연한 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 8은 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치에 의해 재단된 전극 시트 절단면의 확대도이다.
본원발명에 따른 전극 절단면(110)은 도 8에서 볼 수 있듯 전극 시트(100)에서 상기에서 언급되었던 상부 커터 및 하부 커터가 만나는 지점, 즉, 전극 시트가 재단되어 잘리는 지점을 의미한다.
이러한 전극 절단면(110)은 재단되는 부분에 따라 전극 탭 절단면과 전극 시트 절단면으로 구분할 수 있다. 상기 전극 절단면(110)의 종류에 따라 상기 전극 시트(100)의 재단 순서나 재단을 시작하는 부위가 달라질 수 있다.
도 9는 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치 및 이에 의해 재단된 전극 시트의 모식도이다.
도 9의 (i)과 같이 하나의 전극 시트(100)에서 전극 탭부(120)를 다량으로 재단하기 위해, 하나의 전극 시트(100)를 재단하여 다수의 전극 탭부(120)를 형성할 수 있다.
상기와 같이 전극 시트(100)를 제조하는 경우, (S2) 전극 시트(100)를 재단하는 단계에서, 상기 전극 시트(100)는 하나의 전극 조립체를 형성하기 위해 길이 방향 또는 그 수직 방향으로 재단되거나 전극 탭부(120)를 형성하기 위해 요철형태로 재단될 수 있다.
전극 탭 절단을 위한 전극 탭 절단면(111) 형성을 할 때, 상기 전극 시트(100)의 변형을 최소화하고, 재단으로 인한 이물질의 제거를 용이하게 수행하기 위해 전극 탭 돌출부 절단 방향(a)으로 먼저 재단을 하고, 이후 전극 시트(100) 방향인 상기 전극 탭부(120)의 돌출 방향(a)과 직각인 부분, 즉 전극 탭 오목부 절단 방향(b)을 재단하는 것이 바람직하다. 또한 상기 전극 탭 오목부 절단 방향(b)은 상기 전극 탭부(120)가 돌출되어 있는 곳 즉 전극 탭 돌출부에서 가장 가까운 곳부터 절단하여 가장 먼 곳을 가장 나중에 재단하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전극 탭 오목부 절단 방향(b) 중 좌측 전극 탭 오목부 절단 방향(b-1)은 재단이 시작되는 곳의 좌측에 전극 탭부(120)가 형성되므로, 좌측부터 시작하여 우측으로 재단을 하고, 우측 전극 탭 오목부 절단 방향(b-2)은 재단이 시작되는 곳의 우측에 전극 탭부(120)가 형성되므로, 우측부터 시작하여 좌측으로 재단을 하는 것이 바람직하다.
상기 좌측 전극 탭 오목부 절단 방향(b-1)과 상기 우측 전극 탭 오목부 절단 방향(b-2)는 상기 전극 탭부(120)가 형성되는 곳에서 가장 먼 곳, 즉 상기 전극 탭부(120)들의 중앙에서 서로 만나게 되는데, 이 부위에서 전극 시트(100)는 상기 전극 탭 오목부 절단 방향(b)과 직각으로 재단되어 전극조립체를 위한 단위 셀용 전극을 형성하게 된다.
이를 일체로 수행하기 위해 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치는 도9의 (ii)와 같은 형태의 상부 커터(300), 상부 가압부(310), 하부 커터(400) 및 하부 가압부(410)를 가지고 있어, 전극 시트를 절단하면서 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 변형되게 된다.
이 때, 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)는 상기 전극 탭부(120)의 위치에 따라 전극 탭부(120)가 형성될 위치에 가장 근접한 곳에는 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 가장 돌출된 부분을 배치시키고, 상기 단위 셀용 전극을 형성하기 위해 절단되는 전극 시트 절단면(112)에서는 상기 상부 커터(300)와 상기 하부 커터(400)가 가장 함몰되어 있도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 10은 전극 시트 재단장치가 전극 시트에 가하는 힘을 가상 시뮬레이션한 결과이다.
전극 시트 재단장치가 전극 시트에 가하는 힘은 상기 전극 시트 재단장치가 상기 전극 시트에 접촉하는 면적이 증가함에 따라 감소한다.
즉, 종래 기술에 따른 전극 시트 재단장치는 도 10과 같이 전면적(area=10)이 전극 시트에 균일하게 접촉하여 전극 시트에 가해지는 힘(stress=0.1)이 작아지는 반면 본원발명에 따른 전극 시트 재단장치는 도 10과 같이 일부(area<10)가 먼저 전극 시트에 접촉하여 전극 시트에 가해지는 힘(stress>0.1)이 커진다. 이를 통해 전극 시트를 빠르게 재단할 수 있고, 전극 시트의 변형이 줄어들게 된다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
(부호의 설명)
10, 100 : 전극 시트
11, 110 : 전극 절단면
120 : 전극 탭부
111 : 전극 탭 절단면
112 : 전극 시트 절단면
200 : 전극 시트 지지대
210 : 관통 홈
30 : 커터
300 : 상부 커터
310 : 상부 가압부
400 : 하부 커터
410 : 하부 가압부
F1 : 상부 가압력
F2 : 하부 가압력
A : 절단 방향
B : 커터 간 거리
a : 전극 탭 돌출부 절단 방향
b : 전극 탭 오목부 절단 방향
b-1 : 좌측 전극 탭 오목부 절단 방향
b-2 : 우측 전극 탭 오목부 절단 방향
본 발명에 따른 전극 시트 재단장치 및 전극 시트 재단 방법은 전극 시트의 변형을 최소화할 수 있다. 또한 전극 시트의 재단으로 형성되는 이물질이 쉽게 제거되어 전극에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
또한 상기 전극 시트가 일정한 모양으로 재단되어 전극을 균일하게 적층할 수 있고, 파우치형 케이스에 상기 전극을 적층할 경우 일정한 형태를 형성할 수 있다. 게다가 상기 전극이 균일한 높이로 적층되어 전극의 밀도 및 용량을 향상시킬 수 있다.
또한 재단시 일측에서부터 재단을 함으로써 전극 재단으로 인해 발생하는 잔여물이 특정한 부분으로 이동하게 되고, 이를 통해 잔여물 제거가 용이한 장점이 있다.

Claims (13)

  1. 전극 시트 상부에 위치하여 전극 시트를 재단하는 상부 커터;
    상기 상부 커터에 대응되도록 위치하며 상기 상부 커터와 만나 전극 시트를 재단하는 하부 커터; 및
    상기 상부 커터와 상기 하부 커터 사이에 위치하고, 상기 전극 시트를 지지하며 상기 상부 커터와 상기 하부 커터가 만나 상기 전극 시트가 재단되는 절단부에 대응되도록 관통 홈을 구비한 전극 시트 지지대;를 포함하는 전극 시트 재단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 시트에 동일한 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 시트에 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커터 및 상기 하부 커터는 상기 절단부의 일측부터 재단 범위를 넓혀가며 상기 전극 시트를 재단하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절단부는 상기 전극 시트 중앙부에 근접한 부분부터 외곽부로 넓어지는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 동일한 형태 또는 서로 대칭인 형태인 것을 포함하는 전극 시트 재단장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전극 시트를 재단하기 전, 상기 상부 커터와 상기 하부 커터 사이의 거리가 일측으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극 시트를 재단하여 전극 탭 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 탭 돌출부가 형성될 위치부터 재단을 시작하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단장치.
  10. (S1) 전극 시트를 재단하고자 하는 부분에 관통 홈이 존재하는 전극시트 지지대 상에 전극 시트를 준비하는 단계; 및
    (S2) 제1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 해당하는 상부 커터 및 하부 커터를 이용해 상기 전극 시트를 재단하는 단계;를 포함하는 전극 시트 재단방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (S2) 단계에서 상기 전극 시트는 하나의 전극 조립체를 형성하기 위해 길이 방향 또는 그 수직 방향으로 재단되거나 전극 탭을 형성하기 위해 요철형태로 재단되는 것을 포함하는 전극 시트 재단방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (S2) 단계에서 상기 전극 탭을 형성하는 경우,
    상기 (S2) 단계에서 상기 상기 상부 커터와 상기 하부 커터는 상기 전극 탭의 돌출부를 먼저 재단하고, 상기 전극 탭 돌출부에서 가장 먼 곳을 나중에 재단하는 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전극 탭 돌출부에서 가장 먼 곳은 상기 전극 시트의 또 다른 재단부인 것을 특징으로 하는 전극 시트 재단방법.
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