WO2021256778A1 - 이차전지 제조설비 및 그의 제조방법 - Google Patents

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정주영
김태종
이상우
정수택
황원필
최민철
김진곤
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery manufacturing facility capable of bonding a plurality of separators and cutting a bonding surface at the same time through ultrasonic vibration, and a manufacturing method thereof.
  • a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged, and such secondary batteries are widely used in phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles.
  • the secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch, wherein the pouch-type secondary battery is an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked;
  • a pouch accommodating the electrode assembly, and an electrode lead coupled to an electrode tab provided in the electrode assembly, wherein the electrode tab and the electrode lead are coupled through welding.
  • the electrode assembly includes at least one basic unit, and the basic unit has a structure in which a plurality of electrodes and a plurality of separators are alternately stacked.
  • the electrode assembly manufacturing method having such a structure includes a lamination and stack manufacturing process or a stack and folding manufacturing process in which an electrode and a separator are cut, respectively, and the cut electrode and a separator are joined. .
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery manufacturing facility capable of preventing the bonding surfaces of a plurality of separators from being folded, thereby reducing product defects and short circuits, and enhancing process simplification, and a manufacturing method thereof.
  • a secondary battery manufacturing facility of the present invention for achieving the above object includes a separation sheet supply device for supplying two separation sheets to be arranged vertically; an electrode supply device for supplying electrodes to be disposed between the two separation sheets and on the upper surface of the separation sheet disposed on the upper side, respectively; a lamination device for bonding two separation sheets and electrodes; and an ultrasonic cutting device for bonding the surfaces of the two separation sheets and cutting the bonding surfaces of the two separation sheets at the same time, wherein the ultrasonic cutting device generates ultrasonic vibrations on the surfaces of the two separation sheets located between the electrodes, An ultrasonic vibration unit for bonding the surfaces of two separation sheets with thermal energy generated during vibration; and a cutting unit for cutting the bonding surfaces of the two separation sheets bonded by the ultrasonic vibrating unit.
  • the ultrasonic vibrating unit is provided on the two separation sheets, generates ultrasonic vibration in a state in which the two separation sheets located between the electrodes are pressed in close contact, and bonds the surfaces of the two separation sheets with thermal energy generated during vibration.
  • the cutting unit is provided under the two separation sheets, and pressing the bonding surfaces of the two separation sheets to compress the bonding surfaces of the two separation sheets together with the ultrasonic vibrating unit, It can have a cutting surface that cuts the bonding surface of the two separation sheets through frictional force.
  • the ultrasonic vibrating unit is provided on the two separation sheets, generates ultrasonic vibration in a state in which the two separation sheets located between the electrodes are pressed in close contact, and bonds the surfaces of the two separation sheets with thermal energy generated during vibration. has an ultrasonic bonding surface,
  • the cutting unit may include a circular blade that is provided under the two separation sheets and cuts the bonding surface of the two separation sheets while moving from one side to the other in the width direction of the two separation sheets.
  • the ultrasonic vibrating unit is provided on the upper portion of the two separation sheets to be movable toward the separation sheet, generates ultrasonic vibrations on the two separation sheets, bonds the surfaces of the two separation sheets with thermal energy generated during vibration, and the cutting
  • the unit may be provided at an end of the ultrasonic vibrating unit, and transmit the ultrasonic vibrations of the ultrasonic vibrating unit to the surfaces of the two separation sheets and simultaneously cut the bonding surfaces of the two separation sheets joined by the ultrasonic vibrating unit.
  • the ultrasonic vibrating unit includes an ultrasonic wave generating member for generating ultrasonic vibrations, is coupled to the ultrasonic wave generating member, is disposed to be supported by a separating sheet located at an upper side of the two separation sheets, and is separated through the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic wave generating member and an ultrasonic bonding member having a bonding surface for bonding by vibrating the surface of the sheet, wherein the ultrasonic bonding member may be detachably coupled to the ultrasound generating member.
  • a bonding surface of the ultrasonic bonding member supported on the separation sheet may have a shape corresponding to an edge surface of the electrode facing the separation sheet surface.
  • the cutting part may have a shape corresponding to the bonding surface of the ultrasonic bonding member supported on the separation sheet.
  • the cutting unit may be detachably coupled to the ultrasonic vibrating unit.
  • the secondary battery manufacturing method of the present invention is a separation sheet supply step of supplying two separation sheets to be arranged vertically; An electrode supply step of supplying electrodes to be disposed between the two separation sheets, respectively, and on the upper surface of the separation sheet disposed at the top; a lamination step of bonding the two separation sheets and the electrode; and a cutting and bonding step of joining and simultaneously cutting the surfaces of the two separation sheets through an ultrasonic cutting device, wherein the cutting and bonding step includes the two separation sheets positioned between electrodes through an ultrasonic vibrating unit of the ultrasonic cutting device.
  • It may include a bonding process of generating ultrasonic vibration on the surface of the , and bonding the surfaces of the two separation sheets with thermal energy generated during vibration, and a cutting process of cutting the bonding surfaces of the two separation sheets through a cutting unit of the ultrasonic cutting device.
  • the two separation sheets located between the electrodes are pressed closely through the ultrasonic vibrating unit provided on the upper portions of the two separation sheets, and then ultrasonic vibration is generated. and the cutting process presses the bonding surfaces of the two separation sheets through a cutting unit provided under the two separation sheets to compress the bonding surfaces of the two separation sheets together with the ultrasonic vibrating unit, and when the ultrasonic vibration unit vibrates It is possible to cut the joint surface of the two separation sheets through the frictional force generated.
  • the ultrasonic vibrating unit includes a plurality of the ultrasonic bonding members having different shapes, wherein the ultrasonic bonding member corresponding to the edge of the electrode among the plurality of ultrasonic bonding members is detachably coupled to the ultrasonic generating member.
  • the cutting part may have a shape corresponding to the ultrasonic bonding member.
  • the secondary battery manufacturing facility of the present invention includes a separation sheet supply device, an electrode supply device, a lamination device, and an ultrasonic cutting device, wherein the ultrasonic cutting device includes an ultrasonic vibrating unit for bonding the surfaces of the two separation sheets, and the two separation sheets It is characterized by including a cutting part for cutting the center of the bonding surface, and due to such a characteristic, the separation sheet can be uniformly cut, the bonding surface strength of the separation sheet can be increased, and folding can be prevented, and the simplification of the process In particular, it is possible to prevent burrs from being generated on the cut surface of the separation sheet by using an ultrasonic vibrating device, and as a result, it is possible to increase the marketability of the electrode assembly.
  • the ultrasonic cutting device includes an ultrasonic vibrating unit for bonding the surfaces of the two separation sheets, and the two separation sheets It is characterized by including a cutting part for cutting the center of the bonding surface, and due to such a characteristic, the separation sheet can be uniformly cut, the bonding
  • the bonding surface of the ultrasonic bonding member supported on the separation sheet has a shape corresponding to the edge surface of the electrode facing the separation sheet surface. Due to these characteristics, the surface of the separation sheet can be bonded to correspond to the edge surface of the electrode.
  • FIG. 1 is a process diagram illustrating a secondary battery manufacturing facility according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view illustrating an ultrasonic cutting device of a secondary battery manufacturing facility according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a bottom perspective view illustrating an ultrasonic cutting device of a secondary battery manufacturing facility according to a first embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a cross-sectional view of Fig. 3;
  • FIG. 5 is a bottom view of the ultrasonic vibrating unit included in the ultrasonic cutting device of the secondary battery manufacturing facility according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a cutting unit included in the ultrasonic cutting device of the secondary battery manufacturing facility according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating a secondary battery manufactured by the secondary battery manufacturing facility according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating an ultrasonic cutting device of a secondary battery manufacturing facility according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view illustrating an ultrasonic cutting device of a secondary battery manufacturing facility according to a third embodiment of the present invention.
  • the secondary battery according to the first embodiment of the present invention includes an electrode assembly and a pouch accommodating the electrode assembly, wherein the electrode assembly includes one or more basic units 10 with reference to FIG. 1 , and the basic unit ( 10) has a structure in which a plurality of electrodes and a plurality of separators are alternately stacked.
  • the plurality of electrodes may include a first electrode and a second electrode, and the first electrode may be an anode and the second electrode may be a cathode. Of course it could be the other way around.
  • the basic unit 10 is manufactured using the secondary battery manufacturing facility 100 according to the first embodiment of the present invention
  • the secondary battery manufacturing facility 100 according to the first embodiment of the present invention is the basic unit ( 10)
  • ultrasonic vibration is applied to join a plurality of separation sheets and simultaneously cut the bonding surfaces of the plurality of separation sheets.
  • a secondary battery manufacturing facility 100 according to the first embodiment of the present invention is, as shown in FIGS. 1 to 7 , a separation sheet supply device 110 , an electrode supply device 120 , a lamination device 130 , and an ultrasonic cutting device 140 .
  • the separation sheet supply device 110 is for supplying two separation sheets so as to be arranged vertically, and a first separation sheet supply roller 111 for supplying one separation sheet 11 and the other separation sheet 12 ) and a second separation sheet supply roller 112 for supplying to be disposed on the upper surface of one separation sheet 11 supplied from the first separation sheet supply roller 111 .
  • the separation sheet 11 disposed on the lower side is referred to as a first separation sheet 11
  • the separation sheet 12 disposed on the upper side is referred to as a second separation sheet 12 .
  • the electrode supply device 120 is for supplying electrodes to be disposed between the two separation sheets and on the upper surface of the separation sheet disposed on the upper side, respectively, and the first electrode 13 between the two separation sheets 11 and 12 . It includes a first electrode supply unit 121 for supplying , and a second electrode supply unit 122 for supplying the second electrode 14 to be disposed on the upper surface of the second separation sheet 12 .
  • the first electrode supply unit 121 cuts the first electrode supply roller 121a for supplying the first electrode sheet 13a and the first electrode sheet 13a supplied from the first electrode supply roller 121a.
  • a first electrode cutter 121b disposed between the two separation sheets 11 and 12 after manufacturing the first electrode 13 is included.
  • the second electrode supply unit 122 is coated with the second electrode supply roller 122a for supplying the second electrode sheet 14a and the second electrode sheet 14a supplied from the second electrode supply roller 122a. and a second electrode cutter 122b disposed on the upper surface of the second separation sheet 12 corresponding to the first electrode 13 after the second electrode 14 is manufactured.
  • the lamination device 130 is for bonding two separation sheets and electrodes disposed vertically, and includes a second electrode 14 , a second separation sheet 12 , a first electrode 13 , and a first separation sheet 11 . ) including a heater 131 for heating the unfinished basic unit, and a rolling roller 132 for rolling and bonding the unfinished basic unit that has passed through the heater 131 .
  • the ultrasonic cutting device 140 is for manufacturing the basic unit 10 of the finished product by cutting the center of the bonding surface while bonding the separation sheet between the electrode and the electrode, and includes an ultrasonic vibrating unit 141 and a cutting unit 142 .
  • the ultrasonic vibration unit 141 is for bonding the surfaces of the two separation sheets using ultrasonic vibration, and generates ultrasonic vibrations on the surfaces of the two separation sheets 11 and 12 included in the basic unit 10 , , bonding the surfaces of the two separation sheets 11 and 12 with thermal energy generated during vibration.
  • the ultrasonic vibrating unit 141 is provided on the upper portion of the two separation sheets 11 and 12 located between the electrodes disposed in the longitudinal direction of the separation sheet, and presses the second separation sheet 12 to separate the two sheets. Ultrasonic vibration is generated in a state in which the sheets 11 and 12 are in close contact, and the surfaces of the two separation sheets 11 and 12 are joined by thermal energy generated during vibration.
  • the ultrasonic vibrating unit 141 includes an ultrasonic wave generating member 141a for generating ultrasonic vibration, and a second separating sheet 12 coupled to the ultrasonic generating member 141a and located on the upper side of the two separating sheets.
  • Ultrasonic bonding member 141b for bonding by pressing the two separation sheets 11 and 12 into close contact and vibrating the surfaces of the separation sheets 11 and 12 through ultrasonic vibration transmitted from the ultrasound generating member 141a. ) is included.
  • the ultrasonic vibrating unit 141 presses the second separation sheet 12 through the ultrasonic bonding member 141b to bring the first and second separation sheets 11 and 12 into close contact, and then generates ultrasonic waves. Ultrasonic vibration is generated through the member 141a. Then, the ultrasonic vibration of the ultrasonic wave generating member 141a is transmitted to the first and second separation sheets 11 and 12 through the ultrasonic bonding member 141b, and the separation sheet 11 and 12 of the separation sheet 11 and 12 by the ultrasonic vibration As thermal energy is generated on the surface, the surface of the separation sheet 11 and 12 is melted. At this time, when the ultrasonic generating member 141a is stopped, the ultrasonic vibration transmitted to the surface of the separation sheet 11 and 12 is removed. As the molten portion of the separation sheets 11 and 12 is solidified, the surfaces of the first and second separation sheets may be bonded.
  • the ultrasonic bonding member 141b may be formed to be smaller than the width direction length of the separation sheets 11 and 12, and thus even if a position error between the ultrasonic bonding member 141b and the separation sheets 11 and 12 occurs. It is possible to prevent a portion of the ultrasonic bonding member 141b from being disposed outside the separation sheets 11 and 12 .
  • the ultrasonic bonding member 141b may be detachably coupled to the ultrasonic generating member 141a. That is, a coupling groove 141a-1 is formed on the bottom surface of the ultrasonic generating member 141a, and a coupling protrusion 141b-1 coupled to the coupling groove 141a-1 is formed in the ultrasonic bonding member 141b. is formed The ultrasonic bonding member 141b is detachably coupled to the ultrasonic generating member 141a through the coupling groove 141a-1 and the coupling protrusion 141b-1.
  • it further includes a coupling bolt 143 to increase the fixing force of the coupling protrusion (141b-1) coupled to the coupling groove (141a-1).
  • the coupling bolt 143 presses the coupling protrusion 141b-1 after passing through the ultrasonic wave generating member 141a, thereby increasing the fixing force of the coupling groove 141a-1 and the coupling protrusion 141b-1.
  • it is possible to prevent the ultrasonic bonding member 141b coupled to the ultrasonic generating member 141a from being separated.
  • the ultrasonic bonding surface 141b-2 of the ultrasonic bonding member 141b supported on the second separation sheet 12 is of the electrode facing the surface of the second separation sheet 12. It has a shape corresponding to the edge surface. That is, when the edge surface of the electrode is formed in a straight or curved shape, the ultrasonic bonding surface 141b-2 of the ultrasonic bonding member 141b is also formed in a straight or curved shape.
  • the ultrasonic vibrating unit 141 replaces the ultrasonic bonding member 141b having the ultrasonic bonding surface 141b-2 having a shape corresponding to the edge surface of the electrode to the ultrasound generating member 141a, thereby providing convenience and compatibility of use. can increase
  • the cutting unit 142 is for cutting the surfaces of two separation sheets joined by an ultrasonic vibrating unit, and is provided under the two separation sheets located between the electrodes and presses the first separation sheet 11 to generate the ultrasonic waves.
  • the bonding surfaces of the two separation sheets are pressed together with the vibrating unit 141 and the bonding surfaces of the two separation sheets are cut through the frictional force generated by the vibration of the ultrasonic vibrating unit 141 .
  • the vibration of the ultrasonic vibrating unit 141 causes abrasion on the bonding surfaces of the two separation sheets, and accordingly It is possible to cut the bonding surface of two separate sheets.
  • the cutting surface 142b of the cutting part 142 has a shape corresponding to the bonding surface of the ultrasonic bonding member supported on the separation sheets 11 and 12, referring to FIG. 6 . Accordingly, the bonding surface of the separation sheet 12 may be cut along the edge surfaces of the electrodes 13 and 14 .
  • the secondary battery manufacturing facility 100 may cut the separation sheet along the edge surfaces of the electrodes 13 and 14 as shown in FIG. 7 .
  • the secondary battery manufacturing facility 100 is characterized in that it includes an ultrasonic vibration device, and due to such a feature, two separation sheets provided in the unfinished basic unit 10a are joined. At the same time, it is possible to manufacture the finished product basic unit 10 by cutting. In particular, the separation sheet can be uniformly cut, and the cutting surface of the separation sheet is prevented from being folded, thereby preventing defects and short circuits.
  • the secondary battery manufacturing method includes a separation sheet supply step, an electrode supply step, a lamination step, and a cutting and bonding step.
  • the first and second separation sheets 11 and 12 which are two separation sheets, are supplied vertically through the separation sheet supply device 110 .
  • the electrodes 13 and 14 are respectively disposed on the upper surface of the second separation sheet 12 disposed above and between the first and second separation sheets 11 and 12 through the electrode supply device 120 . ) is supplied. That is, in the electrode supply step, the first electrode 13 is supplied between the first and second separation sheets 11 and 12 , and the first electrode 13 is placed on the upper surface of the second separation sheet 12 corresponding to the first electrode 13 . Two electrodes 14 are supplied.
  • the lamination step is for bonding the electrode and the separation sheet included in the unfinished basic unit.
  • the unfinished basic unit is heated through a heater 131, and the unfinished basic unit is rolled through a rolling roller 132 to be included in the unfinished basic unit.
  • the electrode and the separation sheet are joined together.
  • the cutting and bonding step is for bonding and cutting the separation sheets 11 and 12 located between the electrodes in the unfinished basic unit, and bonding the surfaces of the two separation sheets through an ultrasonic cutting device 140. and cut at the same time.
  • the ultrasonic cutting device 140 includes an ultrasonic vibrating unit 141 and a cutting unit 142
  • the ultrasonic vibrating unit 141 includes an ultrasonic generating member 141a and an ultrasonic bonding member 141b.
  • the cutting and bonding step includes a bonding process of bonding the surfaces of the two separation sheets through the ultrasonic vibrating unit 141, and cutting the bonding surfaces of the two separation sheets through the cutting unit 142 to cut the finished product basic unit 10 Including the manufacturing cutting process.
  • the first and second separation sheets 11 and 12 are brought into close contact with the ultrasonic bonding member 141b by pressing the upper surface of the second separation sheet 12 .
  • the ultrasonic vibration is generated by driving the ultrasonic wave generating member 141a in this state
  • the ultrasonic vibration generated in the ultrasonic generating member 141a is transmitted to the surface of the separation sheet through the ultrasonic bonding member 141b, and transmitted to the separation sheet
  • the surface of the separation sheet is melted with thermal energy by ultrasonic vibration.
  • the first and second separation sheets 11 and 12 may be bonded to each other while the surface of the molten separation sheet is solidified by stopping the ultrasonic generating member 141a.
  • the ultrasonic vibrating unit includes a plurality of the ultrasonic bonding members having different shapes, and the ultrasonic bonding member corresponding to the edge of the electrode among the plurality of ultrasonic bonding members is detachably attached to the ultrasonic generating member.
  • the cutting process is performed by pressing the bonding surfaces of the two separation sheets 11 and 12 through the cutting unit 142 disposed under the first separation sheet 11 to separate the two sheets together with the ultrasonic vibrating unit 141 . Press the sheet bonding surface. Then, a slim is generated on the bonding surface of the two separation sheets 11 and 12 by the ultrasonic vibrating unit 141, and accordingly, the bonding surface of the two separation sheets 11 and 12 is cut, as a result, the second The basic unit 10 laminated with the separator, the second electrode, the first separator, and the first electrode may be manufactured.
  • a plurality of cutting units 142 having different shapes are provided, and a cutting unit corresponding to the ultrasonic bonding member among the plurality of cutting units is mounted and used. That is, the cutting part has a shape corresponding to the ultrasonic bonding member.
  • the ultrasonic cutting device 140 of the secondary battery manufacturing facility 100 includes an ultrasonic vibrating unit 141 and a cutting unit 142 .
  • the ultrasonic vibration unit 141 is provided on the two separation sheets 11 and 12, and generates ultrasonic vibration in a state in which the two separation sheets 11 and 12 located between the electrodes are pressed in close contact with each other, It has an ultrasonic bonding surface that bonds the surfaces of the two separation sheets 11 and 12 with thermal energy generated during vibration.
  • the cutting unit 142 is provided under the two separation sheets 11 and 12 and moves from one side to the other in the width direction of the two separation sheets 11 and 12 while moving from one side to the other. It includes a circular blade (142a) for cutting the bonding surface.
  • the secondary battery manufacturing facility 100 cuts the bonding surface of the two separation sheets 11 and 12 through the cutting part 142 including the rotating circular blade 142a, Accordingly, the bonding surfaces of the two separation sheets 11 and 12 can be cut more easily, and in particular, the bonding surfaces of the two separation sheets 11 and 12 can be cut in a state having a uniform cut surface.
  • the ultrasonic cutting device 140 of the secondary battery manufacturing facility 100 includes an ultrasonic vibrating unit 141 and a cutting unit 142 .
  • the ultrasonic vibrating unit 141 is provided on the upper portions of the two separation sheets 11 and 12, and moves toward the upper portions of the two separation sheets 11 and 12. Ultrasonic vibration is generated, and the surfaces of the two separation sheets 11 and 12 are bonded to each other with thermal energy generated during vibration.
  • the cutting unit 142 is provided at the end of the ultrasonic vibrating unit 141, and transmits the ultrasonic vibrations of the ultrasonic vibrating unit 141 to the surfaces of the two separation sheets 11 and 12, and at the same time transmits the ultrasonic vibrations.
  • the two separation sheets 11 and 12 joined by the eastern part 141 are cut.
  • the secondary battery manufacturing facility 100 includes the ultrasonic cutting device 140 in which the ultrasonic vibrating unit 141 and the cutting unit 142 are integrally coupled to each other, thereby providing two separation sheets 11 . )(12) It can be cut at the same time as the surface is joined.
  • the cutting unit 142 may be detachably coupled to an end of the ultrasonic vibrating unit 141 . That is, the ultrasonic vibrating part 141 is formed with a coupling groove in the longitudinal direction at the end, and the cutting part 142 is formed with a coupling protrusion to be fitted into the coupling groove. Accordingly, the cutting unit 142 and the ultrasonic vibrating unit 141 can be easily detached.

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Abstract

본 발명은 이차전지 제조설비로서, 2장의 분리시트가 상하로 배치되게 공급하는 분리시트 공급장치; 2장의 분리시트 사이와 상측에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하는 전극 공급장치; 2장의 분리시트와 전극을 접합하는 라미네이션장치; 상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 초음파 커팅장치를 포함하며, 상기 초음파 커팅장치는, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 진동부; 및 상기 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅부를 포함한다.

Description

이차전지 제조설비 및 그의 제조방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 06월 15일자 한국특허출원 제10-2020-0072598호 및 2021년06월 02일자 한국특허출원 제10-2021-0071811호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 초음파 진동을 통해 복수의 분리막을 접합함과 동시에 접합면을 커팅할 수 있는 이차전지 제조설비 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치, 및 상기 전극조립체에 구비된 전극탭과 결합되는 전극리드를 포함하되, 상기 전극탭과 상기 전극리드는 용접을 통해 결합된다.
한편, 전극조립체는 하나 이상의 기본단위체를 포함하고, 상기 기본단위체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다. 이와 같은 구조를 가진 전극조립체 제조방법은 전극과 분리막을 각각 커팅하고, 커팅된 전극과 분리막을 접합하는 라미네이션 및 스택(Lamination & Stack) 제조공정 또는 스택 및 폴딩(Stack & Folding) 제조공정을 포함한다.
그러나 상기한 전극조립체 제조방법은 복수의 분리막을 동시에 커팅하게 되는데, 이때 복수의 분리막을 균일하게 커팅하기 어렵고, 특히 분리막 커팅시 분리막의 단부가 접히면서 제품 불량이 발생하거나 또는 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 기본단위체에 포함된 복수의 분리막을 접합함과 동시에 분리막의 접합면을 커팅함으로써, 복수의 분리막을 균일하게 커팅할 수 있고, 복수의 분리막 접합면이 접히는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 제품 불량 및 쇼트 발생을 감소시킬 수 있고, 공정의 단순화를 높일 수 있는 이차전지 제조설비 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지 제조설비는 2장의 분리시트가 상하로 배치되게 공급하는 분리시트 공급장치; 2장의 분리시트 사이와 상측에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하는 전극 공급장치; 2장의 분리시트와 전극을 접합하는 라미네이션장치; 상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 초음파 커팅장치를 포함하며, 상기 초음파 커팅장치는, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 진동부; 및 상기 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅부를 포함할 수 있다.
상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 구비되고, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트가 밀착되게 가압한 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 접합면을 가지고, 상기 커팅부는, 2장의 분리시트 하부에 구비되고, 2장의 분리시트 접합면을 가압하여 상기 초음파 진동부와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하며, 상기 초음파 진동부의 진동에 의한 마찰력을 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅면을 가질 수 있다.
상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 구비되고, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트가 밀착되게 가압한 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 접합면을 가지고,
상기 커팅부는, 2장의 분리시트 하부에 구비되고 2장의 분리시트 폭방향으로 일측에서 타측으로 이동하면서 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 원형 칼날을 포함할 수 있다.
상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 상기 분리시트를 향해 이동 가능하게 구비되고, 2장의 분리시트에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하며, 상기 커팅부는, 상기 초음파 진동부의 끝단에 구비되고, 상기 초음파 진동부의 초음파 진동을 2장의 분리시트 표면에 전달함과 동시에 상기 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트 접합면을 커팅할 수 있다.
상기 초음파 진동부는, 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생부재와, 상기 초음파 발생부재에 결합되고 2장의 분리시트 중 상측에 위치한 분리시트에 지지되게 배치되며 상기 초음파 발생부재로부터 전달된 초음파 진동을 통해 상기 분리시트의 표면을 진동시켜서 접합하는 접합면을 가진 초음파 접합부재를 포함하며, 상기 초음파 접합부재는 상기 초음파 발생부재에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 분리시트에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면은 상기 분리시트 표면을 향하는 상기 전극의 테두리면과 대응하는 형태를 가질 수 있다.
상기 커팅부는 상기 분리시트에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면과 대응되는 형태를 가질 수 있다.
상기 커팅부는 상기 초음파 진동부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지 제조방법은 2장의 분리시트가 상하로 배치되게 공급하는 분리시트 공급단계; 2장의 분리시트 사이, 및 최상단에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하는 전극 공급단계; 2장의 상기 분리시트와 상기 전극을 접합하는 라미네이션 단계; 초음파 커팅장치를 통해 상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 커팅하는 커팅 및 접합단계를 포함하며, 상기 커팅 및 접합단계는, 상기 초음파 커팅장치의 초음파 진동부를 통해 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트의 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 접합공정과, 상기 초음파 커팅장치의 커팅부를 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅공정을 포함할 수 있다.
상기 접합공정은 2장의 분리시트 상부에 구비된 상기 초음파 진동부를 통해 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트를 밀착되게 가압한 다음, 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하고, 상기 커팅공정은 2장의 분리시트 하부에 구비된 커팅부를 통해 2장의 분리시트 접합면을 가압하여 상기 초음파 진동부와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하며, 상기 초음파 진동부의 진동시 발생하는 마찰력을 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅할 수 있다.
상기 접합공정에서 상기 초음파 진동부는 서로 다른 형태를 가진 복수개의 상기 초음파 접합부재를 포함하되, 복수개의 상기 초음파 접합부재 중 전극의 테두리와 대응하는 상기 초음파 접합부재가 상기 초음파 발생부재에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 커팅공정에서 상기 커팅부는 상기 초음파 접합부재와 대응하는 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 이차전지 제조설비는 분리시트 공급장치, 전극 공급장치, 라미네이션장치, 및 초음파 커팅장치를 포함하되, 상기 초음파 커팅장치는 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 진동부와, 2장의 분리시트 접합면 중앙을 커팅하는 커팅부를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 분리시트를 균일하게 커팅할 수 있고, 분리시트의 접합면 강도가 증대되면서 접힘을 방지할 수 있으며, 공정의 단순화를 높일 수 있고, 특히 초음파 진동장치를 사용함으로써 분리시트의 절단면에 버(Burr)가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 전극조립체의 상품성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지 제조설비에서 분리시트에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면은 상기 분리시트 표면을 향하는 상기 전극의 테두리면과 대응하는 형태를 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 전극의 테두리면과 대응되게 분리시트의 표면을 접합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비를 도시한 공정도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치를 도시한 저면 사시도.
도 4는 도 3의 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치에 포함된 초음파 진동부의 저면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치에 포함된 커팅부의 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비에 의해 제조된 이차전지를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 제조설비의 초음파 커팅장치를 도시한 측면도.
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 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하며, 상기 전극조립체는 도 1을 참조하면 하나 이상의 기본단위체(10)를 포함하고, 상기 기본단위체(10)는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다. 그리고 복수의 상기 전극은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 제1 전극은 양극, 제2 전극은 음극일 수 있다. 물론 반대일 수도 있다.
여기서 상기 기본단위체(10)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)를 이용하여 제조되며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 기본단위체(10) 제조시 초음파 진동을 적용하여 복수의 분리시트를 접합함과 동시에 복수의 분리시트 접합면을 커팅하는 공정을 포함한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 도 1 내지 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 분리시트 공급장치(110), 전극 공급장치(120), 라미네이션장치(130), 및 초음파 커팅장치(140)를 포함한다.
분리시트 공급장치
분리시트 공급장치(110)는 2장의 분리시트를 상하로 배치되게 공급하기 위한 것으로, 하나의 분리시트(11)를 공급하는 제1 분리시트 공급롤러(111)와, 다른 하나의 분리시트(12)를 상기 제1 분리시트 공급롤러(111)로부터 공급된 하나의 분리시트(11) 상면에 배치되게 공급하는 제2 분리시트 공급롤러(112)를 포함한다.
이하, 하측에 배치되는 분리시트(11)는 제1 분리시트(11)라 하고, 상측에 배치되는 분리시트(12)는 제2 분리시트(12)라 한다.
전극 공급장치
전극 공급장치(120)는 2장의 분리시트 사이와 상측에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하기 위한 것으로, 2장의 분리시트(11)(12) 사이에 제1 전극(13)을 공급하는 제1 전극 공급부(121)와, 제2 분리시트(12)의 상면에 배치되게 제2 전극(14)을 공급하는 제2 전극 공급부(122)를 포함한다.
상기 제1 전극 공급부(121)는 제1 전극시트(13a)를 공급하는 제1 전극 공급롤러(121a)와, 제1 전극 공급롤러(121a)로부터 공급된 제1 전극시트(13a)를 커팅하여 제1 전극(13)을 제조한 후 상기 2장의 분리시트(11)(12) 사이에 배치하는 제1 전극 커터(121b)를 포함한다.
상기 제2 전극 공급부(122)는 제2 전극시트(14a)를 공급하는 제2 전극 공급롤러(122a)와, 제2 전극 공급롤러(122a)로부터 공급된 제2 전극시트(14a)를 코팅하여 제2 전극(14)을 제조한 후 제1 전극(13)과 대응되는 상기 제2 분리시트(12) 상면에 배치하는 제2 전극 커터(122b)를 포함한다.
라미네이션장치
라미네이션장치(130)는 상하로 배치된 2장의 분리시트와 전극을 접합하기 위한 것으로, 제2 전극(14), 제2 분리시트(12), 제1 전극(13) 및 제1 분리시트(11)를 포함한 미완성 기본단위체를 가열하는 히터(131)와, 히터(131)를 통과한 미완성 기본단위체를 압연하여 접합하는 압연롤러(132)를 포함한다.
초음파 커팅장치
초음파 커팅장치(140)는 전극과 전극 사이의 분리시트를 접합함과 동시에 접합면 중앙을 커팅하여 완제품 기본단위체(10)를 제조하기 위한 것으로, 초음파 진동부(141)와, 커팅부(142)를 포함한다.
상기 초음파 진동부(141)는 초음파 진동을 이용하여 2장의 분리시트 표면을 접합하기 위한 것으로, 상기 기본단위체(10)에 포함된 2장의 분리시트(11)(12) 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트(11)(12) 표면을 접합한다.
즉, 상기 초음파 진동부(141)는 분리시트의 길이방향으로 배치된 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트(11)(12) 상부에 구비되고, 제2 분리시트(12)를 가압하여 2장의 분리시트(11)(12)를 밀착시킨 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트(11)(12) 표면을 접합한다.
일례로, 상기 초음파 진동부(141)는 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생부재(141a)와, 상기 초음파 발생부재(141a)에 결합되고 2장의 분리시트 중 상측에 위치한 제2 분리시트(12)를 가압하여 2장의 분리시트(11)(12)를 밀착시키며 상기 초음파 발생부재(141a)로부터 전달된 초음파 진동을 통해 상기 분리시트(11)(12)의 표면을 진동시켜서 접합하는 초음파 접합부재(141b)를 포함한다.
이와 같은 구조를 가진 초음파 진동부(141)는 초음파 접합부재(141b)를 통해 제2 분리시트(12)를 가압하여 제1 및 제2 분리시트(11)(12)를 밀착시킨 다음, 초음파 발생부재(141a)를 통해 초음파 진동을 발생시킨다. 그러면 초음파 발생부재(141a)의 초음파 진동이 초음파 접합부재(141b)를 통해 제1 및 제2 분리시트(11)(12)에 전달되고, 초음파 진동에 의해 상기 분리시트(11)(12)의 표면에 열에너지가 발생하면서 상기 분리시트(11)(12)의 표면이 용융되며, 이때 초음파 발생부재(141a)를 정지시키면, 상기 분리시트(11)(12)의 표면에 전달된 초음파 진동이 제거되면서 상기 분리시트(11)(12)의 용융된 부분이 응고되면서 제1 및 제2 분리시트의 표면을 접합할 수 있다.
여기서 초음파 접합부재(141b)는 분리시트(11)(12)의 폭방향 길이보다 작게 형성될 수 있으며, 이에 따라 초음파 접합부재(141b)와 분리시트(11)(12)의 위치 오차가 발생하더라도 초음파 접합부재(141b)의 일부가 분리시트(11)(12) 밖에 배치되는 것을 방지할 수 있다.
상기 초음파 접합부재(141b)는 상기 초음파 발생부재(141a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 상기 초음파 발생부재(141a)의 저면에는 결합홈(141a-1)이 형성되고, 상기 초음파 접합부재(141b)에는 상기 결합홈(141a-1)에 결합되는 결합돌기(141b-1)가 형성된다. 결합홈(141a-1)과 결합돌기(141b-1)를 통해 상기 초음파 접합부재(141b)는 상기 초음파 발생부재(141a)에 착탈 가능하게 결합된다.
특히 결합홈(141a-1)에 결합된 결합돌기(141b-1)의 고정력을 높이기 위해 결합볼트(143)를 더 포함한다. 상기 결합볼트(143)는 상기 초음파 발생부재(141a)를 관통한 후 결합돌기(141b-1)를 가압하며, 이에 따라 결합홈(141a-1)와 결합돌기(141b-1)의 고정력을 높일 수 있고, 그 결과 상기 초음파 발생부재(141a)에 결합된 상기 초음파 접합부재(141b)가 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제2 분리시트(12)에 지지되는 상기 초음파 접합부재(141b)의 초음파 접합면(141b-2)은 도 5를 참조하면, 상기 제2 분리시트(12) 표면을 향하는 상기 전극의 테두리면과 대응하는 형태를 가진다. 즉, 상기 전극의 테두리면이 일자 또는 곡선으로 형성되면 상기 초음파 접합부재(141b)의 초음파 접합면(141b-2) 또한 일자 또는 곡선 형태로 형성된다.
이때 초음파 진동부(141)는 전극의 테두리면과 대응하는 형태의 초음파 접합면(141b-2)을 가진 초음파 접합부재(141b)를 상기 초음파 발생부재(141a)에 교체 장착함으로써 사용의 편의성과 호환성을 높일 수 있다.
커팅부(142)는 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트의 표면을 커팅하기 위한 것으로, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트 하부에 구비되고 제1 분리시트(11)를 가압하여 상기 초음파 진동부(141)와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하며 상기 초음파 진동부(141)의 진동에 의한 마찰력을 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅한다.
즉, 커팅부(142)는 초음파 진동부(141)와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하면, 초음파 진동부(141)의 진동에 의해 2장의 분리시트 접합면에 쓸림이 발생하고, 이에 따라 2장의 분리시트 접합면을 커팅할 수 있다.
여기서 커팅부(142)의 커팅면(142b)은 도 6을 참조하면, 상기 분리시트(11)(12)에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면과 대응되는 형태를 가진다. 이에 따라 상기 전극(13)(14)의 테두리면을 따라 상기 분리시트(12)의 접합 표면을 커팅할 수 있다.
즉 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 전극(13)(14)의 테두리면을 따라 분리시트를 커팅할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 초음파 진동장치를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 미완성 기본단위체(10a)에 구비된 2장의 분리시트를 접합함과 동시에 커팅하여 완제품 기본단위체(10)를 제조할 수 있다. 특히 분리시트를 균일하게 커팅할 수 있고, 분리시트의 커팅면이 접히는 것을 방지하여 불량 및 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조설비를 이용한 이차전지 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 분리시트 공급단계, 전극 공급단계, 라미네이션 단계, 및 커팅 및 접합단계를 포함한다.
분리시트 공급단계
분리시트 공급단계는 분리시트 공급장치(110)를 통해 2장의 분리시트인 제1 및 제2 분리시트(11)(12)를 상하로 배치되게 공급한다.
전극 공급단계
전극 공급단계는 전극 공급장치(120)를 통해 제1 및 제2 분리시트(11)(12) 사이와 상측에 배치된 제2 분리시트(12)의 상면에 각각 배치되게 전극(13)(14)을 공급한다. 즉, 전극 공급단계는 제1 및 제2 분리시트(11)(12) 사이 제1 전극(13)을 공급하고, 제1 전극(13)과 대응하는 제2 분리시트(12)의 상면에 제2 전극(14)을 공급한다.
그러면, 최상단에서 최하단 방향으로 제2 전극(14), 제2 분리시트(12), 제1 전극(13) 및 제1 분리시트(11)로 배치되는 미완성 기본단위체가 제조된다.
라미네이션 단계
라미네이션 단계는 미완성 기본단위체에 포함된 전극과 분리시트를 접합하기 위한 것으로, 미완성 기본단위체를 히터(131)를 통해 가열하고, 압연롤러(132)를 통해 미완성 기본단위체를 압연하여 미완성 기본단위체에 포함된 전극과 분리시트를 접합한다.
커팅 및 접합단계
커팅 및 접합단계는 미완성 기본단위체에서 전극과 전극 사이에 위치한 분리시트(11)(12)를 접합함과 동시에 커팅하기 위한 것으로, 초음파 커팅장치(140)를 통해 상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 커팅한다.
한편, 초음파 커팅장치(140)는 초음파 진동부(141) 및 커팅부(142)를 포함하고, 상기 초음파 진동부(141)는 초음파 발생부재(141a)와 초음파 접합부재(141b)를 포함한다.
즉, 커팅 및 접합단계는 초음파 진동부(141)를 통해 2장의 분리시트 표면을 접합하는 접합공정과, 커팅부(142)를 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하여 완제품 기본단위체(10)를 제조하는 커팅공정을 포함한다.
상기 접합공정은 초음파 접합부재(141b)를 제2 분리시트(12)의 상면을 가압하여 제1 및 제2 분리시트(11)(12)를 밀착시킨다. 이와 같은 상태에서 초음파 발생부재(141a)를 구동시켜서 초음파 진동을 발생시키면 상기 초음파 발생부재(141a)에서 발생한 초음파 진동이 초음파 접합부재(141b)를 통해 분리시트의 표면에 전달되고, 분리시트에 전달된 초음파 진동에 의한 열에너지로 분리시트의 표면을 용융시킨다. 이후, 초음파 발생부재(141a)를 정지시켜서 용융된 분리시트의 표면이 응고되면서 제1 및 제2 분리시트(11)(12)를 접합할 수 있다.
한편, 상기 접합공정에서 상기 초음파 진동부는 서로 다른 형태를 가진 복수개의 상기 초음파 접합부재를 포함하되, 복수개의 상기 초음파 접합부재 중 전극의 테두리와 대응하는 상기 초음파 접합부재가 상기 초음파 발생부재에 착탈 가능하게 결합된다.
상기 커팅공정은 제1 분리시트(11)의 하부에 배치된 커팅부(142)를 통해 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 가압하여 상기 초음파 진동부(141)와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착한다. 그러면 상기 초음파 진동부(141)에 의해 2장의 분리시트(11)(12) 접합면에 슬림이 발생하고, 이에 따라 2장의 분리시트(11)(12) 접합면이 커팅되며, 그 결과 제2 분리막, 제2 전극, 제1 분리막, 제1 전극으로 적층된 기본단위체(10)를 제조할 수 있다.
한편, 상기 커팅공정에서 상기 커팅부(142)는 서로 다른 형태를 가진 복수개로 마련되고, 복수개의 상기 커팅부 중 상기 초음파 접합부재와 대응하는 커팅부를 장착하여 사용한다. 즉 상기 커팅부는 상기 초음파 접합부재와 대응하는 형태를 가진다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 기본단위체의 이송방향을 향하는 분리막의 양쪽 단부가 접합된 완제품 기본단위체(10)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조설비]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)의 초음파 커팅장치(140)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 초음파 진동부(141)와 커팅부(142)를 포함한다.
상기 초음파 진동부(141)는 2장의 분리시트(11)(12) 상부에 구비되고, 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트(11)(12)가 밀착되게 가압한 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트(11)(12) 표면을 접합하는 초음파 접합면을 가진다.
상기 커팅부(142)는 2장의 분리시트(11)(12) 하부에 구비되고 2장의 분리시트(11)(12) 폭방향으로 일측에서 타측으로 이동하면서 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 커팅하는 원형 칼날(142a)을 포함한다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 회전하는 원형 칼날(142a)을 포함한 커팅부(142)를 통해 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 커팅하며, 이에 따라 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 보다 간편하게 절단할 수 있고, 특히 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 균일한 절단면을 가진 상태로 커팅할 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 제조설비]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)의 초음파 커팅장치(140)는 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 초음파 진동부(141)와 커팅부(142)를 포함한다.
상기 초음파 진동부(141)는 2장의 분리시트(11)(12) 상부에 구비되고, 2장의 분리시트(11)(12) 상부를 향해 이동하며, 2장의 분리시트(11)(12)에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트(11)(12) 표면을 접합한다.
상기 커팅부(142)는 상기 초음파 진동부(141)의 끝단에 구비되고, 상기 초음파 진동부(141)의 초음파 진동을 2장의 분리시트(11)(12) 표면에 전달함과 동시에 상기 초음파 진동부(141)에 의해 접합된 2장의 분리시트(11)(12) 접합면을 커팅한다.
따라서 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지 제조설비(100)는 초음파 진동부(141)와 커팅부(142)가 일체로 결합된 초음파 커팅장치(140)를 구비함으로써 2장의 분리시트(11)(12) 표면을 접합함과 동시에 커팅할 수 있다.
한편, 상기 커팅부(142)는 상기 초음파 진동부(141)의 끝단에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 상기 초음파 진동부(141)는 끝단에 길이방향으로 결합홈이 형성되고, 상기 커팅부(142)는 상기 결합홈에 끼워져 결합되는 결합돌기가 형성된다. 이에 따라 커팅부(142)와 초음파 진동부(141)를 간편하게 착탈할 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 (12)

  1. 2장의 분리시트가 상하로 배치되게 공급하는 분리시트 공급장치;
    2장의 분리시트 사이와 상측에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하는 전극 공급장치;
    2장의 분리시트와 전극을 접합하는 라미네이션장치;
    상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 초음파 커팅장치를 포함하며,
    상기 초음파 커팅장치는,
    상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 진동부; 및
    상기 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅부를 포함하는 이차전지 제조설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 구비되고, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트가 밀착되게 가압한 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 접합면을 가지고,
    상기 커팅부는, 2장의 분리시트 하부에 구비되고, 2장의 분리시트 접합면을 가압하여 상기 초음파 진동부와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하며, 상기 초음파 진동부의 진동에 의한 마찰력을 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅면을 가지는 이차전지 제조설비.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 구비되고, 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트가 밀착되게 가압한 상태로 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 초음파 접합면을 가지고,
    상기 커팅부는, 2장의 분리시트 하부에 구비되고 2장의 분리시트 폭방향으로 일측에서 타측으로 이동하면서 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 원형 칼날을 포함하는 이차전지 제조설비.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 진동부는, 2장의 분리시트 상부에 상기 분리시트를 향해 이동 가능하게 구비되고, 2장의 분리시트에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하며,
    상기 커팅부는, 상기 초음파 진동부의 끝단에 구비되고, 상기 초음파 진동부의 초음파 진동을 2장의 분리시트 표면에 전달함과 동시에 상기 초음파 진동부에 의해 접합된 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 이차전지 제조설비.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 초음파 진동부는, 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생부재와, 상기 초음파 발생부재에 결합되고 2장의 분리시트 중 상측에 위치한 분리시트에 지지되게 배치되며 상기 초음파 발생부재로부터 전달된 초음파 진동을 통해 상기 분리시트의 표면을 진동시켜서 접합하는 접합면을 가진 초음파 접합부재를 포함하며,
    상기 초음파 접합부재는 상기 초음파 발생부재에 착탈 가능하게 결합되는 이차전지 제조설비.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분리시트에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면은 상기 분리시트 표면을 향하는 상기 전극의 테두리면과 대응하는 형태를 가지는 이차전지 제조설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 커팅부는 상기 분리시트에 지지되는 상기 초음파 접합부재의 접합면과 대응되는 형태를 가지는 이차전지 제조설비.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 커팅부는 상기 초음파 진동부에 착탈 가능하게 결합되는 이차전지 제조설비.
  9. 2장의 분리시트가 상하로 배치되게 공급하는 분리시트 공급단계;
    2장의 분리시트 사이, 및 최상단에 배치된 분리시트의 상면에 각각 배치되게 전극을 공급하는 전극 공급단계;
    2장의 상기 분리시트와 상기 전극을 접합하는 라미네이션 단계;
    초음파 커팅장치를 통해 상기 2장의 분리시트 표면을 접합함과 동시에 커팅하는 커팅 및 접합단계를 포함하며,
    상기 커팅 및 접합단계는,
    상기 초음파 커팅장치의 초음파 진동부를 통해 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트의 표면에 초음파 진동을 발생시키고, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하는 접합공정과,
    상기 초음파 커팅장치의 커팅부를 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 커팅공정을 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 접합공정은 2장의 분리시트 상부에 구비된 상기 초음파 진동부를 통해 상기 전극 사이에 위치한 2장의 분리시트를 밀착되게 가압한 다음, 초음파 진동을 발생시키며, 진동시 발생하는 열에너지로 2장의 분리시트 표면을 접합하고,
    상기 커팅공정은 2장의 분리시트 하부에 구비된 커팅부를 통해 2장의 분리시트 접합면을 가압하여 상기 초음파 진동부와 함께 2장의 분리시트 접합면을 압착하며, 상기 초음파 진동부의 진동시 발생하는 마찰력을 통해 2장의 분리시트 접합면을 커팅하는 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 접합공정에서 상기 초음파 진동부는 서로 다른 형태를 가진 복수개의 상기 초음파 접합부재를 포함하되,
    복수개의 상기 초음파 접합부재 중 전극의 테두리와 대응하는 상기 초음파 접합부재가 상기 초음파 발생부재에 착탈 가능하게 결합되는 이차전지 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 커팅공정에서 상기 커팅부는 상기 초음파 접합부재와 대응하는 형태를 가지는 이차전지 제조방법.
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