WO2022080966A1 - 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법 - Google Patents

노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법 Download PDF

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임승현
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode forming apparatus having a notched pilot pin and a method for forming an electrode using the same. More specifically, it relates to an electrode forming apparatus having a notched pilot pin for reducing a step difference that may occur in the process of notching an electrode, and a method of forming an electrode using the same.
  • a secondary battery is manufactured by embedding an electrode assembly in a cylindrical or prismatic case made of a metal material, or a pouch-shaped case of a laminate sheet containing aluminum, injecting electrolyte, and then sealing.
  • the electrode assembly has a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode, and a jelly-roll-type electrode assembly in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode coated with an active material and then wound up, a plate-shaped positive electrode and a negative electrode
  • a single-sided electrode plate or a double-sided electrode plate in which an electrode active material is applied to one or both surfaces of a current collector is used.
  • the manufacturing method of the electrode assembly includes a process for manufacturing an electrode sheet, a process for pressing the electrode sheet, a process for slitting the electrode sheet to meet the specifications of a cell, a vacuum drying process, and an electrode sheet It includes a process of notching the electrode tab, and a process of manufacturing an electrode assembly including the electrode sheet and the separator.
  • FIG. 1 shows a part of a conventional electrode manufacturing process.
  • the electrode coating part 120 is formed only in the portion except for the outer periphery 111 and the center of both ends of the electrode sheet 110 based on the transport direction A, and the electrode coating part 120 ), the electrode uncoated portion 121 is formed in the remaining portion.
  • the electrode sheet 110 is divided into two unit electrode sheets 130 by being bisected along a slitting line 112 from the center of the electrode sheet 110 based on the transport direction A.
  • the first side outer periphery 114 in the transport direction A is notched to form the electrode tab 113
  • the second The side outer periphery 115 is notched to form a cut portion for manufacturing the unit electrode.
  • the electrode tabs 113 may be notched at the same time.
  • notching includes not only the process of cutting the electrode tab to fit its shape, but also the cutting of bisecting the electrode sheet along the slitting line.
  • both the electrode sheet and the sheet include all metal electrode sheets with or without an electrode coating part.
  • the electrode When the electrode is notched, theoretically, as shown in the upper part of FIG. 2 , it is cut parallel to the transport direction of the electrode sheet, and the electrode tab should be cut perpendicular to it.
  • the electrode coated portion 120 and the electrode uncoated portion 121 have a thickness deviation, and for this reason, when notching is performed, the corresponding tab is not cut properly, but a meandering defect that is cut (notched) occurs. (refer to the lower figure of FIG. 2).
  • Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an electrode plate for a battery in which a plurality of electrode plates are continuously punched in a band-shaped or hoop-type electrode plate using a punching press mold composed of an upper and lower mold capable of vertical movement, wherein the upper mold is punching and cutting progress direction A shear blade is built in front of the lower die, and a shear blade is built in front of a die having a punching hole into which the punching is inserted, and a shear blade is built in front of the cutting progress direction, and the opposite sides of the electrode plates are adjacent to each other as a common edge in the longitudinal direction of the electrode plate.
  • the opposite side along the adjacent direction of the electrode plate is side A and the common side is side B, and the corners made by side A and B are chamfered, and the hole is punched in the lower part of the punching hole step by step in the direction It is characterized by using a lower mold that forms the upper part of two or more steps of increasing dimensions.
  • Patent Document 1 not only does not have the same configuration as the notched pilot pin of the present invention, but also provides a solution to the problem to be solved in the present invention in that it is clogged by the cut electrode plate residue and wants to increase the life of the notched punching. can't
  • Patent Document 2 discloses a device for notching the electrode sheets at unit electrode intervals in order to manufacture a plurality of unit electrodes from a continuous electrode sheet having an electrode active material coated on one or both sides, and the upper end of the electrode sheet in a fixed position. and a press for punching a notch at the lower end, respectively; and two or more grippers located at the rear of the press based on the direction in which the electrode sheet is supplied, and taking and transporting the electrode sheet by 1 pitch, which is a size corresponding to the unit electrode according to the operation of the press, When one of the grippers performs a process of taking the electrode sheet and transferring it, the other grippers relate to a notching device that moves to a position for taking up.
  • Patent Document 3 discloses an electrode manufacturing apparatus including a notching roller, comprising: a conveying unit for continuously conveying a first electrode sheet coated with an electrode active material on a long sheet-shaped current collector for notching and cutting; A notching roller having a cylindrical structure and manufacturing a second electrode sheet in which one surface of the first electrode sheet is notched by rotation, one outer periphery and the other outer periphery facing each other are continuously formed; and a cutter for manufacturing a final electrode by cutting the notched second electrode sheet to the length of the electrode width, wherein the notching roller is a first furnace forming an outer periphery of one side of the second electrode sheet in plan view and a second notched portion forming a notch and an outer periphery of the other side opposite to the outer periphery of the one side.
  • Patent Document 3 describes that a notching step does not occur by using a notching roller, but when a roller-type roller is used, the thickness deviation of the electrode coated portion and the electrode uncoated portion is rather accumulated, and the meandering defect may be aggravated. , Patent Document 3 does not seem to recognize this problem.
  • Patent Document 4 relates to a press mold apparatus for processing a plurality of electrode plates of a lithium ion polymer battery used in a hybrid vehicle at a time.
  • Patent Document 4 a notch portion is formed in the intermediate cutter blade to indicate the boundary of the electrode plate member and punching work can be performed, but it does not seem to recognize the problem of meandering defects.
  • An object of the present invention is to provide an electrode forming apparatus capable of solving a problem of a step difference in an electrode tab portion that may occur during a notching operation, and a method of forming an electrode using the same, in order to solve the above problems.
  • the present invention provides a sheet conveying unit for moving the electrode sheet at a constant speed in order to solve the above problems; a fixing part for fixing the electrode sheet; and a punching unit comprising center punching and side punching for removing by notching a part of the center and outer periphery of the electrode sheet, wherein the center punching unit includes a hole punching member and a notching pilot An electrode forming apparatus including a notching pilot pin is provided.
  • the center punching unit has a body in the form of a rectangular parallelepiped having a long axis in the direction of movement of the electrode sheet; the hole punching part formed at the rear end of the body based on the moving direction of the electrode sheet; The notched pilot pin formed under the front end of the body based on the moving direction of the electrode sheet may be included.
  • the body has a rectangular parallelepiped shape with a long axis of the electrode sheet moving direction, and a body punching surface for punching the electrode sheet as a lower surface of the rectangular parallelepiped; may include.
  • the hole punching part is extended from the rear end of the main body based on the moving direction of the electrode sheet and the width of the punching surface for punching the electrode sheet is widened; a reduced portion extending to the enlarged portion and reducing the width of the punching surface for punching the electrode sheet along the long axis; and a pin punching part extending from the reduced part and punching a locking groove in which the notched pilot pin can be caught in the electrode sheet.
  • the cross section of the notched pilot pin may be one of a circle, an arc, a wedge, a triangle, and a square shape.
  • a central groove may be provided in the center of the fixing part to correspond to the shape of the center punching.
  • the central groove may be formed to a depth into which the notched pilot pin can be inserted.
  • the present invention also provides an electrode forming method using the electrode forming apparatus, comprising: S1) transferring an electrode sheet by a predetermined length using a sheet transfer unit; S2) transferring the electrode sheet so that the notched pilot pin can be caught in a groove where the notched pilot pin formed in the electrode sheet can be caught in the previous punching step, or transferring the punching part; S3) punching the electrode sheet by pressing the electrode sheet with the punching part; S4) the step of separating the punching part from the electrode sheet; provides an electrode forming method comprising a.
  • the distance at which the punching part is spaced apart from the electrode sheet is less than or equal to a distance at which at least a portion of the notched pilot pin is inserted into the groove of the electrode sheet.
  • the present invention also provides an electrode molded using the electrode molding apparatus.
  • the electrode forming apparatus having a notched pilot pin according to the present invention and the method of forming an electrode using the same according to the present invention solve the problem of the step difference of the electrode tab portion that may occur during the notching operation compared to the conventional electrode forming apparatus. There is a solvable effect.
  • the present invention eliminates the meandering defect that may occur in the conventional electrode forming apparatus, 1) the upper layer and the lower layer are exactly matched during the lamination process for manufacturing the electrode assembly, thereby increasing the efficiency as a battery, and 2) the protrusion of the electrode tab Since there is no part, damage and short circuit to the separator can be prevented in advance, and 3) when each electrode is rotated during the manufacturing process of the electrode assembly, it has the effect of accurately controlling the position and clarifying the standard for stacking.
  • 1 is a plan view showing a part of a conventional electrode manufacturing process.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a meandering defect of notching according to a conventional electrode manufacturing process.
  • FIG. 3 is a perspective view of an electrode forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view and a cross-sectional view of center punching according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a coupling relationship between a notched pilot pin and a locking groove according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view of an electrode forming apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view and a cross-sectional view of a center punching according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a notching pilot according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram to show the coupling relationship between the pin and the locking groove.
  • the electrode forming apparatus includes a sheet transfer unit (not shown) for moving the electrode sheet 110 at a constant speed; a fixing part 200 for fixing the electrode sheet 110; and a punching unit composed of center punching 300 and side punching (not shown) for removing by notching a part of the center and outer periphery of the electrode sheet; including, the center punching unit 300 provides an electrode forming apparatus including a hole punching member 310 and a notching pilot pin 320 .
  • a special type of notching may be performed as shown in FIG. 3, or a conventional electrode tab type of notching may be performed as shown in FIG. 2, but this is not specifically limited.
  • the center punching unit 300 includes a body 350 in the form of a rectangular parallelepiped whose long axis is the electrode sheet 110 in the moving direction (A); The hole punching part 310 formed at the rear end of the main body 350 based on the electrode sheet 110 moving direction (A); The notched pilot pin 320 formed at a lower portion may be included.
  • the body 350 may have a rectangular parallelepiped shape with a long axis of the electrode sheet 110 moving direction A, and may include a body punching surface 340 for punching the electrode sheet as a lower surface of the rectangular parallelepiped.
  • the hole punching part 310 extends from the rear end of the main body 350 based on the electrode sheet 110 moving direction (A), and an enlarged part 312 in which the width of the punching surface for punching the electrode sheet is widened; a reduced portion 314 extending to the enlarged portion 312 and reducing the width of the punching surface for punching the electrode sheet 110 along the long axis (A); and a pin punching part 316 extending from the reduced part 314 and punching a locking groove 116 in which the notched pilot pin 320 can be caught in the electrode sheet 110 .
  • the locking groove 116 is formed in the electrode sheet 110 , and thus corresponds to a dotted line, and refers to a groove formed in the electrode sheet 110 indicated in blue in FIG. 3 .
  • the cross-section may be one of a circle, an arc, a wedge, a triangle, and a square shape.
  • the wedge or triangular shape is connected to the reduced portion 314 so that not only the alignment of the electrode sheet 110 with respect to the transport direction A but also the vertical alignment of the transport direction A can be performed. .
  • the fixing part 200 may be provided with a central groove 210 corresponding to the shape of the center punching in the center.
  • the central groove 210 may be formed to a depth into which the notched pilot pin 320 can be inserted.
  • the present invention also provides an electrode forming method using the electrode forming apparatus, comprising: S1) transferring an electrode sheet by a predetermined length using a sheet transfer unit; S2) transferring the electrode sheet so that the notched pilot pin can be caught in a groove where the notched pilot pin formed in the electrode sheet can be caught in the previous punching step, or transferring the punching part; S3) punching the electrode sheet by pressing the electrode sheet with the punching part; S4) the step of separating the punching part from the electrode sheet; provides an electrode forming method comprising a.
  • the distance at which the punching part is spaced apart from the electrode sheet is less than or equal to a distance at which at least a portion of the notched pilot pin is inserted into the groove of the electrode sheet.
  • the electrode forming apparatus having a notched pilot pin according to the present invention and the method of forming an electrode using the same according to the present invention solve the problem of the step difference of the electrode tab portion that may occur during the notching operation compared to the conventional electrode forming apparatus. There is a solvable effect.
  • the present invention relates to an electrode forming apparatus having a notched pilot pin for reducing a step difference that may occur in the process of notching an electrode, and to a method of forming an electrode using the same, which can be industrially used.

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Abstract

본원발명은 전극을 노칭하는 과정에 발생할 수 있는 단차를 줄이기 위한 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법에 관한 것이다. 대표도 : 도 3

Description

노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법
본원발명은 2020년 10월 16일자 대한민국 특허출원 제2020-0134693호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 전극을 노칭하는 과정에 발생할 수 있는 단차를 줄이기 위한 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법에 관한 것이다.
이차전지는 금속 소재로 이루어진 원통형 또는 각형 케이스, 또는 알루미늄을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체를 내장하고 전해액을 주입한 후 밀봉하여 제조한다.
전극조립체는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되도록 적층되는 구조로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 후 권취한 구조의 젤리-롤형 전극조립체, 판상형의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층한 스택형 전극조립체, 단위셀을 긴 시트형의 분리막에 배치한 후 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체, 및 단위셀들 사이에 분리막을 개재한 후 적층한 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체로 분류된다.
상기 스택형, 스택/폴딩형 및 라미네이션/스택형과 같은 스택형 구조의 전극조립체의 경우, 집전체의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 단면 전극판 또는 양면 전극판을 사용한다.
일반적으로, 상기 전극조립체의 제조방법은 전극시트를 제조하는 공정, 전극시트를 프레싱(pressing)하는 공정, 전극시트를 셀의 규격에 맞게 소폭 절단(slitting)하는 공정, 진공 건조 공정, 전극시트 상에 전극 탭을 노칭하는 공정, 상기 전극시트와 분리막을 포함하여 전극조립체를 제조하는 공정을 포함한다.
이와 관련하여, 도 1은 종래의 전극 제조 과정 일부를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 이송 방향(A)을 기준으로 전극시트(110)의 양 끝단 외주변(111)과 중심부를 제외한 부분에만 전극제 코팅부(120)가 형성되고, 전극제 코팅부(120)를 제외한 나머지 부분에는 전극제 미코팅부(121)가 형성된다.
전극시트(110)는 이송 방향(A)을 기준으로 전극시트(110) 중심부에서 슬리팅 라인(slitting)(112)을 따라 이등분되어 2개의 단위 전극시트(130)로 나누어지게 된다.
슬리팅 라인(112)을 따라 나누어진 단위 전극시트(130)에서, 이송 방향(A)의 제1측 외주변(114)은 전극 탭(113)을 형성하기 위해 노칭(notching)되고, 제2측 외주변(115)은 단위 전극의 제조를 위한 절단 예정부를 형성하기 위해 노칭된다. 도 1에서 슬리팅 라인(112)을 따라 이등분 될 때 전극 탭(113)이 동시에 노칭될 수 있다.
본원발명의 명세서에서 노칭은 전극 탭을 그 형상에 맞게 절단하는 과정 뿐만 아니라 슬리팅 라인을 따라 전극시트를 이등분하는 절단을 모두 포함한다. 또한 전극시트 및 시트는 모두 전극제 코팅부가 있거나 없는 금속제 전극시트를 모두 포함한다.
전극을 노칭할 경우 이론적으로는 도 2의 상단부와 같이 전극시트의 이송 방향과 평행하게 절단되고 전극 탭은 이에 수직으로 절단이 되어야 한다. 전극시트(110)에서 전극제 코팅부(120)와 전극제 미코팅부(121)는 두께 편차가 있고, 이로 인해서 노칭을 진행할 경우 해당 탭 바르게 절단되지 않고 밀려서 절단(노칭)되는 사행 불량이 발생한다(도 2 하부 그림 참조).
사행 불량으로 전극 탭이 단차가 발생하게 되면 1) 전극조립체를 제조하는 적층 과정에서 상부 층과 하부 층이 정확히 일치하지 않게 되어 전지로서의 효율이 떨어지며, 2) 전극 탭의 튀어나온 부분이 분리막에 손상을 주어 단락을 일으킬 수 있고, 3) 전극조립체 제조 과정 중 각각의 전극을 회전할 경우 정확하게 위치를 제어하고 적층하는 기준이 불명확해지는 문제가 발생한다.
특허문헌 1은 상하이동 가능한 상형과 하형으로 구성되는 펀칭 프레스 금형을 이용하여 띠판형 또는 후프형 전극판에서 복수의 극판을 연속적으로 펀칭 가공하는 전지용 극판 제조 방법으로서, 상기 상형은 펀칭과 절단 진행 방향의 전방에 전단 날을 내장하고 상기 하형은 상기 펀칭이 끼워 넣는 펀칭 구멍을 가지는 다이와 절단 진행 방향의 전방에 전단 날을 내장하고 상기 극판의 길이 방향으로 극판끼리 의 대변을 서로 공통변으로서 인접시켜 펀칭 가공할 때, 극판의 인접 방향을 따르는 한편의 대변을 변A, 공통변을 변B로서 옆A, B가 만드는 코너부를 모따기 형상으로 하고, 또한 상기 펀칭 구멍의 하부에 펀칭해 방향으로 단계적으로 구멍 치수가 커지는 2 단 이상의 계단 상부를 형성한 하형을 이용하는 것을 특징으로 한다.
특허문헌 1은 본원발명의 노칭 파일럿 핀과 같은 구성이 없을 뿐만 아니라, 절단된 극판 찌꺼기에 의한 막힘과 노칭하는 펀칭의 수명을 늘리고자 하는 점에서 본원발명에서 해결하고자 하는 문제점에 대한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 연속적인 전극시트로부터 다수의 단위 전극들을 제조하기 위해, 상기 전극시트를 단위 전극 간격으로 노칭하는 장치로서, 위치 고정된 상태에서 전극시트의 상단부와 하단부에 각각 노치를 타발하는 프레스; 및 전극시트가 공급되는 방향을 기준으로 프레스의 후방에 위치하며, 상기 프레스의 동작에 맞춰 단위 전극에 대응하는 크기인 1피치씩 전극시트를 인취하여 이송하는 둘 이상의 그립퍼들;을 포함하고 있고, 상기 그립퍼들 중 하나의 그립퍼가 전극시트를 인취하여 이송하는 과정을 수행할 때, 나머지 그립퍼들은 인취를 위한 위치로 이동하는 노칭 장치에 관한 것이다.
특허문헌 2는 전극시트에 노치들이 형성되며, 제1,2그립퍼 동작에 의해 피치만큼 공급 되어 타발되므로 일정한 간격을 두고 노칭을 하는 특징을 가지고 있으나, 이는 사행 불량에 대한 해결책이 될 수 없다.
특허문헌 3은 노칭 롤러를 포함하고 있는 전극 제조 장치로서, 긴 시트 형상의 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 있는 제 1 전극시트를 노칭 및 커팅을 위해 연속적으로 이송하는 이송부; 원통형 구조로 이루어져 있으며, 회전에 의해 제 1 전극시트의 일면을 노칭(notching)함으로써, 서로 대향하는 일측 외주변 및 타측 외주변이 연속적으로 형성된 제 2 전극시트를 제조하는 노칭 롤러(notching roller); 및 상기 노칭된 제 2 전극시트를 전극 폭의 길이로 커팅함으로써, 최종 전극을 제조하는 커터;를 포함하고 있고, 상기 노칭 롤러는 평면상으로 제 2 전극시트의 일측 외주변을 형성하는 제 1 노칭부 및 상기 일측 외주변에 대향하는 타측 외주변을 형성하는 제 2 노칭부를 포함하고 있다.
특허문헌 3은 노칭 롤러를 사용하여 노칭 단차를 발생하지 않는다고 기재하고 있으나, 롤러 형태의 롤러를 사용할 경우 전극제 코팅부와 전극제 미코팅부의 두께 편차가 오히려 계속 누적되어 사행불량이 가중될 수 있으며, 특허문헌 3은 이러한 문제에 대해서 인식하지 못하는 것으로 보인다.
특허문헌 4는 하이브리드 자동차에 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 극판을 한번에 복수개 가공하는 프레스 금형 장치에 관한 것으로, 절단수단이 구비된 상부금형부와 이를 보조하는 하부금형부를 설치하고 이들 사이로 얇은 판형상의 극판소재가 연속적으로 공급되면서 전지에 구비되는 극판부재를 동시에 복수 개 가공할 수 있도록 구성함으로써, 한 번에 복수개의 극판을 정밀하고 균일하면서도 연속적으로 가공 생산할 수 있게 한 것이다.
특허문헌 4는 중간커터날에 노치부가 형성되어 극판 부재의 경계를 표시하며 펀칭작업을 할 수 있으나, 사행불량의 문제점을 인식하지 못하는 것으로 보인다.
이와 같이 노칭 작업을 통해서 전극을 대량으로 생산하는 공정에 있어서, 사행 불량에 따른 단차의 문제는 후속 작업인 전극조립체 제조와 이에 따른 전지의 성능에 계속적으로 영향을 미치는 매우 중요한 공정이다. 그럼에도 불구하고 이러한 문제점을 인식하고 명확한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
일본 등록특허공보 제5159007호 (2012.12.21) ('특허문헌 1')
대한민국 등록특허공보 제1326628호 (2013.11.01) ('특허문헌 2')
대한민국 등록특허공보 제2026126호 (2019.09.23) ('특허문헌 3')
대한민국 등록특허공보 제1737790호 (2017.05.15) ('특허문헌 4')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 노칭 작업 중에 발생할 수 있는 전극 탭 부분의 단차 문제를 해결할 수 있는 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 전극시트를 일정한 속도로 이동시키는 시트 이송부; 상기 전극시트를 고정시키는 고정부; 및 전극시트의 중심부와 외주변 일부를 노칭(Notching)하여 제거하는 센터 펀칭과 사이드 펀칭으로 구성되는 펀칭(Punch)부;를 포함하며, 상기 센터 펀칭부는 홀 펀칭부(Hole punching member)와 노칭 파일럿 핀(Notching pilot pin)을 포함하는 전극 성형 장치를 제공한다.
상기 센터 펀칭부는 전극시트 이동 방향이 장축인 직육면체 형태의 본체; 상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체의 후단에 형성된 상기 홀 펀칭부; 상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체 전단의 하부에 형성되어 있는 상기 노칭 파일럿 핀을 포함할 수 있다.
상기 본체는 전극시트 이동 방향이 장축인 직육면체 형태이고, 상기 직육면체의 하면으로서 상기 전극시트를 펀칭하는 본체 펀칭면;을 포함할 수 있다.
상기 홀 펀칭부는 상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체의 후단에서 연장되며 상기 전극시트를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 넓어지는 확대부; 상기 확대부에 연장되며 전극시트를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 상기 장축을 따라 줄어드는 축소부; 상기 축소부에서 연장되며, 상기 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있는 걸림홈을 상기 전극시트에 펀칭하는 핀 펀칭부;를 포함할 수 있다.
상기 노칭 파일럿 핀은 단면이 원, 원호, 쐐기, 삼각, 및 사각 형태 중 하나의 형태일 수 있다.
상기 고정부는 중앙에 상기 센터 펀칭의 형태에 대응할 수 있는 중앙홈이 마련될 수 있다.
상기 중앙홈은 상기 노칭 파일럿 핀이 삽입될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다.
본원발명은 또한 상기 전극 성형 장치를 사용하여 전극 성형 방법에 있어서, S1) 시트 이송부를 사용하여 전극시트를 일정 길이 만큼 이송하는 단계; S2) 전 단계 펀칭에서 상기 전극시트에 형성된 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있는 홈에 상기 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있도록 전극시트를 이송하거나, 상기 펀칭부를 이송하는 단계; S3) 상기 펀칭부로 상기 전극시트를 가압하여 상기 전극시트를 펀칭하는 단계; S4) 상기 펀칭부를 상기 전극시트와 이격하는 단계;를 포함하는 전극 성형 방법을 제공한다.
상기 S4)에서 상기 펀칭부가 상기 전극시트와 이격하는 거리는 상기 노칭 파일럿 핀의 적어도 일부가 상기 전극시트의 홈에 삽입을 유지하는 거리 이하이다.
본원발명은 또한 상기 전극 성형 장치를 사용하여 성형된 전극을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법은 종래의 전극 성형 장치에 대비하여 노칭 작업 중에 발생할 수 있는 전극 탭 부분의 단차 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
본원발명은 종래의 전극 성형 장치에서 발생할 수 있는 사행 불량을 제거함으로써, 1) 전극조립체를 제조하는 적층 과정에서 상부 층과 하부 층이 정확히 일치하여 전지로서의 효율이 높아지며, 2) 전극 탭의 튀어나온 부분이 없기 때문에 이에 의한 분리막에 손상과 단락을 미연에 방지할 수 있고, 3) 전극조립체 제조 과정 중 각각의 전극을 회전할 경우 정확하게 위치를 제어하고 적층하는 기준이 명확해지는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전극 제조 과정 일부를 나타내는 평면도이다.
도 2는 종래의 전극 제조 과정에 따른 노칭의 사행 불량에 대한 모식도이다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 전극 성형 장치의 사시도이다.
도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 센터 펀칭의 사시도 및 단면도이다.
도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 노칭 파일럿 핀과 걸림홈의 결합관계를 나타내기 위한 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
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 경우뿐만 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.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 3은 본원발명의 일 실시예에 따른 전극 성형 장치의 사시도이며, 도 4는 본원발명의 일 실시예에 따른 센터 펀칭의 사시도 및 단면도이고, 도 5는 본원발명의 일 실시예에 따른 노칭 파일럿 핀과 걸림홈의 결합관계를 나타내기 위한 모식도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본원발명에 따른 전극 성형 장치는 전극시트(110)를 일정한 속도로 이동시키는 시트 이송부(도면 미도시); 상기 전극시트(110)를 고정시키는 고정부(200); 및 전극시트의 중심부와 외주변 일부를 노칭(Notching)하여 제거하는 센터 펀칭(300)과 사이드 펀칭(도면 미도시)로 구성되는 펀칭(Punch)부;를 포함하며, 상기 센터 펀칭부(300)는 홀 펀칭부(Hole punching member)(310)와 노칭 파일럿 핀(Notching pilot pin)(320)을 포함하는 전극 성형 장치를 제공한다.
상기 사이드 펀칭은 도 3과 같이 특별한 형태의 노칭을 할 수 있거나, 도 2와 같은 통상적인 전극탭 형태의 노칭을 할 수 있는바, 이는 구체적으로 한정하지 않는다.
상기 센터 펀칭부(300)는 전극시트(110) 이동 방향(A)이 장축인 직육면체 형태의 본체(350); 상기 전극시트(110) 이동 방향(A) 기준으로 상기 본체(350)의 후단에 형성된 상기 홀 펀칭부(310);상기 전극시트(110) 이동 방향(A) 기준으로 상기 본체(350) 전단의 하부에 형성되어 있는 상기 노칭 파일럿 핀(320)을 포함할 수 있다.
상기 본체(350)는 전극시트(110) 이동 방향(A)이 장축인 직육면체 형태이고, 상기 직육면체의 하면으로서 상기 전극시트를 펀칭하는 본체 펀칭면(340),을 포함할 수 있다.
상기 홀 펀칭부(310)는 상기 전극시트(110) 이동 방향(A) 기준으로 상기 본체(350)의 후단에서 연장되며 상기 전극시트를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 넓어지는 확대부(312); 상기 확대부(312)에 연장되며 전극시트(110)를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 상기 장축(A)을 따라 줄어드는 축소부(314); 상기 축소부(314)에서 연장되며, 상기 노칭 파일럿 핀(320)이 걸릴 수 있는 걸림홈(116)을 상기 전극시트(110)에 펀칭하는 핀 펀칭부(316);를 포함할 수 있다. 도 5에서 상기 걸림홈(116)은 전극시트(110)에 형성된 것이므로 점선에 해당하며 도 3에서는 파란색으로 표시된 전극시트(110)에 형성된 홈을 말한다.
상기 노칭 파일럿 핀(320)은 도 3 내지 도 5에는 원기둥 형태를 나타내고 있으나, 단면이 원, 원호, 쐐기, 삼각, 및 사각 형태 중 하나의 형태일 수 있다. 특히 쐐기 또는 삼각 형태는 상기 축소부(314)와 연결되어 단순히 전극시트(110)의 이송 방향(A)에 대한 정렬 뿐만 아니라 상기 이송 방향(A)의 수직에 대한 정렬도 같이 수행을 할 수 있다.
상기 고정부(200)는 중앙에 상기 센터 펀칭의 형태에 대응할 수 있는 중앙홈(210)이 마련될 수 있다. 상기 중앙홈(210)은 상기 노칭 파일럿 핀(320)이 삽입될 수 있는 깊이로 형성될 수 있다.
본원발명은 또한 상기 전극 성형 장치를 사용하여 전극 성형 방법에 있어서, S1) 시트 이송부를 사용하여 전극시트를 일정 길이 만큼 이송하는 단계; S2) 전 단계 펀칭에서 상기 전극시트에 형성된 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있는 홈에 상기 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있도록 전극시트를 이송하거나, 상기 펀칭부를 이송하는 단계; S3) 상기 펀칭부로 상기 전극시트를 가압하여 상기 전극시트를 펀칭하는 단계; S4) 상기 펀칭부를 상기 전극시트와 이격하는 단계;를 포함하는 전극 성형 방법을 제공한다.
상기 S4)에서 상기 펀칭부가 상기 전극시트와 이격하는 거리는 상기 노칭 파일럿 핀의 적어도 일부가 상기 전극시트의 홈에 삽입을 유지하는 거리 이하이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법은 종래의 전극 성형 장치에 대비하여 노칭 작업 중에 발생할 수 있는 전극 탭 부분의 단차 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
110 : 전극시트
111 : 외주변
112 : 슬리팅 라인
113 : 전극 탭
114 : 제1측 외주변
115 : 제2측 외주변
116 : 걸림홈
121 : 전극제 미코팅부
120 : 전극제 코팅부
130 : 단위 전극시트
200 : 고정부
210 : 중앙홈
300 : 센터 펀칭부
310 : 홀 펀칭부
312 : 확대부
314 : 축소부
316 : 핀 펀칭부
320 : 노칭 파일럿 핀
340 : 본체 펀칭면
350 : 본체
A: 이송 방향
본원발명은 전극을 노칭하는 과정에 발생할 수 있는 단차를 줄이기 위한 노칭 파일럿 핀을 구비한 전극 성형 장치 및 이를 이용하여 전극을 성형하는 방법에 관한 것인바, 산업상 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 전극시트를 일정한 속도로 이동시키는 시트 이송부;
    상기 전극시트를 고정시키는 고정부; 및
    전극시트의 중심부와 외주변 일부를 노칭(Notching)하여 제거하는 센터 펀칭과 사이드 펀칭으로 구성되는 펀칭(Punch)부;
    를 포함하며,
    상기 센터 펀칭부는 홀 펀칭부(Hole punching member)와 노칭 파일럿 핀(Notching pilot pin)을 포함하는 전극 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터 펀칭부는 전극시트 이동 방향이 장축인 직육면체 형태의 본체;
    상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체의 후단에 형성된 상기 홀 펀칭부;
    상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체 전단의 하부에 형성되어 있는 상기 노칭 파일럿 핀을 포함하는 전극 성형 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체는 전극시트 이동 방향이 장축인 직육면체 형태이고,
    상기 직육면체의 하면으로서 상기 전극시트를 펀칭하는 본체 펀칭면,
    을 포함하는 전극 성형 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 홀 펀칭부는
    상기 전극시트 이동 방향 기준으로 상기 본체의 후단에서 연장되며 상기 전극시트를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 넓어지는 확대부;
    상기 확대부에 연장되며 전극시트를 펀칭하는 펀칭면의 폭이 상기 장축을 따라 줄어드는 축소부;
    상기 축소부에서 연장되며, 상기 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있는 걸림홈을 상기 전극시트에 펀칭하는 핀 펀칭부;
    를 포함하는 전극 성형 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 노칭 파일럿 핀은
    단면이 원, 원호, 쐐기, 삼각, 및 사각 형태 중 하나의 형태인 전극 성형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 중앙에 상기 센터 펀칭의 형태에 대응할 수 있는 중앙홈이 마련된 전극 성형 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙홈은 상기 노칭 파일럿 핀이 삽입될 수 있는 깊이로 형성된 전극 성형 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전극 성형 장치를 사용하여 전극 성형 방법에 있어서,
    S1) 시트 이송부를 사용하여 전극시트를 일정 길이 만큼 이송하는 단계;
    S2) 전 단계 펀칭에서 상기 전극시트에 형성된 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있는 홈에 상기 노칭 파일럿 핀이 걸릴 수 있도록 전극시트를 이송하거나, 상기 펀칭부를 이송하는 단계;
    S3) 상기 펀칭부로 상기 전극시트를 가압하여 상기 전극시트를 펀칭하는 단계;
    S4) 상기 펀칭부를 상기 전극시트와 이격하는 단계;
    를 포함하는 전극 성형 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 S4)에서 상기 펀칭부가 상기 전극시트와 이격하는 거리는 상기 노칭 파일럿 핀의 적어도 일부가 상기 전극시트의 홈에 삽입을 유지하는 거리 이하인 전극 성형 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 전극 성형 장치를 사용하여 성형된 전극.
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