WO2022139286A1 - 노칭 장치 - Google Patents

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조성준
김길우
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Abstract

본 발명은 노칭 장치에 관한 것으로서, 식각용 레이저와 노칭용 레이저의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 또한 기존의 두 개의 공정을 한 개의 장치로 구현할 수 있게 하여 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있게 하는 노칭 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 노칭 장치는, 이차전지에 사용되는 전극 시트를 노칭하는 노칭 장치에 관한 것으로서, 전극 시트 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저를 방출하는 식각용 레이저 소스부 식각용 레이저가 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 전극 시트를 노칭하는 노칭용 레이저를 방출하는 노칭용 레이저 소스부 및 식각용 레이저 소스부에서 방출된 식각용 레이저 및 노칭용 레이저 소스부에서 방출된 노칭용 레이저가 입사되는 통합 스캐너부를 포함하고, 통합 스캐너부는 식각용 레이저와 노칭용 레이저를 전극 시트 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 한다.

Description

노칭 장치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 12월 24일자 한국특허출원 제10-2020-0183967호 및 2021년 11월 30일자 한국특허출원 제10-2021-0169526호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 노칭 장치에 관한 것으로서, 식각용 레이저와 노칭용 레이저의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 또한 기존의 두 개의 공정을 한 개의 장치로 구현할 수 있게 하여 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있게 하는 노칭 장치에 관한 것이다.
이차전지는 제품의 소형화가 가능하고, 환경오염이 적은 친환경 에너지원이라는 장점이 있다. 이런 장점으로 최근에는 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 형상 면에서 이차전지는 각형과 파우치형으로 나눌 수 있다. 재료 면에서 이차전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지로 나눌 수 있다.
일반적으로 이차전지는 집전체의 표면에 전극활물질을 도포하여 양극판과 음극판을 구성하고 그 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 만든 후, 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스내 부에 장착하고, 상기 전극조립체에 주로 액체 전해질을 주입 또는 함침시키거나 고체 전해질을 사용하여 제조된다.
전극체가 노출부를 가지도록 가공되고, 이 노출부는 전극조립체(양극, 음극 및 세퍼레이트)의 구성 시 양극과 음극을 외부와 연결하기 위한 전극단자의 역할을 한다. 이러한 가공은 노칭 장치를 사용하여 이루어진다.
노칭 장치는 전극 시트의 노출부와 전극활물질이 도포된 코팅부의 일부를 절삭하여 단자부를 형성하는 장치이다. 이를 위해 노칭 장치는 펀칭이나 레이저를 이용하여 노출부의 일부를 절삭함으로써 단자부를 형성하게 된다. 최근에는 전극 시트의 노칭을 위한 장치로 펀칭 장치보다는 레이저를 이용한 장치가 많이 사용되고 있다. 레이저 장치는 전극의 손상이 적고 효율적인 생산이 가능한 장점으로 그 사용 비중이 증가하고 있다.
도 1(a)는 종래의 레이저 노칭 장치를 도시하는 사시도이다. 도 1(b)는 종래의 레이저 노칭 장치에 의하여 노칭되는 전극 시트의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 1(a)를 참조하면, 전극 시트(S)가 주행 방향으로 진행하는 동안 식각용 레이저 소스부(10)에서 방출된 식각용 레이저(A)가 1차적으로 전극 시트에 조사된다. 그리고 식각용 레이저가 조사된 자리에 2차적으로 노칭용 레이저 소스부(30)에서 방출된 노칭용 레이저(N)가 전극 시트(S)에 조사된다. 이 경우 식각용 레이저부(1)와 노칭용 레이저부(3)는 서로 분리된 상태, 분리된 위치에서 작업을 수행한다.
도 1(b)를 참조하면, 노칭용 레이저(N)는 식각용 레이저(A)가 조사되어 식각(ablation) 작업이 수행된 자리를 따라 조사될 수 있다. 식각 작업은 도 1(b)에 도시되는 것과 같이 집전체(S1)에 코팅되어 있는 전극활물질 코팅부(S2)의 일부를 제거하여 전극 시트(S) 해당 부위의 두께를 얇게 하는 것일 수 있다. 그리고 이후 노칭용 레이저(N)가 조사되면 전극 시트(S)가 노칭(notching)될 수 있다. 전극 시트가 노칭 된다는 것은 해당 부위 전극 시트(S)가 설계대로 완전히 커팅 되는 것을 의미할 수 있다.
레이저를 이용한 노칭 공정에서, 이상과 같은 식각을 이용한 레이저 노칭 기술은 노칭 전에 레이저 식각을 통해 두께를 얇게 하여 노칭 공정의 생산성을 향상시키 수 있었다. 하지만 레이저 식각 공정과 레이저 노칭 공정이 분리되어 있어 두 개의 레이저의 정렬이 필요하였으며, 정렬이 어긋나게 되었을 때 노칭이 되지 않는 문제가 발생하였다. 따라서 식각 공정과 노칭 공정의 거리를 짧게 하고 정렬에 대한 민감도가 낮은 노칭 장치와 방법이 필요하였다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 식각용 레이저와 노칭용 레이저의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 또한 기존의 두 개의 공정을 한 개의 장치로 구현할 수 있게 하여 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있게 하는 노칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 노칭 장치는, 이차전지에 사용되는 전극 시트를 노칭하는 노칭 장치에 관한 것으로서, 전극 시트 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저를 방출하는 식각용 레이저 소스부 식각용 레이저가 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 전극 시트를 노칭하는 노칭용 레이저를 방출하는 노칭용 레이저 소스부 및 식각용 레이저 소스부에서 방출된 식각용 레이저 및 노칭용 레이저 소스부에서 방출된 노칭용 레이저가 입사되는 통합 스캐너부를 포함하고, 통합 스캐너부는 식각용 레이저와 노칭용 레이저를 전극 시트 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 한다.
레이저를 투과시키거나 반사시키는 반사경부를 더 포함하고, 식각용 레이저와 노칭용 레이저는 각각 식각용 레이저 소스부 및 노칭용 레이저 소스부에서 나와, 반사경부를 거쳐 통합 스캐너부로 들어갈 수 있다.
식각용 레이저는 전극 시트의 진행 방향과 평행한 방향으로 출사되어 반사경부를 거쳐 통합 스캐너부로 입사 되고, 노칭용 레이저는 전극 시트의 진행 방향과 수직한 방향으로 출사되어 반사경부를 통해 통합 스캐너부로 입사 될 수 있다.
반사경부는 입사되는 레이저의 파장에 따라 레이저의 투과율 또는 반사율이 조절될 수 있다.
식각용 레이저의 파장이 512~532nm이고 노칭용 레이저의 파장이 1060~1080nm일 수 있다.
노칭용 레이저의 파장이 512~532nm이고 식각용 레이저의 파장이 1060~1080nm일 수 있다.
반사경부는 식각용 레이저는 반사시키고 노칭용 레이저는 투과시키는 것일 수 있다.
식각용 레이저 소스부와 반사경 사이에 식각용 레이저가 진행하는 경로 상에는, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상이 구비되고, 식각용 레이저는 빔 크기 조절부 및 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 반사경으로 전송될 수 있다.
노칭용 레이저 소스부와 반사경 사이에 노칭용 레이저가 진행하는 경로 상에는, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상이 구비되고, 노칭용 레이저는 빔 크기 조절부 및 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 반사경으로 전송될 수 있다.
식각용 레이저 소스부, 노칭용 레이저 소스부, 반사경부, 및 통합 스캐너부는 하나의 구조물에 통합되어 설치될 수 있다.
식각용 레이저는 전극 시트의 진행 방향과 수직한 방향으로 출사되어 반사경부를 통해 통합 스캐너부로 입사 되고, 노칭용 레이저는 전극 시트의 진행 방향과 평행한 방향으로 출사되어 반사경부를 거쳐 통합 스캐너부로 입사 되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 노칭 장치는, 이차전지에 사용되는 전극 시트를 노칭하는 노칭 장치에 관한 것으로서, 전극 시트 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저를 방출하는 식각용 레이저 소스부 식각용 레이저가 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 전극 시트를 노칭하는 노칭용 레이저를 방출하는 노칭용 레이저 소스부 및 식각용 레이저 소스부에서 방출된 식각용 레이저 및 노칭용 레이저 소스부에서 방출된 노칭용 레이저가 입사되는 통합 스캐너부를 포함하고, 통합 스캐너부는 식각용 레이저와 노칭용 레이저를 전극 시트 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 하며, 그에 따라 식각용 레이저와 노칭용 레이저의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 또한 기존의 두 개의 공정을 한 개의 장치로 구현할 수 있게 하여 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있게 할 수 있다.
도 1(a)는 종래의 레이저 노칭 장치를 도시하는 사시도이다.
도 1(b)는 종래의 레이저 노칭 장치에 의하여 노칭되는 전극 시트의 단면을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치를 도시하는 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 노칭 장치(100)는 이차전지에 사용되는 전극 시트(S)를 노칭하는 장치일 수 있다. 그러나 본 발명이 전극 시트(S)에 한정되는 것은 아니며, 전극체, 전극 필름 등 노칭으로 가공이 가능한 대상물이라면 본 발명의 범위에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는 식각용 레이저 소스부(110), 노칭용 레이저 소스부(130), 및 통합 스캐너부(170)를 포함할 수 있다.
식각용 레이저 소스부(110)는 전극 시트(S) 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저(A)를 방출하는 구성일 수 있다. 식각(ablation) 작업은 도 1(b)에 도시되는 것과 같이 활물질 코팅부의 일부를 제거하여 전극 시트(S) 해당 부위의 두께를 얇게 하는 것일 수 있다.
노칭용 레이저 소스부(130)는 식각용 레이저(A)가 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 전극 시트(S)를 노칭하는 노칭용 레이저(N)를 방출하는 구성일 수 있다. 노칭용 레이저(N)가 조사되면 전극 시트(S)가 노칭(notching)될 수 있다. 전극 시트(S)가 노칭 된다는 것은 해당 부위 전극 시트(S)가 설계대로 완전히 커팅 되는 것을 의미할 수 있다.
통합 스캐너부(170)는 식각용 레이저 소스부(110)에서 방출된 식각용 레이저(A) 및 노칭용 레이저 소스부(130)에서 방출된 노칭용 레이저(N)가 입사되는 구성일 수 있다. 스캐너부는 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 구성일 수 있다. 특히 통합 스캐너부(170)는 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)를 전극 시트(S) 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 할 수 있다. 즉, 식각용 레이저(A) 및 노칭용 레이저(N)가 통합 스캐너부(170)를 통과하여 전극 시트(S) 상에 인접한 위치에 조사될 수 있다. 여기서 인접한 위치에 조사된다는 것은, 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)의 정렬이 어긋나 노칭이 되지 않는 문제가 발생하지 않는 상태를 의미할 수 있다. 즉, 인접한 위치는 노칭의 수행이 문제 없이 이루어질 수 있기에 충분히 가까운 위치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 식각용 레이저(A)의 조사 위치와 노칭용 레이저(N)의 조사 위치 사이의 거리는 0.1 mm ~ 50 mm 일 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는 이러한 구성을 통해 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는, 레이저를 투과시키거나 반사시키는 반사경부(150)를 더 포함할 수 있다. 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)는 각각 식각용 레이저 소스부(110) 및 노칭용 레이저 소스부(130)에서 나와, 반사경부(150)를 거쳐 통합 스캐너부(170)로 들어갈 수 있다.
도 2를 참조하면, 식각용 레이저(A)는 전극 시트(S)의 진행 방향(F)과 평행한 방향으로 출사되어 반사경부(150)를 거쳐 통합 스캐너부(170)로 입사 될 수 있다. 식각용 레이저(A)는 도 2를 기준으로 위쪽에서 아래쪽으로 진행하다가 반사경부(150)에서 반사되어 도 2기준으로 오른쪽 방향으로 방향을 돌려 전극 시트(S)를 향해 진행할 수 있다. 그리고 전극 시트(S)에 도달하기 전에 통합 스캐너부(170)를 통과할 수 있다.
식각용 레이저(A)는 도 2 기준 위쪽에서 아래로 진행하는 동안에 이하에서 설명되는 빔 크기 조절부(111)와 분리 스캐너부(112)를 통과할 수 있다. 빔 크기 조절부(111)와 분리 스캐너부(112)를 통과한 식각용 레이저(A)는 진행 방향과 45도 각도를 이루고 놓여 있는 반사경부(150)에 반사되어 진행방향이 90도 꺾여 전극 시트(S)를 향하는 방향으로 진행할 수 있다.
노칭용 레이저(N)는 전극 시트(S)의 진행 방향(F)과 수직한 방향으로 출사되어 반사경부(150)를 통해 통합 스캐너부(170)로 입사 될 수 있다. 이때, 노칭용 레이저(N)의 경우 노칭용 레이저(N) 소스에서 나와 반사경부(150)로 입사되는 과정에서 후술하는 빔 크기 조절부(131)를 거쳐갈 수도 있다.
노칭용 레이저(N)는 도 2 기준으로 왼쪽에서 오른쪽 방향을 향해 방출되어 진행하다가 반사경부(150)를 그대로 통과하여 통합 스캐너부(170)로 입사된 후 전극 시트(S)에 도달할 수 있다. 노칭용 레이저(N)는 노칭용 레이저 소스부(130)에서 방출되었을 때의 진행방향이 반사경부(150)에서 꺾이지 않을 수 있다. 즉, 노칭용 레이저(N)는 반사경부(150)를 지나기 전과 후에 있어서 진행 방향이 유지되어 반사경부(150)를 통과할 수 있다.
반사경부(150)는 입사되는 레이저의 파장에 따라 레이저의 투과율 또는 반사율이 조절되는 것일 수 있다. 그에 따라 반사경부(150)는 식각용 레이저(A)는 반사시키고 노칭용 레이저(N)는 투과시키거나, 또는 식각용 레이저(A)는 투과시키고 노칭용 레이저(N)는 반사시키는 구성일 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)에서, 반사경부(150)는 파장에 따라서 식각용 레이저(A)는 반사시키고 노칭용 레이저(N)는 투과시키는 것일 수 있다.
에를 들어, 식각용 레이저(A)의 파장은 512~532nm, 노칭용 레이저(N)의 파장은 1060~1080nm일 수 있다. 그리고, 반사경부(150)는 파장이 크면 투과율은 높고 반사율이 낮은 구성일 수 있다. 이 경우 파장이 작으면 투과율이 낮고 반사율은 높게 될 수 있다. 따라서 512~532nm의 파장을 가지는 식각용 레이저(A)는 반사경부(150)에서 반사되고, 1060~1080nm의 파장을 가지는 노칭용 레이저(N)는 반사경부(150)에서 투과될 수 있다.
식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)의 파장이 서로 구별되는 영역으로 각각 정해질 수 있다.
본 발명에 따른 노칭 장치(100)에서, 식각용 레이저 소스부(110)와 반사경 사이에 식각용 레이저(A)가 진행하는 경로 상에는, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부(111) 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부(112) 중 적어도 어느 하나 이상이 구비될 수 있다. 그에 따라 식각용 레이저(A)는 빔 크기 조절부(111) 및 분리 스캐너부(112) 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 반사경으로 전송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 구체적으로 본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는, 식각용 레이저 소스부(110)와 반사경부(150) 사이에 빔 크기 조절부(111) 및 분리 스캐너부(112)를 구비할 수 있다. 식각용 레이저(A)가 반사경부(150)로 입사 되기 전에 빔 크기 조절부(111) 및 분리 스캐너부(112)를 통과하여 지나갈 수 있다.
빔 크기 조절부(111)는 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있는데, 필요한 정도의 식각을 하는데 필요한 만큼 레이저 빔의 크기를 조절해서 사용할 수 있다. 식각의 크기나 깊이 등 필요한 조절을 할 수 있다. 분리 스캐너부(112)는 레이저를 원하는 곳으로 전송하는 역할을 할 수 있다. 식각용 레이저(A)가 반사경부(150)의 정확한 위치에 도달할 수 있도록 식각용 레이저(A)의 전송을 조절할 수 있다.
노칭용 레이저 소스부(130)와 반사경부(150) 사이에도 노칭용 레이저(N)가 진행하는 경로 상에, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상이 구비될 수 있다. 이 경우 노칭용 레이저(N)는 빔 크기 조절부 및 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 반사경으로 전송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 구체적으로 본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는, 노칭용 레이저 소스부(130)와 반사경부(150) 사이에 빔 크기 조절부(131)를 구비할 수 있다. 노칭용 레이저(N)가 반사경부(150)로 입사 되기 전에 빔 크기 조절부(131)를 통과하여 지나갈 수 있다. 노칭용 레이저(N) 빔의 크기를 조절함으로써 노칭되는 정도, 강도, 또는 속도 등을 조절할 수 있다.
도 2에서 도시되는 바와 같이 노칭용 레이저 소스부(130)에서 방출되어 전극 시트(S)에 도달할 때까지 방향이 꺾이지 않는 노칭용 레이저(N)의 경우 분리 스캐너부(112)를 통과 하지 않게 구성할 수 있다. 다만, 이는 일 예시에 불과하며, 필요에 따라 노칭용 레이저(N)가 빔 크기 조절부(131)와 반사경부(150) 사이에서 분리 스캐너부(112)를 통과하도록 분리 스캐너부(112)를 추가하여 구성할 수도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예 1에 따른 노칭 장치(100)는, 식각용 레이저 소스부(110), 노칭용 레이저 소스부(130), 반사경부(150), 및 통합 스캐너부(170)가 하나의 구조물에 통합되어 설치될 수 있다. 더 나아가, 식각용 레이저 소스부(110), 노칭용 레이저 소스부(130), 빔 크기 조절부(111, 131), 분리 스캐너부(112), 반사경부(150), 및 통합 스캐너부(170)의 모든 구성이 하나의 구조물에 통합되어 설치될 수도 있다. 이러한 방식으로 하나의 구조물에 통합되어 설치될 경우, 두 개의 공정으로 노칭이 수행되던 기존과 달리 노칭 장치(100)를 한 개의 장치로 구현할 수 있기에 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시예 2에서는, 반사경부(250)에서 반사되어 진행방향이 꺾이는 레이저가 노칭용 레이저(N)이고, 반사경부(250)에서 투과되어 진행 방향을 유지하는 레이저가 식각용 레이저(A)라는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치(200)는 식각용 레이저 소스부(210), 노칭용 레이저 소스부(230), 반사경부(250), 및 통합 스캐너부(270)를 포함할 수 있다.
식각용 레이저 소스부(210)는 전극 시트(S) 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저(A)를 방출하는 구성일 수 있다. 노칭용 레이저 소스부(230)는 식각용 레이저(A)가 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 전극 시트(S)를 노칭하는 노칭용 레이저(N)를 방출하는 구성일 수 있다. 반사경부(250)는 파장에 따라 레이저를 투과시키거나 반사시키는 구성일 수 있다. 통합 스캐너부(270)는 식각용 레이저 소스부(210)에서 방출된 식각용 레이저(A) 및 노칭용 레이저 소스부(230)에서 방출된 노칭용 레이저(N)가 입사되는 구성이며, 통합 스캐너부(270)는 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)를 전극 시트(S) 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 할 수 있다. 여기서 인접한 위치에 조사된다는 것은, 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)의 정렬이 어긋나 노칭이 되지 않는 문제가 발생하지 않는 상태를 의미할 수 있다. 즉, 인접한 위치는 노칭의 수행이 문제 없이 이루어질 수 있기에 충분히 가까운 위치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 식각용 레이저(A)의 조사 위치와 노칭용 레이저(N)의 조사 위치 사이의 거리는 0.1 mm ~ 50 mm 일 수 있다.
도 3에서 도시 되듯이, 본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치(200)에서, 식각용 레이저(A)는 전극 시트(S)의 진행 방향(R)과 수직한 방향으로 출사되어 반사경부(250)를 통해 통합 스캐너부(270)로 입사되는 형태일 수 있다. 그리고 노칭용 레이저(N)는 전극 시트(S)의 진행 방향(R)과 평행한 방향으로 출사되어 반사경부(250)를 거쳐 통합 스캐너부(270)로 입사 되는 것일 수 있다.
도 3를 참조하면, 노칭용 레이저(N)는 전극 시트(S)의 진행 방향(R)과 평행한 방향으로 출사되어 반사경부(250)를 거쳐 통합 스캐너부(270)로 입사 될 수 있다. 노칭용 레이저(N)는 도 3를 기준으로 위쪽에서 아래쪽으로 진행하다가 반사경부(250)에서 반사되어 도 3기준으로 오른쪽 방향으로 방향을 돌려 전극 시트(S)를 향해 진행할 수 있다. 그리고 전극 시트(S)에 도달하기 전에 통합 스캐너부(270)를 통과할 수 있다.
또한, 노칭용 레이저(N)는 도 3 기준 위쪽에서 아래로 진행하는 동안에 빔 크기 조절부(231)와 분리 스캐너부(232)를 통과할 수 있다. 빔 크기 조절부(231)와 분리 스캐너부(232)를 통과한 노칭용 레이저(N)는 진행 방향과 45도 각도를 이루고 놓여 있는 반사경부(250)에 반사되어 진행방향이 90도 꺾여 전극 시트(S)를 향해 진행할 수 있다.
식각용 레이저(A)는 전극 시트(S)의 진행 방향(R)과 수직한 방향으로 출사되어 반사경부(250)를 통해 통합 스캐너부(270)로 입사 될 수 있다. 이때, 식각용 레이저(A)의 경우 식각용 레이저 소스부(210)에서 나와 반사경부(250)로 입사되기 전 빔 크기 조절부(211)를 거쳐갈 수 있다.
식각용 레이저(A)는 도 3 기준으로 왼쪽에서 오른쪽 방향을 향해 방출되어 진행하다가 반사경부(250)를 그대로 통과하여 통합 스캐너부(270)로 입사된 후 전극 시트(S)에 도달할 수 있다. 식각용 레이저(A)는 식각용 레이저 소스부(210)에서 방출되었을 때의 진행방향이 반사경부(250)에서 꺾이지 않을 수 있다. 즉, 식각용 레이저(A)는 반사경부(250)를 지나기 전과 후에 있어서 진행 방향이 유지되어 반사경부(250)를 통과할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치(200)에서, 반사경부(250)는 파장에 따라서 노칭용 레이저(N)는 반사시키고 식각용 레이저(A)는 투과시키는 것일 수 있다.
에를 들어, 노칭용 레이저(N)의 파장은 512~532nm, 식각용 레이저(A)의 파장은 1060~1080nm일 수 있다. 그리고, 반사경부(250)는 파장이 크면 투과율은 높고 반사율이 낮은 구성일 수 있다. 이 경우 파장이 작으면 투과율이 낮고 반사율은 높게 될 수 있다. 따라서 512~532nm의 파장을 가지는 노칭용 레이저(N)는 반사경부(250)에서 반사되고, 1060~1080nm의 파장을 가지는 식각용 레이저(A)는 반사경부(250)에서 투과될 수 있다.
노칭용 레이저(N)와 식각용 레이저(A)의 파장이 서로 구별되는 영역으로 각각 정해짐에 따라 두 레이저는 반사경부(250)에서 통합 스캐너부(270)로 입사 될 수 있다. 그리고 통합 스캐너부(270)는 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)를 전극 시트(S) 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 실시예 2에 따른 노칭 장치(200)는 식각용 레이저(A)와 노칭용 레이저(N)의 거리의 최소화를 통해 레이저 정렬에 대한 노칭의 민감도를 낮게 하여 노칭이 잘 되지 않는 문제를 해결할 수 있고, 또한 기존의 두 개의 공정을 한 개의 장치로 구현할 수 있게 하여 공간 비용과 투자 비용을 절감할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 식각용 레이저부
3: 노칭용 레이저부
10: 식각용 레이저 소스부
30: 노칭용 레이저 소스부
100, 200: 노칭 장치
110, 210: 식각용 레이저 소스부
111, 211:
112, 232: 분리 스캐너부
130, 230: 노칭용 레이저 소스부
131, 231: 빔 크기 조절부
150, 250: 반사경부
170, 270: 통합 스캐너부
S: 전극 시트
S1: 집전체
S2: 전극활물질 코팅부
A: 식각용 레이저
N: 노칭용 레이저

Claims (11)

  1. 이차전지에 사용되는 전극 시트를 노칭하는 노칭 장치에 있어서,
    상기 전극 시트 상에 식각 작업을 수행하는 식각용 레이저를 방출하는 식각용 레이저 소스부;
    상기 식각용 레이저가 상기 식각 작업을 수행한 지점을 따라 조사되어 상기 전극 시트를 노칭하는 노칭용 레이저를 방출하는 노칭용 레이저 소스부; 및
    상기 식각용 레이저 소스부에서 방출된 식각용 레이저 및 상기 노칭용 레이저 소스부에서 방출된 노칭용 레이저가 입사되는 통합 스캐너부;를 포함하고,
    상기 통합 스캐너부는 상기 식각용 레이저와 상기 노칭용 레이저를 상기 전극 시트 상에 서로 인접한 위치에 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    레이저를 투과시키거나 반사시키는 반사경부를 더 포함하고,
    상기 식각용 레이저와 상기 노칭용 레이저는 각각 상기 식각용 레이저 소스부 및 상기 노칭용 레이저 소스부에서 나와, 상기 반사경부를 거쳐 상기 통합 스캐너부로 들어가는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 식각용 레이저는 상기 전극 시트의 진행 방향과 평행한 방향으로 출사되어 상기 반사경부를 거쳐 상기 통합 스캐너부로 입사 되고,
    상기 노칭용 레이저는 상기 전극 시트의 진행 방향과 수직한 방향으로 출사되어 상기 반사경부를 통해 상기 통합 스캐너부로 입사 되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 반사경부는 입사되는 레이저의 파장에 따라 상기 레이저의 투과율 또는 반사율이 조절되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 식각용 레이저의 파장이 512~532nm이고 상기 노칭용 레이저의 파장이 1060~1080nm인 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 노칭용 레이저의 파장이 512~532nm이고 상기 식각용 레이저의 파장이 1060~1080nm인 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 반사경부는 상기 식각용 레이저는 반사시키고 상기 노칭용 레이저는 투과시키는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 식각용 레이저 소스부와 상기 반사경 사이에 상기 식각용 레이저가 진행하는 경로 상에는, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상이 구비되고,
    상기 식각용 레이저는 상기 빔 크기 조절부 및 상기 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 상기 반사경으로 전송되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 노칭용 레이저 소스부와 상기 반사경 사이에 상기 노칭용 레이저가 진행하는 경로 상에는, 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 크기 조절부 및 레이저 빔을 원하는 곳으로 전송하는 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상이 구비되고,
    상기 노칭용 레이저는 상기 빔 크기 조절부 및 상기 분리 스캐너부 중 적어도 어느 하나 이상을 통과하여 상기 반사경으로 전송되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 식각용 레이저 소스부, 상기 노칭용 레이저 소스부, 상기 반사경부, 및 상기 통합 스캐너부는 하나의 구조물에 통합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 식각용 레이저는 상기 전극 시트의 진행 방향과 수직한 방향으로 출사되어 상기 반사경부를 통해 상기 통합 스캐너부로 입사 되고,
    상기 노칭용 레이저는 상기 전극 시트의 진행 방향과 평행한 방향으로 출사되어 상기 반사경부를 거쳐 상기 통합 스캐너부로 입사 되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
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