KR100696811B1 - 이차전지의 전극롤 권취 방법 - Google Patents

이차전지의 전극롤 권취 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지의 전극롤 권취 방법에 관한 것으로, 전극롤측으로 이송되는 양극스트립의 양극무지부의 선단에 양극롤측에 설치된 제1 마킹장치에 의해 얼라인먼트 마크가 마킹됨과 동시에 전극롤측으로 이송되는 음극스트립의 음극무지부의 선단에는 음극롤측에 설치된 제2 마킹장치에 의하여 얼라인먼트 마크가 마킹되는 단계; 전극롤의 일측에 설치된 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극스트립의 얼라인먼트 마크와 음극스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬상태를 감지하는 단계; 상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 상기 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬된 상태로 감지되면, 양극 및 음극 스트립은 전극롤에 감기고, 상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 일치되지 않는 상태로 감지되면 감지신호를 제어부로 전달하여 상기 음극롤 또는 양극롤의 회전속도를 조절하여 양극 및 음극 스트립의 이송속도를 조절함으로써 음극스트립의 양단에서 일측으로 치우친 양극스트립을 중앙측으로 정렬시키는 단계;를 포함하여 권취공정중 발생되는 양극스트립과 음극스트립의 빗감김 불량을 최소화하는 효과가 있다.
양극스트립, 음극스트립, 얼라인먼트 마크, 마크정렬상태 인식센서

Description

이차전지의 전극롤 권취 방법 {Method for winding electrode roll of secondary battery}
도 1은 이차전지의 개략적인 구성을 도시한 분해사시도.
도 2는 본 발명에 의해 얼라인먼트 마크가 인쇄된 양극 및 음극 스트립의 일부 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 장치의 구성도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명 장치의 동작시 양극 및 음극 스트립의 정렬상태를 예시한 정면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
22 ; 양극무지부 23 ; 양극스트립
25 ; 음극무지부 26 ; 음극스트립
27,28 ; 얼라인먼트 마크 110 ; 양극릴
120 ; 음극릴 130,140 ; 제1,2 세퍼레이트 릴
150 ; 전극롤 160,170 ; 제1,2 마킹장치
190 ; 마크정렬상태 인식센서 195 ; 제어부
본 발명은 이차전지의 전극롤 권취 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극롤의 양극스트립과 음극스트립의 빗감김 불량을 방지하도록 한 이차전지의 전극롤 권취 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 경량화, 무선화가 급속하게 진행됨에 따라 그 구동 전원으로서 에너지 밀도가 높은 고용량의 리튬 이온 전지가 활발하게 개발되고 있는 실정이다. 이러한 리튬 이온 전지는 원형 또는 나선형으로 감긴 전극조립체가 원형 또는 각형의 캔이나 파우치에 수용된다.
이와 같은 이차전지의 전극조립체는 스트립상의 양극 집전체의 양단부의 일부인 양극 무지부를 제외하고 양극 활물질이 코팅되어 이루어진 양극 스트립과, 스트립상의 음극 집전체 양단부의 일부인 음극 무지부를 제외하고 음극 활물질이 코팅되어 이루어진 음극 스트립과, 상기 양극 스트립과 음극 스트립 사이에 세퍼레이터가 설치된 상태에서 나선형으로 감겨 이루어진다. 그리고 상기 양극 및 음극 무지부의 적어도 일측에는 각각 리드들이 설치되어 있다.
상기 전극스트립의 무지부들은 박판상으로 이루어져 있어 초기 권취시에는 상기 음극 무지부와 양극 무지부 사이에서 미끄럼이 발생되어 권취공정 중에 양극 스트립과 음극 스트립의 정렬 상태가 양호하지 않아 전극롤의 빗감김이 발생되는 문제가 있다.
이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 양극 스트립 및 음극 스트립에 권취시 정렬 상태를 자동으로 감지하여 조정함으로써 전극롤의 빗감김을 방지하려는 것이다.
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상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 방법은 전극롤측으로 이송되는 양극스트립의 양극무지부의 선단에 양극롤측에 설치된 제1 마킹장치에 의해 얼라인먼트 마크가 마킹됨과 동시에 전극롤측으로 이송되는 음극스트립의 음극무지부의 선단에는 음극롤측에 설치된 제2 마킹장치에 의하여 얼라인먼트 마크가 마킹되는 단계; 전극롤의 일측에 설치된 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극스트립의 얼라인먼트 마크와 음극스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬상태를 감지하는 단계; 상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 상기 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬된 상태로 감지되면, 양극 및 음극 스트립은 전극롤에 감기고, 상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 일치되지 않는 상태로 감지되면 감지신호를 제어부로 전달하여 상기 음극롤 또는 양극롤의 회전속도를 조절하여 양극 및 음극 스트립의 이송속도를 조절함으로써 음극스트립의 양단에서 일측으로 치우친 양극스트립을 중앙측으로 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마킹단계에서 상기 양극스트립의 양극무지부에 마킹된 얼라인먼트 마크와 상기 음극스트립의 음극무지부에 마킹된 얼라인먼트 마크는 서로 대응되는 위치에 마킹되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 마킹단계는 레이저 인쇄방식으로 얼라인먼트 마크의 마킹을 실시하거나 또는, 잉크 인쇄방식으로 얼라인먼트 마크의 마킹을 실시할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
첨부도면 도 1은 이차전지의 개략적인 구성을 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의해 얼라인먼트 마크가 인쇄된 양극 및 음극 스트립의 부분적인 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상단 부가 개구된 캔(11)과, 상기 캔(11)의 내부에 삽입되는 전극조립체(20)와, 상기 전극조립체(20)가 삽입된 후에 상기 캔(11)의 상단부를 밀폐하며 상기 전극조립체(20)의 리드와 전기적으로 연결되는 전극단자(12)를 구비되는 캡플레이트(13)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전극조립체(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 활물질이 코팅된 양극집전체(21)가 구비되어 가장자리에 양극무지부(22)가 형성된 양극스트립(23)과, 활물질이 코팅된 음극집전체(24)가 구비되어 가장자리에 음극무지부(25)가 형성된 음극스트립(26)과, 상기 양극스트립(23)과 음극스트립(26) 사이에 개재되는 세퍼레이터(미도시)로 구성되어 이들이 순차적으로 감겨져 이루어진다.
여기서 상기 양극스트립(23)의 양극무지부(22)와 상기 음극스트립(26)의 음극무지부(25)에 각각 얼라인먼트 마크(Alignment Mark)(27)(28)가 형성된다. 이러한 얼라인먼트 마크(27),(28)들은 상기 음극스트립 및 양극스트립의 무지부들(22),(25)의 좌우 양측에 형성되며, 상기 양극스트립(23)의 얼라인먼트 마크(27)와 상기 음극스트립(26)의 얼라인먼트 마크(28)가 서로 대응되는 위치에 형성된다. 이때, 상기 양극스트립(23)이 음극스트립(26)보다 폭이 좁기 때문에 상기 음극스트립의 얼라이먼트 마크(28)는 양극스트립의 얼라인먼트 마크(27)에 대하여 바깥측에 위치하게 된다.
상기 얼라인먼트 마크(27)(28)는 상기 양극 및 음극스트립의 무지부들(22)(25)에 레이저 인쇄방식에 의해 마킹되어 형성되거나, 잉크 인쇄방식에 의해 마킹되는데, 이에 한정하지 않고 다양한 마킹 방식에 의해 얼라인먼트 마크가 형성 될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 양극 및 음극 스트립의 권취시 스트립 간의 빗감김에 의한 불량을 최소화하여 정렬된 상태로 권취하기 위한 장치가 도 3에 도시되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 장치(100)는 양극스트립(23)이 권취된 양극릴(110)과, 음극스트립(26)이 권취된 음극릴(120)과, 세퍼레이터가 권취된 제1,2 세퍼레이터 릴(130)(140)이 회전가능하게 설치되고, 상기 릴(110)(120)(130)(140)들의 중앙에는 상기 양극 및 음극 스트립과 세퍼레이터가 감기는 전극롤(150)이 설치된다.
상기 양극릴(110)과 음극릴(120)이 이동되는 경로상에는 각각 상기 양극스트립(23)의 양극무지부(22)와 상기 음극스트립(26)의 음극무지부(25)에 얼라인먼트 마크를 마킹하기 위한 제1,2 마킹장치(160)(170)가 설치된다. 또한, 이송되는 양극스트립, 음극스트립 및 세퍼레이터를 지지하는 이송롤러들(181,182,183,184)이 각각 설치된다.
그리고 상기 전극롤(150)의 일측에는 상기 전극롤에 감기기 전 상태에서 상기 양극스트립의 양극무지부와 음극스트립의 음극무지부에 마킹된 얼라인먼트 마크의 정렬상태를 확인하기 위한 마크정렬상태 인식센서(190)가 설치된다.
또한, 상기 마크정렬상태 인식센서(190)에 의해 검출된 신호에 의해 상기 양극릴(110) 및 음극릴(120)의 회전속도를 조절하는 제어부(195)가 상기 마크정렬상태 인식센서(190) 및 상기 양극릴 및 음극릴의 구동수단(미도시)과 연결되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 방법에 의한 작용을 설명한다.
전극롤(150)에 권취되기 위해 이송되는 양극스트립의 양극무지부(22)의 선단에는 양극롤(110)측에 설치된 제1 마킹장치(160)에 의해 얼라인먼트 마크(27)가 양측에 마킹되고, 전극롤(150)측으로 이송되는 음극스트립의 음극무지부(25)의 선단에는 음극롤(120)측에 설치된 제2 마킹장치(170)에 의하여 얼라인먼트 마크(28)가 마킹된다. 이때, 상기 양극스트립의 양극무지부(22)에 마킹된 얼라인먼트 마크(27)와 상기 음극스트립의 음극무지부(25)에 마킹된 얼라인먼트 마크(28)는 서로 대응되는 위치에 마킹된다.
따라서 도 4a에 도시한 바와 같이, 전극롤(150)에 감기기 전 상태에서 마크정렬상태 인식센서(190)에 의해 양극스트립의 얼라인먼트 마크(27)와 음극스트립의 얼라인먼트 마크(28)가 정렬된 상태로 감지되면, 양극 및 음극 스트립(23)(26)은 계속해서 전극롤(150)에 정렬된 상태로 감기게 된다.
그러나, 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 마크정렬상태 인식센서(190)에 의해 양극스트립의 얼라인먼트 마크(27)와 음극스트립의 얼라인먼트 마크(28)가 정렬되지 않는 상태로 감지되는 경우에는 검출신호가 제어부(195)로 전달되어 음극롤 또는 양극롤중 어느 일측의 회전속도를 조절하여 음극스트립(26)에 대하여 일측으로 빗감기는 양극스트립(23)을 다시 중앙으로 복귀시킨 후에 계속해서 양극 스트립(23)과 음극 스트립(26)을 전극롤(150)에 권취시키게 된다.
도 4a 및 도 4b에서 점선으로 표시된 부분은 마크정렬상태 인식센서(190)의 인식영역을 나타낸 것이다.
상술한 바와 같은 실시예에서는 전극릴의 권취 공정중에 양극 및 음극 스트립의 무지부에 각각 얼라인먼트 마크를 인쇄하는 방식을 사용하고 있으나, 양극 스트립 및 음극 스트립의 제조공정 중에 얼라인먼트 마크를 선공정으로 인쇄할 수도 있을 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지의 전극롤 권취 방법은 양극 및 음극 스트립에 형성된 얼라인먼트 마크가 정렬되는 상태로 양극 및 음극 스트립을 권취함으로써 빗감김에 의한 불량 발생을 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 전극롤측으로 이송되는 양극스트립의 양극무지부의 선단에 양극롤측에 설치된 제1 마킹장치에 의해 얼라인먼트 마크가 마킹됨과 동시에 전극롤측으로 이송되는 음극스트립의 음극무지부의 선단에는 음극롤측에 설치된 제2 마킹장치에 의하여 얼라인먼트 마크가 마킹되는 단계;
    전극롤의 일측에 설치된 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극스트립의 얼라인먼트 마크와 음극스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬상태를 감지하는 단계;
    상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 상기 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 정렬된 상태로 감지되면, 양극 및 음극 스트립은 전극롤에 감기고,
    상기 마크정렬상태 인식센서에 의해 양극 및 음극 스트립의 얼라인먼트 마크가 일치되지 않는 상태로 감지되면 감지신호를 제어부로 전달하여 상기 음극롤 또는 양극롤의 회전속도를 조절하여 양극 및 음극 스트립의 이송속도를 조절함으로써 음극스트립의 양단에서 일측으로 치우친 양극스트립을 중앙측으로 정렬시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤 권취 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마킹단계에서 상기 양극스트립의 양극무지부에 마킹된 얼라인먼트 마크와 상기 음극스트립의 음극무지부에 마킹된 얼라인먼트 마크는 서로 대응되는 위치에 마킹되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤 권취 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 마킹단계는 레이저 인쇄방식으로 얼라인먼트 마크의 마킹을 실시하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤 권취 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 마킹단계는 잉크 인쇄방식으로 얼라인먼트 마크의 마킹을 실시하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극롤 권취 방법.
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