KR101166151B1 - 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법 - Google Patents

전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치는 상면 테이프를 공급하는 공급 롤; 상기 공급 롤로부터 공급되는 상기 상면 테이프를 진공 흡착 상태로 유지하면서 커팅되도록 수직 및 수평 방향으로 이동하는 상면 테이프 공급 지그; 상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되는 커팅 부재; 및 상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되며, 상기 커팅 부재에 의해 커팅된 상기 상면 테이프를 접착하여 회전 방식으로 상면 테이프 압착 지그에 전달하는 전달 지그를 포함하고, 상기 공급 롤과 상기 상면 테이프 공급 지그 사이에는 상기 상면 테이프의 장력을 유지하기 위한 하나 이상의 보조 롤을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법{Apparatus and Method for Providing Tape for Top Surface Tape for Electrode Assembly, and Apparatus and Method for Taping Top Surface Using the Same}
본 발명은 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 예를 들어 전지 또는 커패시터의 양극 전극 및 음극 전극을 적층하여 전극체를 제조할 경우, 상면 테이프를 기계적 및 자동 방식으로 연속적으로 공급하여 전극체의 상면에 부착함으로써, 상면 테이프가 일정한 길이로 절단되고, 점착성을 유지하며, 상면 테이프 공급 공정 및 상면 테이핑 공정이 자동화되어 전극체 상면의 일정한 위치에서 점착되고, 전극체의 후속 공정에서 불량 발생이 최소화되거나 방지되며, 전극체의 제조 시간(tack time) 및 제조 비용을 줄일 수 있는 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에 휴대형 전화, 텔레비전 카메라, 노트북 컴퓨터, 전기 자동차(예를 들어, 하이브리드 자동차)용 배터리 등의 전원은 소형경량화, 대용량, 대전압의 전원이 요구되고 있다. 이러한 전원으로 예를 들어, 리튬이온 폴리머전지 또는 리튬전지 등의 2차전지가 사용되고 있다.
2차 전지를 제조하기 위해서는 통상적으로 음극 활물질이 코팅된 음극 전극과 양극 활물질이 코팅된 양극 전극을 복수개 제조한다. 그 후, 상기 복수의 양극 전극과 복수의 음극 전극을 세퍼레이터(separator)라 지칭되는 박막필름을 개재하여 적층한 전극 조립체(이하 "전극체"라 합니다)를 제조한다. 그 후, 전극체를 알루미늄 파우치 내에 내장시킨 후 실링하고, 다시 전극체가 내장된 알루미늄 파우치를 케이스 등에 내장한 후, 전해액을 주입하여 최종 밀봉하면 2차 전지의 제조가 완료된다.
도 1a는 종래 기술에 따른 전극체의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 전극체의 제조방법에 따라 제조된 전극체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술에 따른 전극체(101)의 제조 방법은 먼저 복수의 음극 전극(110) 및 복수의 양극 전극(120)을 준비한다. 그 후, 회전 롤(160)에 감겨 있는 세퍼레이터(130)의 한 쪽 끝단을 클램프(140)에 고정되도록 장착시킨다. 그 후, 예를 들어 바(bar)(150)를 이용하여 세퍼레이터(130a)의 면을 따라 우측 방향(X 방향)으로 이동하여 제 1 공간(112a)을 형성한 후, 제 1 음극 전극(110a)을 제 1 공간(112a) 내에 위치시킨다. 그 후, 바(150)를 전진 또는 후진 방향(Y방향)으로 이동하여 세퍼레이터(130a)로부터 비접촉 상태로 이격시킨 후, 수직방향(Z 방향)으로 상승시키고, 세퍼레이터(130b)의 면을 따라 좌측 방향(X 방향)으로 이동하여 제 2 공간(122a)을 형성한 다음 제 1 양극 전극(120a)을 제 2 공간(122a) 내에 위치시킨다. 이러한 방식으로 세퍼레이터(130) 상에 복수의 음극 전극(110)과 복수의 양극 전극(120)을 순차 및 교대 방식으로 적층하여 도 1b에 도시된 바와 같은 전극체(101)가 완성된다. 도 1a에서는 5개의 음극 전극(110a 내지 110e) 및 양극 전극(120a 내지 120e)이 도시되어 있지만, 도 1b에는 설명의 편의상 3개의 음극 전극(110a 내지 110c) 및 양극 전극(120a 내지 120c)만이 도시되어 있다는 점에 유의하여야 한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 전극들이 적층된 전극체(101)는 별도의 이송장치(미도시)에 의해 케이스와 같은 수납 부재(미도시)에 내장하여 밀봉한 후 전해액을 주입하여 2차 전지를 제조가 완료된다. 이를 위해, 전극체(101)는 상부에 위치하는 최종 전극(120b)을 감싸는 세퍼레이터(130)의 상면 고정이 요구된다.
도 1c는 종래 기술에 따른 전극체의 제조방법에 따라 제조된 전극체의 상면 테이핑 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1c를 참조하면, 종래 기술에 따른 전극체의 제조방법에서는 제조된 전극체(101)의 최종 전극(120b)을 감싸는 세퍼레이터(130)가 전극체(101)의 전체 음극 전극(110a 내지 110c) 및 전체 양극 전극(120a 내지 120c) 전체를 감싸도록 세퍼레이터(130)를 와인딩(winding)시킨다. 그 후, 세퍼레이터(130)의 끝단부(130d)와 최종 전극(120b)을 감싸는 세퍼레이터(130)의 상면(130c)을 상면 테이프(132)로 테이핑한다.
그러나, 도 1c에 도시된 바와 같은 종래 기술에 따른 전극체의 제조 방법에서는 전극체(101)의 세퍼레이터(130)의 끝단부(130d)와 상면(130c) 간의 테이핑 공정은 통상적으로 수동 방식으로 이루어지고 있다. 좀 더 구체적으로, 전극들이 적층된 전극체(101)가 완성되면, 기계적인 방식 또는 작업자에 의한 수동 방식으로 전극체(101) 전체를 세퍼레이터(130)로 감싼 후, 작업자가 수동 방식으로 상면 테이프(132)를 커팅하여 세퍼레이터(130)의 끝단부(130d)와 상면(130c)에 부착하는 상면 테이핑 공정이 행해진다.
상술한 종래 기술에 따른 세퍼레이터(130)의 끝단부(130d)와 상면(130c) 간의 상면 테이핑 공정을 수동 방식으로 행하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.
1. 상면 테이프(132)의 절단 길이가 일정하지 않으며, 일정한 위치에서 점착되기 어렵다.
2. 상면 테이프(132)에 일정한 힘이 인가되기 어려우므로 점착 후에 상면 테이프(132)가 분리되는 등의 문제가 발생할 경우, 상면 테이프(132)를 다시 부착하거나 다른 상면 테이프(132)로 교체 부착하여야 한다.
3. 상면 테이프(132)를 작업자가 커팅한 후 손으로 이동하여 테이핑을 행하므로, 손과 접촉한 부분의 상면 테이프(132)의 점착력이 감소되어 심한 경우 세퍼레이터(130)의 끝단부(130d)와 상면(130c) 간의 상면 테이핑 시 점착이 잘 이루어지지 않거나 또는 후속 공정에서 상면 테이프(132)가 분리되어 최종 제품의 불량이 발생할 수 있다.
4. 상술한 1 내지 3의 문제점으로 인하여 전극체의 전체 제조 시간(tact time) 및 제조 비용이 증가한다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 예를 들어 전지 또는 커패시터의 양극 전극 및 음극 전극을 적층하여 전극체를 제조할 경우, 상면 테이프를 기계적 및 자동 방식으로 연속적으로 공급하여 전극체의 상면에 부착함으로써, 상면 테이프가 일정한 길이로 절단되고, 점착성을 유지하며, 상면 테이프 공급 공정 및 상면 테이핑 공정이 자동화되어 전극체 상면의 일정한 위치에서 점착되고, 전극체의 후속 공정에서 불량 발생이 최소화되거나 방지되며, 전극체의 제조 시간(tack time) 및 제조 비용을 줄일 수 있는 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 필름의 전극체용 상면 테이프 공급 장치는 상면 테이프를 공급하는 공급 롤; 상기 공급 롤로부터 공급되는 상기 상면 테이프를 진공 흡착 상태로 유지하면서 커팅되도록 수직 및 수평 방향으로 이동하는 상면 테이프 공급 지그; 상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되는 커팅 부재; 및 상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되며, 상기 커팅 부재에 의해 커팅된 상기 상면 테이프를 접착하여 회전 방식으로 상면 테이프 압착 지그에 전달하는 전달 지그를 포함하고, 상기 공급 롤과 상기 상면 테이프 공급 지그 사이에는 상기 상면 테이프의 장력을 유지하기 위한 하나 이상의 보조 롤을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 방법은 a) 상면 테이프를 공급 롤로부터 상면 테이프 공급 지그의 스테이지 상으로 공급하여 상기 스테이지 상의 흡착부에서 진공 방식으로 흡착하는 단계; b) 상기 상면 테이프 공급 지그의 몸체부를 수평 방향으로 전진시키는 단계; c) 상기 상면 테이프 공급 지그의 승강부재를 수직 방향으로 상승시켜 상기 흡착부에 흡착된 상기 상면 테이프를 전달 지그의 한 쌍의 전달 롤과 접촉시키는 단계; d) 상기 흡착부의 진공 상태를 해제하고, 상기 승강부재를 수직 방향으로 하강시키는 단계; e) 상기 상면 테이프를 상기 한 쌍의 전달 롤에 접착 또는 흡착 상태로 유지한 상태에서 상기 몸체부를 수평 방향으로 후진시킨 후, 상기 스테이지를 상기 한 쌍의 전달 롤과 접촉할 때까지 상기 승강부재를 수직 방향으로 상승시키는 단계; f) 상기 흡착부를 다시 진공 상태로 유지하여 상기 상면 테이프를 상기 흡착부 상에 흡착시킨 상태에서, 커팅 부재를 하강시켜 상기 상면 테이프를 커팅하는 단계; g) 상기 커팅 부재를 원 위치로 상승시키고, 상기 승강부재를 수직 방향으로 하강시킨 상태에서, 상기 전달 지그를 180도 회전시키는 단계; 및 h) 상면 테이프 압착 지그의 후방 압착롤이 상기 전달 롤 상의 상면 테이프와 접촉하도록 상기 상면 테이프 압착 지그를 하강시켜 상기 상면 테이프를 상기 전달 지그로부터 상기 상면 테이프 압착 지그로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치는 전극체가 위치되는 지지부재; 상기 전극체를 둘러싼 세퍼레이터의 양 측면을 가이드하기 위한 한 쌍의 측면 가이드 부재 및 상기 세퍼레이터의 상면을 가이드하기 위한 상면 가이드 부재로 구성되는 가이드 부재; 상기 세퍼레이터의 끝단부를 고정 지지하면서 상기 상면으로 이동시키는 한 쌍의 클램핑 롤; 및 상기 한 쌍의 클램핑 롤의 후방에 제공되며, 상기 한 쌍의 클램핑 롤의 전진 이동에 따라 상기 끝단부를 압착하면서 전진하여 상기 끝단부와 상기 상면을 상면 테이프로 테이핑하는 상면 테이프 압착 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 전극체용 상면 테이핑 방법은 a) 지지부재 상에 위치된 전극체를 둘러싼 세퍼레이터의 양 측면 및 상면을 가이드 부재를 사용하여 가이드하면서 상기 세퍼레이터의 끝단부를 고정 지지하는 한 쌍의 클램핑 롤을 상방향으로 약간 당기는 단계; b) 상기 한 쌍의 클램핑 롤 및 상면 테이프 압착 지그를 상기 상면 상으로 전진 이동시키되, 상기 한 쌍의 클램핑 롤에 의한 상기 끝단부의 고정 지지가 해제되기 전에, 상기 상면 테이프 압착 지그의 전방 압착롤이 상기 끝단부를 압착하도록 하강시키는 단계; c) 상기 한 쌍의 클램핑 롤을 상기 상부 가이드 부재 상으로 이동하면서, 상기 상면 테이프 압착 지그의 후방 압착롤에 흡착된 상면 테이프를 소정 위치에서 상기 끝단부와 접촉시키는 단계; d) 상기 상면 테이프가 상기 소정 위치에서부터 상기 끝단부 상에 부착되도록 상기 후방 압착롤의 진공 상태를 해제시키는 단계; 및 e) 상기 한 쌍의 클램핑 롤 및 상기 상면 테이프 압착 지그를 계속 전진 이동시켜 상기 상면 테이프를 상기 끝단부와 상기 상면 상에 걸쳐 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법, 및 이를 이용한 상면 테이핑 장치 및 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 상면 테이프가 일정한 절단 길이를 가지며, 전극체 상면의 일정한 위치에서 점착될 수 있다.
2. 상면 테이프가 일정한 힘으로 부착되므로 점착 후에 상면 테이프가 전극체의 상면에서 분리되는 등의 문제가 발생할 가능성이 최소화되거나 제거된다. 따라서, 상면 테이프의 재부착 또는 다른 상면 테이프로의 교체 부착이 불필요하다.
3. 상면 테이프의 커팅, 이동, 및 부착이 기계적 및 자동 방식으로 연속적으로 이루어지고, 상면 테이프의 점착력의 감소되지 않으므로 세퍼레이터의 끝단부와 상면 간의 상면 테이핑 시 점착이 양호하게 이루어져 최종 제품의 불량 발생 가능성이 최소화되거나 제거된다.
4. 상면 테이핑이 기계적인 자동화 방식으로 연속적으로 이루어지므로, 상면 테이핑 공정의 고속화 및 자동화가 가능하다.
5. 상술한 1 내지 4의 장점으로 인하여 전극체의 전체 제조 시간(tact time) 및 제조 비용이 현저하게 감소된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 전극체의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 종래 기술에 따른 전극체의 제조방법에 따라 제조된 전극체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1c는 종래 기술에 따른 전극체의 제조방법에 따라 제조된 전극체의 상면 테이핑 과정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이의 공급 장치 및 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치 및 방법을 사용하여 상면 테이핑이 완료된 전극체를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치 및 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2h를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)는 상면 테이프(232)를 공급하는 공급 롤(282); 상기 공급 롤(282)로부터 공급되는 상기 상면 테이프(232)를 진공 흡착 상태로 유지하면서 커팅되도록 수직 및 수평 방향으로 이동하는 상면 테이프 공급 지그(jig: 284); 상기 상면 테이프 공급 지그(284)의 상부에 제공되는 커팅 부재(286); 및 상기 상면 테이프 공급 지그(284)의 상부에 제공되며, 상기 커팅 부재(286)에 의해 커팅된 상기 상면 테이프(232)를 접착하여 회전 방식으로 상면 테이프 압착 지그(290)에 전달하는 전달 지그(292)를 포함한다. 여기서, 상기 공급 롤(282)과 상면 테이프 공급 지그(284) 사이에는 상기 상면 테이프(232)의 장력을 유지하기 위한 하나 이상의 보조 롤(283a,283b)이 선택적으로 제공될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)에 사용되는 상면 테이프 공급 지그(284)는 몸체부(284a); 상기 몸체부(284a) 상에 제공되며, 상기 상면 테이프(232)를 진공 흡착하기 위한 흡착부(284c)를 구비한 스테이지(284b); 상기 몸체부(284a)와 상기 스테이지(284)를 연결하며, 상기 스테이지(284b)를 수직방향으로 이동시키는 승강부재(284d); 및 상기 몸체부(284a)의 일측에 제공되며, 상기 몸체부(284a)의 수평 방향 이동 및 상기 승강부재(284d)의 수직 방향 이동을 제어하는 구동부재(284e)로 구성된다. 여기서, 승강 부재(296)는 예를 들어 실린더 또는 리니어 모션 가이드로 구현될 수 있으며, 구동부재(284e)는 예를 들어 리니어 모터로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)에 사용되는 커팅 부재(286)는 그 하부에 커터(286a)를 구비한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)에 사용되는 전달 지그(292)는 그 하부에 한 쌍의 전달 롤(293)을 구비한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)에 사용되는 상면 테이프 압착 지그(290)는 그 하부에 전방 및 후방 압착 롤(291a,291b)로 이루어지는 한 쌍의 압착 롤(291)을 구비한다. 한 쌍의 압착 롤(291)은 각각 탄성부재(미도시)에 의해 상하로 이동할 수 있도록 제공되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)의 구체적인 구성 및 상면 테이프(232)를 공급하는 방법을 상세히 기술한다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 초기에 상면 테이프(232)가 공급 롤(282)로부터 하나 이상의 보조 롤(283a,283b)을 거쳐 상면 테이프 공급 지그(284)의 스테이지(284b) 상으로 공급되어 흡착부(284c)에서 진공 방식으로 흡착된다. 흡착부(284c)는 복수의 에어홀(미도시)을 구비하고 있다. 복수의 에어홀은 진공 펌핑 장치(미도시)와 연결되어 에어 흡입에 의해 상면 테이프(232)를 흡착한다. 또한, 흡착부(284c)의 표면은 예를 들어 PTFE(Poly Tetra Fluoro Etylene) 수지, PFA(Perfluoroalkoxy) 수지, FEP(Fluorinated Ethylene Propylene Copolymer) 수지, 또는 테플론 수지와 같은 불소 수지를 사용하여 비점착 표면 처리되는 것이 바람직하다. 따라서 흡착부(284c)는 비점착 표면처리에 의해 상면 테이프(232)가 에어 흡입에 의해 흡착될 때 점착제가 손실되지 않아 원래의 점착력을 유지할 수 있다.
그 후, 상면 테이프 공급 지그(284)의 몸체부(284a)가 구동부재(284e)에 의해 수평 방향으로 전진한다(도 2b 참조).
그 후, 상면 테이프 공급 지그(284)의 승강부재(284d)가 구동부재(284e)에 의해 수직 방향으로 상승한다(도 2c 참조). 그에 따라 스테이지(284b) 및 상면 테이프(232)도 함께 수직 방향으로 상승하여 흡착부(284c) 상의 상면 테이프(232)가 전달 지그(292)의 한 쌍의 전달 롤(293)과 접촉한다. 여기서, 한 쌍의 전달 롤(293)은 각각 그 표면 상에 접착제가 도포되어 있어 상면 테이프(232)가 접착 방식으로 접착될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 전달 롤(293)의 표면 상에 도포된 접착제는 상면 테이프(232)가 스테이지(284b) 상에서 이격될 수 있을 정도의 접착력을 가지면 충분하다. 대안적으로, 한 쌍의 전달 롤(293)은 각각 그 표면 상에 복수의 제 2 에어홀(미도시)을 구비할 수 있으며, 이러한 복수의 제 2 에어홀이 제 2 진공 펌핑 장치(미도시)와 연결되어 에어 흡입에 의해 상면 테이프(232)를 흡착할 수 있다.
그 후, 흡착부(284c)의 진공 상태가 해제되고, 승강부재(284d)가 구동부재(284e)에 의해 수직 방향으로 하강한다(도 2d 참조). 이 때, 상면 테이프(232)는 전달 지그(292)의 한 쌍의 전달 롤(293)에 접착 또는 흡착 상태를 유지한다.
그 후, 상면 테이프 공급 지그(284)의 몸체부(284a)가 구동부재(284e)에 의해 수평 방향으로 후진한다(도 2e 참조).
그 후, 스테이지(284b)가 전달 지그(292)의 한 쌍의 전달 롤(293)과 접촉할 때까지 상면 테이프 공급 지그(284)의 승강부재(284d)가 구동부재(284e)에 의해 수직 방향으로 상승하여 한다(도 2f 참조). 이 경우, 스테이지(284b)는 도 2c의 경우에 비해 후진 상태에 있으므로, 전달 지그(292)의 한 쌍의 전달 롤(293)은 스테이지(284b)의 흡착부(284c) 대신 스테이지(284b)의 일측 단부와 접촉한다. 그 후, 흡착부(284c)를 다시 진공 상태로 유지하여 상면 테이프(232)는 흡착부(284c) 상에 흡착시킨 상태에서, 커팅 부재(286)가 하강하여 커터(286a)에 의해 상면 테이프(232)가 커팅된다.
그 후, 커팅 부재(286)가 원 위치로 상승하고, 상면 테이프 공급 지그(284)의 승강부재(284d)가 구동부재(284e)에 의해 수직 방향으로 하강한 상태에서, 전달 지그(292)가 시계방향으로 180도 회전한다(도 2g 참조). 그 후, 상면 테이프 압착 지그(290)가 하강하여 한 쌍의 압착 롤(291) 중 후방 압착롤(291b)이 상면 테이프(232)와 접촉한다. 후방 압착 롤(291b)은 그 표면 상에 복수의 제 2 에어홀(미도시)을 구비하고 있다. 복수의 제 2 에어홀(미도시)은 제 2 진공 펌핑 장치(미도시)와 연결되어 에어 흡입에 의해 상면 테이프(232)를 흡착한다. 그 결과, 상면 테이프(232)가 전달 지그(292)로부터 상면 테이프 압착 지그(290)로 전달된다. 이 경우, 후방 압착 롤(291b)의 표면은 예를 들어 PTFE 수지, PFA 수지, FEP 수지, 또는 테플론 수지와 같은 불소 수지를 사용하여 비점착 표면 처리되는 것이 바람직하며, 이러한 비점착 표면처리에 의해 상면 테이프(232)가 후방 압착 롤(291b) 상에서 에어 흡입에 의해 흡착될 때 상면 테이프(232)의 점착제가 손실되지 않아 원래의 점착력을 유지할 수 있다.
그 후, 도 2h에 도시된 바와 같이, 상면 테이프 압착 지그(290)가 상승하여 후속 공정(전극체용 상면 테이핑 공정)을 위해 후술하는 전극체 상으로 이동하고, 전달 지그(292)는 반시계방향으로 회전하며, 커팅된 후속 상면 테이프(232)는 스테이지(284b)의 흡착부(284c) 상에 진공 방식으로 흡착된 도 2a에 도시된 바와 동일한 초기 상태를 유지한다. 그 후, 도 2b 내지 도 2g를 참조하여 기술한 바와 같은 동작이 반복되어 상면 테이프(232)가 기계적 및 자동 방식으로 연속적으로 공급될 수 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치 및 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치(270)는 전극체(201)가 위치되는 지지부재(202); 상기 전극체(201)를 둘러싼 세퍼레이터(230)의 양 측면을 가이드하기 위한 한 쌍의 측면 가이드 부재(204a) 및 상기 세퍼레이터(230)의 상면(203c)을 가이드하기 위한 상면 가이드 부재(204b)로 구성되는 가이드 부재(204); 상기 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)를 고정 지지하면서 상기 상면(230c)으로 이동시키는 한 쌍의 클램핑 롤(252); 및 상기 한 쌍의 클램핑 롤(252)의 후방에 제공되며, 상기 한 쌍의 클램핑 롤(252)의 전진 이동에 따라 상기 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)를 압착하면서 전진하여 상기 끝단부(230d)와 상기 상면(230c)을 상면 테이프(232)로 테이핑하는 상면 테이프 압착 지그(290)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치(270)에 사용되는 상면 테이프 압착 지그(290)는 그 하부에 전방 및 후방 압착 롤(291a,291b)로 이루어지는 한 쌍의 압착 롤(291)을 구비한다. 한 쌍의 압착 롤(291)은 각각 탄성부재(미도시)에 의해 상하로 이동할 수 있도록 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 한 쌍의 압착 롤(291) 중 후방 압착 롤(291b)은 상면 테이프 압착 지그(290)에 구비된 서보 모터(미도시)에 의해 미리 또는 상면 테이핑 시에 회전되어 위치 조정이 이루어질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치(270)의 구체적인 구성 및 상면 테이핑 방법을 상세히 기술한다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 초기에 지지부재(202) 상에 위치된 전극체(201)를 둘러싼 세퍼레이터(230)의 양 측면 및 상면(203c)이 가이드 부재(204)에 의해 가이드되면서 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)를 고정 지지하는 한 쌍의 클램핑 롤(252)이 상방향으로 약간 당겨진다. 그 결과, 세퍼레이터(230) 내의 복수의 양극 전극 및 음극 전극이 서로 밀착상태를 유지하면서 세퍼레이터(230) 내에서의 이동이 방지된다.
그 후, 한 쌍의 클램핑 롤(252) 및 상면 테이프 압착 지그(290)가 세퍼레이터(230)의 상면(203c) 상으로 전진 이동한다(도 3b 참조). 이 경우, 한 쌍의 클램핑 롤(252)에 의한 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)의 고정 지지가 해제되기 전에, 상면 테이프 압착 지그(290)가 전진 이동하여 전방 압착롤(291a)이 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)를 압착하도록 하강하여야 한다. 따라서, 한 쌍의 클램핑 롤(252)이 계속 전진 이동하여 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)의 고정 지지가 해제되더라도 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)는 상면 테이프 압착 지그(290)의 전방 압착롤(291a) 및 후방 압착롤(291b)에 의해 세퍼레이터(230)의 상면(230c) 상에 압착 상태를 계속 유지할 수 있다.
그 후, 한 쌍의 클램핑 롤(252)은 계속 전진 이동하여 상부 가이드 부재(204b) 상으로 이동하고, 상면 테이프 압착 지그(290)의 후방 압착롤(291b)에 흡착된 상면 테이프(232)가 소정 위치에서 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)와 접촉한다. 이 경우, 후방 압착롤(291b)의 표면에 구비된 복수의 제 2 에어홀(미도시)의 진공 상태가 해제된다. 그 결과, 상면 테이프(232)가 소정 위치에서부터 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d) 상에 부착되기 시작한다(도 3c 참조). 여기서, 후방 압착롤(291b)은 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)의 전달 지그(292)로부터 상면 테이프(232)를 전달받을 때 상면 테이프(232)가 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)와 소정 위치에서 접촉되도록 상면 테이프 압착 지그(290)에 구비된 서보 모터(미도시)에 의해 초기 위치가 미리 조정될 수 있다. 대안적으로, 후방 압착롤(291b)은 상면 테이프(232)가 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)와 소정 위치에서 접촉되도록 상면 테이프 압착 지그(290)에 구비된 서보 모터(미도시)에 의해 상면 테이핑 시에 회전되어 위치 조정이 이루어질 수 있다.
그 후, 한 쌍의 클램핑 롤(252) 및 상면 테이프 압착 지그(290)는 계속 전진 이동하여 상부 가이드 부재(204b) 상으로 이동하여, 상면 테이프(232)가 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)와 상면(230c) 상에 걸쳐 부착되어 상면 테이핑이 완료된다(도 3d 참조).
그 후, 상면 테이프 압착 지그(290)는 상방향으로 상승한 후 제 1 원 위치(도 2a에 도시된 위치)로 복귀하고, 한 쌍의 클램핑 롤(252)도 상방향으로 상승한 후 제 2 원 위치로 복귀한다. 그 후, 가이드 부재(204)가 전극체(201)로부터 이격되어 제 3 원 위치로 복귀한다(도 3e 참조). 이 경우, 상면 테이프 압착 지그(290)가 상면 테이핑 공정을 수행하고 원 위치(도 2a에 도시된 위치)로 복귀하는 동안 도 2a 내지 도 2h를 참조하여 상세히 기술한 바와 같이 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)의 전달 지그(292)로부터 후속 상면 테이프(232)에 대한 공급이 이루어진다. 또한, 상면 테이프 압착 지그(290)가 후속 상면 테이프(232)를 공급받아 도 3a에 도시된 상면 테이핑을 위한 초기 위치로 이동하는 동안 도 3a를 참조하여 상세히 기술한 바와 같이 후속 전극체(201)에 대한 초기 설정 동작이 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상면 테이프 압착 지그(290)가 전극체용 상면 테이프 공급 장치(280)로부터 상면 테이프(232)를 공급받아 전극체(201)의 상면에 압착 방식으로 테이핑함으로써 상면 테이프(232)의 공급 공정 및 상면 테이핑 공정이 기계적 및 자동 방식으로 연속적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상면 테이핑 공정의 고속화 및 자동화가 가능해진다.
도 3f는 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치 및 방법을 사용하여 상면 테이핑이 완료된 전극체를 도시한 도면이다.
도 3f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극체용 상면 테이핑 장치(270)를 사용하여 상면 테이핑이 완료된 전극체(201)에서는 상면 테이프(232)가 세퍼레이터(230)의 끝단부(230d)와 상면(230c)을 일정한 테이핑 위치에서 일정한 압력으로 부착될 수 있다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
101,201: 전극체 112a: 제 1 공간 122a: 제 2 공간
110,110a,110b,110c,110d,110e: 음극 전극
120,120a,120b,120c,120d,120e: 양극 전극
130,130a,130b,230: 세퍼레이터 130c,230c: 상면
130d,230d: 끝단부 132,232: 상면 테이프 140: 클램프
150: 바 160: 회전 롤 202: 지지부재
204,204a,204b: 가이드 부재 252: 클램핑 롤 270: 상면 테이핑 장치
280: 상면 테이프 공급 부재 282: 공급 롤 283a,283b: 보조 롤
284: 상면 테이프 공급 지그 284a: 몸체부 284b:스테이지
284c: 흡착부 284d: 승강부재 284e: 구동부재
286: 커팅 부재 286a: 커터 290: 상면 테이프 압착 지그
291,291a,291b: 압착 롤 292: 전달 지그 293: 전달 롤

Claims (16)

  1. 전극체용 상면 테이프 공급 장치에 있어서,
    상면 테이프를 공급하는 공급 롤;
    상기 공급 롤로부터 공급되는 상기 상면 테이프를 진공 흡착 상태로 유지하면서 커팅되도록 수직 및 수평 방향으로 이동하는 상면 테이프 공급 지그;
    상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되는 커팅 부재; 및
    상기 상면 테이프 공급 지그의 상부에 제공되며, 상기 커팅 부재에 의해 커팅된 상기 상면 테이프를 접착하여 회전 방식으로 상면 테이프 압착 지그에 전달하는 전달 지그
    를 포함하고,
    상기 공급 롤과 상기 상면 테이프 공급 지그 사이에는 상기 상면 테이프의 장력을 유지하기 위한 하나 이상의 보조 롤을 선택적으로 포함하는
    전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상면 테이프 공급 지그는
    몸체부;
    상기 몸체부 상에 제공되며, 상기 상면 테이프를 진공 흡착하기 위한 흡착부를 구비한 스테이지;
    상기 몸체부와 상기 스테이지를 연결하며, 상기 스테이지를 수직방향으로 이동시키는 승강부재; 및
    상기 몸체부의 일측에 제공되며, 상기 몸체부의 수평 방향 이동 및 상기 승강부재의 수직 방향 이동을 제어하는 구동부재
    로 구성되는 전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 흡착부는 비점착 표면 처리된 전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비점착 표면 처리는 PTFE 수지, PFA 수지, FEP 수지, 및 테플론 수지 중 어느 하나를 사용하여 이루어지 전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 흡착부는 복수의 에어홀을 구비하고, 상기 복수의 에어홀은 진공 펌핑 장치와 연결되는 전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 커팅 부재는 그 하부에 커터를 구비하고,
    상기 전달 지그는 그 하부에 한 쌍의 전달 롤을 구비하며,
    상기 상면 테이프 압착 지그는 그 하부에 전방 및 후방 압착 롤로 이루어지는 한 쌍의 압착 롤을 구비하는
    전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전달 롤은 각각 표면 상에 도포된 접착제를 구비하거나 또는 상기 표면 상에 제 2 진공 펌핑 장치와 연결되는 복수의 제 2 에어홀을 구비하는 전극체용 상면 테이프 공급 장치.
  8. 전극체용 상면 테이프 공급 방법에 있어서,
    a) 상면 테이프를 공급 롤로부터 상면 테이프 공급 지그의 스테이지 상으로 공급하여 상기 스테이지 상의 흡착부에서 진공 방식으로 흡착하는 단계;
    b) 상기 상면 테이프 공급 지그의 몸체부를 수평 방향으로 전진시키는 단계;
    c) 상기 상면 테이프 공급 지그의 승강부재를 수직 방향으로 상승시켜 상기 흡착부에 흡착된 상기 상면 테이프를 전달 지그의 한 쌍의 전달 롤과 접촉시키는 단계;
    d) 상기 흡착부의 진공 상태를 해제하고, 상기 승강부재를 수직 방향으로 하강시키는 단계;
    e) 상기 상면 테이프를 상기 한 쌍의 전달 롤에 접착 또는 흡착 상태로 유지한 상태에서 상기 몸체부를 수평 방향으로 후진시킨 후, 상기 스테이지를 상기 한 쌍의 전달 롤과 접촉할 때까지 상기 승강부재를 수직 방향으로 상승시키는 단계;
    f) 상기 흡착부를 다시 진공 상태로 유지하여 상기 상면 테이프를 상기 흡착부 상에 흡착시킨 상태에서, 커팅 부재를 하강시켜 상기 상면 테이프를 커팅하는 단계;
    g) 상기 커팅 부재를 원 위치로 상승시키고, 상기 승강부재를 수직 방향으로 하강시킨 상태에서, 상기 전달 지그를 180도 회전시키는 단계; 및
    h) 상면 테이프 압착 지그의 후방 압착롤이 상기 전달 롤 상의 상면 테이프와 접촉하도록 상기 상면 테이프 압착 지그를 하강시켜 상기 상면 테이프를 상기 전달 지그로부터 상기 상면 테이프 압착 지그로 전달하는 단계
    를 포함하는 전극체용 상면 테이프 공급 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전극체용 상면 테이프 공급 방법은 i) 상기 단계 b) 내지 상기 단계 h)를 반복하는 단계를 추가로 포함하는 전극체용 상면 테이프 공급 방법.
  10. 전극체용 상면 테이핑 장치에 있어서,
    전극체가 위치되는 지지부재;
    상기 전극체를 둘러싼 세퍼레이터의 양 측면을 가이드하기 위한 한 쌍의 측면 가이드 부재 및 상기 세퍼레이터의 상면을 가이드하기 위한 상면 가이드 부재로 구성되는 가이드 부재;
    상기 세퍼레이터의 끝단부를 고정 지지하면서 상기 상면으로 이동시키는 한 쌍의 클램핑 롤; 및
    상기 한 쌍의 클램핑 롤의 후방에 제공되며, 상기 한 쌍의 클램핑 롤의 전진 이동에 따라 상기 끝단부를 압착하면서 전진하여 상기 끝단부와 상기 상면을 상면 테이프로 테이핑하는 상면 테이프 압착 지그
    를 포함하는 전극체용 상면 테이핑 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 상면 테이프 압착 지그는 그 하부에 전방 및 후방 압착 롤로 이루어지는 한 쌍의 압착 롤을 구비하고,
    상기 후방 압착 롤은 전극체용 상면 테이프 공급 장치의 전달 지그로부터 상기 상면 테이프를 전달받는
    전극체용 상면 테이핑 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 후방 압착 롤은 상기 상면 테이프 압착 지그에 구비된 서보 모터에 의해 미리 또는 상면 테이핑 시에 회전되어 상기 상면 테이프가 상기 끝단부와 상기 소정 위치에서 접촉되도록 위치 조정이 이루어지는 전극체용 상면 테이핑 장치.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 클램핑 롤에 의한 상기 끝단부의 고정 지지가 해제되기 전에, 상면 테이프 압착 지그가 전진 및 하강 이동하여 상기 전방 압착롤이 상기 끝단부를 상기 상면 상에 압착하는 전극체용 상면 테이핑 장치.
  14. 전극체용 상면 테이핑 방법에 있어서,
    a) 지지부재 상에 위치된 전극체를 둘러싼 세퍼레이터의 양 측면 및 상면을 가이드 부재를 사용하여 가이드하면서 상기 세퍼레이터의 끝단부를 고정 지지하는 한 쌍의 클램핑 롤을 상방향으로 약간 당기는 단계;
    b) 상기 한 쌍의 클램핑 롤 및 상면 테이프 압착 지그를 상기 상면 상으로 전진 이동시키되, 상기 한 쌍의 클램핑 롤에 의한 상기 끝단부의 고정 지지가 해제되기 전에, 상기 상면 테이프 압착 지그의 전방 압착롤이 상기 끝단부를 압착하도록 하강시키는 단계;
    c) 상기 한 쌍의 클램핑 롤을 상기 상부 가이드 부재 상으로 이동하면서, 상기 상면 테이프 압착 지그의 후방 압착롤에 흡착된 상면 테이프를 소정 위치에서 상기 끝단부와 접촉시키는 단계;
    d) 상기 상면 테이프가 상기 소정 위치에서부터 상기 끝단부 상에 부착되도록 상기 후방 압착롤의 진공 상태를 해제시키는 단계; 및
    e) 상기 한 쌍의 클램핑 롤 및 상기 상면 테이프 압착 지그를 계속 전진 이동시켜 상기 상면 테이프를 상기 끝단부와 상기 상면 상에 걸쳐 부착시키는 단계
    를 포함하는 전극체용 상면 테이핑 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 전극체용 상면 테이핑 방법은
    f) 상기 상면 테이프 압착 지그를 상방향으로 상승한 후 제 1 원 위치로 복귀시키고, 상기 한 쌍의 클램핑 롤을 상방향으로 상승한 후 제 2 원 위치로 복귀시키며, 상기 가이드 부재를 상기 전극체로부터 이격시켜 제 3 원 위치로 복귀시키는 단계;
    g) 상기 상면 테이프 압착 지그가 상기 제 1 원 위치에서 후속 상면 테이프를 공급받아 후속 전극체에 대한 상면 테이핑을 위한 초기 위치로 이동하는 동안 상기 후속 전극체의 초기 설정 동작을 완료시키는 단계; 및
    h) 상기 후속 전극체에 대해 상기 단계 a) 내지 상기 단계 e)를 수행하는 단계
    를 추가로 포함하는 전극체용 상면 테이핑 방법.
  16. 제 14항 또는 제 15항에 있어서,
    상기 후방 압착 롤은 상기 상면 테이프 압착 지그에 구비된 서보 모터에 의해 미리 또는 상면 테이핑 시에 회전되어 상기 상면 테이프가 상기 끝단부와 상기 소정 위치에서 접촉되도록 위치 조정이 이루어지는 전극체용 상면 테이핑 방법.
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