KR101527357B1 - Rolling Machine For Electrode Sheet and Method Controlling Thickness Of Electrode Sheet by Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동시에 둘 이상의 전극시트들을 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간으로 통과시켜 압연하는 롤 프레스부;
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부; 및
상기 콘트롤부로부터 신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤 및/또는 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치 및 상기 압연장치를 이용하는 전극시트 두께 조절방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a roll press unit for simultaneously rolling two or more electrode sheets through a spacing space between an upper roll and a lower roll,
The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll; And
A spacing space regulator for receiving a signal from the control unit and moving the upper roll and / or the lower roll, respectively, for controlling the spacing space;
The present invention relates to an electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery, and an electrode sheet thickness adjusting method using the rolling apparatus.
Description
본 발명은 전극시트 압연장치 및 이를 이용하는 전극시트 두께 조절방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동시에 둘 이상의 전극시트들을 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간으로 통과시켜 압연하는 롤 프레스부; The present invention relates to an electrode sheet rolling apparatus and a method of controlling the thickness of an electrode sheet using the same, and more particularly, to a roll sheet press apparatus for rolling an electrode sheet by passing two or more electrode sheets simultaneously through a spacing space between an upper roll and a lower roll.
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부; 및The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll; And
상기 콘트롤부로부터 제어신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤 및/또는 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부;A spacing space regulator for receiving the control signal from the control unit and moving the upper roll and / or the lower roll, respectively, for controlling the spacing space;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치 및 상기 압연장치를 이용하는 전극시트 두께 조절방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery, and an electrode sheet thickness adjusting method using the rolling apparatus.
화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있다. The increase in the price of energy sources due to the depletion of fossil fuels, the increase of interest in environmental pollution, and the demand for environmentally friendly alternative energy sources are becoming indispensable factors for future life. Research on various power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing.
특히, 리튬 이차전지는, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있다.Particularly, lithium secondary batteries are rapidly increasing in demand as energy sources as technology development and demand for mobile devices are increasing. In recent years, the use of lithium secondary batteries as power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) In addition, the use area is expanding for power auxiliary power source through grid.
이러한 리튬 이차전지의 제조공정은 크게 전극공정, 조립공정, 화성공정의 3단계로 구분된다. 상기 전극공정은 다시 활물질 혼합 공정, 전극코팅 공정, 압연 공정, 슬리팅 공정, 권취 공정으로 구분된다. The manufacturing process of such a lithium secondary battery is roughly classified into an electrode process, a granulation process, and a chemical process. The electrode process may be divided into an active material mixing process, an electrode coating process, a rolling process, a slitting process, and a winding process.
상기 압연 공정은 코팅 공정이 끝난 전극의 용량 밀도를 높이고 전극 집전체와 전극 활물질 간의 접착성을 증가시키기 위해, 고온 가열된 2개의 압연롤 사이로 전극을 통과시켜 원하는 두께로 압축하는 공정이다. The rolling process is a process of passing an electrode through two rolled rolls heated at high temperature to a desired thickness so as to increase the capacity density of the coated electrode and increase the adhesion between the electrode current collector and the electrode active material.
그러나, 코팅된 슬러리 양의 차이 등으로 인하여 일정한 압연롤 사이의 공간으로 전극을 통과시키는 경우에도 전극의 두께는 연속적으로 변하는 문제가 있고, 이러한 연속적인 전극 두께의 편차는, 결과적으로, 전지셀의 전기화학적 성능 및 안전성을 저하시킨다.However, even when the electrode is passed through the space between the rolling rolls due to the difference in the amount of the coated slurry or the like, there is a problem that the thickness of the electrode continuously changes. Degrade electrochemical performance and safety.
뿐만 아니라, 종래에는 두께 편차가 발생하는 경우, 작업자가 수작업으로 압연롤 사이의 틈새를 조절하였는 바, 이는 생산성 저하를 초래하였고, 전극의 두께를 실시간으로 조절할 수 없으므로 전극 두께의 편차를 일정범위 내에서 제어하기 어려웠으며, 그로 인하여 전지셀의 전기화학적 성능 및 안전성을 담보할 수 없는 문제가 있었다. In addition, when a thickness variation occurs in the past, a worker manually adjusts the gap between the rolling rolls, which causes a decrease in productivity, and since the thickness of the electrode can not be adjusted in real time, And thus the electrochemical performance and safety of the battery cell can not be secured.
한편, 전지는 응용 분야에 따라서 각 요구 조건에 맞는 용량, 출력, 안전성 등의 특성을 보일 수 있도록 설계 및 제조되어야 한다. On the other hand, the battery should be designed and manufactured to exhibit characteristics such as capacity, output, and safety that meet the respective requirements according to the application field.
그런데, 서로 다른 용량, 출력, 안전성 등의 특성을 갖는 전극시트들은 서로 다른 전극밀도, 두께 등을 가지도록 제조되어야 하므로, 이를 위해서는, 압연롤 사이의 두께 조절 등을 위한 준비과정이 별도로 요구되고, 이러한 준비과정 등은 결과적으로 생산성을 저하시키는 문제가 있다. However, electrode sheets having different characteristics such as capacity, output, and safety must be manufactured so as to have different electrode densities and thicknesses. For this purpose, a preparation process for adjusting the thickness between rolling rolls is separately required, Such preparations and the like result in a problem of lowering the productivity.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
따라서, 본 출원의 발명자들은, 양산단계에서는 생산성이 확보된 상태에서 대량의 전극시트들을 제조해야 하므로, 둘 이상의 전극시트들을 동시에 압연하여 생산성을 향상시키는 동시에 전극시트의 두께를 균일하게 조절하는 기술의 필요성을 인식하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Therefore, the inventors of the present application have proposed a technique of uniformly adjusting the thickness of the electrode sheet while simultaneously improving the productivity by simultaneously rolling two or more electrode sheets at the mass production stage, And the present invention has been accomplished.
또한, 본 출원의 발명자들은 서로 다른 특성이 요구되는 전극시트들의 제조를 위해 소모되는 공정손실을 줄여 생산성을 향상시킬 필요가 있음을 인식하고, 서로 다른 특성을 갖는 전극시트들을 연속 공정으로 제조하는 기술을 제공한다. In addition, the inventors of the present application have recognized that it is necessary to improve the productivity by reducing the process loss consumed for the production of the electrode sheets requiring different characteristics, and to produce electrode sheets having different characteristics by a continuous process .
상기한 과제를 이루기 위해서, 본 발명에 따른 전극시트 압연장치는,In order to achieve the above object, an electrode sheet rolling apparatus according to the present invention comprises:
동시에 둘 이상의 전극시트들을 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간으로 통과시켜 압연하는 롤 프레스부; A roll press portion for rolling at least two electrode sheets at the same time through a space between the upper roll and the lower roll;
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부; 및The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll; And
상기 콘트롤부로부터 제어신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤 및/또는 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부;A spacing space regulator for receiving the control signal from the control unit and moving the upper roll and / or the lower roll, respectively, for controlling the spacing space;
를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. And a control unit.
본 발명에 따른 전극시트 압연장치는, 둘 이상의 전극시트들이 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 통과하고 압착되는 양산단계에 적용되는 것으로서, 랩 테스트 및 파일롯트 테스트 단계에서, 하나의 전극시트의 두께 편차를 줄이려는 기술과는 전혀 상이하다.The electrode sheet rolling apparatus according to the present invention is applied to a mass production step in which two or more electrode sheets pass through a space separated between an upper roll and a lower roll and are compressed, It is totally different from the technique of reducing the thickness deviation.
따라서, 상기 전극시트 두께 콘트롤부는, 압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 두께를 측정하고, 측정된 평균 두께 값을 기설정된 기준 전극시트 두께 값과 비교한 후 보정값을 이격공간 조절부로 송신하여 상부롤과 하부롤을 각각 상하 이동시킴으로써 전극시트의 두께를 실시간으로 조절한다. Therefore, the electrode sheet thickness control unit may measure the thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets, The thickness of the electrode sheet is adjusted in real time by moving the upper roll and the lower roll up and down respectively by transmitting the correction value to the spacing space adjusting unit after comparing with the preset reference electrode sheet thickness value.
이 때, 상기 최외각에 위치하는 각각의 전극시트는 전극시트의 이동방향의 좌측 및 우측에 각각 위치하는 전극시트이고, 상기 상하 방향은 전극시트의 이동방향에 수직한 중력방향에서의 상하 방향을 의미한다.In this case, each of the electrode sheets positioned at the outermost position is an electrode sheet positioned on the left and right of the moving direction of the electrode sheet, and the up and down direction is a vertical direction in the gravity direction perpendicular to the moving direction of the electrode sheet it means.
반면에, 하나의 전극시트의 두께를 조절하는 기술을 양산 단계에 그대로 적용하는 경우에는, 둘 이상의 전극시트들의 두께를 모두 측정해야 하므로, 전극시트의 개수가 증가할수록 생산성이 현저히 저하된다. On the other hand, when the technique of controlling the thickness of one electrode sheet is directly applied to the mass production step, the thickness of two or more electrode sheets must be measured in a total, so that the productivity is significantly lowered as the number of electrode sheets is increased.
상기 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 두께는, 상기 좌측 및 우측의 전극시트의 전체 폭, 즉, 상기 이동방향과 동일 평면상에 존재할 수 있고, 이동방향에 수직인 방향의 전체 길이에서, 전체 폭 대비 5 내지 10% 에 해당하는 양 끝단을 제외한 부분의 두께를 의미한다. The thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each electrode sheet may be the same as the entire width of the left and right electrode sheets, that is, the moving direction, Means the thickness of the portion excluding the both ends corresponding to 5 to 10% of the entire width in the entire length in the inward direction.
일반적으로, 상기 전체 폭 대비 5 내지 10%에 해당하는 양 끝단은 중심부에 비해 얇은 두께로 코팅층이 형성되어 있으므로, 이를 포함하여 전극시트의 두께를 측정하는 경우, 오차가 발생할 수 있고, 이러한 오차는 양산단계에서 생산성의 저하 및 경제적 손실을 가져온다. In general, since the coating layer is formed at a thickness of 5 to 10% of the entire width of the electrode layer at a thickness smaller than that of the central portion, an error may occur when the thickness of the electrode sheet is measured. Resulting in lower productivity and economic losses in the mass production stage.
따라서, 상기 전극시트 두께 콘트롤부는 상기 양 끝단을 제외한 중심부의 두께를 측정하고, 구체적으로, 상기 중심부의 두께 면에 수평으로 조사되는 광의 강도 차이와 수직방향으로 중심부의 두께 면을 투과하는 자장을 이용하여 전극시트 이송 롤 표면까지의 거리를 측정함으로써 진동과 같은 외부요인 등으로 인해서 이송 롤 표면까지의 거리가 변화하는 경우에 발생하는 측정오차를 줄이고 있다.Therefore, the electrode sheet thickness control unit measures the thickness of the central portion excluding the both ends, and more specifically, the difference in the intensity of light horizontally irradiated to the thickness surface of the central portion and the magnetic field passing through the thickness surface of the central portion in the vertical direction And measuring the distance to the surface of the electrode sheet transport roll, thereby reducing the measurement error that occurs when the distance to the surface of the transport roll changes due to external factors such as vibration.
그 결과, 상기 콘트롤부는 압연된 전극시트의 두께가 기준 전극시트의 두께 대비 ±2 ㎛의 범위 내에 있도록 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어할 수 있다.As a result, the control unit can control the spacing space between the upper roll and the lower roll such that the thickness of the rolled electrode sheet is within the range of +/- 2 mu m with respect to the thickness of the reference electrode sheet.
상기 콘트롤부는 압연된 전극시트의 두께가 기준 전극시트의 두께 대비 ±2 ㎛의 범위를 벗어나면 자동으로 압연장치를 정지시키도록 구성되어 있으므로, 전극시트 두께 조절의 신뢰성을 확보할 수 있고, 결과적으로, 전지셀의 전기화학적 성능 및 안전성이 담보된다. Since the control unit is configured to automatically stop the rolling apparatus when the thickness of the rolled electrode sheet is out of the range of ± 2 μm with respect to the thickness of the reference electrode sheet, the reliability of the adjustment of the thickness of the electrode sheet can be ensured, , The electrochemical performance and safety of the battery cell are secured.
구체적으로, 상기 콘트롤부는, More specifically,
압연된 전극시트의 두께 면에 수평으로 광을 조사하는 광원과 상기 광원으로부터 조사된 광을 수신하는 광센서로 이루어진 제 1 센서와, 상기 광원과 광센서의 사이에 위치하고, 전극시트의 두께 면에 수직방향으로 자장을 투과하는 제 2 센서를 포함하여 이루어진 두께 측정부; 및 A first sensor comprising a light source for horizontally irradiating light to a thickness surface of the rolled electrode sheet and an optical sensor for receiving the light emitted from the light source, and a second sensor disposed between the light source and the optical sensor, And a second sensor that transmits a magnetic field in a vertical direction; And
전극시트의 평균 두께를 산출하고 상기 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 제어신호를 이격공간 조절부로 송신하는 제어부; A controller for calculating an average thickness of the electrode sheet, comparing the average thickness value with a reference electrode sheet thickness value, and transmitting a control signal to the spacing adjusting unit;
를 포함한다. .
상기 두께 측정부는 전극시트의 폭을 따라 실시간으로 이동하고, 중심부의 두께면에 수평으로 조사되는 광의 강도 차이와 수직방향으로 각각의 전극시트를 투과하는 자장을 이용하여 전극시트 이송 롤 표면까지의 거리를 측정하여 좌측 및 우측 전극시트의 평균 두께 값을 산출한다. The thickness measuring unit moves in real time along the width of the electrode sheet and detects the difference in intensity of light radiated horizontally on the thickness surface of the center and the distance to the surface of the electrode sheet transport roll using the magnetic field transmitted through each electrode sheet in the vertical direction The average thickness value of the left and right electrode sheets is calculated.
상기 제어부는 제어신호를 이격공간 조절부로 실시간 전송하고, 상기 제어신호는 보정값을 전기적 신호로 변환한 것으로서, 유선 또는 문선으로 송수신될 수 있다. The control unit transmits the control signal to the spacing space adjusting unit in real time, and the control signal is obtained by converting the correction value into an electrical signal, and the control signal can be transmitted or received through a wire or a wire.
상기 이격공간 조절부는, The space-
전기 모터; Electric motor;
상기 전기 모터의 회전수를 줄여 회전력을 높여주는 감속기; 및A decelerator for increasing the rotational force by reducing the number of rotations of the electric motor; And
회전력을 이용하여 상부 롤 및 하부 롤 사이의 이격공간을 조절하는 스크류;A screw for adjusting the spacing space between the upper roll and the lower roll using a rotational force;
를 포함하고, 1회 조절 시 이격공간이 최대 1 ㎛ 이내가 되도록 상부 롤 및/또는 하부 롤을 이동시킨다. And the upper roll and / or the lower roll are moved such that the spacing distance in a single adjustment is within a maximum of 1 占 퐉.
이로인해, 본 발명에 따른 전극시트 압연장치는 전극시트 두께 조절의 신뢰성을 더욱 확보할 수 있다. 즉, 압연된 전극시트의 두께를 기준 전극시트의 두께 대비 ±2 ㎛의 범위 내에 있도록 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 콘트롤부의 제어신호를 수신하여, 1회의 작동으로 전극시트의 두께를 조절하지 않고, 1 ㎛ 이내의 범위에서 분할하여 전극시트의 두께를 조절함으로써, 전극시트 두께의 발산을 방지하는 것이다. Thus, the electrode sheet rolling apparatus according to the present invention can further secure the reliability of adjusting the thickness of the electrode sheet. That is, the control signal of the control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll is received so that the thickness of the rolled electrode sheet is within the range of ± 2 μm with respect to the thickness of the reference electrode sheet, The thickness of the electrode sheet is adjusted by dividing the thickness of the electrode sheet within a range of 1 占 퐉 to prevent divergence of the thickness of the electrode sheet.
본 발명에 따른 구체적인 실시예에서, 상기 이격공간 조절부는, 좌측 최외각의 전극시트와 우측 최외각의 전극시트 각각의 두께가 개별적으로 제어되도록, 좌측과 우측의 상부 롤 및/또는 하부 롤이 독립적으로 구동되고, 좌측 상부롤 및/또는 하부롤을 구동하는 모터, 감속기, 스크류를 포함하는 제 1 조절부; 및 우측 상부롤 및/또는 하부 롤을 구동하는 모터, 감속기, 스크류를 포함하는 제 2 조절부; 를 포함한다.In a specific embodiment according to the present invention, the spacing space regulating unit is configured such that the left and right upper rolls and / or lower rolls are independently controlled so that the thickness of each of the leftmost outermost electrode sheet and the rightmost outermost electrode sheet is individually controlled. A first regulator including a motor, a speed reducer, and a screw, which are driven by the upper left roll and / or the lower roll; And a second regulator including a motor for driving the upper right roll and / or the lower roll, a speed reducer, and a screw; .
따라서, 좌측 전극시트에서 두께 편차가 발생하는 경우에는, 좌측 모터만을 구동하여 좌측의 상부 롤 및/또는 하부 롤만을 이동시켜 좌측 전극시트의 두께만을 조절하고, 우측 전극시트에서 두께 편차가 발생하는 경우에는, 우측 모터만을 구동하여 우측의 상부 롤 및/또는 하부 롤만을 이동시켜 우측 전극시트의 두께만을 조절할 수 있다. Therefore, when a thickness variation occurs in the left electrode sheet, only the left motor is driven to move only the upper roll and / or the lower roll to the left to adjust only the thickness of the left electrode sheet, and when the thickness deviation occurs in the right electrode sheet Only the right motor can be driven to move only the upper roll and / or the lower roll on the right side to adjust the thickness of the right electrode sheet.
본 발명의 구체적인 실시예에서, 세 개의 전극시트들이 동시에 압연되는 경우, 좌측의 전극시트와 우측의 전극시트의 두께를 각각 조절함으로써 세 개의 전극시트들의 두께를 조절할 수 있다. 이 때, 상부 롤 및/또는 하부 롤의 좌측 또는 우측만을 상하로 이동하여 전극시트의 두께를 조절하므로 중앙에 위치하는 전극시트의 두께는 큰 변화가 없는 것으로 볼 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, when three electrode sheets are simultaneously rolled, the thickness of the three electrode sheets can be adjusted by adjusting the thickness of the left electrode sheet and the right electrode sheet, respectively. At this time, only the left or right side of the upper roll and / or lower roll is moved up and down to adjust the thickness of the electrode sheet, so that the thickness of the electrode sheet positioned at the center is not greatly changed.
이러한 이차전지용 전극시트 압연장치는, 전극시트의 이송속도가 기준 속도에 도달하면 두께 콘트롤부 및 이격공간 조절부를 자동 실행하는 자동 실행부를 더 포함할 수 있고, 본 발명의 비제한적인 실시예에서, 상기 기준속도는 45 m/min 내지 60 m/min일 수 있다. Such an electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery may further include an automatic execution unit that automatically executes the thickness control unit and the spacing space adjusting unit when the conveying speed of the electrode sheet reaches the reference speed. In a non-limiting embodiment of the present invention, The reference speed may be 45 m / min to 60 m / min.
다만, 압연장치의 작동상태 및 보정값의 설정 등을 위한 테스트 시, 기준속도 이상에서도 자동 실행부의 작동을 종료시킬 수 있을 것이고, 구체적으로, 온/오프(on/off)버튼으로 상기 자동실행부의 작동을 종료시킬 수 있을 것이다. However, during the test for setting the operating state of the rolling device and the correction value, the operation of the automatic execution section may be terminated even if the reference speed is above the reference speed. Specifically, the automatic execution section may be turned on / The operation can be terminated.
또한, 상기 이차전지용 전극시트 압연장치는 전극시트의 고유문자를 인식하고 인식된 고유문자를 두께 콘트롤부로 송신하는 고유문자 인식부를 더 포함할 수 있고, 이 때, 상기 두께 콘트롤부는 수신된 고유문자를 구분하여 이격공간을 제어하는 것을 특징으로 한다. Further, the electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery may further include a unique character recognizing unit for recognizing the unique character of the electrode sheet and transmitting the recognized unique character to the thickness control unit. In this case, Thereby controlling the spacing space.
따라서, 본 발명에 따른 전극시트 압연장치는, 서로 다른 용량, 출력, 안전성 등의 특성을 갖도록, 개개의 전극시트들을 서로 다른 전극밀도, 두께 등으로 제조해야 하는 경우에도, 압연롤 사이의 두께 조절 등을 위한 준비과정을 별도로 요구하지 않고, 각각의 전극시트들에 입력되어 있는 고유문자를 인식하여 연속으로 별개의 전극시트들을 제조할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the electrode sheet rolling apparatus according to the present invention can control the thickness between the rolling rolls even when the individual electrode sheets are to be manufactured with different electrode densities, thicknesses, etc. so as to have different characteristics such as capacity, output, It is possible to manufacture separate electrode sheets in a continuous manner by recognizing unique characters inputted to the respective electrode sheets without separately preparing a preparation process for the electrode sheets.
이 때, 상기 고유문자는 제품별 일련번호, 예를 들어, 제조번호로서, 바코드처럼 전극시트에 입력 또는 각인되어 있을 수 있다. 따라서, 이 경우, 상기 고유문자 인식부는 바코드 리더기로 구성될 수 있다. At this time, the unique character may be inputted or stamped on an electrode sheet like a barcode, for example, a serial number for each product, for example, a serial number. Accordingly, in this case, the inherent character recognition unit may be configured as a barcode reader.
또한, 본 발명은 상기한 이차전지용 전극시트 압연장치를 이용하여 전극시트의 두께를 조절하는 방법을 제공한다. Further, the present invention provides a method of controlling the thickness of an electrode sheet using the above-described electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery.
상기 전극시트 두께 조절방법은, The electrode sheet thickness adjusting method includes:
동시에 둘 이상의 전극시트들을 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간으로 통과시켜 압연하는 압연단계;At the same time, rolling the two or more electrode sheets through a spacing space between the upper roll and the lower roll;
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 두께를 측정하는 평균 두께 측정단계;An average thickness measuring step of measuring a thickness of a center portion corresponding to 80 to 90% of an entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets;
상기 평균 두께 값을 기준 두께 대비 ±2 ㎛의 범위 이내로 자동 조절하는 조절단계; Adjusting the average thickness value within a range of +/- 2 mu m with respect to a reference thickness;
를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 조절단계는 좌측 최외각의 전극시트의 평균 두께 값과 우측 최외각의 전극시트의 평균 두께 값을 독립적으로 조절할 수 있다. Wherein the adjustment step may independently adjust the average thickness value of the leftmost outermost electrode sheet and the average thickness value of the rightmost outermost electrode sheet.
본 발명은 또한, 상기한 이차전지용 전극시트 압연장치를 이용하여 제조된 전극시트 및 상기 전극시트를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an electrode sheet manufactured using the above-described electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery, and a lithium secondary battery including the electrode sheet.
상기 전극시트는 양극시트 또는 음극시트일 수 있고, 상기 전극시트는 조립공정에서 권취 또는 적층할 수 있도록, 커터를 이용하여 인정한 폭으로 절단된 후, 적층 또는 권취되어 전극조립체를 형성한다.The electrode sheet may be a positive electrode sheet or a negative electrode sheet. The electrode sheet is cut into a predetermined width using a cutter so that the electrode sheet can be wound or laminated in the assembling process, and then laminated or wound to form an electrode assembly.
상기 전극조립체는 전지케이스에 수용되어 리튬 이차전지를 형성한다.상기 리튬 이차전지는 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지, 리튬 이온 폴리머 이차전지일 수 있다. The electrode assembly is accommodated in a battery case to form a lithium secondary battery. The lithium secondary battery may be a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.
상기 양극시트, 음극시트 및 리튬 이차전지의 제조방법 및 구성성분 등에 대해서는 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있므므로, 이하 자세한 설명은 생략한다. The positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the manufacturing method and constituent components of the lithium secondary battery are well known to those skilled in the art, and a detailed description thereof will be omitted.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be used not only in a battery cell used as a power source of a small device but also as a unit cell in a middle- or large-sized battery module including a plurality of battery cells.
또한, 본 발명은 상기 전지모듈을 중대형 디바이스의 전원으로 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 중대형 디바이스는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차 및 전력 저장장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Also, the present invention provides a battery pack including the battery module as a power source of a middle- or large-sized device, wherein the middle- or large-sized device is an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV) An electric vehicle including a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), a power storage device, and the like, but the present invention is not limited thereto.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 양산단계에서 둘 이상의 전극시트들을 동시에 압연하는 장치에 관한 것으로서, 전극시트의 두께 조절의 신뢰성을 확보하면서, 향상된 생산성을 발휘한다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention relates to an apparatus for simultaneously rolling two or more electrode sheets in a mass production step, and achieves improved productivity while ensuring reliability of thickness control of the electrode sheet.
그 결과, 본 발명에 따른 전극시트 압연장치 및 이를 이용하는 전극시트 두께 조절방법으로 제조된 전극시트는 전지셀의 전기화학적 성능 및 안전성을 향상시키는 효과를 발휘한다. As a result, the electrode sheet rolling apparatus according to the present invention and the electrode sheet manufactured by the method of adjusting the thickness of the electrode sheet using the electrode sheet rolling apparatus have the effect of improving the electrochemical performance and safety of the battery cell.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치의 측면 모식도이다;
도 2는 도 1의 평면도이다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치를 이용하여 압연된 전극시트의 두께를 연속적으로 측정한 결과를 보여주는 그래프이다;
도 4는 비교예에 따른 압연장치를 이용하여 압연된 전극시트의 두께를 연속적으로 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.1 is a side schematic view of a rolling apparatus according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a plan view of Figure 1;
3 is a graph showing a result of continuously measuring the thickness of the rolled electrode sheet using the rolling apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph showing a result of continuously measuring the thickness of the rolled electrode sheet using the rolling apparatus according to the comparative example.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치의 측면도를 모식적으로 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 평면도를 모식적으로 도시한 것이다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치는, 롤 프레스부(100); 두께 콘트롤부(200); 이격공간 조절부(300); 자동 실행부(400); 고유문자 인식부(500); 및 이송 롤들(21, 22, 23, 24); 및 권취 롤(30);을 포함하는 구조로 이루어져 있다. Fig. 1 schematically shows a side view of a rolling apparatus according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 schematically shows a plan view of Fig. 1 and 2, a rolling apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
롤 프레스부(100)는 상부 롤(110)과 하부 롤(120)을 포함하는 구조로 이루어져 있고, 상부 롤(110)과 하부 롤(120) 사이의 이격공간으로 전극시트(10)를 통과시켜 압연한다. 도 2를 참조하면, 세 개의 전극시트들(10a, 10b, 10c)이 동시에 압연되고 있다. The
두께 콘트롤부(200)는 두께 측정부(210)와 제어부(220)를 포함한다. The
두께 측정부(210)는 좌측 전극시트(10c) 및 우측 전극시트(10a)의 중심부(A)의 두께 면에 수평으로 광을 조사하는 광원(211a)과 광원(211a)으로부터 조사된 광을 수신하는 광센서(211b)로 이루어진 제 1 센서(210)와, 광원(211a)과 광센서(211b)의 사이에 위치하고, 좌측 전극시트(10c) 및 우측 전극시트(10a)의 중심부(A)의 두께 면에 수직방향으로 자장을 투과하는 제 2 센서(212)를 포함하여 이루어져 있다.The
제어부(220)는 좌측 전극시트(10c) 및 우측 전극시트(10a)의 중심부(A)의 평균 두께를 산출하고 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 압연된 전극시트들(10a, 10b, 10c)의 두께가 기준 전극시트의 두께 대비 ±2 ㎛의 범위 내에 있도록 제어신호를 이격공간 조절부(300)로 실시간 무선 송신한다. The
두께 콘트롤부(200)는 좌측 전극시트(10c) 및 우측 전극시트(10a)의 중심부(A)의 평균 두께를 측정하고, 중심부(A)는 좌측 전극시트(10c) 및 우측 전극시트(10a)의 전체 폭(W) 대비 80 내지 90%에 해당하는 부분이다.The
두께 콘트롤부(200)는 압연된 전극시트(10)의 두께가 기준 전극시트의 두께 대비 ±2 ㎛의 범위를 벗어나면 자동으로 압연장치를 정지시킬 수 있다.The
이격공간 조절부(300)는, 좌측 최외각의 전극시트(10c)와 우측 최외각의 전극시트(10a)의 중심부(A) 각각의 두께가 개별적으로 제어되도록, 좌측과 우측의 상부 롤(110) 및/또는 하부 롤(120)을 독립적으로 구동한다.The spacing
이격공간 조절부(300)는 좌측 상부 롤(110) 및/또는 하부 롤(120)을 구동하는 모터(321), 감속기(322), 스크류(미도시)를 포함하는 제 1 조절부(320); 및The
우측 상부 롤(110) 및/또는 하부 롤(120)을 구동하는 모터(311), 감속기(312), 스크류(313)를 포함하는 제 2 조절부(310); 를 포함하는 구조로 이루어져 있다. A
제 1 조절부(320)는 좌측 전극시트(10c)의 중심부(A)에서 두께 편차가 발생하는 경우, 좌측 상부롤(110) 및/또는 하부롤(120)을 1회 구동시 최대 1 ㎛이내의 범위에서 구동한다. When the thickness variation occurs in the center portion A of the
제 2 조절부(310)는 우측 전극시트(10a) 의 중심부(A) 에서 두께 편차가 발생하는 경우, 우측 상부롤(110) 및/또는 하부롤(120)을 1회 구동시 최대 1 ㎛이내의 범위에서 구동한다.The
자동 실행부(400)는 전극시트(10)의 이송속도가 45 m/min 내지 60 m/min에 도달하면, 두께 콘트롤부(200) 및 이격공간 조절부(300)를 자동 실행한다. The
고유문자 인식부(500)는 전극시트(10)의 고유문자를 인식하고 인식된 고유문자를 두께 콘트롤부(300)로 송신하고, 두께 콘트롤부(300)는 수신된 고유문자를 구분하여 이격공간을 제어한다. The inherent
따라서, 서로 다른 고유문자가 입력된 전극시트들이 연속하여 압연장치로 투입되는 경우에도, 압연장치를 멈추는 일 없이 연속작업이 가능하다. Therefore, even when the electrode sheets to which different inherent characters are inputted are continuously fed into the rolling apparatus, continuous operation is possible without stopping the rolling apparatus.
< 실험예 > <Experimental Example>
상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 수작업으로 조절한 종래의 압연장치로 압연된 전극시트의 두께와 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치로 압연된 전극시트의 두께를 연속적으로 측정하고, 그 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다. The thickness of the rolled electrode sheet and the thickness of the rolled electrode sheet according to the embodiment of the present invention are continuously measured by a conventional rolling apparatus in which the spacing space between the upper roll and the lower roll is manually adjusted, The results are shown in Fig. 3 and Fig.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연장치를 이용하여 압연된 전극시트의 두께를 연속적으로 측정한 결과를 보여주는 그래프이고, 도 4는 비교예에 따른 압연장치를 이용하여 압연된 전극시트의 두께를 연속적으로 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the results of continuous measurement of the thickness of the rolled electrode sheet using the rolling apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the results of measurement of the thickness of the rolled electrode sheet FIG. 5 is a graph showing a result of continuously measuring the thickness. FIG.
도 3을 참조하면, 전극시트의 평균 두께는 6 ㎛이고, ±2 ㎛의 범위 내에서 제어됨을 알 수 있으나, 도 4를 참조하면, 평균 두께는 6 ㎛이지만, ±4 ㎛의 범위 내에서 제어됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the average thickness of the electrode sheet is controlled to be within a range of 6 μm and ± 2 μm. However, referring to FIG. 4, the average thickness is 6 μm, .
따라서, 본 발명에 따른 압연장치를 이용하여 압연된 전극시트는 종래의 압연장치에 비해서 두께 편차를 최소화할 수 있다.
Therefore, the electrode sheet rolled by using the rolling apparatus according to the present invention can minimize the thickness deviation as compared with the conventional rolling apparatus.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (21)
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부; 및
상기 콘트롤부로부터 신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤, 또는 하부 롤, 또는 상부 롤 및 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부;
를 포함하고 있고,
상기 콘트롤부는,
압연된 전극시트의 두께 면에 수평으로 광을 조사하는 광원과 상기 광원으로부터 조사된 광을 수신하는 광센서로 이루어진 제 1 센서와, 상기 광원과 광센서의 사이에 위치하고, 전극시트의 두께 면에 수직방향으로 자장을 투과하는 제 2 센서를 포함하여 이루어진 두께 측정부; 및
전극시트의 평균 두께를 산출하고 상기 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 제어신호를 이격공간 조절부로 송신하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치.A roll press portion for rolling at least two electrode sheets at the same time through a space between the upper roll and the lower roll;
The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll; And
A spacing space regulator for receiving signals from the control unit and moving the upper roll, the lower roll, or the upper roll and the lower roll, respectively, for controlling the spacing space;
And,
The control unit includes:
A first sensor comprising a light source for horizontally irradiating light to a thickness surface of the rolled electrode sheet and an optical sensor for receiving the light emitted from the light source, and a second sensor disposed between the light source and the optical sensor, And a second sensor that transmits a magnetic field in a vertical direction; And
A controller for calculating an average thickness of the electrode sheet, comparing the average thickness value with a reference electrode sheet thickness value, and transmitting a control signal to the spacing adjusting unit;
And an electrode sheet rolling device for a secondary battery.
전기 모터;
상기 전기 모터의 회전수를 줄여 회전력을 높여주는 감속기; 및
회전력을 이용하여 상부 롤 및 하부 롤 사이의 이격공간을 조절하는 스크류;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치. [2] The apparatus of claim 1,
Electric motor;
A decelerator for increasing the rotational force by reducing the number of rotations of the electric motor; And
A screw for adjusting the spacing space between the upper roll and the lower roll using a rotational force;
And an electrode sheet rolling device for a secondary battery.
좌측 상부롤, 또는 하부롤, 또는 좌측 상부롤 및 하부롤을 구동하는 모터, 감속기, 스크류를 포함하는 제 1 조절부; 및
우측 상부롤, 또는 하부롤, 또는 우측 상부롤 및 하부롤을 구동하는 모터, 감속기, 스크류를 포함하는 제 2 조절부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치. [10] The apparatus of claim 9,
A first regulating portion including a left upper roll, or a lower roll, or a motor driving a left upper roll and a lower roll, a speed reducer, and a screw; And
A second regulating portion including a motor for driving a right upper roll or a lower roll, or a right upper roll and a lower roll, a speed reducer, and a screw;
And an electrode sheet rolling device for a secondary battery.
동시에 둘 이상의 전극시트들을 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간으로 통과시켜 압연하는 압연단계;
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 두께를 측정하는 평균 두께 측정단계;
상기 평균 두께 값을 기준 두께 대비 ±2 ㎛의 범위 이내로 자동 조절하는 조절단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극시트 두께 조절방법. A method of regulating the thickness of an electrode sheet using an electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery according to claim 1,
At the same time, rolling the two or more electrode sheets through a spacing space between the upper roll and the lower roll;
An average thickness measuring step of measuring a thickness of a center portion corresponding to 80 to 90% of an entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets;
Adjusting the average thickness value within a range of +/- 2 mu m with respect to a reference thickness;
And adjusting the thickness of the electrode sheet.
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부; 및
상기 콘트롤부로부터 신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤, 또는 하부 롤, 또는 상부 롤 및 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부;
를 포함하고 있고,
상기 이격공간 조절부는, 좌측 최외각의 전극시트와 우측 최외각의 전극시트 각각의 두께가 개별적으로 제어되도록, 좌측과 우측의 상부 롤, 또는 하부 롤, 또는 상부 롤 및 하부 롤이 독립적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치.A roll press portion for rolling at least two electrode sheets at the same time through a space between the upper roll and the lower roll;
The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll; And
A spacing space regulator for receiving signals from the control unit and moving the upper roll, the lower roll, or the upper roll and the lower roll, respectively, for controlling the spacing space;
And,
The spacing space adjusting unit may be configured such that the left and right upper rolls or the lower rolls or the upper and lower rolls are independently driven so that the thickness of each of the leftmost outermost electrode sheet and the rightmost outermost electrode sheet is individually controlled Wherein said electrode sheet rolling apparatus for a secondary battery comprises:
압연된 둘 이상의 전극시트들 중 최외각에 위치하는 각각의 전극시트의 전체 폭 대비 80 내지 90%에 해당하는 중심부의 평균 두께를 측정하고, 산출된 평균 두께 값을 기준 전극시트 두께 값과 비교하여 상부 롤과 하부 롤 사이의 이격공간을 제어하는 전극시트 두께 콘트롤부;
상기 콘트롤부로부터 신호를 수신하여 이격공간의 제어를 위해 상부 롤, 또는 하부 롤, 또는 상부 롤 및 하부 롤을 각각 이동시키는 이격공간 조절부; 및
전극시트의 고유문자를 인식하고 인식된 고유문자를 두께 콘트롤부로 송신하는 고유문자 인식부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극시트 압연장치.A roll press portion for rolling at least two electrode sheets at the same time through a space between the upper roll and the lower roll;
The average thickness of the center portion corresponding to 80 to 90% of the entire width of each of the electrode sheets located at the outermost one of the two or more rolled electrode sheets is measured, and the calculated average thickness value is compared with the reference electrode sheet thickness value An electrode sheet thickness control unit for controlling the spacing space between the upper roll and the lower roll;
A spacing space regulator for receiving signals from the control unit and moving the upper roll, the lower roll, or the upper roll and the lower roll, respectively, for controlling the spacing space; And
A unique character recognition unit for recognizing a unique character of the electrode sheet and transmitting the recognized characteristic character to the thickness control unit;
And an electrode sheet rolling device for a secondary battery.
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2012
- 2012-06-13 KR KR1020120062974A patent/KR101527357B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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