KR101874281B1 - 2차 전지용 전극 생산 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부; 상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 제1 펀칭부; 상기 제1 펀칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 제2 펀칭부; 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부;및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고, 상기 전극소재는 패턴형이며, 길이 방향으로 제1 영역 및 제2 영역이 번갈아 배치되고, 상기 제1 영역은 코팅층이 포함된 영역이며, 상기 제2 영역은 코팅층이 제거된 영역이고, 상기 제1 펀칭부는 제2 영역에서 노치를 형성시키고, 상기 제2 펀칭부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계를 기준하여, 상기 제2 영역에서는 상기 노치를 지나도록 제2 영역을 절단하고 동시에 상기 제1 영역을 절단하여, 상기 제2 영역에서 상기 전극의 전극 탭을 형성시키는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공한다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}
본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 전지용 전극의 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.
충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다.
전극은 패턴형의 금속판으로 형성된 전극소재에 전극 탭을 형성하는 노칭(Notching)공정 및 상기 전극 탭이 형성된 전극소재를 일정한 간격으로 절단하는 커팅공정을 통하여 생산된다. 전극 탭을 형성하는 방향에 따라 전극소재의 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 전극 탭을 형성하는 영역이 전극소재의 폭 방향으로 돌출되는 제1 타입과, 전극 탭을 형성하는 영역이 전극소재의 길이 방향으로 돌출되는 제2 타입이 있을 수 있다. 여기서, 제2 타입의 경우, 전극 탭의 돌출 방향이 전극소재의 이송 방향과 동일하기 때문에, 길이 방향을 기준으로, 전극 탭의 크기의 오차가 크게 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 전극 탭의 돌출 방향이 전극소재의 이송 방향과 동일한 경우, 전극 탭의 크기에 오차를 줄일 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공함에 있다.
실시예에 따르면, 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서, 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부와, 상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 제1 펀칭부와, 상기 제1 펀칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 제2 펀칭부와, 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부 및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고, 상기 전극소재는 패턴형이며, 길이 방향으로 제1 영역 및 제2 영역이 번갈아 배치되고, 상기 제1 영역은 코팅층이 포함된 영역이며, 상기 제2 영역은 코팅층이 제거된 영역이고, 상기 제1 펀칭부는 제2 영역에서 노치를 형성시키고, 상기 제2 펀칭부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계를 기준하여, 상기 제2 영역에서는 상기 노치를 지나도록 제2 영역을 절단하고 동시에 상기 제1 영역을 절단하여, 상기 제2 영역에서 상기 전극의 전극 탭을 형성시키는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 전극소재의 이동 경로를 기준으로, 상기 제1 펀칭부와 상기 제2 펀칭부 사이에는 피딩부가 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 펀칭부는 센서부를 포함하고, 상기 센서부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계를 감지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 피딩부는 상기 센서부에서 감지한 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계의 위치에 기초하여, 상기 제1 펀칭부 및 상기 제2 펀칭부에 각각 상기 제2 영역을 정렬시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 노치는 사각 형상이며, 상기 노치의 길이는 상기 제1 영역의 길이보다 작고, 상기 노치의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 작을 수 있다.
바람직하게는, 상기 배출부는, 상기 전극 소재의 이동 경로상에 배치된 전극 흡착 지점을 사이에 두고 마주보고 배치되는 제1 매거진과 제2 매거진과, 상기 전극 흡착 지점을 기준하여, 좌우 방향으로 이격 배치되는 제1 흡착부와 제2 흡착부를 포함하고, 상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부가 각각 상기 제1 매거진 및 상기 전극 흡착 지점에 동시에 정렬되거나, 상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부가 각각 상기 제2매거진 및 상기 전극 흡착 지점에 동시에 정렬되도록, 상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부를 좌우 방향으로 일체로 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부 중 상기 전극 흡착 지점에 정렬된 어느 하나는 흡착이 수행되고, 상기 제1 매거진 또는 상기 제2 매거진에 정렬된 다른 하나는 흡착이 해제될 수 있다.
본 발명은, 전극 탭의 돌출 방향이 전극소재의 이송 방향과 동일한 경우, 전극 탭의 크기에 오차를 줄일 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이고,
도 2는 전극소재를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도,
도 4는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도,
도 5는 전극소재에 형성된 노치를 도시한 도면,
도 6은 제1 펀칭부를 도시한 도면,
도 7은 제2 펀칭부를 도시한 도면,
도 8은 제1 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제1 펀칭 과정을 도시한 도면,
도 9는 제1 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제2 펀칭 과정을 도시한 도면,
도 10은 제1 펀칭 과정과 제2 펀칭 과정을 통해 제1 방향으로 돌출된 전극 탭이 형성된 전극이 생산되는 과정을 도시한 도면,
도 11은 제2 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제1 펀칭 과정과 제2 펀칭 과정을 도시한 도면,
도 13은 배출부를 도시한 도면,
도 14 및 도 15는 배출부의 작동을 도시한 도면,
도 16은 배출부의 로테이션을 도시한 도면,
도 17은 배출부의 푸셔를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치이다.
도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이고, 도 2는 전극소재를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 언 와인딩부(100), 제1 펀칭부(200), 제2 펀칭부(300), 비젼검사부(400), 전극배출부(500)를 포함할 수 있다.
전극소재(S)는 가로로 길게 이어지는 패턴형의 금속판으로 이루어질 수 있다. 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리일 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄일 수 있다. 전극소재(S)는 제1 영역(S10)과 제2 영역(S20)이 길이 방향을 따라 번갈아 배치된다. 제1 영역(S10) 은 코팅층이 있는 영역이며, 제2 영역(S20)은 코팅층이 없는 영역으로 전극 탭을 형성하는 영역이다. 제2 영역(S20)는 전극소재(S)의 길이 방향을 따라 일정한 피치(pitch)로 배치될 수 있다.
입측의 언 와인딩부(100)로부터 전극소재(S)가 공급되면, 제1 펀칭부(200) 및 제2 펀칭부(300)에 의해 전극소재(S)에 전극 탭(Sb)이 형성된다. 제2 펀칭부(300)는 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 제품의 요구되는 크기로 커팅하여 낱개의 전극(Sa)으로 생산한다. 생산된 전극(Sa)은 배출부(800)에 구비된 매거진에 자동으로 정렬되어 적재된다.
도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 언 와인딩부(100)는 패턴형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)를 연속공급한다. 언 와인딩부(100)는 복수의 전극소재 공급용 릴 및 서보모터(103)를 포함한다. 언 와인딩부(100)는 복수의 전극소재 공급용 릴로부터 전극소재(S)를 연속공급한다. 복수의 전극소재 공급용 릴은 전극소재(S)를 두루마리 형태로 각각 감아서 보관하며, 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)로 구성된다. 또한, 상기 복수의 전극소재 공급용 릴은 필요에 따라 두 개 이상 구성될 수도 있다. 서보모터(103)는 보관된 전극소재(S)가 공급되도록 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각을 구동시킨다. 또한, 언와인딩부(100)는 메카척(105), 프레임(107), LM가이드블럭(109), 및 LM가이드블럭용 서보모터(111)를 더 포함하여 2차 전지용 전극의 제품크기에 따라 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)의 위치를 조절한다. 여기서, 프레임(107)은 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)을 지지한다. 그리고 LM가이드블럭(109)은 LM가이드블럭용 서보모터(111)에 의해 구동되어 프레임(107)을 메카척(105)의 회전축 전후로 왕복이동시킨다. 또한, LM가이드블럭용 서보모터(111)는 정역방향 회전력을 부여하여 LM가이드블럭(109)을 구동시킨다. 그리고 전극소재(S)는 서보모터(103)에 의한 메카척(105)의 회전으로 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각에 두루마리 형태로 감겨 있다.
또한, 언와인딩부(100)는 서보모터(103)를 구동시켜 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 제1 전극소재 공급용 릴(101a)이 예비 공급용으로 대기한다. 그리고 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)가 모두 공급되면, 언 와인딩부(100)는 공급되는 전극소재(S)를 교체하여 제1 복수의 전극소재 공급용 릴(101a)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 다시 전극소재(S)를 감아서 보관하는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)이 예비 공급용으로 대기한다.
또한, 언와인딩부(100)는 제1, 제2 가이드롤러(121a,121b), 제1, 제2 석션플레이트(131a,131b), 및 제1, 제2 전극소재 소진 센서(141a,141b)를 포함하며, 제1, 제2 전극소재 소진 센서(141a, 141b)의 센싱에 따라 제1, 제2 석션플레이트(131a, 131b)가 순차적으로 대응되는 전극소재를 커팅 및 접착하여 전극생산시스템의 멈춤없이 상기 공급되는 전극소재의 교체가 자동으로 이루어져 즉시 전극소재(S)를 연속으로 공급할 수 있다. 여기서, 도시된 도면부호 151은 언 와인딩부(100)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 하는 가이드롤러(151)이다.
제1 가이드롤러(121a)는 제1 전극소재 공급용 릴(101a)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 한다. 또한, 제2 가이드롤러(121b)는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)로부터 공급된 전극소재(S)를 가이드한다.
언와인딩부(100)는 예비 공급용으로 대기하고 있는 전극소재(S)가 자동으로 교체되는 언 와인더 오토스플라이스 방식으로 작동될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 언와인딩부(100)는 공급되는 전극소재의 교체가 수동(手動)인 방식으로도 작동될 수 있다.
도 5는 전극소재에 형성된 노치를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제1 펀칭부(200)는 전극소재(S)의 제2 영역(S20)에서 노치((N)를 형성시킨다. 노치(N)는 전극 탭(Sb)을 성형하기 위한 것이다. 제1 영역(S10)과 제2 영역(S20)의 일측 경계를 B1이라 하고, 타측 경계를 B2라 한다. 노치(N)는 사각 형태일 수 있다. 2개의 노치(N)는 제2 영역(S20)의 상단과 하단에 각각 배치될 수 있다. 노치(N)의 길이(L2)는 제2 영역(S20)의 길이(L1)보다 작고, 노치(N)의 폭(W2)은 제2 영역(S20)의 W(1)보다 작다. 제2 영역(S20)의 폭 방향을 기준으로, 노치(N)를 제외한 제2 영역(S20)의 잔여영역(S21)은 전극 탭(Sb)을 형성하는 영역이다. 그리고, 제2 영역(S20)의 길이 방향을 기준으로, 노치(N)를 제외한 제2 영역(S20)의 잔여영역(S22)은 제2 펀칭부(300)를 통해 제거되는 영역이다.
도 6은 제1 펀칭부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 이러한 제1 펀칭부(200)는 금형상판(201)과 금형하판(202)과 구동부(203)를 포함할 수 있다. 이동하는 전극소재(S)를 기준으로, 금형상판(201)는 전극소재(S)의 상측에 배치되며, 금형하판(202)은 전극소재(S)의 하측에 배치된다. 금형상판(201) 또는 금형하판(202)는 펀칭부재가 배치될 수 있다. 펀칭부재는 사각형 또는 "ㄱ"자형 " 또는 "ㄷ" 자형 일수 있다. 금형상판(201)과 금형하판(202)는 각각 구동부(203)와 연결된다. 구동부(203)는 서보모터와 서보모터의 동력을 전달하는 동력전달부재를 포함할 수 있다. 제1 펀칭부(200)에는 전극소재(S)를 커팅할 때, 전극소재(S)를 눌러주는 그리퍼 장치를 포함할 수도 있다.
금형상판(201)과 금형하판(202)은 각각 상하로 이동한다. 금형상판(201)과 금형하판(202)에 제2 영역(S20)이 정렬된 경우, 금형상판(201) 및 금형하판(202)이 이동하거나 금형상판(201) 및 금형하판(202) 중 어느 하나가 이동하여 제2 영역(S20)에 노치(N)를 형성시킨다.
피딩부(10)는 제1 펀칭부(200)의 후방에 배치된다. 피딩부(10)는 제1 펀칭부(200)에서 공급되는 전극소재(S)를 제2 펀칭부(300)에 공급한다.
도 7은 제2 펀칭부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 제2 펀칭부(300)는 전극소재(S)의 이동 경로 상에 배치된다. 제2 펀칭부(300)는 전극소재(S)를 폭 방향을 따라 커팅하는 장치이다. 제2 펀칭부(300)는 노치(N)를 제외한 제2 영역(S20)의 잔여영역(S21,S22)을 커팅하여 전극 탭(sb)을 남긴 채, 전극소재(S)를 커팅한다. 이때, 제2 펀칭부(300)는 노치(N)를 지나도록 잔여영역(S21)을 커팅한다. 동시에 제2 펀칭부(300)는 타측 경계(B2)에 인접한 제1 영역(S10)을 커팅한다. 이러한 제2 펀칭부(300)는 금형상판(301)과 금형하판(302)과 구동부(303)를 포함할 수 있다. 이동하는 전극소재(S)를 기준으로, 금형상판(301)는 전극소재(S)의 상측에 배치되며, 금형하판(302)은 전극소재(S)의 하측에 배치된다. 금형상판(301)과 금형하판(302)에 제2 영역(S20)이 정렬된 경우, 금형상판(301) 및 금형하판(302)이 이동하거나 금형상판(301) 및 금형하판(302) 중 어느 하나가 이동하여 제2 영역(S20)의 잔여영역(S21)과 제1 영역(S10)을 커팅한다.
도 8은 제1 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제1 펀칭 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 제1 방향이란, 전극소재(S)의 이동 방향이다.
도 1, 도 5 및 도 8을 참조하면, 센서부(20)는 시작지점(A1)에서 제1 영역(S10)과 제2 영역(S20)의 경계(B1)를 감지한다. 시작지점(A1)에서 제2 영역(S20)의 피치만큼 전방에 위치한 지점에 제1 펀칭지점(A2)이 위치한다. 전극소재(S)의 첫번 째 제2 영역(S20)은 제1 펀칭지점(A2)에 정렬된다. 그리고, 전극소재(S)의 첫번 째 제2 영역(S20)은 시작지점(A1)에 위치한다. 제1 펀칭지점(A2)에서, 제1 펀칭부(200)는 제2 영역(S20)을 1차적으로 펀칭한다. 펀칭영역(300A)은 제2 영역(S20)의 상단을 걸친다. 그리고 또 하나의 펀칭영역(300B)은 제2 영역(S20)의 하단을 걸친다. 펀칭이 수행되면, 제2 영역(S20)의 잔여영역(S21,S22)은 "ㅓ"자 형태이다. 잔여영역(S21,S22) 중 상대적으로 폭이 좁은 잔여영역(S21)이 전극 탭으로 형성되는 영역이다.
도 9는 제1 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제2 펀칭 과정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 1차적으로, 제2 영역(S20)에 대한 펀칭이 완료되면, 펀칭된 제2 영역(S20)은 제2 펀칭지점(A3)에 정렬된다. 제1 펀칭지점(A2)에서 제2 영역(S20)의 피치만큼 전방에 위치한 지점에 제2 펀칭지점(A3)이 위치한다. 그리고 전극소재(S)의 두번 째 제2 영역(S20)은 제1 펀칭지점(A2)에 정렬된다. 제2 펀칭지점(A3)에서, 제2 펀칭부(300)는 제2 영역(S20)을 2차적으로 펀칭한다. 펀칭영역(400A)은 노치(N)가 형성된 제2 영역(S20)의 상단 및 하단을 걸친다.
도 10은 제1 펀칭 과정과 제2 펀칭 과정을 통해 제1 방향으로 돌출된 전극 탭이 형성된 전극이 생산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 펀칭지점(A3)에서, 펀칭영역(400A)은 경계(B2)가 포함되도록 노치(N)가 형성된 제2 영역(S20)의 상단 및 하단을 걸치며, 동시에, 펀칭영역(400A)은 제1 영역(S10)의 상단 및 하단을 걸친다. 따라서, 제2 펀칭지점(A3)에서 펀칭이 수행되면, 전극 탭(Sb)이 형성된 전극(Sa)이 낱개로 커팅된다. 전극 탭(Sb)의 돌출 방향은 전극소재(S)의 이동 방향이다.
도 11은 제2 방향으로 돌출된 전극 탭을 형성하기 위한 제1 펀칭 과정과 제2 펀칭 과정을 도시한 도면이다. 여기서, 제2 방향은 전극소재(S)의 이동 방향과 반대 방향이다.
도 1, 도 5 및 도 11을 참조하면, 시작지점(A1)에서 제1 영역(S10)과 제2 영역(S20)의 다른 경계(B2)를 감지한다. 이후, 전극소재(S)가 이동하면서 제2 영역(S20)은 제1 펀칭지점(A2)에 정렬된다. 제1 펀칭지점(A2)에서, 제1 펀칭부(200)는 제2 영역(S20)을 1차적으로 펀칭한다. 펀칭영역(300A)은 제2 영역(S20)의 상단을 걸친다. 그리고 또 하나의 펀칭영역(300B)은 제2 영역(S20)의 하단을 걸친다. 펀칭이 수행되면, 제2 영역(S20)의 잔여영역(S21,S22)은 "ㅏ"자 형태이다. 잔여영역(S21,S22) 중 상대적으로 폭이 좁은 잔여영역(S21)이 전극 탭으로 형성되는 영역이다.
도 12는 제1 펀칭 과정과 제2 펀칭 과정을 통해 제2 방향으로 돌출된 전극 탭이 형성된 전극이 생산되는 과정을 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 제2 펀칭지점(A3)에서, 펀칭영역(400A)은 경계(B1)가 포함되도록 노치(N)가 형성된 제2 영역(S20)의 상단 및 하단을 걸치며, 동시에, 펀칭영역(400A)은 제1 영역(S10)의 상단 및 하단을 걸친다. 따라서, 제2 펀칭지점(A3)에서 펀칭이 수행되면, 전극 탭(Sb)이 형성된 전극(Sa)이 낱개로 커팅된다. 전극 탭(Sb)의 돌출 방향은 전극소재(S)의 이동 방향과 반대 방향이다.
제2 영역(S20)이 일정한 피치로 형성된 패턴 타입의 전극소재(S)의 경우, 전극 탭(Sb)이 높이 방향이 전극소재(S)의 이동 방향과 동일하기 때문에, 전극 탭(Sb)의 크기에 오차가 크게 발생할 수 있다. 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은 위와 같은 제1 펀칭과정과 제2 펀칭과정을 통해, 전극 탭(Sb)의 크기 오차를 크게 줄일 수 있다.
도 1을 참조하면, 비젼 검사부(400)는 전극(Sa)의 품질을 영상으로 검출한다. 비젼 검사부(400)는 전극(Sa)의 외관을 촬영하여 품질이 우수한 제품을 선별한다. 비젼 검사부(400)는 전극(Sa)의 품질을 영상으로 검출하는 카메라를 구비하고, 상기 카메라에 의해서 검출된 영상을 표준 영상에 비교하여 품질이 우수한 전극(Sa)을 선별한다. 이때, 불량 전극이 검출된 경우, 해당 불량 전극은 외부로 제거한다.
도 13은 배출부를 도시한 도면이고, 도 14 및 도 15는 배출부의 작동을 도시한 도면이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 배출부(500)는 비젼 검사부(400)를 통해 선별된 양품의 전극(Sa)을 적재하는 장치이다. , 배출부(500)는 비젼 검사부(400)와 연동한다. 이러한 배출부(500)는 제1 매거진(510)과 제2 매거진(520)과 제1 흡착부(530)와, 제2 흡착부(540)와, 구동부(550)를 포함할 수 있다.
제1 매거진(510)과 제2 매거진(520)는 전극 흡착 지점(H)을 사이에 두고 마주 보고 배치된다. 전극 흡착 지점(H)은 전극소재(S) 이동경로 상에 배치된다. 제1 매거진(510)과 제2 매거진(520)은 선별된 전극(Sa)을 보관하는 곳이다. 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)는 전극 흡착 지점(H)을 기준으로 좌우 방향으로 이격 배치된다. 좌우 방향은 전극(Sa)의 이동 방향과 수직인 방향이다. 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)에는 흡착홀(K)이 포함된 흡착 플레이트와 연결되어 흡착과 탈착을 구현하는 장치가 각각 마련될 수 있다. 제1 흡착부(530)과 제2 흡착부(540)에는 각각 푸쉬부 삽입홀(P)이 배치된다. 푸쉬부 삽입홀(P)에 푸시부(도 17의 580)가 진입한다.
제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)는 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa1,Sa2,Sa3)를 흡착한다. 그리고 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)는 제1 매거진(510) 또는 제2 매거진(520)에서. 흡착을 해제하여, 전극(Sa1,Sa2,Sa3)를 탈착한다. 구동부(550)는 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)와 연결된다. 구동부(550)는 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)를 좌우 방향으로 일체로 이동시킨다. 구동부(550)는 전극 흡착 지점(H)을 거치도록 좌우 방향으로 배치될 수 있다. 전극 흡착 지점(H)에 위치한 제1 흡착부(530)에서 전극(Sa1)을 흡착한다.
이후, 도 14에서 도시한 바와 같이, 구동부(550)에 의해, 제1 흡착부(530)가 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa1)을 흡착한 상태로 제1 매거진(510)으로 이동하면, 제2 흡착부(540)는 전극 흡착 지점(H)으로 이동한다.
이후, 도 15에서 도시한 바와 같이, 제1 흡착부(530)가 제1 매거진(510)에 정렬되면, 제2 흡착부(540)는 전극 흡착 지점(H)에 정렬된다. 이때, 제1 흡착부(530)는 전극(Sa1)을 탈착하여 제1 매거진(510)에 적재한다. 그리고 제2 흡착부(540)는 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa2)을 흡착한다. 이후, 제1 흡착부(530)가 다시 전극 흡착 지점(H)으로 이동하여, 전극(Sa3)을 흡착한다. 제2 흡착부(540)는 제2 매거진(520)으로 이동하여, 전극(Sa2)를 탈착하여 제2 매거진(520)에 적재한다.
따라서, 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa1,Sa2,Sa3)이 멈춤 없이 연속적으로 흡착되고, 동시에, 제1 매거진(510)과 제2 매거진(520)에 번갈아 적재된다. 따라서, 전극(Sa)의 멈춤 없이 연속적인 적재가 가능하다.
도 16은 배출부의 로테이션을 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 전극(Sa)은 기준선(L)을 기준으로 기울어진 상태로, 전극 흡착 지점(H)에 공급될 수 있다. 기준선(L)은 전극(Sa)의 이동 경로를 나타내는 가상의 선이다. 배출부(500)의 센서를 통해, 전극(Sa)이 기울어진 상태로 공급되면, 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)는 로테이션부(560)를 통해 회전하여 전극(Sa)과 정렬될 수 있다. 제1 흡착부(530)와 제2 흡착부(540)는 전극(Sa)을 흡착한 후, 로테이션부(560)를 통해 본래의 위치로 회전되어, 제1 매거진(510) 또는 제2 매거진(520)을 향해 이동될 수 있다.
도 17은 배출부의 푸시부를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 배출부(500)는 푸시부(570)를 포함할 수 있다. 푸시부(570)는 스펀지 등 쿠션을 이용해서 전극(Sa)을 하측으로 배출시킨다. 푸시부(570)는 상하 이동할 수 있다. 푸시부(570)는 제1 매거진(510)과 제2 매거진(520)의 상측에 배치된다. 푸시부(570)는 전극을 탈착할 때, 하측으로 이동하여, 탈착되는 전극을 아래로 밀어줌으로써, 전극이 흔들리는 것을 방지한다.
배출부(500)는 가이드부(580)를 포함할 수 있다. 가이드부(580)는 수평 방향으로 이동가능하게 배치된다. 가이드부(580)는 제1 매거진(510) 또는 제2 매거진(520)에 적재되는 전극과 접촉하여 낙하하는 전극들이 기울어 지는 것을 방지한다.
이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 언와인딩부
200: 제1 펀칭부
300: 제2 펀칭부
400: 비젼검사부
500: 전극배출부
510: 제1 매거진
520: 제2 매거진
530: 제1 흡착부
540: 제2 흡착부
550: 구동부

Claims (7)

  1. 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부;
    상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 제1 펀칭부;
    상기 제1 펀칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 제2 펀칭부;
    상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부;및
    상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고,
    상기 전극소재는 패턴형이며, 길이 방향으로 제1 영역 및 제2 영역이 번갈아 배치되고, 상기 제1 영역은 코팅층이 포함된 영역이며, 상기 제2 영역은 코팅층이 제거된 영역이고,
    상기 제1 펀칭부는 제2 영역에서 노치를 형성시키고,
    상기 제2 펀칭부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계를 기준하여, 상기 제2 영역에서는 상기 노치를 지나도록 제2 영역을 절단하고 동시에 상기 제1 영역을 절단하여, 상기 제2 영역에서 상기 전극의 전극 탭을 형성시키는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전극소재의 이동 경로를 기준으로,
    상기 제1 펀칭부와 상기 제2 펀칭부 사이에는 피딩부가 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 펀칭부는 센서부를 포함하고,
    상기 센서부는 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계를 감지하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 피딩부는 상기 센서부에서 감지한 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 경계의 위치에 기초하여, 상기 제1 펀칭부 및 상기 제2 펀칭부에 각각 상기 제2 영역을 정렬시키는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 노치는 사각 형상이며,
    상기 노치의 길이는 상기 제1 영역의 길이보다 작고,
    상기 노치의 폭은 상기 제1 영역의 폭보다 작은 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 전극 소재의 이동 경로상에 배치된 전극 흡착 지점을 사이에 두고 마주보고 배치되는 제1 매거진과 제2 매거진;
    상기 전극 흡착 지점을 기준하여, 좌우 방향으로 이격 배치되는 제1 흡착부와 제2 흡착부를 포함하고,
    상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부가 각각 상기 제1 매거진 및 상기 전극 흡착 지점에 동시에 정렬되거나, 상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부가 각각 상기 제2매거진 및 상기 전극 흡착 지점에 동시에 정렬되도록, 상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부를 좌우 방향으로 일체로 이동시키는 구동부를 포함하는 작은 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부 중 상기 전극 흡착 지점에 정렬된 어느 하나는 흡착이 수행되고, 상기 제1 매거진 또는 상기 제2 매거진에 정렬된 다른 하나는 흡착이 해제되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
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