KR102634753B1

KR102634753B1 - 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛

Info

Publication number: KR102634753B1
Application number: KR1020230150836A
Authority: KR
Inventors: 이성구; 조인환
Original assignee: 베이인터내셔널 주식회사
Priority date: 2023-11-03
Filing date: 2023-11-03
Publication date: 2024-02-07

Abstract

본 발명은 셀 적층 이후 컷팅되어 스택킹테이블로 복귀되는 분리막의 편차를 보정하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛에 관한 것으로, 적층된 셀을 공급하기 위해 이동 가능하게 배치된 이동베이스; 상기 이동베이스 상에 배치되며, 적층된 셀 배출 이후 컷팅되어 리와인딩되는 분리막 단부측이 판면에 안착될 수 있도록 위치감지센서와 복수개의 제1버큠홀이 형성된 스택킹테이블; 및 상기 분리막 이동방향으로 상기 스택킹테이블에 인접되게 배치되어 분리막이 안착되며, 안착된 분리막 위치를 무빙수단을 통해 보정하면서 가상의 분리막 이동경로에 일치시키는 무빙스테이지;를 포함한다.

Description

이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛{Separator Correction unit for secondary battery cell stack device}

본 발명은 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 셀 적층 이후 컷팅되어 스택킹테이블로 복귀되는 분리막의 편차를 보정하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다.

이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.

즉, 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이러한 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.

적층식으로 이차전지 내부 셀 스택(cell stack)을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 각형배터리(Prismatic cell) 방식은 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 접혀진 양측 방향에서 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입되어 적층되도록 한다.

위와 같은 적층방식은, 롤 형태로 권선된 분리막이 복개의 롤러를 거쳐 장력이 유지된 상태로 스택킹테이블로 공급된다.

분리막은 타발된 전극폭에 맞게 지그재그로 공급되고, 양측에서 타발된 음극판과 양극판이 교차로 공급되어 소정의 매수를 갖는 셀을 형성한다.

적층된 셀은 분리막이 연결된 상태로 후 공정인 와인딩(Winding)부로 배출되며, 와인딩부에서 적층된 셀을 분리막으로 수회 감싸준 후 분리막이 컷팅된 상태로 다음 공정으로 이송된다.

이후, 커팅된 분리막의 말단부는 롤의 리와인딩에 의해 스택킹테이블로 자동 복귀되고, 앞서 서술된 방식으로 다시 음극판과 양극판을 이용한 새로운 셀을 적층하게 된다.

이때, 스택킹테이블에는 복귀되는 분리막이 스택킹테이블에 배치될 수 있도록 감지센서가 구비되며, 감지센서는 복귀하는 분리막 단부를 감지하여 리와인딩을 멈춤으로써 분리막이 스택킹테이블 상에 배치되게 한다.

그러나, 분리막은 감지센서에 의해 스택킹테이블에 위치된 상태일 뿐, 복귀되는 과정에서 진행방향에 대한 직진성이 담보되지 못하기 때문에 스택킹테이블 상에 이동경로를 벗어나 랜덤하게 위치되는 문제가 있다.

이는, 분리막이 8~20㎛의 두께를 갖는 초 박막의 필름 형태이면서 많은 정전기가 발생하기 때문에 리와인딩 과정에서 나풀거리면서 복귀되기 때문이다.

더욱이, 리와인딩 시 분리막의 이동경로 방향을 안내하기 위한 가이드 설치를 생각해 볼수도 있지만, 분리막 자체가 워낙 초 박막으로써 중력의 영향을 받지 않기 때문에 가이드 자체가 무의미하다.

따라서, 복귀된 분리막이 스택킹테이블 상에 이동경로를 벗어나 편차를 갖는 상태로 배치되면, 이후 새로운 셀 적층시 전극판들의 어느 일측이 노출됨에 따라 서로 접촉하는 문제가 발생하고, 이로 인해 쇼트가 발생함으로써 배터리 제조에 많은 불량요인으로 치명적인 문제를 갖게 된다.

국내등록특허 제10-2192738호

본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 셀 적층 이후 컷팅된 상태로 리와인딩에 의해 스택킹테이블로 복귀되는 분리막이 이동경로를 벗어나 편차를 갖더라도 보정을 통해 이동경로 상에 정확하게 배치될 수 있도록 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분리막 보정유닛는, 적층된 셀을 공급하기 위해 이동 가능하게 배치된 이동베이스; 상기 이동베이스 상에 배치되며, 적층된 셀 배출 이후 컷팅되어 리와인딩되는 분리막 단부측이 판면에 안착될 수 있도록 위치감지센서와 복수개의 제1버큠홀이 형성된 스택킹테이블; 및 상기 분리막 이동방향으로 상기 스택킹테이블에 인접되게 배치되어 분리막이 안착되며, 안착된 분리막 위치를 무빙수단을 통해 보정하면서 가상의 분리막 이동경로에 일치시키는 무빙스테이지;를 포함한다.

이때, 상기 무빙수단은, 일측이 상기 이동베이스에 고정되고, 타측이 상기 스택킹테이블과 무빙스테이지를 인접하게 지지하는 지지플레이트; 상기 지지플레이트와 무빙스테이지 사이로 배치되며, 상기 무빙스테이지가 상기 분리막 진행방향과 교차하는 방향으로 이동될 수 있도록 하는 L/M가이드; 및 상기 무빙스테이지와 연결되며, 구동을 통해 무빙스테이지를 이동시키는 구동모터;로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 무빙스테이지 판면에는 안착된 상기 분리막을 진공으로 지지하기 위한 복수개의 제2버큠홀이 형성된 것이 바람직하다.

더하여, 상기 제2버큠홀은 상기 스택킹테이블과 인접한 무빙스테이지의 선단 길이방향을 따라 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2버큠홀이 분리막을 진공으로 지지할 때 상기 스택킹테이블의 제1버큠홀은 에어블로우를 통해 진공 지지를 해제하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스택킹테이블에는 안착된 상기 분리막의 양측 폭을 감지하기 위한 한 쌍의 폭감지센서가 가상의 이동경로 폭방향에 배치된 것이 바람직하다.

또한, 상기 무빙스테이지는 상기 스택킹테이블에 분리막이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서를 통해 수신된 신호를 토대로 신호에 만족하는 값에 도달할 때까지 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무빙스테이지는 상기 스택킹테이블에 분리막이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서 중 어느 하나 폭감지센서의 미 감지인 경우, 폭감지센서가 분리막을 감지할 때까지 이동하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 스택킹테이블 양측에는 적층된 셀을 지지하고, 리와인딩에 의해 스택킹테이블 상에 안착된 상기 분리막을 가압하여 지지하는 복수개의 가압푸셔가 구비된 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛에 의하면, 셀 적층 이후 컷팅된 상태로 리와인딩에 의해 스택킹테이블로 복귀되는 분리막이 이동경로를 벗어나 편차를 갖는 불특정한 상태로 안착되더라도 무빙스테이지의 이동을 통해 분리막을 이동경로와 정확하게 일치되도록 보정(정렬)시킴으로써, 셀 적층시 분리막의 공급이 항시 동일한 조건 상에서 이루어질 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 보정유닛을 나타낸 사시도이고,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 분리막 보정유닛의 구성중 스택킹테이블과 무빙스테이지의 구조를 보여주는 정면사시도 및 저면사시도이며,
도 4는 도 2의 평면을 보여주는 평면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 분리막 보정유닛을 통해 안착된 분리막의 위치가 보정되는 과정을 보여주는 작용도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛(100)은, 적층된 셀을 공급하기 위해 이동 가능하게 배치된 이동베이스(110); 상기 이동베이스(110) 상에 배치되며, 적층된 셀 배출 이후 컷팅되어 리와인딩되는 분리막(M) 단부측이 판면에 안착될 수 있도록 위치감지센서(121)와 복수개의 제1버큠홀(122)이 형성된 스택킹테이블(120); 및 상기 분리막(M) 이동방향으로 상기 스택킹테이블(120)에 인접되게 배치되어 분리막(M)이 안착되며, 안착된 분리막(M) 위치를 무빙수단(131)을 통해 보정하면서 가상의 분리막(M) 이동경로(S)에 일치시키는 무빙스테이지(130);를 포함한다.

설명에 앞서, 본 발명 분리막 보정유닛(100)의 특징은 컷팅 이후 리와인딩되어 스택킹테이불에 안착되는 분리막(M)의 위치가 가상의 이동경로(S)를 벗어나더라도 무빙스테이지(130)의 이동을 통해 분리막(M)의 위치편차가 보정될 수 있도록 하는 것에 있다.

또한, 후술하는 각 구성들은 도시하지 않은 콘트롤러에 의해 제어됨은 물론이다.

또한, 에어를 이용한 진공 또는 블로워를 수행하는 제1버큠홀(122) 및 제2버큠홀(135)은 도시하지 않은 별도의 진공펌프와 각각 연결될 수 있음은 당연하다.

셀 스택 장치(미도시)는 와인딩을 통해 공급되는 분리막(M)을 사이에 두고 음극판과 양극판을 순차적으로 공급 및 적층하여 소정의 매수를 갖는 셀을 제조하는 장치이다.

위 셀 스택 장치에는 분리막 보정유닛(100)이 구비된다.

분리막 보정유닛(100)은 이동베이스(110)와, 스택킹테이블(120)과, 가압푸셔(140) 및 무빙스테이지(130)를 포함한다.

이동베이스(110)는 후술하는 스택킹테이블(120), 가압푸셔(140) 및 무빙스테이지(130)를 이동 가능하게 지지하면서 제조된 셀을 이동을 통해 후 공정인 와인딩(Winding)부로 배출하는 역할을 한다.

이동베이스(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 소정의 면적을 갖는 사각의 형상을 유지하고 있으며, 셀 스택 장치(미도시)에 레일 등을 통해 이동 가능하게 설치될 수 있다.

스택킹테이블(120)은 편평한 판 상의 형태로 이동베이스(110) 상에 소정 높이로 이격되게 설치되어 있으며, 공급되는 분리막(M)을 사이에 두고 음극판과 양극판을 순차적으로 공급하면서 셀을 적층하여 제조하고, 적층된 셀을 와인딩(Winding)부로 배출한 후 컷팅되어 리와인딩되는 분리막(M) 단부측이 판면에 안착될 수 있도록 한다.

스택킹테이블(120)의 판면에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수개의 제1버큠홀(122)이 형성되어 있으며, 이 제1버큠홀(122)은 리와인딩에 의해 회수되는 분리막(M) 단부측을 진공으로 흡착하여 스택킹테이블(120) 상에 안착될 수 있도록 한다.

제1버큠홀(122)들은 스택킹테이블(120)의 판면 전체에 분포되게 형성되어 있으며, 분리막(M)의 진공 흡착과 함께 후술하는 무빙스테이지(130)의 제2버큠홀(135)이 분리막(M)을 진공으로 흡착하여 지지할 때 에어블로우를 통해 스택킹테이블(120) 상에서의 분리막(M) 지지를 해제시킬 수도 있다.

또한, 스택킹테이블(120)의 도면상 우측 선단 판면에는 적어도 하나의 위치감지센서(121)가 구비되며, 이 위치감지센서(121)는 컷팅 이후 리와인딩에 의해 스택킹테이블(120)의 판면을 지나 복귀하는 분리막(M)의 말단부를 감지한다.

이때, 감지된 신호는 콘트롤러로 전송되고, 콘트롤러의 제어를 통해 분리막(M)의 리와인딩을 멈춤으로써, 분리막(M)의 말단이 도 1의 일점쇄선과 같이 스택킹테이블(120)에 안착될 수 있도록 한다.

또한, 스택킹테이블(120)에는 도 2 및 도 3과 같이 스택킹테이블(120)을 관통하는 복수개의 슬롯홀(123)들이 형성될 수도 있으며, 이 슬롯홀(123)은 스택킹테이블(120) 상에서 적층된 셀을 픽업하여 와인딩(Winding)부로 이송시키기 위해 픽커(미도시)의 진입이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

여기서, 제1버큠홀(122)들과 위치감지센서(121)는 슬롯홀(123)들을 피해 배치됨은 당연하다.

한편, 스택킹테이블(120)에는 도 2에 도시된 바와 같이 리와인딩에 의해 안착된 분리막(M)의 양측 폭을 감지하기 위한 한 쌍의 폭감지센서(124)가 구비될 수 있다.

이때, 한 쌍의 폭감지센서(124)는 도 4에 도시된 바와 같이 셀 적층시 분리막(M)이 이동하는 최적의 가상 이동경로(S)의 폭방향 상.하에 각각 설치됨으로써, 리와인딩되어 스택킹테이블(120)에 안착된 분리막(M)의 양측 폭이 가상의 이동경로(S)와 일치하는 지를 감지한다.

위와 같은 한 쌍의 폭감지센서(124)는, 스택킹테이블(120)에 분리막(M)이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서(124)를 통해 수신된 신호를 토대로 신호에 만족하는 값에 도달할 때까지 후술하는 무빙스테이지(130)를 이동시킴으로써 분리막(M)의 폭을 가상의 이동경로(S)에 일치시켜 분리막(M)의 편차를 보정한다.

즉, 각 폭감지센서(124)의 신호값을 기 설정하여 분리막(M)이 스택킹테이블(120)에 안착될 때 감지된 신호값을 콘트롤러로 전송하고, 콘트롤러의 제어를 통해 무빙스테이지(130)의 이동이 기 설정된 신호값에 만족할 때까지 이루어지도록 함으로써 분리막(M)의 편차를 보정하는 것이다.

다른 한편으로는, 스택킹테이블(120)에 분리막(M)이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서(124) 중 어느 하나의 폭감지센서(124)의 미 감지가 발생하면, 후술하는 무빙스테이지(130)가 미 감지된 폭감지센서(124) 방향으로 분리막(M)을 지지한 상태로 감지가 이루어질 때까지 이동함으로써 분리막(M)의 폭을 가상의 이동경로(S)에 일치시켜 분리막(M)의 편차를 보정할 수도 있다.

본 실시예에서는 한 쌍의 폭감지센서(124)가 스택킹테이블(120) 판면 양측에 구비된 것으로 도시하고 있으나, 스택킹테이블(120)의 상측으로 가상의 이동경로(S)와 일치되게 구비될 수도 있기 때문에 그 위치를 한정하지 않는다.

한편, 스택킹테이블(120)의 양측에는 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 가압푸셔(140)가 구비될 수도 있다.

가압푸셔(140)는 스택킹테이블(120)에서 분리막(M), 음극판 및 양극판이 적층된 셀이 픽커에 픽업될 수 있도록 셀을 가압하여 적층 상태를 지지함과 함께, 와인딩부로부터 컷팅되어 리와인딩에 의해 스택킹테이블(120) 상에 안착된 분리막(M)을 가압하여 지지한다.

이러한 가압푸셔(140)는 이동베이스(110)상에 스택킹테이블(120) 방향을 향하여 상하좌우 방향으로 이동 가능한 구조를 갖는다.

가압푸셔(140)의 이동구조는 통상적인 구성임에 따라 상세한 설명은 생략하기로 한다.

무빙스테이지(130)는 리와인딩을 통해 스택킹테이블(120)에 안착된 분리막(M)의 폭 방향 위치를 보정하는 것으로, 분리막(M)의 이동방향으로 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 스택킹테이블(120)의 도면상 좌측과 인접되게 배치된다.

무빙스테이지(130)는 편평한 면을 갖는 판상의 형태로서, 판면에는 스택킹테이블(120)에 안착된 분리막(M)의 연장된 부위가 안착되며, 안착된 분리막(M)의 위치를 무빙수단(131)을 통해 가변(이동)시켜 보정함으로써, 분리막(M)의 상하 폭을 도 4에 도시된 가상의 분리막(M) 이동경로(S)와 일치시킨다.

즉, 무빙스테이지(130)는 컷팅 이후 스택킹테이블(120)에 안착되는 분리막(M) 폭을 상시적으로 보정하여 새로운 셀 적층시 분리막(M)의 공급이 항상 동일한 이동경로(S) 상으로 공급될 수 있도록 함으로써 완성된 이차전지 제품의 신뢰를 높일수 있도록 한다.

무빙스테이지(130)의 판면에는 무빙스테이지(130)에 안착된 분리막(M)의 편차 보정을 위한 이동을 위해 분리막(M)을 진공으로 지지하기 위한 복수개의 제2버큠홀(135)이 형성될 수 있다.

제2버큠홀(135)들은 도 2에 도시된 바와 같이 무빙스테이지(130)의 선단 즉 도면상 우측의 스택킹테이블(120)과 인접하는 부위에 길이방향을 따라 일렬로 형성되어 있다.

즉, 제2버큠홀(135)들은 분리막(M)의 편차 보정에 따른 이동간에 분리막(M)을 진공으로 흡착하여 지지함으로써 분리막(M)의 유동이 원천적으로 방지되록 한다.

더하여, 제2버큠홀(135)의 진공 흡착은 분리막(M)의 보정을 위해 진행됨에 따라, 스택킹테이블(120)의 제1버큠홀(122)을 통한 분리막(M)의 진공 지지는 해제된 상태이다.

본 실시예에서는 제2버큠홀(135)이 무빙스테이지(130)의 선단에 형성된 것으로 도시하고 있으나, 무빙스테이지(130) 판면에 분포되어 형성될 수 있기 때문에 위치를 한정하지 않는다.

한편, 무빙스테이지(130)를 이동시키는 무빙수단(131)은 도 3에 도시된 바와 같이 지지플레이트(132)와, L/M가이드(133) 및 구동모터(134)를 포함할 수 있다.

지지플레이트(132)는 대략적인 'ㄱ'자 형상을 갖는 수직편(132a)과 수평편(132b)으로 구성되어 있으며, 일측인 수직편(132a)은 도면상 하측에 구비된 이동베이스(110)에 고정되어 있으며, 타측인 편평한 면을 갖는 수평편(132b)은 스택킹테이블(120)과 무빙스테이지(130)를 지지하고 있다.

이때, 무빙스테이지(130)는 수평편(132b) 상에서 스택킹테이블(120)에 인접하게 배치된다.

그리고, 스택킹테이블(120)이 안착되어 고정된 수평편(132b)의 도면상 우측은 적층된 셀을 픽업하여 와인딩(Winding)부로 이송시키기 위해 픽커의 진입이 용이하게 이루어질 수 있도록 스택킹테이블(120)에 형성된 슬롯홀(123)과 대응하는 형상을 갖는다.

L/M가이드(133)는 지지플레이트(132)와 무빙스테이지(130) 사이로 배치되어 무빙스테이지(130)의 이동이 이루어질 수 있도록 한다.

이때, L/M가이드(133)는 무빙스테이지(130)가 분리막(M)의 보정을 위해 도 4에 도시된 가상의 이동경로(S) 상하방향을 향하여 이동할 수 있도록 분리막(M)이 진행하는 방향과 교차하는 방향으로 설치된다.

여기서, L/M가이드(133)의 구조는 통상적인 사항임에 따라 자세한 설명은 생략하기로 한다.

구동모터(134)는 L/M가이드(133)와 연결된 무빙스테이지(130)에 구동력을 전달함으로써 무빙스테이지(130)의 이동이 이루어질 수 있도록 한다.

이때, 구동모터(134)는 신호에 의한 구동이 정교하게 이루어질 수 있는 스테핑모터가 적용되는 것이 바람직하며, 정교한 회전이 이루어질 수 있는 모터라면 그 종류를 한정하지 않는다.

구동모터(134)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지플레이트(132)의 수직편(132a)에 고정되어 있으며, 구동모터(134)의 이동로드(134a)는 무빙스테이지(130)로부터 돌출되게 구비된 연결바(136)와 연결되어 있다.

즉, 구동모터(134)는 수직편(132a)에 고정된 상태에서 이동로드(134a)의 진퇴를 통해 무빙스테이지(130)의 이동이 L/M가이드(133)를 타고 이루어지도록 함으로써, 무빙스테이지(130)에 안착 지지된 분리막(M)의 편차 보정이 이루어질 수 있도록 한다.

본 실시예에서는 무빙스테이지(130)의 이동이 L/M가이드(133)와 이동로드(134a)를 통해 구현되는 것으로 설명하고 있으나, 무빙스테이지(130)의 일측으로 리드스크류를 갖는 구동모터(134)를 배치하고, 리드스크류가 무빙스테이지(130)의 하측으로 연결되는 구조로 구현될 수도 있기 때문에 무빙수단(131)의 구조를 한정하지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 분리막 보정유닛(100)을 이용하여 분리막(M)이 보정되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 분리막 보정유닛(100)을 통해 안착된 분리막(M)의 위치가 보정되는 과정을 보여주는 작용도이다.

먼저, 스택킹테이블(120) 상에서 분리막(M), 음극판 및 양극판을 이용한 셀이 적층되면, 적층된 셀은 픽커(미도시)에 의해 픽업되어 후 공정인 와인딩부로 이송된다.

이때, 분리막(M)은 와인딩을 통해 이송된 셀과 연결된 상태이다.

이후, 와인딩부에서는 셀을 회전시키면서 연결된 분리막(M)을 설정된 횟수 만큼 감싸준 후 연결된 분리막(M)을 컷팅한다.

셀은 다음 공정으로 이송되고, 컷팅된 분리막(M)은 리와인딩을 통해 스택킹테이블(120)로 복귀하게 된다.

리와인딩에 의해 복귀하는 분리막(M)은 스택킹테이블(120) 판면을 지나게 되고, 이 과정에서 분리막(M) 단부가 위치감지센서(121)를 벗어남과 동시에 리와인딩이 멈추고, 제1버큠홀(122)을 통해 분리막(M)을 스택킹테이블(120) 판면에 진공 흡착된다.

이때, 한 쌍의 폭감지센서(124)는 스택킹테이블(120) 판면에 안착된 분리막(M)의 폭을 감지한다.

일 예로, 안착된 분리막(M)이 도 5에 도시된 바와 같은 상태이면, 도면상 상측에 위치한 폭감지센서(124)의 감지가 이루어지지 않을 것이다.

즉, 분리막(M)의 폭 방향 상측이 가상의 이동경로(S) 상측과 편차를 갖는 상태인 것이다.

이때, 콘트롤러는 신호를 수신함과 동시에 제2버큠홀(135)에 진공이 걸리도록 제어함으로써 분리막(M)을 흡착하여 무빙스테이지(130) 판면에 고정시킨다.

동시에, 스택킹테이블(120)의 제1버큠홀(122)은 블로워를 통해 분리막(M)의 지지를 해제한다.

이렇게 되면, 무빙스테이지(130) 만을 통한 분리막(M)의 지지상태가 이루어진다.

이후, 콘트롤러가 한 쌍의 폭감지센서(124)를 통해 수신된 신호값과 기 설정된 신호값을 연산하고, 이를 토대로 구동모터(134)의 구동을 통해 무빙스테이지(130)를 도 5에 도시된 화살표방향으로 이동시킨다.

이때, 무빙스테이지(130)의 이동은 설정된 신호값에 도달할 때까지 이루어지며, 그 이동은 분리막(M)의 폭 방향 상측이 가상의 이동경로(S) 상측과 일치될 때까지 이루어진다.

이렇게 되면, 분리막(M)은 설정된 신호값에 도달할 때까지 도면상 상측으로 이동하게 되고, 신호값의 도달과 동시에 분리막(M)의 폭 방향 상하단은 도 6에 도시된 바와 같이 가상의 이동경로(S)와 일치하게 됨으로써 편차 보정이 완료한다.

다른 방식으로는, 스택킹테이블(120)에 분리막(M)이 안착될 때 도 5와 같이 분리막(M)의 폭 방향 상단이 가상의 이동경로(S)를 벗어남으로써 상단 폭감지센서(124)의 미 감지가 발생하면, 콘트롤러의 제어를 통한 구동모터(134)를 이용하여 무빙스테이지(130)를 도면상 상측방향으로 이동시킨다.

이때, 무빙스테이지(130)의 이동은 안착된 분리막(M)의 폭 방향 상단이 스택킹테이블(120) 상측의 폭감지센서(124)에 센싱될 때까지 이루어짐으로써 분리막(M)의 편차 보정을 완료한다. 즉, 분리막(M)의 폭 방향 상단을 가상의 이동경로(S) 상측과 일치시키는 것이다.

위와 같이, 분리막(M)의 이동을 통한 편차 보정이 완료되면, 제2버큠홀(135)의 블로워를 통해 진공을 해제함과 동시에 제1버큠홀(122)들에 진공을 제공하여 스택킹테이블(120) 판면에 분리막(M)을 지지시킴으로써, 새로운 셀 적층을 위한 준비를 완료한다.

이후, 분리막(M)의 와인딩과 음극판 및 양극판의 순차적인 적층을 통해 새로운 셀을 적층한다.

위와 같은 셀 적층 과정은 반복적으로 수행된다.

지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 분리막 보정유닛은, 셀 적층 이후 컷팅된 상태로 리와인딩에 의해 스택킹테이블로 복귀되는 분리막이 이동경로를 벗어나 편차를 갖는 불특정한 상태로 안착되더라도 무빙스테이지의 이동을 통해 분리막을 이동경로와 정확하게 일치되도록 보정(정렬)시킴으로써, 셀 적층시 분리막의 공급이 항시 동일한 조건 상에서 이루어질 수 있도록 하는 탁월한 효과가 있다.

이상, 본 발명의 분리막 보정유닛을 바람직한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아님은 물론이다.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

100 : 분리막 보정유닛 100 : 이동베이스
120 : 스택킹테이브 121 : 위치감지센서
122 : 제1버큠홀 123 : 슬롯홀
124 : 폭감지센서 130 : 무빙스테이지
131 : 무빙수단 132 : 지지플레이트
132a : 수직편 132b : 수평편
133 : L/M가이드 134 : 구동모터
134a : 이동로드 135 : 제2버큠홀
136 : 연결바 140 : 가압푸셔
M : 분리막 S : 이동경로

Claims

와인딩되는 분리막(M)을 사이에 두고 양극판과 음극판을 순차적으로 공급하여 셀을 적층하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛(100)에 있어서,
적층된 셀을 공급하기 위해 이동 가능하게 배치된 이동베이스(110);
상기 이동베이스(110) 상에 배치되며, 적층된 셀 배출 이후 컷팅되어 리와인딩되는 분리막(M) 단부측이 판면에 안착될 수 있도록 위치감지센서(121)와 복수개의 제1버큠홀(122)이 형성된 스택킹테이블(120); 및
상기 분리막(M) 이동방향으로 상기 스택킹테이블(120)에 인접되게 배치되어 분리막(M)이 안착되며, 안착된 분리막(M) 위치를 무빙수단(131)을 통해 보정하면서 가상의 분리막(M) 이동경로(S)에 일치시키는 무빙스테이지(130);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제1항에 있어서,
상기 무빙수단(131)은,
일측이 상기 이동베이스(110)에 고정되고, 타측이 상기 스택킹테이블(120)과 무빙스테이지(130)를 인접하게 지지하는 지지플레이트(132);
상기 지지플레이트(132)와 무빙스테이지(130) 사이로 배치되며, 상기 무빙스테이지(130)가 상기 분리막(M) 이동방향과 교차하는 방향으로 이동될 수 있도록 하는 L/M가이드(133); 및
상기 무빙스테이지(130)와 연결되며, 구동을 통해 무빙스테이지(130)를 이동시키는 구동모터(134);로 구성된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제1항에 있어서,
상기 무빙스테이지(130) 판면에는 안착된 상기 분리막(M)을 진공으로 지지하기 위한 복수개의 제2버큠홀(135)이 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제3항에 있어서,
상기 제2버큠홀(135)은 상기 스택킹테이블(120)과 인접한 무빙스테이지(130)의 선단 길이방향을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제3항에 있어서,
상기 제2버큠홀(135)이 분리막(M)을 진공으로 지지할 때 상기 스택킹테이블(120)의 제1버큠홀(122)은 에어블로우를 통해 진공 지지를 해제하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제1항에 있어서,
상기 스택킹테이블(120)에는 안착된 상기 분리막(M)의 양측 폭을 감지하기 위한 한 쌍의 폭감지센서(124)가 가상의 이동경로(S) 폭방향에 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제6항에 있어서,
상기 무빙스테이지(130)는 상기 스택킹테이블(120)에 분리막(M)이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서(124)를 통해 수신된 신호를 토대로 신호에 만족하는 값에 도달할 때까지 이동하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제6항에 있어서,
상기 무빙스테이지(130)는 상기 스택킹테이블(120)에 분리막(M)이 안착될 때 한 쌍의 폭감지센서(124) 중 어느 하나 폭감지센서(124)의 미 감지인 경우, 폭감지센서(124)가 분리막(M)을 감지할 때까지 이동하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.
제1항에 있어서,
상기 스택킹테이블(120) 양측에는 적층된 셀을 지지하고, 리와인딩에 의해 스택킹테이블(120) 상에 안착된 상기 분리막(M)을 가압하여 지지하는 복수개의 가압푸셔(140)가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 장치의 분리막 보정유닛.