KR20200069171A - 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템 - Google Patents

이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템 Download PDF

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KR20200069171A
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Abstract

본 발명은 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템을 제공한다.
상기 이차전지의 셀 스태킹 장치는, 소정 방향으로 길게 마련되는 분리막의 일면에 복수 개의 양극판이 접합되고 타면에 복수 개의 음극판이 접합된 전극-분리막 접합체를, 파지하여 이동시키기 위한 그립부와, 상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판을 포함하는 적층부를 포함하고, 상기 적층부는 상기 전극 분리막 접합체를 접어서 상기 적층판에 적층시키며, 상기 그립부가 상기 전극-분리막 접합체를 파지하여 상기 적층판으로 이동시킬 때, 상기 적층부는 상기 적층판을 하부로 이동시킴으로써 상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접히게 한다.

Description

이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템{CELL STACKING APPARATUS AND MANUFACTURING SYSTEM FOR SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 적층 공정이 간소화된 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지의 경우 음극판, 양극판 및 분리막 구조를 갖는 단위셀을 용량에 맞게 적층한(stacking) 셀 스택을 제작하는 방식이 널리 사용된다.
적층 방식 중 Z-폴딩 방식은 분리막의 양쪽면에 음극판과 양극판을 접착한 후 Z 형태로 폴딩한다. 셀 스택은 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루고, 그 사이에 음극판과 양극판이 교대로 삽입된 형태가 된다.
종래 Z-폴딩 방식의 셀 스태킹 장치는, 양극판과 음극판을 커팅하여 분리막에 공급하고, 분리막의 일측면과 타측면에 각각 음극판과 양극판을 배치 및 정렬한 후 접어서 적층한다.
그런데 이와 같은 종래 Z-폴딩 방식의 셀 스태킹 장치는 전극과 분리막의 사전 접합 없이 스태킹 공정이 진행되므로, 양극판 및 음극판의 커팅장치, 공급장치, 정렬장치, 적층장치 및 분리막 공급 장치가 필요하므로, 스태킹 장치가 복잡해지는 문제가 있다. 또한 전극 위치의 정밀도가 낮아지고, 제품의 생산속도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 장비의 구성이 간단하고, 적층 공정이 간소화되며 폴딩 및 적층의 정확도를 높이는 이차전지의 셀 스태킹 장치 및 이차전지의 제조시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스태킹 장치는, 소정 방향으로 길게 마련되는 분리막의 일면에 복수 개의 양극판이 접합되고 타면에 복수 개의 음극판이 접합된 전극-분리막 접합체를, 파지하여 이동시키기 위한 그립부와, 상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판을 포함하는 적층부를 포함하고, 상기 적층부는 상기 전극 분리막 접합체를 접어서 상기 적층판에 적층시키며, 상기 그립부가 상기 전극-분리막 접합체를 파지하여 상기 적층판으로 이동시킬 때, 상기 적층부는 상기 적층판을 하부로 이동시킴으로써 상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접히게 한다.
상기 이차전지의 제조시스템은, 분리막과 음극판 및 양극판을 연속적으로 공급하는 공급부와, 상기 공급부의 후단에 배치되고, 상기 음극판과 상기 양극판을 소정의 크기로 절단하는 전극커팅부와, 상기 전극커팅부의 후단에 구비되고, 상기 분리막의 일면에는 양극판을 접합하고 상기 일면의 반대면인 타면에는 상기 음극판을 접합하고 열과 압력을 가하여 전극-분리막 접합체를 형성하는 전극-분리막 접합부와, 상기 전극-분리막 접합부의 후단에 구비되고, 상기 전극-분리막 접합체를 Z자 형태로 폴딩하여 적층하는 셀 스태킹 장치와, 적층된 상기 전극-분리막 접합체를 상기 셀 스태킹 장치에서 인출하는 배출부를 포함하고, 상기 셀 스태킹 장치는, 상기 전극-분리막 접합체를, 파지하여 이동시키기 위한 그립부와, 상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판을 포함하는 적층부를 포함하고, 상기 적층부는 상기 전극 분리막 접합체를 접어서 상기 적층판에 적층시키며, 상기 그립부가 상기 전극-분리막 접합체를 파지하여 상기 적층판으로 이동시킬 때, 상기 적층부는 상기 적층판을 하부로 이동시킴으로써 상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접히게 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 셀 스태킹 장치는, 미리 접합된 전극-분리막 접합체를 이용하여 접합구조를 유지하면서 폴딩라인을 형성하므로, 전극-분리막 접합체가 이동될 때 적층판이 하강하는 간단한 동작만으로 Z자 형태로 접어서 스태킹할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 셀 스태킹 구조와 공정을 간소화할 수 있고, 적층 정밀도 및 공정 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 제조시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 셀 스태킹 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 그립부가 전극-분리막 접합체를 파지하여 이동하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 적층판이 하강하여 전극-분리막 접합체를 접는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 적층판과 가압판에 의해 전극-분리막 접합체가 가압되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 그립부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 그립부의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 2차 전지의 셀 스태킹 장치의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1을 참조하면 본 발명에 따른 이차전지의 제조시스템(10)은, 공급부(20)와 전극커팅부(30)와 전극-분리막 접합부(40)와 셀 스태킹 장치(100)와 배출부(60)를 포함할 수 있다.
공급부(20)는, 분리막(2)과 음극판(3) 및 양극판(4)을 연속적으로 공급할 수 있다. 예를 들어 공급부(20)는 분리막 릴(21)과, 음극판 릴(22)과, 양극판 릴(23)을 포함하고, 각각의 릴에서 언와인딩된 음극판(3), 양극판(4), 분리막(2)이 웹주행부(24)를 통해 연속적으로 공급될 수 있다.
전극커팅부(30)는, 공급부(20)의 후단에 배치되고, 음극판(3)과 양극판(4)을 소정의 크기로 절단한다. 미설명부호인 31은 음극판을 커팅하는 음극 커팅부재이고, 32는 양극판을 커팅하는 양극 커팅부재이다.
전극-분리막 접합부(40)는, 전극커팅부(30)의 후단에 구비되고, 분리막(2)의 일면에는 양극판(4)을 접합하고 일면의 반대면인 타면에는 음극판(3)을 접합하고 열과 압력을 가하여 전극-분리막 접합체(1)를 형성한다. 구체적으로 일정한 크기로 커팅된 복수의 음극판(3)과 복수의 양극판(4)이 연속적으로 제공되는 분리막(2)의 일면과 타면에 각각 접합될 수 있다. 또한 전극-분리막 접합부(40)는 고온 압연롤을 활용하여 가열 및 가압하는 접합방식이 적용될 수 있다. 다만, 접합방식은 이에 한정하는 것은 아니다.
일례로 도시된 실시예와 같이 복수 개의 양극판(4)은 분리막(2)의 일면에 접합되되 서로 이격되어 자신들의 사이에 이격 영역을 형성하고, 복수의 음극판(3)은 분리막(2)의 타면에 접합되되 이격 영역에 대응되게 위치할 수 있다. 다만, 분리막(2)에 음극판(3)과 양극판(4)이 접합된 상태는 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 음극판(3)과 양극판(4)이 분리막(2)의 일면과 타면에 대응되는 위치에 배치될 수도 있다.
셀 스태킹 장치(100)는, 전극-분리막(2)의 후단에 구비되고, 전극-분리막 접합체(1)를 Z자 형태로 폴딩하여 적층한다. 전극-분리막 접합체(1)가 적층판(310)에 접혀서 적층될 때, 분리막(2)은 Z자 형태로 접혀서 포개지고 양극판(4)과 음극판(3)은 분리막(2)의 포개진 부분 사이에 교대로 삽입될 수 있다.
여기서 셀 스태킹 장치(100)의 전단에는 분리막커팅부(50)가 구비될 수 있다. 분리막커팅부(50)는 전극 스택 기준에 맞게 분리막(2)을 절단할 수 있다.
배출부(60)는, 적층된 전극-분리막 접합체(1)를 셀 스태킹 장치(100)에서 인출한다.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 셀 스태킹 장치(100)를 설명한다.
본 발명에 따른 셀 스태킹 장치(100)는 그립부(200)와 적층부(300)를 포함한다.
그립부(200)는 소정 방향으로 길게 마련되는 분리막(2)의 일면에 복수 개의 양극판(4)이 접합되고 타면에 복수 개의 음극판(3)이 접합된 전극-분리막 접합체(1)를, 파지하여 이동시키기 위해 마련된다.
구체적으로 본 발명에 따른 셀 스태킹 장치(100)는 분리막(2)에 양극판(4)과 음극판(3)이 미리 접합된 전극-분리막 접합체(1)를 폴딩하여 적층하는 것을 기초로 한다. 또한 상기한 바와 같이 전극-분리막 접합체(1)를 제작할 때, 고온 압연롤을 이용하여 가압/가열하여 전극(양극판(4)과 음극판(3))과 분리막(2)의 접합하는 경우, 접합 위치의 정밀도를 확보할 수 있다. 이에 따라 전극-분리막 접합체(1)를 접힐 때 전극(양극판(4)과 음극판(3)) 간의 사행 정밀도를 확보할 수 있다.
적층부(300)는 상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판(310)을 포함할 수 있다. 또한 적층부(300)는 적층판(310)에 전극-분리막 접합체(1)를 접어서 적층시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 그립부(200)가 전극-분리막 접합체(1)를 파지하여 적층판(310)으로 이동시킬 때, 적층부(300)는 적층판(310)을 하부로 이동시켜서 전극-분리막 접합체(1)가 Z자 형태로 접히게 한다. 전극-분리막 접합체(1)는 접힌 상태로 적층판(310)에 반복적으로 적층되어 하나의 적층셀이 될 수 있다.
구체적으로 그립부(200)가 전극-분리막 접합체(1)를 파지하여 적층판(310)으로 이동시킬 때 적층판(310)이 하강하면, 전극-분리막 접합체(1)는 양극판(4) 또는 음극판(3)의 끝단을 축으로 꺾여서 Z자 형태를 이루며 폴딩될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 셀 스태킹 장치(100)는, 전극-분리막 접합체(1)를 이동시키기 위한 그립부(200)와 상하로 구동되는 적층판(310)으로 구성되므로, 적층 공정을 간소화시킬 수 있다. 그리고 본 발명은 미리 접합된 전극-분리막 접합체(1)를 이용하여 접합구조를 유지하면서 폴딩라인을 형성하므로, 전극-분리막 접합체(1)가 이동될 때 적층판(310)이 하강하는 간단한 동작만으로 접합체를 Z자 형태로 접어서 적층할 수 있다.
한편 본 발명은 가압부(400)를 더 포함할 수 있다.
가압부(400)는, 전극-분리막 접합체(1)가 Z자 형태로 접힌 상태에서, 적층판(310)을 향하는 방향으로 전극-분리막 접합체(1)를 가압하여, 전극-분리막 접합체(1)의 접힌 상태를 고정시킬 수 있다. 가압부(400)의 가압에 의해서, 전극-분리막 접합체(1)는 Z자 형태로 접힌 상태에서 고정될 수 있고, 1개 층의 적층이 완료될 수 있다.
구체적으로, 가압부(400)는 적층판(310)에 적층된 전극-분리막 접합체(1)의 상면을 가압하는 가압판(410)을 포함할 수 있다. 여기서 가압판(410)은 적층판(310)에 평행한 판으로 형성될 수 있다.
그리고 적층부(300)는, 적층판(310)이 하부로 이동하여 전극-분리막 접합체(1)가 접히면, 다시 적층판(310)을 상부로 이동시킬 수 있다. 여기서 가압부(400)는, 적층판(310)이 상부로 이동하기 전에 가압판(410)을 적층판(310)의 상부로 이동시켜서, 적층판(310)이 상부로 이동할 때 전극-분리막 접합체(1)를 적층판(310)을 향하는 방향으로 가압할 수 있다. 즉 전극-분리막 접합체(1)는, 적층판(310)이 상부로 이동할 때, 적층판(310)과 가압판(410) 사이에서 가압될 수 있다.
적층부(300)는 적층판 이동부(330)를 더 포함할 수 있다. 적층판 이동부(330)는 적층판(310)의 하부에 구비되고 적층판(310)을 상하로 구동시킬 수 있다. 여기서 적층판 이동부(330)가 적층판(310)을 구동시키는 방식에는 제한이 없으며 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이하에서는 전극-분리막 접합체(1)의 이동 방향을 제1 방향(D1)이라 하고, 제1 방향(D1)에 수직하고 전극-분리막 접합체(1)를 향하는 방향을 제2 방향(D2)이라 정의한다. 또한 전극-분리막 접합체(1)가 1회 접혀서 적층된 층을 n층이라하고, n층의 이전에 적층된 층을 n-1층이라 하며, n층 다음에 적층될 층을 n+1층이라 한다. 여기서 n은 2 이상의 자연수이다.
그립부(200)는, 한 쌍의 그립퍼(210)와, 그립퍼 이동부(230)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 그립퍼(210)는 서로 밀착되거나 이격되게 구비될 수 있다. 그리고, 한 쌍의 그립퍼(210)는, 전극-분리막 접합체(1)를 파지할 때, 전극-분리막 접합체(1)의 일면과 타면에 서로 대응되는 위치에 배치될 수 있고, 제2 방향(D2)에 평행한 방향으로 연장될 수 있다.
구체적으로 전극-분리막 접합체(1)는 한 쌍의 그립퍼(210) 사이에 삽입될 수 있다. 그리고 한 쌍의 그립퍼(210)는 서로 밀착되면서 전극-분리막 접합체(1)를 파지할 수 있고, 서로 멀어지면서 전극-분리막 접합체(1)의 파지를 해제할 수 있다.
그립퍼 이동부(230)는 제1 그립퍼 이동부재(240)와, 제2 그립퍼 이동부재(250)를 포함할 수 있다.
제1 그립퍼 이동부재(240)는, 장착블록(241)과, 제1 그립핑블록(242)과, 제1 그립핑구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
장착블록(241)은, 한 쌍의 그립퍼(210)가 서로 밀착 또는 이격 가능하게 장착될 수 있다. 구체적으로 한 쌍의 그립퍼(210)는 서로 연동하여 상하로 구동되면서 서로 인접하거나 이격되게 구동할 수 있다.
그리고, 제1 그립핑블록(242)은 장착블록(241)이 제1 방향(D1) 또는 제1 방향(D1)의 반대방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 제1 그립핑구동부는 장착블록(241)을 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다. 즉 제1 그립핑블록(242)은 제1 그립핑구동부에 의해 제1 방향(D1)과 그 반대방향으로 왕복 구동할 수 있다.
제2 그립퍼 이동부재(250)는 제2 그립핑블록(251)과, 제2 그립핑구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
제2 그립핑블록(251)은 제1 그립핑블록(242)이 제2 방향(D2) 또는 제2 방향(D2)의 반대방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 제2 그립핑구동부는 2 그립핑블록을 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다. 즉 제2 그립핑블록(251)은 제1 그립핑구동부에 의해 제2 방향(D2)과 그 반대방향으로 왕복구동할 수 있다. 이에 따라 그립퍼(210)는 전극-분리막 접합체(1)에 가까워지거나 멀어질 수 있다. 제1 그립핑구동부와 제2 그립핑구동부의 구동수단에는 한정이 없고, 구동모터나 실린더 등 다양한 구동수단이 적용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 그립퍼(210)가 전극-분리막 접합체(1)를 파지하면 제1 그립퍼 이동부재(240)는 장착블록(241)을 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 전극-분리막 접합체(1)가 적층부(300)로 이동할 수 있다.
또한 도 5를 참조하면, 전극-분리막 접합체(1)가 가압판(410)과 적층판(310) 사이에서 가압되어 n층의 적층이 완료되면, 한 쌍의 그립퍼(210)는 서로 이격되어 전극-분리막 접합체(1)의 파지를 해제할 수 있다.
이 후 제2 그립퍼 이동부재(250)는 제1 그립핑블록(242)을 제2 방향(D2)의 반대방향으로 이동시킬 수 있다. 이와 같이 제1 그립핑블록(242)이 제2 방향(D2)으로 이동하면서, 그립퍼(210)는 전극-분리막 접합체(1)에서 멀어질 수 있다.
이 후 제1 그립퍼 이동부재(240)는, 그립퍼(210)가 n+1층의 적층을 위해 초기 위치로 이동하도록, 장착블록(241)을 제1 방향(D1)의 반대방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로 그립퍼(210)가 제1 방향(D1)의 반대방향으로 이동하여 초기의 파지위치로 복귀한 후 n+1층의 폴딩을 준비할 수 있다.
한편 도 2를 참조하면 가압부(400)는 제1 가압판 이동부재(430)와 제2 가압판 이동부재(450)를 더 포함할 수 있다.
제1 가압판 이동부재(430)는, 가압판(410)이 상하로 이동 가능하게 설치되는 제1 가압판블록(431)과, 가압판(410)을 상하로 이동시키는 구동력을 제공하는 제1 가압판구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 가압판블록(431)에는 가압판(410)이 상하로 이동되게 가이드하는 슬롯이 형성될 수 있다.
제2 가압판 이동부재(450)는, 제1 가압판블록(431)이 적층부(300)에 인접하거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2 가압판블록(451)과, 제1 가압판블록(431)을 이동시키는 구동력을 제공하는 제2 가압판구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 가압판블록(451)은 제1 가압판블록(431)이 수평방향으로 이동하는 것을 가이드하는 슬롯이 형성될 수 있다.
여기서 제1 가압판블록(431)과 제2 가압판블록(451)은 상기한 바에 한정하는 것은 아니며, 제1 및 제2 가압판 구동부는 구동모터 등 다양한 구동수단이 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면 적층판(310)이 n층의 적층을 위해 하강하기 전에, 가압판(410)은 n-1층에 적층된 전극-분리막 접합체(1)의 상면에 위치할 수 있다. 이후 적층판(310)이 n층의 적층을 위해 하강할 때, 제1 가압판 이동부재(430)는 가압판(410)을 적층판(310)과 연동하여 하강시킬 수 있다. 이에 따라 가압판(410)이 n-1층에 적층된 전극-분리막 접합체(1)를 가압한 상태로 적층판(310)과 함께 하강하게 된다.
도 4를 참조하면, 적층판(310)의 하강이 완료되면, 제2 가압판 이동부재(450)는 제1 가압판블록(431)을 이동시켜서, 가압판(410)을 n-1층에 적층된 전극-분리막 접합체(1)에서 이격시킬 수 있다. 구체적으로 적층판(310)이 최하단까지 이동한 후, 가압판(410)은 가압을 해제하고 전극-분리막 접합체(1)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있다.
이 후 도 5를 참조하면, 적층판(310)이 n층의 적층을 위해 상승하기 전에, 제1 가압판 이동부재(430)는, 가압판(410)을 상방으로 이동시킬 수 있다. 그리고 제2 가압판 이동부재(450)는, 제1 가압판블록(431)을 이동시켜서, 가압판(410)을 n층에 적층될 전극-분리막 접합체(1)의 상부로 이동시킬 수 있다.
이에 따라 적층판(310)이 상승하면서, 적층판(310)에 적층된 전극-분리막 접합체(1)는 가압판(410)에 의해 가압될 수 있다.
한편 도 6에는 본 발명에 따른 그립부(200)의 다른 실시예가 도시되고, 도 7에는 본 발명에 따른 그립부(200)의 또 다른 실시예가 도시된다.
도 6을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 의한 그립부(200)는, 제1 그립퍼(200a)와, 전극-분리막 접합체(1)를 사이에 두고 제1 그립퍼(200a)와 서로 마주보는 위치에 배치되는 제2 그립퍼(200b)를 포함할 수 있다.
여기서 그립부(200)가 적층판(310)의 n층을 적층하기 위해 전극-분리막 접합체(1)를 파지하는 위치를 제1 파지위치라 하고, 적층판(310)의 n+1층을 적층하기 위해 전극-분리막 접합체(1)를 파지하는 위치를 제2 파지위치라할 때, 제1 그립퍼(200a)에 구비된 제1 그립퍼(210a)가 제1 파지위치를 파지하는 동안, 제2 그립퍼(200b)에 구비된 제2 그립퍼(210b)는 제2 파지위치에서 파지를 준비할 수 있다.
구체적으로 본 발명의 다른 실시예에 의한 그립부(200)는, 제1 그립퍼(200a)와 제2 그립퍼(200b)를 포함한 듀얼 그립퍼(210) 방식이다. 여기서 제1 그립퍼(200a)와 제2 그립퍼(200b)는 전극-분리막 접합체(1)를 기준으로 대칭되며, 동일한 구성으로 구성될 수 있다.
그리고 제1 그립퍼(210a)가 제1 파지위치를 파지하고 이동 및 폴딩 공정을 진행할 때, 제2 그립퍼(210b)는 제1 방향(D1)의 반대방향으로 이동하여 제2 파지위치를 파지할 준비를 할 수 있다. 이에 따라 제1 그립퍼(210a)의 폴딩 공정이 완료되면 제2 그립퍼(210b)에 의해 바로 이동 및 폴딩 공정이 수행될 수 있다.
따라서, 제1 그립퍼(200a)와 제2 그립퍼(200b)가 순차적으로 공정을 수행하므로, 공정속도를 향상시킬 수 있다. 또한 전극-분리막 접합체(1)의 이동을 지속적으로 보조할 수 있으므로 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 7을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립부(200)는, 제3 그립퍼(200c)와, 전극-분리막 접합체(1)를 사이에 두고 제1 그립퍼(200a)와 서로 마주보는 위치에 배치되는 제4 그립퍼(200d)를 포함할 수 있다.
또한 제3 그립퍼(200c)에 구비된 제3 그립퍼(210c)와, 제4 그립퍼(200d)에 구비된 제4 그립퍼(210d)는 서로를 향하는 방향으로 연장되되 동일한 선 상에 배치될 수 있고, 제3 그립퍼(210c)와 제4 그립퍼(210d)는 전극-분리막 접합체(1)를 동시에 파지하고 함께 이동할 수 있다.
즉 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 그립부(200)는 제3 그립퍼(210c)와 제4 그립퍼(200d)가 동시에 이동하는 방식이다. 이때 제3 그립퍼(210c)와 제4 그립퍼(210d)는 동시에 작동하므로 서로 간섭을 피하기 위해, 제3 그립퍼(210c) 및 제4 그립퍼(210d)의 길이는 제1 그립퍼(210a) 및 제2 그립퍼(210b)의 길이보다 짧을 수 있다.
또 다른 실시예에 의한 그립부(200)를 이용하면 두개의 그립퍼(210)가 동시에 작동하므로, 그립퍼(210)를 전극-분리막 접합체(1)에 인접 또는 이격시키기 위한 기기의 스트로크를 줄일 수 있으므로, 장지의 구성을 간소화시킬 수 있다. 또한 공정 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 양쪽의 그립퍼(210)(제3 그립퍼(210c)와 제4 그립퍼(210d))가 동시에 구동하여 전극-분리막 접합체(1)를 파지하여 이동시키므로, 폴딩 및 적층의 정확도를 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 셀 스태킹 장치는, 미리 접합된 전극-분리막 접합체를 이용하여 접합구조를 유지하면서 폴딩라인을 형성하므로, 전극-분리막 접합체가 이동될 때 적층판이 하강하는 간단한 동작만으로 Z자 형태로 접어서 스태킹할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 셀 스태킹 구조와 공정을 간소화할 수 있고, 적층 정밀도 및 공정 속도를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
1: 전극-분리막 접합체 2: 분리막
3: 음극판 4: 양극판
10: 이차전지의 제조시스템 20: 공급부
30: 전극커팅부 40: 전극-분리막 접합부
50: 분리막커팅부 60: 배출부
100: 이차전지의 셀 스태킹 장치
200: 그립부 200a: 제1 그립부
200b: 제2 그립부 200c: 제3 그립부
200d: 제4 그립부 210: 그립퍼
230: 그립퍼 이동부 240: 제1 그립퍼 이동부재
241: 장착블록 242: 제1 그립핑블록
250 제2 그립퍼 이동부재 251: 제2 그립핑블록
300: 적층부 310: 적층판
330: 적층판 이동부 400: 가압부
410: 가압판 430: 제1 가압판 이동부재
431: 제1 가압판블록 450: 제2 가압판 이동부재
451: 제2 가압판블록 D1: 제1 방향
D2: 제2 방향

Claims (13)

  1. 소정 방향으로 길게 마련되는 분리막의 일면에 복수 개의 양극판이 접합되고 타면에 복수 개의 음극판이 접합된 전극-분리막 접합체를, 파지하여 이동시키기 위한 그립부; 및
    상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판을 포함하는 적층부를 포함하고,
    상기 적층부는 상기 전극 분리막 접합체를 접어서 상기 적층판에 적층시키며,
    상기 그립부가 상기 전극-분리막 접합체를 파지하여 상기 적층판으로 이동시킬 때, 상기 적층부는 상기 적층판을 하부로 이동시킴으로써 상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접히게 하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접힌 상태에서, 상기 적층판을 향하는 방향으로 상기 전극-분리막 접합체를 가압하여, 상기 전극-분리막 접합체의 접힌 상태를 고정시키는 가압부를 더 포함하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압부는 상기 적층판에 적층된 상기 전극-분리막 접합체의 상면을 가압하는 가압판을 포함하고,
    상기 적층부는, 상기 적층판이 하부로 이동하여 상기 전극-분리막 접합체가 접히면, 다시 상기 적층판을 상부로 이동시키고,
    상기 가압부는, 상기 적층판이 상부로 이동하기 전에, 상기 가압판을 상기 적층판의 상부로 이동시켜서, 상기 적층판이 상부로 이동할 때 상기 전극-분리막 접합체를 상기 적층판을 향하는 방향으로 가압하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극-분리막 접합체의 이동 방향을 제1 방향이라 하고, 상기 제1 방향에 수직하고 상기 전극-분리막 접합체를 향하는 방향을 제2 방향이라할 때,
    상기 그립부는,
    서로 밀착되거나 이격되게 구비되는 한 쌍의 그립퍼; 및
    상기 그립퍼에 연결되어, 상기 그립퍼를 상기 제1 방향과 상기 제1 방향의 반대방향으로 왕복 운동시거나, 상기 그립퍼를 상기 제2 방향과 상기 제2 방향의 반대방향으로 왕복 운동시키는 그립퍼 이동부를 포함하고,
    한 쌍의 상기 그립퍼는, 상기 전극-분리막 접합체를 파지할 때, 상기 전극-분리막 접합체의 일면과 타면에 서로 대응되는 위치에 배치되고, 상기 제2 방향에 평행한 방향으로 연장되는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그립퍼 이동부는,
    한 쌍의 상기 그립퍼가 서로 밀착 또는 이격 가능하게 장착되는 장착블록과, 상기 장착블록이 상기 제1 방향 또는 상기 제1 방향의 반대방향으로 이동 가능하게 설치되는 제1 그립핑블록과, 상기 장착블록을 이동시키는 구동력을 제공하는 제1 그립핑구동부를 포함하는 제1 그립퍼 이동부재;
    상기 제1 그립핑블록이 상기 제2 방향 또는 상기 제2 방향의 반대방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2 그립핑블록과, 상기 제2 그립핑블록을 이동시키는 구동력을 제공하는 제2 그립핑구동부를 포함하는 제2 그립퍼 이동부재를 포함하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극-분리막 접합체가 상기 가압판과 상기 적층판 사이에서 가압되어 n층의 적층이 완료되면,
    한 쌍의 상기 그립퍼는 서로 이격되어 상기 전극-분리막 접합체의 파지를 해제하고,
    상기 제2 그립퍼 이동부재는 상기 제1 그립핑블록을 상기 제2 방향의 반대방향으로 이동시키며,
    상기 제1 그립퍼 이동부재는, 상기 그립퍼가 n+1층의 적층을 위해 초기 위치로 이동하도록, 상기 적층블록을 상기 제1 방향의 반대방향으로 이동시키는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적층부는 상기 적층판의 하부에 구비되고 상기 적층판을 상하로 구동시키는 적층판 이동부를 더 포함하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 가압판이 상하로 이동 가능하게 설치되는 제1 가압판블록과, 상기 가압판을 상하로 이동시키는 구동력을 제공하는 제1 가압판구동부를 포함하는 제1 가압판 이동부재; 및
    상기 제1 가압판블록이 상기 적층부에 인접하거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 제2 가압판블록과, 상기 제1 가압판블록을 이동시키는 구동력을 제공하는 제2 가압판구동부를 포함하는 제2 가압판 이동부재를 포함하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적층판이 n층의 적층을 위해 하강하기 전에, 상기 가압판은 n-1층에 적층된 상기 전극-분리막 접합체의 상면에 위치하고,
    상기 적층판이 n층의 적층을 위해 하강할 때, 상기 제1 가압판 이동부재는 상기 가압판을 상기 적층판과 연동하여 하강시키고,
    상기 적층판의 하강이 완료되면, 상기 제2 가압판 이동부재는 상기 제1 가압판블록을 이동시켜서, 상기 가압판을 n-1층에 적층된 상기 전극-분리막 접합체에서 이격시키는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적층판이 n층의 적층을 위해 상승하기 전에,
    상기 제1 가압판 이동부재는, 상기 가압판을 상방으로 이동시키고,
    상기 제2 가압판 이동부재는, 상기 제1 가압판블록을 이동시켜서, 상기 가압판을 상기 n층에 적층될 상기 전극-분리막 접합체의 상부로 이동시키는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 그립부는,
    제1 그립부와, 상기 전극-분리막 접합체를 사이에 두고 상기 제1 그립부와 서로 마주보는 위치에 배치되는 제2 그립부를 포함하고,
    상기 그립부가 상기 적층판의 n층을 적층하기 위해 상기 전극-분리막 접합체를 파지하는 위치를 제1 파지위치라 하고, 상기 적층판의 n+1층을 적층하기 위해 상기 전극-분리막 접합체를 파지하는 위치를 제2 파지위치라할 때,
    상기 제1 그립부에 구비된 제1 그립퍼가 상기 제1 파지위치를 파지하는 동안, 상기 제2 그립부에 구비된 제2 그립퍼는 상기 제2 파지위치에서 파지를 준비하는, 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 그립부는,
    제3 그립부와, 상기 전극-분리막 접합체를 사이에 두고 상기 제3 그립부와 서로 마주보는 위치에 배치되는 제4 그립부를 포함하고,
    상기 제3 그립부에 구비된 제3 그립퍼와, 상기 제4 그립부에 구비된 제4 그립퍼는 서로를 향하는 방향으로 연장되되 동일한 선 상에 배치되고,
    상기 제3 그립퍼와 상기 제4 그립퍼는 상기 전극-분리막 접합체를 동시에 파지하고 함께 이동하는 이차전지의 셀 스태킹 장치.
  13. 분리막과 음극판 및 양극판을 연속적으로 공급하는 공급부;
    상기 공급부의 후단에 배치되고, 상기 음극판과 상기 양극판을 소정의 크기로 절단하는 전극커팅부;
    상기 전극커팅부의 후단에 구비되고, 상기 분리막의 일면에는 양극판을 접합하고 상기 일면의 반대면인 타면에는 상기 음극판을 접합하고 열과 압력을 가하여 전극-분리막 접합체를 형성하는 전극-분리막 접합부;
    상기 전극-분리막 접합부의 후단에 구비되고, 상기 전극-분리막 접합체를 Z자 형태로 폴딩하여 적층하는 셀 스태킹 장치; 및
    적층된 상기 전극-분리막 접합체를 상기 셀 스태킹 장치에서 인출하는 배출부를 포함하고,
    상기 셀 스태킹 장치는,
    상기 전극-분리막 접합체를, 파지하여 이동시키기 위한 그립부; 및
    상하방향으로 이동가능하게 구비되는 적층판을 포함하는 적층부를 포함하고,
    상기 적층부는 상기 전극 분리막 접합체를 접어서 상기 적층판에 적층시키며,
    상기 그립부가 상기 전극-분리막 접합체를 파지하여 상기 적층판으로 이동시킬 때, 상기 적층부는 상기 적층판을 하부로 이동시킴으로써 상기 전극-분리막 접합체가 Z자 형태로 접히게 하는, 이차전지의 제조시스템.
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