KR20210031152A - System And Method for Manufacturing Cell Stack of Secondary Battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이차전지의 셀 스택(cell stack)을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우로 왕복 이동하는 스택테이블 상으로 세퍼레이터(분리막)를 공급함과 더불어, 스택테이블의 양측에서 전극판(양극판 및 음극판)을 교대로 전달하여 세퍼레이터를 지그재그로 접으면서 양극판과 전극판을 정해진 순서로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing a cell stack of a secondary battery, and more particularly, to supply a separator (separator) onto a stack table that reciprocates left and right, and electrode plates ( The present invention relates to a system and method for manufacturing a cell stack of a secondary battery capable of producing a cell stack by alternately transferring a positive electrode plate and a negative electrode plate) to fold a separator in a zigzag manner and stacking a positive electrode plate and an electrode plate in a predetermined order.
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 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다. In general, a chemical cell is a cell composed of a pair of electrodes of a positive electrode plate and a negative electrode plate, and an electrolyte, and the amount of energy that can be stored varies depending on the material constituting the electrode and the electrolyte. These chemical batteries are classified into primary batteries that are used only for one-time discharge because the charging reaction is very slow, and secondary batteries that can be reused through repetitive charging and discharging. There is a growing trend.
즉, 상기 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.That is, the secondary battery is applied to various technical fields throughout the industry due to its advantages, and for example, it is widely used as an energy source for advanced electronic devices such as wireless mobile devices, as well as conventional gasoline using fossil fuels. It is also attracting attention as an energy source such as a hybrid electric vehicle, which has been proposed as a solution to the air pollution of diesel internal combustion engines.
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. Such a secondary battery is formed in a form in which a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate are sequentially stacked and immersed in an electrolyte solution. Methods of manufacturing the internal cell stack of such a secondary battery are largely divided into two types.
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.In the case of small secondary batteries, a method of arranging the negative and positive plates on a separator and winding them to form a jelly-roll is widely used, and in the case of a medium-large-sized secondary battery having a higher electric capacity. A method of stacking a negative electrode plate, a positive electrode plate, and a separator in an appropriate order for fabrication is widely used.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 세퍼레이터(분리막)가 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층되도록 한다. There are several ways to fabricate a cell stack inside a secondary battery in a stacked manner. Among them, in the Z-stacking method, the separator (separator) forms a zigzag fold, and the negative electrode plate and the positive electrode plate are interposed therebetween. It should be stacked in an alternately inserted form.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.The internal cell stack of a secondary battery having such a Z-stacking type is disclosed in various prior art such as Registration Patent No. 10-0313119 and Registration Patent No. 10-1140447.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국 등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.In order to actually implement the Z-stacking form, in the prior art such as Korean Patent Registration No. 10-0309604, a method of placing a plurality of negative plates on one side of the separator in an unfolded state and a plurality of negative plates on the other side, and then folding them. It is starting. This method is also widely used when manufacturing a cell stack inside a rechargeable battery in the form of a jelly-roll. However, when this method is used, it is difficult to align the negative plate and the positive plate.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 셀 스택을 제작함에 있어서 좌우로 이격된 매거진에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 매거진 사이에 음극판과 양극판이 적층되는 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 전극 픽앤플레이스 장치가 상기 매거진 상의 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스택테이블 상에 지그재그 형태로 공급되는 세퍼레이터 위에 교대로 적층시키는 방식을 사용하고 있다. In recent years, in manufacturing a Z-folding stacked secondary battery cell stack, a negative electrode plate and a positive electrode plate are respectively stacked in left and right magazines, and the stack table in which the negative electrode plate and the positive electrode plate are stacked between the magazines is moved horizontally and reciprocally. It is installed, and the electrode pick-and-place device alternately picks up and transfers the negative electrode plate and the positive electrode plate on the magazine, and alternately stacks it on a separator supplied in a zigzag form on a stack table.
그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스택테이블만 좌우로 직선 왕복 운동하면서 적층하기 때문에 전극판(양극판 및 음극판)의 스택 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다. However, in such a conventional Z-stacking method, since only the stack table is stacked while linearly reciprocating left and right, it takes a lot of time for the stacking operation of the electrode plate (positive plate and negative electrode plate), resulting in a problem of lowering productivity. .
또한 등록특허 제10-1956758호에는 음극판과 양극판이 교대로 놓여지는 틸팅테이블을 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도씩 왕복 회전 운동시키면서 틸팅테이블 상에 연속적으로 공급되는 세퍼레이터에 음극판과 양극판을 교대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있도록 한 이차전지 셀 스택 제조장치가 개시되어 있다.In addition, Patent No. 10-1956758 discloses that a tilting table on which a negative electrode plate and a positive electrode plate are alternately placed is reciprocally rotated at a predetermined angle in both directions about a horizontal axis with respect to the ground, while a separator continuously supplied to the tilting table is provided. Disclosed is an apparatus for manufacturing a secondary battery cell stack in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are alternately stacked to manufacture a cell stack.
그러나 상기 등록특허 제10-1956758호의 이차전지 셀 스택 제조장치는 택타임(tack time)이 빠를수록 틸팅테이블의 회전 속도가 빨라지게 되므로 원심력으로 인하여 정밀한 적층이 어려워 불량 발생 가능성이 높아지는 결점이 있다.However, the apparatus for manufacturing a secondary battery cell stack of Korean Patent No. 10-1956758 has a drawback that the faster the tack time, the faster the rotational speed of the tilting table becomes, and thus it is difficult to precisely stack due to centrifugal force, thereby increasing the possibility of occurrence of defects.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스택테이블을 좌우로 왕복 이동시키면서 스택테이블 상으로 공급되는 세퍼레이터(분리막)에 전극판(양극판 및 음극판)을 교대로 공급하여 적재할 때 전극판의 공급 속도를 빠르게 하더라도 정밀한 적층이 가능하며 스택테이블의 좌우 행정거리를 단축시켜 전극판의 적층 속도를 향상시킬 수 있는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problem, and an object of the present invention is to alternately supply and load an electrode plate (positive plate and negative electrode plate) to a separator (separator) supplied onto the stack table while reciprocating the stack table left and right. It is to provide a system and method for manufacturing a cell stack of a secondary battery capable of improving the stacking speed of the electrode plate by enabling precise lamination even if the supply speed of the electrode plate is increased and the left and right stroke distance of the stack table is shortened.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템은, 음극판과 세퍼레이터와 양극판을 정해진 순서대로 적층한 셀 스택(cell stack)을 제조하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템으로서, 선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블; 상기 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 공급부; 상기 스택테이블의 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 양극판을 공급하여 적층하는 양극공급부; 상기 스택테이블의 다른 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 음극판을 공급하여 적층하는 음극공급부; 및, 상기 스택테이블의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부를 통해 공급되는 세퍼레이터를 안내하면서 지지하며, 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대편으로 이동하도록 설치된 세퍼레이터 가이드유닛;을 포함할 수 있다. The cell stack manufacturing system of a secondary battery according to the present invention for achieving the above object is a cell stack manufacturing system for a secondary battery that manufactures a cell stack in which a negative electrode plate, a separator, and a positive plate are stacked in a predetermined order, A stack table installed to horizontally reciprocate left and right by the exercise device; A separator supply unit supplying a separator to the stack table; An anode supply unit disposed on one side of the stack table to supply and stack a cathode plate to a separator on the stack table; A cathode supply unit disposed on the other side of the stack table to supply and stack a cathode plate to a separator on the stack table; And a separator guide unit that guides and supports the separator supplied from the upper side of the stack table through the separator supply unit, and is installed to move in an opposite direction to the moving direction of the stack table.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은, 상기 스택테이블의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블의 반대편으로 이동할 수 있다. The separator guide unit may move to the opposite side of the stack table while reciprocating to the left and right at a predetermined angle about a pivot axis installed at a position spaced upward by a predetermined distance from the center position of the left and right movement distance of the stack table.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은 서로 연접하게 설치되는 한 쌍의 가이드롤을 포함하며, 상기 세퍼레이터는 상기 한 쌍의 가이드롤 사이를 통과하면서 안내될 수 있다. The separator guide unit includes a pair of guide rolls installed in connection with each other, and the separator may be guided while passing between the pair of guide rolls.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 이용한 이차전지의 셀 스택 제조 방법은, A method for manufacturing a cell stack of a secondary battery using the system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to the present invention having the above configuration,
(S1) 세퍼레이터 공급부에서 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 단계;(S1) supplying a separator from the separator supply unit to the stack table;
(S2) 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동시키면서 스택테이블 상의 세퍼레이터에 양극판과 음극판을 교대로 공급하여 적층하는 단계를 포함하며, (S2) horizontally reciprocating the stack table to the left and right while alternately supplying and stacking a positive electrode plate and a negative electrode plate to a separator on the stack table,
상기 (S2) 단계에서 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동할 때 세퍼레이터 가이드유닛은 스택테이블의 이동 방향과 반대 방향으로 왕복 이동하면서 세퍼레이터를 안내할 수 있다. When the stack table horizontally reciprocates horizontally in the step (S2), the separator guide unit may guide the separator while reciprocating in a direction opposite to the moving direction of the stack table.
상기 세퍼레이터 가이드유닛은, 상기 스택테이블의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블의 반대편으로 이동할 수 있다. The separator guide unit may move to the opposite side of the stack table while reciprocating to the left and right at a predetermined angle about a pivot axis installed at a position spaced upward by a predetermined distance from the center position of the left and right movement distance of the stack table.
본 발명에 따르면, 양극판과 음극판의 적층 과정에서 스택테이블이 좌우로 수평 이동하면서 양극판과 음극판을 교대로 전달받아 지그재그형태로 접혀지는 세퍼레이터 상에 적층하므로 전극판의 공급 속도를 빠르게 하더라도 정밀한 적층이 가능하여 한 효과가 있다.According to the present invention, since the stack table moves horizontally to the left and right during the stacking process of the positive and negative plates, the positive and negative plates are alternately transferred and stacked on a zigzag-folded separator, so that precise lamination is possible even if the supply speed of the electrode plate is increased. There is one effect.
또한 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동하면서 양극판과 음극판을 적층할 때, 세퍼레이터를 안내하면서 지지하여 주는 세퍼레이터 가이드유닛이 스택테이블의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하도록 일정한 각도로 왕복 회전 운동(스윙 운동)하므로, 기존의 세퍼레이터 가이드유닛이 고정된 경우와 비교하여 스택테이블의 좌우 행정거리를 단축시킬 수 있으며, 따라서 적층 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, when the stack table moves horizontally from side to side and stacks the positive and negative plates, the separator guide unit that guides and supports the separator moves in a direction opposite to the direction of the stack table. ), it is possible to shorten the left and right stroke distance of the stack table compared to the case where the existing separator guide unit is fixed, and thus there is an effect of shortening the stacking time.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 주요 구성을 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 주요 구성을 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템의 작동례를 나타낸 도면이다. 1 is a front view showing the configuration of a system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the main configuration of the system for manufacturing a cell stack of the secondary battery shown in FIG. 1.
3 is a side view showing the main configuration of the system for manufacturing a cell stack of the secondary battery shown in FIG. 1.
4 is a view showing an operation example of a system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only preferred examples of the disclosed invention, and there may be various modified examples that can replace the embodiments and drawings of the present specification at the time of filing of the present application.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법을 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, a system and method for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings according to the following embodiments.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 나타낸 도면이다. 1 to 4 are diagrams showing a system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 셀 스택 제조 시스템은 선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블(300)과, 상기 스택테이블(300)로 세퍼레이터(3)를 공급하는 세퍼레이터 공급부(400), 상기 스택테이블(300)의 일측에 배치되어 상기 스택테이블(300) 상의 세퍼레이터(3)로 양극판(1)을 공급하여 적층하는 양극공급부, 상기 스택테이블(300)의 다른 일측에 배치되어 상기 스택테이블(300) 상의 세퍼레이터(3)로 음극판(2)을 공급하여 적층하는 음극공급부, 및 상기 스택테이블(300)의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부(400)를 통해 공급되는 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지하며 상기 스택테이블(300)의 이동 방향과 반대편으로 이동하는 세퍼레이터 가이드유닛(500)을 포함한다. First, referring to FIG. 1, the cell stack manufacturing system of the present invention includes a stack table 300 installed to horizontally reciprocate horizontally by a linear motion device, and a separator supplying a
상기 세퍼레이터 공급부(400)는 긴 필름으로 된 세퍼레이터(3)가 롤 형태로 권취되는 세퍼레이터 언와인더(410)와, 상기 세퍼레이터 언와인더(410)에서 풀려져 나온 세퍼레이터(3)의 장력을 유지하면서 안내하는 복수의 세퍼레이터 가이드롤(420)을 포함한다. The
상기 양극공급부 및 음극공급부는 상기 스택테이블(300)의 양측에 거의 대칭되게 구성되어 각각 양극판(1) 및 음극판(2)을 연속적으로 공급한다. The positive electrode supply unit and the negative electrode supply unit are configured to be substantially symmetrical to both sides of the stack table 300 to continuously supply the
상기 양극공급부는 복수의 양극판(1)을 적재하는 제1매거진(110), 제1매거진(110)의 상측에 설치되어 제1매거진(110)에서 양극판(1)을 픽업하여 이송하는 제1픽커유닛(120), 제1픽커유닛(120)에 의해 이송된 양극판(1)의 위치를 조정하는 제1얼라인테이블(130), 제1얼라인테이블(130)에 놓여진 양극판(1)을 촬영하여 위치를 검출하는 제1비전검사유닛(140), 상기 제1얼라인테이블(130) 상의 양극판(1)을 픽업하여 상기 스택테이블(300)로 이송하여 적층하는 제1로딩픽커유닛(150)을 포함한다. The anode supply unit is a
또한 음극공급부는 상기 양극공급부의 구성과 대칭되는 구성으로 이루어진다. 즉, 음극공급부는 복수의 음극판(2)을 적재하는 제2매거진(210), 제2매거진(210)의 상측에 설치되어 제2매거진(210)에서 음극판(2)을 픽업하여 이송하는 제2픽커유닛(220), 제1픽커유닛(120)에 의해 이송된 음극판(2)의 위치를 조정하는 제2얼라인테이블(230), 제2얼라인테이블(230)에 놓여진 음극판(2)을 촬영하여 위치를 검출하는 제2비전검사유닛(240), 상기 제2얼라인테이블(230) 상의 음극판(2)을 픽업하여 상기 스택테이블(300)로 이송하여 적층하는 제2로딩픽커유닛(250)을 포함한다. In addition, the cathode supply unit has a configuration symmetrical to the configuration of the anode supply unit. That is, the cathode supply unit is installed on the
제1매거진(110) 및 제2매거진(210)은 각각 셀 스택 제조 시스템 본체(10)의 양측부에 배치되며, 각각 일정한 사각형 크기로 절단 가공된 복수의 양극판(1) 및 음극판(2)을 적재한다. 제1매거진(110) 및 제2매거진(210)에는 적재된 양극판(1) 및 음극판(2)을 상측으로 일정 거리씩 이송하는 승강장치가 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다.The
제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)은 각각 제1비전검사유닛(140) 및 제2비전검사유닛(240)에 의해 촬영된 영상에 따라 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 정렬하는 기능을 수행한다. 즉, 양극판(1) 및 음극판(2)을 스택테이블(300)로 이송하여 적층하기 바로 전에 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 정확하게 정렬함으로써 스택테이블(300)에 양극판(1) 및 음극판(2)이 정확하게 안착되어 적층될 수 있도록 한다. 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)이 각각 양극판(1) 및 음극판(2)의 위치를 조정할 수 있도록 하기 위하여 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230)은 X-Y 방향으로 선형 운동 및 Z축을 중심으로 회전 운동할 수 있는 공지의 X-Y-θ 구동 스테이지 상에 설치된다. The first alignment table 130 and the second alignment table 230 each have a
제1비전검사유닛(140) 및 제2비전검사유닛(240)은 제1얼라인테이블(130) 및 제2얼라인테이블(230) 상에 놓여진 양극판(1) 및 음극판(2)을 촬영하는 카메라와 조명장치를 포함하여 구성될 수 있으며, 양극판(1) 및 음극판(2)의 모서리 부분의 위치를 통해 양극판(1) 및 음극판(2)의 정렬 상태를 검출할 수 있다. The first
제1픽커유닛(120) 및 제2픽커유닛(220)은 각 제1매거진(110)과 제1얼라인테이블(130)의 상측과, 제2매거진(210)과 제2얼라인테이블(230)의 상측을 수평 왕복 이동함과 더불어 상하로 이동하면서 양극판(1)과 음극판(2)을 진공 흡착하여 이송한다. 또한 제1로딩픽커유닛(150) 및 제2로딩픽커유닛(250)은 각각 제1얼라인테이블(130)과 스택테이블(300)의 상측과, 제2얼라인테이블(230)과 스택테이블(300)의 상측을 수평 왕복 이동함과 더불어 상하로 이동하면서 양극판(1)과 음극판(2)을 진공 흡착하여 이송하도록 구성된다. 상기 제1픽커유닛(120) 및 제2픽커유닛(220), 그리고 제1로딩픽커유닛(150) 및 제2로딩픽커유닛(250)은 일반적인 셀 스택 제조 시스템에서 픽앤플레이스(pick and place) 기능을 수행하는 공지의 픽커장치를 적용하여 구성할 수 있다. The
상기 스택테이블(300)은 본체(10)에 수평하게 설치되는 가이드레일(310) 상에 설치되어, 선형운동장치에 의해 일정한 속도로 좌우로 수평 왕복 이동하면서 적층 동작을 수행하도록 구성된다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 선형운동장치는 서보모터와 볼스크류를 포함하는 선형운동장치, 리니어모터 시스템, 복수의 풀리와 벨트와 서보모터를 포함하는 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다. The stack table 300 is installed on a
상기 스택테이블(300)의 상부면에는 상측에서 공급되는 세퍼레이터(3)와 양극판(1) 및 음극판(2)의 양측 단부를 일시적으로 고정 및 해제할 수 있는 복수의 클램핑유닛(미도시)이 설치되어 있다. 상기 클램핑유닛은 스택테이블(300)의 상단부 가장자리에 스택테이블(300)에 대해 측방향으로 벌어졌다가 오므려질 수 있도록 구성되어 세퍼레이터(3)와 양극판(1) 및 음극판(2)의 양측 단부를 눌러서 고정할 수 있는 복수의 클램퍼(320)와, 상기 클램퍼(320)를 수평 왕복 이동시키는 공압실린더(미도시)를 포함하여 구성할 수 있다. A plurality of clamping units (not shown) are installed on the upper surface of the stack table 300 to temporarily fix and release the
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 스택테이블(300)의 상측에 설치되어 세퍼레이터 공급부(400)로부터 공급되는 세퍼레이터(3)를 스택테이블(300) 상으로 안내한다. 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 상기 스택테이블(300)의 좌우 이동 거리의 중심 위치로부터 상측으로 일정 거리 이격된 위치에 설치된 피봇축(520)을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하도록 설치되는 스윙부재(510)와, 상기 스윙부재(510)에 서로 연접하면서 나란하게 설치되는 한 쌍의 가이드롤(530)을 포함하며, 상기 세퍼레이터(3)는 상기 한 쌍의 가이드롤(530) 사이를 통과하면서 안내된다. 2 to 4, the
상기 스윙부재(510)를 피봇축(520)을 중심으로 스윙 운동시키기 위한 회전구동수단은 공지의 회전구동장치를 적용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시한 것과 같이 양방향으로 반복 회전하는 모터(541)와, 상기 모터(541)의 동력을 피봇축(520)에 전달하는 풀리(542, 543) 및 벨트(544)를 포함할 수 있다. The rotation driving means for swinging the
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조 시스템을 이용하여 셀 스택을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. A method of manufacturing a cell stack using the system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to the present invention having such a configuration will be described in detail as follows.
제1픽커유닛(120)이 제1매거진(110)의 상측에서 양극판(1)을 진공 흡착하여 픽업한 다음, 제1얼라인테이블(130) 쪽으로 수평하게 이동하여 양극판(1)을 제1얼라인테이블(130) 상에 안착시킨 후 다시 제1매거진(110)의 상측으로 이동한다. The
양극판(1)이 제1얼라인테이블(130) 상에 안착되면, 제1비전검사유닛(140)의 비전카메라가 양극판(1)을 촬영하여 양극판(1)의 영상을 취득한다. 이 때 셀 스택 제조장치의 컨트롤러는 제1비전검사유닛(140)에 의해 취득된 양극판(1)의 영상에서 양극판(1)의 모서리 부분의 위치를 판독하여 양극판(1)이 놓여진 정렬 위치를 검출하고, 정렬이 필요한 경우 X-Y-θ 구동스테이지를 구동하여 제1얼라인테이블(130)을 X-Y 방향으로 이동하거나 회전시켜 양극판(1)의 위치를 조정한다. When the
이어서 제1로딩픽커유닛(150)이 제1얼라인테이블(130) 상에서 하강하여 위치가 정렬된 양극판(1)을 진공 흡착한 후 스택테이블(300) 쪽으로 수평 이동한다. Subsequently, the first
이와 동일한 과정으로 음극공급부의 제2매거진(210), 제2픽커유닛(220), 제2얼라인테이블(230), 제2비전검사유닛(240), 제2로딩픽커유닛(250)이 음극판(2)을 스택테이블(300) 쪽으로 공급한다. In the same process, the
전술한 것과 같이, 스택테이블(300)의 양측에서 양극판(1) 및 음극판(2)이 스택테이블(300) 쪽으로 순차적으로 이송되면서 공급될 때, 상기 스택테이블(300)의 상측에서는 세퍼레이터 공급부(400)에 의해 공급되는 세퍼레이터(3)가 세퍼레이터 가이드유닛(500)의 가이드롤(530)을 통과하여 스택테이블(300) 상부면으로 공급된다. As described above, when the
도 4에 도시한 것과 같이, 상기 스택테이블(300)은 선형운동장치에 의해 일정한 속도로 좌우의 측방향으로 수평 왕복 운동하면서 양극판(1) 및 음극판(2)을 전달받아 세퍼레이터(3) 위에 교대로 적층한다. 이 때, 스택테이블(300)이 좌우로 수평 왕복 운동하는 동안, 상기 세퍼레이터 가이드유닛(500)은, 상기 스택테이블(300)의 상측에서 피봇축(520)을 중심으로 좌우로 일정한 각도로 왕복 회전 운동하면서 스택테이블(300)의 반대편으로 이동하며 세퍼레이터(3)를 안내한다. As shown in FIG. 4, the stack table 300 receives the
스택테이블(300)의 좌우 이동에 의해 세퍼레이터(3)는 지그재그 형태로 접히게 되고, 그 위에 양극판(1)과 음극판(2)이 교대로 공급되어 적층되므로 Z-스택킹(Z-stacking) 방식의 셀 스택이 만들어지게 된다. 스택테이블(300) 상에서 세퍼레이터(3)와 양극판(1)과 음극판(2)의 적층이 모두 완료되면, 세퍼레이터 커팅장치가 세퍼레이터 가이드유닛(500) 하측에서 세퍼레이터(3)를 절단하고, 언로딩로봇이 스택테이블(300)에서 적층 완료된 셀 스택을 파지하여 정해진 공정 위치로 이송하고, 다음 셀 스택 제조 작업을 속행할 준비를 한다. The
이와 같이 본 발명의 셀 스택 제조 시스템의 스택테이블(300)은 양극판(1)과 음극판(2)의 적층 과정에서 좌우로 수평 이동하면서 양극공급부에서 공급된 양극판(1)과 음극공급부에서 공급된 음극판(2)을 교대로 전달받아 세퍼레이터(3) 상에 적층하며, 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지하여 주는 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 스택테이블(300)의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하도록 주기적으로 왕복 회전 운동하므로, 기존의 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 고정된 경우와 비교하여 스택테이블(300)의 좌우 행정거리를 단축시킬 수 있으며, 따라서 적층 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the stack table 300 of the cell stack manufacturing system of the present invention moves horizontally to the left and right during the lamination process of the
한편 전술한 실시예에서 세퍼레이터 가이드유닛(500)은 피봇축(520)을 중심으로 스윙 운동하도록 구성되지만, 이와 다르게 세퍼레이터 가이드유닛(500)이 스택테이블(300)의 이동 방향과 반대 방향으로 일정 거리를 수평 왕복 이동하면서 세퍼레이터(3)를 안내하면서 지지할 수도 있을 것이다. Meanwhile, in the above-described embodiment, the
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to examples, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various substitutions, additions, and modifications within the scope not departing from the technical idea described above. It is natural, and it should be understood that such modified embodiments also belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.
1 : 양극판
2 : 음극판
3 : 세퍼레이터
10 : 본체
110 : 제1매거진
120 : 제1픽커유닛
130 : 제1얼라인테이블
140 : 제1비전검사유닛
150 : 제1로딩픽커유닛
210 : 제2매거진
220 : 제2픽커유닛
230 : 제2얼라인테이블
240 : 제2비전검사유닛
250 : 제2로딩픽커유닛
300 : 스택테이블
310 : 가이드레일
320 : 클램프
400 : 세퍼레이터 공급부
410 : 세퍼레이터 언와인더
420 : 세퍼레이터 가이드롤
500 : 세퍼레이터 가이드유닛
510 : 스윙부재
520 : 피봇축
530 : 가이드롤1: positive plate 2: negative plate
3: separator 10: main body
110: first magazine 120: first picker unit
130: first alignment table 140: first vision inspection unit
150: first loading picker unit 210: second magazine
220: second picker unit 230: second alignment table
240: second vision inspection unit 250: second loading picker unit
300: stack table 310: guide rail
320: clamp 400: separator supply unit
410: separator unwinder 420: separator guide roll
500: separator guide unit 510: swing member
520: pivot shaft 530: guide roll
Claims (5)
선형운동장치에 의해 좌우로 수평 왕복 이동하도록 설치되는 스택테이블;
상기 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 세퍼레이터 공급부;
상기 스택테이블의 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 양극판을 공급하여 적층하는 양극공급부;
상기 스택테이블의 다른 일측에 배치되어, 상기 스택테이블 상의 세퍼레이터로 음극판을 공급하여 적층하는 음극공급부; 및,
상기 스택테이블의 상측에서 상기 세퍼레이터 공급부를 통해 공급되는 세퍼레이터를 안내하면서 지지하며, 상기 스택테이블의 이동 방향과 반대편으로 이동하도록 설치된 세퍼레이터 가이드유닛;
을 포함하는 이차전지의 셀 스택 제조 시스템.As a cell stack manufacturing system for a secondary battery that manufactures a cell stack in which a negative electrode plate, a separator, and a positive plate are stacked in a predetermined order,
A stack table installed to horizontally reciprocate left and right by a linear motion device;
A separator supply unit supplying a separator to the stack table;
An anode supply unit disposed on one side of the stack table to supply and stack a cathode plate to a separator on the stack table;
A cathode supply unit disposed on the other side of the stack table to supply and stack a cathode plate to a separator on the stack table; And,
A separator guide unit installed above the stack table to guide and support the separator supplied through the separator supply unit, and to move in a direction opposite to the moving direction of the stack table;
Cell stack manufacturing system of a secondary battery comprising a.
(S1) 세퍼레이터 공급부에서 스택테이블로 세퍼레이터를 공급하는 단계;
(S2) 스택테이블을 좌우로 수평 왕복 이동시키면서 스택테이블 상의 세퍼레이터에 양극판과 음극판을 교대로 공급하여 적층하는 단계를 포함하며,
상기 (S2) 단계에서 스택테이블이 좌우로 수평 왕복 이동할 때 세퍼레이터 가이드유닛은 스택테이블의 이동 방향과 반대 방향으로 왕복 이동하면서 세퍼레이터를 안내하는 이차전지의 셀 스택 제조 방법. A method for manufacturing a cell stack of a secondary battery using the system for manufacturing a cell stack of a secondary battery according to any one of claims 1 to 3,
(S1) supplying a separator from the separator supply unit to the stack table;
(S2) while horizontally reciprocating the stack table left and right, a positive electrode plate and a negative electrode plate are alternately supplied to the separator on the stack table and stacked,
In the step (S2), when the stack table horizontally reciprocates left and right, the separator guide unit reciprocates in a direction opposite to the direction of movement of the stack table and guides the separator.
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