KR20220032733A

KR20220032733A - 2차 전지용 전극 생산 시스템

Info

Publication number: KR20220032733A
Application number: KR1020200114430A
Authority: KR
Inventors: 정연길
Original assignee: 유일에너테크(주)
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-15
Also published as: KR102468973B1

Abstract

본 발명은 전극소재를 언와인딩부에서 전극소재가 덴서유닛에 공급되고, 상기 덴서유닛에서 상기 전극소재가 노칭부에 공급되며 상기 노칭부에서 상기 제2 영역을 노칭하여 전극탭을 형성하는 2차 전지 생산 시스템으로서, 상기 노칭부와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 덴서유닛에서 상기 노칭부로 상기 전극소재를 안내하는 회전형 사행조정장치와, 상기 회전형 사행조정장치와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선을 검촐하는 제2 센서를 포함하고, 상기 회전형 사행조정장치는, 서로 이격되어 배치되는 제1 부재 및 제2 부재; 상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제1 롤러; 상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제2 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제2 롤러; 상기 제1 축과 수직인 상기 제3 축을 중심으로 상기 제1 부재에 회전 가능하게 결합하는 제3 부재 및 상기 제2 축과 수직인 상기 제4 축을 중심으로 상기 제2 부재에 회전 가능하게 결합하는 제4 부재; 베이스;및 상기 제4 부재와 결합하는 구동부를 포함하고, 상기 제3 부재는 상기 베이스에 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고, 상기 제4 부재는 상기 베이스에 제2 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고, 상기 제2 부재는 상기 제4 부재가 직선 이동하면, 상기 제4 축을 중심으로 회전하도록 상기 제4 부재와 결합하고, 상기 구동부는 상기 제2 센서에 측정된 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선 위치에 대응하여 상기 제4 부재의 직선 이동량을 조절하는 2차 전지 생산 시스템을 제공할 수 있다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}

본 발명은 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 전극 탭이 형성된 전극소재를 일정한 간격으로 노칭하고 절단하는 공정을 통하여 생산된다.

전극소재는 띠형 부재로서, 폭이 일정하다. 다만, 전극소재의 제조과정에서 전극소재의 양측 에지가 휘어 만곡도가 발생하는 것이 일반적이다. 특히, 전기자동차용 배터리의 고용량 실현을 위해 전극소재의 두께가 얇아지고 고밀도로 제작되어 점점 만곡도에 따른 전극의 캠버(Camber)량의 변화가 심해지는 문제점이 있다. 아울러, 공급되는 전극마다 캠버의 편차량이 심하여, 전극소재가 롤러에서 비스듬히 주행하는 문제가 발생한다.

특히, 노칭부로 진입하는 전극소재가 사행하게 되면, 전극 탭에 불량이 발생한다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0089803호(2015.08.05. 공개)

본 발명의 목적은, 전극소재의 캠버량에 대응하여, 롤러의 전극소재의 사행을 방지할 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공함에 있다.

실시예는, 전극소재를 언와인딩부에서 전극소재가 덴서유닛에 공급되고, 상기 덴서유닛에서 상기 전극소재가 노칭부에 공급되며 상기 노칭부에서 상기 제2 영역을 노칭하여 전극탭을 형성하는 2차 전지 생산 시스템으로서, 상기 노칭부와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 덴서유닛에서 상기 노칭부로 상기 전극소재를 안내하는 회전형 사행조정장치와, 상기 회전형 사행조정장치와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선을 검촐하는 제2 센서를 포함하고, 상기 회전형 사행조정장치는, 서로 이격되어 배치되는 제1 부재 및 제2 부재와, 상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제1 롤러와, 상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제2 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제2 롤러와, 상기 제1 축과 수직인 상기 제3 축을 중심으로 상기 제1 부재에 회전 가능하게 결합하는 제3 부재 및 상기 제2 축과 수직인 상기 제4 축을 중심으로 상기 제2 부재에 회전 가능하게 결합하는 제4 부재와, 베이스 및 상기 제4 부재와 결합하는 구동부를 포함하고, 상기 제3 부재는 상기 베이스에 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고, 상기 제4 부재는 상기 베이스에 제2 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고, 상기 제2 부재는 상기 제4 부재가 직선 이동하면, 상기 제4 축을 중심으로 회전하도록 상기 제4 부재와 결합하고, 상기 구동부는 상기 제2 센서에 측정된 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선 위치에 대응하여 상기 제4 부재의 직선 이동량을 조절하는 2차 전지 생산 시스템을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 축의 축방향은 상기 제1 방향과 상이하고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 상이할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러의 전방에 배치되고, 축방향에서 바라보았을 때, 상기 제1 롤러의 제1 축과 상기 제2 롤의 제2 축을 지나는 기준선을 기준으로, 상기 제1 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 상측에 배치되고, 상기 제2 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 하측에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러의 전방에 배치되고, 축방향에서 바라보았을 때, 상기 제1 롤러의 제1 축과 상기 제2 롤러의 제2 축을 지나는 기준선을 기준으로, 상기 제1 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 하측에 배치되고, 상기 제2 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 상측에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러보다 하측에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 센서는 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 언와인딩부와 상기 덴서유닛 사이에 배치되는 사행조정유닛과, 상기 사행조정유닛과 상기 노칭부 사이에 배치되는 제1 센서를 더 포함하고, 상기 노칭부의 후방에 배치되어 상기 전극소재의 코팅부의 커팅된 영역의 높이를 측정하는 비젼부를 포함하고, 상기 제1 센서의 위치는 상기 비젼부에서 측정된 상기 커팅된 영역의 높이에 기초하여 변경될 수 있다.

실시예에 따르면, 전극소재의 캠버량에 대응하여, 롤러의 위치를 자동으로 조절할 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 캠버량이 상이한 다양한 종류의 전극소재의 사행을 방지할 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 노칭부에 진입하기 직전에서 전극소재의 주행방향을 조절하여, 전극에 불량이 발생하는 것을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 덴서유닛에서 전극소재의 주행방향을 변경하고, 노칭부에 진입하기 전 추가적으로 전극소재의 주행방향을 변경하여, 캠버량이 큰 전극소재의 사행 조정도 가능한 이점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 도시한 정면도,
도 2는 도 1에서 도시한 회전형 사행조정장치를 도시한 도면
도 3은 도 1에서 도시한 회전형 사행조정장치의 측면도,
도 4는 제1 롤러와 제2 롤러를 위에서 내려다 본 평면도,
도 5는 전극소재를 도시한 평면도,
도 6은 도 4의 상태에서, 일측으로 전극소재 주행방향이 조절되는 상태를 도시한 도면,
도 7은 도 4의 상태에서, 타측으로 전극소재의 주행방향이 조절되는 상태를 도시한 도면,
도 8은 제1 롤러와 제2 롤러의 배치에 대한 변형례를 도시한 도면,
도 9는 제1 롤러와 제2 롤러의 배치에 대한 다른 변형례를 도시한 도면,
도 10은 전극소재의 캠버량을 도시한 도면,
도 11은 도 10에서 도시한 전극소재보다 상대적으로 캠버량이 작은 전극소재를 도시한 도면,
도 12는 도 10에서 도시한 전극소재보다 상대적으로 캠버량이 큰 전극소재를 도시한 도면,
도 13은 전극탭이 형성된 전극소재를 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.

2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치이다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 도시한 정면도이다. 도면에서, x축이 나타내는 방향은, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 길이 방향이며, 전극소재의 이송 방향을 나타낸다. 도면에서 y축이 나타내는 방향은, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 폭 방향이며, 제1 롤러(도 2의 1330)의 축 방향 및 제2 롤러(도 2의 140)의 축 방향에 해당한다. z축이 나타내는 방향은, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 높이 방향이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은, 언 와인딩부(10), 덴서유닛(20), 노칭부(30)와 도면에는 도시되지 않았으나 커팅부, 얼라인 장치 및 매거진을 포함할 수 있다. 입측의 언 와인딩부(10)로부터 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)가 공급된다. 전극소재(S)는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.

덴서유닛(20)은 언와딩부(10)에서 공급되는 전극소재(S)를 노칭부(30)로 안내하고, 전극소재(S)의 공급속도의 변화에 대응하여 전극소재(S)의 장력을 조절한다.

노칭부(30)는 공급된 전극소재(S)에 전극탭(도 5의 Sc)을 형성하여 전극을 생산한다.

커팅부는 전극를 제품의 요구되는 크기로 절단한다. 절단된 전극은 얼라인 장치 및 매거진으로 공급된다. 얼라인 장치 및 매거진은 전극을 정렬하고 적재한다.

노칭부(30)는 상하로 이동하는 금형을 통해 전극소재(S)에 전극 탭을 형성시킨다. 구체적으로, 전극소재(S)에 일정한 간격으로 노치를 형성하여 일측으로 돌출되는 형태의 전극 탭이 포함된 전극을 생성한다. 노칭부(30)를 통과하는 전극을 연속적으로 끌어당기는 견인방식으로 연속이동시켜 노칭부(30)의 후방에서 전극을 연속적으로 공급하는 피딩 장치들이 마련될 수 있다. 이러한 피딩 장치들은 전극소재(S)를 주기적으로 반복되는 서로 다른 속도 또는 장력으로 견인할 수 있다.

언와인딩부(10)와 덴서유닛(20) 사이에는 사행조정유닛(40)이 배치될 수 있다. 사행조정유닛(40)은 롤을 회전운동시켜 전극소재의 주행방향을 조절할 수 있다

회전형 사행조정장치(100)는 노칭부(30)와 덴서유닛(20) 사이에 배치되어, 덴서유닛(20)에서 노칭부(30)로 전극소재를 안내한다.

도 2는 도 1에서 도시한 회전형 사행조정장치(100)를 도시한 도면이고 도 3은 도 1에서 도시한 회전형 사행조정장치(100)의 측면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 회전형 사행조정장치(100)는 서로 이격되어 배치되는 제1 부재(110)와 제2 부재(120)를 포함한다.

제1 부재(110)와 제2 부재(120)는 폭 방향(y)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고 회전형 사행조정장치(100)는 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)를 포함할 수 있다. 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)는 제1 부재(110)와 제2 부재(120) 사이에 배치된다. 제1 롤러(130)는 제1 축(C1)을 중심으로 제1 부재(110)와 제2 부재(120)에 각각 회전 가능하게 배치된다. 제2 롤러(140)는 제2 축(C2)을 중심으로 제1 부재(110)와 제2 부재(120)에 각각 회전 가능하게 배치된다.

이송 방향(x)을 기준으로, 제1 롤러(130)는 회전형 사행조정장치(100)를 기준으로, 전극소재(S)의 진입 측 롤러이며, 제2 롤러(140)는 전극소재(S)의 출구측 롤러일 수 있다. 제1 축(C1)의 축방향과 제2 축(C2)의 축방향은 폭 방향(y)과 평행한 방향이다. 제1 롤러(130)는 마찰력을 높이기 위하여 닙롤(nip roll)(Z)과 접촉할 수 있다.

출구 측에 배치되는 제2 롤러(140)는 모터(150)와 연결될 수 있다. 따라서, 제2 롤러(140)는 구동롤러이고 제1 롤러(130)는 종동롤러일 수 있다. 두께가 얇은 전극소재(S)의 경우, 회전형 사행조정장치(100)에서 장력의 크기를 줄일 필요가 있는데, 모터(150)를 통해 제2 롤러(140)를 회전시킴으로써, 전극소재(S)의 장력을 줄일 수 있다.

전극소재(S)는 기준선(Q)의 하측에서 제1 롤러(130)에 진입하여 대각선 방향으로 기준선(Q)을 가로질러 기준선(Q)의 상측에서 제1 롤러(130)에 진입한다. 이하, 기준선(Q)이라 함은 제1 롤러(130)의 제1 축(C1)과 제2 롤의 제2 축(C2)을 지나는 가상의 선을 의미한다. 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140) 사이에서 전극소재(S)가 대각선으로 지나기 때문에 사행방지를 위한 전극소재(S)의 주행방향 변경과 장력 조절에 용이한 이점이 있다.

제3 부재(160)는 제1 부재(110)의 하측에 배치될 수 있다. 제1 부재(110)는 제3 부재(160)에 제3 축(C3)을 중심으로 회전 가능하게 결합한다.

제4 부재는 제2 부재(120)의 하측에 배치될 수 있다. 제4 부재는 제2 부재(120)에 제4 축(C4)을 중심으로 회전 가능하게 결합한다.

제3 축(C3)의 축방향과 제4 축(C4)의 축방향은 높이 방향(z)과 평행한 방향이다. 이송 방향(x)을 기준으로 제3 축(C3)의 위치와 제4 축(C4)의 위치는 정렬될 수 있다.

제3 부재(160) 및 제4 부재(170)는 각각 베이스(180)에 일정한 스트로크로 직선이동 가능하게 배치된다. 제3 부재(160) 및 제4 부재(170)의 직선이동 방향은 각각 제1 축(C1)의 축방향과 제2 축(C2)의 축방향과 경사지게 배치될 수 있다.

제4 부재(170)에는, 제4 부재(170)의 직선이동을, 제4 축(C4)을 중심으로 회전하는 제2 부재(120)의 회전운동으로 변환하는 동력변환장치(WS)가 배치될 수 있다. 그리고, 제4 부재(170)는 구동부(190)와 결합될 수 있다. 구동부(190)는 제4 부재(170)를 직선이동시킨다. 구동부(190)는 모터를 포함할 있으며 모터의 축방향이 제4 부재(170)의 이동 방향과 평행하도록 배치될 수 있다. 구동부(190)의 모터는 제4 부재(170)와 연결되는 리드스크류를 포함할 수 있다.

제3 부재(160)는 제4 부재(170)가 직선이동함에 따라 연동하여 직선이동할 수 있다. 한편 제2 부재(120)가 회전함에 따라 제1 부재(110)가 연동하여 회전할 수 있다.

도 4는 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)를 위에서 내려다 본 평면도이다.

도 4를 참조하면, 제1 축(C1)의 축방향 또는 제2 축(C2)의 축방향과 수직한 방향이 전극소재(S)의 정주행 방향(A)이며, 도 4의 A와 같은 방향으로 전극소재(S)가 이송된다. 제3 축(C3)과 제4 축(C4)은 이송 방향(x)을 기준으로 제1 축(C1)과 제2 축(C2) 사이에 배치된다.

도 5는 도 4의 상태에서, 일측으로 전극소재(S)의 주행방향이 조절되는 상태를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 제2 지점(V2)에서 제2 센서(300)를 통해 전극소재(S)의 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)의 경계가 정위치에 위치하지 않은 경우, 구동부(190)는 전극소재(S)의 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)의 경계가 정위치에 오도록 제1 롤러(130) 및 제2 롤러(140)의 주행방향을 변경한다.

제1 롤러(130) 및 제2 롤러(140)의 주행방향이 변경되는 과정은 다음과 같다.

예를 들어, 구동부(190)가 작동하면, 제4 부재(170)가 제1 방향으로 직선 이동한다. 제4 부재(170)가 직선 이동하면, 제2 부재(120)가 도면상 제4 축(C4)을 중심으로 시계방향으로 회전할 수 있다. 제4 부재(170)가 직선 이동하기 때문에 제4 축(C4)도 직선 이동하고 이에 제2 부재(120)도 함께 직선 이동한다. 제4 부재(170)가 직선 이동하면서 제3 부재(160)도 제4 부재(170)와 연동하여 직선 이동하고 동시에 제2 부재(120)는 제1 축(C1)을 중심으로 시계방향으로 회전할 수 있다.

이렇게 제1 부재(110)와 제2 부재(120)가 시계방향으로 회전하기 때문에 제1 롤러(130)의 제1 축(C1)과 제2 롤러(140)의 제2 축(C2)이 기울면서 전극소재(S)의 주행방향(A’)이 일측으로 변경된다.

도 6은 도 4의 상태에서, 타측으로 전극소재(S)의 주행방향이 조절되는 상태를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 전극소재(S)의 사행방향에 따라 타측으로 전극소재(S)의 주행방향이 조절될 수 있다.

이에 대응한 제1 롤러(130) 및 제2 롤러(140)의 주행방향이 변경되는 과정은 다음과 같다.

예를 들어, 구동부(190)가 작동하면, 제4 부재(170)가 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 직선 이동한다. 제4 부재(170)가 직선 이동하면, 제2 부재(120)가 도면상 제4 축(C4)을 중심으로 반시계방향으로 회전할 수 있다. 제4 부재(170)가 직선 이동하기 때문에 제4 축(C4)도 직선 이동하고 이에 제2 부재(120)도 함께 직선 이동한다. 제4 부재(170)가 직선 이동하면서 제3 부재(160)도 제4 부재(170)와 연동하여 직선 이동하고 동시에 제2 부재(120)는 제1 축(C1)을 중심으로 반시계방향으로 회전할 수 있다.

이렇게 제1 부재(110)와 제2 부재(120)가 반시계방향으로 회전하기 때문에 제1 롤러(130)의 제1 축(C1)과 제2 롤러(140)의 제2 축(C2)이 기울면서 전극소재(S)의 주행방향(A’)이 타측으로 변경된다.

도 7은 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)의 배치에 대한 변형례를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)는 전극소재(S)의 이송 방향(x)을 기준으로, 동일한 위치에 배치될 수 있다. 아울러, 상대적으로, 전극소재(S)의 진출 측에 배치되는 제2 롤러(140)가 전극소재(S)의 진입 측에 배치된 제1 롤러(130)의 상측에 배치될 수 있다. 제1 롤러(130)로 진입한 전극소재(S)는 대각선 방향으로 기준선(Q)을 가로질러 제2 롤러(140)에 진입한다.

도 8은 제1 롤러(130)와 제2 롤러(140)의 배치에 대한 다른 변형례를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 전극소재(S)의 이송 방향(x)을 기준으로, 제1 롤러(130)는 제2 롤러(140)의 후방에 배치될 수 있다 전극소재(S)는 기준선(Q)의 하측에서 제1 롤러(130)에 진입하여 대각선 방향으로 기준선(Q)을 가로질러 기준선(Q)의 상측에서 제2 롤러(140)에 진입한다.

도 9는 전극소재(S)를 도시한 평면도이고, 도 10은 전극소재(S)의 캠버량을 도시한 도면이고, 도 11은 도 10에서 도시한 전극소재(S)보다 상대적으로 캠버량이 작은 전극소재(S)를 도시한 도면이고, 도 12는 도 10에서 도시한 전극소재(S)보다 상대적으로 캠버량이 큰 전극소재(S)를 도시한 도면이다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 전극소재(S)는 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)로 구분될 수 있다. 비코팅부(Sb)는 노칭부(30)에서 커팅되어 잔존 영역이 전극탭(Sc)으로 형성되는 부분이다.

캠버량이 상이한 다양한 전극소재(S)가 공급될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 도시한 전극소재(S)의 캠버량(CB’)은 도 4에서 도시한 전극소재(S)의 캠버량(CB) 보다 상대적으로 작은 반면에 도 6에서 도시한 전극소재(S)의 캠버량(CB’’)은 도 4에서 도시한 전극소재(S)의 캠버량(CB)보다 상대적으로 클 수 있다. 여기서, 캠버량은 전극소재(S)의 만곡정도를 나타낸 것으로, 전극소재(S)의 끝단에서 비코팅부(Sb)의 위치와 만곡이 없는 비코팅부(Sb)의 정상적인 위치와의 차이값으로 나타낼 수 있다. 이러한 캠버량은 전극소재(S)의 폭 방향(y)을 기준으로 나타낼 수 있다.

이렇게 전극소재(S) 마다 캠버량이 상이한 경우, 전극소재(S)마다 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)의 경계(T)가 달라지기 때문에 제2 지점(V2)에서 전극소재(S)가 정주행이 확인되더라도 제2 지점(V2)을 지난 후에 노칭과정에서 전극탭(Sc)에 불량이 발생할 수 있다. 제2 센서(300)는 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)의 경계(T)에 배치되고 이송 방향(x)을 따라 길게 배치된 전극소재(S) 전체의 길이를 고려할 때, 제2 지점(V2)은 한점에 지나지 않기 때문에 제2 지점(V2)에서 코팅부(Sa)와 비코팅부(Sb)의 경계가 정위치에 있다 하다라도 실제 전극소재(S)는 사행할 수도 있다.

비젼부(400)는 이러한 문제점을 해결하게 위하여 노칭부(30)의 후방에서 노칭부(30)에 인접하게 배치되어, 캠버량이 상이한 전극소재(S)에 대응하여 제1 지점(V1)에서 제1 센서(200)의 위치와, 제2 지점(V2)에서 제2 센서(300)의 위치를 함께 변경하기 위한 추가적인 정보를 제공한다.

도 13은 전극탭(Sc)이 형성된 전극소재(S)를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 13을 참조하면, 비젼부(400)는 노칭부(30)의 후방에서 노칭부(30)에 인접한 제3 지점(V3)에서, 노칭부(30)에서 나오는 전극소재(S)의 영상을 획득할 수 있다. 비젼부(400)는 획득된 영상에서 전극소재(S)의 폭 방향(y)을 기준으로 코팅부(Sa)가 커팅된 높이(W)을 측정한다. 회전형 사행조정장치(100)는 비젼부(400)에서 측정한 코팅부(Sa)가 커팅된 높이(W)에 기초하여, 코팅부(Sa)의 커팅 영역이 발생하지 않도록, 1차적으로, 제1 센서(200)의 위치가 조절된다. 조절된 제1 센서(200)의 위치에 대응하여 사행조절유닛(40)은 전극소재의 주행방향을 조절한다.

다음으로, 제2 지점(V2)의 제2 센서(300)에서 전극소재의 주행방향이 기준 치수에 맞도록 회전형 사행조정장치(100)를 제어한다.

이렇게 제1 지점(V1)과 제2 지점(V2)에서 모두 전극소재의 주행방향을 기준 치수에 맞게 유지하면, 노칭부(30)에서 코팅부(Sa)가 커팅되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 구성은, 전극소재(S) 마다 캠버량이 상이하여 발생할 수 있는 전극의 불량을 크게 줄일 수 있는 이점 있다.

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: 회전형 사행조정장치
110: 제1 부재
120: 제2 부재
130: 제1 롤러
140: 제2 롤러
160: 제3 부재
170: 제4 부재
180: 베이스
190: 구동부
200: 제1 센서
300: 제2 센서
400: 비젼부

Claims

전극소재를 언와인딩부에서 전극소재가 덴서유닛에 공급되고, 상기 덴서유닛에서 상기 전극소재가 노칭부에 공급되며 상기 노칭부에서 상기 제2 영역을 노칭하여 전극탭을 형성하는 2차 전지 생산 시스템으로서,
상기 노칭부와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 덴서유닛에서 상기 노칭부로 상기 전극소재를 안내하는 회전형 사행조정장치와, 상기 회전형 사행조정장치와 상기 덴서유닛 사이에 배치되어 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선을 검촐하는 제2 센서를 포함하고,
상기 회전형 사행조정장치는,
서로 이격되어 배치되는 제1 부재 및 제2 부재;
상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제1 롤러;
상기 제1 부재 와 상기 제2 부재와 사이에 배치되어 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재에 제2 축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제2 롤러;
상기 제1 축과 수직인 상기 제3 축을 중심으로 상기 제1 부재에 회전 가능하게 결합하는 제3 부재 및
상기 제2 축과 수직인 상기 제4 축을 중심으로 상기 제2 부재에 회전 가능하게 결합하는 제4 부재;
베이스;및
상기 제4 부재와 결합하는 구동부를 포함하고,
상기 제3 부재는 상기 베이스에 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고,
상기 제4 부재는 상기 베이스에 제2 방향을 따라 직선 이동 가능하게 결합하고,
상기 제2 부재는 상기 제4 부재가 직선 이동하면, 상기 제4 축을 중심으로 회전하도록 상기 제4 부재와 결합하고,
상기 구동부는 상기 제2 센서에 측정된 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계선 위치에 대응하여 상기 제4 부재의 직선 이동량을 조절하는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 축의 축방향은 상기 제1 방향과 상이하고,
상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 상이한 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러의 전방에 배치되고,
축방향에서 바라보았을 때, 상기 제1 롤러의 제1 축과 상기 제2 롤의 제2 축을 지나는 기준선을 기준으로, 상기 제1 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 상측에 배치되고, 상기 제2 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 하측에 배치되는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러의 전방에 배치되고,
축방향에서 바라보았을 때, 상기 제1 롤러의 제1 축과 상기 제2 롤러의 제2 축을 지나는 기준선을 기준으로, 상기 제1 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 하측에 배치되고, 상기 제2 롤러와 상기 전극소재의 접촉영역은 상기 기준선의 상측에 배치되는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극소재의 이송방향을 기준으로, 상기 제1 롤러는 상기 제2 롤러보다 하측에 배치되는 2차 전지 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제2 센서는 상기 전극소재의 코팅부와 비코팅부의 경계에 배치되는 2차 전지 생산 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 언와인딩부와 상기 덴서유닛 사이에 사행조정유닛과, 상기 사행조정유닛과 상기 노칭부 사이에 배치되는 제1 센서를 더 포함하고,
상기 노칭부의 후방에 배치되어 상기 전극소재의 코팅부의 커팅된 영역의 높이를 측정하는 비젼부를 포함하고,
상기 제1 센서의 위치는 상기 비젼부에서 측정된 상기 커팅된 영역의 높이에 기초하여 변경되는 2차 전지 생산 시스템.