WO2022203122A1 - 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치 - Google Patents

이차전지 제조용 분리막 장력유지장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022203122A1
WO2022203122A1 PCT/KR2021/007861 KR2021007861W WO2022203122A1 WO 2022203122 A1 WO2022203122 A1 WO 2022203122A1 KR 2021007861 W KR2021007861 W KR 2021007861W WO 2022203122 A1 WO2022203122 A1 WO 2022203122A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
separator
roll
tension
separation membrane
stack table
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/007861
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
강전영
김경호
강상원
이정구
장영덕
Original Assignee
주식회사 디에이테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 디에이테크놀로지 filed Critical 주식회사 디에이테크놀로지
Publication of WO2022203122A1 publication Critical patent/WO2022203122A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery manufacturing device capable of maintaining a constant tension of the separator in the process of stacking a plurality of electrodes on the separator while continuously transferring the separator of the secondary battery at a predetermined pitch It relates to a separation membrane tension maintaining device.
  • a chemical cell is a battery composed of a pair of electrodes and an electrolyte of a positive electrode plate and a negative electrode plate, and the amount of energy that can be stored varies according to materials constituting the electrode and the electrolyte.
  • These chemical batteries have a very slow charging reaction, so they are divided into primary batteries used only for one-time discharge and secondary batteries that can be reused through repeated charging and discharging. is in an increasing trend.
  • the secondary battery is applied to various technical fields throughout the industry due to its advantages, and is widely used as an energy source for advanced electronic devices such as wireless mobile devices, as well as conventional gasoline using fossil fuels. And it is attracting attention as an energy source for hybrid electric vehicles, which are being proposed as a way to solve air pollution of diesel internal combustion engines.
  • 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 dipped in an electrolyte solution.
  • a method of placing a negative plate and a positive plate on a separator and winding them to form a jelly-roll is widely used.
  • a method of stacking a negative plate, a positive plate, and a separator in an appropriate order is widely used.
  • the separator is supplied in a zigzag folded form on a stack table, and the zigzag folded separator This is a method in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are alternately inserted therebetween and stacked.
  • the separator is also made in a long-width type with a long left and right length.
  • the present invention is to achieve the above object, and an object of the present invention is a separator for manufacturing a secondary battery capable of maintaining a constant tension of the separator when it is supplied to be folded in a zigzag on a stack table while transporting a long-width separator at a predetermined pitch. To provide a tension retainer.
  • a separator tension maintaining device for manufacturing a secondary battery according to the present invention for achieving the above object includes a separator supply unit for supplying a separator; a plurality of centering rolls arranged in pairs above the center of the stack table for stacking electrodes on the separator and supported while passing the separator transferred from the separator supply unit to the stack table; a lamination unit installed to reciprocate in a lateral direction between the centering roll and the stack table and stacking a separator on the stack table in a zigzag manner; and a fixed roll disposed between the separation membrane supply unit and the centering roll and in close contact with one surface of the separation membrane, and disposed at a location spaced apart from the fixed roll by a predetermined distance to closely contact the other side of the separation membrane and interlock with the movement of the lamination unit
  • a tension compensating unit comprising a rotating roll for laterally moving the separation membrane while rotating at a predetermined angle with respect to the fixed roll in the lateral direction, and a rotating means for rotating the rotating roll in a
  • the rotating roll rotates in one direction with respect to the fixed roll to increase the transport distance of the separator, and when the lamination unit moves from the center of the stack table to both ends of the stack table, the rotating roll
  • the operation of the rotating means may be controlled to reduce the transport distance of the separation membrane while returning to the initial position of the ting roll.
  • the separator tension maintaining device is disposed between the separator supply unit and the tension compensation unit, and linearly reciprocates up and down a certain distance in connection with the stacking operation of the separator by the stacking unit and the separator supply of the separator supply unit. It may further include a buffer roll for moving the separation membrane up and down.
  • the lamination unit includes a plurality of interference avoiding rolls installed in pairs on the upper side of the stack table and guiding the separation membrane while horizontally reciprocating in both directions at a predetermined distance based on the center of the stack table;
  • a plurality of swing rolls installed to form a pair on the lower side and stacked on the stack table by transferring the separator in both directions while reciprocating for a certain distance in the same direction as the interference avoidance roll around the swing axis aligned at the center of the stack table.
  • the separation membrane tension maintaining device of the present invention is installed between the buffer roll and the tension compensating unit to rotate at a predetermined angle about a horizontal axis according to the tension of the separation membrane to maintain the tension of the separation membrane.
  • the swing roll of the lamination unit rotates reciprocally in both directions with respect to the stack table, following the change in tension applied to the separator when the separator is stacked on the stack table, so that the rotating roll is rotated in the lateral direction within a certain angle range.
  • the tension of the separation membrane can be adjusted uniformly by rotating it.
  • the tension of the separator can be maintained constant even on the upstream side of the tension compensating unit.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a separator tension maintaining device for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an operation example of the separator tension maintaining device for manufacturing a secondary battery shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view showing another operation example of the separator tension maintaining device for manufacturing a secondary battery shown in FIG. 1 .
  • the separator tension maintaining device for manufacturing a secondary battery includes a separator supply unit 10 , a buffer roll 20 , and a dancer roll for tension maintenance. roll) 30 , a tension compensation unit 40 , a plurality of centering rolls 50 , and a lamination unit 60 .
  • the separation membrane supply unit 10 is a component for supplying the separation membrane S in the required amount to the cell stack, and the separation membrane S is wound in a roll form in the unwinder 11 and the unwinder 11 . It includes a plurality of feeder rolls 12 for transferring the wound separation membrane S at a predetermined pitch. Any one of the plurality of feeder rolls 12 is rotated by a motor (not shown) while transferring the separation membrane S at a constant pitch.
  • the buffer roll 20 is installed to move the separation membrane S while linearly reciprocating a predetermined distance in the vertical direction between the separation membrane supply unit 10 and the tension compensation unit 40, and the separation membrane by the lamination unit 60 It moves up and down in connection with the stacking operation of (S) and supply of the separator (S) from the separator supply unit (10). That is, the swing roll 62 of the stacking unit 60 rotates from one end of the stack table 1 toward the center, so that no tension is applied to the separation membrane S in the swing roll 62 and loosen (see FIG. 3 ). ) When the separation membrane (S) is supplied from the feeder roll 12, the buffer roll 20 moves upward to increase the moving distance of the separation membrane (S).
  • the swing roll 62 of the stacking unit 60 rotates from the center to one end of the stack table 1 so that the separator S is pulled downward (see FIG. 3 ), and the separator S in the feeder roll 12 ) is not supplied, the buffer roll 20 moves downward to reduce the length of the separation membrane S.
  • a plurality of buffer guide rolls 21 for guiding the separation membrane S may be installed on both sides of the buffer roll 20 .
  • the buffer roll 20 On the downstream side of the buffer roll 20, that is, between the buffer roll 20 and the tension compensating unit 40, it is installed to rotate at a predetermined angle about the horizontal axis according to the tension of the separation membrane S to maintain the tension of the separation membrane.
  • a dancer roll 30 for maintenance is installed.
  • the dancer roll 30 for maintaining tension is rotating by the tension applied to the separation membrane (S) by the pneumatic cylinder, and functions to uniformly fine-tune the tension, and can be configured by applying a known dancer roll.
  • the tension compensating unit 40 is disposed in the separation membrane S movement path between the separation membrane supply unit 10 and the centering roll 50 to respond to the change in tension of the separation membrane S by the lamination unit 60, the separation membrane By moving (S) in the lateral direction in a certain range, it is to act to adjust the tension.
  • the tension compensating unit 40 is disposed between the separation membrane supply unit 10 and the centering roll 50 and has a fixed roll 41 that is in close contact with one surface of the separation membrane, and the fixed roll 41 is spaced apart by a predetermined distance.
  • the rotating means includes a motor (not shown) operated by a control device (not shown) of the cell stack system of the secondary battery, and the motor (not shown) is directly connected to the central axis of the rotating roll 42 or is a gear or Power is transmitted through a power transmission member such as a belt to rotate the rotating roll 42 in a predetermined angle range.
  • the fixed roll 41 is fixedly installed on the moving path of the separation membrane S, and the separation membrane S is in close contact with the opposite side of the rotation direction of the rotating roll 42 so that when the rotating roll 42 rotates, the separation membrane (S) acts to support
  • the rotating roll 42 serves to compensate the tension by moving the separation membrane S in the lateral direction while rotating in a predetermined angular range around the fixed roll 41 by a rotating means.
  • the rotating roll 42 is disposed below the fixed roll 41, and when the fixed roll 41 and the rotating roll 42 are arranged in the vertical direction up and down, the initial position of the rotating roll 42 is , as the separation membrane (S) is pulled as it rotates in one direction from this initial position, the tension increases.
  • the centering roll 50 is fixedly installed on the movement path of the separation membrane S between the tension compensation unit 40 and the lamination unit 60 and serves to support the separation membrane S while guiding it downward.
  • the plurality of centering rolls 50 are arranged in pairs in the lateral direction, and the separation membrane S is supported while passing between the plurality of centering rolls 50 arranged in pairs.
  • the lamination unit 60 is installed to reciprocate in the lateral direction between the centering roll 50 and the stack table 1 , and is configured to stack the separator S on the stack table 1 in a zigzag manner.
  • the stacking unit 60 is installed to form a pair on the upper side of the stack table 1 and guides the separator S while horizontally reciprocating at a predetermined distance in both directions based on the center of the stack table 1 .
  • the interference avoidance roll 61 is installed to form a pair on the lower side of the interference avoidance roll 61, and the interference avoidance roll 61 is centered on a swing shaft 63 aligned at the center of the stack table 1 ) and a plurality of swing rolls 62 that are stacked on the stack table 1 by transferring the separation membrane S in both directions while reciprocating a predetermined distance in the same direction.
  • the interference avoidance roll 61 moves in the same direction as the movement direction of the swing roll 62, and when a picker (not shown) transfers an electrode (anode plate or anode plate) onto the stack table 1 and stacks them, the separator (S) ) to prevent interference with the picker (not shown).
  • the interference avoidance roll 61 may reciprocate horizontally by a known linear motion device such as a linear motion device to which a linear motor is applied, or a linear motion device to which a ball screw and a servo motor are applied, or a linear motion device to which a pneumatic cylinder is applied.
  • the swing roll 62 leads and moves the separation membrane S while reciprocating in both directions in a predetermined angular range around the swing shaft 63 by a rotational motion device such as a motor to move the separation membrane S to the stack table 1 ) and laminated on the upper surface in a zigzag manner.
  • a rotational motion device such as a motor to move the separation membrane S to the stack table 1
  • the separation membrane tension maintaining device having the configuration as described above operates as follows.
  • the feeder roll 12 rotates by a certain amount, the separation membrane S wound on the unwinder 11 is unwound and fed at a predetermined pitch.
  • the swing roll 62 of the stacking unit 60 rotates in one side direction of the stack table 1 about the swing axis 63 to lead the separator S to be stacked on the stack table 1 .
  • the rotating roll 42 of the tension compensation unit 40 rotates in the lateral direction and pulls the separation membrane (S) from the upper side of the centering roll 50 in the lateral direction to increase the tension.
  • the feeder roll 12 rotates and the separation membrane S is fed at a constant pitch.
  • the buffer roll 20 moves upward, the movement path of the separation membrane S is increased, thereby compensating for tension with the feeder roll 12.
  • Tension applied to the separation membrane (S) between the units (40) is kept constant.
  • the rotating roll of the tension compensating unit 40 (42) rotates in the opposite direction to the previous one to gradually reduce the tension applied to the separation membrane (S) from the upper side of the centering roll 50 to keep the tension constant.
  • the swing roll 62 of the stacking unit 60 reciprocates in both lateral directions with respect to the stack table 1 to stack the separator S on the stack table 1, which is applied to the separator S.
  • the tension of the separation membrane (S) can be constantly adjusted by rotating the rotating roll 42 in a lateral direction in a predetermined angle range in accordance with the change in tension.
  • the buffer roll 20 moves up and down while tension Even on the upstream side of the compensation unit 40 , the tension of the separation membrane S may be constantly maintained.
  • the separator S is stretched because the tension applied to the separator S can be constantly maintained in the process of stacking the separator S on the stack table 1 in a zigzag manner while transferring the separator S at a constant pitch and stacking the electrodes thereon. or to prevent folding.
  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a secondary battery, in particular, by continuously transferring a separator at a predetermined pitch to supply a separator on a stack table, and sequentially stacking a plurality of electrodes on a separator stacked in a zigzag on the stack table to form a secondary battery It can be applied to the device for manufacturing the cell of

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 장폭형의 분리막을 일정 피치로 이송하면서 스택테이블 상에 지그재그로 접히도록 공급할 때 분리막의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치는, 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛; 분리막에 전극을 적층하는 스택테이블의 중심부 상측에 쌍을 이루도록 배치되어, 상기 분리막 공급유닛으로부터 스택테이블로 이송되는 분리막이 통과하면서 지지되는 복수의 센터링롤; 상기 센터링롤과 스택테이블 사이에서 측방향으로 왕복 이동하도록 설치되어, 분리막을 스택테이블 상에 지그재그로 적층하는 적층유닛; 및, 상기 분리막 공급유닛과 상기 센터링롤 사이에 배치되어 분리막의 일면과 밀착하는 고정롤과, 상기 고정롤과 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 분리막의 다른 일면과 밀착하며 상기 적층유닛의 이동과 연동하여 상기 고정롤에 대해 측방향으로 일정 각도로 회전하면서 분리막을 측방향으로 이동시키는 로테이팅롤 및, 상기 로테이팅롤을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시키기 위한 회동수단을 포함하는 장력보상유닛;을 포함할 수 있다.

Description

이차전지 제조용 분리막 장력유지장치
본 발명은 이차전지 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지의 분리막을 일정 피치로 연속적으로 이송하면서 분리막에 복수의 전극을 적층하는 과정에서 분리막의 장력을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치에 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 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
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.
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 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 분리막이 스택테이블 상에 지그재그로 접힌 형태로 공급되며, 지그재그로 접힌 분리막 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입되면서 적층이 이루어지는 방식이다.
한편 근래들어 대용량 2차전지의 제조가 활발하게 이루어지고 있으며, 대용량 2차 전지에 사용하는 전극은 좌우로 길이가 긴 평판 형태로 되어 있기 때문에 분리막 또한 좌우의 길이가 긴 장폭형으로 이루어진다.
그런데 이러한 장폭형의 분리막을 일정 피치로 이송하면서 스택테이블로 공급할 경우, 종래의 이차전지 제조 장치에서 사용하는 장력유지장치로는 분리막의 장력을 일정하게 유지하기가 어렵기 때문에 스택테이블 상에서 분리막이 접혀지는 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 적층 불량 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 장폭형의 분리막을 일정 피치로 이송하면서 스택테이블 상에 지그재그로 접히도록 공급할 때 분리막의 장력을 일정하게 유지할 수 있는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치는, 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛; 분리막에 전극을 적층하는 스택테이블의 중심부 상측에 쌍을 이루도록 배치되어, 상기 분리막 공급유닛으로부터 스택테이블로 이송되는 분리막이 통과하면서 지지되는 복수의 센터링롤; 상기 센터링롤과 스택테이블 사이에서 측방향으로 왕복 이동하도록 설치되어, 분리막을 스택테이블 상에 지그재그로 적층하는 적층유닛; 및, 상기 분리막 공급유닛과 상기 센터링롤 사이에 배치되어 분리막의 일면과 밀착하는 고정롤과, 상기 고정롤과 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 분리막의 다른 일면과 밀착하며 상기 적층유닛의 이동과 연동하여 상기 고정롤에 대해 측방향으로 일정 각도로 회전하면서 분리막을 측방향으로 이동시키는 로테이팅롤 및, 상기 로테이팅롤을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시키기 위한 회동수단을 포함하는 장력보상유닛;을 포함할 수 있다.
상기 적층유닛이 스택테이블의 양측 단부에서 중심부 쪽으로 이동할 때 상기 로테이팅롤은 고정롤에 대해 일측 방향으로 회전하면서 분리막의 이송 거리를 증가시키고, 적층유닛이 스택테이블의 중심부에서 양측 단부 쪽으로 이동할 때 상기 로테이팅롤은 초기 위치로 복귀하면서 분리막의 이송 거리를 감소시키도록 상기 회동수단의 작동이 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 분리막 장력유지장치는, 상기 분리막 공급유닛과 장력보상유닛 사이에 배치되며, 상기 적층유닛에 의한 분리막의 적층 동작 및 분리막 공급유닛의 분리막 공급과 연계하여 상하로 일정 거리 직선 왕복운동하면서 분리막을 상하로 이동시키는 버퍼롤;을 더 포함할 수 있다.
상기 적층유닛은, 상기 스택테이블의 상측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블의 중심부를 기준으로 양 측방향으로 일정 거리로 수평 왕복 운동하면서 분리막을 안내하는 복수의 간섭회피롤과, 상기 간섭회피롤의 하측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블의 중심부에 정렬되는 스윙축을 중심으로 상기 간섭회피롤과 동일한 방향으로 일정 거리 왕복 회전하면서 분리막을 양 측방향으로 이송하여 스택테이블 상에 적층하는 복수의 스윙롤을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 분리막 장력유지장치는, 상기 버퍼롤과 장력보상유닛 사이에 분리막의 장력에 따라 수평축을 중심으로 일정 각도로 회전하도록 설치되어 분리막의 장력을 유지하는 장력유지용 댄서롤(dancer roll)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적층유닛의 스윙롤이 스택테이블에 대해 양 측방향으로 왕복 회전하면서 분리막을 스택테이블 상에 적층할 때 분리막에 가해지는 장력의 변화에 추종하여 로테이팅롤을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시켜 분리막의 장력을 일정하게 조정할 수 있다.
또한 적층유닛에서의 스윙롤의 적층 동작과 분리막 공급유닛의 피더롤의 분리막 공급 동작과 연계하여 버퍼롤이 상하로 이동하면서 장력보상유닛의 상류측에서도 분리막의 장력을 일정하게 유지할 수 있다.
따라서 분리막을 일정 피치로 이송하면서 스택테이블 상에 지그재그로 적층하고 그 위에 전극을 적층하여 셀 스택을 제조하는 과정에서 분리막에 가해지는 장력을 일정하게 유지할 수 있으므로 분리막이 늘어나거나 접히는 현상을 방지하고, 불량 발생을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치의 작동례를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치의 다른 작동례를 나타낸 도면이다.
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.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치를 후술된 실시예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치는, 분리막 공급유닛(10), 버퍼롤(buffer roll)(20), 장력유지용 댄서롤(dancer roll)(30), 장력보상유닛(40), 복수의 센터링롤(50), 적층유닛(60)을 포함한다.
분리막 공급유닛(10)은 셀 스택에 필요한 양으로 분리막(S)을 공급하는 구성부로서, 분리막(S)이 롤 형태로 권취되어 있는 언와인더(11)와, 언와인더(11)에 권취되어 있는 분리막(S)을 일정 피치(pitch)로 이송하는 복수의 피더롤(feeder roll)(12)을 포함한다. 상기 복수의 피더롤(12) 중 어느 하나는 모터(미도시)에 의해 회전하면서 분리막(S)을 일정한 피치로 이송한다.
버퍼롤(20)은 분리막 공급유닛(10)과 장력보상유닛(40) 사이에서 상하방향으로 일정 거리 직선 왕복운동하면서 분리막(S)을 이동시키도록 설치되며, 상기 적층유닛(60)에 의한 분리막(S)의 적층 동작 및 분리막 공급유닛(10)으로부터의 분리막(S) 공급과 연계하여 상하로 이동한다. 즉, 적층유닛(60)의 스윙롤(62)이 스택테이블(1)의 일 측 단부에서 중심부 쪽으로 회전하여 스윙롤(62)에서 분리막(S)에 장력이 인가되지 않고 느슨해지고(도 3 참조) 피더롤(12)에서 분리막(S)이 공급될 때 버퍼롤(20)이 상측으로 이동하면서 분리막(S)의 이동 거리를 증가시킨다. 반대로 적층유닛(60)의 스윙롤(62)이 스택테이블(1)의 중심부에서 일 측 단부 쪽으로 회전하여 분리막(S)이 하측으로 당겨지고(도 3 참조) 피더롤(12)에서 분리막(S)이 공급되지 않을 때 버퍼롤(20)이 하측으로 이동하여 분리막(S)의 길이를 감소시킨다.
버퍼롤(20)의 양측에는 분리막(S)을 안내하는 복수의 버퍼가이드롤(21)이 설치될 수 있다.
버퍼롤(20)의 하류측, 즉 버퍼롤(20)과 장력보상유닛(40) 사이에는 분리막(S)의 장력에 따라 수평축을 중심으로 일정 각도로 회전하도록 설치되어 분리막의 장력을 유지하는 장력유지용 댄서롤(dancer roll)(30)이 설치된다. 장력유지용 댄서롤(30)은 공압실린더에 의해 분리막(S)에 가해지는 장력에 의해 회전하면서 장력을 일정하게 미세 조정하는 작용을 하는 것으로, 공지의 댄서롤을 적용하여 구성할 수 있다.
장력보상유닛(40)은, 분리막 공급유닛(10)과 상기 센터링롤(50) 사이의 분리막(S) 이동 경로에 배치되어 적층유닛(60)에 의한 분리막(S)의 장력 변화에 대응하여 분리막(S)을 측방향으로 일정 범위로 이동시킴으로써 장력을 조정하는 작용을 하도록 된 것이다. 장력보상유닛(40)은 분리막 공급유닛(10)과 상기 센터링롤(50) 사이에 배치되어 분리막의 일면과 밀착하는 고정롤(41)과, 상기 고정롤(41)과 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 분리막(S)의 다른 일면과 밀착하며 상기 적층유닛(60)의 이동과 연동하여 상기 고정롤(41)에 대해 측방향으로 일정 각도로 왕복 회전하면서 분리막(S)을 측방향으로 이동시키는 로테이팅롤(42) 및, 상기 로테이팅롤(42)을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시키기 위한 회동수단을 포함한다.
상기 회동수단은 이차전지의 셀 스택 시스템의 제어장치(미도시)에 의해 동작하는 모터(미도시)를 포함하며, 상기 모터(미도시)가 로테이팅롤(42)의 중심축과 직결되거나 기어 또는 벨트 등의 동력전달부재를 통해 동력을 전달하여 로테이팅롤(42)을 일정 각도 범위에서 회전시킨다.
고정롤(41)은 분리막(S) 이동 경로 상에 고정되게 설치되며, 로테이팅롤(42)의 회전 방향의 반대편에 분리막(S)이 밀착되어 로테이팅롤(42)이 회전할 때 분리막(S)을 지지하는 작용을 한다.
로테이팅롤(42)은 회동수단에 의해 고정롤(41)을 중심으로 일정 각도 범위로 회전하면서 분리막(S)을 측방향으로 이동시켜 장력을 보상하는 작용을 한다. 이 실시예에서 로테이팅롤(42)은 고정롤(41)의 하측에 배치되는데, 고정롤(41)과 로테이팅롤(42)이 상하의 연직방향으로 배치될 때가 로테이팅롤(42)의 초기 위치가 되며, 이 초기 위치에서 일측 방향으로 회전함에 따라 분리막(S)이 당겨지면서 장력이 증가하게 된다.
센터링롤(50)은 장력보상유닛(40)과 적층유닛(60) 사이에서 분리막(S)의 이동 경로 상에 고정되게 설치되어 분리막(S)을 하측으로 안내하면서 지지하는 기능을 한다. 센터링롤(50)은 복수가 측방향으로 쌍으로 배열되어, 분리막(S)이 쌍으로 배열된 복수의 센터링롤(50) 사이를 통과하면서 지지된다.
적층유닛(60)은 센터링롤(50)과 스택테이블(1) 사이에서 측방향으로 왕복 이동하도록 설치되어, 분리막(S)을 스택테이블(1) 상에 지그재그로 적층하도록 구성된다. 이 실시예에서 적층유닛(60)은 스택테이블(1)의 상측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블(1)의 중심부를 기준으로 양 측방향으로 일정 거리로 수평 왕복 운동하면서 분리막(S)을 안내하는 복수의 간섭회피롤(61)과, 상기 간섭회피롤(61)의 하측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블(1)의 중심부에 정렬되는 스윙축(63)을 중심으로 상기 간섭회피롤(61)과 동일한 방향으로 일정 거리 왕복 회전하면서 분리막(S)을 양 측방향으로 이송하여 스택테이블(1) 상에 적층하는 복수의 스윙롤(62)을 포함한다.
상기 간섭회피롤(61)은 스윙롤(62)의 이동 방향과 동일한 방향으로 이동하면서 픽커(미도시)가 스택테이블(1) 상에 전극(양극판 또는 음극판)을 전달하여 적층할 때 분리막(S)이 픽커(미도시)와 간섭되는 것을 방지하는 기능을 한다. 간섭회피롤(61)은 리니어모터를 적용한 선형운동장치, 또는 볼스크류와 서보모터를 적용한 선형운동장치, 공압실린더를 적용한 선형운동장치와 같은 공지의 선형운동장치에 의해 수평 왕복 운동할 수 있다.
스윙롤(62)은 모터와 같은 회전운동장치에 의해 스윙축(63)을 중심으로 일정 각도 범위로 양 측방향으로 왕복 회전하면서 분리막(S)을 이끌고 이동하여 분리막(S)을 스택테이블(1)의 상부면에 지그재그로 적층한다.
상술한 것과 같은 구성을 갖는 분리막 장력유지장치는 다음과 같이 작동한다.
피더롤(12)이 일정량 회전하게 되면, 언와인더(11)에 권취되어 있는 분리막(S)이 풀려져 나오면서 일정 피치로 이송된다. 이 때 적층유닛(60)의 스윙롤(62)은 스윙축(63)을 중심으로 스택테이블(1)의 일 측방향으로 회전하여 분리막(S)을 이끌고 가면서 스택테이블(1) 상에 적층한다.
도 2에 도시한 것과 같이 스윙롤(62) 및 간섭회피롤(61)이 스택테이블(1)의 일 측 단부에 도달할 때에는 분리막(S)이 당겨져서 장력이 증가하게 되며, 이 때 장력보상유닛(40)의 로테이팅롤(42)은 고정롤(41)과 연직한 초기 상태에 있게 된다. 그리고 버퍼롤(20)은 분리막(S)이 당겨짐에 따라 하측으로 이동하게 된다.
이 상태에서 픽커(미도시)에 의해 스택테이블(1) 상의 분리막(S) 위에 전극이 전달되어 적층되면, 도 3에 도시한 것과 같이 스윙롤(62)은 스택테이블(1)의 반대편 일 측 단부 쪽으로 이동하게 된다. 이 때 스윙롤(62)이 스택테이블(1)의 일 측 단부에서 중심부 쪽으로 이동함에 따라 분리막(S)을 당기는 힘이 점차적으로 감소하면서 장력이 감소하게 된다.
이러한 분리막(S)의 장력 감소에 대응하여, 장력보상유닛(40)의 로테이팅롤(42)이 측방향으로 회전하여 센터링롤(50)의 상측에서 분리막(S)을 측방향으로 당김으로써 장력을 증가시킨다.
또한 이 때 피더롤(12)이 회전하여 분리막(S)이 일정 피치로 이송되는데, 버퍼롤(20)이 상측으로 이동하면서 분리막(S)의 이동 경로를 증가시킴으로써 피더롤(12)과 장력보상유닛(40) 사이에서 분리막(S)에 가해지는 장력을 일정하게 유지한다.
상기 스윙롤(62)이 스택테이블(1)의 중심부를 지나 일 측 단부 쪽으로 진행함에 따라 분리막(S)이 다시 당겨지면서 장력이 점차적으로 증가하게 되고, 이에 따라 장력보상유닛(40)의 로테이팅롤(42)이 이전과는 반대 방향으로 회전하여 센터링롤(50)의 상측에서 분리막(S)에 가해지는 장력을 점차적으로 감소시켜 장력을 일정하게 유지한다.
스윙롤(62)이 스택테이블(1)의 다른 일 측 단부에 도달하면 로테이팅롤(42)은 완전히 초기 위치(도 2 참조)로 복귀하게 된다.
이와 같이 적층유닛(60)의 스윙롤(62)이 스택테이블(1)에 대해 양 측방향으로 왕복 회전하면서 분리막(S)을 스택테이블(1) 상에 적층할 때 분리막(S)에 가해지는 장력의 변화에 추종하여 로테이팅롤(42)을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시켜 분리막(S)의 장력을 일정하게 조정할 수 있다.
또한 적층유닛(60)에서의 스윙롤(62)의 적층 동작과 분리막 공급유닛(10)의 피더롤(12)의 분리막(S) 공급 동작과 연계하여 버퍼롤(20)이 상하로 이동하면서 장력보상유닛(40)의 상류측에서도 분리막(S)의 장력을 일정하게 유지할 수 있다.
따라서 분리막(S)을 일정 피치로 이송하면서 스택테이블(1) 상에 지그재그로 적층하고 그 위에 전극을 적층하는 과정에서 분리막(S)에 가해지는 장력을 일정하게 유지할 수 있으므로 분리막(S)이 늘어나거나 접히는 현상을 방지할 수 있다.
한편 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 스윙롤(62)의 적층 동작과 피더롤(12)의 분리막(S) 공급 동작과 연계하여 버퍼롤(20)이 상하로 이동할 때, 장력유지용 댄서롤(30)은 분리막(S)에 가해지는 장력 변화에 따라 소정의 각도로 회전하여 장력을 일정하게 유지한다.
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.
본 발명은 이차전지 제조 장치에 관한 것으로, 특히 분리막을 일정 피치로 연속적으로 이송하여 스택테이블 상에 분리막을 공급하고, 스택테이블 상에 지그재그로 적층되는 분리막에 복수의 전극을 순차적으로 적층하여 이차전지의 셀을 제조하는 장치에 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 분리막을 공급하는 분리막 공급유닛;
    분리막에 전극을 적층하는 스택테이블의 중심부 상측에 쌍을 이루도록 배치되어, 상기 분리막 공급유닛으로부터 스택테이블로 이송되는 분리막이 통과하면서 지지되는 복수의 센터링롤;
    상기 센터링롤과 스택테이블 사이에서 측방향으로 왕복 이동하도록 설치되어, 분리막을 스택테이블 상에 지그재그로 적층하는 적층유닛; 및,
    상기 분리막 공급유닛과 상기 센터링롤 사이에 배치되어 분리막의 일면과 밀착하는 고정롤과, 상기 고정롤과 일정 거리 이격된 위치에 배치되어 분리막의 다른 일면과 밀착하며 상기 적층유닛의 이동과 연동하여 상기 고정롤에 대해 측방향으로 일정 각도로 회전하면서 분리막을 측방향으로 이동시키는 로테이팅롤 및, 상기 로테이팅롤을 측방향으로 일정 각도 범위로 회전시키기 위한 회동수단을 포함하는 장력보상유닛;
    을 포함하는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적층유닛이 스택테이블의 양측 단부에서 중심부 쪽으로 이동할 때 상기 로테이팅롤은 고정롤에 대해 일측 방향으로 회전하면서 분리막의 이송 거리를 증가시키고, 적층유닛이 스택테이블의 중심부에서 양측 단부 쪽으로 이동할 때 상기 로테이팅롤은 초기 위치로 복귀하면서 분리막의 이송 거리를 감소시키도록 상기 회동수단의 작동이 제어되는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분리막 공급유닛과 장력보상유닛 사이에 배치되며, 상기 적층유닛에 의한 분리막의 적층 동작 및 분리막 공급유닛의 분리막 공급과 연계하여 상하로 일정 거리 직선 왕복운동하면서 분리막을 상하로 이동시키는 버퍼롤;
    을 더 포함하는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층유닛은, 상기 스택테이블의 상측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블의 중심부를 기준으로 양 측방향으로 일정 거리로 수평 왕복 운동하면서 분리막을 안내하는 복수의 간섭회피롤과, 상기 간섭회피롤의 하측에 쌍을 이루도록 설치되며 스택테이블의 중심부에 정렬되는 스윙축을 중심으로 상기 간섭회피롤과 동일한 방향으로 일정 거리 왕복 회전하면서 분리막을 양 측방향으로 이송하여 스택테이블 상에 적층하는 복수의 스윙롤을 포함하는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 버퍼롤과 장력보상유닛 사이에 분리막의 장력에 따라 수평축을 중심으로 일정 각도로 회전하도록 설치되어 분리막의 장력을 유지하는 장력유지용 댄서롤(dancer roll)을 더 포함하는 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치.
PCT/KR2021/007861 2021-03-23 2021-06-23 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치 WO2022203122A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2021-0037538 2021-03-23
KR20210037538 2021-03-23
KR10-2021-0081120 2021-06-22
KR1020210081120A KR102426466B1 (ko) 2021-03-23 2021-06-22 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022203122A1 true WO2022203122A1 (ko) 2022-09-29

Family

ID=82606394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/007861 WO2022203122A1 (ko) 2021-03-23 2021-06-23 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102426466B1 (ko)
WO (1) WO2022203122A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102565423B1 (ko) * 2023-01-02 2023-08-11 주식회사 지에스아이 전극조립체를 제조하기 위한 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015994A (ko) * 2012-07-27 2014-02-07 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 권취 장치 및 제어 방법
CN206194903U (zh) * 2016-07-30 2017-05-24 深圳科瑞技术股份有限公司 一种锂电池叠片机隔离膜的放卷控制***
KR20180001324A (ko) * 2016-06-27 2018-01-04 (주)피엔티 이차전지 분리막 제조 방법 및 제조 장치
KR20180061834A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 (주) 피토 2차전지 제조장치의 권취부 장력제어장치
KR20180071550A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 현대자동차주식회사 연료전지용 막전극접합체의 열처리 방법 및 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100219273B1 (ko) 1996-11-30 1999-09-01 구자홍 플라즈마 디스플레이 제조방법
DE102006010069A1 (de) * 2006-03-04 2007-09-06 Rosink Gmbh + Co Kg Vorrichtung zum Ablegen von Bandmaterial
KR101609420B1 (ko) 2013-08-29 2016-04-05 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극시트 이송 장치
KR102256378B1 (ko) 2019-09-11 2021-05-27 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015994A (ko) * 2012-07-27 2014-02-07 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 권취 장치 및 제어 방법
KR20180001324A (ko) * 2016-06-27 2018-01-04 (주)피엔티 이차전지 분리막 제조 방법 및 제조 장치
CN206194903U (zh) * 2016-07-30 2017-05-24 深圳科瑞技术股份有限公司 一种锂电池叠片机隔离膜的放卷控制***
KR20180061834A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 (주) 피토 2차전지 제조장치의 권취부 장력제어장치
KR20180071550A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 현대자동차주식회사 연료전지용 막전극접합체의 열처리 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102426466B1 (ko) 2022-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101956758B1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조장치
KR102256378B1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조 시스템 및 방법
KR101933550B1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조 시스템
KR101956763B1 (ko) 이차전지 셀 제조 시스템의 사행제어장치
WO2019160220A1 (ko) 각형 이차전지용 고속 스택 제조 장치
WO2012074216A2 (ko) 전극조립체의 폴딩 장치
WO2020130184A1 (ko) 이차전지의 셀 스택 제조장치
WO2022203122A1 (ko) 이차전지 제조용 분리막 장력유지장치
WO2020085835A1 (ko) 버큠 벨트 컨베이어를 이용한 각형 이차전지의 극판 적층 장치 및 자체 정렬 기능을 구비한 버큠 벨트 컨베이어
KR102370758B1 (ko) 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템
WO2021080101A1 (ko) 각형 이차전지 셀 제조 장비에서 분리막의 접힘성을 향상시키기 위한 장치 및 방법
KR101543057B1 (ko) 전극 조립체의 권취 장치
WO2022270750A1 (ko) 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치
KR20200055413A (ko) 이차전지의 셀 스택 제조를 위한 전극 픽앤플레이스 장치
KR20200055404A (ko) 이차전지의 와인딩 방식 셀 스택 제조 장치 및 방법
KR20200113297A (ko) 각형 이차전지용 고속 스택 제조 장치
WO2022255651A1 (ko) 이차전지의 전극 노칭 및 셀 스택 시스템
KR102565423B1 (ko) 전극조립체를 제조하기 위한 장치
WO2023068528A1 (ko) 셀 스택 제조용 분리막 공급피더
KR20220032670A (ko) 이차전지 제조 장치
KR102324209B1 (ko) 진자운동을 이용한 2차전지스태킹장치
WO2023177062A1 (ko) 이차전지의 스윙형 셀 스택 제조장치
CN117063317A (zh) Z字形堆叠装置
WO2019160305A1 (ko) 이차전지용 고속 스택 제조 장치
KR102253590B1 (ko) 이차전지의 셀 스택 및 그 적층 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21933350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21933350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1