KR20190113022A

KR20190113022A - 이차전지 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20190113022A
Application number: KR1020180035137A
Authority: KR
Inventors: 김원년; 표정관; 구자훈; 이병규; 정태진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2019-10-08
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: CN110692157A; PL3621140T3; EP3621140A1; EP3621140B1; US11978861B2; CN110692157B; WO2019190054A1; US20200212494A1; KR102288122B1; EP3621140A4

Abstract

본 발명은 이차전지 제조장치로서, 연속으로 이송되는 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부; 및 상기 제1 측정부를 통과한 단위셀을 분리시트의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트에 배치되는 단위셀과 단위셀 사이의 간격은 상기 제1 측정부에 의해 측정된 제1 전극을 기준으로 간격을 조절하는 제1 배치부를 포함한다.

Description

이차전지 제조장치 및 제조방법{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING OF SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차전지 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 특히 복수의 단위셀 적층시 품질을 향상시킬 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전해액, 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체는 권취형 전극조립체, 스택-폴딩형 전극조립체로 분류된다.

한편, 상기 스택-폴딩형 전극조립체는 단위셀들을 분리필름을 이용하여 권취한 구조를 가지며, 이와 같은 구조를 가진 상기 스택-폴딩형 전극조립체의 제조방법은 분리필름에 단위셀을 설정된 간격으로 배치하는 배치단계와, 상기 분리필름에 배치된 단위셀의 간격을 측정하여 불량 여부를 검사하는 검사단계와, 상기 분리필름이 개재되게 상기 단위셀을 적층하여 이차전지를 완성하는 적층단계를 포함한다.

여기서 상기 스택-폴딩형 전극조립체는 상기 단위셀의 최외각에 배치된 최외각 전극 또는 분리막을 기준으로 상기 분리필름에 배치되는 단위셀들의 간격을 조절한다.

그러나 상기한 스택-폴딩형 전극조립체는 상기 단위셀의 최외각에 배치되는 전극을 기준으로 상기 분리필름에 배치되는 단위셀들의 간격을 조절할 경우 상기 단위셀의 최외각에 배치되는 전극과 상기 단위셀의 내측에 배치된 전극의 크기 차이로 인해 상기 분리필름에 배치되는 단위셀들의 간격이 달라지면서 단위셀들을 간격을 정확하게 맞출 수 없는 문제점이 있었다. 또한 단위셀에 구비된 분리막을 기준으로 단위셀들의 간격을 맞출 경우 상기 분리막의 수축으로 인해 단위셀들을 간격을 정확하게 맞출 수 없는 문제점이 있었다.

특허등록번호 제10-0958649호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 단위셀에 포함된 서로 반대 극성인 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극을 기준으로 단위셀들의 간격을 조절하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 단위셀들의 간격을 정확하게 맞출 수 있고, 이에 따라 단위셀의 적층 품질을 향상시킬 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치은 연속으로 이송되는 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부; 및 상기 제1 측정부를 통과한 단위셀을 분리시트의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트에 배치되는 단위셀과 단위셀 사이의 간격은 상기 제1 측정부에 의해 측정된 제1 전극을 기준으로 간격을 조절하는 제1 배치부를 포함할 수 있다.

상기 단위셀은 제1 단위셀과 제2 단위셀을 포함하며, 상기 제1 단위셀은 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 단위셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극 보다 큰 면적을 가질 수 있다.

상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극일 수 있다.

상기 제1 측정부는 상기 제1 단위셀을 촬영하되, 상기 제1 단위셀에 구비된 제1 전극이 분리막을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 분리막을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 측정부는 상기 제2 단위셀을 촬영하되, 상기 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 제1 전극 위치로 측정하는 제2 측정부재를 더 포함할 수 있다.

상기 분리시트를 폴딩하여 상기 분리시트에 배치되는 상기 단위셀들을 적층하는 폴딩부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치를 이요한 제조방법은 (a) 연속으로 단위셀을 이송하는 단계; (b) 이송되는 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 단계; 및 (c) 제1 전극의 위치가 측정된 단위셀을 분리시트의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트에 배치되는 단위셀과 단위셀 사이의 간격은 상기 측정된 제1 전극을 기준으로 간격을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계에서 상기 상기 단위셀은 제1 단위셀과 제2 단위셀을 포함하며,

상기 제1 단위셀은 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 단위셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극 보다 큰 면적을 가질 수 있다.

상기 (b) 단계는 상기 제1 단위셀을 촬영하되, 상기 제1 단위셀에 구비된 제1 전극이 분리막을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 분리막을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 전극의 위치를 측정할 수 있다.

상기 (b) 단계는 상기 제2 단위셀을 촬영하되, 상기 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 제1 전극 위치로 측정할 수 있다.

상기 (c) 단계 후, (d) 상기 분리시트에 배치된 상기 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀에 구비된 제1 전극 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 (d) 단계 후, (e) 상기 촬영된 단위셀의 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하지 않으면, 상기 촬영된 단위셀을 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 촬영된 단위셀에 구비된 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 (d) 단계 후, (f) 상기 분리시트를 폴딩하여 상기 분리시트에 배치되는 상기 단위셀들을 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

첫째: 본 발명의 이차전지 제조장치는 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부와, 상기 제1 측정부에 의해 측정된 제1 전극을 기준으로 단위셀들의 간격을 조절하는 제1 배치부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 단위셀들의 간격을 정확하게 맞출 수 있고, 이에 따라 단위셀들의 적층 정렬도를 향상시킬 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

둘째: 본 발명의 이차전지 제조장치에서 단위셀은 제1 단위셀과 제2 단위셀을 포함하며, 상기 제1 단위셀은 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 단위셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지되, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극 보다 큰 면적을 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제1 단위셀에 포함된 제1 전극과 제2 단위셀에 포함된 제1 전극의 위치를 각각 측정할 수 있고, 이에 따라 제1 단위셀과 제2 단위셀 사이의 간격을 정확하게 조절할 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

셋째: 본 발명의 이차전지 제조장치에서 제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극인 것을 특징으로 가진다. 이는 제1 전극인 음극이 제2 전극인 양극 보다 크게 제조되기 때문에 별도의 변경 없이도 제1 전극의 위치를 안정적으로 측정할 수 있고, 그 결과 제1 단위셀과 제2 단위셀 사이의 간격을 정확하게 측정하고 조절할 수 있다.

넷째: 본 발명의 이차전지 제조장치에서 제1 측정부는 제1 단위셀을 촬영하되, 상기 제1 단위셀에 구비된 제1 전극이 분리막을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 분리막을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 제1 단위셀의 내부에 구비된 제1 전극의 위치를 정확하게 측정할 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 단위셀을 미리 설정된 위치에 정확하게 배치할 수 있다.

다섯째: 본 발명의 이차전지 제조장치에서 제1 측정부는 상기 제2 단위셀을 촬영하되, 상기 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 제1 전극 위치로 측정하는 제2 측정부재를 더 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 배치된 제1 전극을 정확하게 측정할 수 있고, 특히 최상단과 최하단 제1 전극의 평균값으로 제1 전극의 위치를 측정하여 제2 단위셀을 미리 설정된 위치에 정확하게 배치할 수 있다.

여섯째: 본 발명의 이차전지 제조장치는 분리시트에 배치된 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀에 구비된 제1 전극 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지 검사하는 제2 측정부를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 분리시트에 배치된 단위셀이 정확하게 배치되었는지 검사할 수 있으며, 이에 따라 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

일곱째: 본 발명의 이차전지 제조장치는 단위셀을 분리시트의 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 단위셀에 구비된 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정하는 제2 배치부를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 분리시트에 잘못 배치된 단위셀의 위치를 간편하게 보정할 수 있고, 이에 따라 분리시트에 배치된 단위셀이 정확하게 배치할 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조장치에 포함된 제1 측정부와 제1 배치부를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조장치를 통해 제1 단위셀을 촬영한 영상을 도면으로 표시한 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조장치를 통해 제2 단위셀의 최상단과 최하단을 각각 촬영한 영상을 도면으로 표시한 평면도.
도 5 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조장치에 포함된 제2 측정부와 제2 배치부를 도시한 사시도.
도 6은 도 5의 측면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조장치를 통해 분리시트에 배치된 단위셀을 촬영한 영상을 도면으로 표시한 평면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 제조방법을 나타낸 순서도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

[발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치]

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 도 1, 도 2 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 단위셀(1)을 연속하여 이송하는 이송부(110), 이송부(110)에 의해 연속으로 이송되는 단위셀(1)의 위치를 측정하는 제1 측정부(120), 상기 단위셀(1)을 분리시트(30)의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 제1 측정부(120)에 의해 측정된 측정값을 바탕으로 분리시트(30)에 배치되는 단위셀(1) 사이의 간격을 조절하는 제1 배치부(130), 상기 제1 배치부(130)에 의해 간격이 조절된 단위셀(1)과 분리시트(30)를 합치한 상태로 이송하는 합치부(140), 상기 합치부(140)에 의해 이송되는 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀(1) 사이의 거리를 측정하는 제2 측정부(150), 상기 제2 측정부(150)에 의해 측정된 측정값을 바탕으로 상기 단위셀(1)을 상기 분리시트(30)의 폭방향으로 중앙에 위치하게 보정하는 제2 배치부(160), 및 상기 분리시트(30)를 폴딩하여 단위셀(1)을 적층하는 폴딩부(170)를 포함한다.

이송부

상기 이송부(110)는 단위셀을 이송하기 위한 것으로, 컨베이어벨트로 마련되면서 상기 단위셀(1)을 합치부까지 이송한다.

단위셀

한편, 단위셀(1)은 도 1을 참조하면, 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 포함하며, 상기 제1 단위셀(10) 및 상기 제2 단위셀(20)은 최외각에 동일한 극성을 가진 전극이 배치되는 구조를 가지며, 상기 제1 단위셀(10)의 최외각 전극과 상기 제2 단위셀(20)의 최외각 전극은 서로 다른 극성을 가진다.

예를 들면, 상기 제1 단위셀(10)은 제2 전극(13), 제2 분리막(14), 제1 전극(11), 제1 분리막(12) 및 제2 전극(13)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 단위셀(20)은 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13), 제2 분리막(14) 및 제1 전극(11)이 순차적으로 적층되는 구조를 가진다.

여기서 상기 제1 전극(11)은 음극이고, 상기 제2 전극(13)은 양극이다. 그리고 상기 음극인 제1 전극(11)은 상기 양극인 제2 전극 보다 더 큰 크기를 가진다.

제1 측정부

상기 제1 측정부(120)는 이송부에 의해 연속으로 이송되는 단위셀(1)을 촬영하고, 촬영된 단위셀(1)의 영상에서 단위셀(1)에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극(11)과 제2 전극(13) 중 크기가 더 큰 제1 전극(11)의 위치를 측정한다.

여기서 상기 제1 측정부(120)는 제1 단위셀(10)에 배치된 제1 전극(11)의 위치를 측정하는 제1 측정부재(121)와, 제2 단위셀(20)에 배치된 제1 전극(11)의 위치를 측정하는 제2 측정부재(122)를 포함한다.

상기 제1 측정부재(121)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 이송부(110)에 의해 이송되는 상기 제1 단위셀(10)을 촬영하되, 상기 제1 단위셀(10)에 구비된 제1 전극(11)이 제2 분리막(14)을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 투시 촬영한 제1 단위셀 영상(10A) 영상에서 상기 제2 분리막 영상(14A)과 상기 제2 전극 영상(13A)을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상(11A)을 통해 제1 전극(11)의 위치를 측정한다.

즉, 상기 제1 측정부재(121)는 도 3에 도시된 것과 같이, 제1 단위셀(10)의 내부에 배치된 제1 전극의 위치를 측정하기 위한 것으로, 이송부(110)의 상부에 구비되고 상기 이송부(110)에 의해 이송되는 제1 단위셀(10)을 투시 촬영한다. 그러면 촬영된 단위셀 영상(10A)에서 제2 전극 영상(13A), 제2 분리막 영상(14A), 및 제1 전극 영상(11A)을 얻을 수 있는데, 이때 제1 전극은 제2 전극 보다 큰 크기를 가지기 때문에 제1 전극(11)의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

상기 제2 측정부재(121)는 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 단위셀의 최외각에 구비된 제1 전극의 위치를 측정하기 위한 것으로, 이송부(110)의 상부와 하부에 각각 구비되고 상기 이송부(110)에 의해 이송되는 제2 단위셀(20)을 촬영한다. 그러면 도 4a에 도시된 바와 같이 최상단에 제1 전극(11)이 배치된 제2 단위셀 영상(20A)과, 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이 최하단에 제1 전극(11)이 배치된 제2 단위셀 영상(20A)을 얻을 수 있다. 그리고 상기 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상(11A)에서 최상단 제1 전극의 위치를 측정하고, 최하단에 위치한 제1 전극 영상(11A)에서 최하단 제1 전극(11)의 위치를 측정할 수 있으며, 측정된 상기 최상단 및 최하단 제1 전극(11) 위치의 평균값으로 제2 단위셀(20)에 구비된 제1 전극 위치값을 얻을 수 있다.

제1 배치부

상기 제1 배치부(130)는 상기 제1 측정부(120)를 통과한 단위셀(1)을 분리시트(30)의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트(30)에 배치되는 단위셀(1)과 단위셀(1) 사이의 간격은 상기 제1 측정부(120)에 의해 측정된 제1 전극(11)을 기준으로 간격을 조절한다.

예를 들면, 상기 제1 배치부(130)는 도 1을 참조하면, 이송부에 의해 이송되고 제1 측정부(120)를 통과한 제1 단위셀(10)을 파지한 다음, 상기 분리시트(30)가 공급되는 합치부(140)에 공급한다. 이때 상기 제1 배치부(130)는 파지한 제1 단위셀(10)의 제1 전극(11)의 위치와 상기 합치부(140)에 먼저 공급된 제2 단위셀(20)의 제1 전극(11) 위치를 계산하여 합치부(140)에 상기 제1 단위셀(10)을 공급하며, 이에 따라 제2 단위셀(20)과 제1 단위셀(10) 사이의 간격을 조절한다.

이에 따라 상기 제1 배치부(130)는 단위셀에 배치된 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 큰 제1 전극의 위치를 기준으로 단위셀들의 간격을 조절함에 따라 제2 단위셀(20)과 제1 단위셀(10) 사이의 간격을 정확하게 맞출 수 있고, 이에 따라 단위셀들의 적층 정렬도를 향상시킬 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

합치부

상기 합치부(140)는 분리시트(30)에 배치되는 단위셀(1)을 압입하여 합치하는 것으로, 한 쌍의 압입롤러를 포함하며, 상기 상 쌍의 압입롤러는 그들 사이를 통과하는 단위셀(1)과 분리시트(30)를 압입하여 합치한다.

제2 측정부

상기 제2 측정부(150)는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 분리시트에 배치되는 단위셀의 사행 불량을 측정하기 위한 것으로, 상기 분리시트(30)에 배치된 상기 단위셀(1)을 촬영하고, 촬영된 단위셀(1)의 영상에서 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀(1)에 구비된 제1 전극(11) 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극(11)이 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지, 다시말해 단위셀(1)의 사행불량을 검사한다.

즉, 상기 제2 측정부(150)는 도 7을 참조하면, 상기 분리시트(30)에 배치된 상기 단위셀(1)을 촬영한 영상에서 상기 분리시트(30)에 배치된 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)의 위치를 측정한다. 그리고 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 일측 단부(31)에서 제1 단위셀(10)의 제1 전극(11) 일측 단부 사이의 제1 거리값(α1)과, 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 타측 단부(32)에서 제1 단위셀(10)의 제1 전극(11) 타측 단부 사이의 제2 거리값(α2)을 각각 측정하고, 측정된 제1 거리값(α1)과 제2 거리값(α2)의 차이값(α1- α2)이 미리 설정된 설정값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 설정값 외에 위치하면 불량으로 판별한다. 이와 같은 방법으로 분리시트(30)에 배치된 제1 단위셀(10)의 사행불량을 검사한다.

여기서 도 7에 표시된 'A'선은 촬영된 단위셀의 영상 테두리를 나타낸 것이다.

한편, 상기 제2 측정부(150)는 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 일측 단부(31)에서 제2 단위셀(20)의 제1 전극(11), 바람직하게는 최상단 제1 전극(11) 일측 단부 사이의 제3 거리값(p1)과 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 타측 단부(32)에서 제2 단위셀(20)의 제1 전극(11) 타측 단부 사이의 제4 거리값(p2)을 각각 측정하고, 측정된 제3 거리값(p1)과 제4 거리값(p2)의 차이값(p1-p2)이 미리 설정된 설정값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 설정값 외에 위치하면 불량으로 판별한다. 이와 같은 방법으로 분리시트(30)에 배치된 제2 단위셀(10)의 사행불량을 검사한다.

한편, 상기 제2 측정부(150)는 촬영된 영상에서 제1 단위셀(10)의 제1 전극 위치와 제2 단위셀(20)의 제1 전극 위치를 더 측정할 수 있으며, 이에 따라 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20) 사이의 간격이 미리 설정된 간격으로 배치되었는지 재확인할 수 있다.

제2 배치부

상기 제2 배치부(160)는 상기 분리시트에 배치된 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)이 사행불량으로 판별되면, 상기 단위셀(1)을 상기 분리시트(30)의 폭방향인 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 단위셀(1)에 구비된 제1 전극(11)이 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정한다.

즉, 상기 제2 배치부(160)는 상기 분리시트에 배치된 제1 단위셀(10)을 파지한 다음, 측정된 제1 거리값(α1)과 제2 거리값(α2)의 차이값(α1- α2)에 따라 제1 단위셀(10)을 상기 분리시트(30)의 폭방향인 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 제1 단위셀(10)의 제1 전극(11)을 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정한다.

한편, 상기 제2 배치부(160)는 상기 분리시트에 배치된 제2 단위셀(20)을 파지한 다음, 측정된 제3 거리값(p1)과 제4 거리값(p2)의 차이값(p1-p2)에 따라 상기 제2 단위셀(20)을 상기 분리시트(30)의 폭방향인 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 제2 단위셀(20)의 제1 전극(11)을 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정한다.

폴딩부

상기 폴딩부(170)는 분리시트(30)를 폴딩하여 상기 분리시트(30)에 배치된 단위셀(1)인 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 교대로 적층하며, 이에 따라 제2 전극 보다 큰 크기를 가진 제1 전극을 기준으로 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 교대로 적층할 수 있고, 그 결과 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)의 적층 정확도를 높일 수 있다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 단위셀에 구비된 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하고, 측정된 상기 제1 전극을 기준으로 분리시트에 배치되는 단위셀의 간격을 조절하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 단위셀 간의 간격을 정확하게 맞출 수 있고, 이에 따라 전극조립체의 적층시 적층 정확도를 높일 수 있으며, 그 결과 불량 전극조립체가 제조되는 것을 방지할 수 있다.

[본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조방법]

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조장치를 이용한 제조방법을 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 단위셀을 이송하는 단계, (b) 단위셀에 구비된 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 단계, (c) 제1 전극을 기준으로 분리시트에 배치되는 단위셀 간의 간격을 조절하는 단계, (d) 분리시트에 배치된 단위셀의 사행불량을 검사하는 단계, (e) 분리시트의 폭방향 양쪽 단부 중앙에 단위셀에 구비된 제1 전극이 위치하도록 보정하는 단계, 및 (f) 분리시트를 폴딩하여 단위셀들을 적층하는 단계를 포함한다.

상기 (a) 단계는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 이송부(110)를 이용하여 단위셀(1)을 합치부(140)까지 이송한다.

여기서 상기 단위셀(1)은 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 포함하며, 상기 제1 단위셀(10)은 제2 전극(13), 제2 분리막(14), 제1 전극(11), 제1 분리막(12) 및 제2 전극(13)이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고, 상기 제2 단위셀(20)은 제1 전극(11), 제1 분리막(12), 제2 전극(13), 제2 분리막(14) 및 제1 전극(11)이 순차적으로 적층되는 구조를 가진다. 상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극이며, 상기 음극인 제1 전극이 상기 양극인 제2 전극 보다 큰 크기를 가진다.

이에 따라 상기 (a) 단계는 이송부(110)를 이용하여 상기 단위셀(1)인 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 합치부(140)까지 이송한다.

상기 (b) 단계는 이송부(110)에 의해 이송되는 단위셀(1)을 제1 측정부(120)로 촬영하여 상기 단위셀(1)에 구비된 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극(11)의 위치를 측정한다.

여기서 상기 (b) 단계는 제1 단위셀(10)에 구비된 제1 전극(11)의 위치를 측정하는 제1 공정과, 제2 단위셀(20)에 구비된 제1 전극(11)의 위치를 측정하는 제2 공정을 포함한다.

상기 제1 공정은 제1 측정부(120)의 제1 측정부재(121)를 통해 상기 제1 단위셀(10)을 촬영하되, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제1 단위셀(10)에 구비된 제1 전극(11)이 제2 분리막(14)을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 제2 분리막(14)을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 단위셀(10)에 구비된 제1 전극(11)의 위치를 측정한다.

상기 제2 공정은 제1 측정부(120)의 제2 측정부재(122)를 통해 상기 제2 단위셀(20)을 촬영하되, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 제2 단위셀(20)의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극(11)을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 통해 제2 단위셀(20)에 구비된 제1 전극(11)의 위치를 측정한다.

상기 (c) 단계는 제1 배치부(130)를 통해 분리시트의 표면에 단위셀(1)이 미리 설정된 간격으로 배치되게 조절한다. 즉 상기 제1 배치부(130)는 단위셀(1)에 구비된 제1 전극을 기준으로 단위셀(1)과 단위셀(1) 사이의 간격을 미리 설정된 간격으로 배치되게 조절한다.

다시 말해, 제1 배치부(130)는 이송부(110)와 제1 측정부(120)를 통과한 제1 단위셀(10)과 제2 단위셀(20)을 파지한 후 합치부(140)에 공급하되, 이때 제1 단위셀(10)에 구비된 제1 전극(11) 또는 제2 단위셀(20)에 구비된 제1 전극(11) 사이의 간격이 미리 설정된 간격으로 배치되도록 공급 간격을 조절한다.

상기 (d) 단계는 제2 측정부(150)를 이용하여 상기 분리시트(30)에 배치된 상기 단위셀(1)을 촬영하고, 촬영된 단위셀(1)의 영상에서 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀(1)에 구비된 제1 전극(11) 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극(11)이 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지 검사한다.

상기 (e) 단계는 상기 촬영된 단위셀(1)의 제1 전극(11)이 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부의 중앙에 위치하지 않으면, 제2 배치부(160)를 이용하여 상기 단위셀(1)을 상기 분리시트(30)의 폭방향 기준 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 단위셀(1)에 구비된 제1 전극(11)이 상기 분리시트(30)의 양쪽 단부 중앙에 위치하도록 위치를 보정한다.

상기 (f) 단계는 상기 분리시트(30)를 폴딩하여 상기 분리시트(30)에 배치되는 상기 단위셀(1)을 적층한다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 제조방법은 상기 (a) 단계에서 상기 (f) 단계가 완료되면 제1 전극을 기준으로 적층되는 완제품 전극조립체를 얻을 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

100: 이차전지 제조장치
110: 이송부
120: 제1 측정부
130: 제1 배치부
140: 합치부
150: 제2 측정부
160: 제2 배치부
170: 폴딩부

Claims

연속으로 이송되는 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부; 및
상기 제1 측정부를 통과한 단위셀을 분리시트의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트에 배치되는 단위셀과 단위셀 사이의 간격은 상기 제1 측정부에 의해 측정된 제1 전극을 기준으로 간격을 조절하는 제1 배치부를 포함하는 이차전지 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 단위셀은 제1 단위셀과 제2 단위셀을 포함하며,
상기 제1 단위셀은 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고,
상기 제2 단위셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며,
상기 제1 전극은 상기 제2 전극 보다 큰 면적을 가지는 이차전지 제조장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극인 이차전지 제조장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 측정부는 상기 제1 단위셀을 촬영하되, 상기 제1 단위셀에 구비된 제1 전극이 분리막을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 분리막을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 전극의 위치를 측정하는 제1 측정부재를 포함하는 이차전지 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 측정부는 상기 제2 단위셀을 촬영하되, 상기 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 제1 전극 위치로 측정하는 제2 측정부재를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리시트에 배치된 상기 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀에 구비된 제1 전극 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지 검사하는 제2 측정부를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
청구항 6에 있어서,
상기 단위셀을 상기 분리시트의 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 단위셀에 구비된 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정하는 제2 배치부를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 분리시트를 폴딩하여 상기 분리시트에 배치되는 상기 단위셀들을 적층하는 폴딩부를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
(a) 연속으로 단위셀을 이송하는 단계;
(b) 이송되는 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 단위셀에 구비된 서로 반대 극성의 제1 전극과 제2 전극 중 크기가 더 큰 제1 전극의 위치를 측정하는 단계; 및
(c) 제1 전극의 위치가 측정된 단위셀을 분리시트의 미리 설정된 위치에 배치하되, 상기 분리시트에 배치되는 단위셀과 단위셀 사이의 간격은 상기 측정된 제1 전극을 기준으로 간격을 조절하는 단계를 포함하는 이차전지 제조방법.
청구항 9에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 상기 단위셀은 제1 단위셀과 제2 단위셀을 포함하며,
상기 제1 단위셀은 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지고,
상기 제2 단위셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 순차적으로 적층되는 구조를 가지며,
상기 제1 전극은 상기 제2 전극 보다 큰 면적을 가지는 이차전지 제조방법.
청구항 10에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 제1 단위셀을 촬영하되, 상기 제1 단위셀에 구비된 제1 전극이 분리막을 통해 외부로 표시되도록 투시 촬영하고, 상기 분리막을 통해 외부로 표시되는 제1 전극 영상을 통해 제1 전극의 위치를 측정하는 이차전지 제조방법.
청구항 10에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 제2 단위셀을 촬영하되, 상기 제2 단위셀의 최상단과 최하단에 위치한 제1 전극을 각각 촬영하고, 촬영된 최상단에 위치한 제1 전극 영상과 최하단에 위치한 제1 전극 영상을 분석하여 두 위치의 평균값을 제1 전극 위치로 측정하는 이차전지 제조방법.
청구항 10에 있어서,
상기 (c) 단계 후, (d) 상기 분리시트에 배치된 상기 단위셀을 촬영하고, 촬영된 단위셀의 영상에서 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부와 상기 단위셀에 구비된 제1 전극 사이의 거리를 측정하여 상기 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하는지 검사하는 단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
청구항 13에 있어서,
상기 (d) 단계 후, (e) 상기 촬영된 단위셀의 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부의 중앙에 위치하지 않으면, 상기 촬영된 단위셀을 상기 분리시트의 폭방향 기준 양쪽 단부 방향으로 이동시켜서 상기 촬영된 단위셀에 구비된 제1 전극이 상기 분리시트의 양쪽 단부 중앙에 위치하게 보정하는 단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.
청구항 14에 있어서,
상기 (d) 단계 후, (f) 상기 분리시트를 폴딩하여 상기 분리시트에 배치되는 상기 단위셀들을 적층하는 단계를 더 포함하는 이차전지 제조방법.