WO2021194285A1

WO2021194285A1 - 셀 제조 장치 및 방법

Info

Publication number: WO2021194285A1
Application number: PCT/KR2021/003730
Authority: WO
Inventors: 정태진; 정수택; 권순관; 배상호; 최성원; 이용준
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: US12438179B2; EP4109611A4; JP2023517320A; KR102849368B1; EP4109611A1; CN115280565A; KR20210119786A; JP7368052B2; US20230142362A1

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 셀 제조 장치는 복수의 전극이 형성되는 전극 시트가 권출되는 전극 릴; 상기 전극이 안착하면 폴딩되어, 상기 전극을 커버하며 상기 전극과 적층되는, 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴; 상기 전극 및 상기 분리막 시트가 상면에 안착하는 테이블; 및 상기 테이블에 안착한 상기 분리막 시트의 영역 중 적어도 일부에, 접착제를 도포하는 노즐을 포함하는 셀 제조 장치.

Description

셀 제조 장치 및 방법

관련출원과의 상호인용

본 출원은 2020년 03월 25일자 한국특허출원 제10-2020-0036394호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

기술분야

본 발명은 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Z-폴딩형으로 전극과 분리막 시트를 적층할 때, 전극이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 셀 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.

이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해액 주입 후 실링한다.

전극 조립체는 다양한 종류로 분류된다. 예를 들어, 단위 셀을 제조하지 않고 단순히 양극, 분리막, 음극들을 교차하여 계속 적층하는 단순 스택형(Simple Stack Type), 양극, 분리막, 음극들을 이용하여 단위 셀을 먼저 제조한 후 이러한 단위 셀들을 적층하는 라미네이션 앤 스택형(L&S, Lamination & Stack Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면에 복수의 단위 셀을 이격시켜 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 동일한 방향으로 반복적으로 폴딩해 나가는 스택 앤 폴딩형(S&F, Stack & Folding Type), 길이가 일측으로 긴 분리막 시트의 일면과 타면에 복수의 전극 또는 단위 셀을 각각 교번하여 부착하고 분리막 시트를 일단으로부터 특정 방향으로 폴딩한 후 반대 방향으로 폴딩하는 방식을 번갈아가며 반복하는 Z-폴딩형(Z-Folding Type) 등이 있다. 이 중에서, Z-폴딩형은 정렬도 및 전해액의 함침도가 높아 최근에 자주 사용되고 있다.

그런데, 종래에는 이러한 Z-폴딩형으로 전극과 분리막 시트를 적층한 후에 별도의 라미네이팅 공정을 수행하지 않아, 전극과 분리막 시트가 서로 접착되지 않아서 전극이 정위치에서 이탈하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 전극과 분리막 시트를 적층한 후 별도의 라미네이팅 공정을 수행하였으나, 전극과 분리막 시트가 적층된 적층체의 전체 두께가 두꺼워진 상태이므로, 열이 적층체의 내부까지 전달되지 않아 접착력이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 이러한 별도의 라미네이팅 공정을 수행하기 위해, 적층체를 이송하는 과정에서 전극이 정위치에서 이탈하는 문제도 있었다.

[선행기술문헌] 한국공개공보 제2010-0016619호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, Z-폴딩형으로 전극과 분리막 시트를 적층할 때, 전극이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 셀 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 상기 전극 릴은, 복수의 제1 전극이 형성되는 제1 전극 시트가 권출되는 제1 전극 릴; 및 복수의 제2 전극이 형성되는 제2 전극 시트가 권출되는 제2 전극 릴을 포함할 수 있다.

또한, 상기 노즐은, 상기 제2 전극을 커버한 상기 분리막 시트의 제1 영역 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제1 노즐; 및 상기 제1 전극을 커버한 상기 분리막 시트의 제2 영역 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제2 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 분리막 시트를 사이에 두고 양 측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 전극은, 상기 분리막 시트의 상기 제1 영역에 안착하고, 상기 제2 전극은, 상기 분리막 시트의 상기 제2 영역에 안착할 수 있다.

또한, 상기 제1 전극을 흡착하여 상기 제1 영역에 안착시키는 제1 헤더; 및 상기 제2 전극을 흡착하여 상기 제2 영역에 안착시키는 제2 헤더를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리막 시트, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐을 내부에 수용하는 무빙 박스를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 테이블은, 상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동할 수 있다.

또한, 상기 테이블은, 상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 회전 왕복운동할 수 있다.

또한, 상기 분리막 시트는, 상기 제1 전극이 안착하면, 일측이 폴딩되어 상기 제1 전극을 커버하고, 상기 제2 전극이 안착하면, 타측이 폴딩되어 상기 제2 전극을 커버할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 셀 제조 방법은 제1 전극 릴로부터 권출된 제1 전극 시트를 절단하여 복수의 제1 전극을 형성하는 단계; 분리막 릴로부터 권출된 분리막 시트가 테이블에 안착하는 단계; 상기 분리막 시트의 제1 영역 중 적어도 일부에, 제1 노즐이 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제가 도포된 상기 제1 영역에 상기 제1 전극이 안착하는 단계; 상기 분리막 시트가 폴딩되어, 상기 분리막 시트의 제2 영역이 상기 제1 전극을 커버하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제1 전극을 커버하는 단계 이후에, 제2 전극 릴로부터 권출된 제2 전극 시트를 절단하여 복수의 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 제2 영역 중 적어도 일부에, 제2 노즐이 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제가 도포된 상기 제2 영역에 상기 제2 전극이 안착하는 단계; 및 상기 분리막 시트가 폴딩되며, 상기 분리막 시트의 제1 영역이 상기 제2 전극을 커버하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서, 상기 테이블은, 상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동할 수 있다.

또한, 상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서, 상기 테이블은, 상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 회전 왕복운동하는 셀 제조 방법.

또한, 상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서, 상기 분리막 시트, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐을 내부에 수용하는 무빙 박스는, 상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

Z-폴딩형으로 전극과 분리막 시트를 적층할 때, 전극을 분리막 시트 상에 안착할 때마다 접착제를 미리 도포함으로써, 전극이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 방법의 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제1 영역에 제1 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 테이블이 직선 이동하고, 제2 노즐이 분리막 시트의 제2 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제2 영역에 제2 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 테이블이 직선 이동하고, 제1 노즐이 분리막 시트의 제1 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제1 영역에 제1 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 테이블이 회전 이동하고, 제2 노즐이 분리막 시트의 제2 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제2 영역에 제2 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 테이블이 회전 이동하고, 제1 노즐이 분리막 시트의 제1 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제1 영역에 제1 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 무빙 박스가 직선 이동하고, 제2 노즐이 분리막 시트의 제2 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 분리막 시트의 제2 영역에 제2 전극이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치에서 무빙 박스가 직선 이동하고, 제1 노즐이 분리막 시트의 제1 영역에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Z-폴딩형으로 전극(11)과 분리막 시트(122)를 적층할 때, 전극(11)을 분리막 시트(122) 상에 안착할 때마다 접착제를 미리 도포함으로써, 전극(11)이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법은, 제1 전극 릴(111)로부터 권출된 제1 전극 시트(1111)를 절단하여 복수의 제1 전극(1112)을 형성하는 단계; 분리막 릴(121)로부터 권출된 분리막 시트(122)가 테이블(16)에 안착하는 단계; 상기 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 제1 노즐(171)이 접착제를 도포하는 단계; 상기 접착제가 도포된 상기 제1 영역(1221)에 상기 제1 전극(1112)이 안착하는 단계; 및 상기 분리막 시트(122)가 폴딩되어, 상기 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)이 상기 제1 전극(1112)을 커버하는 단계를 포함한다.

이하, 도 1의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 2 내지 도 13을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치(1)에서 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 전극(11)이 형성되는 전극 시트가 권출되는 전극 릴; 상기 전극(11)이 안착하면 폴딩되어, 상기 전극(11)을 커버하며 상기 전극(11)과 적층되는, 분리막 시트(122)가 권출되는 분리막 릴(121); 상기 전극(11) 및 상기 분리막 시트(122)가 상면에 안착하는 테이블(16); 및 상기 테이블(16)에 안착한 상기 분리막 시트(122)의 영역 중 적어도 일부에, 접착제를 도포하는 노즐(17)을 포함한다. 그리고, 상기 전극 릴은, 복수의 제1 전극(1112)이 형성되는 제1 전극 시트(1111)가 권출되는 제1 전극 릴(111); 및 복수의 제2 전극(1122)이 형성되는 제2 전극 시트(1121)가 권출되는 제2 전극 릴(112)을 포함할 수 있고, 상기 노즐(17)은, 상기 제2 전극(1122)을 커버한 상기 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제1 노즐(171); 및 상기 제1 전극(1112)을 커버한 상기 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222) 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제2 노즐(172)을 포함할 수 있다.

전극 릴(111)은 전극 시트가 권취된 릴이며, 전극 시트가 상기 전극 릴로부터 권출된다. 그러면 이러한 전극 시트를 절단하여 전극(11)을 형성한다. 전극 시트는 전극 집전체 상에 전극 활물질, 도전재 및 바인더의 슬러리를 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극 릴은 제1 전극 릴(111) 및 제2 전극 릴(112)을 포함한다. 제1 전극 릴(111)은 제1 전극 시트(1111)가 권취된 릴이며, 제1 전극 시트(1111)가 상기 제1 전극 릴(111)로부터 권출된다. 그리고, 제2 전극 릴(112)은 제2 전극 시트(1121)가 권취된 릴이며, 제2 전극 시트(1121)가 상기 제2 전극 릴(112)로부터 권출된다. 여기서, 제1 전극(1112)과 제2 전극(1122)은 서로 다른 극성을 가지는 전극(11)일 수 있다. 즉, 제1 전극(1112)이 양극이라면 제2 전극(1122)은 음극이고, 제1 전극(1112)이 음극이라면 제2 전극(1122)은 양극일 수 있다.

분리막 릴(121)은 분리막 시트(122)가 권취된 릴이며, 분리막 시트(122)가 상기 분리막 릴(121)로부터 권출된다. 그러면, 분리막 시트(122)는 상기 전극 시트가 절단되어 형성된 전극(11)과 적층된다. 그리고 전극(11)과 분리막 시트(122)가 Z-폴딩형으로 적층된다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분리막 시트(122)는, 제1 전극(1112)이 안착하면, 일측이 폴딩되어 상기 제1 전극(1112)을 커버하고, 제2 전극(1122)이 안착하면, 타측이 폴딩되어 제2 전극(1122)을 커버한다.

테이블(16)은 전극(11) 및 분리막 시트(122)가 상면에 안착하여 적층됨으로써, 셀이 제조되는 장소이다. 이러한 테이블(16)은, 셀이 안정적으로 제조될 수 있도록 상면이 대략 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 테이블(16)은 제1 전극 릴(111)과 제2 전극 릴(112)의 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 전극 릴(111)로부터 권출된 제1 전극 시트(1111)가 절단되어 제1 전극(1112)이 형성되면, 제1 이송 장치(141)가 테이블(16)을 향해 제1 전극(1112)을 이송한다. 또한, 제2 전극 릴(112)로부터 권출된 제2 전극 시트(1121)가 절단되어 제2 전극(1122)이 형성되면, 제2 이송 장치(142)가 테이블(16)을 향해 제2 전극(1122)을 이송한다. 즉, 테이블(16)의 양 쪽에서 제1 전극(1112) 및 제2 전극(1122)이 각각 이송되므로, 분리막 시트(122)에 제1 전극(1112) 및 제2 전극(1122)을 교대로 적층하는 것이 용이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 테이블(16)은 분리막 시트(122)가 제1 전극(1112) 및 제2 전극(1122)을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동할 수 있다. 즉, 테이블(16)이 상기 제1 이송 장치(141) 및 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 왕복운동할 때마다 분리막 시트(122)에 전극(11)이 적층되면, 분리막 시트(122)가 전극(11)을 커버할 수 있다.

노즐(17)은 분리막 시트(122)에 접착제를 도포한다. 이 때, 분리막 시트(122)가 전극(11)을 커버하는 방향으로 폴딩되면, 전극(11)을 커버하는 분리막 시트(122)의 영역의 상면에 접착제를 도포할 수 있다.

상기 접착제는 분리막 시트(122)의 영역에 균일하게 도포되는 것이 바람직하다. 그런데, 분리막 시트(122)의 영역의 전면에 모두 접착제를 도포하면 접착제의 도포량이 과도하게 많을 수 있다. 그럼으로써, 접착제가 분리막 시트(122)의 외측으로 유동하여 다른 부분을 오염시킬 수 있고, 이차 전지가 제조되었을 때 전력을 생산하는 기능이 원활하지 않을 수 있다. 따라서, 접착제는 분리막 시트(122)의 영역의 상면에 점 형태로 도포하는 스팟 도포 방식 또는 선 형태로 도포하는 라인 도포 방식으로 도포될 수 있다.

반면에, 접착제의 도포량이 과도하게 적으면, 셀이 이동하면서 여전히 전극(11)이 분리막 시트(122)에 고정되지 않고, 정위치에서 이탈할 수 있다. 따라서, 접착제가 도포되는 영역의 간격이 과도하게 넓지 않은 것이 바람직하다.

한편, 접착제는 분리막이 전해액에 함침되더라도 접착성을 유지하여야 한다. 따라서, 화학적인 원인으로 변성되지 않는, 내식성의 성질을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 접착제는 핫 멜트 접착제로서, 변성 올레핀계 열 가소성 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

노즐(17)은 제2 전극(1122)을 커버한 상기 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제1 노즐(171); 및 상기 제1 전극(1112)을 커버한 상기 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222) 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제2 노즐(172)을 포함한다. 그리고, 이러한 제1 노즐(171) 및 제2 노즐(172)은, 상기 분리막 시트(122)를 사이에 두고 양 측에 배치된다. 그럼으로써 제1 노즐(171) 및 제2 노즐(172) 중에서, 분리막 시트(122)가 전극(11)을 커버하고 있는 영역의 상방에 위치한 노즐(17)이, 상기 영역에 접착제를 도포할 수 있다. 구체적으로, 제2 영역(1222)이 제1 전극(1112)을 커버하고 있으면, 제2 영역(1222)의 상방에 위치한 제2 노즐(172)이 상기 제2 영역(1222)에 접착제를 도포하고, 제1 영역(1221)이 제2 전극(1122)을 커버하고 있으면, 제1 영역(1221)의 상방에 위치한 제1 노즐(171)이 상기 제1 영역(1221)에 접착제를 도포한다.

분리막 시트(122)는 일면에 복수의 제1 전극(1112)이, 타면에 복수의 제2 전극(1122)이 교번하여 부착된다. 상기 제1 영역(1221)이란, 상기 분리막 시트(122)의 일면에서, 상기 제2 전극(1122)을 커버하면서, 상기 제1 전극(1112)이 부착되는 영역을 지칭한다. 그리고, 상기 제2 영역(1222)이란, 상기 분리막 시트(122)의 타면에서, 상기 제1 전극(1112)을 커버하면서, 상기 제2 전극(1122)이 부착되는 영역을 지칭한다.

다만 이에 제한되지 않고, 분리막 시트(122)가 전극(11)을 커버하기 전에 전극(11)의 상방에 위치한 노즐(17)이 전극(11)에 접착제를 도포할 수도 있다. 구체적으로, 제2 영역(1222)이 제1 전극(1112)을 커버하기 전에, 제1 전극(1112)의 상방에 위치한 제1 노즐(171)이 제1 전극(1112)에 접착제를 도포하고, 제1 영역(1221)이 제2 전극(1122)을 커버하기 전에, 제2 전극(1122)의 상방에 위치한 제2 노즐(172)이 제2 전극(1122)에 접착제를 도포할 수도 있다.

이와 같은 단위 셀 제조 장치(1)를 사용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법을 다음과 같이 수행할 수 있다.

먼저 제1 전극 시트(1111)가 제1 전극 릴(111)로부터 권출되면, 제1 커터(131)가 제1 전극 시트(1111)를 절단한다(S101). 그러면, 복수의 제1 전극(1112)이 형성된다. 그리고 제1 이송 장치(141)가 제1 전극(1112)을 이송시키면, 제1 헤더(151)가 제1 전극(1112)을 흡착한다.

한편, 분리막 릴(121)로부터 분리막 시트(122)가 권출되면, 테이블(16)의 상면에 안착한다(S102). 그리고 테이블(16)이 제1 전극(1112)을 이송하는 제1 이송 장치(141)를 향해 직선 이동하면, 제1 노즐(171)이 상기 테이블(16)에 안착된 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다(S103).

테이블(16)이 제1 이송 장치(141)를 향해 직선 이동을 할 때, 제1 전극(1112)을 흡착한 제1 헤더(151)도 상기 테이블(16)을 향해 직선 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16)의 상방에 제1 헤더(151)가 위치하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 헤더(151)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)을 안착시킨다(S104).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치(1)에서 테이블(16)이 직선 이동하고, 제2 노즐(172)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 테이블(16)이 제2 전극(1122)을 이송하는 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 이동한다. 그러면, 분리막 시트(122)의 일측이 폴딩되어, 상기 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)이 상기 제1 전극(1112)을 커버한다(S105).

한편, 제2 전극 시트(1121)가 제2 전극 릴(112)로부터 권출되면, 제2 커터(132)가 제2 전극 시트(1121)를 절단한다. 그러면, 복수의 제2 전극(1122)이 형성된다. 제2 이송 장치(142)가 제2 전극(1122)을 이송시키면, 제2 헤더(152)가 제2 전극(1122)을 흡착한다. 그리고 제2 영역(1222)이 제1 전극(1112)을 커버하고 있으면, 제2 영역(1222)의 상방에 위치한 제2 노즐(172)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치(1)에서 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

테이블(16)이 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 이동을 할 때, 제2 전극(1122)을 흡착한 제2 헤더(152)도 상기 테이블(16)을 향해 직선 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16)의 상방에 제2 헤더(152)가 위치하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 헤더(152)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)을 안착시킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 장치(1)에서 테이블(16)이 직선 이동하고, 제1 노즐(171)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

상기 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 다시 테이블(16)이 제1 이송 장치(141)를 향해 직선 이동한다. 그러면, 분리막 시트(122)의 타측이 폴딩되어, 상기 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)이 상기 제2 전극(1122)을 커버한다. 그리고 제1 영역(1221)이 제2 전극(1122)을 커버하고 있으면, 제1 영역(1221)의 상방에 위치한 제1 노즐(171)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

즉, 상기의 과정들을 반복함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 제조 방법을 수행할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1a)에서 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 테이블(16a)은 분리막 시트(122)가 제1 전극(1112) 및 제2 전극(1122)을 커버하는 방향으로, 회전 왕복운동할 수 있다. 그러면, 그에 따라서 제1 헤더(151a) 및 제2 헤더(152a)도 직선 이동이 아니라 회전 이동을 할 수 있다.

이와 같은 단위 셀 제조 장치(1a)를 사용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법을 다음과 같이 수행할 수 있다.

제1 커터(131)가 제1 전극 시트(1111)를 절단하면, 복수의 제1 전극(1112)이 형성된다(S101). 그리고 제1 이송 장치(141)로 이송된 제1 전극(1112)을, 제1 헤더(151a)가 흡착한다.

한편, 분리막 시트(122)가 테이블(16a)의 상면에 안착하고(S102), 테이블(16a)이 제1 이송 장치(141)를 향해 회전 이동하면, 제1 노즐(171)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다(S103).

테이블(16a)이 제1 이송 장치(141)를 향해 회전 이동을 할 때, 제1 전극(1112)을 흡착한 제1 헤더(151a)도 상기 테이블(16a)을 향해 회전 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16a)의 상면과 제1 헤더(151a)가 서로 마주보도록 위치하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 헤더(151a)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)을 안착시킨다(S104).

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1a)에서 테이블(16a)이 회전 이동하고, 제2 노즐(172)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 테이블(16a)이 제2 이송 장치(142)를 향해 회전 이동하면, 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)이 상기 제1 전극(1112)을 커버한다(S105).

한편, 제2 커터(132)가 제2 전극 시트(1121)를 절단하면, 복수의 제2 전극(1122)이 형성된다. 제2 이송 장치(142)로 이송된 제2 전극(1122)을, 제2 헤더(152a)가 흡착한다. 그리고 제2 영역(1222)의 상방에 위치한 제2 노즐(172)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1a)에서 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

테이블(16a)이 제2 이송 장치(142)를 향해 회전 이동을 할 때, 제2 전극(1122)을 흡착한 제2 헤더(152a)도 상기 테이블(16a)을 향해 회전 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16a)의 상면과 제2 헤더(152a)가 서로 마주보도록 위치하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 헤더(152a)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)을 안착시킨다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1a)에서 테이블(16a)이 회전 이동하고, 제1 노즐(171)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

상기 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착하고, 도 9에 도시된 바와 같이, 다시 테이블(16a)이 제1 이송 장치(141)를 향해 회전 이동하면, 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)이 상기 제2 전극(1122)을 커버한다. 그리고 제1 영역(1221)의 상방에 위치한 제1 노즐(171)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

즉, 상기의 과정들을 반복함으로써, 본 발명의 다른 실시예에 따른 셀 제조 방법을 수행할 수 있다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1b)에서 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 테이블(16b)이 이동하는 것이 아니라 고정된다. 그리고, 분리막 시트(122), 제1 노즐(171a) 및 제2 노즐(172a)을 내부에 수용하는 무빙 박스(18)가, 분리막 시트(122)가 제1 전극(1112) 및 제2 전극(1122)을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동할 수 있다. 그러면, 그에 따라서 제1 헤더(151) 및 제2 헤더(152)도 직선 이동을 할 수 있다.

이와 같은 단위 셀 제조 장치(1b)를 사용하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위 셀 제조 방법을 다음과 같이 수행할 수 있다.

제1 커터(131)가 제1 전극 시트(1111)를 절단하면, 복수의 제1 전극(1112)이 형성된다(S101). 그리고 제1 이송 장치(141)로 이송된 제1 전극(1112)을, 제1 헤더(151)가 흡착한다.

한편, 분리막 시트(122)가 테이블(16b)의 상면에 안착하고(S102), 무빙 박스(18)가 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 이동하면, 제1 노즐(171a)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다(S103).

무빙 박스(18)가 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 이동을 할 때, 제1 전극(1112)을 흡착한 제1 헤더(151)도 상기 테이블(16b)을 향해 직선 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16b)의 상방에 제1 헤더(151)가 위치하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 헤더(151)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)을 안착시킨다(S104).

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1b)에서 무빙 박스(18)가 직선 이동하고, 제2 노즐(172a)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

제1 영역(1221)에 제1 전극(1112)이 안착하고, 도 11에 도시된 바와 같이, 무빙 박스(18)가 제1 이송 장치(141)를 향해 직선 이동하면, 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)이 상기 제1 전극(1112)을 커버한다(S105).

한편, 제2 커터(132)가 제2 전극 시트(1121)를 절단하면, 복수의 제2 전극(1122)이 형성된다. 제2 이송 장치(142)로 이송된 제2 전극(1122)을, 제2 헤더(152)가 흡착한다. 그리고 제2 영역(1222)의 상방에 위치한 제2 노즐(172a)이 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1b)에서 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착되는 모습을 나타낸 개략도이다.

무빙 박스(18)가 제1 이송 장치(141)를 향해 직선 이동을 할 때, 제2 전극(1122)을 흡착한 제2 헤더(152)도 상기 테이블(16b)을 향해 직선 이동할 수 있다. 그리고, 테이블(16b)의 상방에 제2 헤더(152)가 위치하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 헤더(152)는 접착제가 도포된 분리막 시트(122)의 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)을 안착시킨다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 장치(1b)에서 무빙 박스(18)가 직선 이동하고, 제1 노즐(171a)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)에 접착제를 도포하는 모습을 나타낸 개략도이다.

상기 제2 영역(1222)에 제2 전극(1122)이 안착하고, 도 13에 도시된 바와 같이, 다시 무빙 박스(18)가 제2 이송 장치(142)를 향해 직선 이동하면, 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221)이 상기 제2 전극(1122)을 커버한다. 그리고 제1 영역(1221)의 상방에 위치한 제1 노즐(171a)이 분리막 시트(122)의 제1 영역(1221) 중 적어도 일부에, 접착제를 도포한다.

즉, 상기의 과정들을 반복함으로써, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 셀 제조 방법을 수행할 수 있다.

이러한 본 발명의 실시예들에 따른 셀 제조 방법을 수행하면, Z-폴딩형으로 전극(11)과 분리막 시트(122)를 적층할 때, 전극(11)을 분리막 시트(122) 상에 안착할 때마다 접착제를 미리 도포함으로써, 전극(11)이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

[부호의 설명]

1: 셀 제조 장치 11: 전극

16: 테이블 17: 노즐

18: 무빙 박스 111: 제1 전극 릴

112: 제2 전극 릴 121: 분리막 릴

122: 분리막 시트 131: 제1 커터

132: 제2 커터 141: 제1 이송 장치

142: 제2 이송 장치 151: 제1 헤더

152: 제2 헤더 171: 제1 노즐

172: 제2 노즐 1111: 제1 전극 시트

1112: 제1 전극 1121: 제2 전극 시트

1122: 제2 전극 1221: 제1 영역

1222: 제2 영역

Claims

복수의 전극이 형성되는 전극 시트가 권출되는 전극 릴;

상기 전극이 안착하면 폴딩되어, 상기 전극을 커버하며 상기 전극과 적층되는, 분리막 시트가 권출되는 분리막 릴;

상기 전극 및 상기 분리막 시트가 상면에 안착하는 테이블; 및

상기 테이블에 안착한 상기 분리막 시트의 영역 중 적어도 일부에, 접착제를 도포하는 노즐을 포함하는 셀 제조 장치.
제1항에 있어서,

상기 전극 릴은,

복수의 제1 전극이 형성되는 제1 전극 시트가 권출되는 제1 전극 릴; 및

복수의 제2 전극이 형성되는 제2 전극 시트가 권출되는 제2 전극 릴을 포함하는 셀 제조 장치.
제2항에 있어서,

상기 노즐은,

상기 제2 전극을 커버한 상기 분리막 시트의 제1 영역 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제1 노즐; 및

상기 제1 전극을 커버한 상기 분리막 시트의 제2 영역 중 적어도 일부에, 상기 접착제를 도포하는 제2 노즐을 포함하는 셀 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은,

상기 분리막 시트를 사이에 두고 양 측에 배치되는 셀 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 전극은,

상기 분리막 시트의 상기 제1 영역에 안착하고,

상기 제2 전극은,

상기 분리막 시트의 상기 제2 영역에 안착하는 셀 제조 장치.
제5항에 있어서,

상기 제1 전극을 흡착하여 상기 제1 영역에 안착시키는 제1 헤더; 및

상기 제2 전극을 흡착하여 상기 제2 영역에 안착시키는 제2 헤더를 더 포함하는 셀 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 분리막 시트, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐을 내부에 수용하는 무빙 박스를 더 포함하는 셀 제조 장치.
제2항에 있어서,

상기 테이블은,

상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동하는 셀 제조 장치.
제2항에 있어서,

상기 테이블은,

상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 회전 왕복운동하는 셀 제조 장치.
제2항에 있어서,

상기 분리막 시트는,

상기 제1 전극이 안착하면, 일측이 폴딩되어 상기 제1 전극을 커버하고,

상기 제2 전극이 안착하면, 타측이 폴딩되어 상기 제2 전극을 커버하는 셀 제조 장치.
제1 전극 릴로부터 권출된 제1 전극 시트를 절단하여 복수의 제1 전극을 형성하는 단계;

분리막 릴로부터 권출된 분리막 시트가 테이블에 안착하는 단계;

상기 분리막 시트의 제1 영역 중 적어도 일부에, 제1 노즐이 접착제를 도포하는 단계;

상기 접착제가 도포된 상기 제1 영역에 상기 제1 전극이 안착하는 단계; 및

상기 분리막 시트가 폴딩되어, 상기 분리막 시트의 제2 영역이 상기 제1 전극을 커버하는 단계를 포함하는 셀 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 제1 전극을 커버하는 단계 이후에,

제2 전극 릴로부터 권출된 제2 전극 시트를 절단하여 복수의 제2 전극을 형성하는 단계;

상기 제2 영역 중 적어도 일부에, 제2 노즐이 접착제를 도포하는 단계;

상기 접착제가 도포된 상기 제2 영역에 상기 제2 전극이 안착하는 단계; 및

상기 분리막 시트가 폴딩되며, 상기 분리막 시트의 제1 영역이 상기 제2 전극을 커버하는 단계를 더 포함하는 셀 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서,

상기 테이블은,

상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동하는 셀 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서,

상기 테이블은,

상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 회전 왕복운동하는 셀 제조 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1 전극을 커버하는 단계 및 상기 제2 전극을 커버하는 단계에 있어서,

상기 분리막 시트, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐을 내부에 수용하는 무빙 박스는,

상기 분리막 시트가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 커버하는 방향으로, 직선 왕복운동하는 셀 제조 방법.