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JP-2026514658-A - バッテリー製造システムおよびバッテリー製造方法

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Abstract

例示的な実施形態によると、バッテリーを製造するシステムが提供される。上記システムは、第１電極ロールから電極シートを巻き出し、上記電極シートを第２電極ロールに巻き取るバッテリー製造システムにおいて、第１電極ロールの座標データおよび上記第１電極ロールの基準点を表す基準点データを保存するように構成されるサーバーと、上記サーバーから第１電極ロールの座標データおよび基準点データをローディングするように構成されるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、上記第１電極ロールから巻き出される電極シートの基準点を感知して基準点感知信号を生成するように構成される基準点センサーと、を含み、上記ＰＬＣは、上記基準点データに含まれる保存される基準点座標値の反転される座標値と上記感知される基準点の座標値に基づいて、上記第１電極ロールの座標データに含まれる保存される座標値の反転される座標値を較正することによって上記第２電極ロールの座標データを取得するように構成されることができる。

Inventors

  • ジョン・ファ・イ
  • ミン・ス・キム
  • イ・ボム・チェ

Assignees

  • エルジー エナジー ソリューション リミテッド

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240903
Priority Date
20230905

Claims (15)

  1. 第１電極ロールから電極シートを巻き出し、前記電極シートを第２電極ロールに巻き取るバッテリー製造システムにおいて、 第１電極ロールの座標データおよび前記第１電極ロールの基準点を表す基準点データを保存するように構成されるサーバーと、 前記サーバーから第１電極ロールの座標データおよび基準点データをローディングするように構成されるＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と、 前記第１電極ロールから巻き出される電極シートの基準点を感知して基準点感知信号を生成するように構成される基準点センサーと、を含み、 前記ＰＬＣは、前記基準点データに含まれる保存される基準点座標値の反転される座標値と前記感知される基準点の座標値に基づいて、前記第１電極ロールの座標データに含まれる保存される座標値の反転される座標値を較正することによって前記第２電極ロールの座標データを取得するように構成される、バッテリー製造システム。
  2. 前記座標値の反転により、 前記第１電極ロールの座標データの開始座標値は、前記第２電極ロールの座標データの終了座標に較正され、 前記第１電極ロールの座標データの終了座標値は、前記第２電極ロールの座標データの開始座標に較正される、請求項１に記載のバッテリー製造システム。
  3. 前記保存される基準点座標値の反転および前記座標データに含まれる保存される座標値の反転は、前記サーバーまたは前記ＰＬＣによって行われる、請求項１または２に記載のバッテリー製造システム。
  4. 前記ＰＬＣは、前記保存される基準点座標値の反転される座標値と前記感知される基準点座標値とのオフセットを算出し、前記オフセットに基づいて反転される前記第１電極ロールの保存される座標値の反転される座標値を較正する、請求項１または２に記載のバッテリー製造システム。
  5. 前記ＰＬＣは、前記第１電極ロールが巻き出されるアンワインダーと、前記基準点が感知される時点の電極シート部分との間に介在する電極シートの長さであるオフセット長さに基づいて前記感知される基準点座標値を較正する、請求項１または２に記載のバッテリー製造システム。
  6. 前記サーバーは、前記第１電極ロールの前記座標データと基準点データとを含む第１ロールマップを保存する、請求項１または２に記載のバッテリー製造システム。
  7. 前記サーバーは、基準点感知データおよび前記取得される第２電極ロールの座標データに基づいて前記第２電極ロールの第２ロールマップを生成するか、または生成される第２ロールマップの座標データを補正する、請求項１または２に記載のバッテリー製造システム。
  8. 第１電極ロールから電極シートを巻き出し、前記電極シートを第２電極ロールに巻き取るバッテリー製造方法において、 第１電極ロールの保存される座標値を含む座標データと、前記第１電極ロールの保存される基準点座標値を含む基準点データとをローディングするステップと、 前記第１電極ロールから巻き出される電極シートの基準点を感知して、感知される基準点座標値を含む基準点感知データを収集するステップと、 前記保存される基準点座標値の反転される座標値と前記感知される基準点の座標値に基づいて、前記第１電極ロールの保存される座標値の反転される座標値を較正することによって、前記第２電極ロールの座標データを取得するステップと、を含む、バッテリー製造方法。
  9. 前記較正される座標値に基づいて前記第１電極ロールから巻き出される電極シートの不良部分を廃棄するステップをさらに含む、請求項８に記載のバッテリー製造方法。
  10. 前記座標値の反転により、 前記第１電極ロールの座標データの開始座標値は、前記第２電極ロールの座標データの終了座標に較正され、 前記第１電極ロールの座標データの終了座標値は、前記第２電極ロールの座標データの開始座標に較正される、請求項８または９に記載のバッテリー製造方法。
  11. 前記保存される基準点座標値の反転される座標値と前記感知される基準点座標値とのオフセットを算出し、 前記オフセットに基づいて、前記第１電極ロールの保存される座標値の反転される座標値を較正する、請求項１０に記載のバッテリー製造方法。
  12. 前記感知される基準点座標値は、第１電極ロールが巻き出されるアンワインダーと前記基準点が感知される時点の電極シート部分との間に介在する電極シートの長さであるオフセット長さに基づいて較正される、請求項８または９に記載のバッテリー製造方法。
  13. 前記第１電極ロールの座標データおよび前記基準点データは、前記座標データと基準点データとを含む前記第１電極ロールの第１ロールマップに基づいてローディングされる、請求項８または９に記載のバッテリー製造方法。
  14. 前記基準点感知データおよび前記取得される第２電極ロールの座標データに基づいて前記第２電極ロールの第２ロールマップを生成するか、または生成される第２ロールマップの座標データを補正する、請求項１３に記載のバッテリー製造方法。
  15. 長手方向に沿って複数個の第１基準点を備える電極シートが巻き取られて形成される第１電極ロールから巻き出される前記電極シートが再び巻き取られて形成される第２電極ロールであって、 前記第２電極ロールの電極シートは、前記複数個の第１基準点に対応する複数個の第２基準点を備え、 それぞれの第１基準点の反転される前記電極シートの長手方向位置または前記反転される前記電極シートの長手方向位置からオフセットされる位置にそれぞれの第２基準点が位置するように構成される、第２電極ロール。

Description

本発明は、バッテリーを製造するシステムおよびバッテリーを製造する方法に関するものである。 本出願は、２０２３年９月５日付の韓国特許出願第１０－２０２３－０１１７９４４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されるすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。 バッテリー（二次電池）は、一次電池とは違って、複数回の充放電が可能である。バッテリーは、ハンドセット、ノートパソコン、無線掃除機などの多様な無線機器のエネルギー源として広く使用されている。近年、エネルギー密度の改善および規模の経済により、バッテリーの単位容量当たりの製造コストが画期的に低減され、ＢＥＶ（ｂａｔｔｅｒｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）の航続距離が燃料車両と同等のレベルに増加するにつれて、バッテリーの主な用途はモバイル機器からモビリティに移っている。 バッテリーは、電極工程、組立工程および活性化工程によって製造される。その中でも、電極工程は、バッテリーセルの歩留まりおよび性能を決定するのに最も核心的な工程である。電極工程は、コーティング工程、ロールプレス工程およびスリッティング工程を含むことができる。コーティング工程では、集電体の表面上に活物質および絶縁物質が塗布されることができる。ロールプレス工程では、電極は加圧ロールによって加圧されることができる。ロールプレス工程は、電極の密度、性能、および表面品質を決定することができる。スリッティング工程では、電極は、バッテリーセルのデザインに応じて複数の電極に裁断されることができる。 例示的な実施形態に係るバッテリー製造システムを示す。例示的な実施形態に係るバッテリー製造方法を示すフローチャートである。例示的な実施形態に係るバッテリー製造システムを示す。 以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。その前に、本明細書および特許請求の範囲で使用される用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者が発明者自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づいて本発明の技術的思想に合致する意味と概念として解釈されるものである。 したがって、本明細書に記載される実施形態と図面に示される構成は本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得る。 また、本発明の説明において、関連する公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。 本発明の実施形態は、通常の技術者に本発明をより完全に説明するために提供されるものであるため、図面における構成要素の形状およびサイズなどはより明確な説明のために誇張、省略、または概略的に示されることができる。したがって、各構成要素のサイズや割合は、実際のサイズや割合を完全に反映するものではない。 （第１実施形態） 図１は、例示的な実施形態に係るバッテリー製造システム１００を示す。 図１を参照すると、バッテリーを製造するシステム１００は、アンワインダー１１１、リワインダー１１３、スプライシングテーブル１１５、スクラップポート１１７、処理機構１１９、第１ロータリーエンコーダー１２１、第２ロータリーエンコーダー１２５、ＮＧセンサー１３１、基準点センサー１３３、ロールマップＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１４１、工程ＰＬＣ１４３、ＥＩＦ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１４５、サーバー１５０、および表示装置１６０を含むことができる。 バッテリーを製造するシステム１００は、電極シートＥＳに関するデータを含むロールマップを生成するように構成されることができる。ロールマップは、電極シートＥＳ上の位置を示す座標値に基づいて電極シートＥＳを表すことができる。電極シートＥＳには、後述するように、バッテリーを製造するための工程が行われることができる。ロールマップは、電極シートＥＳ上で行われる工程の履歴を表し、座標に関連するデータを含むことができる。これにより、ロールマップは、後述するフィードバック、フィードフォワード、およびバッテリーの製造工程の追跡を可能にする。 前工程（第１工程）が行われる第１電極ロールＥＲ１は、アンワインダー１１１にローディングされることができる。アンワインダー１１１は、第１電極ロールＥＲ１から電極シートＥＳを巻き出すことができる。リワインダー１１３は、第２電極ロールＥＲ２を形成するように電極シートＥＳを巻き取ることができる。電極シートＥＳは、第２電極ロールＥＲ２に巻き取られ、所定の巻き取り長さに到達した後に裁断されて分離されることができる。これにより、現在の工程（第２工程）が行われている間、電極シートＥＳは、アンワインダー１１１とリワインダー１１３との間で移動することができる。 ロールマップは、ロット単位で生成されることができる。ロットは、ロールツーロール工程の生産単位であり、巻き出し量ターゲットの達成後に分離される第２電極ロールＥＲ２は、ロットの一例である。同様に、新しくアンワインダー１１１にローディングされる第１電極ロールＥＲ１もロットの一例である。これにより、サーバー１５０は、前工程の第１ロールマップを保存することができる。第１ロールマップは、第１電極ロールＥＲ１に対応することができる。また、サーバー１５０は、現在の工程の第２ロールマップを生成して保存することができる。第２ロールマップは、第２電極ロールＥＲ２に対応することができる。 電極シートＥＳ上にバッテリーを製造するための工程（例えば、電極工程）が行われることができる。電極工程は、第１電極ロールＥＲ１から巻き出され、第２電極ロールＥＲ２に巻き取られる電極シートＥＳに行われるので、電極工程は、ロールツーロール工程とも呼ばれることができる。 ロールマップで時間の経過に従って（すなわち、工程の進行に応じて）構成される時系列データは、電極シートＥＳの移動量（すなわち、消耗量および投入量のうちいずれか１つ）に基づく座標データに関連付けられることができる。 例えば、第１ロールマップは、第１電極ロールＥＲ１の座標データＣＤ１と、基準点（第１基準点）を表す基準点データＤＰＤとを含むことができる。座標データＣＤ１は、第１電極ロールＥＲ１の位置を示す座標値を含むことができる。 非限定的な例示として、第２ロールマップは、第１ロールマップをアップデートすることによって生成されることができる。または、第２ロールマップは、第１ロールマップのローディングなしに、現在の工程で取得されるデータに基づいて生成されてもよい。 第１電極ロールＥＲ１の外側部分は、第２電極ロールＥＲ２の内側に巻かれ、第１電極ロールＥＲ１の内側部分は、第２電極ロールＥＲ２の外側に巻かれる（Ｔｈｅ ｏｕｔｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｏｌｌ ｗｉｎｄｓ ｉｎｗａｒｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｏｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｏｌｌ ｗｉｎｄｓ ｏｕｔｗａｒｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｒｏｌｌ）。これにより、第１電極ロールＥＲ１の座標データの終了座標値（第１工程の最大座標値）、すなわち第１電極ロールＥＲ１から巻き出される電極シートＥＳの開始部分の座標値は、第２電極ロールＥＲ２の座標データの開始座標値（第２工程の最小座標値）、すなわち第２電極ロールＥＲ２の最内側部分の座標値となる。逆に、第１電極ロールＥＲ１の座標データの開始座標値（第１工程の最小座標値）、すなわち第１電極ロールＥＲ１から巻き出される電極シートＥＳの終了部分の座標値は、第２電極ロールＥＲ２の座標データの終了座標値（第２工程の最大座標値）、すなわち第２電極ロールＥＲ２の最外側部分の座標値となる。 したがって、第２ロールマップの生成時には、このような座標値の反転が考慮されなければならない。または、現在の工程でデータを取得して独自に第２ロールマップを生成する場合にも、同一の実物電極の状態を前工程と比較するためには、第２ロールマップの座標データを後述するように補正する必要がある。 このように、第２電極ロールＥＲ２の第２ロールマップの生成は、第１電極ロールＥＲ１の第１ロールマップの座標データを反転させることを含むことができる。座標データの反転により、第１ロールマップの開始座標は第２ロールマップの終了座標に較正され、および第１ロールマップの終了座標は第２ロールマップの開始座標に較正されることができる。 例えば、第１電極ロールＥＲ１の第１ロールマップの開始座標がＳ１であり、終了座標がＥ１である場合に、第１電極ロールＥＲ１の第１ロールマップの任意の座標Ｘは、下記式１に従って第２電極ロールＥＲ２の第２ロールマップの座標Ｘ’に較正されることができる。 ［式１］ Ｘ’＝Ｅ１－（Ｘ－Ｓ１） 例えば、第１ロールマップの開始座標が０であり、終了座標が１６００である場合に、座標１００は、１６００－（１００－０）＝１５００に較正されることができる。ここで、座標値は任意単位で表される。 第２電極ロールＥＲ２の第２ロールマップの座標データは、上記式１に従って較正されるが、座標データと第１ロールマップの他のデータ（例えば、計測データおよび検査データ）との関連は変わらない。すなわち、第１電極ロールＥＲ１の第１ロールマップの座標Ｘに関連するデータの値は、第２電極ロールＥＲ２の第２ロールマップの座標Ｘ’とマッチングさせることができる。 例えば、第１ロールマップは、第１電極ロールＥＲ１の座標データＣＤ１と、基準点を表す基準点データＤＰＤとを含むことができる。 座標データＣＤ１は、第１電極ロールＥＲ１の電極シートＥＳの部分のそれぞれの位置を示す保存される座標値を含むことができる。下記表１は、全長２０００ｍの長さの電極シートＥＳを巻き取る第１電極ロールＥＲ１の複数箇所の座標データＣＤ１の例示を示す。 第１カラムの数値は、第１工程で第１電極ロールＥＲ１に巻き取られるときの電極シートＥＳの複数箇所の位置に対する保存される座標値を表す。座標値が大きい位置であるほど第１電極ロールＥＲ１の外側部分に位置し、座標値が小さい位置であるほど第１電極ロールＥＲ１が内側部分に位置する。上記複数箇所の位置は、第１工程実行時に感知される不良箇所または不良区間の位置であり得る。 第２カラムの数値は、上記第１電極ロールＥＲ１の複数箇所に相応する位置が第２工程で第２電極ロールＥＲ２に巻き取られるときの反転される座標値を表す。反転される座標値が大きい位置であるほど第１電極ロールＥＲ１の内側部分に位置し、反転される座標値が小さい位置であるほど第１電極ロールＥＲ１が外側部分に位置する。 上記反転される座標値は、上記式１によって計算されることができる。 基準点データＤＰＤは、電極シートＥＳ上の基準点の順番を示す順番値と、上記順番値にマッチングされる座標値とを含むことができる。下記表２は、第１電極ロールＥＲ１に巻き取られる電極シートの全長が２０００ｍのときの、第１工程で取得される基準点データＤＰＤとその基準点データの反転される座標値の一例を示す。 基準点（第１基準点）は、電極シートＥＳに同間隔で形成されることができる。表２において、基準点の間隔は１００ｍであるが、これは例示のためのものであり、いかなる意味においても本発明の技術的思想を限定しない。基準点間の間隔は、電極シートＥＳ上の工程イベントに対する追跡の精密性に対する要求に応じて決定される