KR-20260061704-A - TABLE FOR STACKING ELECTRODE ASSEMBLY

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Abstract

본 개시는 양극, 분리막, 음극을 적층하는 전극조립체 스태킹 테이블에 있어서, 제1 축 방향을 따라 직선 이동 가능한 적어도 하나 이상의 모터를 포함하는 리니어 구동부, 상기 리니어 구동부와 체결되며, 상기 모터의 제1 축 방향 이동에 연동하여 상기 제1 축 방향으로 이동하거나, 상기 제1 축 방향과 서로 다른 방향인 제2 축 방향으로 이동하는 캠부 및 상기 캠부와 결합되어 상기 제1 축 방향으로 이동하거나, 제2 축 방향으로 이동하는 스테이지부를 포함한다.

Inventors

정준호
김상섭

Assignees

(주)제이스로보틱스

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20241028

Claims (9)

양극, 분리막, 음극을 적층하는 전극조립체 스태킹 테이블에 있어서, 제1 축 방향을 따라 직선 이동 가능한 적어도 하나 이상의 모터를 포함하는 리니어 구동부; 상기 리니어 구동부와 체결되며, 상기 모터의 제1 축 방향 이동에 연동하여 상기 제1 축 방향으로 이동하거나, 상기 제1 축 방향과 서로 다른 방향인 제2 축 방향으로 이동하는 캠부; 및 상기 캠부와 결합되어 상기 제1 축 방향으로 이동하거나, 제2 축 방향으로 이동하는 스테이지부를 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제1항에 있어서, 상기 리니어 구동부는, 구동 샤프트; 상기 구동 샤프트에 체결되며, 제1 축 방향으로 이동 가능한 제1 모터; 및 상기 제1 모터와 일정 간격만큼 이격되어 상기 구동 샤프트에 체결되며, 제1 축 방향으로 이동 가능한 제2 모터를 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제2항에 있어서, 상기 리니어 구동부는, 내부에 수용 공간이 마련되는 하우징 블록; 상기 하우징 블록의 일 측면과 타 측면에 구비되는 가이드 레일; 및 상기 가이드 레일을 따라 이동하며, 상기 수용 공간 내에 마련된 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 제1 축 방향 구동을 상기 캠부로 전달하는 브라켓을 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제3항에 있어서, 상기 브라켓은, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터와 결합되는 제1 브라켓; 상기 제1 브라켓의 일 측에서 결합되고, 상기 캠부와 결합되는 상기 제2 브라켓; 및 상기 제1 브라켓의 타 측에서 결합되고, 상기 캠부와 결합되는 상기 제3 브라켓을 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제2항에 있어서, 상기 캠부는, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터가 상기 제1 축 방향을 따라 서로 가까워지도록 이동하는 경우 상기 제2 축 방향을 따라 상승하고, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터가 상기 제1 축 방향을 따라 서로 멀어지도록 이동하는 경우 상기 제2 축 방향을 따라 하강하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제2항에 있어서, 상기 캠부는, 상기 제1 모터와 상기 제2 모터가 상기 제1 축 방향을 따라 서로 같은 방향으로 이동하는 경우 상기 제1 축 방향을 따라 이동하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제1항에 있어서, 상기 캠부는, 상기 리니어 구동부의 일 측면과 타 측면에서 상기 리니어 구동부와 체결되는 한 쌍의 캠 플레이트; 및 상기 캠 플레이트의 상부에서 상기 캠 플레이트와 결합되는 상부 플레이트를 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제6항에 있어서, 상기 캠 플레이트는, 중앙을 기준으로 일 측에 형성되되, 가장자리에서 중앙으로 갈수록 하강하는 경사가 형성된 제1 경사 슬릿; 및 중앙을 기준으로 상기 일 측과 마주보는 타 측에 형성되되, 가장자리에서 중앙으로 갈수록 하강하는 경사가 형성된 제2 경사 슬릿을 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.
제1항에 있어서, 상기 스테이지부는, 상기 캠부의 상부에 구비되는 상부 스테이지; 상기 상부 스테이지의 일 측면과 타 측면에 결합되는 측면 스테이지를 포함하는 전극조립체 스태킹 테이블.

Description

전극조립체 스태킹 테이블{TABLE FOR STACKING ELECTRODE ASSEMBLY} 본 개시(disclosure)는 전극조립체 스태킹 테이블에 관한 것이다. 전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 휴대폰, 노트북PC, 와이어리스 기기 등 다양한 휴대용 전자통신 기기들이 개발되고 있으며, 이들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차 전지의 수요가 나날이 증가하고 있다. 최근에는 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발이 전세계적으로 화두가 되고 있으며, 화석연료의 대안으로 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차 전지에 관한 수요가 더욱 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기뿐 아니라, 전기 자동차, 드론을 포함한 항공 우주 장치에 사용되는 등 일상의 다양한 분야에서 밀접하게 사용되고 있다. 이러한 이차전지는 양극, 세퍼레이터(분리막), 음극을 순차적으로 적층한 전극조립체를 전해액에 함침시켜 제조하는데, 이와 같은 전극조립체는 구조 및 제작 방식에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지의 전극조립체는 긴 시트 형태의 양극, 분리막, 음극, 분리막을 적층한 후 와인딩(winding)하여 젤리롤(jelly roll) 형태로 제작될 수 있다. 반면에 필요한 크기에 따라 양극과 음극을 컷팅하여 적층하는 스택형 구조로도 제작할 수 있는데, 전극과 분리막을 스택하는 방식에 따라 라미 앤드 스택(lamination & stacking), 스택 앤드 폴딩(stack & folding), Z-폴딩 등으로 분류할 수 있다. 여기서 Z-폴딩 방식은 Z-폴딩 스택(Z-folding & stacking) 혹은 줄여서 Z-스택(Z-stacking) 방식이라 부르기도 하는데, 연속된 세퍼레이터(분리막)를 지그재그(Zigzag) 형태로 접어가면서 접힌 세퍼레이터 사이에 음극판과 양극판을 번갈아 적층하는 방식으로 전극조립체를 제조하는 방법이다. Z-스택 방식으로 이차전지 내부 셀을 제조하는 장치는 전극판과 세퍼레이터 등의 소재가 적층되는 적층 테이블과 전극판을 적층 위치까지 이송하는 장치가 직선왕복운동 및 수직승강운동을 반복적으로 수행하면서 소재들을 스택하는 셀 제조장치들이 종래에 가장 많이 사용되어 왔다. 이러한 Z-폴딩 스택 제조장치들은 좌우로 이격된 개별 테이블에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 상기 개별 테이블 사이에 음극판과 양극판이 놓이는 스테이지를 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 로봇이 상기 테이블 상의 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스테이지 상에 폴딩되면서 펼쳐진 세퍼레이터 위에 적층시킬 수 있도록 하고 있다. 그러나 이와 같은 Z-스택 방식은 스테이지의 좌우 이동 거리가 길기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생하였다. 또한, 작업 시간을 단축하기 위해 장치의 운전속도를 높이면 진동과 소음이 급격히 증가하여 장치의 위치정밀도가 확보되지 않고, 스테이지가 왕복과 정지를 반복하는 중에 적층된 소재가 흔들려 셀 내부의 전극간 적층 정밀도가 확보되지 않는 문제가 있었다. 한편, 또 다른 이차전지의 고속 셀 스택장치는 전극을 교대로 적층하기 위해서 스테이지(테이블)를 틸팅(회전왕복)시킴으로서 세퍼레이터 폴딩을 위한 동작 단계를 줄이고, 전극의 이송거리도 다소 단축시켰다. 그러나, 상기와 같은 고속 셀 스택 장치는 고중량의 적층 스테이지를 고속으로 구동하고, 틸팅(회전왕복)시킴으로써 구동 과정에서 충격이 발생하며, 여전히 이송과 정지를 반복하면서 적층이 이루어지기 때문에 전극 간 적층 정밀도 혹은 정렬도가 손상되는 문제가 있다. 따라서, 이러한 전극 적층 정렬도 혹은 사행을 감지하고, 이를 효율적으로 보정 및 개선할 수 있는 전극조립체 스태킹 장치 또는 제조 장치의 연구 개발이 필요한 실정이다. 도 1은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블을 도시한 사시도이다. 도 2은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블을 측면에서 도시한 측면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블의 리니어 구동부와 캠부를 회전시켜 저면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블 캠부가 제2 축 방향을 따라 상승하는 모습을 도시한 도면이다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블의 캠부가 제2 축 방향을 따라 하강하는 모습을 도시한 도면이다. 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블의 캠부가 제1 축 방향을 따라 이동하는 모습을 도시한 도면이다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 또한, 본 출원에서 사용되는 제1이나 제2와 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 출원에서 상부 및 하부와 같은 방향을 가리키는 단어는, 편의상 명세서 내에서 임의로 정의한 것으로 권리범위가 이러한 명칭에 한정되는 것은 아닐 것이다. 도 1은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)을 도시한 사시도이다. 도 2은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)을 측면에서 도시한 측면도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)의 리니어 구동부(100)와 캠부(200)를 회전시켜 저면에서 바라본 모습을 도시한 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)은 양극, 분리막, 음극을 적층하는 전극조립체 스태킹 테이블(10)에 있어서, 리니어 구동부(100), 캠부(200), 스테이지부(300)를 포함한다. 먼저 리니어 구동부(100)는 제1 축 방향(D1)을 따라 직선 이동 가능한 적어도 하나 이상의 모터(120, 130)를 포함한다. 다음으로 캠부(200)는 상기 리니어 구동부(100)와 체결되며, 상기 모터의 제1 축 방향(D1) 이동에 연동하여 상기 제1 축 방향(D1)으로 이동하거나, 상기 제1 축 방향(D1)과 서로 다른 방향인 제2 축 방향(D2)으로 이동한다. 스테이지부(300)는 상기 캠부(200)와 결합되어 상기 제1 축 방향(D1)으로 이동하거나 상기 제2 축 방향으로 이동한다. 여기서 도 1에 도시된 제1 축 방향(D1)은 Y축 방향을 의미할 수 있으며, 제2 축 방향(D2)은 Z축 방향을 의미할 수 있다. 또한 제1 축 방향(D1) 또는 Y축 방향이란 +Y 방향과 -Y 방향을 모두 포함할 수 있으며, 제2 축 방향(D2) 또는 Z축 방향이란 +Z 방향과 -Z 방향을 모두 포함할 수 있다. 전극조립체 스태킹 테이블은 전극과 분리막의 적층 과정에서 진동이 발생하고, P&P 유닛의 pick and place 고속 구동, 테이블의 틸팅 및 전극의 적층으로 인한 높이 변화 등으로 인해 셀 내부의 전극간 적층 정밀도가 확보되지 않는 문제점이 있다. 또한 분리막의 연속적인 공급과 지그재그 폴딩 등으로 인해 역시 사행 이슈가 발생하며, 사행 방지 및 정렬(alignment) 안정화를 위해 사행 보정이 필수적으로 요구된다. 따라서, 자재들의 정렬 보정, 사행 보정을 위한 위치이동이 이루어지는데, 일반적으로 제1 축 방향(D1) 및 제2 축 방향(D2) 이동을 위해서 4개의 모터가 필요하며, 각각의 축 방향 이동을 위해서는 서로 다른 모터가 사용된다. 예를 들어, 제1 축 방향(D1) 이동을 위해서 두 개의 모터가 전극조립체가 재치되는 스테이지부와 연동되어 상기 스테이지부를 이동시키며, 제2 축 방향(D2) 이동을 위해서 또 다른 두 개의 모터가 전극조립체가 재치되는 스테이지부와 연동되어 상기 스테이지부를 이동시킨다. 본 개시에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)은 리니어 구동부(100)의 모터가 제1 축 방향(D1)을 따라 이동하며, 상기 모터의 제1 축 방향(D1) 이동에 연동하여 캠부(200)가 상기 제1 축 방향(D1)으로 이동하거나, 상기 제1 축 방향(D1)과 서로 다른 방향인 제2 축 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 이때, 캠부(200)를 서로 다른 제1 축 방향(D1)과 제2 축 방향(D2)으로 이동시키게 하는 모터는 동일한 모터일 수 있다. 이처럼 본 개시에 따른 전극조립체 스태킹 테이블(10)은 2축 방향 위치 제어를 위해 필요한