KR20210125281A - 전극 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치는 전극 시트를 길이 방향으로 이송하는 이송부; 이송되는 상기 전극 시트의 일측에 형성된 무지부를 레이저로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭을 형성하는 레이저 발생기; 상기 전극 시트의 타측을 직접 접촉하여 슬리팅하는 슬리팅 나이프; 및 상기 전극 시트를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극을 형성하는 커터를 포함한다.

Description

전극 제조 장치 및 방법{The Apparatus And The Method For Manufacturing Electrode}

본 발명은 전극 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 비용을 절감하면서, 생산성 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 전극 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.

전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.

이차 전지의 제조 공정은 크게 전극 공정, 조립 공정, 화성 공정의 3단계로 구분된다. 그리고 상기 전극 공정은 다시 활물질 혼합 공정, 전극 코팅 공정, 압연 공정, 노칭 공정, 커팅 공정 등으로 구분된다. 이 중, 노칭 공정은 전극 집전체의 일측에 형성된, 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부에, 전극 탭의 형상으로 노칭하여 전극 탭을 형성하는 공정이다. 그리고 커팅 공정은 전극 시트를 폭 방향으로 일정하게 커팅하여, 복수의 전극을 형성하는 공정이다.

도 1은 종래의 전극 제조 장치(3)의 개략도이다.

전극 코팅 공정에서 전극 활물질(42)이 전극 집전체(41)에 도포될 때, 전극 시트(4)의 타단에서 완벽하게 도포되지 않아, 전극 활물질(42)의 두께가 불균일 할 수 있고, 심한 경우에는 일부 영역에서 전극 집전체(41)가 노출될 수도 있다. 그러면, 이러한 전극(40)에 분리막을 적층하면 전극(40)의 모든 면이 분리막과 균일하게 라미네이팅되지 않고, 분리막에 너울이 발생하며, 이차 전지의 에너지 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 노칭 공정을 수행할 때에는, 전극 시트(4)의 일측에 형성된 무지부를 노칭하여 전극 탭(43)을 형성하면서, 전극 시트(4)의 타측도 함께 전극 시트(4)의 길이 방향으로 슬리팅할 수 있다. 그럼으로써, 전극 시트(4)의 타측의 두께가 불균일하게 되는 문제를 방지할 수 있다.

한편, 종래의 전극 제조 장치(3)를 이용하면, 먼저 이송부(31)가 전극 시트(4)를 길이 방향으로 이송한다. 그리고, 복수의 레이저 발생기(32)가 상기 이송되는 전극 시트(4)의 일측 및 타측에, 각각 노칭 및 슬리팅한다. 그 후, 커터(34)가 상기 전극 시트(4)를 폭 방향으로 일정 간격으로 커팅하여 전극(40)을 형성한다.

이러한 전극 시트(4)는 금속으로 제조된 전극 집전체(41)에 전극 활물질(42)을 도포하여 제조되므로, 전극 시트(4)를 노칭 및 슬리팅할 때 큰 힘이 가해져야 한다. 만약, 일반적인 나이프를 이용하여 노칭 공정을 수행하면, 전극 탭(43)을 섬세한 모양으로 형성하는 것이 용이하지 않았다. 따라서, 이러한 노칭 공정을 수행할 때에는 일반적인 나이프보다 레이저를 이용하는 것이 바람직하다.

레이저를 이용하여 노칭 공정을 수행하면, 일반적인 나이프를 이용하는 경우보다 고열, 고에너지의 파장이 전극 시트(4)에 가해지므로, 분진이 많이 발생하며 멀리까지 비산한다. 따라서, 이러한 분진을 집진하는 집진 장치가 별도로 필요하다. 그런데, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 시트(4)의 일측 및 타측에 복수의 레이저 발생기(32)가 레이저를 이용하여 각각 노칭 및 슬리팅을 수행하였다. 따라서, 전극 시트(4)의 일측 및 타측에 고성능의 상기 집진 장치가 각각 하나씩 마련되어야 하므로, 구조가 복잡해지고 제조 비용이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 전극 시트(4)의 양 측으로, 발생하는 분진량이 상당히 많고 분진의 비산 거리도 상당히 멀어서, 이러한 집진 장치의 집진 효율도 저하되는 문제도 있었다.

도 2는 종래의 전극 제조 방법으로 제조된 전극(40)의 정면도이고, 도 3은 종래의 전극 제조 방법으로 제조된 전극(40)의 일부를 확대한 확대 평면도이다.

상기의 방법으로 제조된 전극(40)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 정면이 직사각형의 형상을 가진다. 따라서, 전극(40)의 정면에서 볼 때의 코너가 모두 첨예하게 형성된다. 이러한 전극(40)에 분리막이 적층된다면, 상기 첨예한 전극(40)의 코너에 의해 분리막이 파손되는 문제도 있었다. 또한, 전극(40)의 코너에서 전극 활물질(42)이 파손되어, 전극(40)으로부터 탈리되는 문제도 있었다. 즉, 전극(40)의 생산성 및 에너지 효율이 저하되었다.

이를 해결하기 위해, 노칭 공정을 수행할 때, 전극 시트(4)에 삼각형의 형상을 가진 마크(44)를 함께 형성하였다. 그리고 추후에 커팅 공정에서, 이러한 삼각형의 형상의 마크(44)를 기준으로 전극 시트(4)를 커팅하여, 복수의 전극(40)의 폭이 모두 일정할 수 있다. 그리고, 상기의 방법으로 제조된 전극(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상면에서 볼 때의 코너가 챔퍼링(Chamfering, 모따기)되어 형성될 수 있다. 그러나, 전극(40)의 정면에서 볼 때의 코너는 도 2에 도시된 바와 같이, 여전히 첨예하게 형성되므로, 여전히 분리막이 파손되는 문제를 해결할 수 없었다.

한국특허등록 제1479723호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 제조 비용을 절감하면서, 생산성 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 전극 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.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 장치는 전극 시트를 길이 방향으로 이송하는 이송부; 이송되는 상기 전극 시트의 일측에 형성된 무지부를 레이저로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭을 형성하는 레이저 발생기; 상기 전극 시트의 타측을 직접 접촉하여 슬리팅하는 슬리팅 나이프; 및 상기 전극 시트를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극을 형성하는 커터를 포함한다.

또한, 상기 커터는, 바디; 상기 바디의 일면의 중심에서 외측으로 가장 돌출되며, 상기 전극 시트의 폭 방향으로 길게 형성된 팁; 상기 팁으로부터 양 측에, 대칭으로 형성되는 곡면의 커팅 면을 포함하되, 상기 커팅 면은, 상기 팁에 가까울수록 기울기가 점점 가파르고, 상기 팁에서 멀어질수록 상기 기울기가 점점 완만해질 수 있다.

또한, 상기 전극의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 코너 가공기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전극 시트의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 상기 전극 시트의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크를 형성하는 복수의 마크 형성기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 레이저 발생기는, 상기 전극 시트의 폭 방향으로만 이동하며, 상기 전극 탭을 형성할 수 있다.

또한, 상기 슬리팅 나이프는, 상기 전극 시트의 상방에 배치되어, 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅하는 상부 슬리팅 나이프; 및 상기 전극 시트의 하방에 배치되어, 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅하는 하부 슬리팅 나이프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬리팅 나이프는, 롤러 형상을 가지며, 회전하면서 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 제조 방법은 레이저 발생기가 전극 시트의 일측에 형성된 무지부를 레이저로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭을 형성하고, 슬리팅 나이프가 상기 전극 시트의 타측에 직접 접촉하여, 상기 전극 시트를 길이 방향으로 슬리팅하는 노칭 단계; 및 커터가 상기 전극 시트를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극 조각을 형성하는 커팅 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 커팅 단계 이후에, 코너 가공기가 상기 전극 조각의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 필렛팅 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 노칭 단계 이후 및 상기 커팅 단계 이전에, 복수의 마크 형성기가 상기 전극 시트의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 상기 전극 시트의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크를 형성하는 마크 형성 단계를 더 포함할 수 있다.

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

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

전극 시트의 일측에 형성된 무지부는 레이저로 노칭하고, 전극 시트의 타측은 슬리팅 나이프로 직접 접촉하여 슬리팅하므로, 전극 시트의 노칭 공정에서 발생하는 분진량 및 분진의 비산 거리를 감소시킴으로써, 제조 비용을 절감하면서 집진 장치의 집진 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 전극을 정면에서 볼 때의 코너가 필렛팅(Filleting, 모깎기)되어 형성되므로, 적층되는 분리막이 파손되거나, 전극 활물질이 전극으로부터 탈리되는 것을 방지하여, 생산성 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

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

도 1은 종래의 전극 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 종래의 전극 제조 방법으로 제조된 전극의 정면도이다.
도 3은 종래의 전극 제조 방법으로 제조된 전극의 일부를 확대한 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커터의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법으로 제조된 전극의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코너 가공기가 전극의 코너를 필렛팅하는 모습을 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법으로 제조된 전극의 일부를 확대한 확대 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치의 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.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따르면, 전극 시트(2)의 일측에 형성된 무지부는 레이저(121)로 노칭하고, 전극 시트(2)의 타측은 슬리팅 나이프(13)로 직접 접촉하여 슬리팅하므로, 전극 시트(2)의 노칭 공정에서 발생하는 분진량 및 분진의 비산 거리를 감소시킴으로써, 제조 비용을 절감하면서 집진 장치의 집진 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 전극(20)을 정면에서 볼 때의 코너가 필렛팅(Filleting, 모깎기)되어 형성되므로, 적층되는 분리막이 파손되거나, 전극 활물질(22)이 전극(20)으로부터 탈리되는 것을 방지하여, 생산성 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법은 레이저 발생기(12)가 전극 시트(2)의 일측에 형성된 무지부를 레이저(121)로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭(23)을 형성시키고, 슬리팅 나이프(13)가 상기 전극 시트(2)의 타측에 직접 접촉하여, 상기 전극 시트(2)를 길이 방향으로 슬리팅하는 노칭 단계(S401); 및 커터(14)가 상기 전극 시트(2)를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극(20)을 형성하는 커팅 단계(S402)를 포함한다.

이하, 도 4의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 5 내지 도 7을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)의 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 시트(2)를 길이 방향으로 이송시키는 이송부(11); 이송되는 상기 전극 시트(2)의 일측을 레이저(121)로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭(23)을 형성시키는 레이저 발생기(12); 상기 전극 시트(2)의 타측을 직접 접촉하여 슬리팅하는 슬리팅 나이프(13); 및 상기 전극 시트(2)를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극(20)을 형성하는 커터(14)를 포함한다.

이송부(11)는 전극 시트(2)를 길이 방향으로 이송시킨다. 이러한 이송부(11)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 이송 롤러로 형성될 수 있다. 따라서, 전극 시트(2)의 상면 및 하면에서 각각 회전하며, 전극 시트(2)를 길이 방향으로 이송시킬 수 있다.

레이저 발생기(12)는 이송되는 상기 전극 시트(2)의 일측에 배치된다. 그리고, 상기 전극 시트(2)의 일측에 형성된 무지부를, 레이저(121)를 이용하여 전극 탭(23)의 형상으로 노칭하여 일정 간격으로 전극 탭(23)을 형성한다.

레이저 발생기(12)는 전극 시트(2)의 길이 방향으로는 이동하지 않고, 전극 시트(2)의 폭 방향으로만 이동할 수 있다. 그리고, 전극 시트(2)가 길이 방향으로 이동하면서, 전극 탭(23)을 형성할 수도 있다. 이러한 경우에는 전극 탭(23)이 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 레이저 발생기(12)가 전극 시트(2)의 폭 방향뿐만 아니라, 전극 시트(2)의 길이 방향으로도 이동할 수도 있다. 이러한 경우에는 전극 탭(23)이 직사각형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

레이저(121)를 이용하여 전극 시트(2)를 노칭하면, 일반적인 나이프를 이용하는 경우보다 고열, 고에너지의 파장이 전극 시트(2)에 가해지므로, 분진이 많이 발생하며 멀리까지 비산한다. 따라서, 전극 시트(2)의 일측 주변에, 고성능의 집진 장치를 배치하는 것이 바람직하다.

슬리팅 나이프(13)는 상기 전극 시트(2)의 타측을 직접 접촉하여 슬리팅한다. 이러한 슬리팅 나이프(13)는, 전극 시트(2)의 상방에 배치되어, 전극 시트(2)의 타측을 슬리팅하는 상부 슬리팅 나이프(131), 및 전극 시트(2)의 하방에 배치되어, 전극 시트(2)의 타측을 슬리팅하는 하부 슬리팅 나이프(132)를 포함한다.

전극 시트(2)의 타측을 슬리팅할 때에는, 단지 전극 시트(2)의 길이 방향으로, 일정한 폭을 유지하며 직선으로 슬리팅하므로, 전극 시트(2)의 일측과 같이 복잡하고 섬세한 모양을 형성할 필요가 없다. 따라서, 전극 시트(2)의 타측은 단지 슬리팅 나이프(13)만으로도 슬리팅할 수 있다. 그리고, 레이저(121)를 사용하지 않으면, 상대적으로 발생하는 분진량이 적고 분진의 비산 거리도 짧다. 따라서, 전극 시트(2)의 타측에는 집진 장치를 배치하지 않거나, 배치하더라도 집진 장치가 고성능일 필요가 없으므로, 전극(20)의 제조 비용을 절감할 수 있다.

커터(14)는 전극 시트(2)의 폭 방향으로 길게 형성된다. 그리고 전극 시트(2)를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극(20)을 형성한다. 이러한 커터(14)는 전극 시트(2)의 상방에 배치되어, 상하로 이동하면서 상기 전극 시트(2)를 폭 방향으로 커팅할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 전극 시트(2)의 일측 또는 타측에 배치되어, 전극 시트(2)의 폭 방향으로 이동하면서 상기 전극 시트(2)를 커팅할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)를 이용하면, 먼저 이송부(11)가 전극 시트(2)를 길이 방향으로 이송한다. 그리고 레이저 발생기(12)가 상기 이송되는 전극 시트(2)의 일측에 형성된 무지부를 레이저(121)로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭(23)을 형성시키고, 슬리팅 나이프(13)가 상기 전극 시트(2)의 타측에 직접 접촉하여, 상기 전극 시트(2)를 길이 방향으로 슬리팅한다(S401). 그 후, 커터(14)가 상기 전극 시트(2)를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극(20)을 형성한다(S402).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커터(14)의 정면도이다.

종래의 커터(14)는 전극 시트(2)를 직접 절단하는 블레이드가 평평한 면으로 형성되었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 커터(14)는 전극 시트(2)를 직접 절단하는 블레이드가 복수의 곡면을 포함한다.

구체적으로, 커터(14)는 도 6에 도시된 바와 같이, 바디(141); 상기 바디(141)의 일면의 중심에서 외측으로 가장 돌출되며, 상기 전극 시트(2)의 폭 방향으로 길게 형성된 팁(142); 상기 팁(142)으로부터 양 측에, 대칭으로 형성되는 곡면의 커팅 면(143)을 포함하되, 상기 커팅 면(143)은, 상기 팁(142)에 가까울수록 기울기가 점점 가파르고, 상기 팁(142)에서 멀어질수록 상기 기울기가 점점 완만해진다.

커터(14)의 바디(141)는 전극(20)을 용이하게 절단할 수 있는, 강성이 높은 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 철, 티타늄, 스테인리스 등을 포함하는 재질로 제조될 수 있다.

커터(14)의 바디(141)에서, 전극 시트(2)를 향하는 일면의 중심에는, 팁(142)이 가장 외측으로 돌출된다. 이러한 팁(142)이 전극 시트(2)를 절단할 때, 전극 시트(2)에 가장 먼저 접촉한다. 따라서, 전극 시트(2)를 예리하게 절단하기 위해서는, 팁(142)은 첨예하게 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 전극 시트(2)의 절단면에서 전극 활물질(22)이 탈리되는 것을 방지하기 위해, 의도적으로 팁(142)을 어느 정도 둔화시킬 수도 있다.

팁(142)으로부터 양 측에는 곡면의 커팅 면(143)이 대칭으로 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 커팅 면(143)은 팁(142)에 가까울수록 기울기가 점점 가파르고, 상기 팁(142)에서 멀어질수록 기울기가 점점 완만해지는 형상을 가진다. 그리고 팁(142)에서 더욱 멀어질수록 기울기는 점점 0으로 수렴한다. 여기서 기울기가 점점 가파르다는 것은, 두 커팅 면(143)에서 대칭하는 지점에 각각 접하는 접평면(Tangent Plane)들이 서로 이루는 각도가, 점점 감소한다는 것을 의미한다. 그리고, 기울기가 점점 완만해진다는 것은, 상기 접평면들이 서로 이루는 각도가, 점점 증가한다는 것을 의미한다. 그리고 기울기가 0으로 수렴한다는 것은, 상기 접평면들이 점점 동일한 평면상에 위치한다는 것을 의미한다.

커팅 면(143)의 기울기는 변화량이 일정하게 유지될 수 있다. 이러한 경우에는, 커팅 면(143)은 원기둥 곡면의 일부를 형성할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 커팅 면(143)의 기울기는 변화량이 일정하게 변화할 수도 있다. 이러한 경우에는, 팁(142)에 가까울수록, 기울기의 변화량이 급격하게 변화하는 것이 바람직하다. 그러면, 커터(14)의 팁(142)이 첨예하면서도 돌출되는 길이가 감소하여, 장기간 사용에도 팁(142)이 파손되는 것을 방지하고 커터(14)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 전극(20)의 모서리가 필렛팅되는 부피를 감소시켜, 에너지 효율도 증가시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법으로 제조된 전극(20)의 정면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커터(14)는 곡면의 커팅 면(143)을 포함한다. 따라서, 커터(14)가 전극 시트(2)를 절단할 때, 먼저 커터(14)의 팁(142)이 전극 시트(2)와 가장 먼저 접촉한다. 그리고 커터(14)가 전극 시트(2)에 더욱 깊이 이동할수록, 곡면의 커팅 면(143)을 따라 전극 시트(2)의 절단면이 변형되고, 전극 시트(2)의 일부가 완전히 절단되면서 전극(20)이 형성된다.

이와 같이 형성된 전극(20)은 도 7에 도시된 바와 같이, 정면에서 볼 때의 코너가 필렛팅된다. 특히, 전극 집전체(21)의 상방에 전극 활물질(22)이 도포되고, 커터(14)는 전극 시트(2)의 상방에서 하방으로 이동하며 전극 시트(2)를 절단하므로, 전극 활물질(22)의 코너가 필렛팅되는 것이 바람직하다. 따라서, 전극(20)의 상면에 첨예한 부분이 제거되므로, 추후에 적층되는 분리막이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법에서, 전극 시트(2)를 커팅하는 커팅 단계 이후에, 코너 가공기(15)가 상기 형성된 전극(20a)의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 필렛팅 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 8의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 9 및 도 10을 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코너 가공기(15)가 전극(20a)의 코너를 필렛팅하는 모습을 나타낸 개략도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법으로 제조된 전극(20a)의 일부를 확대한 확대 평면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)에서, 전극(20a)의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 코너 가공기(15)를 더 포함한다. 여기서 전극(20a)의 코너는, 전극(20a)을 상면에서 볼 때의 코너이다.

이러한 코너 가공기(15)는 도 9에 도시된 바와 같이, 바디 및 곡면의 가공면을 포함할 수 있다. 그리고 코너 가공기(15)가 전극(20a)의 두께 방향으로 이동하면서 전극(20a)의 코너를 필렛팅할 수 있다. 다만 이에 제한되지 않고, 코너 가공기(15)는 복수의 톱날을 가지며 빠르게 회전운동 또는 왕복운동하는 블레이드를 가지고, 상기 전극(20a)의 코너에서 곡선 경로로 이동하면서 전극(20a)을 필렛팅할 수도 있다. 이러한 코너 가공기(15)를 이용하여 전극(20a)의 코너를 필렛팅하면, 전극(20a)의 코너에서 전극 활물질(22)이 파손되어 전극(20a)으로부터 탈리되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치(1)를 이용하면, 먼저 이송부(11)가 전극 시트(2)를 길이 방향으로 이송한다. 그리고 레이저 발생기(12)가 상기 이송되는 전극 시트(2)의 일측에 형성된 무지부를 레이저(121)로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭(23)을 형성시키고, 슬리팅 나이프(13)가 상기 전극 시트(2)의 타측에 직접 접촉하여, 상기 전극 시트(2)를 길이 방향으로 슬리팅한다(S801). 그 후, 커터(14)가 상기 전극 시트(2)를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극(20a)을 형성한다(S802). 전극 시트(2)를 커팅한 이후에, 코너 가공기(15)가 상기 형성된 전극(20a)의 코너를 필렛팅(Filleting)한다(S803).

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 방법은 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 방법에서, 전극 시트(2a)의 일측을 노칭하고 타측을 슬리팅하는 노칭 단계 이후 및 전극 시트(2a)를 커팅하는 커팅 단계 이전에, 복수의 마크 형성기(16)가 상기 전극 시트(2a)의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 상기 전극 시트(2a)의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크(24)를 형성하는 마크 형성 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 11의 흐름도에 도시된 각 단계를 도 12를 참고하여 구체적으로 설명한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치(1a)의 개략도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 제조 장치(1a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 장치(1a)에서, 전극 시트(2a)의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 전극 시트(2a)의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크(24)를 형성하는 복수의 마크 형성기(16)를 더 포함한다.

마크 형성기(16)는 커터(14)와 형상이 유사할 수 있다. 즉, 마크 형성기(16)도 바디; 바디의 일면의 중심에서 외측으로 가장 돌출되며, 상기 전극 시트(2a)의 두께 방향으로 길게 형성된 팁; 상기 팁으로부터 양 측에, 대칭으로 형성되는 곡면의 커팅 면을 포함하되, 상기 커팅 면은, 상기 팁에 가까울수록 기울기가 점점 가파르고, 상기 팁에서 멀어질수록 상기 기울기가 점점 완만해질 수 있다. 다만, 커터(14)는 전극 시트(2a)를 폭 방향으로 절단하여야 하므로, 커터(14)의 길이가 전극 시트(2a)의 폭과 같거나 더 길어야 한다. 그러나, 마크 형성기(16)는 커터(14)와 달리, 전극 시트(2a)의 두께 방향으로 왕복 운동하며 마크(24)를 형성하는 것이므로, 전극 시트(2a)의 두께보다 길게 형성된다.

마크 형성기(16)의 바디(141)는 전극(20a)을 용이하게 절단할 수 있는, 강성이 높은 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 마크 형성기(16)의 바디(141)에서, 전극 시트(2a)를 향하는 일면의 중심에는, 팁(142)이 가장 외측으로 돌출된다. 그리고 팁(142)으로부터 양 측에는 곡면의 커팅 면(143)이 대칭으로 형성된다. 그리고 복수의 마크 형성기(16)가 각각 전극 시트(2a)의 일측 및 타측에서 전극 시트(2a)의 두께 방향으로 왕복 이동하면, 전극 시트(2a)의 양 측에 모두 마크(24)가 함몰 형성된다. 전극 시트(2a)의 양 측에 형성되는 마크(24)는, 서로 대응되는 위치에서 마주보며 형성되는 것이 바람직하다.

종래에는 전극 시트(2a)의 일측의 무지부에 레이저(121)를 이용하여 노칭을 함으로써 전극 탭(23)을 형성하면서, 삼각형의 형상을 가진 마크(44)를 함께 형성하였다. 그러나, 레이저(121)가 전극 탭(23)을 형성하면서 상기 마크(24)까지 형성한다면, 공정 시간이 증가하는 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전극 시트(2a)가 이송되는 도중에 레이저(121)를 이용하여 전극 탭(23)을 형성하고, 별도의 마크 형성기(16)로 마크(24)를 형성하므로, 공정 시간이 단축될 수 있다.

또한, 종래에는, 전극 시트(4)에 형성되는 마크(44)가 삼각형의 형상을 가졌다. 그리고, 이러한 마크(44)를 중심으로 전극 시트(4)를 절단하면, 전극(40)을 상면에서 볼 때의 코너가 챔퍼링되어 형성되었다. 그러나 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전극(20a)을 상면에서 볼 때의 코너가 필렛팅되어 형성되므로, 전극 활물질(22)의 부피가 증가하여 에너지 효율이 증가할 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.

1: 전극 제조 장치 2: 전극 시트
11: 이송부 12: 레이저 발생기
13: 슬리팅 나이프 14: 커터
15: 코너 가공기 16: 마크 형성기
20: 전극 조각 21: 전극 집전체
22: 전극 활물질 23: 전극 탭
24: 마크 121: 레이저
131: 상부 슬리팅 나이프 132: 하부 슬리팅 나이프
141: 바디 142: 팁
143: 커팅 면

Claims (10)

1. 전극 시트를 길이 방향으로 이송하는 이송부;
   이송되는 상기 전극 시트의 일측에 형성된 무지부를 레이저로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭을 형성하는 레이저 발생기;
   상기 전극 시트의 타측을 직접 접촉하여 슬리팅하는 슬리팅 나이프; 및
   상기 전극 시트를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극을 형성하는 커터를 포함하는 전극 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 커터는,
   바디;
   상기 바디의 일면의 중심에서 외측으로 가장 돌출되며, 상기 전극 시트의 폭 방향으로 길게 형성된 팁;
   상기 팁으로부터 양 측에, 대칭으로 형성되는 곡면의 커팅 면을 포함하되,
   상기 커팅 면은,
   상기 팁에 가까울수록 기울기가 점점 가파르고,
   상기 팁에서 멀어질수록 상기 기울기가 점점 완만해지는 전극 제조 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전극의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 코너 가공기를 더 포함하는 전극 제조 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 전극 시트의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 상기 전극 시트의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크를 형성하는 복수의 마크 형성기를 더 포함하는 전극 제조 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 발생기는,
   상기 전극 시트의 폭 방향으로만 이동하며, 상기 전극 탭을 형성하는 전극 제조 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 슬리팅 나이프는,
   상기 전극 시트의 상방에 배치되어, 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅하는 상부 슬리팅 나이프; 및
   상기 전극 시트의 하방에 배치되어, 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅하는 하부 슬리팅 나이프를 포함하는 전극 제조 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 슬리팅 나이프는,
   롤러 형상을 가지며, 회전하면서 상기 전극 시트의 타측을 슬리팅하는 전극 제조 장치.
8. 레이저 발생기가 전극 시트의 일측에 형성된 무지부를 레이저로 노칭하여, 일정 간격으로 전극 탭을 형성하고, 슬리팅 나이프가 상기 전극 시트의 타측에 직접 접촉하여, 상기 전극 시트를 길이 방향으로 슬리팅하는 노칭 단계; 및
   커터가 상기 전극 시트를 폭 방향으로, 일정 간격으로 커팅하여 전극 조각을 형성하는 커팅 단계를 포함하는 전극 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 커팅 단계 이후에,
   코너 가공기가 상기 전극 조각의 코너를 필렛팅(Filleting)하는 필렛팅 단계를 더 포함하는 전극 제조 방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 노칭 단계 이후 및 상기 커팅 단계 이전에,
    복수의 마크 형성기가 상기 전극 시트의 일측 및 타측에 각각 배치되어, 상기 전극 시트의 두께 방향으로 왕복 이동하면서 일정 간격으로 마크를 형성하는 마크 형성 단계를 더 포함하는, 전극 제조 방법.

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