(57)【要約】  本発明は、空気循環を通じて異物を除去する電極組立体製造装置であって、巻取部、電極移送ライン、前記電極組立体製造装置の上部に設置されて前記電極組立体製造装置の下部へ空気を送風する送風機、および前記送風機により前記下部に移動された空気が排出される排出口を含む電極組立体製造装置に関する。
2021514098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気循環を通じて異物を除去する電極組立体製造装置であって、
巻取部；
電極移送ライン；
前記電極組立体製造装置の上部に設置されて前記電極組立体製造装置の下部へ空気を送風する送風機；および
前記送風機により前記下部に移動された空気が排出される排出口；
を含む電極組立体製造装置。
【請求項２】
前記送風機は、前記電極移送ラインの移送方向に沿って設置されている、請求項１に記載の電極組立体製造装置。
【請求項３】
前記送風機は、前記巻取部に対応する前記電極組立体製造装置の上部の部位に前記電極移送ラインが移送する方向と交差する方向に沿って前記送風機に重なるように少なくとも一つ以上の送風機がさらに設置されている、請求項１または２に記載の電極組立体製造装置。
【請求項４】
前記排出口は、前記電極移送ラインの下に設置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体製造装置。
【請求項５】
前記排出口は、前記電極組立体製造装置の側面下端部位に設置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体製造装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電極組立体製造装置は、第１電極組立体製造装置と第２電極組立体製造装置を含み、前記第１電極組立体製造装置と前記第２電極組立体製造装置が互いに対向して設置されている電極組立体製造設備システム。
【請求項７】
前記第１電極組立体製造装置の巻取部に空気を送風する第１送風機と、前記第２電極組立体製造装置の巻取部に空気を送風する第２送風機とが正面で互いに対向して設置されている、請求項６に記載の電極組立体製造設備システム。
【請求項８】
前記第１送風機と前記第２送風機との間に前記電極移送ラインが移送する方向と交差する方向に沿って前記第１送風機と前記第２送風機に重なるように少なくとも一つ以上の送風機が設置されている、請求項７に記載の電極組立体製造設備システム。
【請求項９】
前記第１電極組立体製造装置と前記第２電極組立体製造装置との間の空間の両側に排出口が設置されている、請求項６から８のいずれか一項に記載の電極組立体製造設備システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年０７月１７日付韓国特許出願第１０−２０１８−００８２７７７号に基づいた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た全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
【０００２】
本発明は、空気浄化機能を備えた電極組立体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
最近、化石燃料の枯渇によるエネルギー源の価格上昇、環境汚染への関心が増幅しつつ、環境にやさしい代替エネルギー源に対する要求が未来の生活のための必要不可欠な要因になってきている。そこで、原子力、太陽光、風力、潮力など多様な電力生産技術に対する研究が続いており、このように生産されたエネルギーをより効率的に用いるための電力貯蔵装置にも大きな関心が持続している。
【０００４】
なお、モバイル機器と電気自動車に対する技術開発と需要が増加することに伴いエネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、そのため、多様な要求に応えることができる電池に対する多くの研究が行われている。特に、材料の面では高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの長所を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。
【０００５】
二次電池は、正極、負極、および正極と負極との間に介される分離膜が積層された構造の電極組立体が如何なる構造からなるかにより分類される。代表的には、長いシート型の正極と負極を分離膜が介された状態で巻き取った構造のジェリーロール型（巻取型）電極組立体、所定の大きさの単位に切り取った多数の正極と負極を分離膜を介した状態で順次に積層したスタック形（積層型）電極組立体などが挙げられ、最近は、前記ジェリーロール型電極組立体およびスタック型電極組立体が有する問題点を解決するために、前記ジェリーロール型とスタック型の混合形態である一歩進んだ構造の電極組立体として、所定単位の正極と負極を分離膜を介した状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置させた状態で順次に巻き取った構造のスタック／フォルディング型電極組立体が開発されている。
【０００６】
このような電極組立体のうち、ジェリーロール型電極組立体は、製造が容易であり、重量当たりエネルギー密度が高いという長所を有しており、携帯用コンピュータから電池自動車に至るまで多様な機器のエネルギー源として使用されている。
【０００７】
図１は従来のジェリーロール型電極組立体製造装置の正面図である。図２は図１の電極組立体製造装置の平面図である。
【０００８】
図１および図２を参照すると、正極１１、負極１２、および分離膜１３が巻取部１４で巻き取られることによってジェリーロールが作られる。この時、正極１１、負極１２、および分離膜１３の表面に外部異物が流入して共に巻き取られる場合、低電圧および短絡のような問題点を招くため、電極組立体製造装置１０は外部の空気が遮断された密閉された空間で作動する。
【０００９】
しかし、電極組立体製造装置１０は、巻取部１４以外にも電極移送ライン１９、電極融着部１５、電極切断部１６、動力伝達部１７（図２に表示）、および動力供給部１８（図２に表示）などの多様な設備を含み、これら設備の作動により多様な異物が発生する。このような異物が巻取部１４に流入して正極１１、負極１２、および分離膜１３の表面に異物が残るようになると、正極１１、負極１２および分離膜１３と共に異物が巻き取られることによって、前述した低電圧および短絡のような問題点を招く。
【００１０】
また、電極組立体製造装置１０の後面部位に位置した動力伝達部１７（図２に表示）および動力供給部１８（図２に表示）の作動により発生した異物が設備ベースホール１６を通じて正面部位に位置した巻取部１４に流入される問題点がある。このような問題を解決するために、電極組立体製造装置１０の正面側に送風機を設置して後面側に空気を送風して異物が正面部位に流入することを防ぐ方法を考慮してみることができるが、この場合、作業者の動線を妨害し、材料投入が難しいため、送風機を製造装置１０の正面側に設置することが好ましくない。
【００１１】
したがって、このような問題点を根本的に解決できる技術に対する必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような従来の技術の問題点と過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【００１３】
本出願の発明者らは、深い研究と多様な実験を重ねた結果、以下で説明するように、電極組立体製造装置の上部に送風機を設置し、前記電極組立体製造装置の側面下端部位に排出口を設置することによって異物が巻取部に流入することを防止できることを確認して本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するための本発明による電極組立体装置は、空気循環を通じて異物を除去する電極組立体製造装置であって、巻取部、電極移送ライン、前記電極組立体製造装置の上部に設置されて前記電極組立体製造装置の下部へ空気を送風する送風機、および前記送風機により前記下部に移動された空気が排出される排出口を含むことができる。
【００１５】
前記送風機は、前記電極移送ラインの移送方向に沿って設置されてもよい。
【００１６】
前記送風機は、前記巻取部に対応する前記電極組立体製造装置の上部の部位に前記電極移送ラインが移送する方向と交差する方向に沿って前記送風機に重なるように少なくとも一つ以上の送風機がさらに設置されてもよい。
【００１７】
前記排出口は、前記電極移送ラインの下に設置されてもよい。
【００１８】
前記排出口は、前記電極組立体製造装置の側面下端部位に設置されてもよい。
【００１９】
電極組立体製造設備システムは、第１電極組立体製造装置と第２電極組立体製造装置を含むことができ、前記第１電極組立体製造装置と前記第２電極組立体製造装置が互いに対向して設置されてもよい。
【００２０】
前記第１電極組立体製造装置の巻取部に空気を送風する第１送風機と、前記第２電極組立体製造装置の巻取部に空気を送風する第２送風機とが正面で互いに対向して設置されてもよい。
【００２１】
前記第１送風機と前記第２送風機との間に前記電極移送ラインが移送する方向と交差する方向に沿って前記第１送風機と前記第２送風機に重なるように少なくとも一つ以上の送風機が設置されてもよい。
【００２２】
前記第１電極組立体製造装置と前記第２電極組立体製造装置との間の空間の両側に排出口が設置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のジェリーロール型電極組立体製造装置の正面図である。
【図２】図１の電極組立体製造装置の平面図である。
【図３】本発明の一実施例による電極組立体製造装置を示す正面図である。
【図４】図３の電極組立体製造装置の平面図である。
【図５】図３の電極組立体製造装置で空気の流れを示す正面図である。
【図６】図３による電極組立体製造装置の二つのユニットが互いに対向して設置されている電極組立体製造設備システムを示す平面図である。
【図７】図６の変形例を示す平面図である。
【図８】図７の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明の多様な実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００２５】
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００２６】
また、明細書全体において、「平面図」という時、これは対象部分を上方から見た時を意味し、「正面図」という時、これは対象部分を前方から見た時を意味する。
【００２７】
図３は本発明の一実施例による電極組立体製造装置を示す正面図である。図４は図３の電極組立体製造装置の平面図である。
【００２８】
図３および図４を参照すると、電極組立体製造装置１００は、巻取部１３０、電極移送ライン１４０、送風機１０１、１０２、１０３、１０４、および排出口１２０を含む。送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、電極組立体製造装置１００の上部に設置されて電極組立体製造装置１００の下部へ空気を送風する。排出口１２０は、電極組立体製造装置１００の側面下端に設置されて送風機１０１、１０２、１０３、１０４から送風された空気が異物と共に排出される。説明の便宜のために、電極組立体巻取装置１００で電極融着部および電極切断部などの設備は表示せずに単純化した。ここで、電極組立体製造装置１００の上部と下部は、電極組立体製造装置１００が地面と接する部分を下部とし、重力反対方向で製造装置１００の下部と対応する部分を上部とみることができる。
【００２９】
送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、電極移送ライン１４０が移送する方向に沿って設置され、送風機１０１、１０２、１０３、１０４から送風された空気により異物が電極に安着することを防止する。また、送風機１０１、１０２、１０３、１０４を巻取部１３０の位置に対応する電極組立体製造装置１００の上部に集中的に配置して巻取部１３０周囲の空気清浄度を高めることができる。具体的に、送風機１０１、１０２、１０３、１０４と同一の平面上に位置し、電極移送ライン１４０が移送する方向と交差する方向に沿って送風機１０２に重なるように少なくとも一つ以上の送風機１０２が追加で配置されてもよい。
【００３０】
また、排出口１２０は、電極移送ライン１４０の下に設置されて異物が電極移送ライン１４０と巻取部１３０に流入することを防止することができる。特に、電極組立体製造装置１００の後面部位に設置された動力伝達部１５０および動力供給部１６０で発生した異物が設備ベースホール１８０を通じて電極移送ライン１４０と巻取部１３０に流入することを防止することができる。ここで、電極組立体製造装置１００の後面は、電極組立体製造装置１００を後方から眺めた時、電極組立体製造装置１００の正面に対応する面とみることができる。
【００３１】
図５は図３の電極組立体製造装置で空気の流れを示す正面図である。
【００３２】
図３および図５を参照すると、矢印は空気の流れを示す。送風機１０１、１０２、１０３、１０４から送風された空気は、電極組立体製造装置１００の上部から下部に流動して電極組立体製造装置１００の側面下端に設置された排出口１２０に排出される。
【００３３】
巻取部１３０部位に空気を送風する送風機１０２は、相対的に高い流速の空気を送風して巻取部１３０に異物が流入することを防止することができる。
【００３４】
送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、湿度調節機能を備えて乾燥した空気を送風することができ、異物を濾過することができるフィルター機能を備えることができる。特に、送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、風向きを調節する機能を備えて電極組立体製造装置１００の上部から下部に送風された空気が排出口１２０側に排出され得る。また、送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、風速を調節する機能を備えて電極組立体製造装置１００の特定部位に相対的に高い風速の空気を送風して前記部位に異物の流入を防止することができる。送風機１０１、１０２、１０３、１０４は、前記の機能を備えていれば特に限定されないが、一つの例として、器具ファンフィルターユニット（ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ  ＦＡＮ  ＦＩＬＴＥＲ  ＵＮＩＴ）が用いられてもよい。
【００３５】
図６は図４による電極組立体製造装置の二つのユニットが互いに対向して設置されている電極組立体製造設備システムを示す平面図である。
【００３６】
図４および図６を参照すると、電極組立体製造設備システム２００は、二つのユニットの電極組立体製造装置１００を含み、二つのユニットの電極組立体製造装置１００は互いに対向して同一の空間に設置されている。この場合、各ユニットの送風機１０１、１０２、１０３、１０４が適用される範囲が二つのユニットの電極組立体製造装置１００間の空間で重なるようになり、空気循環効果が増大される。また、二つのユニットの電極組立体製造装置１００間の空間で作業者は二つのユニットの電極組立体製造装置１００を同時に管理することができるだけでなく、電極組立体製造装置１００が設置される空間を効率的に用いることができるという利点がある。
【００３７】
図７は図６の変形例を示す平面図である。
【００３８】
図３、図６、および図７を参照すると、電極組立体製造設備システム３００は、二つのユニットの電極組立体製造装置１００が互いに対向して同一の空間に設置されているが、巻取部１３０部位に空気を送風する送風機１０２が正面で互いに対向することができるように設置されている。そして、互いに対向する送風機１０２間の空間に送風機１０２が追加で設置されている。具体的に、送風機１０１、１０２、１０３、１０４と同一の平面上に位置し、電極移送ライン１４０が移送する方向と交差する方向に沿って送風機１０２に重なるように少なくとも一つ以上の送風機１０２が追加で配置されてもよい。
【００３９】
このような構造により送風機１０２から送風された空気が巻取部１０１部位に集中されて巻取部１０１周辺の空気清浄度を高めることができる。
【００４０】
図８は図７の変形例を示す平面図である。
【００４１】
図３、図７、および図８を参照すると、電極組立体製造設備システム４００は、二つのユニットの電極組立体製造装置１００間の空間の両側に排出口１２０が設置されていることを除き、図７の構造と同一である。このような構造により、巻取部１０１部位に集中された空気がより迅速に排出口１２０を通じて排出され得る。
【００４２】
本発明による電極組立体製造装置が設置された空間で異物の直径別発生水準を調査した。
【００４３】
（実施例１）
図５の電極組立体製造装置を密閉された空間に設置し、送風機と排出口がオンである状態で電極組立体製造装置を１時間稼動した後、巻取部で半径５０ｃｍ以内に異物発生水準を調査した。直径が０．５μｍ、１μｍ、５μｍ、１０μｍ、２５μｍである異物の個数を測定した。１分当たり総６回にかけて前記直径別に異物の個数を測定し、これらの平均値を求めた。異物の個数は、粒子計数器（ＰＡＲＴＬＣＬＥ  ＣＯＵＮＴＥＲ）を用いて測定した。この調査で使用された粒子計数器は、ＰＭＳ社で製造したＡｅｒｏｓｏｌ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｃｏｕｎｔｅｒ  Ｌａｓａｉｒ  ＩＩＩ  ３１０Ｂを用いた。
【００４４】
（比較例１）
送風機と排出口がオフである状態で電極組立体製造装置が１時間稼動したことを除き、実施例１と同一の条件で測定された。
【００４５】
（比較例２）
外部空間で地面から約１．５ｍの高さ（地面から巻取部が位置する高さに該当する）で環境粒子の個数を測定した。測定方法は実施例１と同様である。
【００４６】
【表１】
2021514098.tif 000003
【００４７】
実施例１の異物の総個数は比較例１の異物の総個数に比べてほぼ２０００分の１水準で、異物がほとんど発生しなかったことが確認された。特に、０．５μｍの異物の個数において、実施例１は比較例１に比べてほぼ３，３００分の１水準に発生することが確認された。０．５μｍの異物は電極組立体の製造過程で短絡および低電圧を招く主な異物とみなされているが、本発明による電極組立体製造装置が設置された空間では効果的に除去されることを確認した。
【００４８】
比較例１の０．５μｍの異物の個数と比較例２の０．５μｍの異物の個数を比較してみると、比較例１は比較例２に比べてほぼ２倍ほどより多く異物が発生することを確認した。これは電極組立体製造装置が稼動される過程で自体的に発生する異物であり、このような異物は実施例１で確認されたように、本発明による送風機と排出口を稼働する場合、効果的に除去された。
【００４９】
本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、前述の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用および変形を行うことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明による電極組立体製造装置は、前記電極組立体製造装置が設置された空間の空気を浄化して異物が巻取部に流入することを防止することができる。
【図１】
2021514098.tif 000004
【図２】
2021514098.tif 000005
【図３】
2021514098.tif 000006
【図４】
2021514098.tif 000007
【図５】
2021514098.tif 000008
【図６】
2021514098.tif 000009
【図７】
2021514098.tif 000010
【図８】
2021514098.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月17日(2020.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかし、電極組立体製造装置１０は、巻取部１４以外にも電極移送ライン１９、電極融着部１５、電極切断部２０、動力伝達部１７（図２に表示）、および動力供給部１８（図２に表示）などの多様な設備を含み、これら設備の作動により多様な異物が発生する。このような異物が巻取部１４に流入して正極１１、負極１２、および分離膜１３の表面に異物が残るようになると、正極１１、負極１２および分離膜１３と共に異物が巻き取られることによって、前述した低電圧および短絡のような問題点を招く。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
このような構造により送風機１０２から送風された空気が巻取部１３０部位に集中されて巻取部１３０周辺の空気清浄度を高めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図３、図７、および図８を参照すると、電極組立体製造設備システム４００は、二つのユニットの電極組立体製造装置１００間の空間の両側に排出口１２０が設置されていることを除き、図７の構造と同一である。このような構造により、巻取部１３０部位に集中された空気がより迅速に排出口１２０を通じて排出され得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2021514098.tif 000012
【国際調査報告】
2021514098.tif 000013
2021514098.tif 000014
2021514098.tif 000015
2021514098.tif 000016