(57)【要約】本発明は、自動化されたリチウム２次電池製造システムに関するもので、フレームと、走行経路上にセパレータを走行させるために、前記セパレータが解き出されるように前記フレームに回転可能に設けられたセパレータローラーを有する供給ユニットと、前記セパレータの両面に接着剤を各々所定パターンで連続的に塗布させるために、前記走行経路が自身を貫通して配置されるように前記フレームに設けられた接着ユニットと、前記接着剤が塗布された前記セパレータの一面には多数の正極板を、他面には多数の負極板を前記パターンに対応するように同時にラミネーションさせるために、前記フレームに設けられたラミネーションユニットと、前記供給ユニットから供給される前記セパレータを前記接着ユニット及び前記ラミネーションユニットを経由させて、前記走行経路上で所定速度及び周期的に走行させるように前記セパレータに接触されて回転可能に前記フレームに設けられた移送ユニットと、前記ラミネーションユニットにより所定パターンでラミネーションされ、前記移送ユニットにより移送される一単位のセパレータを、各々の正極板及び負極板を互いに交互にさせて、セパレータの断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んでパッキングする前記フレームに設けられたパッキングユニットと、パッキングされた前記セパレータをトレイユニットにアンローディングさせるために、前記フレームに移動可能に設けられたアンローディングユニットとを備える。
2004527095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
走行経路上にセパレータを走行させるために、前記セパレータが解き出されるように前記フレームに回転可能に設けられたセパレータローラーを有する供給ユニットと、
前記セパレータの両面に接着剤を各々所定パターンで連続的に塗布させるために、前記走行経路が自身を貫通して配置されるように前記フレームに設けられた接着ユニットと、
前記接着剤が塗布された前記セパレータの一面に多数の正極板を、他面に多数の負極板を、前記パターンに対応するように同時にラミネーションさせるために、前記フレームに設けられたラミネーションユニットと、
前記供給ユニットから供給される前記セパレータを、前記接着ユニット及び前記ラミネーションユニットを経由させて、前記走行経路上で所定速度及び周期的に走行させるように、前記セパレータに接触されて回転可能に前記フレームに設けられた移送ユニットと、
前記ラミネーションユニットにより所定パターンでラミネーションされ、前記移送ユニットにより移送される一単位のセパレータを、各々の正極板及び負極板を互いに交互にさせ、セパレータの断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んでパッキングする前記フレームに設けられたパッキングユニットと、
パッキングされた前記セパレータを、トレイユニットにアンローディングさせるために、前記フレームに移動可能に設けられたアンローディングユニットと、
を備えることを特徴とする自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２】
前記供給ユニットと前記パッキングユニット間の前記走行経路は、地面に対して水平であることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項３】
前記供給ユニットは、
前記走行経路上に位置するように前記フレームに設けられた多数のガイドローラーと、
前記セパレータローラーから解き出される前記セパレータを所定長さ貯蔵し、セパレータのテンションを調整しながら前記接着ユニットに前記セパレータを供給するために、前記フレームに回動可能に設けられたダンシングアームに設けられたダンシングローラーと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項４】
前記供給ユニットは、連続的に走行する前記セパレータを選択的にストップさせるために、前記供給ユニットに近接して設けられたストッパー部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項５】
前記接着ユニットは、前記走行経路に対して間隔調節が可能で、互いに対向されるように前記フレームに設けられた一対のエアーインジェクタを備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項６】
前記エアーインジェクタは、前記セパレータの表面にドーナツ状の単位接着部を形成させるために、圧縮空気により接着剤を噴射できる多数のノズルを備えることを特徴とする請求項５に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項７】
前記接着ユニットは、前記セパレータの両面に噴射された接着剤を乾燥させるために、前記セパレータに近接して設けられた接着剤乾燥部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム
【請求項８】
前記接着ユニットは、前記フレームに対して前記接着ユニットの位置を調節するために、前記フレームと前記接着ユニットの間に設けられた第１位置調節部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項９】
前記システムは、前記走行経路上を走行する前記セパレータをガイドするために、前記接着ユニットと前記ラミネーションユニットの間に位置するように前記フレームに設けられた走行ガイド部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１０】
前記ラミネーションユニットは、
複数の正極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置された複数の正極板貯蔵部と、複数の負極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置されるとともに、所定パターンで接着剤が塗布されたセパレータを基準に、該正極板貯蔵部に対して非対称的に位置するように、前記フレームに設けられた複数の負極板貯蔵部とが設けられたスタッキング部材と、
前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に各々対面するように前記フレームに回動自在に各々設けられた一対の回動部材と、
前記スタッキング部材に貯蔵された複数の正極板及び複数の負極板を前記セパレータに貼り付けるために、前記スタッキング部材及び前記セパレータに各々接近可能に、前記回動部材に対して往復動自在に設けられたプッシュ部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１１】
前記スタッキング部材は、前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に貯蔵された正極板及び負極板を、前記回動部材側に各々密着させるための密着手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１２】
前記密着手段は、
前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部の各々の貯蔵部に設けられた長溝と、
前記長溝に各々挿入される密着突起を持ち、移動部材によって前記フレームに往復動自在に設けられた密着プレートと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１３】
前記密着手段は、前記正極板及び前記負極板に弾性力を付与するために、前記密着突起に設けられた弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１４】
前記プッシュ部材は、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板またｈ前記負極板を吸着力によって吸着して前記セパレータに付着させるために、吸入部材に連通されるように内部に吸着通路が設けられ、正極板または負極板に対応するクッション部材をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１５】
前記ラミネーションユニットは、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板または前記負極板を整列させるために、前記スタッキング部材に対して往復動自在に設けられた整列部材をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１６】
前記移送ユニットは、その間隙の間を前記セパレータが通過し、前記セパレータに接触して循環走行するように、前記フレームに設けられた一対のコンベヤ部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１７】
前記一対のコンベヤ部材は、必要に応じて、相互に離隔可能に設けられることを特徴とする請求項１６記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１８】
前記パッキングユニットは、
前記フレームに設けられ、多数の正極板及び負極板が両面に所定パターンでラミネーションされた一単位のセパレータが収納される収納台が設けられたベース部材と、
前記ベース部材に供給される前記セパレータが収納台から離脱されることを防ぐために、前記ベース部材の一端に選択的に近接して、前記フレームに対して往復動可能に設けられたストッパー部材と、
前記収納台と前記ストッパー部材とが形成する収納空間に供給される前記セパレータを所定時間加圧し、前記正極板及び負極板が互いに交互にされてセパレータの断面が「Ｚ」字状に折り畳むために、前記収納台に対して往復動可能に前記フレームに設けられたフォルダー部材と、
「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータを所定区域に移動させ、極板が接着されていないセパレータの非極板領域を切断・テーピングするためのカッティング／テーピング部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項１９】
前記ベース部材は、
供給されるセパレータをガイドするためにベースプレートから突出されたガイド顎と、
前記収納台から前記ベースプレートの両側に凹設した一対の凹部と、
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２０】
前記ベース部材は、前記収納台に供給されるセパレータが「Ｚ」字状に折り畳まれ易いように、前記ストッパー部材の方向に前記セパレータをバイアスさせるために、前記フレームに設けられたバイアス部材をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２１】
前記ストッパー部材は、前記ベース部材の両側を各々遮断するためのストッパーフォークを有するとともに、ストッパー移動部材によって往復動されることを特徴とする請求項１８に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２２】
前記フォルダー部材は、フォルダー移動部材によって往復動されるフォルダープレートを備えることを特徴とする請求項１８に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２３】
前記カッティング／テーピング部材は、
前記ベース部材の両側に接近して「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータ束の両側をクランピングしてテーピング位置に水平移動される一対のクランプ部材と、
前記クランプ部材によってセパレータ束が移動された後、前記ベース部材の先端で前記セパレータを切断するために、前記フレームに移動可能に設けられたカッティング部材と、
テープが巻かれたテープローラーを、テープ走行経路を通じて前記テーピング位置に走行させた後、前記テープの先頭を前記セパレータ束に接着させるためにフレームに設けられたテープ供給部材と、
テープの先頭が接着されたセパレータ束を回転させながら、前記セパレータ束をテーピングするために、前記クランプ部材を所定回転数で回転させるように前記フレームに設けられたクランプ回転部材と、
前記クランプ回転部材によって回転されてパッキングが終わったセパレータ束に連結された前記テープを切断するために、前記テープ供給部材に移動可能に設けられたテープ切断部材と、
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２４】
前記カッティング／テーピング部材は、前記カッティング部材によってセパレータが切断される前に、前記セパレータが翻るのを防ぐために、前記テープ供給部材に近接して前記セパレータの一面に接触されるように前記フレームに昇降可能に設けられたホルダー部材をさらに備えることを特徴とする請求項２３に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【請求項２５】
前記アンローディングユニットは、
パッキングユニットでパッキングされた前記セパレータ束をクランピングし、前記トレイユニット側に直線移動、１８０度回動及び垂直移動が可能に前記フレームに設けられた第１アンローディング部材と、
前記第１アンローディング部材にクランピングされた前記セパレータ束をクランピングし、１８０度回動と昇降運動とにより前記トレイユニットに下ろすために、前記フレームに設けられた第２アンローディング部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のリチウム２次電池の製造自動化システム。
【請求項２６】
ラミネーションされる極板の数に対応するように、前記移送ユニット、前記パッキングユニット及び前記アンローディングユニットの位置を一括調節可能に前記フレームに設けられた第２位置調節部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の自動化されたリチウム２次電池製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化されたリチウム２次電池製造システムに関するものであり、詳しくは、水平に供給されるフィルム形態のセパレータの両面に、マガジンに貯蔵された多数個の正極板と負極板を一単位の形態で同時に接着及びラミネーションさせた後、セパレータを切断及びテーピングすることによってクルードセルを連続的に製造できる自動化されたリチウム２次電池製造システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビデオカメラ、携帯用電話機、携帯用ＰＣなどの携帯用電化製品の構造が軽量化または高機能化されるにつれ、このような電化製品の電源として使用される電池に関する研究が進みつつある。このような電池は、充放電によって連続的に使用できる。
【０００３】
通常、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム２次電池などの様々な電池が、電化製品の電源として使用されており、この中で寿命と容量を考えると、リチウム２次電池がもっとも凡用化されている。
【０００４】
前記リチウム２次電池は、電解質の種類によって液体電解質を用いるリチウム金属電池、リチウムイオン電池、及び高分子固体電解質を用いるリチウムポリマー電池に分けられる。また、リチウムポリマー電池は、高分子固体電解質の種類によって有機電解液が全く含有されていない完全固体型リチウムポリマー電池と、有機電解液を含有するゲル型高分子電解質を用いるリチウムイオンポリマー電池に分けられる。
【０００５】
前記リチウム２次電池は、電極と隔離膜との構造を持つ多数個の単位セルを容量に合わせて積層させ、それぞれの単位セルを並列に連結し、この単位セルを円筒形または角形の電池缶に入れて製造する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の方式による電極板の配置方法では、過充電となると、電圧が急激に上昇して電池のエネルギーが瞬時に放電され、電解質が蒸発もしくは焼きついてしまい、電池の性能及び安定性を低下させるという問題点があった。また、単位セルを電気的に連結させるための電極タップの付着工程が複雑であるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、所定規格に切断された正極板及び負極板をフィルム形態のセパレータに所定間隔で一単位（ｂａｔｃｈ）ごとに一括接着させるとともに、正極板及び負極板が両面に接着されたセパレータを断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んでテーピング、カッティング、アンローディングなどの作業を連続的なラインで自動化させることによって、製造工程の単純化し組立性能を向上させるように構造が改善された自動化されたリチウム２次電池の製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明は、フレームと、走行経路上にセパレータを走行させるために、前記セパレータが解き出されるように前記フレームに回転可能に設けられたセパレータローラーを有する供給ユニットと、前記セパレータの両面に接着剤を各々所定パターンで連続的に塗布させるために、前記走行経路が自身を貫通して配置されるように前記フレームに設けられた接着ユニットと、前記接着剤が塗布された前記セパレータの一面には多数の正極板を、他面には多数の負極板を前記パターンに対応するように同時にラミネーションさせるために、前記フレームに設けられたラミネーションユニットと、前記供給ユニットから供給される前記セパレータを前記接着ユニット及び前記ラミネーションユニットを経由させて、前記走行経路上で所定速度及び周期的に走行させるように前記セパレータに接触されて回転可能に前記フレームに設けられた移送ユニットと、前記ラミネーションユニットにより所定パターンでラミネーションされて、前記移送ユニットにより移送される一単位のセパレータを、各々の正極板及び負極板を互いに交互にさせて、セパレータの断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んでパッキングするように前記フレームに設けられたパッキングユニットと、パッキングする前記セパレータをトレイユニットにアンローディングさせるために、前記フレームに移動可能に設けられたアンローディングユニットとを備える。
【０００９】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記供給ユニットと前記パッキングユニット間の前記走行経路は、地面に対して水平であることが望ましい。
【００１０】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記供給ユニットは、前記走行経路上に位置するように前記フレームに設けられた多数のガイドローラーと、前記セパレータローラーから解き出される前記セパレータを所定長さ貯蔵し、セパレータのテンションを調整しながら前記接着ユニットに前記セパレータを供給するために、前記フレームに回動可能に設けられたダンシングアームに設けられたダンシングローラーとを備える。
【００１１】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記供給ユニットは、連続的に走行する前記セパレータを選択的にストップさせるために、前記供給ユニットに近接して設けられたストッパー部材をさらに備える。
【００１２】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記接着ユニットは、前記走行経路に対して間隔調節が可能で、互いに対向されるように前記フレームに設けられた一対のエアーインジェクタを備える。
【００１３】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記エアーインジェクタは、前記セパレータの表面にドーナツ状の単位接着部を形成させるために、圧縮空気により接着剤を噴射できる多数のノズルを備える。
【００１４】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記接着ユニットは、前記セパレータの両面に噴射された接着剤を乾燥させるために、前記セパレータに近接して設けられた接着剤乾燥部材をさらに備える。
【００１５】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記接着ユニットは、前記フレームに対して前記接着ユニットの位置を調節するために、前記フレームと前記接着ユニットの間に設けられた第１位置調節部材をさらに備える。
【００１６】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記システムは、前記走行経路上を走行する前記セパレータをガイドするために、前記接着ユニットと前記ラミネーションユニットの間に位置するように前記フレームに設けられた走行ガイド部材をさらに備える。
【００１７】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記ラミネーションユニットは、複数の正極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置された複数の正極板貯蔵部と、複数の負極板が各々貯蔵され、所定間隔で配置されるとともに所定パターンで接着剤が塗布されたセパレータを基準に、該正極板貯蔵部に対して非対称的に位置するように、前記フレームに設けられた複数の負極板貯蔵部とが設けられたスタッキング部材と、前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に各々対面するように前記フレームに回動自在に各々設けられた一対の回動部材と、前記スタッキング部材に貯蔵された複数の正極板及び複数の負極板を前記セパレータに貼り付けるために、前記スタッキング部材及び前記セパレータに各々接近可能に前記回動部材に対して往復動自在に設けられたプッシュ部材とを備える。
【００１８】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記スタッキング部材は、前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部に貯蔵された正極板及び負極板を、前記回動部材側に各々密着させるための密着手段をさらに備える。
【００１９】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記密着手段は、前記正極板貯蔵部及び前記負極板貯蔵部の各々の貯蔵部に設けられた長溝と、前記長溝に各々挿入される密着突起を持ち、移動部材によって前記フレームに往復動自在に設けられた密着プレートとを備える。
【００２０】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記正極板または前記負極板に弾性力を付与するために、前記密着突起に設けられた弾性部材をさらに備える。
【００２１】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記プッシュ部材は、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板または前記負極板を吸着力によって吸着して前記セパレータに付着させるために、吸入部材に連通されるように内部に吸着通路が設けられ、正極板または負極板に対応するクッション部材をさらに備える。
【００２２】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記ラミネーションユニットは、前記スタッキング部材に貯蔵された前記正極板または前記負極板を整列させるために、前記スタッキング部材に対して往復動自在に設けられた整列部材をさらに備える。
【００２３】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記移送ユニットは、その間隙の間を前記セパレータが通過し、前記セパレータに接触して循環走行するように、前記フレームに設けられた一対のコンベヤ部材を備える。
【００２４】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記一対のコンベヤ部材は、必要に応じて、相互に離隔可能に設けられることが望ましい。
【００２５】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記パッキングユニットは、前記フレームに設けられ、多数の正極板及び負極板が両面に所定パターンでラミネーションされた一単位のセパレータが収納される収納台が設けられたベース部材と、前記ベース部材に供給される前記セパレータが収納台から離脱されることを防ぐために、前記ベース部材の一端に選択的に近接して、前記フレームに対して往復動可能に設けられたストッパー部材と、前記収納台と前記ストッパー部材とが形成する収納空間に供給される前記セパレータを所定時間加圧し、前記正極板及び負極板が互いに交互にされてセパレータの断面が「Ｚ」字状に成るように折り畳むために、前記収納台に対して往復動可能に前記フレームに設けられたフォルダー部材と、「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータを所定区域に移動させて、極板が接着されていないセパレータの非極板領域を切断・テーピングするためのカッティング／テーピング部材とを備える。
【００２６】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記ベース部材は、供給されるセパレータをガイドするためにベースプレートから突出されたガイド顎と、前記収納台から前記ベースプレートの両側に凹設した一対の凹部とを備える。
【００２７】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記ベース部材は、前記収納台に供給されるセパレータが「Ｚ」字状に折り畳まれ易いように、前記ストッパー部材の方向に前記セパレータをバイアスさせるために、前記フレームに設けられたバイアス部材をさらに備える。
【００２８】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記ストッパー部材は、前記ベース部材の両側を各々遮断するためのストッパーフォークを有するとともに、ストッパー移動部材によって往復動されることが望ましい。
【００２９】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記フォルダー部材は、フォルダ移動部材によって往復動されるフォルダープレートを備える。
【００３０】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記カッティング／テーピング部材は、前記ベース部材の両側に接近して「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータ束の両側をクランピングしてテーピング位置に水平移動される一対のクランプ部材と、前記クランプ部材によってセパレータ束が移動された後、前記ベース部材の先端で前記セパレータを切断するために、前記フレームに移動可能に設けられたカッティング部材と、テープが巻かれたテープローラーをテープ走行経路を通じて前記テーピング位置に走行させた後、前記テープの先頭を前記セパレータ束に接着させるためにフレームに設けられたテープ供給部材と、テープの先頭が接着されたセパレータ束を回転させながら、前記セパレータ束をテーピングするために、前記クランプ部材を所定回転数で回転させるように前記フレームに設けられたクランプ回転部材と、前記クランプ回転部材によって回転されてパッキングが終ったセパレータ束に連結された前記テープを切断するために、前記テープ供給部材に移動可能に設けられたテープ切断部材とを備える。
【００３１】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記カッティング／テーピング部材は、前記カッティング部材によってセパレータが切断される前に、前記セパレータが翻るのを防ぐために、前記テープ供給部材に近接して前記セパレータの一面に接触されるように前記フレームに昇降可能に設けられたホルダー部材をさらに備える。
【００３２】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、前記アンローディングユニットは、パッキングユニットでパッキングされた前記セパレータ束をクランピングして、前記トレイユニット側に直線移動、１８０度回動及び垂直移動が可能に前記フレームに設けられた第１アンローディング部材と、前記第１アンローディング部材にクランピングされた前記セパレータ束をクランピングして、１８０度回動と昇降運動により前記トレイユニットに下ろすために、前記フレームに設けられた第２アンローディング部材とを備える。
【００３３】
本発明による自動化されたリチウム２次電池製造システムにあって、ラミネーションされる極板の数に対応するように前記移送ユニット、前記パッキングユニット、及び前記アンローディングユニットの位置を一括調節可能に前記フレームに設けられた第２位置調節部材をさらに備える。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００３５】
第一に、自動化された生産設備を用いるため、全体的な生産効率の向上が期待でき、２次電池の不良率が低まる。
【００３６】
第二に、セパレータの走行経路を水平方式で配置し、セパレータの両面に各々一列の正極板と負極板を同時に貼り付けるとともにラミネーションするため、作業効率及び生産性が向上される。
【００３７】
第三に、接着ユニットでインクジェットマーキングの印刷原理を応用して所定パターンの接着部を形成させることによって、接着層と極板間の接触面積と接着層の厚さを減少させて、不必要な接着剤を塗布することにより生じる接着剤のむだを防いで、ストリング現象の減少及び電極板の電子（またはイオン）伝導度を向上させるとともに、接着剤の噴射量制御が容易になる。
【００３８】
第四に、規格化かつ整列化されたマガジンを用いて、ラミネーションする際、極板がずれることを防ぐため、２次電池の生産性と品質が向上される。
【００３９】
第五に、正極板と負極板が各々両面に接着されたセパレータを、その断面が「Ｚ」字状を持つように、収納台とストッパー部材及び密着プレートを連続的に動作させることによって生産性が大幅に向上される。
【００４０】
第六に、折り畳んだセパレータ束を自動化されたロボット設備によって連続的に移動かつテーピングできるため、生産性の向上と工程の効率が増大される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の望ましい実施例による自動化されたリチウム２次電池製造システムを添付した図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の望ましい実施例による自動化されたリチウム２次電池製造システムを概略的に示した斜視図である。図１を参照すると、本発明のシステムは、次のような各種ユニットで区画され得、これら全ての二ユニットは、一つのフレーム又は単一に結合可能な分画されたフレームに設置される。また、各々のユニットは、コントロールユニット（図示せず）によりサーボ制御される。
【００４２】
システム３００は、セパレータ３１１が解き出されて走行経路３１３上で走行されるように、フレーム３０１に回転可能に設けられたセパレータローラー３１５を有する供給ユニット３１０と、セパレータ３１１の両面に接着剤を各々所定パターンで連続的に塗布させるために、走行経路３１３が自身を貫通するように配置された接着ユニット３２０と、接着剤が塗布されたセパレータ３１１の一面には多数の正極板を、他面には多数の負極板を所定パターンに対応するように同時にラミネーションさせるためのラミネーションユニット３３０と、供給ユニット３１０から供給されるセパレータ３１１を走行経路３１３上で所定速度及び間隔で走行させるように、セパレータ３１１に接触して回転する移送ユニット３４０と、ラミネーションユニット３３０により所定パターンでラミネーションされ、移送ユニット３４０により移送される一単位（１ｂａｔｃｈ）のセパレータ３１１の各々の正極板及び負極板を互いに交互にさせて、セパレータ３１１の断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んでパッキングするパッキングユニット３５０と、パッキングされたセパレータ３１１をトレイユニット３７０にアンローディングさせるためのアンローディングユニット３６０とを備える。
【００４３】
前記フレーム３０１は、供給ユニット３１０と接着ユニット３２０が設けられる第１フレーム３０３と、ラミネーションユニット３３０が設けられる第２フレーム３０５と、移送ユニット３４０、パッキングユニット３５０、アンローディングユニット３６０及びトレイユニット３７０が設けられる第３フレーム３０７とに分けられる。
【００４４】
前記フレーム３０１は、地面に対しシステム３００を支持できる柱３０９が設けられる下部フレームと、システム３００の構成要素が安着される上部フレームとに分けられる。前記下部フレームには、本システム３００を駆動するための各種駆動モータと、真空システム、エアーシステム、電子システム、接着液供給システムなどが設けられる。前記上部フレームは、水平を成すように位置調整されていることが好ましい。
【００４５】
以下から説明される本発明の構成要素は、全部フレーム３０１に配設されるもので、各種ブラッケト、ブロック、プレート、ハウジング、カバー、カラーなどは、各々の構成要素をフレーム３０１に設けるための付属要素であるため、例外的な場合を除いてはフレーム３０１と通称する。
【００４６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１の供給ユニット及び接着ユニットの部位の正面図及び平面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照すると、前記供給ユニット３１０は、前述したようなセパレータローラー３１５と、セパレータ３１１の走行をガイドするための多数のガイドローラー３１７と、セパレータローラー３１５から解き出されるセパレータ３１１を所定の長さほど貯蔵するとともに、セパレータ３１１のテンションを調整するためのダンシングローラー３１９とを備える。
【００４７】
前記セパレータローラー３１５は、セパレータ３１１のテンションにより自然に回転されるように構成したり、移送ユニット３４０に設けられたエンコーダ３４７により制御され連動されるサーボモ一タ３１２によってテンションが調整されながら回転されるように構成したりできる。ここで、セパレータ３１１は、電池において、正極と負極を絶縁させるためのものである。また、単層或いは多層の構造を持つセパレータ３１１は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）のポリマー多孔質膜で製造されることが望ましい。セパレータ３１１は、最終的に完成される電池の種類によって多様な幅と厚さを持つ。
【００４８】
前記ガイドローラー３１７は、フレーム３０１に設けられたローラーブラッケト３１４に水平に設けられてセパレータ３１１に接触されながら自由に回転される。前記ダンシングローラー３１９は、ローラーブラッケト３１４に回動可能に位置したダンシングアーム３１６に設けられる。
【００４９】
前記ダンシングローラー３１９は、ガイドローラー３１７により形成されるジグザグ状の走行経路３１３によって所定経路を保ち、ダンシングアーム３１６の回動によりセパレータローラー３１５から引き出されるセパレータ３１１のテンションを調整しながら、引き出される量だけ、セパレータローラー３１５からセパレータ３１１を再供給するためのものである。このため、供給ユニット３１０は、コントロールユニットにより制御され、ダンシングアーム３１６の回動位置を感知することによってセパレータ３１１のテンションと供給時期を決めるポテンションメーター（図示せず）を備える。
【００５０】
加えて、供給ユニット３１０は、ガイドローラー３１７を通じて連続的に走行されるセパレータ３１１を選択的にストップさせるためのストッパー部材３１８を備える。前記ストッパー部材３１８は、走行経路３１３の下部に位置するようにフレーム３０１に固設されたクランプベース３１８ａと、走行経路３１３の上部に位置してクランプベース３１８ａの上面に選択的に接近可能に、ストッパーシリンダー３１８ｂにより昇降される供給ストッパー３１８ｃとを備える。
【００５１】
図３は、図１の接着ユニット部位の右側面図である。図１ないし図３に示したように、前記接着ユニット３２０は、フレーム３０１に対して位置調節可能に設けられた接着ブラッケト３２１と、接着シリンダー３２３により上下移動可能に接着ブラッケト３２１に各々設けられるとともに、走行経路３１３の上下部に各々位置する一対のエアーインジェクタ３２５とを備える。
【００５２】
接着ユニット３２０は、セパレータ３１１に接着される正極板または負極板の種類、個数または電池の種類によって、走行経路３１３上の各々異なる位置にセットする必要がある。従って、接着ブラッケト３２１は、エル・エム（ＬＭ）ガイド、移動レール、第１ハンドルなどのような第１位置調節部材３２７により、フレーム３０１に対して位置調節できるように設けられる。
【００５３】
前記エアーインジェクタ３２５は、インクジェットマーキング（Ｉｎｋ−ｊｅｔ  Ｍａｒｋｉｎｇ）の印刷原理を応用したもので、圧縮空気を用いて所定容器（図示せず）に貯蔵された接着液を、ノズル３２５ａを通じて噴射させるためのものである。エアーインジェクタ３２５に形成されるノズル３２５ａは、セパレータ３１１の表面に所定形態の接着部パターンを形成させ得るものが望ましい。
【００５４】
図４は、図１の接着ユニットによって接着剤が塗布された状態のセパレータの平面図である。図４に示したように、単位接着部３２７は、中央部分が空いている円状（ドーナツ型）と成ることが望ましい。なぜならば、接着層と極板間の接触面積と接着層の厚さを減少させ得、不必要な接着剤を塗布することにより生じる接着剤のむだを防いで、いわゆるストリング（ｓｔｒｉｎｇ）現象を減少させるとともに、究極に電極板の電子伝導度を向上させ得るためである。このために、エアーインジェクタ３２５のノズル３２５ａの内径は、約５０〜３００μｍであることが望ましい。もちろん、ノズル３２５ａは、セパレータ３１１の表面に接着剤を点、線または全面塗布の形態で噴射することもできる。
【００５５】
図３に示したように、エアーインジェクタ３２５は、走行経路３１３に対して対称となるように配設される。従って、２個のエアーインジェクタ３２５から噴射される接着剤は、水平に移動されるセパレータ３１１の両面に互いに対向するように同時に塗布される。そのため、セパレータ３１１の両表面に接着剤を同時噴射することによって、工程効率が高められる。
【００５６】
加えて、走行経路３１３の上下部には、各々セパレータ３１１の両面に噴射された接着剤を乾燥させるために接着剤乾燥部材３２９が設けられる。接着剤乾燥部材３２９は、乾燥空気が噴射されるエアーノズル構造を持ち、コントロールユニットにより選択的にその作動が制御されることが望ましい。
【００５７】
図１ないし図２（ｂ）に示したように、接着ユニット３２０とラミネーションユニット３３０の間には、走行ガイド部材３２２が設けられる。前記走行ガイド部材３２２は、接着ユニット３２０を経由したセパレータ３１１が垂れ下がることを防ぐためのもので、走行経路３１３の下部に位置してセパレータ３１１の下面に接触可能にフレーム３０１に設けられる。走行ガイド部材３２２は、フレーム３０１に設けられたガイドブロック３２４と、各々接着ユニット３２０及びラミネーションユニット３３０側に突出されるようにガイドブロック３２４に設けられ、表面加工されたサイドガイド３２６とを備える。
【００５８】
図５（ａ）ないし図５（ｃ）は、各々図１のラミネーションユニットの部位の正面図、平面図、及び右側面図である。図１、図５（ａ）ないし図５（ｃ）に示したように、前記ラミネーションユニット３３０は、接着剤が所定パターンで塗布されたセパレータ３１１の一面には一列の正極板を、他面には一列の負極板をその所定パターンに対応するように同時に接着及びラミネーションさせるためのものである。
【００５９】
前記ラミネーションユニット３３０は、多数の正極板１０２及び負極板１０４が各々貯蔵された複数の正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４を持ち、互いに非対称的に位置したスタッキング部材１１０と、正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４に各々対面されるようにフレーム３０１に回動自在に各々設けられた正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４から成る回動部材１２０と、スタッキング部材１１０に貯蔵された複数の正極板１０２及び複数の負極板１０４を各々セパレータ３１１に接着及びラミネーションさせるため、正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４に対して各々往復動できるように設けられた正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４から成るプッシュ部材１３０とを備える。
【００６０】
前記スタッキング部材１１０は、電池に必要な数の正極板と負極板（例えば、正極板が５個である場合には、負極板が６個になるように負極板の数が正極板の数より一つ多く形成されるように配置）を同時にセパレータ３１１に貼り付ける過程で、正極板と負極板を多数整列して貯蔵する貯蔵所であって、各々正極板と負極板を貯えるための正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８に分けられる。前記正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８は、セパレータ３１１の走行経路３１３に対して非対称的に位置される。即ち、正極板マガジン１１６がフレーム３０１に対して第一段階に位置すると、負極板マガジン１１８は２階段に位置する。もちろん、その反対の場合も可能である。正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８は、相互位置と方向のみが異なりその構造は同一である。但し、前記正極板１０２は、アルミニウム箔などの金属板の表面に、スピネル或いは層状構造のＬｉＣＯ２もしくはＬｉＭｎ２Ｏ２などの正極活物質を塗布・乾燥して、所定サイズに切断し、所定部位に正極タブが設けられた規格化された製品であり、前記負極板１０４は銅箔などの金属板の表面に、電気化学的な特性を有するように処理された黒鉛系または炭素系列の材料、例えば、メソカーボンマイクロビーズ（ｍｅｓｏｃａｒｂｏｎ  ｍｉｃｒｏｂｅａｄｓ、ＭＣＭＢ）と、メソ−フェイズピッチカーボンフィルム（ｍｅｓｏ−ｐｈａｓｅ  ｐｉｔｃｈ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｌｍ）系列の炭素材などのような負極活物質を塗布・乾燥して、所定サイズに切断し、所定部位に負極タブが設けられた規格化された製品である。
【００６１】
前記正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８は、各々規格化された多数の正極板１０２及び負極板１０４を貯蔵し、一定の間隔（「Ｚ」字状に折り畳む場合、正極板、負極板の厚さとセパレータの折れる長さを考慮）で配置された各々１２個の正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４を各々備える。正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４の底面には、所定形態の長溝１１３が形成される。この長溝１１３には、フレーム３０１に往復動自在に設けられた正極板密着プレート１０６及び負極板密着プレート１０８の正極板密着突起１３６及び負極板密着突起１３８が各々挿入される。長溝１１３と密着突起１３６、１３８は、正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４に各々貯蔵された正極板及び負極板を走行経路３１３側へ密着させるための密着手段をなす。
【００６２】
前記密着手段は、正極板弾性部材１３１と負極板弾性部材１３３を備える。弾性部材１３１、１３３は、正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４に貯蔵された正極板１０２及び負極板１０４に弾性力を付与するためのもので、密着突起１３６、１３８に設けられる。前記弾性部材１３１、１３３は、正極板１０２及び負極板１０４に各々接触されるように設けられる密着板１３５、１３７と、密着板１３５、１３７及び密着突起１３６、１３８の間に介在されたガイド棒と、ガイド棒の外周面に設けられたスプリングを備える。
【００６３】
前記正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８は、正極板１０２または負極板１０４を選択的に整列させるために、スタッキング部材１１０に対して往復動自在に設けられる正極板整列部材１４２及び負極板整列部材１４４を備える。
【００６４】
前記正極板整列部材１４２及び負極板整列部材１４４は、正極板マガジン１１６及び負極板マガジン１１８の先端に各々平行するように所定間隔離隔されて、整列シリンダー１４６によって上下・往復動される正極板整列バー１４１及び負極板整列バー１４３と、正極板１０２及び負極板１０４の両稜に接触されるように正極板整列バー１４１及び負極板整列バー１４３の長方向に設けられた多数の整列突起１４８を備える。整列突起１４８の先端には、正極板１０２及び負極板１０４が傷付かないように柔らかい材質のタッチパッドが設けられることが好ましい。
【００６５】
前記正極板密着プレート１０６及び負極板密着プレート１０８は、各々正極板移動部材１５２及び負極板移動部材１５４によってフレーム３０１に対して往復動される。前記移動部材１５２、１５４は、フレーム３０１に設けられてコントロールユニットによって制御される移動モ一タ１５６の回転軸に設けられたタイミングプーリー１５８ａと、フレーム３０１に回転自在に密着プレート１０６、１０８を貫通して設けられたボールスクリュー１５１の一端に設けられたタイミングプーリー１５８ｂと、タイミングプーリー１５８ａ、１５８ｂを連結するタイミングベルト１５３とを備える。
【００６６】
前記回動部材１２０は、走行経路３１３と正極板マガジン１１６及び負極板マガジン１１８の間で９０度回動される。前記正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４は、フレーム３０１に設けられた回動ブラケット１２１と、走行経路３１３と平行するように回動ブラケット１２１に設けられたロータリーシャフト１２３と、ロータリーシャフト１２３を各々互に反対方向に９０度回転させるために回動ブラケット１２１に設けられ、コントロールユニットによって制御される回動シリンダー１２５とを備える。
【００６７】
前記正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４は、正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８に各々貯蔵された一列の正極板１０２と負極板１０４を各々吸着力によって吸着してセパレータ３１１の両面に各々付着させるために、スタッキング部材１１０及びセパレータ３１１に各々接近及び離隔できるように正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４に対して往復動自在に設けられる。
【００６８】
前記正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４は、吸入部材１３９に連通されるように内部に吸着通路が設けられるプッシュバー３３１と、正極板１０２または負極板１０４に各々接触されるようにプッシュバー３３１に設けられるクッション部材３３３とを備える。
【００６９】
図６（ａ）ないし図６（ｃ）は、各々図１の移送ユニット部位の正面図、平面図、及び右側面図である。図１、図６（ａ）ないし図６（ｃ）を参照すると、前記移送ユニット３４０は、その間隙の間にセパレータ３１１を接触させて走行させ、セパレータ３１１の両面に接触されて循環走行させるように、フレーム３０１に回転可能に設けられた多数のコンベヤローラー３４１に巻かれた一対のコンベヤ部材３４３を備える。
【００７０】
前記コンベヤ部材３４３は、上部コンベヤと下部コンベヤに区分される。上部コンベヤは、必要によって下部コンベヤから上昇されるように設けられる。このために、上部コンベヤは、コンベヤシリンダー３４５により移動可能に設けられる。
【００７１】
前記移送ユニット３４０は、セパレータ３１１を、走行経路３１３を通じて選択的に走行させるためのものであり、コントロールユニットにより制御され、供給ユニット３１０と連動されるエンコーダ３４７が近接して設けられる。前記エンコーダ３４７は、コントロールユニットから伝送される情報を確認して、所定のセット値、例えばセパレータ３１１の移送速度、停止位置、供給ユニット３１０のセパレータローラー３１５から解き出されるセパレータ３１１の供給速度、セパレータ３１１上の前記正極板１０２および前記負極板１０４が接触する領域（極板領域）、および前記正極板１０２および負極板１０４のいずれもが接触しない領域（非極板領域）の長さ調節、などを遂行するためにプログラムされることが望ましい。
【００７２】
前記パッキングユニット３５０は、ラミネーションユニット３３０によりラミネーションされた後、移送ユニット３４０の先端を通じて供給されるセパレータ３１１を、図７に示したように、セパレータ３１１の断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んだのち、テープでテーピングするためのものである。
【００７３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図１に示したパッキングユニットの部位の正面図及び平面図である。図１及び図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すると、前記パッキングユニット３５０は、フレーム３０１と、多数の正極板１０２及び負極板１０４が両面に所定パターンでラミネーションされた一単位（１ｂａｔｃｈ）のセパレータ３１１が供給されて収納されるベース部材２１０と、ベース部材２１０に収納されるセパレータ３１１が収納台２１２から離脱されることを防ぐために、フレーム３０１に昇降自在に設けられたストッパー部材２２０と、収納台２１２とストッパー部材２２０が形成する収納空間２１４に供給されるセパレータ３１１を、断面が「Ｚ」字状になるように連続的に往復動するフォルダー部材２３０と、「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータ３１１を所定のテーピング位置に移動させ、極板が接着されていないセパレータ３１１の非極板領域を切断してテーピングするためのカッティング／テーピング部材２４０とを備える。
【００７４】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、パッキングユニットのベース部材の部位を拡大して示した正面図及び平面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照すると、前記ベース部材２１０は、フレーム３０１に設けられたベースプレート２１６に設けられた平面形態の収納台２１２と、供給されるセパレータ３１１を収納台２１２側にガイドするためにベースプレート２１６から突出されたガイド顎２１８と、収納台２１２の両側に凹設された一対の凹部２１１を備える。前記ガイド顎２１８の上面は、走行経路３１３とほぼ平行に位置され、その表面は特殊表面処理されることが望ましい。前記凹部２１１は、カッティング／テーピング部材２４０のフィンガー部材２４５（図１１（ａ）及び図１１（ｂ））が挿入される空間である。
【００７５】
また、前記ベース部材２１０は、収納台２１２に供給されるセパレータ３１１がほぼ「Ｚ」字状に折り畳まれ易いように、セパレータ３１１が供給される側と対向する方向、即ちストッパー部材２２０の方向にセパレータ３１１をバイアスさせるためのバイアス部材２１３を備える。前記バイアス部材２１３は、送風力によって、セパレータ３１１をストッパー部材２２０の方向にプッシュするエアーノズル２１５を備えることが望ましい。
【００７６】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、図１に示したストッパー部材及びフォルダー部材の正面図及び右側面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照すると、前記ストッパー部材２２０は、ベース部材２１０の側面を選択的に塞ぐことにより収納空間２１４が形成され、収納台２１２に供給されるセパレータ３１１が離脱されることを防ぐために、フレーム３０１に設けられ、コントロールユニットによって制御されるストッパー移動部材２２２によってフレーム３０１に対して往復動可能に設けられる。前記ストッパー部材２２０は、一端に二個のストッパーフォーク２２４を備え、その間には空間を形成することが望ましい。
【００７７】
前記フォルダー部材２３０は、収納空間２１４に供給されてストッパー部材２２に向けてバイアスされたセパレータ３１１を、連続的に加圧して、正極板１０２及び負極板１０４の両側部位においてセパレータ３１１の断面が「Ｚ」字状になるように折り畳んで、正極板１０２及び負極板１０４を交互にするためのものである。フォルダー部材２３０は、収納空間２１４に対応する位置で昇降可能に位置されたフォルダープレート２３２と、フォルダープレート２３２を昇降させるために、ストッパー部材２２０に設けられ、コントロールユニットによって制御されるフォルダーシリンダー２３４とを備える。従って、一単位のセパレータ３１１をパッキングする過程で、ストッパー部材２２０が１回往復動する間に、フォルダープレート２３２は、電池の要する極板数、即ち交互にされる正極板１０２と負極板１０４の数だけ往復動する。
【００７８】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照すると、前記カッティング／テーピング部材２４０は、ベース部材２１０の両側に近づいて、「Ｚ」字状に折り畳んだ一単位のセパレータ３１１の両側を各々クランピングしてテーピング位置に水平移動される一対のクランプ部材２４２と、クランプ部材２４２によりセパレータ束が移動された後、ベース部材２１０の上部でセパレータ３１１を切断するためにフレーム３０１に移動可能に設けられたカッティング部材２５０（図１２（ａ）及び図１２（ｂ））と、テープ２６２が巻き取られたテープ供給ローラー２６４をテープ走行経路を通じてテーピング位置に走行させた後、テープ２６２の先頭をセパレータ束３１１に接着させるためにフレーム３０１に設けられたテープ供給部材２７０（図８）と、テープ２６２の先頭が接着されたセパレータ束３１１を回転させながらをテーピングするため、クランプ部材２４２を所定回転数で回転させるようにフレーム３０１に設けられたクランプ回転部材２８０（図１１（ａ）及び図１１（ｂ））と、クランプ回転部材２８０により回転されてパッキングが終わったセパレータ束３１１に連結されたテープ２６２を切断するために、フレーム３０１に移動可能に設けられたテープ切断部材２９０（図８（ａ））と、カッティング部材２５０によりセパレータ３１１が切断される前、セパレータ３１１が翻るのを防ぐために、テープ供給部材２７０に近づいてセパレータ３１１の下部表面に接触するようにフレーム３０１に昇降可能に設けられたホルダー部材２４４とを備える。
【００７９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照すると、前記一対のクランプ部材２４２は、各々セパレータ３１１の走行経路に対して対称となるようにフレーム３０１と平行に設けられる。各々のクランプ部材２４２は、エル・エム（ＬＭ）ガイド２４６及びガイドレール２４８によって走行経路に平行するようにベース部材２１０とテーピング位置の間で往復動する移動ブロック２４１と、収納台２１２に収納されたセパレータ束の両側、即ち凹部２１１に位置され、エアーシリンダー２４３により動作されて、セパレータ束をクランピングできるように移動ブロック２４１に設けられたフィンガー部材２４５とを備える。
【００８０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示したように、前記カッティング部材２５０は、クランプ部材２４２によりテーピング位置に移動されたセパレータ束の非接着領域の先端をカッティングするためのものであり、加熱線２５６を備えた加熱カッタ２５８が設けられている。加熱カッタ２５８は、走行経路３１３の上部に位置されるようにカッティングシリンダー２５４の一端に設けられ、カッティングシリンダー２５４によってベース部材２１０側に選択的に移動してセパレータ３１１に接触され、所定温度で加熱された加熱線２５６がセパレータ３１１を切断できるようにしている。前記加熱シリンダー２５４は、フレーム３０１に設けられたカッティングブラケット２５２によって支持されている。
【００８１】
図１、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を参照すると、前記テープ供給部材２７０は、フレーム３０１に各々設けられたテープ供給ローラー２６４及び多数のテープガイドローラー２６６と、テープシリンダー２６８によってフレーム３０１に昇降可能に設けられ、テープ２６２の先頭がセパレータ３１１の上部表面に選択的に接触されるようにテープ２６２の走行経路に連設された一対のテープ付着ローラー２７２とを備える。
【００８２】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示したように、前記ホルダー部材２４４は、テープ付着ローラー２７２と対応するように位置される。ホルダー部材２４４は、セパレータ束をテーピングする前に、セパレータ３１１をカッティングすることにより、セパレータ３１１の非接着領域が翻るのを防ぐためのものである。このため、ホルダー部材２４４は、フレーム３０１に設けられたホルダーブラッケト２７４と、ホルダーブラッケト２７４に設けられたホルダーシリンダー２７６によって、セパレータ３１１の下部表面に接触されるまで選択的に昇降可能に設けられたホールディングローラー２７８とを備える。
【００８３】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示したように、前記クランプ回転部材２８０は、回転力によりフィンガー部材２４５を回転させるように、その回転軸がフィンガー部材２４５と同軸上に位置されるように移動ブロック２４１に設けられたステッピングモータ２８２を備える。
【００８４】
図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に示したように、前記テープ切断部材２９０は、クランプ回転部材２８０（図１１（ａ）及び図１１（ｂ））により回転されてパッキングがされたセパレータ束に連結されたテープ２６２の余端（図８（ａ））を切断するために、ホルダー部材２４４に近接してフレーム３０１に設けられる。前記テープ切断部材２９０は、フレーム３０１に設けられた切断ブラッケト２９２と、走行経路の下部でコントロールユニットにより作動される切断シリンダー２９４によって昇降されて、テープ２６２を加熱させて切断する切断線２９５を持つ切断本体２９６とを備える。
【００８５】
図１に示したように、前記アンローディングユニット３６０は、パッキングユニット３５０でパッキングされたセパレータ束をトレイユニット３７０にアンローディングさせるためのもので、第１アンローディング部材３７２と第２アンローディング部材３７４を備える。
【００８６】
図１５（ａ）ないし図１５（ｃ）に示したように、前記第１アンローディング部材３７２は、ガイドレール３７６に沿って走行経路３１３と平行方向に直線移動される第１アンローディング水平ブロック３７８と、第１アンローディング水平ブロック３７８に設けられた第１アンローディング垂直シリンダー３７１により昇降自在に設けられた第１アンローディング回動ブラッケト３７５と、第１アンローディングロータリー部材３７７により垂直に１８０度回転されるように第１アンローディング回動ブラッケト３７５に設けられ、クランプ部材２４２のフィンガー部材２４５に把持されたセパレータ３１１を渡される第１アンローディングエアーフィンガー３７９とを備える。
【００８７】
図１６（ａ）ないし図１６（ｃ）に示したように、前記第２アンローディング部材３７４は、ガイドレール３８２に沿って走行経路３１３と平行方向に直線移動される第２アンローディング水平ブロック３８４と、第２アンローディング水平ブロック３８４に設けられた第２アンローディング垂直シリンダー３８６により昇降自在に設けられた第２アンローディング回動ブラッケト３８１と、第２アンローディングロータリー部材３８３により水平に１８０度回転されるように第２アンローディング回動ブラッケト３８５に設けられ、第１アンローディングエアーフィンガー３７９に把持されたセパレータ３１１を渡されて、そのセパレータ３１１をトレイユニット３７０のトレイ３９１に下ろす第２アンローディングエアーフィンガー３８７とを備える。
【００８８】
加えて、図１に示したように、本システム３００は、ラミネーションされる極板の数に対応するようにフレーム３０１に対する構成要素の相対的位置をセットして、移送ユニット３４０、パッキングユニット３５０、及びアンローディングユニット３６０の位置を一括調節できるように、フレーム３０１に設けられた第２位置調節部材３５１を備える。
【００８９】
前記第２位置調節部材３５１は、移送ユニット３４０、パッキングユニット３５０、及びアンローディングユニット３６０が各々固設される移動プレート３５３と、フレーム３０１と移動プレート３５３の間に介在されたエル・エム（ＬＭ）ガイド３５５と、移動プレート３５３を移動させるためにフレーム３０１に設けられた第２ハンドル（図示せず）とを備える。
【００９０】
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示したように、前記トレイユニット３７０は、一対のトレイ３９１を相互交代に活用するために、フレーム３０１に対して水平移動可能に設けられたトレイ水平移動部材３９２と、トレイ３９１の内部空間にアンローディングされるセパレータ束を収納するための収納パッド３９３と、収納パッド３９３に蓄積されるセパレータ束の数によって収納パッド３９３の位置を調節するために、フレーム３０１に昇降可能に設けられた収納パッド移動部材３９４とを備える。
【００９１】
前記構成を持つ本発明の望ましい実施例による自動化されたリチウム２次電池製造システムの動作を説明する。
【００９２】
先ず、システム３００の電源を「オン」にして、コントロールユニットに必要なデータをセットする。それから、セパレータローラー３１５に巻き取られたセパレータ３１１を供給ユニット３１０から引き出して、接着ユニット３２０およびラミネーションユニット３３０の走行経路３１３に位置されるようにして、移送ユニット３４０のコンベヤ部材３４３に差し込む。このような過程は、各々の構成要素を手動的に移動させたり、間隙を離隔させたりできるように、コントロールユニットを「手動モード」に変換させた後に可能である。それから、ラミネーションユニット３３０の正極板マガジン１１６及び負極板マガジン１１８に必要な正極板１０２と負極板１０４を貯蔵させる。また、接着ユニット３２０の接着剤の量とエアーシステムなどを点検する。システム３００のすべての構成要素が、作動のための準備が終わったか否かは、コントロールユニットを「ウオーミングアップモード」に転換させて予め確認できる。
【００９３】
次いで、コントロールユニットのスタートボタンを押すと、移送ユニット３４０のコンベヤ部材３４３が回転する。そうすると、一対のコンベヤ部材３４３の間に接触されたセパレータ３１１は、トレイユニット３７０側に引き出され、この過程でセパレータローラー３１５に巻き取られたセパレータ３１１は、供給ユニット３１０のガイドローラー３１７にガイドされる、ダンシングローラー３１９によりテンションが調節されながら接着ユニット３２０に入る。
【００９４】
そして、接着ユニット３２０を通過する間に、セパレータ３１１の両面に、エアーインジェクタ３２５のノズルにより所定パターンの接着剤が塗布される。セパレータ３１１に塗布される接着剤は、接着剤乾燥部材３２９により噴出される乾燥空気によって乾燥される。また、セパレータ３１１は、走行ガイド部材３２２によりガイドされながらラミネーションユニット３３０の所定位置に停止する。
【００９５】
次いで、セパレータ３１１がラミネーションユニット３３０に停止された状態で、コントロールユニットは、ラミネーションユニット３３０のスタッキング部材１１０を加動させる。そうすると、正極板密着プレート１０６及び負極板密着プレート１０８は、各々正極板１０２及び負極板１０４方向へ移動されて正極板１０２及び負極板１０４を密着する。これと同時に、正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４は、各々走行経路３１３に対面した状態から、正極板マガジン１１６及び負極板マガジン１１８に対面するように９０度回動される。それから、正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４は、各々正極板１０２及び負極板１０４方向へ移動されて、正極板マガジン１１６と負極板マガジン１１８に各々貯蔵された一列の正極板１０２と負極板１０４とを各々吸着力によって吸着する。
【００９６】
そして、正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４による正極板１０２と負極板１０４の吸着が終わると、正極板密着プレート１０６及び負極板密着プレート１０８に加えられた密着力は解除され、正極板回動部材１２２及び負極板回動部材１２４は、各々走行経路３１３に対面するように反対方向に回動される。それから、正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４は、走行経路３１３に位置するセパレータ３１１の両面に各々正極板１０２と負極板１０４を同時に密着させる。そうすると、セパレータ３１１の両面に塗布された接着剤によって、正極板１０２と負極板１０４がセパレータ３１１の両面に各々貼り付けられるとともに、正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４に適用された吸着力が解除される。
【００９７】
そして、移送ユニット３４０によって、正極板１０２と負極板１０４とが貼り付けられたセパレータ３１１が移動され、接着剤が貼り付けられた新しいセパレータ３１１が連続的に供給される。
【００９８】
このような過程を経る際、正極板貯蔵部１１２及び負極板貯蔵部１１４に各々貯蔵された正極板１０２と負極板１０４の整列状態が、正極板密着プレート１０６及び負極板密着プレート１０８の密着力や、正極板プッシュ部材１３２及び負極板プッシュ部材１３４の押圧力によって、不規則になる場合がある。このような場合には、各々正極板整列部材１４２及び負極板整列部材１４４を作動させて、正極板整列バー１４１及び負極板整列バー１４３によって正極板マガジン１１６及び負極板マガジン１１８の先端に位置した正極板１０２と負極板１０４を整列させる。
【００９９】
なお、移送ユニット３４０を通ったセパレータ３１１の先端の、最初の一単位は切り捨てる。
【０１００】
そして、移送ユニット３４０のコンベヤ部材３４３の先端を通るセパレータ３１１は、ガイド顎２１８によってガイドされながら、ベース部材２１０の収納台２１２側に供給され始める。この過程で、セパレータ３１１は、バイアス部材２１３のエアーノズル２１５により発生される送風力によってストッパー部材２２０方向にバイアスされる。
【０１０１】
この状態で、フォルダー部材２３０のフォルダープレート２３２は、収納空間２１４に供給されてバイアスされたセパレータ３１１を、所定回数で連続的に加圧して、正極板１０２及び負極板１０４の両側部位のセパレータ３１１を断面「Ｚ」字状に折り畳んで、正極板１０２及び負極板１０４を互いに交互にさせる。その後、フォルダープレート２３２は、セパレータ束を収納台２１２に押え付けた状態で、ストッパー部材２２０を上昇させる。次いで、カッティング／テーピング部材２４０のクランプ部材２４２をベース部材２１０の両側に接近させて、「Ｚ」字状に折り畳んだセパレータ束の両側を各々クランピングする。クランピングしながらフォルダープレート２３２を上昇させる。
【０１０２】
そして、クランプ部材２４２を作動させて、セパレータ束をテーピング位置に水平移動させる。次いで、テープ供給部材２７０を作動させて、テープ付着ローラー２７２にて、テープ２６２の先頭をテーピング位置に置かれたセパレータ束の上部表面に接触させる。これとともに、ホルダー部材２４４を昇降させてホールディングローラー２７８をセパレータ３１１の下部表面に接触させる。そのため、テープ付着ローラー２７２とホールディングローラー２７８とがセパレータ３１１を挟持して、セパレータ３１１が翻らないようになる。
【０１０３】
次いで、セパレータ束の非接着領域の先端をカッティングさせるために、カッティング部材２５０を下降させる。そうすると、所定温度で加熱された加熱カッタ２５８がセパレータをカッティングする。
【０１０４】
そして、テープ２６２の先頭が接着されたセパレータ束を両端から回転させながら、セパレータ束をテーピングするためのクランプ回転部材２８０を可動させる。そうすると、ステッピングモータ２８２によりフィンガー部材２４５が回転することになり、これとともにテープ供給部材２７０から供給されるテープ２６２は、自然にセパレータ束を巻くようにテーピングする。
【０１０５】
次いで、セパレータ束に連結されたテープ２６２を切断するためにテープ切断部材２９０を可動させる。そうすると、切断線２９５が移動してテープ２６２を熱により切断して、パッキングが最終的に完了する。
【０１０６】
そして、第１アンローディング部材３７２の第１アンローディング水平ブロック３７８に設けられた第１アンローディングエアーフィンガー３７９は、クランプ部材２４２のフィンガー部材２４５に安着されたセパレータ束を渡された後、水平方向に移動して、垂直方向に１８０度回転する。そうすると、第２アンローディング部材３７４の第２アンローディングエアーフィンガー３８７は、セパレータ束を渡された後、垂直方向に上昇して、水平方向に１８０度回転してトレイ３９１にセパレータ束を安着させる。セパレータ束をトレイ３９１に安着させた第２アンローディング部材３７４は、詳述した手順の逆順で元位置に移動する。
【０１０７】
このような作業をする過程で、移送ユニット３４０では、供給ユニット３１０から接着ユニット３２０へとセパレータ３１１が連続的に供給され、接着ユニット３２０では、また次の一単位分の接着剤が塗布され、ラミネーションユニット３３０では、各々一列の正極板１０２と負極板１０４がラミネーションされるようになる。
【０１０８】
なお、トレイユニット３７０のトレイ３９１にセパレータ束が充満すると、そのトレイ３９１をトレイユニット３７０から分離させて、その傍にある空のトレイ３９１を下ろし位置に水平移動させる。同時に、セパレータ束が充満したトレイ３９１を別途の空間に下ろし、空のトレイ３９１がスペア位置に再び置かれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の望ましい実施例による自動化されたリチウム２次電池製造システムを概略的に示した斜視図。
【図２（ａ）】図１に示した供給ユニット及び接着ユニットの正面図。
【図２（ｂ）】図１に示した供給ユニット及び接着ユニットの平面図。
【図３】図１に示した接着ユニット部位の右側面図。
【図４】図１に示した接着ユニットによりセパレータに塗布される接着剤の分布形態を示した図面。
【図５（ａ）】図１に示したラミネーションユニット部位の正面図。
【図５（ｂ）】図１に示したラミネーションユニット部位の平面図。
【図５（ｃ）】図１に示したラミネーションユニット部位の右側面図。
【図６（ａ）】図１に示した移送ユニット部位の正面図。
【図６（ｂ）】図１に示した移送ユニット部位の平面図。
【図６（ｃ）】図１に示した移送ユニット部位の右側面図。
【図７】図１に示したラミネーションユニットによりセパレータが「Ｚ」字状にフォールディグされる例を示した図面。
【図８（ａ）】図１に示したパッキングユニットの正面図。
【図８（ｂ）】図１に示したパッキングユニットの平面図。
【図９（ａ）】図８に示したベース部材の部位を各々拡大して示した正面図。
【図９（ｂ）】図８に示したベース部材の部位を各々拡大して示した平面図。
【図１０（ａ）】図８に示したストッパー部材及びフォルダー部材の正面図。
【図１０（ｂ）】図８に示したストッパー部材及びフォルダー部材の右側面図。
【図１１（ａ）】図８に示したクランプ部材の部位を示した正面図。
【図１１（ｂ）】図８に示したクランプ部材の部位を示した右側面図。
【図１２（ａ）】図８に示したカッティング部材の部位を示した正面図。
【図１２（ｂ）】図８に示したカッティング部材の部位を示した右側面図。
【図１３（ａ）】図８に示したテープ供給部材の部位を示した正面図。
【図１３（ｂ）】図８に示したテープ供給部材の部位を示した右側面図。
【図１４（ａ）】図８に示したホルダー部材の部位を示した正面図。
【図１４（ｂ）】図８に示したホルダー部材の部位を示した左側面図。
【図１４（ｃ）】図８に示したホルダー部材の部位を示した右側面図。
【図１５（ａ）】図１及び図８に示した第１アンローディング部材の部位を示した正面図。
【図１５（ｂ）】図１及び図８に示した第１アンローディング部材の部位を示した右側面図。
【図１５（ｃ）】図１及び図８に示した第１アンローディング部材の部位を示した下方平面図。
【図１６（ａ）】図１及び図８に示した第２アンローディング部材の部位を示した正面図。
【図１６（ｂ）】図１及び図８に示した第２アンローディング部材の部位を示した右側面図。
【図１６（ｃ）】図１及び図８に示した第２アンローディング部材の部位を示した下方平面。
【図１７（ａ）】図１及び図８に示したトレイユニットの部位を示した正面図。
【図１７（ｂ）】図１及び図８に示したトレイユニットの部位を示した正面図。
【符号の説明】
【０１１０】
３００    システム
３０１    フレーム
３１０    供給ユニット
３１１    セパレータ
３１３    走行経路
３１５    セパレータローラー
３２０    接着ユニット
３３０    ラミネーションユニット
３４０    移送ユニット
３５０    パッキングユニット
３６０    アンローディングユニット
３７０    トレイユニット
【国際公開パンフレット】
2004527095.tif 000003
2004527095.tif 000004
2004527095.tif 000005
2004527095.tif 000006
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2004527095.tif 000081
2004527095.tif 000082
【国際調査報告】
2004527095.tif 000083