JP2015510234A - テープ付着自動化装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるための装置であって、離型紙、前記離型紙上に付着している各テープ、及び前記各テープ上に付着している粘着性を有する基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部;前記シート供給部から提供されたテープ積層シートから離型紙を除去する離型紙除去部;テープの対向面である基底フィルムの外面を加圧し、テープを電池セルまたは電池パックに付着させるテープ付着部;及びテープが除去された基底フィルムを巻き取る基底フィルム巻き取り部;を含むことを特徴とするテープ付着装置を提供する。

Description

本発明は、粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるための装置に関し、より詳細には、離型紙、前記離型紙上に付着している各テープ、及び前記各テープ上に付着している粘着性を有する基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部;前記シート供給部から提供されたテープ積層シートから離型紙を除去する離型紙除去部;テープの対向面である基底フィルムの外面を加圧し、テープを電池セルまたは電池パックに付着させるテープ付着部;及びテープが除去された基底フィルムを巻き取る基底フィルム巻き取り部;を含むことを特徴とするテープ付着装置に関する。
最近、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広範囲に使用されている。
二次電池は、それが使用される外部機器の種類に応じて、単一電池の形態で使用されたり、または多数の単位電池を電気的に連結した電池パックの形態で使用される。例えば、携帯電話などの小型デバイスは、1個の電池の出力及び容量で所定の時間にわたって作動可能である一方、ノート型パソコン、携帯用DVD(portable DVD)、小型PC、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などの中型または大型デバイスには、出力及び容量の問題により電池パックの使用が要求される。
このような電池セルの外面及び電池パックの内面または外面には、製造社、モデル名、製品番号、各種規格や品質表示、使用上の注意事項などの各種情報が文字またはマークの形態で表示される。このような情報は、電池の外装ケースに予め印刷された形態で表示されることもあるが、携帯電話やノート型パソコンなどの外部機器に電池パックを装着する場合は、完成した電池パックの外面にこのような情報を印刷したラベルステッカーを付着させることもあり、前記ラベルステッカーを付着させるために接着テープを使用する。
また、結合された複数の電池セルに対して一つの保護回路部材が装着されて一つの電池パックを構成する場合、実質的に同一の構造及び形状を備えた各電池セルは、互いに密着させて結合するが、このとき、各電池セル間の接着方法では、両面接着テープを使用する場合がある。
また、一つの電池セルを使用して電池パックを製造するとき、電池セルを一面または両面接着テープを使用してパックケースに安定的に固定することによって電池パックを形成する。
これと関連して図1を参照すると、電池パックは、陽極、陰極及び分離膜を含む電極組立体と電解液とが密封された状態で内蔵されているパウチ型電池本体10と、電池本体10を収納可能な内部空間を有する下部ケース20と、電池本体10が収納されている下部ケース20上に結合され、電池本体10を密封する上部ケース30と、からなっている。また、電池本体10と上部及び下部ケース20、30との間には両面接着テープ40が介在し、ケース20、30の内部空間に電池本体10を安定的に固定することができる。
さらに、電池セルの下端面に両面接着テープを付着させ、絶縁性のボトムキャップをさらに搭載するときにも接着テープを使用する。
具体的に、図2を参照すると、電池セルの上端に搭載される絶縁性キャップ100の他に、電池セルの下端部には他の絶縁性キャップ(ボトムキャップ)110が結合されている。すなわち、電池セルの下端面には、両面に接着性を有するボトムキャップテープ111が付着しており、ボトムキャップテープ111によって結合される絶縁性のボトムキャップ110がさらに搭載されている。
このようなテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるためには、作業者が一定のサイズに切断されたテープを離型紙から直接剥離して該当の部位に付着させるのに多くの作業時間及び作業人員が要される。さらに、50μm以下の薄いテープを剥離しようとする場合は、通常の剥離ナイフを用いた方法ではテープを剥離できないという問題がある。
したがって、非常に薄いテープも剥離可能であり、自動化装置でテープを付着させることができ、前記自動化装置を通じた作業時間及び付着不良の減少によって生産性を向上させ、原価節減が向上したテープ付着装置に対する必要性が高い実情にある。
本発明は、前記のような従来技術の問題及び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。
本出願の発明者等は、多様な実験及び深度ある研究を重ねた結果、後述するように、粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるための装置を開発し、本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に粘着性または絶縁性の提供のためのテープを付着させることによって、テープ付着部位の均一性を図ることができ、接着境界線付近の密閉性を向上させ得る自動化されたテープ付着装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、自動化された連続工程でテープを剥離及び付着させることによって、付着不良の減少によって生産性を向上させ、製造原価を大きく節減させ得るテープ付着装置を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明に係るテープ付着装置は、粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるための装置であって、
離型紙、前記離型紙上に付着している各テープ、及び前記各テープ上に付着している粘着性を有する基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部;
前記シート供給部から提供されたテープ積層シートから離型紙を除去する離型紙除去部;
テープの対向面である基底フィルムの外面を加圧し、テープを電池セルまたは電池パックに付着させるテープ付着部;及び
テープが除去された基底フィルムを巻き取る基底フィルム巻き取り部;
を含む構造であってもよい。
以上説明したように、本発明に係るテープ付着装置は、電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面にテープを付着させることにおいて、従来のように作業者が離型紙からテープを直接剥離して付着させる非効率的な方式を改善する。
また、テープ付着部位の均一性を図ることができ、接着境界線付近の密閉性を向上させ得るので、付着不良の減少によって生産性を向上させ、製造原価を大きく節減させることができる。
前記電池セルは、その種類が多様であり、例えば、金属缶または樹脂層及び金属層を含むラミネートシートの電池ケースに陽極/分離膜/陰極を含む電極組立体を内蔵する電池セルであってもよく、好ましくは、巻き取り型(ゼリー―ロール)、スタック型またはスタック/フォールディング型の電極組立体を含む構造であってもよい。
前記テープとしては、絶縁性テープ、両面接着テープなどの多様なものがあり、例えば、ノーメックステープ(Nomex tape)、カプトンテープ(kapton tape)、ダブルテープ(Double tape)などが使用されてもよい。
一つの好ましい例において、前記シート供給部は、テープ積層シートが巻き取られているフィーディングロールであってもよく、前記シート供給部は、積層シートを離型紙除去部に供給するためのものであって、テープ積層シートを連続的に供給することができる。
前記離型紙除去部は、例えば、テープ積層シートから離型紙を剥離する剥離ナイフ;及び剥離された離型紙を巻き取る離型紙巻き取りロール;を含む構造であってもよい。
好ましくは、前記剥離ナイフは、シート供給部からテープ付着部に向かうテープ積層シートの進行方向に対して90度〜180度の角度で離型紙を剥離できるように、テープ積層シートの進行面に対して0度〜90度の角度で傾斜した剥離端部を含む構造であってもよい。必要に応じて、回転軸の方向転換のために、一つ以上のガイドローラーが離型紙の剥離進行方向に沿って位置していてもよい。
前記テープ付着部の前方及び/または後方には、好ましくは、テープ付着工程でのテープ積層シートの定位置固定のためのコントロールローラーが位置してもよい。
一つの好ましい例において、前記テープ積層シートの離型紙及び/または基底フィルムには、一定間隔でテープ積層シートの長さ方向に上部及び/または下部に巻き取り用溝が連続的に穿孔されており、前記コントロールローラーの外面には、前記巻き取り用溝に対応する巻き取り用突起が形成されていてもよい。このような構造により、テープ積層シートを一単位ずつの定位置に固定し、テープ付着工程をさらに効果的に行うことができる。
前記巻き取り用溝のサイズは、コントロールローラーの巻き取り用突起との組み合わせによって前記のような効果を発揮できるサイズであれば特別に制限されないが、好ましくは、前記積層シートの幅方向を基準にして1/30〜1/20であってもよい。
他の好ましい例において、前記テープ付着部の前方には第1のコントロールローラーが、テープ付着部の後方には第2のコントロールローラーがそれぞれ位置している構造であってもよい。
好ましくは、前記テープ付着部のテープ付着工程中、第1のコントロールローラーは停止しており、第2のコントロールローラーは、テープ積層シートの進行方向とは反対方向に逆回転することもある。第2のコントロールローラーの前記逆回転は、テープ付着部と第2のコントロールローラーとのテンションを一定に維持する作用をする。
一つの具体的な例において、前記テープ付着部は、テープの一部を電池セルまたは電池パックの一面に付着させるために基底フィルムを加圧する第1のプレッシングダイ;及び前記テープの残りの部位を電池セルまたは電池パックの他面に付着させるために基底フィルムを加圧する第2のプレッシングダイ;を含む構造であってもよい。
このような第1のプレッシングダイ及び第2のプレッシングダイは、テープを電池セルまたは電池パックの前記該当の部位にさらに効果的に付着させるために、好ましくは、互いに密着した状態から独立的に駆動されるように装着されている構造であってもよい。
これと関連して、前記テープは、電池セルまたは電池パックの2面以上に付着している形態であってもよい。前記2面は、連続している2面であることが好ましく、2面に付着させることによって接着性をさらに高めることができる。
一つの具体的な例において、前記第1のプレッシングダイが電池セルまたは電池パックの一面に対応して基底フィルムを1次的に加圧した後、前記第2のプレッシングダイが電池セルまたは電池パックの他面に対応する基底フィルムを2次的に加圧し、電池セルまたは電池パックにテープを付着させる工程を行ってもよい。前記のように、プレッシングダイで電池セルまたは電池パックの面を一定の力で加圧することによって、テープ付着部位で均一な接着を行うことができる。
本発明に係る基底フィルム巻き取り部は、巻き取りロール形態であってもよく、テープが除去された基底フィルムを効果的に回収する。
場合に応じては、前記テープ付着部と基底フィルム巻き取り部との間に一つ以上のガイドローラーが位置してもよい。このようなガイドローラーは、回転軸の方向転換のために、または基底フィルムの移動を滑らかにするために、進行方向に沿って複数個が位置してもよい。
また、本発明は、前記テープ付着装置を使用して製造される二次電池を提供し、前記二次電池は、例えば、リチウム二次電池であってもよい。
また、本発明は、特定の構造のテープ積層シートを提供し、具体的には、
離型紙;
前記離型紙上に付着しており、粘着性または絶縁性の提供のために電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着する二つ以上のテープ;
前記各テープ上に付着しており、各テープに接する面が粘着性を有する基底フィルム;及び
長さ方向に前記離型紙及び基底フィルムの上部及び/または下部に一定間隔で連続的に穿孔されている各巻き取り用溝;
を含むテープ積層シートであってもよい。
このようなテープ積層シートは、それ自体が当業界で知られていない新規の構造のシートである。
一つの好ましい例において、前記各巻き取り用溝は、テープ付着工程でテープ積層シートの定位置固定のための前記コントロールローラーの巻き取り用突起と一致するサイズに穿孔されていてもよい。
これら各巻き取り用溝が穿孔されたテープ積層シートは、前記コントロールローラーの巻き取り用突起と互いに噛み合って動くことによって、付着不良の減少によって生産性を向上させ、製造原価を大きく節減させることができる。
電池本体と上部及び下部ケースとの間に両面テープが介在した一つの例示的な電池パックの斜視図である。 電池セルの下端にボトムキャップが接着性のテープによって付着した一つの例示的な電池パックの分解斜視図である。 従来の離型紙及びテープが積層されたテープ積層シートの模式的な垂直断面図である。 本発明に係る離型紙、テープ及び基底フィルムが積層されたテープ積層シートの模式的な垂直断面図である。 図4の離型紙、各テープ及び基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部及び積層シートの透視図である。 本発明に係るテープ積層シートのテープ付着工程を説明する模式図である。 本発明に係るテープ積層シートを電池セルの外面に付着するテープ付着部の工程を説明する模式図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照してより詳細に説明するが、本発明の範疇がそれによって限定されることはない。
図3は、従来の離型紙及びテープが積層されたテープ積層シートを模式的に示している。
図3を参照すると、(a)は、離型紙220及びテープ210が積層されたテープ積層シートの模式図であり、(b)は、前記テープ積層シートの離型紙220の一部を剥離ナイフ240を用いて剥離した状態の模式図であり、(c)は、剥離された後のテープ210の模式図である。
図4は、本発明に係る離型紙、テープ及び基底フィルムが積層されたテープ積層シートを模式的に示している。
図4を参照すると、粘着性または絶縁性の提供のためのテープ310を電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるために、(a)は、離型紙320、離型紙320上に付着しているテープ310、及びテープ310上に付着している粘着性を有する基底フィルム330のテープ積層シートの模式図であり、(b)は、前記積層シートの離型紙320の一部を剥離ナイフ240を用いて剥離した状態の模式図であり、(c)は、剥離された後のテープ310及び基底フィルム330が積層された模式図である。
図5は、図4の離型紙、各テープ及び基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部及び積層シートの透視図である。
図5を参照すると、シート供給部は、テープ積層シートが巻き取られているフィーディングロール410であって、離型紙320、離型紙320上に付着している多数のテープ310、及び各テープ310上に付着している粘着性を有する基底フィルム330のテープ積層シートを連続的に供給する。前記テープ積層シートの離型紙320及び基底フィルム330には、テープ積層シートの長さ方向に上部及び下部に一定の間隔で巻き取り用溝331が連続的に穿孔されている。
図6は、本発明に係るテープ積層シートのテープ付着工程を説明する模式図である。
図6を参照すると、粘着性または絶縁性の提供を目的とするテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるために自動化されたテープ付着装置が開示されている。
前記テープ付着装置は、シート供給部、離型紙除去部、テープ付着部、基底フィルム巻き取り部などを含んでいる。
シート供給部としてのフィーディングロール410は、離型紙320、離型紙320上に付着している各テープ310、及び各テープ310上に付着している粘着性を有する基底フィルム330からなるテープ積層シートを連続的に供給する。このようなテープ積層シートは、離型紙除去部の方向に進行される。
離型紙除去部は、フィーディングロール410から提供されたテープ積層シートから離型紙320を除去するものであって、テープ積層シートから離型紙320を剥離する剥離ナイフ240、及び剥離された離型紙320を巻き取る離型紙巻き取りロール350を含んで構成されている。剥離ナイフ240は、積層シート供給部からテープ付着部に向かうテープ積層シートの進行方向に対して約135度の角度で離型紙320を剥離するように、テープ積層シートの進行面に対して約45度の角度で傾斜した剥離端部を含んでいる。
離型紙320が剥離された後のテープ310と、テープ310上に付着している粘着性を有する基底フィルム330と、はテープ付着部の方向に進行される。
テープ付着部の前方及び後方には、テープ付着工程でのテープ積層シートの定位置固定のために一対のコントロールローラー611、612が位置している。すなわち、前記テープ付着部の前方には第1のコントロールローラー611が位置し、テープ付着部の後方には第2のコントロールローラー612が位置している。
基底フィルム330に穿孔されている巻き取り用溝331(図3参照)に対応して、各コントロールローラー611、612の外面には各巻き取り用突起が形成されている。
テープ付着部は、テープ310の対向面である基底フィルム330の外面を加圧し、テープ310を電池セル640の外面に付着させる。前記テープ付着部は、テープ310の一部を電池セル640の一面に付着させるために基底フィルム330を加圧する第1のプレッシングダイ620と、テープ310の残りの部位を電池セル640の外面の他面に付着するために基底フィルムを加圧する第2のプレッシングダイ630と、を含んでいる。第1のプレッシングダイ620及び第2のプレッシングダイ630は、互いに密着した状態で独立的に駆動できるように装着されている。
テープ310が除去された基底フィルム330は、基底フィルム巻き取り部である巻き取りロール720によって巻き取られ、前記テープ付着部と巻き取りロール720との間には各ガイドローラー510が位置している。
図7は、本発明に係るテープ積層シートを電池セルの外面に付着させるテープ付着部の工程を説明する模式図である。
図7を参照すると、電池セル640の外面にテープ310を付着させるために、(a)テープ310及び基底フィルム330と互いに密着した状態の第1のプレッシングダイ620及び第2のプレッシングダイ630が構成されている。テープ310は、電池セル640の外面のうち2面に付着し、(b)独立的に駆動可能な第1のプレッシングダイ620が電池セル640の外面の一面に対応して基底フィルム330を1次的に加圧した後、(c)第2のプレッシングダイ630が電池セル640の外面の他面に対応して基底フィルム330及びテープ310を2次的に加圧する。このとき、テープ付着部と第2のコントロールローラーとの間で基底フィルム330のテンションを一定に維持するために、第1のコントロールローラー611(図4参照)は停止しており、第2のコントロールローラー612(図4参照)は、テープ積層シートの進行方向とは反対方向に逆回転する。(d)テープ310が電池セル640の外面に付着した後、第1のプレッシングダイ620及び第2のプレッシングダイ630は、テープ付着方向とは反対方向に駆動して基底フィルム330を移動させる。
本発明の属した分野で通常の知識を有する者であれば、前記の内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
以上説明したように、本発明に係るテープ付着装置は、粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるために、離型紙、前記離型紙上に付着している各テープ、及び前記各テープ上に付着している粘着性を有する基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部、離型紙除去部、テープ付着部、基底フィルム巻き取り部などの自動化された装置を用いることによって、接着境界線付近の密閉性及びテープ付着部位の均一性を向上させることができる。
また、各巻き取り用溝が穿孔されたテープ積層シートを使用することによって、付着不良の減少によって生産性を向上させ、製造原価を大きく節減させることができる。
240 剥離ナイフ、310 テープ、320 離型紙、330 基底フィルム、331 巻き取り用溝、350 離型紙巻き取りロール、410 フィーディングロール、510 ガイドローラー、611 第1のコントロールローラー、612 第2のコントロールローラー、620 第1のプレッシングダイ、630 第2のプレッシングダイ、640 電池セル、720 巻き取りロール

Claims (19)

  1. 粘着性または絶縁性の提供のためのテープを電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着させるための装置であって、
    離型紙、前記離型紙上に付着している各テープ、及び前記各テープ上に付着している粘着性を有する基底フィルムのテープ積層シートを連続的に供給するシート供給部;
    前記シート供給部から提供されたテープ積層シートから離型紙を除去する離型紙除去部;
    テープの対向面である基底フィルムの外面を加圧し、テープを電池セルまたは電池パックに付着させるテープ付着部;及び
    テープが除去された基底フィルムを巻き取る基底フィルム巻き取り部;
    を含むことを特徴とするテープ付着装置。
  2. 前記電池セルは、金属缶または樹脂層及び金属層を含むラミネートシートの電池ケースに陽極/分離膜/陰極の電極組立体を内蔵する電池セルであることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  3. 前記テープは、絶縁性テープまたは両面接着テープであることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  4. 前記シート供給部は、テープ積層シートが巻き取られているフィーディングロールであることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  5. 前記離型紙除去部は、
    テープ積層シートから離型紙を剥離する剥離ナイフ;及び
    剥離された離型紙を巻き取る離型紙巻き取りロール;
    を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  6. 前記剥離ナイフは、シート供給部からテープ付着部に向かうテープ積層シートの進行方向に対して90度〜180度の角度で離型紙を剥離できるように、テープ積層シートの進行面に対して0度〜90度の角度で傾斜した剥離端部を含んでいることを特徴とする、請求項5に記載のテープ付着装置。
  7. 前記テープ付着部の前方及び/または後方には、テープ付着工程でのテープ積層シートの定位置固定のためのコントロールローラーが位置していることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  8. 前記テープ積層シートの離型紙及び/または基底フィルムには、一定間隔でテープ積層シートの長さ方向に上部及び/または下部に巻き取り用溝が連続的に穿孔されており、前記コントロールローラーの外面には、前記巻き取り用溝に対応する巻き取り用突起が形成されていることを特徴とする、請求項7に記載のテープ付着装置。
  9. 前記テープ付着部の前方に位置した第1のコントロールローラーと、テープ付着部の後方に位置した第2のコントロールローラーと、を含んでいることを特徴とする、請求項7に記載のテープ付着装置。
  10. 前記テープ付着部のテープ付着工程中に第1のコントロールローラーは停止しており、第2のコントロールローラーは、テープ積層シートの進行方向とは反対方向に逆回転することを特徴とする、請求項9に記載のテープ付着装置。
  11. 前記テープ付着部は、
    テープの一部を電池セルまたは電池パックの一面に付着させるために基底フィルムを加圧する第1のプレッシングダイ;及び
    前記テープの残りの部位を電池セルまたは電池パックの他面に付着させるために基底フィルムを加圧する第2のプレッシングダイ;
    を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  12. 前記第1のプレッシングダイ及び第2のプレッシングダイは、互いに密着した状態で独立的に駆動されるように装着されていることを特徴とする、請求項11に記載のテープ付着装置。
  13. 前記テープは、電池セルまたは電池パックの2面以上に付着することを特徴とする、請求項11に記載のテープ付着装置。
  14. 前記第1のプレッシングダイが電池セルまたは電池パックの一面に対応して基底フィルムを1次的に加圧した後、前記第2のプレッシングダイが電池セルまたは電池パックの他面に対応して基底フィルムを2次的に加圧し、電池セルまたは電池パックにテープを付着させる工程を行うことを特徴とする、請求項11に記載のテープ付着装置。
  15. 前記基底フィルム巻き取り部は巻き取りロールであることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  16. 前記テープ付着部と基底フィルム巻き取り部との間には一つ以上のガイドローラーが位置していることを特徴とする、請求項1に記載のテープ付着装置。
  17. 請求項1〜請求項16のいずれか一項によるテープ付着装置を使用して製造されることを特徴とする二次電池。
  18. 前記二次電池はリチウム二次電池であることを特徴とする、請求項17に記載の二次電池。
  19. 離型紙;
    前記離型紙上に付着しており、粘着性または絶縁性の提供のために電池セルの外面や電池パックケースの外面または内面に付着する二つ以上のテープ;
    前記各テープ上に付着しており、各テープに接する面が粘着性を有する基底フィルム;及び
    長さ方向に前記離型紙及び基底フィルムの上部及び/または下部に一定間隔で連続的に穿孔されている各巻き取り用溝;
    を含むことを特徴とするテープ積層シート。
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