KR100967164B1 - 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치 - Google Patents

Abstract

리튬 이차 전지의 파우치와 전극단자 사이의 절연기능과 파우치 내의 전해액이 누출되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 절연필름을 전극단자에 부착한 후, 열풍으로 열부착하여 전극단자에 절연필름이 더욱 견고하게 부착되도록 함으로써 리튬 이차 전지의 제조시 전극단자와 절연필름 사이로 파우치 내의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치를 개시한다.

본 발명은, 절연필름을 양면에 감싸 일정간격으로 부착한 띠형상의 전극단자를 감은 공급릴; 상기 공급릴이 회전가능하게 장착되는 공급회전축; 상기 공급릴로부터 공급되는 전극단자에 열풍을 가하여 절연필름이 부착되어있는 전극단자를 열부착하기 위한 가열기구; 상기 가열기구에 의해 절연필름이 열부착된 전극단자를 감기 위한 권취릴; 상기 권취릴이 회전가능하게 장착되는 권취회전축; 상기 권취회전축을 회전시켜 공급릴에 감긴 전극단자를 가열 기구를 통해 권취릴로 이송시켜 감기 위한 구동모터; 상기 공급릴과 권취릴 사이에서 이송하는 전극단자의 텐션을 유지하는 텐션유지수단; 및 상기 가열기구에 연이어 설치되어 가열 기구를 통과하여 열부착된 전극단자를 냉각시키기 위한 냉각기구로 구성된다.

Description

리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치{Insulation film heat fusion device of terminal plate for lithium secondary battery}

본 발명은 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파우치 내부의 전지부와 접속되어 파우치 외부로 노출되는 전극단자와 파우치 사이에 개재되어 이들 사이의 절연기능과 파우치 내부의 전해액 누출방지기능을 수행하는 절연필름과 전극단자의 표면에 더욱 견고하게 밀착하여 부착되도록 열부착하기 위한 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있고, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.

리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 이온 전지는 유연성을 지닌 파우치형으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한, 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경 량화에 유리하다.

도 1은 상기한 파우치형 리튬 이차 전지(1)를 나타낸 것으로, 전지부(2)와, 상기 전지부(2)가 수용되는 공간부(3a)를 가지는 파우치(3)를 구비한다. 상기 전지부(2)는 주지된 바와 같이 양극판, 음극판 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어지고, 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치된 상태에서 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩하거나, 적층형(stack type)으로 다수장을 라미네이팅하여 구성된다.

상기 전지부(2)의 각 극판에는 전극단자인 양극 단자(4)와 음극 단자(5)의 일단이 전기적으로 접속되고, 상기 전극단자(4,5)의 타단은 파우치(3)의 밀폐면(3b) 외부로 노출되어 있다. 상기 전극단자(4,5)가 밀폐면(3b)과 접촉되는 부분은 이들의 절연기능 및 전해액 누출방지기능을 위해 각각 절연필름(6)이 부착되어 있다.

상기와 같은 구조를 가지는 리튬 이차 전지(1)는 세퍼레이터를 사이에 두고 극성을 달리하는 극판을 배치한 다음에 와인딩 공정이나, 세퍼레이터 공정을 통하여 전지부(2)를 완성하고, 이를 파우치(3)의 공간부(3a)에 장착한다. 다음으로, 필름부착공정에서 상기 공간부(3a)의 가장자리를 따라 형성된 밀폐면(3b)을 융착하여 밀폐하게 된다.

그러나, 이러한 구성의 리튬 이차 전지(1)는 필름부착공정에서 파우치(3)와 전극단자(4,5)의 절연 필름(6) 사이가 융착되어 파우치(3)내의 전해액 누출을 방지하고 파우치(3)와 전극단자(4,5)의 밀봉기능을 수행하게 되지만, 전극단자(4,5)와 절연 필름(6) 사이는 절연 필름(6)의 접착력에 의해 부착된 것이므로, 전극단자(4,5)와 절연 필름(6) 사이의 밀봉이 확실하게 이루어지지 않아 파우치(3) 내의 전해액이 전극단자(4,5)와 절연 필름(6) 사이로 누출되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 리튬 이차 전지의 파우치와 전극단자 사이의 절연기능과 파우치 내의 전해액이 누출되는 것을 방지하는 기능을 수행하는 절연 필름을 전극단자에 부착한 후, 열풍으로 열부착하고 냉각시켜 전극단자에 절연 필름이 더욱 견고하게 부착되도록 함으로써 리튬 이차 전지의 제조시 전극단자와 절연 필름 사이로 파우치 내의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 절연필름을 전극단자 양면에 감싸 일정간격으로 부착한 띠형상의 전극단자를 감은 공급릴; 상기 공급릴이 회전가능하게 장착되는 공급회전축; 상기 공급릴로부터 공급되는 전극단자에 열풍을 가하여 절연 필름이 부착되어있는 전극단자를 열부착시키기 위한 가열기구; 상기 가열기구에 의해 절연필름이 열부착된 전극단자를 감기 위한 권취릴; 상기 권취릴이 회전가능하게 장착되는 권취회전축; 상기 권취회전축을 회전시켜 공급릴에 감긴 전극단자를 가열기구를 통해 권취릴로 이송시켜 감기 위한 구동모터; 및 상기 공급릴과 권취릴 사이에서 이송하는 전극단자의 텐션을 유지하는 텐션유지수단으로 구성된 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은 상기 가열기구에 연이어 설치되어 가열기구를 통과하여 전극 단자에 열부착된 절연필름을 냉각시키기 위한 냉각기구를 더욱 구비하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

또한 본 발명은, 상기 공급릴과 가열기구 사이에 설치되어 전극단자의 이송을 안내하는 공급측 가이드롤러와, 상기 냉각기구와 권취릴 사이에 설치되어 전극단자의 이송을 안내하는 권취측 가이드롤러를 더욱 구비하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 텐션유지수단은, 공급회전축에 설치되어 공급회전축에 제동력을 가하는 에어브레이크인 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 가열기구는, 전극단자가 통과하는 히팅블럭과, 상기 히팅블럭내에 설치되어 발열하는 전기히터와, 상기 전기히터의 열을 전극단자쪽으로 보내기 위한 송풍기로 구성된 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

또한 본 발명의 상기 냉각기구는, 전극단자가 통과하는 냉각블럭과, 상기 냉각블럭내에 구비되어 전극단자에 공기를 공급하는 송풍기로 구성된 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치에 특징이 있다.

이러한 특징적 구성을 가지는 본 발명은, 리튬 이차 전지에 사용되는 전극단자의 제조시 전극단자에 절연필름을 부착하는 공정 이후, 가열기구로 이송시켜 절연필름을 전극단자에 열풍으로 열부착하고 이어서 냉각기구로 이송시켜 열부착된 절연필름을 냉각시킴으로써 전극단자와 절연필름 사이를 더욱 견고하게 부착할 수 있고, 이로써 열부착된 전극단자를 리튬 이차 전지의 전지부에 접속하여 파우치와 열부착하여 절연할 때, 전극단자와 절연필름 사이로 파우치 내의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 절연필름이 부착된 전극단자가 공급릴에 감긴 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전극단자 열부착장치를 나타낸 정면도 및 평면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 전극단자 열부착장치는, 폴리프로필렌수지(a1)-폴리에틸렌나프탈레이트수지(a2)-폴리프로필렌수지(a3)의 3층구조로 적층된 절연필름(a)을 양면에 감싸 일정간격으로 부착한 띠형상의 전극단자(b)를 감은 공급릴(11)을 구비한다.

상기 공급릴(11)은 수직으로 설치된 공급회전축(12)에 고정되어 회전가능하게 되어 있고, 공급릴(11)에 감긴 전극단자(b)는 가열기구(13)로 이송되도록 되어 있다.

가열기구(13)는 상기 공급릴(11)로부터 공급되는 전극단자(b)에 열을 가하여 절연필름(a)을 전극단자(b)에 열부착하기 위한 것으로, 전극단자(b)가 통과하는 히팅블럭(13a)과, 상기 히팅블럭(13a)내에 설치되어 발열하는 전기히터(13b)와, 상기 전기히터(13b)의 열을 전극단자(b)쪽으로 보내기 위한 송풍기(13c)로 구성하는 것이 바람직하고, 이러한 가열기구(13)는 전극단자(b)의 이송방향으로 복수개 배치하 여 구성한다.

또한 본 발명은 상기 가열기구(13)에 연이어 냉각기구(17)가 배치되어 있고, 이 냉각기구(17)는 가열기구(13)를 통과하여 전극단자(b)에 열부착된 절연필름(a)을 냉각시키기 위한 것으로, 전극단자(b)가 통과하는 냉각블럭(17a)과, 상기 냉각블럭(17a)내에 구비되어 전극단자(b)에 공기를 공급하는 송풍기(17b)로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 냉각기구(17)의 후방에는 공급릴(11)과 동일한 구성의 권취릴(14)이 구비되어 가열기구(13)를 통과하여 열부착 후 냉각시킨 전극단자(b)를 감도록 되어 있고, 권취릴(14)은 수직으로 설치된 권취회전축(15)에 고정되어 회전가능하게 되어 있으며, 상기 권취회전축(15)은 구동모터(16)에 의해 회전함으로써 공급릴(11)에 감긴 전극단자(b)를 인출하여 가열기구(13) 및 냉각기구(17)를 통과시킨 후, 권취릴(14)에 감을 수 있도록 되어 있다.

또한 본 발명은 상기 공급릴(11)과 권취릴(14) 사이에서 이송하는 전극단자(b)의 텐션을 유지하는 텐션유지수단이 더욱 구비되고, 텐션유지수단은 공급회전축(12)에 설치되어 공급회전축(12)에 밀착하여 제동력을 가하는 공지의 에어브레이크(20)로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 공급릴(11)로부터 가열기구(13) 및 냉각기구(17)를 경유하여 권취릴(14)로 이송되는 전극단자(b)를 안내하는 가이드수단이 구비되어 있고, 이 가이드수단은 상기 공급릴(11)과 가열기구(13) 사이에 설치되어 공급릴(11)로부터 공급되는 전극단자(b)를 가열기구(13)로 안내하는 공급측 가이드롤러(18)와, 상 기 냉각기구(17)와 권취릴(14) 사이에 설치되어 냉각기구(17)에서 절연필름(a)이 냉각된 전극단자(b)를 권취릴(14)로 안내하는 권취측 가이드롤러(19)로 구성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 절연필름(a)을 일정간격으로 부착한 띠형태의 전극단자(b)를 공급릴(11)에 감아 공급회전축(12)에 장착하고, 전극단자(b)를 인출하여 공급측 가이드롤러(18), 가열기구(13), 냉각기구(17), 권취측 가이드롤러(19)를 차례로 경유하여 권취릴(14)에 감는다.

이 상태에서 가열기구(13)의 전기히터(13b) 및 송풍기(13c)를 구동하고, 냉각기구(17)의 송풍기(17b)를 구동함과 동시에, 권취릴(14)측의 구동모터(16)를 구동하여 권취회전축(15)을 서서히 회전시키게 되면, 공급릴(11)에 감긴 전극단자(b)가 인출되어 공급측 가이드롤러(18)에 의해 가열기구(13)로 안내되고, 가열기구(13)의 히팅블럭(13a)내에서는 전기히터(13b)에 의해 발생한 고열이 송풍기(13c)에 의해 전극단자(b)에 부착된 절연필름(a)을 가열하게 되므로, 절연필름(a)은 복수 개 배치된 가열기구(13)를 통과하는 과정에서 전극단자(b)에 접촉하고 있는 폴리프로필렌수지(a3)층이 열부착되어 전극단자(b)에 견고하게 부착된다.

이어서, 가열기구(13)를 통과한 전극단자(b)는 냉각기구(17)를 통과하게 되고, 냉각기구(17)의 냉각블럭(17a)을 통과하면서 송풍기(17b)에 의해 공급되는 공기에 의해 열부착된 절연필름(a)의 폴리프로필렌수지(a3)층이 냉각되어 경화됨으로써 전극단자(b)에 절연필름(a)이 더욱 견고하게 부착되며, 냉각기구(17)를 통과한 전극단자(b)는 권취측 가이드롤러(19)에 안내되어 권취릴(14)에 감기게 된다.

이때, 공급회전축(12)에 설치된 텐션유지수단인 에어브레이크(20)는 도시하지 않은 에어공급장치에 의해 작동하여 공급회전축(12)의 바깥둘레면을 미리 설정된 마찰력으로 가압하는 것으로, 상기 마찰력은 구동모터(16)의 구동에 의한 권취릴(14)의 회전에 의해 전극단자(b)가 소정의 장력으로 당겨질 때 공급릴(11)이 회전할 수 있도록 설정할 수 있고, 이로써 장력이 소정의 장력보다 낮을 경우 공급릴(11)이 회전하지 못하도록 제동함으로써 공급릴(11)이 과도하게 회전하여 전극단자(b)가 느슨해지는 것을 방지할 수 있게 되므로 항상 전극단자(b)의 장력을 일정하게 유지하면서 이송시킬 수 있다.

지금까지 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 일반적인 리튬 이차 전지를 나타낸 평면도.

도 2는 도 1에서 절연필름이 부착된 전극단자를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 띠형태의 전극단자가 감긴 공급릴을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 열부착장치를 나타낸 정면 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 열부착장치를 나타낸 평면 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 공급릴 12 : 공급회전축

13 : 가열기구 13a : 히팅블럭

13b : 전기히터 13c : 송풍기

14 : 권취릴 15 : 권취회전축

16 : 구동모터 17 : 냉각기구

17a : 냉각블럭 17b : 송풍기

18 : 공급측 가이드롤러 19 : 권취측 가이드롤러

20 : 에어브레이크 a : 절연필름

b : 전극단자

Claims (6)

1. 절연필름(a)을 양면에 감싸 일정간격으로 부착한 띠형상의 전극단자(b)를 감은 공급릴(11);

   상기 공급릴(11)이 회전가능하게 장착되는 공급회전축(12);

   상기 공급릴(11)로부터 공급되는 전극단자(b)에 열을 가하여 상기 절연필름(a)을 전극단자(b)에 열부착시키기 위한 가열기구(13);

   상기 가열기구(13)를 통과하면서 상기 전극단자(b)에 열부착된 상기 절연필름(a)을 냉각시키도록 상기 가열기구(13)에 연이어 설치되는 냉각기구(17);

   상기 냉각기구(17)를 통과한 전극단자(b)를 감기 위한 권취릴(14);

   상기 권취릴(14)이 회전가능하게 장착되는 권취회전축(15);

   상기 권취회전축(15)을 회전시켜 상기 공급릴(11)에 감긴 상기 전극단자(b)를 상기 가열기구(13) 및 상기 냉각기구(17)를 거쳐 상기 권취릴(14)로 이송시켜 감기 위한 구동모터(16); 및

   상기 공급릴(11)과 권취릴(14) 사이에서 이송되는 상기 전극단자(b)의 텐션을 유지하는 텐션유지수단; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공급릴(11)과 상기 가열기구(13) 사이에 설치되어 상기 전극단자(b)의 이송을 안내하는 공급측 가이드롤러(18)와, 상기 냉각기구(17)와 상기 권취릴(14) 사이에 설치되어 상기 전극단자(b)의 이송을 안내하는 권취측 가이드롤러(19)를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 텐션유지수단은, 상기 공급회전축(12)에 설치되어 상기 공급회전축(12)에 제동력을 가하는 에어브레이크(20)인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가열기구(13)는, 상기 전극단자(b)가 통과하는 히팅블럭(13a)과, 상기 히팅블럭(13a)내에 설치되어 발열하는 전기히터(13b)와, 상기 전기히터(13b)의 열을 상기 전극단자(b)쪽으로 보내기 위한 송풍기(13c)로 구성됨을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각기구(17)는, 상기 전극단자(b)가 통과하는 냉각블럭(17a)과, 상기 냉각블럭(17a)내에 구비되어 상기 전극단자(b)에 공기를 공급하는 송풍기(17b)로 구성됨을 특징으로 하는 리튬 이차 전지용 전극단자의 절연필름 열부착장치.

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