KR101073870B1 - 이차전지 케이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법은, 굴곡을 갖는 상면에 하부흡입공이 마련된 하부블록 상에 CPP필름을 안착시키는 단계와, 상기 하부흡입공으로 공기를 흡입하여 상기 하부블록 상에 안착된 CPP필름을 상기 하부블록 상면에 흡착시키는 단계와, 상기 하부블록의 상면과 밀착될 수 있도록 굴곡을 갖는 저면에 상부흡입공이 마련된 상부블록을 상기 하부블록 상에 안착시키는 단계와, 상기 상부흡입공으로 공기를 흡입하고 상기 하부흡입공의 공기 흡입을 해제하여 상기 CPP필름을 상기 상부블록의 저면에 흡착시키는 단계와, 상기 하부블록의 상면 굴곡과 동일한 굴곡을 갖는 금속판 상에 상기 상부블록을 안착시켜 상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법을 이용하면, 금속판에 부착된 CPP필름의 두께가 각 부위별로 고르게 유지되고, CPP필름이 금속판에 안정적으로 부착되므로 CPP필름이 금속판으로부터 분리되거나 우는 현상이 발생되지 아니한다는 장점이 있다.

Description

이차전지 케이스 제조방법 {Manufacturing process for case of secondary battery}

본 발명은 금속판과 CPP필름으로 구성되는 이차전지 케이스 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 금속판에 부착된 CPP필름의 각 부위별 두께가 균일하게 유지될 수 있으며 CPP필름의 들뜸 현상이 발생되지 아니하도록 구성되는 이차전지 케이스 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로, 최근들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저 용량 전지의 경우 폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대 전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원의 경우에는 상기 전지 셀을 수십 개 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 이차 전지를 구성하게 된다.

상기 이차전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데 대표적인 형상으로는, 띠 상의 양극판과 음극판 사이에 절연체인 격리막(separator)을 개재하여 이를 와류 상으로 감아 전극군(또는, 젤리롤)을 형성한 원통형과, 양극판과 음극판 및 격리막을 복수개로 적층하여 전극군을 형성한 후 이를 케이스에 내장 설치한 스택형이 있다.

한편, 양극판과 음극판과 격리막이 복수개 적층된 전극군은 전해액이 채워진 케이스 내부로 인입되는데, 상기 케이스는 통상적으로 기준치 이상의 강도를 갖도록 금속판으로 제작되며, 케이스 내부의 전해액이 외부로 유출되거나 외부의 공기가 케이스 내부로 유입되는 현상을 방지할 수 있도록 상기 금속판에는 CPP필름이 코팅된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 금속판과 CPP필름으로 구성되는 케이스 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 종래의 이차전지 케이스 제조방법의 과정을 순차적으로 도시하는 분해사시도 및 단면도이고, 도 3은 종래의 이차전지 케이스 제조방법에 의해 제조된 케이스의 평면도이다.

종래의 이차전지 케이스 제조방법에 의해 이차전지 케이스를 제작할 때에는, 먼저 도 1에 도시된 바와 같이 평판 형상의 금속판(10) 상에 접착제(30)를 도포한 후, 상기 접착제(30) 상에 CPP(Cast Polypropylene)필름(20)을 부착시킨다. CPP필름(20)의 부착이 완료되면, 드로잉 등과 같은 소성가공을 통해 도 2에 도시된 바와 같이 금속판(10)을 오목한 형상으로 가공한다. 이와 같이 오목하게 가공된 금속판(10) 2개를 상호 마주보도록 결합시킴으로써, 이차전지 케이스가 제작된다.

이때, CPP필름(20)이 부착된 금속판(10)을 드로잉가공을 하게 되면, 수직면 또는 경사면을 이루는 부위가 수평면을 이루는 부위에 비해 많이 늘어나게 되므로, 수직면 또는 경사면을 이루는 부위의 CPP필름(20) 두께(t2)가 수평면을 이루는 부위의 두께(t1)보다 얇아지게 된다는 단점이 있다. 또한, 드로잉가공을 통해 CPP필름(20)이 늘어났다가 복원력에 의해 수축되는 과정에서 CPP필름(20)의 가장자리가 금속판(10)으로부터 떨어지는 들뜸 현상이 발생되고, 드로잉가공이 완료된 이후 도 3에 도시된 바와 같이 CPP필름(20)의 가장자리가 직선 상태를 유지하지 못하고 구불구불한 곡선으로 변형되므로 별도의 절단공정이 추가로 요구되며, CPP필름(20)의 각 부위가 완벽히 동일하게 연신되지 못하므로 각 부위가 우는 현상이 발생된다.

특히, 케이스 형상이 복잡한 경우에는 상기 언급한 바와 같이 CPP필름(20)이 금속판으로부터 분리되거나 우는 현상이 더욱 심하게 발생된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 금속판에 부착된 CPP필름의 두께가 각 부위별로 고르게 유지되고, CPP필름이 금속판으로부터 분리되거나 우는 현상이 발생되지 아니하도록 구성되는 이차전지 케이스 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법은, 굴곡을 갖는 상면에 하부흡입공이 마련된 하부블록 상에 CPP필름을 안착시키는 단계; 상기 하부흡입공으로 공기를 흡입하여, 상기 하부블록 상에 안착된 CPP필름을 상기 하부블록 상면에 흡착시키는 단계; 상기 하부블록의 상면과 밀착될 수 있도록 굴곡을 갖는 저면에 상부흡입공이 마련된 상부블록을 상기 하부블록 상에 안착시키는 단계; 상기 상부흡입공으로 공기를 흡입하고 상기 하부흡입공의 공기 흡입을 해제하여, 상기 CPP필름을 상기 상부블록의 저면에 흡착시키는 단계; 상기 하부블록의 상면 굴곡과 동일한 굴곡을 갖는 금속판 상에 상기 상부블록을 안착시켜, 상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계;를 포함한다.

상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계는, 상기 상부블록을 가열하는 과정을 더 포함한다.

상기 상부블록은 자체 발열 가능하도록 내부에 가열부를 구비한다.

상기 가열부는, 상기 상부블록 내부로 인입되는 발열파이프 또는 열선으로 적용된다.

상기 상부블록을 상기 금속판 상에 안착시키는 단계 이전에, 상기 금속판의 상면에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함한다.

상기 하부블록은 상기 CPP필름이 흡착되는 면 전체에 걸쳐 상기 하부흡입공이 균일한 간격으로 다수 개 배열된다.

상기 하부흡입공은, 상기 하부블록의 상면 중 절곡 또는 만곡된 부위에 하나 이상 마련된다.

상기 상부블록은 상기 CPP필름이 흡착되는 면 전체에 걸쳐 상기 상부흡입공이 균일한 간격으로 다수 개 배열된다.

상기 상부흡입공은, 상기 상부블록의 저면 중 절곡 또는 만곡된 부위에 하나 이상 마련된다.

상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계 이후, 상기 상부흡입공을 통해 공기를 배출시키면서 상기 상부블록을 상기 금속판으로부터 이격시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법을 이용하면, 금속판에 부착된 CPP필름의 두께가 각 부위별로 고르게 유지되고, CPP필름이 금속판에 안정적으로 부착되므로 CPP필름이 금속판으로부터 분리되거나 우는 현상이 발생되지 아니한다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 이차전지 케이스 제조방법의 과정을 순차적으로 도시한다.
도 3은 종래의 이차전지 케이스 제조방법에 의해 제조된 케이스의 평면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법을 순차적으로 도시하는 측단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법을 순차적으로 도시하는 측단면도이다.

본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법을 구현하기 위해서는, 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 제작하고자 하는 케이스의 형상(더 명확하게는 향후 케이스를 이루게 되는 금속판(10)의 상면 형상)과 동일한 형상으로 굴곡을 갖는 하부블록(100)과 상부블록(200)이 요구된다. 이때, 하부블록(100)에는 상면에 굴곡이 형성되고, 상부블록(200)에는 저면에 굴곡이 형성된다. 또한, 하부블록(100)과 상부블록(200)에는 공기를 흡입하여 진공을 발생시키는 하부진공유로(110) 및 상부진공유로(210)가 내부에 구비되며, 하부진공유로(110)의 끝단 즉, 하부흡입공(112)은 하부블록(100)의 상면에 형성되고, 상부진공유로(210)의 끝단 즉, 상부흡입공(212)은 상부블록(200)의 저면에 형성된다.

하부블록(100)과 상부블록(200)의 세팅이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이 하부블록(100) 상에 CPP필름(20)을 안착시킨 후, 하부진공유로(110)에 진공을 형성하여 상기 하부흡입공(112)으로 공기가 흡입되도록 한다. 상기 CPP필름(20)은 외력에 의해 쉽게 변형될 수 있도록 연성을 가지고 있으므로, 하부흡입공(112)으로 공기가 흡입됨에 따라 상기 CPP필름(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 하부블록(100)의 상면에 흡착되어 상기 하부블록(100)의 상면과 동일한 굴곡을 갖는 형상으로 변형된 상태가 된다. 이때, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 종래의 방법과 같이 드로잉 공정을 통해 CPP필름(20)의 형상을 변형시킬 때에는 CPP필름(20)의 조직 구조가 변형되므로 상기 CPP필름(20)의 두께가 각 부위별로 다르게 되지만, CPP필름(20)을 흡착하는 방식으로 CPP필름(20)의 형상을 변형시킬 때에는 CPP필름(20)의 조직 구조가 변형되는 것이 아니라 단순히 물리적으로 변형되는 것이므로 CPP필름(20)의 두께가 변화되지 아니하게 된다. 물론, 흡착을 하는 과정에서 CPP필름(20) 중 어느 일부는 물리적인 힘에 의해 당겨지게 되어 두께가 약간이나마 얇아질 수 있으나, 이정도의 두께 변화는 도 2에 도시된 두께 변화에 비해 매우 미세한 변화이므로, 제품의 성능에는 문제를 발생시키지 아니한다.

한편, 상기 CPP필름(20) 전체가 상기 하부블록(100)의 상면에 밀착될 수 있도록, 상기 하부블록(100)은 CPP필름(20)이 흡착되는 면 전체에 걸쳐 하부흡입공(112)이 균일한 간격으로 다수 개 배열되어야 할 것이다. 또한, 굴곡을 갖는 하부블록(100)의 저면에 CPP필름(20)이 흡착될 때, 하부블록(100)의 저면 중 평면을 이루는 부위에는 CPP필름(20)이 쉽게 밀착될 수 있으나, 하부블록(100)의 저면 중 절곡 또는 만곡된 구석 부위에는 CPP필름(20)이 완벽하게 밀착되지 못하고 약간의 유격이 발생될 수 있다. 따라서 상기 하부흡입공(112)은, 상기 하부블록(100)의 상면 중 절곡 또는 만곡된 구석 부위마다 하나 이상씩 마련됨이 바람직하다.

도 5에 도시된 바와 같이 CPP필름(20)이 하부블록(100)의 상면에 밀착되면, 도 6에 도시된 바와 같이 상부블록(200)이 하부블록(100) 상에 안착된다. 상기 하부블록(100)의 상면과 상부블록(200)의 저면은 상호 밀착되도록 굴곡을 갖는 바, 상부블록(200)이 하부블록(100) 상에 안착되면 상기 상부블록(200)의 저면은 CPP필름(20)의 상면에 밀착된다.

이와 같은 상태에서 상부블록(200) 저면에 마련된 상부흡입공(212)으로 공기를 흡입하고 하부블록(100)의 상면에 마련된 하부흡입공(112)의 공기 흡입을 해제하면 상기 CPP필름(20)은 상부블록(200)의 저면에 흡착되므로, 도 7에 도시된 바와 같이 상부블록(200)을 상향으로 이동시켰을 때 CPP필름(20)은 상부블록(200)과 함께 상향으로 이동된다. 이때 상기 상부흡입공(212)은 하부흡입공(112)과 마찬가지로 상부블록(200)의 저면(더 명확하게는 CPP필름(20)이 흡착되는 면) 전체에 걸쳐 균일한 간격으로 다수 개 배열되되, 상부블록(200)의 저면 중 절곡 또는 만곡된 구석 부위마다 하나 이상씩 마련됨이 바람직하다.

한편, 하부블록(100)의 상면과 상부블록(200)의 저면은 향후 케이스를 이루게 되는 금속판(10)의 상면과 동일한 형상으로 형성되어 있으므로, 저면에 CPP필름(20)이 흡착된 상부블록(200)을 금속판(10) 상에 안착시키면 도 8에 도시된 바와 같이 CPP필름(20)의 저면은 금속판(10)의 상면에 밀착된다. 이때, 상기 CPP필름(20)은 금속판(10)의 상면에 부착되어야 하는데, 상기 CPP필름(20)을 단순히 금속판(10)으로 가압하는 것만으로는 CPP필름(20)이 금속판(10)의 상면에 부착될 수 없다. 즉, CPP필름(20)을 특정 대상물에 부착시킬 때에는 상기 CPP필름(20)을 가열하여 압착시켜야 하는바, 도 8에 도시된 바와 같이 상부블록(200)을 금속판(10) 상에 안착시킬 때에는 상기 CPP필름(20)을 가열하는 과정이 추가되어야 한다. 상기 CPP필름(20)을 가열하는 방법으로는 별도의 가열장치를 이용하여 CPP필름(20)을 직접 가열할 수도 있으나, 이와 같은 경우 별도의 장치가 추가되어야 하므로 제조장치의 구성이 복잡해지며, CPP필름(20)이 전체적으로 고르게 가열되지 아니하고 CPP필름(20)의 어느 일부만이 과도하게 가열됨으로써 상기 CPP필름(20)이 손상될 우려가 있다는 단점이 있다.

따라서 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법은, 별도의 가열장치를 이용하여 CPP필름(20)을 직접 가열하는 것이 아니라, CPP필름(20)이 흡착된 상부블록(200)을 가열함으로써 상기 CPP필름(20)을 간접적으로 가열하는 방식을 채택한다. 즉, 상기 상부블록(200)은 자체 발열이 가능하도록 내부에 가열부(220)를 구비하는데, 이때 상기 가열부(220)가 상부블록(200)의 저면에 노출되도록 설치되면 CPP필름(20)이 전체적으로 고르게 가열될 수 없으므로, 상기 가열부(220)는 상부블록(200) 내부로 인입되도록 설치되는 발열파이프 또는 열선으로 적용됨이 바람직하다. 이와 같이 가열부(220)가 상부블록(200) 내에 설치되면, 상기 가열부(220)에 의해 상부블록(200)이 가열될 때 상부블록(200) 전체가 고르게 가열되는바, 상기 상부블록(200) 저면에 흡착된 CPP필름(20) 역시 전체가 고르게 가열된다는 이점이 있다.

상기 가열부(220)는, 본 실시예에 도시된 바와 같이 일렬로 배열될 수도 있으나, 이와 같은 경우 가열부(220)와 상부블록(200) 저면 간의 거리가 각 부위별로 상이해지므로 상부블록(200) 저면이 동일한 온도로 가열되지 아니할 수 있다. 따라서 상부블록(200) 저면의 각 지점이 최대한 균일한 온도로 가열될 수 있도록, 상기 가열부(220)는 가열 상부블록(200) 저면으로부터 일정한 거리만큼 이격된 지점에 설치될 수 있다.

한편, CPP필름(20)이 보다 확실하게 금속판(10) 상면에 부착될 수 있도록, 상부블록(200)을 금속판(10) 상에 안착시키기 이전에, 상기 금속판(10)의 상면에 접착제(30)를 도포할 수도 있다. 이와 같이 접착제(30)가 도포된 금속판(10)의 상면에 CPP필름(20)을 가열 압착시키게 되면, CPP필름(20)이 가지고 있는 자체 접착력과 상기 접착제(30)의 접착력이 더해져서 상기 CPP필름(20)이 더욱 확실하게 금속판(10) 상면에 부착될 수 있게 된다. 이때 상기 접착제(30)는 CPP필름(20)을 금속판(10)에 부착시키는데 도움이 될 수만 있다면 어떠한 성분의 접착제(30)로도 적용될 수 있다.

또한, CPP필름(20)을 가열하지 아니하고 금속판(10) 상면에 접착제(30)를 도포한 후 상기 CPP필름(20)을 압착시키는 공정만으로도 상기 CPP필름(20)이 금속판(10) 상면에 안정적으로 부착될 수 있다면, 상기 CPP필름(20)을 가열하기 위한 가열부(220)는 생략될 수 있다. 이와 같이 상기 CPP필름(20)이 접착제(30)만으로도 금속판(10)에 안정적으로 접착될 수 있다면, 상부블록(200) 내부에 가열부(220)를 설치할 필요가 없으므로 상부블록(200)의 구조가 단순해지며, 가열부(220) 작동을 위한 에너지를 절감할 수 있으므로 제조비용이 절감된다는 장점이 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 상부블록(200)을 금속판(10) 상에 안착시켜 CPP필름(20)을 금속판(10)에 부착시킨 이후에는 상기 상부블록(200)을 상향으로 이동시켜 금속판(10)으로부터 이격시켜야 하는데, 상기 CPP필름(20)이 상부블록(200)의 저면에 압착되어 있으면 상부블록(200)이 상향으로 이동될 때 상기 CPP필름(20)이 상부블록(200)과 함께 상향으로 끌어 올려질 수 있다. 이와 같이 상기 CPP필름(20)이 상향으로 끌어 올려지면 즉, 상기 CPP필름(20)에 상향 외력이 인가되면, 상기 CPP필름(20)과 금속판(10) 간의 결합력이 약해지고, 최악의 경우 상기 CPP필름(20)이 금속판(10)으로부터 분리되는 경우가 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 이차전지 케이스 제조방법은 상기와 같은 문제가 발생되지 아니하도록, CPP필름(20)을 금속판(10) 상면에 접합시킨 이후 상부블록(200)을 상기 금속판(10)으로부터 이격시킬 때 상기 상부흡입공(212)을 통해 공기를 배출시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 상부블록(200)이 금속판(10)으로부터 이격될 때 상부흡입공(212)으로부터 공기가 배출되면, 상기 CPP필름(20)은 상부흡입공(212)으로부터 배출되는 공기의 압력에 의해 상부블록(200)의 저면으로부터 떨어지게 되므로 상부블록(200)이 상승되더라도 상부블록(200)과 함께 상승되는 현상이 발생되지 아니하게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 금속판 20 : CPP필름
30 : 접착제 100 : 하부블록
110 : 하부진공유로 112 : 하부흡입공
200 : 상부블록 210 : 상부진공유로
212 : 상부흡입공 220 : 가열부

Claims (10)

1. 굴곡을 갖는 상면에 하부흡입공이 마련된 하부블록 상에 CPP필름을 안착시키는 단계;
   상기 하부흡입공으로 공기를 흡입하여, 상기 하부블록 상에 안착된 CPP필름을 상기 하부블록 상면에 흡착시키는 단계;
   상기 하부블록의 상면과 밀착될 수 있도록 굴곡을 갖는 저면에 상부흡입공이 마련된 상부블록을 상기 하부블록 상에 안착시키는 단계;
   상기 상부흡입공으로 공기를 흡입하고 상기 하부흡입공의 공기 흡입을 해제하여, 상기 CPP필름을 상기 상부블록의 저면에 흡착시키는 단계;
   상기 하부블록의 상면 굴곡과 동일한 굴곡을 갖는 금속판 상에 상기 상부블록을 안착시켜, 상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계는, 상기 상부블록을 가열하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부블록은 자체 발열 가능하도록 내부에 가열부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 가열부는, 상기 상부블록 내부로 인입되는 발열파이프 또는 열선인 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부블록을 상기 금속판 상에 안착시키는 단계 이전에, 상기 금속판의 상면에 접착제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부블록은 상기 CPP필름이 흡착되는 면 전체에 걸쳐 상기 하부흡입공이 균일한 간격으로 다수 개 배열되는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부흡입공은, 상기 하부블록의 상면 중 절곡 또는 만곡된 부위에 하나 이상 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부블록은 상기 CPP필름이 흡착되는 면 전체에 걸쳐 상기 상부흡입공이 균일한 간격으로 다수 개 배열되는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부흡입공은, 상기 상부블록의 저면 중 절곡 또는 만곡된 부위에 하나 이상 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.
   
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CPP필름을 상기 금속판 상면에 접합시키는 단계 이후, 상기 상부흡입공을 통해 공기를 배출시키면서 상기 상부블록을 상기 금속판으로부터 이격시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 케이스 제조방법.

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