KR101090076B1

KR101090076B1 - 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치

Info

Publication number: KR101090076B1
Application number: KR1020110006227A
Authority: KR
Inventors: 박세두; 신상기; 최경재
Original assignee: 주식회사 아이엠글로벌
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2011-12-07

Abstract

본 발명은 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 관한 것으로서, 메탈을 예열하여 공급하되 이 예열상태의 메탈에 대하여 필름을 직교 방향으로 공급 및 위치시킨 상태에 1차 융착하여 가접(假接)함과 동시에 절단하고, 2차 융착으로 진접(眞接)한 다음, 메탈을 정렬 지지한 상태에 필름의 양끝단부를 프레스 커팅한 후 권취하는 일련의 공정을 효율적으로 수행할 수 있으며, 불량 없이 양질의 품질과 규격화된 제품을 생산할 수 있으면서 생산성을 증대시킬 수 있는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 관한 것이다.

Description

2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치{FILM HEAT FUSION APPARATUS FOR ELECTRODE TAB OF SECONDARY BATTERY}

본 발명은 리튬계 2차 전지의 전극탭을 구성하는 필름을 띠 형태의 금속전극재료(일명 '메탈'이라고 함)에 열융착 처리하기 위한 전극탭 필름 열융착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극탭의 기재가 되는 메탈을 예열하여 공급하되 이 예열상태의 메탈에 대하여 필름을 직교 방향으로 공급 및 위치시킨 상태에 1차 융착하여 가접함과 동시에 절단하고, 2차 융착으로 진접한 다음, 메탈을 정렬한 후 필름의 양끝단부를 프레스 커팅하여 메탈에 직교되는 필름의 좌우 균형이 맞도록 규격화 처리할 수 있도록 한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 관한 것이다.

일반적으로 핸드폰, 노트북, 휴대용 개인정보 단말기(PDA) 등의 휴대용 모바일기기는 충방전이 가능한 2차 전지인 축전지가 포함된 배터리팩을 단말기의 일측면에 결합하여 사용하며, 이 배터리팩은 단말기측에 탈부착 가능하도록 구비되므로 휴대용 단말기의 휴대성과 더불어 이동성을 보장하여준다.

이와 같이, 휴대성과 이동성을 제공할 뿐만 아니라 재충전이 가능한 배터리인 2차 전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적인 상호변환을 통해 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지로서, 최근에는 에너지밀도가 높은 리튬계 2차 전지가 가장 많이 활용되고 있다.

이 리튬계 2차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질이 사용되는 리튬이온 전지와 고분자 전해질이 사용되는 리튬 폴리머 전지로 나눌 수 있다.

도 1은 종래 일반적으로 사용되는 리튬계 2차 전지를 나타낸 개략 사시도이고, 도 2는 도 1에서 전극탭의 구성요소를 발췌해 낸 사시도로서, 리튬계 폴리머 2차 전지의 구성을 개략적으로 살펴보면, 전지부(10)와, 상기 전지부(10)가 수용되는 수용공간을 갖는 파우치(20)로 이루어진다.

상기 전지부(10)는 양극판, 세퍼레이터, 음극판의 순서로 배열된 단위 셀(unit cell) 또는 양극판, 세퍼레이터, 음극판, 세퍼레이터, 양극판, 세퍼레이터, 음극판의 순서로 배열된 바이 셀(bi-cell)을 전지 용량에 맞게 젤리-롤형(jelly-roll type)으로 와인딩하거나 적층형(stack type)으로 다 수개를 라미네이팅하여 구성된다.

이때, 전지부(10)의 각 극판에는 전극단자인 양극 단자(11)와 음극 단자(12)의 일단이 전기적으로 접속되어 인출되어 있고, 이 양극 단자(11)와 음극 단자(12)에는 금속재질인 양극 탭(13)과 음극 탭(14)이 대응 매칭되어 그 일단이 용접 등의 방법으로 각각 연결되어 있으며, 이 양극 탭(13)과 음극 탭(14)의 타단은 외부와 통전이 가능하도록 파우치(20)의 가장자리측에 형성된 실링부(21)의 외측에 노출되도록 구비된다.

또한, 상기 양극 탭(13)과 음극 탭(14)의 각각에는 그 양면으로 필름(15)을 부착함으로써 전극탭("단자탭 또는 리드탭"이라고 호칭되기도 함)을 구성하게 되는데, 여기서 필름(15)은 파우치(20) 내에 충진되는 전해액이 누설되지 않도록 기능함과 더불어 절연기능을 발휘하게 된다.

상기 전극탭은 띠와 같은 형태로 구비된 양극 탭(13)의 금속재료(예를 들면, Al) 및 음극 탭(14)의 금속재료(예를 들면, Ni)에 그 양면으로 필름(15)을 위치시킨 다음 열원을 이용하여 융착 고정시킴에 의해 구비되는데, 이후 필요 길이로 절단하고 이를 양극 단자(11)측과 음극 단자(12)측에 용접 등의 방법으로 연결하게 된다.

덧붙여, 상기와 같이 전극탭을 양극 단자(11)측과 음극 단자(12)측에 연결한 다음에는 전지부(10)를 파우치(20)의 수용공간 내에 수납한 상태에 전해액을 충진한 후, 파우치(20)를 실링 처리하면 실링부(21)에서의 열융착에 의해 밀폐된다.

이때, 필름(15)이 부착된 양극 탭(13) 및 음극 탭(14)의 전극탭은 필름(15)이 파우치(20)의 실링부(21)측 접점부위에 개재되어 함께 열융착 실링처리에 사용됨에 의해 파우치(20) 내에 충진된 전해액이 양극 탭(13) 및 음극 탭(14)이 위치된 지점을 통하여 외부로 누출되는 현상을 방지할 수 있고, 외부의 습기가 파우치(20) 내부로 유입되는 현상을 차단할 수 있으며, 전극탭 부위에서 발생될 수 있는 단락(short)을 미연에 방지하는 기능을 발휘하게 된다.

한편, 도 3 및 도 4는 필름이 부착된 전극탭(리드탭)의 제조를 위해 제안된 바 있는 종래 이차전지용 리드탭 필름 융착장치를 나타낸 도면으로서, 리드탭(12)을 공급하도록 리드탭이 감겨있는 리드탭 공급릴(22)과; 상기 리드탭 공급릴(22)로부터 리드탭(12)을 소정의 피치를 갖도록 제어하면서 이송하는 입력측 리드텝이송부(30)와; 상기 입력측 리드탭이송부(30)로부터 인출되는 리드탭의 하류방향에 리드탭 공급릴(22)과 수직하면서 상하로 대응되게 배치되고, 필름(14a)(14b)이 감겨있는 필름 공급릴(52a)(52b)과; 상기 필름 공급릴(52a)(52b)로부터 필름을 소정의 피치로 이송하는 필름이송부(50)와; 상기 필름이송부(50)로부터 공급되는 필름을 진공흡착하고 소정의 길이만큼 절단하며 절단된 필름을 상기 리드탭이송부(30)로부터 공급되는 리드탭의 상면과 하면에 이송하여 부착하도록 상하에 대응되게 배치되는 필름절단이송부(70)와; 상기 리드탭(12)의 상면과 하면에 부착된 필름(14a)(14b)을 제1 온도에서 융착하는 제1 융착부재(41a)(41b)와; 상기 제1 융착부재에 의하여 융착된 필름을 상기 제1 온도보다 상대적으로 높은 제2 온도에서 융착하도록 리드탭(12)이 이송되는 방향에서 제1 융착부재의 하류에 배치되는 제2 융착부재(43a)(43b)와; 상기 제2 융착부재에 의하여 융착된 필름을 상기 제2 온도보다 상대적으로 높은 제3 온도에서 융착하도록 리드탭(12)이 이송되는 방향에서 제2 융착부재의 하류에 배치되는 제3 융착부재(45a)(45b)와; 상기 제3 융착부재로부터 필름이 융착된 리드탭을 소정의 피치로 이동시키는 출력측 리드탭이송부(110)와; 상기 출력측 리드탭이송부(110)로부터 공급되는 필름이 융착된 리드탭(16)을 권취하는 리드탭 수취릴(102)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상술한 구성을 갖는 종래 이차전지용 리드탭 필름 융착장치는 리드탭(12)에 대하여 필름(14a)(14b)을 상호 직교하도록 한 상태로 이송시켜 절단 및 진공흡착을 하고 필름(14a)(14b)이 흡착된 리드탭(12)을 3차에 걸친 융착을 하는 일련의 공정을 통하여 필름이 융착된 리드탭을 구성하게 하는 자동화 장치로서, 3차에 걸친 융착을 통하여 리드탭에 대한 필름의 접착강도를 높이고 접합부에 기포의 발생을 없게 할 뿐만 아니라 접합부에 주름을 없앰으로써 리드탭의 품질을 높일 수 있으며, 열수축으로 인한 리드탭 규격의 변화를 최소화할 수 있도록 한 것이다.

그런데, 이와 같은 종래 이차전지용 리드탭 필름 융착장치는 필름(14a)(14b)을 리드탭(12)측에 미접착시킨 상태에 규격사이즈로 절단작업을 먼저 수행한 후에 절단된 필름(14a)(14b)을 진공 흡착하여 이송 및 흡착력 해제를 통해 리드탭(12)측에 가접착시키는 구성으로, 절단된 필름(14a)(14b)을 리드탭(12)측에 직교 방향으로 가접착할 시 리드탭측에 가접착되는 필름의 좌우 불균형이 발생될 우려가 높을 뿐더러 필름의 좌우 불균형 발생시 이를 해소할 방법이 없고, 이는 제품 불량의 큰 요인이 됨은 물론 생산성 저하의 요인이 되며, 이차전지의 제조에 그대로 적용시 실링 처리의 불량으로 이어져 전해액의 누출을 야기하는 문제점을 지니고 있다.

또한, 종래 이차전지용 리드탭 필름 융착장치는 이송 공급되는 리드탭(12)과 필름(14a)(14b)측에 인장력을 부여하기 위한 구성이 필수적으로 설치되는 것으로서, 불필요한 부품 소요가 많고 장치의 단가를 높이는 요인이 되며, 리드탭측에 필름을 융착시키는 자동화처리 및 장치의 운용측면에서 효율성이 떨어지는 구조적 단점을 지니고 있다.

본 발명은 상술한 문제점 등을 감안하여 안출된 것으로서, 전극탭의 기재가 되는 메탈을 예열하여 공급하되 이 예열상태의 메탈에 대하여 필름을 직교 방향으로 공급 및 위치시킨 상태에 1차 융착하여 가접(假接)함과 동시에 절단하고, 2차 융착으로 진접(眞接)한 다음, 메탈을 정렬한 후 필름의 양끝단부를 프레스 커팅(press cutting)하여 메탈에 직교되는 필름의 좌우 균형이 맞도록 규격화 처리할 수 있도록 한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 품질을 높여 제품 신뢰성을 제고함은 물론 제품 불량을 없애고 생산성을 증대시킬 수 있도록 한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치는, 자연 회전력으로 감겨진 메탈을 공급하기 위한 메탈 공급부; 상기 메탈 공급부에 감겨진 메탈을 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 피치 이송부; 상기 피치 이송부에 의해 피치 이송되는 과정 중에 메탈을 예열 처리하여 필름과의 융착력을 높여주기 위한 메탈 예열부; 상기 피치 이송되어 공급되는 메탈에 대해 제1필름과 제2필름의 필름을 직교 방향으로 공급하되 메탈의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 필름 공급부; 상기 필름 공급부를 통해 메탈측의 상하로 제1필름과 제2필름의 필름을 위치시킨 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈측에 필름을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름을 절단하기 위한 필름 가접 및 절단부; 상기 필름 가접 및 절단부에 의해 메탈의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름과 제2필름에 대해 2차 열융착을 실시하여 필름의 융착력을 강화하기 위한 필름 진접부; 상기 필름 진접부를 통과한 필름이 진접(眞接)된 메탈측에 대해 필름의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름의 규격화된 절단을 실시하기 위한 프레스 커팅부; 상기 프레스 커팅부를 통과한 필름이 진접된 메탈을 권취하기 위한 메탈 권취부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 메탈 공급부와 메탈 예열부의 사이에 위치하여 메탈의 상측에 설치되며, 상하구동 실린더에 의해 승강 제어되고 메탈을 가압 지지하여 일시적으로 눌러주기 위한 수직가압부재를 갖는 메탈 가압지지부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 프레스 커팅부의 전후방향에 위치하여 배치되며, 필름이 진접된 메탈의 좌우측단면을 지지하여 메탈을 곧게 정렬 배치하여 주기 위한 메탈정렬클램프를 갖는 제1 메탈정렬부와 제2 메탈정렬부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 필름 공급부는 메탈측의 상하측으로 필름을 공급할 수 있도록 각각 제1필름 및 제2필름이 감겨있으며 자연 회전에 의한 필름 공급이 가능하도록 설치되는 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴; 상기 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴로부터 공급되는 제1필름 및 제2필름을 메탈의 상하측 방향으로 공급할 수 있도록 상하측으로 분배하여 가이드함과 아울러 수평 이송을 가이드하기 위한 상하 분배된 수평가이드홀을 갖는 필름분배가이드; 상기 필름분배가이드를 통해 상하 분배 및 수평 이송이 가이드되는 제1필름 및 제2필름을 동시에 잡아 메탈측 방향으로 일정거리 피치 이송하기 위한 중간스페이서를 갖는 필름이송척; 상기 필름이송척에 의해 피치 이송되는 제1필름 및 제2필름에 대해 메탈측 상하로 위치되게 최종 가이드함과 더불어 필름의 절단에 따른 용이성을 부여하기 위한 상하 분배된 가이드관통홀을 갖는 필름배출가이드; 를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 메탈 공급부와 메탈 예열부의 사이에 설치되며, 메탈과 필름과의 융착성을 높이기 위해 메탈의 양면을 세정하여 공급하기 위한 알콜솜 또는 초음파기에 의한 세정수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 메탈을 예열하여 공급하되 이 예열상태의 메탈에 대하여 필름을 직교 방향으로 공급 및 위치시킨 상태에 1차 융착하여 가접(假接)함과 동시에 절단하고, 2차 융착으로 진접(眞接)한 다음, 메탈을 정렬 지지한 상태에 필름의 양끝단부를 프레스 커팅한 후 권취하는 일련의 공정을 효율적으로 수행할 수 있으며, 불량 없이 양질의 품질과 규격화된 제품을 생산할 수 있으면서 생산성을 증대시키는 효과를 달성할 수 있다.

이를 통해, 메탈에 필름이 융착된 전극탭의 제품 신뢰성을 높일 수 있으며, 무엇보다 2차 전지의 제조에 적용시 전해액의 외부 누출현상을 방지하고 외부의 습기가 내부로 유입되는 현상을 차단하는 필름의 기능을 더욱 효과적으로 발휘되게 할 수 있다.

도 1은 종래 일반적으로 사용되는 리튬계 2차 전지를 나타낸 개략 사시도.
도 2는 도 1에서 전극탭의 구성요소를 발췌해 낸 사시도.
도 3은 종래 이차전지용 리드탭 필름 융착장치를 나타낸 측면도.
도 4는 종래 도 3의 A-A선 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 대한 전체 구성을 보인 개략적 구성 개념도.
도 6은 본 발명에 의한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 있어 필름 공급부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.
도 7은 본 발명에 있어 필름 가접 및 절단부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.
도 8은 본 발명에 있어 필름 진접부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.
도 9는 본 발명에 있어 프레스 커팅부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.
도 10은 본 발명에 있어 메탈 가압지지부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.
도 11은 본 발명에 있어 메탈정렬부를 설명하기 위해 나타낸 개략 구성도.

본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치는, 일정 폭을 갖는 띠 유형의 금속재료(이하 '메탈'이라 한다.) 상에 일정 간격으로 필름을 열융착시켜 부착함으로써 2차 전지에 사용하기 위한 양극 또는 음극의 전극탭을 만들어내는데 사용되는 자동화 장치로서, 도 5에서와 같이, 전극탭의 기재가 되는 메탈(M)을 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 공급 및 권취하기 위한 메탈 공급부(101)와 메탈 권취부(102)가 간격 배치되어 구비된다.

상기 메탈(M)은 전극탭의 제조를 위한 기재로서, 양극 금속재료로 알루미늄(Al)이 사용되고, 음극 금속재료로 니켈(Ni)이 사용된다.

상기 메탈 공급부(101)와 메탈 권취부(102)의 사이에는 메탈(M)이 공급되는 방향에서 권취가 수행되는 방향쪽으로 메탈 예열부(110), 필름 공급부(120), 필름 가접 및 절단부(130), 필름 진접부(140), 프레스 커팅부(150), 피치 이송부(160)가 순차 설치된다.

또한, 상기 메탈 공급부(101)와 메탈 예열부(110)의 사이에는 메탈 가압지지부(170)가 설치되어 구비되고, 상기 프레스 커팅부(150)의 앞쪽과 뒷쪽에는 각각 제1 메탈정렬부(181)와 제2 메탈정렬부(182)가 설치되어 구비된다.

이때, 상기 제1 메탈정렬부(181)는 필름 진접부(140)와 프레스 커팅부(150)의 사이에 구비되고, 상기 제2 메탈정렬부(182)는 프레스 커팅부(150)와 피치 이송부(160)의 사이에 구비된다.

상기 메탈 공급부(101)는 메탈공급릴(미 도시됨)에 메탈(M)이 감겨져있는 상태로 메탈(M)의 공급에 사용하기 위한 것이며, 상기 메탈 권취부(102)는 열융착에 의해 필름(F)이 일정 간격으로 부착된 상태의 메탈(M)을 메탈권취릴(미 도시됨)을 통해 권취하는데 사용하기 위한 것으로서, 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 의한 기재의 공급과 권취를 위한 일반적 구성에 해당되는 것이나, 본 발명에서는 메탈 공급부(101)와 메탈 권취부(102)에서의 메탈공급릴과 메탈권취릴의 모터 구동에 의한 회전력 제어로 공급과 권취 작업을 수행하는 일반적인 형태가 아닌 상기 피치 이송부(160)와의 연결 구성을 통하여서 기재인 메탈(M)을 상기 피치 이송부(160)의 동작에 의해 일정 길이로 정해진 거리만큼 피치(pitch) 공급과 이송이 이루어질 수 있도록 구성된다.

이를 위해, 상기 메탈 공급부(101)의 메탈공급릴은 자연 회전력이 발휘되도록 구비되고, 상기 메탈 권취부(102)의 메탈권취릴은 권취의 용이함을 위해 모터 구동에 의한 회전 제어가 이루어지도록 구비된다.

상기 메탈 예열부(110)는 기재인 메탈(M) 측에 필름(F)을 열융착하기 전에 미리 히터 열로 메탈(M)을 예열시킴으로써 필름(F)과의 융착력을 높일 수 있도록 하기 위한 것으로서, 도시하지는 않았으나, 내장 히터에 의해 가열된 예열블럭의 내부를 메탈(M)이 관통하여 지나갈 때 메탈(M)의 예열이 이루어지도록 구성된다.

상기 필름 공급부(120)는 공급되는 메탈(M)에 대하여 필름(F)을 직교 방향으로 공급 이송하되 메탈(M)의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 것으로서, 상기 필름 가접 및 절단부(130)의 일측 방향에 위치되어 전체설비의 T자형 구조를 이루도록 구비된다.

상기 필름 공급부(120)는 도 6의 예시에서와 같이, 메탈(M)측의 상하측으로 필름(F)을 공급할 수 있도록 각각 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)이 감겨있으며 자연 회전에 의한 필름(F) 공급이 가능하도록 설치되는 제1 필름공급릴(121) 및 제2 필름공급릴(122)과, 상기 제1 필름공급릴(121) 및 제2 필름공급릴(122)로부터 공급되는 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)을 메탈(M)의 상하측 방향으로 공급할 수 있도록 상하측으로 분배하여 가이드함과 아울러 수평 이송을 가이드하기 위한 상하 분배된 수평가이드홀(123a)을 갖는 필름분배가이드(123)와, 상기 필름분배가이드(123)를 통해 상하 분배 및 수평 이송이 가이드되는 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)을 동시에 잡아 메탈(M)측 방향으로 일정거리 피치 이송하기 위한 중간스페이서(124a)를 갖는 필름이송척(124)과, 상기 필름이송척(124)에 의해 피치 이송되는 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)에 대해 메탈(M)측 상하로 위치되게 최종 가이드함과 더불어 필름(F)의 절단에 따른 용이성을 부여하기 위한 상하 분배된 가이드관통홀(125a)을 갖는 필름배출가이드(125)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 필름이송척(124)은 상하에 각각 위치하여 한쌍으로 구비되는데, 상하 위치된 한쌍의 필름이송척(124)은 동시 작동으로 제1필름(F1)과 제2필름(F2)을 잡아 지지할 수 있도록 설치되고, 한쌍의 필름이송척(124) 사이에 구비되는 중간스페이서(124a)는 필름이송척(124)의 동작시 제1필름(F1)과 제2필름(F2)에 대해 이들이 상하 분배된 상태로 일정간격을 유지할 수 있게 한다.

상기 중간스페이서(124a)를 일체로 갖는 필름이송척(124)은 좌우구동 실린더(미 도시됨)와의 결합을 통해 좌측 또는 우측 방향으로 일정거리만큼 피치 이동하도록 구성되며, 이를 통해 필름(F)을 메탈(M)측 상하에 위치하도록 공급할 수 있게 된다.

상기 필름(F)은 주로 PP(폴리프로필렌)필름이 사용된다.

상기 필름 가접 및 절단부(130)는 메탈(M)이 공급 이송되는 진행방향의 공급라인 상에 위치되며, 상기 필름 공급부(120)를 통하여 메탈(M)측의 상하로 제1필름(F1)과 제2필름(F2)의 필름(F)이 위치된 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈(M)에 필름(F)을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름(F)을 절단하기 위한 것으로서, 도 7에서와 같이, 공급 이송되는 메탈(M)의 상하 방향에 위치하여 한쌍의 가접융착블럭(131)(132)이 구비되고, 상측에 위치된 가접융착블럭(131)의 측부에 이웃하여 필름 공급부의 필름배출가이드(125)를 최종 통과한 필름(F)을 절단할 수 있도록 필름커터(133)가 구비된다.

이때, 상기 한쌍의 가접융착블럭(131)(132) 각각에는 히터(미 도시됨)가 내장되어 있고, 상하구동 실린더(미 도시됨)와의 결합을 통해 승강이 제어되도록 구성된다.

상기 필름커터(133) 또한, 상하구동 실린더와의 결합을 통해 승강이 제어되도록 구성된다.

상기 필름 진접부(140)는 상기 필름 가접 및 절단부(130)에 의해 메탈(M)의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름(F1)과 제2필름(F2)에 대해 2차 열융착을 실시하여 메탈(M)측에 부착된 필름(F)의 융착력을 강화하기 위한 것으로서, 도 8에서와 같이, 필름(F)이 가접된 메탈(M)의 상하 방향에 위치하여 히터가 내장된 한쌍의 진접융착블럭(141)(142)이 구비되며, 각각 상하구동 실린더(미 도시됨)와의 결합을 통해 승강이 제어되도록 구성된다.

상기 프레스 커팅부(150)는 상기 필름 진접부(140)를 통과한 필름(F)이 진접(眞接)된 메탈(M)측에 대해 필름(F)의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름(F)의 규격화된 절단을 실시하기 위한 것으로서, 도 9에서와 같이, 필름(F)이 진접된 메탈(M)의 상하 방향에 위치하여 커터를 갖는 상부프레스블럭(151)과 하부프레스블럭(152)이 구비되며, 각각 상하구동 실린더(미 도시됨)와의 결합을 통해 승강이 제어되도록 구성된다.

상기 피치 이송부(160)는 메탈 공급부(101)와 메탈 권취부(102)를 통해 롤투롤 이송하도록 구비된 메탈(M)을 잡아 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 것으로서, 메탈(M)을 측방향에서 잡을 수 있도록 배치된 이송척(161)과, 상기 이송척(161)을 전후 방향으로 피치 이동되게 제어하는 실린더블럭(162)으로 구성된다.

상기 메탈 가압지지부(170)는 도 10에서와 같이, 상하구동 실린더(미 도시됨)에 의해 승강이 제어되고 메탈(M)을 가압 지지하여 일시적으로 눌러주기 위한 수직가압부재(171)를 가지며, 이는 메탈(M)을 지지하여 일시 고정하는 스토퍼기능을 하는 것으로서, 동시 진행되는 필름 가접과 필름 진접 및 필름 프레스 커팅 등의 작업시 메탈(M)을 가압 지지하여줌으로써 띠 형태의 메탈(M)이 인장 또는 수축되는 현상을 방지하여 제품 불량을 없앨 수 있도록 하기 위함이다.

상기 제1 메탈정렬부(181)와 제2 메탈정렬부(182)는 상기 프레스 커팅부(150)의 전후방향에서 필름(F)이 진접된 메탈(M)의 좌우측단면을 지지하여 메탈(M)을 직선방향으로 곧게 정렬 배치하여 주기 위한 것으로서, 이러한 메탈(M) 정렬을 선행한 후 메탈(M)측에 진접된 필름(F)에 대해 양측 끝단부를 프레스 커팅하게 되면 메탈(M)의 좌우 양측방향으로 좌우 균형을 이룬 필름(F)을 남길 수 있고 양질의 규격화를 구현할 수 있으며, 제품 불량을 없애면서 생산성을 증대시킬 수 있으며, 2차 전지의 제조에 적용시 양질의 실링처리가 가능하여 전해액의 누출을 방지할 수 있게 된다.

상기 제1 메탈 정렬부(181)와 제2 메탈정렬부(182)는 동일한 구성 및 동작을 하는 것으로서, 도 11에서와 같이, 에어실린더(미 도시됨)에 의해 좌우방향으로 이동 가능하도록 설치된 한쌍의 메탈정렬클램프(181a)(182a)로 구성되며, 이 메탈정렬클램프(181a)(182a)의 하측 내부에는 메탈(M)의 폭에 맞게 사이간격을 조절할 수 있도록 하기 위한 간격조절 스페이서(181b)(182b)가 구비될 수 있다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 메탈 공급부(101)와 메탈 예열부(110)의 사이에는 메탈(M)과 필름(F)과의 융착성을 높이기 위해 메탈(M)의 양면을 세정하기 위한 세정수단이 구비될 수 있는데, 이 세정수단은 알콜솜 또는 초음파기가 될 수 있으며, 때로는 사전에 메탈이 감긴 메탈 공급릴을 초음파 세정한 후 장치에 투입할 수도 있다 할 것이다.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명에 의한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

전극탭의 기재가 되는 메탈(M)은 메탈 공급부(101)로부터 공급되어 메탈 권취부(102)에서 권취할 수 있도록 롤투롤 방식으로 처리되는데, 메탈공급릴에 감겨진 상태로 장치 상에 로딩된 메탈(M)은 장치의 전방에 설치된 피치 이송부(160)에서의 전진 동작에 의해 메탈(M)을 일정거리만큼 피치 이송하여 공급하게 된다.

이때, 피치 이송부(160)에서는 실린더블럭(162)을 이용한 전후진 이동 및 반복적인 동작을 수행하게 되고, 이송척(161)으로 메탈(M)을 잡은 상태에 실린더 구동을 통해 공급이 진행되는 방향으로 이송척(161)을 전진 이동배치 및 반복 동작으로 메탈(M)의 피치 이송과 더불어 일련의 공정진행을 가능하게 한다.

이렇듯, 피치 이송부(160)에 의해 일련의 공정진행이 이루어지도록 피치 이송되는 메탈(M)은 메탈 예열부(110)를 관통하여 지나가면서 예열 처리되고, 필름 가접 및 절단부(130)측으로 위치 이동되며, 예열상태에 있는 메탈(M)측에 필름 공급부(120)에서 필름(F)을 피치 이송시켜 공급하게 된다.

이때, 필름 공급부(120)는 제1 필름공급릴(121)과 제2 필름공급릴(122)로부터 공급되는 제1필름(F1)과 제2필름(F2)의 필름(F)에 대해 상하 분배된 수평가이드홀(123a)을 갖는 필름분배가이드(123)를 통해 상하측으로 분배하여 가이드함과 아울러 수평 이송을 가이드하고, 중간스페이서(124a)를 갖는 필름이송척(124)을 통해 상하 분배된 제1필름(F1)과 제2필름(F2)을 동시에 잡아 좌우 실린더 구동을 통해 필름이송척(124)을 위치 이동시킴으로써 메탈(M)측 방향으로 일정거리 피치 이송하게 되며, 이에 의해 필름배출가이드(125)의 가이드관통홀(125a)을 최종 통과하여 제1필름(F1)과 제2필름(F2)을 예열상태에 있는 메탈(M)측 상하에 위치되도록 공급된다.

이렇게, 제1필름(F1)과 제2필름(F2)이 메탈(M)의 상하에 정렬 배치되면, 필름가접 및 절단부(130)에서 히팅열을 갖는 한쌍의 가접융착블럭(131)(132)으로 가압 열을 가함으로써 제1필름(F1)과 제2필름(F2)을 융착시켜 메탈(M)측에 제1필름(F1)과 제2필름(F2)을 가접착시킴과 동시에 커터(133)를 통해 절단 처리하게 된다.

이와 같이, 필름가접 및 절단부(130)를 통해 필름(F)이 가접된 메탈(M)은 피치 이송부(160)의 동작에 의해 피치 이송되어 필름 진접부(140) 상에 위치되고, 이 필름 진접부(140)에서 히팅열을 갖는 한쌍의 진접융착블럭(141)(142)으로 가압 열을 다시 한번 가함으로써 메탈(M)과 필름(F)간에 더욱 강화된 융착력으로 결합상태를 유지하도록 처리된다.

필름 진접부(140)를 거친 필름이 융착된 메탈(M)은 피치 이송부(160)의 동작에 의해 피치 이송되어 프레스 커팅부(150) 상에 위치되고, 이 프레스 커팅부(150)에서 커터를 갖는 상부프레스블럭(151)과 하부프레스블럭(152)을 통해 프레스 커팅되어 메탈(M)에 융착된 필름(F)에 대해 규격화 처리하게 된다.

이때, 프레스 커팅부(150)를 통한 필름(F)의 프레스 커팅 전에 프레스 커팅부(150)의 전후방향에서 제1 메탈정렬부(181)와 제2 메탈정렬부(182)를 통해 필름(F)이 융착된 메탈(M)의 좌우측단면을 지지하여줌으로써 메탈(M)을 직선방향으로 곧게 정렬 배치하도록 처리되며, 이러한 메탈(M) 정렬을 프레스 커팅 전에 선행함에 따라 메탈(M)의 좌우 양측방향으로 좌우 균형을 이룬 필름(F)을 남길 수 있고 양질의 규격화를 구현할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 일련의 공정을 진행함에 있어 필름가접 및 절단부(130)와 필름 진접부(140) 및 프레스 커팅부(150)에 따른 공정을 수행할 때에는 메탈 가압지지부(170)의 수직가압부재(171)로 공급되는 메탈(M)의 상면을 가압 지지하여 일시적으로 눌러주게 되는데, 이를 통해 메탈(M)이 인장 또는 수축되는 현상을 방지할 수 있고 제품 불량을 없앨 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 메탈(M)을 예열하여 공급하되 이 예열상태의 메탈(M)에 대하여 필름(F)을 직교 방향으로 공급 및 위치시킨 상태에 1차 융착하여 가접(假接)함과 동시에 절단하고, 2차 융착으로 진접(眞接)한 다음, 메탈(M)을 정렬 지지한 상태에 필름(F)의 양끝단부를 프레스 커팅한 후 권취하는 일련의 공정을 수행하게 되며, 메탈에 필름이 융착된 양질의 전극탭을 생산할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.

101: 메탈 공급부 102: 메탈 권취부
110: 메탈 예열부 120: 필름 공급부
121: 제1 필름공급릴 122: 제2 필름공급릴
123: 필름분배가이드 124: 필름이송척
125: 필름배출가이드 130: 필름 가접 및 절단부
131,132: 가접융착블럭 133: 커터
140: 필름진접부 141,142: 진접융착블럭
150: 프레스 커팅부 151: 상부프레스블럭
152: 하부프레스블럭 160: 피치 이송부
161: 이송척 162: 실린더블럭
170: 메탈 가압지지부 181,182: 메탈정렬부
F: 필름 M: 메탈

Claims

일정 폭을 갖는 메탈에 일정 간격으로 필름을 제공하여 열융착 처리하기 위한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 있어서,
자연 회전력으로 감겨진 메탈을 공급하기 위한 메탈 공급부;
상기 메탈 공급부에 감겨진 메탈을 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 피치 이송부;
상기 피치 이송부에 의해 피치 이송되는 과정 중에 메탈을 예열 처리하여 필름과의 융착력을 높여주기 위한 메탈 예열부;
상기 피치 이송되어 공급되는 메탈에 대해 제1필름과 제2필름의 필름을 직교 방향으로 공급하되 메탈의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 필름 공급부;
상기 필름 공급부를 통해 메탈측의 상하로 제1필름과 제2필름의 필름을 위치시킨 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈측에 필름을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름을 절단하기 위한 필름 가접 및 절단부;
상기 필름 가접 및 절단부에 의해 메탈의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름과 제2필름에 대해 2차 열융착을 실시하여 필름의 융착력을 강화하기 위한 필름 진접부;
상기 필름 진접부를 통과한 필름이 진접(眞接)된 메탈측에 대해 필름의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름의 규격화된 절단을 실시하기 위한 프레스 커팅부;
상기 프레스 커팅부를 통과한 필름이 진접된 메탈을 권취하기 위한 메탈 권취부; 및
상기 메탈 공급부와 메탈 예열부의 사이에 위치하여 메탈의 상측에 설치되며, 상하구동 실린더에 의해 승강 제어되고 메탈을 가압 지지하여 일시적으로 눌러주기 위한 수직가압부재를 갖는 메탈 가압지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치.
일정 폭을 갖는 메탈에 일정 간격으로 필름을 제공하여 열융착 처리하기 위한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 있어서,
자연 회전력으로 감겨진 메탈을 공급하기 위한 메탈 공급부;
상기 메탈 공급부에 감겨진 메탈을 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 피치 이송부;
상기 피치 이송부에 의해 피치 이송되는 과정 중에 메탈을 예열 처리하여 필름과의 융착력을 높여주기 위한 메탈 예열부;
상기 피치 이송되어 공급되는 메탈에 대해 제1필름과 제2필름의 필름을 직교 방향으로 공급하되 메탈의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 필름 공급부;
상기 필름 공급부를 통해 메탈측의 상하로 제1필름과 제2필름의 필름을 위치시킨 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈측에 필름을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름을 절단하기 위한 필름 가접 및 절단부;
상기 필름 가접 및 절단부에 의해 메탈의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름과 제2필름에 대해 2차 열융착을 실시하여 필름의 융착력을 강화하기 위한 필름 진접부;
상기 필름 진접부를 통과한 필름이 진접(眞接)된 메탈측에 대해 필름의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름의 규격화된 절단을 실시하기 위한 프레스 커팅부;
상기 프레스 커팅부를 통과한 필름이 진접된 메탈을 권취하기 위한 메탈 권취부; 및
상기 프레스 커팅부의 전후방향에 위치하여 배치되며, 필름이 진접된 메탈의 좌우측단면을 지지하여 메탈을 곧게 정렬 배치하여 주기 위한 메탈정렬클램프를 갖는 제1 메탈정렬부와 제2 메탈정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치.
일정 폭을 갖는 메탈에 일정 간격으로 필름을 제공하여 열융착 처리하기 위한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 있어서,
자연 회전력으로 감겨진 메탈을 공급하기 위한 메탈 공급부; 상기 메탈 공급부에 감겨진 메탈을 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 피치 이송부; 상기 피치 이송부에 의해 피치 이송되는 과정 중에 메탈을 예열 처리하여 필름과의 융착력을 높여주기 위한 메탈 예열부; 상기 피치 이송되어 공급되는 메탈에 대해 제1필름과 제2필름의 필름을 직교 방향으로 공급하되 메탈의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 필름 공급부; 상기 필름 공급부를 통해 메탈측의 상하로 제1필름과 제2필름의 필름을 위치시킨 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈측에 필름을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름을 절단하기 위한 필름 가접 및 절단부; 상기 필름 가접 및 절단부에 의해 메탈의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름과 제2필름에 대해 2차 열융착을 실시하여 필름의 융착력을 강화하기 위한 필름 진접부; 상기 필름 진접부를 통과한 필름이 진접(眞接)된 메탈측에 대해 필름의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름의 규격화된 절단을 실시하기 위한 프레스 커팅부; 상기 프레스 커팅부를 통과한 필름이 진접된 메탈을 권취하기 위한 메탈 권취부로 구성되어지되,
상기 필름 공급부는 메탈측의 상하측으로 필름을 공급할 수 있도록 각각 제1필름 및 제2필름이 감겨있으며 자연 회전에 의한 필름 공급이 가능하도록 설치되는 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴; 상기 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴로부터 공급되는 제1필름 및 제2필름을 메탈의 상하측 방향으로 공급할 수 있도록 상하측으로 분배하여 가이드함과 아울러 수평 이송을 가이드하기 위한 상하 분배된 수평가이드홀을 갖는 필름분배가이드; 상기 필름분배가이드를 통해 상하 분배 및 수평 이송이 가이드되는 제1필름 및 제2필름을 동시에 잡아 메탈측 방향으로 일정거리 피치 이송하기 위한 중간스페이서를 갖는 필름이송척; 및 상기 필름이송척에 의해 피치 이송되는 제1필름 및 제2필름에 대해 메탈측 상하로 위치되게 최종 가이드함과 더불어 필름의 절단에 따른 용이성을 부여하기 위한 상하 분배된 가이드관통홀을 갖는 필름배출가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치.
일정 폭을 갖는 메탈에 일정 간격으로 필름을 제공하여 열융착 처리하기 위한 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치에 있어서,
자연 회전력으로 감겨진 메탈을 공급하기 위한 메탈 공급부;
상기 메탈 공급부에 감겨진 메탈을 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 피치 이송부;
상기 피치 이송부에 의해 피치 이송되는 과정 중에 메탈을 예열 처리하여 필름과의 융착력을 높여주기 위한 메탈 예열부;
상기 피치 이송되어 공급되는 메탈에 대해 제1필름과 제2필름의 필름을 직교 방향으로 공급하되 메탈의 상하측에 위치하도록 이격 및 분배 공급하기 위한 필름 공급부;
상기 필름 공급부를 통해 메탈측의 상하로 제1필름과 제2필름의 필름을 위치시킨 상태에 1차 열융착을 실시하여 메탈측에 필름을 가접(假接)하고 이와 동시에 필름을 절단하기 위한 필름 가접 및 절단부;
상기 필름 가접 및 절단부에 의해 메탈의 상하방향으로 위치하여 가접 및 절단 상태에 있는 제1필름과 제2필름에 대해 2차 열융착을 실시하여 필름의 융착력을 강화하기 위한 필름 진접부;
상기 필름 진접부를 통과한 필름이 진접(眞接)된 메탈측에 대해 필름의 양측 끝단부를 프레스 커팅하여 필름의 규격화된 절단을 실시하기 위한 프레스 커팅부;
상기 프레스 커팅부를 통과한 필름이 진접된 메탈을 권취하기 위한 메탈 권취부;
상기 메탈 공급부와 메탈 예열부의 사이에 위치하여 메탈의 상측에 설치되며, 상하구동 실린더에 의해 승강 제어되고 메탈을 가압 지지하여 일시적으로 눌러주기 위한 수직가압부재를 갖는 메탈 가압지지부; 및
상기 프레스 커팅부의 전후방향에 위치하여 배치되며, 필름이 진접된 메탈의 좌우측단면을 지지하여 메탈을 곧게 정렬 배치하여 주기 위한 메탈정렬클램프를 갖는 제1 메탈정렬부와 제2 메탈정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치.
제 4항에 있어서,
상기 필름 공급부는 메탈측의 상하측으로 필름을 공급할 수 있도록 각각 제1필름 및 제2필름이 감겨있으며 자연 회전에 의한 필름 공급이 가능하도록 설치되는 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴;
상기 제1 필름공급릴 및 제2 필름공급릴로부터 공급되는 제1필름 및 제2필름을 메탈의 상하측 방향으로 공급할 수 있도록 상하측으로 분배하여 가이드함과 아울러 수평 이송을 가이드하기 위한 상하 분배된 수평가이드홀을 갖는 필름분배가이드;
상기 필름분배가이드를 통해 상하 분배 및 수평 이송이 가이드되는 제1필름 및 제2필름을 동시에 잡아 메탈측 방향으로 일정거리 피치 이송하기 위한 중간스페이서를 갖는 필름이송척; 및
상기 필름이송척에 의해 피치 이송되는 제1필름 및 제2필름에 대해 메탈측 상하로 위치되게 최종 가이드함과 더불어 필름의 절단에 따른 용이성을 부여하기 위한 상하 분배된 가이드관통홀을 갖는 필름배출가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지의 전극탭 필름 열융착장치.