KR101119070B1 - Container for lithium polymer battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시트 타입의 파우치가 올려지는 하부 다이 내부에 히터를 내장하여 파우치를 가압 성형하는 과정에서 크랙이나 주름 등의 제품 불량률이 발생하지 않도록 하는 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of molding a container for a lithium polymer battery, and more particularly, a product defect rate such as cracks or wrinkles is increased in a process of press molding the pouch by embedding a heater in a lower die where a sheet type pouch is placed. The present invention relates to a method for molding a container for a lithium polymer battery that does not occur.
최근 카메라 일체형 VTR, 오디오, 랩탑형 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 전화기 등의 새로운 포터블 전자기기의 소형화 및 경량화 추세와 관련하여, 이들 기기의 전원으로 사용되는 전지의 성능을 고성능화하고, 대용량화하는 기술이 필요하게 되었으며, 특히 경제적인 측면에서 이들 전지의 제조 원가를 절감하는 기술 개발 노력이 진행되고 있다.
일반적으로 전지는 망간 전지, 알카리 전지, 수은 전지, 산화은 전지 등과 같이 일회용으로 사용하는 1차 전지와 납축전지, 금속수소화물을 음극 활물질로 하는 Ni-MH(니켈-메탈하이드라이드) 전지, 밀폐형 니켈-카드뮴 전지와 리튬-금속 전지, 리튬-이온 전지(LIB:Lithium Ion Battery), 리튬-폴리머 전지(LPB: Lithium Polymer Battery)와 같은 리튬군 전지 등과 같이 재충전하여 사용할 수 있는 이차 전지, 그리고 연료 전지, 태양 전지 등으로 구분할 수 있다.
이 중 1차 전지는 용량이 적고, 수명이 짧으며, 재활용이 되지 않으므로 환경 오염을 일으키는 문제점이 있는데 반하여, 이차 전지는 재충전하여 사용할 수 있어 수명이 길며, 전압도 1차 전지보다 월등히 높아 성능과 효율성 측면에서 우수하며,폐기물의 발생도 적어 환경 보호 측면에서도 우수하다.
상기한 전지 중 리튬 계열 이차 전지가 다른 전지에 비하여 작동 전압과 중량당 에너지 밀도가 우수하여 현재 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등 소형 경량화가 요구되는 첨단 전자 기기 분야에서 그 수요가 증가하고 있다.
일반적인 리튬 계열 이차 전지는 일반적인 리튬 이온 전지는 음극으로 알카리 금속인 리튬 또는 탄소를 사용하고, 양극으로 전이 금속 산화물(transition metal oxide) 및 산화물 고용체(LiMxCo1-xO2, LiMxCo1-xO2, M=Ni, Co, Fe, Mn, Cr,.. )를 사용하며, 전해질로는 유기 용매 또는 폴리머를 사용하는 전지이다.
상기한 리튬 계열 이차 전지 중 리튬 폴리머 계열 전지는 파우치라 칭해지는 용기로 감싼 상태에서 전해액을 주입하여 리튬 폴리머 계열 전지를 제조하게 된다.
한편, 상기 리튬 폴리머 계열 전지에 사용되는 파우치는 통상 프레스로 가압하여 중앙부에 리튬 폴리머 계열 전지가 수용될 수 있는 수용공간이 형성되도록 성형된다.
그러나 파우치는 통상 알루미늄시트를 다층으로 적층시켜 제작된 다층시트 구조임에 따라 연신율이 낮은 관계로 프레스로 파우치를 가압할 때, 가압부위에 낮은 연신율로 인해 크랙이나 주름이 발생하여 상품 가치가 떨어지는 단점이 있다.
Recently, with the trend toward miniaturization and lightening of new portable electronic devices such as camera-integrated VTRs, audio, laptop personal computers, portable telephones, and the like, there is a need for a technology for increasing the performance and capacity of batteries used as power sources for these devices. In particular, efforts are being made to develop technologies that reduce manufacturing costs of these batteries, particularly in economic terms.
In general, batteries include primary batteries used for single use, such as manganese batteries, alkaline batteries, mercury batteries, and silver oxide batteries, Ni-MH (nickel-metal hydride) batteries using lead-acid batteries, and metal hydrides as negative active materials, and sealed nickel. Rechargeable secondary batteries such as cadmium batteries, lithium-metal batteries, lithium-ion batteries (LIB), lithium group batteries such as lithium polymer batteries (LPB), and fuel cells , Solar cells and the like.
Among them, primary batteries have a small capacity, short lifespan, and are not recycled, causing environmental pollution. On the other hand, secondary batteries can be recharged and used for a long time, and voltage is much higher than that of primary batteries. It is excellent in terms of efficiency, and generates less waste, which is also excellent in environmental protection.
Among the above-described batteries, lithium-based secondary batteries have a higher operating voltage and energy density per weight than other batteries, and thus, demands of the lithium-based secondary batteries are increasing in the field of high-tech electronic devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and the like which require small size and light weight.
A typical lithium secondary battery uses an alkali metal lithium or carbon as a negative electrode, and a transition metal oxide and an oxide solid solution (LiMxCo1-xO2, LiMxCo1-xO2, M = Ni, Co) as a cathode. , Fe, Mn, Cr, ..), the electrolyte is a battery using an organic solvent or a polymer.
Among the lithium-based secondary batteries, the lithium polymer-based battery is manufactured by injecting an electrolyte solution in a state called a pouch.
On the other hand, the pouches used in the lithium polymer series battery are pressurized by a press and are molded to form a receiving space in which the lithium polymer series battery can be accommodated in the center portion.
However, the pouch is a multi-layered sheet structure manufactured by stacking aluminum sheets in multiple layers. Therefore, when pressing the pouch with a press due to low elongation, cracks and wrinkles are generated due to low elongation at the pressurized portion. There is this.
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따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 본 발명의 목적은, 리튬 폴리머 계열 전지를 수용할 수 있도록 시트 타입의 파우치를 가압 성형하는 과정에서 상기 파우치가 올려지는 하부 다이 내부에 열선을 내장하여 파우치의 가압 부위에 크랙이나 주름 등의 제품 불량률이 발생하지 않도록 하는 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법을 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention to solve the problems as described above, in the process of press-molding the sheet-type pouch to accommodate the lithium polymer-based battery, the built-in hot wire inside the lower die on which the pouch is mounted, The present invention provides a method of molding a container for a lithium polymer battery such that a product defect rate such as cracks or wrinkles does not occur in a pressurized portion.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 알루미늄 시트를 여러장 적층시켜 구성한 파우치를 리튬 폴리머 계열 전지용 용기로 성형하는 리튬 폴리머 계열 전지용 용기 성형 프레스에 있어서, 상기 파우치가 올려지며 중앙으로는 성형구멍이 형성된 하부다이와, 상기 하부다이 위쪽에 일정거리 떨어진 상태로 배치되며 상부프레스의 동작에 따라 상기 하부다이에 올려져 있는 파우치를 가압한 상태로 상기 하부다이의 성형구멍에 삽입되며 상기 파우치를 상기 성형구멍에 대응하는 형상으로 가압 성형하는 성형툴 및 상기 하부다이의 내부에 설치되며 외부에서 인가된 전원으로 발열하며 상기 하부다이에 올려져 있는 파우치를 데워주는 히터를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 나일론층과 접착층 및 알루미늄층, 그리고 접착층과 실링층으로 이루어진 파우치를 제조하는 단계와, 상기 하부다이의 내부에 설치된 히터에 전원을 인가하여 상기 하부다이를 90~100℃의 온도로 데워준 상태에서 상기 파우치를 하부다이의 상면에 올려놓는 단계와, 상기 상부프레스를 하강시켜 파우치를 상기 하부다이의 성형구멍의 형상에 대응하도록 하고 2000~3000kgf/㎠의 압력으로 가압한 상태에서 2.5초 동안 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
The present invention for achieving the above object is a lithium polymer-based battery container forming press for forming a pouch formed by stacking a plurality of aluminum sheets in a lithium polymer-based battery container, the pouch is raised and the forming hole is formed in the center A lower distance from the lower die and a predetermined distance above the lower die, and is inserted into the forming hole of the lower die while pressing the pouch mounted on the lower die according to the operation of the upper press. And a heater installed inside the lower die and pressurized into a corresponding shape, and a heater that generates heat with a power applied from the outside and heats the pouch mounted on the lower die.
In addition, the present invention comprises the steps of manufacturing a pouch consisting of a nylon layer, an adhesive layer and an aluminum layer, and an adhesive layer and a sealing layer, by applying power to a heater installed inside the lower die temperature of the lower die 90 ~ 100 ℃ Placing the pouch on the upper surface of the lower die in the warmed state, and lowering the upper press so that the pouch corresponds to the shape of the forming hole of the lower die and pressurized at a pressure of 2000 to 3000 kgf / cm 2. Characterized in that it consists of a step of molding for 2.5 seconds.
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본 발명은 리튬 폴리머 계열 전지를 수용할 수 있도록 시트 타입의 파우치를 가압 성형하는 과정에서 상기 파우치가 올려지는 하부 다이 내부에 열선을 내장하여 프레스로 상기 파우치를 가압 성형할 때, 파우치가 상기 하부 다이의 히터에서 발산되는 열원에 의해 데워지도록 함으로서 파우치의 연신율을 높여 파우치의 가압 부위에 크랙이나 주름 등의 제품 불량률이 발생하지 않도록 하는 장점이 있다.
According to the present invention, when the pouch is press-molded by inserting a hot wire inside a lower die on which the pouch is placed in the process of press forming the sheet type pouch to accommodate a lithium polymer series battery, the pouch is press-molded. By warming by the heat source emitted from the heater of the pouch has the advantage of increasing the elongation of the pouch so that product defect rate such as cracks and wrinkles do not occur in the pressurized portion of the pouch.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 리튬 폴리머 계열 전지용 용기 성형 프레스의 구성을 보이고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 프레스를 이용하여 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 과정을 보이고 있는 도면.1 is a view showing the configuration of a container molding press for a lithium polymer battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a process of forming a container for a lithium polymer battery using a press illustrated in FIG. 1.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 리튬 폴리머 계열 전지를 수용할 수 있도록 시트 타입의 파우치를 가압 성형하는 과정에서 상기 파우치가 올려지는 하부 다이 내부에 열선을 내장하여 프레스로 상기 파우치를 가압 성형할 때, 파우치가 상기 하부 다이의 히터에서 발산되는 열원에 의해 데워지도록 함으로서 파우치의 연신율을 높여 파우치의 가압 부위에 크랙이나 주름 등의 제품 불량률이 발생하지 않도록 하는 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법을 구현하고자 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리튬 폴리머 계열 전지용 용기 성형 프레스의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 상기 성형 프레스를 이용하여 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 과정을 보이고 있는 도면이다.
상기 도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 리튬 폴리머 계열 전지용 용기 성형 프레스(100)는 상부프레스(10)와 베이스(50)로 크게 나뉘어 구성한다.
상기 상부프레스(10)는 도시하지 않은 구동원인 실린더의 동력으로 하강 동작을 수행하는 수단으로서, 상기 상부프레스(10)의 하단에는 성형툴(12)이 설치되고, 상기 성형툴(12) 둘레면을 따라 상부다이(14)가 끼워지도록 구성한다.
상기 성형툴(12)은 상기 상부프레스(10)의 하강 동작에 따라 후술하는 하부다이(30)의 성형구멍(32)으로 삽입되며, 상기 하부다이(30)에 올려져 있는 파우치(70)를 가압하여 상기 성형구멍(32)의 형상에 대응하도록 파우치(70)를 가압 성형하게 된다.
이때, 상기 파우치(70)는 성형툴(12)에 의해 가압되어 성형되는 부분은 성형부(70b)라 하고 상부다이(14)에 의해 밀착되는 부분을 외주연부(70a)라 한다.
상기 상부다이(14)는 상기 성형툴(12)의 둘레면에 끼워진 상태에서 상기 성형툴(12)이 파우치(70)의 성형부(70b)를 가압할 때, 상기 파우치(70)의 외주연부(70a)에 밀착되며 파우치(70)가 하부다이(30)의 성형구멍(32)으로 밀려들어가지 않도록 압착 고정시킨다. 이때 상기 상부다이(14)와 상부프레스(10)는 서로 가이드핀(16)으로 연결 구성하여 상기 상부다이(14)를 성형툴(12)의 둘레면에서 상/하 이동 가능하게 지지되도록 한다.
한편, 베이스(50)는 프레스(100)의 바닥을 구성하는 것으로서, 상기 베이스(50)와 상부프레스(10)의 일측에는 가이드포스트(20)가 설치되며, 상기 가이드포스트(20)는 실린더의 동력으로 상, 하 동작하는 상부프레스(10)의 이동을 가이드하게 된다.
상기 베이스(50)의 상면에는 하부다이(30)가 설치된다. 상기 하부다이(30)는 중앙으로 성형구멍(32)이 형성된 플레이트로서, 상면에는 성형물인 파우치(70)가 올려지게 된다. 상기 하부다이(30)는 상부프레스(10)의 하강 동작에 따라 상부다이(14)와 접촉하며 하부다이(30)에 올려져 있는 파우치(70)가 압착될 수 있도록 한다. 상기 하부다이(30)의 성형구멍(32)으로는 상기 상부프레스(10)의 하강 동작에 따라 상기 상부프레스(10)의 아래에 설치되어 있는 성형툴(12)이 삽입되며, 파우치(70)를 상기 성형구멍(32)에 대응하는 형상으로 가압 성형하게 된다.
한편, 상기 하부다이(30)의 내부에는 히터(40)가 내설된다. 상기 히터(40)는 외부에서 인가된 전원으로 발열하며 하부다이(30)를 일정온도로 데워주게 된다.
즉, 상기 하부다이(30)에 올려지는 성형물인 파우치(70)는 여러 장의 알루미늄 시트를 다단으로 적층시켜 제작한 다층 시트구조로서, 이러한 파우치(70)가 가지는 재질 특성상 연신율이 높지 않아 외부에서 압력이 가해지면 파우치(70)가 쉽게 늘어나지 못하고, 가압부위에서 주름이 발생하거나 혹은 크랙이 쉽게 발생할 수 있는 바, 본 발명은 히터(40)에서 발생하는 열원으로 하부다이(30)를 데워 상기 하부다이(30)에 올려지는 파우치(70)가 열을 받아 연신율이 높아지도록 유도함으로서 성형툴(12)로 파우치(70)를 가압할 때, 파우치(70)의 가압부위에 주름이나 크랙이 발생하는 것을 최소화하여 성형과정에서 제품의 불량률을 최소화할 수 있게 된다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 성형 프레스를 이용하여 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법을 도 1과 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다.
먼저, 나일론층과 접착층 및 알루미늄층, 그리고 접착층과 실링층으로 이루어진 파우치(70)를 제조한다. 이후, 하부다이(30)의 내부에 설치되어 있는 히터(40)에 전원을 인가하여 상기 하부다이(30)를 90~100℃의 온도로 데워준 상태에서 상기 파우치(70)를 하부다이(30)의 상면에 올려놓도록 한다.
이때, 상기 하부다이(30)를 90~100℃의 온도로 데우는 이유는 상기 파우치(70)는 170℃ 이상이 되면 녹아서 형상이 변형되기 때문에 상기 하부다이(30)를 90~100℃ 정도로 가열하게 되면 상기 파우치(30)는 그 형상이 변형되지 않을 뿐만 아니라 파우치(30)의 표면에 크랙이 발생하거나 터치는 현상을 방지할 수 있다.
이어서, 실린더를 구동시켜 상부프레스(10)를 하강시키게 되면 상기 상부프레스(10)의 아래에 설치되어 있는 성형툴(12)이 파우치(70)의 성형부(70b)를 가압한 상태에서 하부다이(30)의 성형구멍(32)에 삽입되며 파우치(70)를 상기 성형구멍(32)의 형상에 대응하도록 하고 2000~3000 kgf/㎠의 압력으로 가압한 상태에서 2.5초 동안 성형하게 된다.
이때, 상기 하부다이(30)에 올려지는 파우치(70)는 하부다이(30)에서 전해지는 열을 받아 연신율이 높아진 상태에서 가압 성형됨에 따라 성형툴(12)의 압력을 받는 파우치(70)의 가압부위에서 주름이나 크랙 등이 발생하는 것을 최소화할 수 있게 된다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description will be presented a representative embodiment in the present invention to achieve the above technical problem. And other embodiments which may be presented by the present invention are replaced by descriptions in the constitution of the present invention.
In the present invention, in the process of press-molding a sheet-type pouch to accommodate a lithium polymer-based battery, when the pouch is press-molded by inserting a hot wire inside the lower die on which the pouch is placed, the pouch is press-molded. It is intended to implement a method of forming a container for a lithium polymer battery by increasing the elongation of the pouch by being heated by the heat source emitted from the heater of the product so that product defect rates such as cracks and wrinkles do not occur in the pressurized portion of the pouch.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a view illustrating a configuration of a container molding press for a lithium polymer battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a process of molding a container for a lithium polymer battery using the molding press. .
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
The
The forming
At this time, the portion of the
The
On the other hand, the
The
On the other hand, the
That is, the
Hereinafter, a method of molding a container for a lithium polymer battery using the molding press of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
First, a
At this time, the reason for warming the
Subsequently, when the
At this time, the
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10: 상부프레스 12: 성형툴
14: 상부다이 20: 가이드포스트
30: 하부다이 32: 성형구멍
40: 히터 50: 베이스10: upper press 12: forming tool
14: upper die 20: guide post
30: lower die 32: molding hole
40: heater 50: base
Claims (2)
나일론층과 접착층 및 알루미늄층, 그리고 접착층과 실링층으로 이루어진 파우치(70)를 제조하는 단계와;
상기 히터(40)에 전원을 인가하여 상기 하부다이(30)를 90~100℃의 온도로 데워주는 단계와;
상기 하부다이(30)의 상면에 상기 파우치(70)를 올려놓는 단계와;
상기 상부프레스(10)의 하강 동작으로 상기 상부다이(14)가 파우치(70)의 외주연부(70a)에 밀착됨과 동시에 상기 성형툴(12)이 파우치(70)의 성형부(70b)를 가압하면서 상기 성형구멍(32)으로 삽입되는 단계와;
상기 성형툴(12)이 2000~3000kgf/㎠의 압력으로 2.5초 동안 상기 파우치(70)의 성형부(70b)를 가압하여 성형하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 리튬 폴리머 계열 전지용 용기를 성형하는 방법.A lower die 30 having a molding hole 32 is formed at a center thereof, and is spaced apart from the lower die 30 by a predetermined distance and inserted into the molding hole 32 according to the operation of the upper press 10. It is connected to the forming tool 12, the upper press 10 and the guide pin 16 and is inserted along the circumferential surface of the forming tool 12 and in contact with the lower die 30 while moving in the up / down direction Method for forming a lithium polymer-based battery container by using a molding press 100 composed of an upper die 14 and a heater 40 installed inside the lower die 30 and generating heat from an externally applied power source. To
Manufacturing a pouch 70 formed of a nylon layer, an adhesive layer and an aluminum layer, and an adhesive layer and a sealing layer;
Heating the lower die 30 to a temperature of 90 to 100 ° C. by applying power to the heater 40;
Placing the pouch (70) on an upper surface of the lower die (30);
The upper die 14 is brought into close contact with the outer periphery 70a of the pouch 70 by the lowering operation of the upper press 10, and the forming tool 12 presses the molding part 70b of the pouch 70. While being inserted into the forming hole (32);
The molding tool 12 is a method for forming a lithium polymer-based battery container, characterized in that consisting of pressing the molding portion (70b) of the pouch 70 for 2.5 seconds at a pressure of 2000 ~ 3000kgf / ㎠ .
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