KR101492691B1

KR101492691B1 - 실링툴

Info

Publication number: KR101492691B1
Application number: KR20120093200A
Authority: KR
Inventors: 김진석; 신영준; 김수영; 김지선
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2015-02-12
Also published as: KR20140026158A

Abstract

본 발명은, 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴에 관한 것이다.
본 발명은 파우치형 이차전지의 파우치 말단부에 절곡 가능하도록 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴에 관한 것으로서, 실링툴은, 파우치에 열 또는 압력을 가하는 바 타입의 실링 본체와 실링본체의 일면에 구비되는 파우치의 표면에 음각의 홈을 형성하는 돌출형 패턴형성부를 포함한다.

Description

실링툴{SEALING TOOL}

본 발명은, 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴에 관한 것이다.

이차전지는 그 응용분야가 PDA, 휴대폰, 노트북 등의 소형 기기에서부터, 전기/하이브리드 자동차, 심야 축전식 보일러 등 대형 기기까지로 다양한데, 최근에는 이산화탄소 절감과 관련하여 전기차 내지는 하이브리드차의 수요가 증대되고 있고, 이에 따라 점차적으로 이차전지의 고용량화와 대형화가 진행 중에 있다.

자동차용 중대형 전지를 팩킹함에 있어서, 팩킹 사이즈의 최소화 및 최적화를 위해 파우치형 전지의 윙 폴딩(wing folding)이 요구된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 일반적인 파우치형 이차전지는 내부에 전극조립체(13)를 수용하고, 상부 라미네이션시트와 하부 라미네이션시트를 상호 융착하는 구조로 형성되는 파우치(14)를 구비하며, 상기 파우치(14)의 외부로 전극리드(11, 12)가 돌출되는 구조를 구비한다.

이러한 구조에서 상기 윙 폴딩(wing folding)이란, 파우치형 전지의 양 말단의 실링부(w)를 전극조립체가 수용된 방향으로 접는 것을 의미한다.

윙 폴딩을 할 경우 전지의 부피를 최소화할 수 있는 장점도 있지만, 기존의 파우치가 차지하고 있던 부피만큼 내부의 전극 크기를 늘릴 수 있으므로, 제한된 공간 내에서 더 많은 에너지 용량을 얻을 수 있는 이점도 있다.

그런데, 현재 윙 폴딩 방식은 단순히 기계적으로 파우치의 말단을 접는 것에 그치고 있는 실정이다.

이 경우, 파우치가 올바르게 접히지 않을 가능성이 높고, 전지의 절연 저항이 깨질 우려가 항상 존재하는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 파우치의 접을 부위에, 올바르게 접힐 수 있도록 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴을 제공하고자 한다.

본 발명은 파우치형 이차전지의 파우치 말단부에 절곡 가능하도록 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴에 관한 것으로서, 실링툴은, 파우치에 열 또는 압력을 가하는 바 타입의 실링 본체와 실링본체의 일면에 구비되는 파우치의 표면에 음각의 홈을 형성하는 돌출형 패턴형성부를 포함한다.

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본 발명의 파우치형 전지는 윙 폴딩시에 기 설정된 방향으로 올바르게 접히고, 절연 저항이 손상될 우려가 없는 장점이 있다.

도 1은 윙 폴딩을 설명한 도면이다.
도 2는 전지 포장재 말단부를 표시한 도면이다.
도 3은 전지 포장재 말단부에 음각의 라인형 홈을 구비한 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 전지 포장재 말단부에 음각의 라인형 홈을 구비한 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 전지 포장재 말단부에 음각의 라인형 홈을 실링 툴을 이용하여 형성하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 음각의 라인형 홈을 구현하는 실링툴을 도시한 개념도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명은, 전지 포장재 말단부에 절곡 가능하도록 음각의 라인형 홈을 구비하는 파우치형 전지에 대한 것이다.

도 2 및 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지는, 내부에 전극조립체(130)를 수납하는 파우치(140)을 구비하며, 상기 파우치(140)의 외부로 돌출되며 상기 전극조립체(130)에 연결되는 양극 및 음극의 전극리드(110, 120)를 포함하되, 상기 파우치 말단부에 절곡 가능하도록 음각의 라인형 홈(S1, S2)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로는, 상기 파우치의 말단부(141)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전극조립체 최외각선의 어느 한 점로부터 전지 포장재의 최외각선까지, 또는 전지 포장재의 최외각선의 어느 한 점으로부터 전극조립체까지의 최단거리 선들의 집합으로서 형성되는 면으로서, 전극 탭이 위치하지 아니하는 부분으로 정의한다.

이러한 파우치의 말단부(141) 영역에 파우치의 길이방향, 구체적으로는 양극 및 음극의 전극리드(110, 120)가 돌출된 방향으로 음각의 라인형 홈(S1, S2)을 형성하게 되며, 이러한 라인형 홈(S1, S2)은 상기 파우치의 말단부를 절곡 가능토록 하는 역할을 하여, 전지의 윙 폴딩이 원활하게 되도록 돕는다.

상기 윙 폴딩(wing folding)이란, 도 1에 나타낸 바와 같이, 파우치형 전지의 양 말단의 실링부를 전극조립체 안쪽으로 접는 것을 의미한다.

상기 음각의 라인형 홈은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지 파우치 말단부 양쪽에 적어도 1 이상 모두 구비될 수도 있지만, 도 4에 나타낸 바와 같이, 주로 윙 폴딩이 요구되는 길이방향에 대해서만 구비될 수도 있다.

즉, 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 음각의 라인형 홈은, 상기 양극 및 음극의 전극리드가 돌출된 방향인 상기 파우치의 길이 방향인 제1방향으로 파우치의 양쪽 말단에 형성될 수도 있지만, 동시에 상기 양극 및 음극의 전극리드가 돌출된 방향과 직교하는 방향인 제2방향으로 형성되는 음각의 제2라인형 홈(S3, S4, S5)와 같이 필요에 따라 구현하는 것도 가능하다.

아울러, 본 발명에 따른 상기 음각의 라인형 홈은 실선과 같이 하나의 직선으로 연속되게 구현될 수도 있지만, 점선 패턴과 같이 다수의 상호 이격되는 음각패턴이 라인형으로 배열되는 구조로 구현될 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 라인형 홈을 형성하는 공정을 설명한 공정 개념도이다.

본 발명에 따른 이차전지는 파우치 내에 전극조립체를 수용하고 열융착을통해 상하 라미네이트 시트를 열융착하는 실링툴(200)을 이용하여, 도시된 바와 같이, 압착과 동시에 홈을 구현할 수 있도록, 뽀족한 돌출 패턴을 가지는 구조물을 이용함이 바람직하다.

구체적으로는, 본 발명에 따른 실링툴(200)은 실링 압축면인 파우치(140)에 열 또는 압력을 가하는 바 타입의 실링 본체(210)와 상기 실링본체의 일면에 구비되는 파우치의 표면에 음각의 홈을 형성하는 돌출형 패턴형성부(220)을 포함하는 구조를 구비함이 바람직하다.

이를 테면, 상기 돌출형 패턴형성부(220)은 실링 본체(210)의 길이 방향으로 길게 연속되는 돌출 구조물로 형성(스트라이프 구조)될 수 있으며, 돌출 면의 말단부, 즉 상기 실링본체에 결합되는 면의 반대면은 뾰족한 첨(尖)부로 형성함이 더욱 바람직하다. 이를테면, 돌출형 패턴형성부의 수직 단면이 삼각형인 돌기를 구비한 실링 툴을 제공한다. 상기 실링 툴은 단면 모양이 뾰족한 삼각형인 돌기를 구비하여 파우치에 스크래치홈을 생성하기에 매우 용이하다. 돌출형 패턴 형성부의 수직 단면은 삼각형 구조 뿐만이 아니라 다양한 형상으로 구현하는 것도 가능하며, 뾰족한 첨부를 형성하여 라인형 홈을 용이하게 구현할 수 있도록 하는 구조이면 모두 본 발명의 요지에 포함된다고 할 것이다. 이를 테면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실링 압축면에 단면이 삼각형인 돌기(220)를 구비한 실링 툴(200)을 사용하여 전지 포장재인 파우치 말단부에 음각의 라인형 홈을 구비할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 도 5에서 상술한 본 발명에 따른 실링 툴(200)의 정면에서 바라본 다양한 구조를 예시한 단면 개념도이다.

기본적으로, 도 6과 같은 구조로, 본 발명에 따른 실링 툴(200)은 실링본체(210)과 돌출형 패턴형성부(220)을 구비하는 구조로 구현되며, 이 경우 상기 돌출형 패턴형성부(220)는 뾰족하게 형성하여 라인형 홈의 형성과정을 용이하게 할 수 있도록 함이 바람직하다.

나아가, 도 7과 같이, 상기 돌출형 패턴형성부(220)를 이격되는 다수의 단위 패턴으로 구현하여 라인형 홈을 점선과 같은 구조로 구현할 수 있도록 할 수 있다.

라인형 홈이 구현되는 파우치를 구성하는 상하 라미네이트 시트는 통상 금속박층과 이를 덮는 수지층의 다층막으로 구성되는데, 열압착성을 가져 실링재로서의 역할을 하는 내부층인 폴리올레핀계 수지층(Polyolepin Layer)과, 기계적 강도를 유지하고 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속박층(주로 알루미늄층이다)과, 보호층으로 작용하는 외부층(주로 나일론층이다)이 순차적으로 적층된 다층막 구조로 구성되어 있다. 폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.

이러한 파우치에 본 발명에 따른 실링 툴을 이용하여 파우치의 표면을 가압하는 경우, 압축응력에 의해 표면에 미세한 크랙이 발생하게 되어 절연저항이 파괴될 수 있는 문제를 해소하기 위해서는 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 말단면을 뾰족한 첨(尖)부로 구현할 수 있으며, 더 나아가서는 도 8과 같은 구조로 돌출형 패턴형성부(220)의 구조를 변형하여 구현할 수도 있다.

즉, 도 8에 도시된 것과 같이, 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 일단에서 타단으로 가는 첨부가 형성되는 면이 경사각(θ)를 이루도록 구현할 수 있다.

즉, 파우치의 표면에 상기 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 전체가 동시에 닿게 되면 접촉 면적이 넓어지게 되며, 이에 따라 단위 면적당 인가되는 압력이 커져 압축응력에 의해 크랙이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위해 경사각을 구현하는 경우에는 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 일단부터 파우치의 표면에 접촉한 후, 이후 연결되는 타단까지 순차적으로 접촉되는바, 압축응력을 최소화할 수 있게 된다.

이러한 경사 구조는 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 일단에서 타단으로 순차적으로 경사면(Y')을 이루는 구조로 구현할 수 있음은 물론, 도 8에 도시된 상기 돌출형 패턴형성부(220)의 일 지점, 이를 테면 중심부(P)에서 바깥쪽(x, y방향)으로 갈수록 경사를 가지는 구조로 구현하는 것도 가능하다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110, 120: 전극리드
130: 전극조립체
140: 파우치
141: 파우치 말단부
S1, S2: 라인형 홈
200: 실링툴
210: 실링본체
220: 돌출형 패턴형성부

Claims

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파우치형 이차전지의 파우치 말단부에 절곡 가능하도록 음각의 라인형 홈을 형성하는 실링 툴에 있어서,
상기 실링툴은,
파우치에 열 또는 압력을 가하는 바 타입의 실링 본체;와
상기 실링본체의 일면에 구비되는 파우치의 표면에 음각의 홈을 형성하는 돌출형 패턴형성부;
를 포함하는 실링 툴.
청구항 5에 있어서,
상기 돌출형 패턴 형성부는,
상기 실링본체의 길이방향으로 형성되는 양각의 돌출 구조물인 실링툴.
청구항 6에 있어서,
상기 돌출구조물은 상기 실링본체에 결합되는 면의 반대면에 첨(尖)부를 구비하는 구조인 실링툴.
청구항 7에 있어서,
상기 첨부는,
상기 실링본체의 길이방향으로 형성되는 양각의 단위 구조물이 다수 형성되어 배치되는 구조인 실링툴.
청구항 7에 있어서,
상기 돌출형 패턴형성부의 일단에서 타단으로 가는 첨부가 형성되는 면이 경사를 이루는 구조인 실링툴.