KR101508545B1 - 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명(Disclosure)은 전체적으로 이차전지의 리드탭을 구성하는 띠 형상의 전도성 부재에 필름을 열융착하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치에 관한 것으로서, 제1 방향으로 연속하여 공급되는 전도성 부재; 상기 전도성 부재의 상면과 하면에 상기 제1 방향과 직교 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되며, 각각 설정된 길이로 절단되어 구비되는 제1,2 필름;으로서, 일부 영역은 상기 전도성 부재의 상면과 하면에 각각 열융착 되고, 나머지 영역은 서로 맞대어져 열융착 되는 제1,2 필름; 및 서로 열융착된 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 상하방향에서 가압하여 물리적 변형을 제거하는 형상복원부;로서, 적어도 둘 이상의 형상복원모듈이 번갈아가며 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 형상복원부;를 포함한다.

Description

이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치{APPARATUS FOR HEAT BONDING FILM TO LEAD TAB OF SECONDARY BATTERY}

본 발명(Disclosure)은 전체적으로 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 띠 형상의 전도성 부재에 필름이 열융착되어 제조되는 리드탭의 불량율을 완화시킬 수 있는 구조를 가지는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

최근에 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 노트북 등의 휴대용 전자기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그러한 장치들의 구동용 전원으로 사용되는 이차전지에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 그러한 전지 중에서 주로 사용되는 것으로서 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다.

리드탭은 이와 같은 이차전지를 사용하는 전자제품의 구동을 위하여 외부회로의 접속단자로서 사용된다. 이를 위하여, 리드탭은 이차전지의 전극에 연결되며, 이차전지의 케이스 외부로의 밀봉과 절연을 위해 전도성 부재에는 수지로 구성된 필름이 양면에 열융착된다.

특히, 최근들어 리드탭의 규격이 커지는 추세에 맞추어 큰 치수의 전도성 부재에 필름을 열융착하고 있다. 이러한 경우에, 종래의 리드탭 제조 공정과 달리 높은 열을 주입함에 의하여 가공해야 하기 때문에 필름 접합부의 기포 발생 및 제조 후 열수축에 의하여 리드탭의 품질을 저하시키는 문제점을 안고 있다.

도 1은 종래 일반적으로 사용되는 이차전지를 개략적으로 보인 도면이고, 도 2는 도 1에서 전도성 부재를 분리하여 보인 도면으로서, 이들을 참조하면 이차전지는 전지부(10)와, 상기 전지부(10)가 수용되는 수용공간을 갖는 파우치(20)로 이루어진다.

전지부(10)의 각 극판에는 전극단자인 양극 단자(11a)와 음극 단자(11b)의 일단이 전기적으로 접속되어 인출되어 있고, 이 양극 단자(11a)와 음극 단자(11b)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 리드탭("단자탭 또는 전극탭"이라고 호칭되기도 함)을 구성하게 되는데, 여기서 필름(15)은 파우치(20) 내에 충진되는 전해액이 누설되지 않도록 기능함과 더불어 절연기능을 발휘하게 된다.

상기 전도성 부재는 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(11a)측과 음극 단자(11b)측에 용접 등의 방법으로 연결하게 된다.

도 3 및 도 4는 종래 제안된 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치를 개략적으로 보인 도면으로서, 이를 참조하면, 전도성 부재(12)를 공급하도록 전도성 부재가 감겨있는 전도성 부재 공급릴(22), 상기 전도성 부재 공급릴(22)로부터 전도성 부재(12)를 소정의 피치를 갖도록 제어하면서 이송하는 입력측 전도성 부재 이송부(30), 상기 입력측 전도성 부재 이송부(30)로부터 인출되는 전도성 부재의 하류방향에 전도성 부재 공급릴(22)과 수직하면서 상하로 대응되게 배치되고 필름(14a,14b)이 감겨있는 필름 공급릴(52a,52b), 상기 필름 공급릴(52a,52b)로부터 필름(14a,14b)을 소정의 피치로 이송하는 필름이송부(50), 상기 필름이송부(50)로부터 공급되는 필름(14a,14b)을 진공흡착하고 소정의 길이만큼 절단하며 절단된 필름(14a,14b)을 상기 전도성 부재 이송부(30)로부터 공급되는 전도성 부재의 상면과 하면에 이송하여 부착하도록 상하에 대응되게 배치되는 필름절단이송부(70), 상기 전도성 부재(12)의 상면과 하면에 부착된 필름(14a,14b)을 제1 온도에서 융착하는 제1 융착부재(41a,41b), 상기 제1 융착부재(41a,41b)에 의하여 융착된 필름을 상기 제1 온도보다 상대적으로 높은 제2 온도에서 융착하도록 전도성 부재(12)이 이송되는 방향에서 제1 융착부재의 하류에 배치되는 제2 융착부재(43a,43b), 상기 제2 융착부재(43a,43b)에 의하여 융착된 필름을 상기 제2 온도보다 상대적으로 높은 제3 온도에서 융착하도록 전도성 부재(12)가 이송되는 방향에서 제2 융착부재(43a,43b)의 하류에 배치되는 제3 융착부재(45a,45b), 상기 제3 융착부재(45a,45b)로부터 필름이 융착된 전도성 부재(12)에 이송과정에서 발생된 변형을 제거하기 위한 형상복원부재(80a,80b), 상기 제3 융착부재(45a,45b)로부터 필름이 융착된 전도성 부재(12)를 소정의 피치로 이동시키는 출력측 전도성 부재 이송부(90)를 포함하여 구성된다. 한편, 출력측 전도성 부재 이송부(90)의 하류에는 상기 전도성 부재(12)의 상면과 하면에 부착된 필름(14a,14b)의 양단을 규격에 맞도록 절단하는 사이드 커팅부 및 전도성 부재(12)를 규격에 맞는 길이로 절단하는 전도성 부재 절단부가 더 포함하여 구성된다.

그러나, 상술한 종래의 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치는, 제1 융착부재(41a,41b), 제2 융착부재(43a,43b), 제3 융착부재(45a,45b)에 의해 필름(41a,41b)을 전도성 부재(12)에 열융착시키며, 이 과정에서 외력 또는 융착을 위해 가해지는 열에 의해 발생된 물리적 변형의 완화를 위해 형상복원부재(80a,80b)가 구비되는데, 반복적인 공정으로 형상복원부재(80a,80b)가 필름(41a,41b)이 융착된 전도성 부재(12)에 의해 과열되는 경우, 불량 원인이 되고 있다. 따라서 이를 개선하기 위한 형상복원부재(80a,80b)의 제안이 요구되고 있다.

본 발명은 융착공정을 통해 가열된 전도성 부재 및 필름에 의해 형상복원부재가 가열되는 것이 완화될 수 있는 형상복원부재를 가지는 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치의 제공을 일 목적으로 한다.

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치의 일 실시형태는, 제1 방향으로 연속하여 공급되는 전도성 부재; 상기 전도성 부재의 상면과 하면에 상기 제1 방향과 직교 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되며, 각각 설정된 길이로 절단되어 구비되는 제1,2 필름;으로서, 일부 영역은 상기 전도성 부재의 상면과 하면에 각각 열융착 되고, 나머지 영역은 서로 맞대어져 열융착 되는 제1,2 필름; 및 서로 열융착된 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 상하방향에서 가압하여 물리적 변형을 제거하는 형상복원부;로서, 적어도 둘 이상의 형상복원모듈이 번갈아가며 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 형상복원부;를 포함한다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 형상복원모듈은, 각각 상하로 위치되고 서로 반대방향으로 상하왕복 운동하도록 구비되는 두 개의 형상복원블록;으로서 상하방향으로 서로 마주하는 가압 면을 각각 가지는 두 개의 형상복원블록;을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 적어도 둘 이상의 형상복원모듈은, 상기 제2 방향으로 순차로 배치되는 제1 형상복원모듈 및 제2 형상복원모듈로 구비되며, 상기 형상복원부는, 상기 제2 방향으로 왕복운동하면서 상기 제1 형상복원모듈과 상기 제2 형상복원모듈이 교번하여 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 제2 방향으로 상기 형상복원부의 일 측과 타 측 중 적어도 하나의 측에 이웃하여 특정 위치에 고정되어 구비되는 적어도 하나의 냉각부;로서, 상기 제1 형상복원모듈 또는 상기 제2 형상복원모듈이 선택적으로 접촉하여 냉각되는 냉각부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 형상복원모듈 또는 상기 제2 형상복원모듈을 구성하는 상기 두 개의 형상복원블록이 상기 냉각부의 상하부에 선택적으로 접촉되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 형상복원부는, 상기 제1 형상복원모듈 및 상기 제2 형상복원모듈이 상기 제2 방향으로 순차로 배치되도록 지지하는 모듈 프레임; 상기 모듈 프레임이 상기 제2 방향으로 직선왕복운동 가능하도록 지지하는 모듈 지지프레임; 상기 모듈 프레임과 상기 모듈 지지프레임을 결합시키는 슬라이딩 부재; 및 상기 모듈 프레임에 구동력을 인가하는 프레임 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 형상복원부는, 상기 제1 형상복원모듈 및 상기 제2 형상복원모듈이 상기 제2 방향으로 순차로 배치되도록 지지하는 모듈 프레임; 상기 모듈 프레임이 상기 제2 방향으로 직선왕복운동 가능하도록 지지하며, 상기 제2 방향으로 일 측과 타 측에 냉각부가 고정되어 구비되는 모듈 지지프레임; 상기 모듈 프레임과 상기 모듈 지지프레임을 결합시키는 슬라이딩 부재; 및 상기 모듈 프레임에 구동력을 인가하는 프레임 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 프레임 구동부는, 직선왕복운동을 하는 피스톤 부재; 및 상기 피스톤 부재에 일 단이 결합되고, 타 단은 상기 모듈 프레임에 결합되는 케이블베어(Cableveyor);를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 모듈 지지프레임이 상기 제1 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 이송프레임;이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치의 일 실시형태에 있어서, 상기 가압 면에 접촉되어 가압 되는 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재에 쿠션력이 부여되도록, 상기 가압 면에는 탄성 층;이 더 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치에 의하면, 둘 이상의 형상복원모듈이 서로 번갈아가며 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하므로, 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 하나의 형상복원모듈 외의 나머지 형상복원모듈은 냉각이 가능하므로, 융착과정에서 가열된 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재에 의해 형상복원모듈이 과열되는 것을 완화할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치에 의하면, 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 하나의 형상복원모듈 외의 나머지 형상복원모듈이 냉각부에 접촉되어 냉각되므로, 형상복원모듈의 과열을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치에 의하면, 형상복원모듈의 가압 면에 탄성 층이 구비되므로, 금속으로 형성되는 형상복원모듈에 의해 제1,2 필름 또는 전도성 부재가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 일반적으로 사용되는 이차전지를 개략적으로 보인 도면,
도 2는 도 1에서 리드탭을 분리하여 보인 도면,
도 3은 종래 제안된 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치를 개략적으로 보인 도면,
도 4는 도 3에서 필름공급부를 개략적으로 보인 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치의 공정을 개략적으로 보인 블럭도,
도 6은 도 5에서 전도성 부재 공급부를 개념적으로 보인 도면,
도 7은 도 5에서 필름 공급부를 개념적으로 보인 도면,
도 8은 도 5에서 융착부를 개념적으로 보인 도면,
도 9는 도 8의 융착부의 일 예를 보인 도면,
도 10은 도 5에서 형상복원부를 개념적으로 보인 도면,
도 11은 도 10에 따른 형상복원부의 일 예를 보인 도면,
도 12는 도 10에 따른 형상복원부의 다른 일 예를 보인 도면,
도 13은 도 5에서 사이드 커팅부의 일 예를 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치의 실시형태에 대하여 자세히 설명한다.

이에 앞서, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어 개념을 적절하게 정의할 수 있으므로, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치는, 일정 폭을 갖는 띠 유형의 전도성 부재(예: 금속) 상에 일정 간격으로 필름을 열융착시켜 부착함으로써 이차전지에 사용하기 위한 양극 또는 음극의 리드탭을 만들어내는데 사용되는 자동화 장치이다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치의 공정을 개략적으로 보인 블럭도이다.

도 5를 참조하면, 본 예에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착장치(100)는, 공정 순으로 전도성 부재 공급부(110), 필름 공급부(120), 융착부(130), 형상복원부(140), 피치이송부(150), 사이드 커팅부(160), 스토퍼 기능을 하는 가압지지부(170), 커팅부(180)를 포함하며, 이들 공정을 거쳐 리드탭 단품이 생산된다.

이와 달리, 커팅부(180)를 제거하고 필름(F)이 일정간격으로 융착된 전도성 부재(M)를 권취하는 방식이 채용될 수도 있다.

전도성 부재(M)는 리드탭의 제조를 위한 기재로서, 금속으로 구비되는 것이 바람직하며, 양극 금속재료로 알루미늄(Al)이 사용되고, 음극 금속재료로 니켈(Ni)이 사용될 수 있다.

필름은 주로 PP(폴리프로필렌)필름이 사용된다.

도 6은 도 5에서 전도성 부재 공급부를 개념적으로 보인 도면이다.

도 6을 참조하면, 전도성 부재 공급부(110)는 설정된 폭을 가지는 띠 형상의 전도성 부재를 그 길이방향으로 연속공급하는 장치이다.

이를 위해, 전도성 부재(M)가 감겨진 전도성 부재 공급릴(111)이 구비되며, 그 회전에 의해 전도성 부재(M)가 일정한 길이만큼 풀려져 공급된다. 여기서, 전도성 부재(M)가 공급되는 길이는 전도성 부재 공급릴(111)의 회전제어 또는 피치이송부(150)에 의해 제어될 수 있다.

여기서, 전도성 부재(M)가 전도성 부재 공급릴(111)로부터 공급되면서 발생 되는 휨을 교정하기 위해 복수 개의 롤러로 구성되는 휨 교정부(113)가 더 구비될 수 있다.

또한, 전도성 부재(M)에 필름(F)을 열융착하기 전에 미리 전도성 부재(M)를 예열시키는 예열부(115)가 더 구비될 수 있다. 예열부(115)는 내장 히터에 의해 가열된 예열블럭의 내부를 전도성 부재(M)가 관통하여 지나가면서 예열이 이루어지도록 구성될 수 있다.

도 7은 도 5에서 필름 공급부를 개념적으로 보인 도면이다.

도 7을 참조하면, 필름 공급부(120)는 전도성 부재(M)가 공급되는 방향(도 5에서 제1 방향)과 직교 교차하는 방향(도 5에서 제2 방향)으로 전도성 부재(M)의 상면과 하면에 각각 설정된 길이로 절단된 제1 필름(F1)과 제2 필름(F2)을 설정된 시간 주기로 공급하는 장치이다.

필름 공급부(120)는 전도성 부재(M)의 상하측으로 필름(F)을 공급할 수 있도록 각각 제1 필름(F1) 및 제2 필름(F2)이 감겨있는 제1 필름공급릴(121) 및 제2 필름공급릴(122)로부터 제1 필름(F1)과 제2 필름(F2)을 설정된 피치로 이송하며, 이송된 제1 필름(F1)과 제2 필름(F2)을 진공흡착 및 절단하고, 전도성 부재(M)의 상면과 하면의 정해진 위치에 이송하여 위치시키도록 구비될 수 있다.

이를 위해, 필름 공급부(120)는 공급되는 제1 필름(F1) 및 제2 필름(F2)을 전도성 부재(M)의 상하측 방향으로 공급할 수 있도록 상하측으로 분배하며 수평 이송을 가이드하는 수평가이드홀(123a)을 갖는 필름 분배 가이드(123)가 포함될 수 있다.

또한, 필름 분배 가이드(123)를 통해 상하 분배 및 수평 이송이 가이드되는 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)을 동시에 잡아 전도성 부재(M) 방향으로 일정거리 피치 이송하기 위한 중간 스페이서(124a)를 갖는 필름 이송척(124)이 포함될 수 있다.

또한, 필름 이송척(124)에 의해 피치 이송되는 제1필름(F1) 및 제2필름(F2)에 대해 전도성 부재측 상하로 위치되게 최종 가이드함과 더불어 필름(F)의 절단에 따른 용이성을 부여하기 위한 상하 분배된 가이드 관통홀(125a)을 갖는 필름 배출 가이드(125)가 더 포함될 수 있다.

한편, 필름(F)의 진공흡착 과정에서 큰 소음이 발생 되는데 이를 방지하기 위한 소음기가 더 구비될 수 있다.

도 8은 도 5에서 융착부를 개념적으로 보인 도면이다.

도 8을 참조하면, 융착부(130)는 제1 필름(F1) 및 제2 필름(F2)을 각각 전도성 부재(M)의 상면과 하면에 접합시키되, 제1 필름(F1) 및 제2 필름(F2)이 서로 맞대어지도록 접합시키는 것이다.

융착부(130)는 필름(F)이 배치된 전도성 부재(M)의 상하 방향에 위치하여 히터가 내장된 한 쌍의 융착블록(131,231)을 가지며, 각각 상하구동되어 제1 필름(F1) 및 제2 필름(F2)을 전도성 부재(M)에 융착시키게 된다.

도 9는 도 8의 융착부의 일 예를 보인 도면이다.

도 9에 도시된 융착부는 상하 대칭으로 상부를 보인 도면으로서, 상부와 하부의 대칭되는 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하되, 상부의 구성에 대해서는 '1'을 맨 앞에 부여하고, 상부의 구성과 대응되는 하부 구성에 대해서는 '2'를 맨 앞에 부여하여 구별한다. 또한 본 예에서는 도 8의 제1,2 융착블록(131,231)이 각각 필름 융착블록(131b,231b)과 전도성 부재 융착블록(131a,231a)으로 서로 분리되어 구비되는 것을 예로 하여 설명한다.

도 9를 참조하면, 융착부(130)는 베이스 프레임(133), 슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b) 및 지그유닛(137a,137b,237a,237b)을 포함한다.

베이스 프레임(133)은 전도성 부재(M)가 공급되는 길이방향에 직교하는 평평한 설치면을 가지도록 구비된다. 설치면은 전도성 부재(M)의 이송방향을 향하도록 구비되고, 베이스 프레임(133)은 상하방향으로 긴 플레이트로 구비될 수 있다.

여기서, 베이스 프레임(133)은 그 두께 방향으로 전도성 부재(M)가 공급될 수 있도록 중앙부에 전도성 부재 공급 개구(133a)가 구비되는 것이 바람직하다.

전도성 부재 공급 개구(133a)에는 전도성 부재(M)의 공급을 가이드 하는 한 쌍의 롤러가 구비될 수 있다.

한편, 슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b)은 베이스 프레임(133)의 설치면에 결합 되며, 전도성 부재(M)의 이송방향 및 필름(F)의 공급방향 모두에 대해 직교하는 방향, 즉 베이스 프레임(133)의 상하방향으로 길게 결합 된다.

슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b)은 베이스 프레임(133)의 설치면 중앙에 한 개가 설치되는 것에 한정되지 않으며, 그 설치 개수는 설계자에 의해 조절될 수 있다. 다만 3개 이상으로 설치하는 경우 각 슬라이딩 레일 사이의 간격은 동일하게 설치되는 것이 바람직하다.

지그유닛(137a,137b,237a,237b)은 슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b)을 따라 선택적으로 이동되어 전도성 부재(M)의 상면과 하면에 제1,2 필름(F)을 융착하는 구성이다.

여기서, 지그유닛(137a,137b,237a,237b)은 각각 제1,2 융착블록(131a,131b,231a,231b), 제1,2 지그 브라켓(135a,135b,235a,235b), 구동부재(136a,136b,236a,236b)를 포함한다.

제1,2 융착블록(131a,131b,231a,231b)은 각각 전도성 부재(M)의 상면과 하면을 각각 향하며 전도성 부재(M)를 기준으로 서로 대칭으로 마주하는 융착면(131c,231c)을 가진다.

여기서, 융착면(131c,231c)은 전도성 부재(M)의 상면과 하면, 또는 제1,2 필름(F), 또는 전도성 부재(M)의 상면과 하면 및 제1,2 필름(F)에 동시에 접촉되도록 구비될 수 있다.

제1,2 지그 브라켓(135a,135b,235a,235b)은 제1,2 융착블록(131a,131b,231a,231b) 각각이 일 측에 결합 되고, 타 측은 슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b)에 결합 되어, 제1,2 융착블록(131a,131b,231a,231b)의 융착면(131c,231c)이 각각 전도성 부재(M)의 상면과 하면을 향하도록 배치한다.

구동부재(136a,136b,236a,236b)는 제1,2 지그 브라켓(135a,135b,235a,235b)이 각각 슬라이딩 레일(134a,134b,234a,234b)을 따라 승강되도록 구동력을 인가하는 구성으로서, 에어실린더를 예로 들 수 있다. 이 경우 에어실린더의 동작 중 발생 되는 소음을 감소시키기 위해 소음기가 추가로 구비될 수 있다.

이와 달리, 비록 고가이기는 하나 서보모터에 의한 정밀한 위치제어가 가능한 전동실린더가 구비될 수 있음은 물론이다.

한편, 융착부(130)는 전도성 부재(M)의 이송방향으로 복수 개가 설치될 수 있다. 이때 복수 개의 융착부(130)는 서로 가열온도, 접촉대상, 접촉시간 등에서 차이를 두어 최적의 융착 조건을 설정할 수 있다.

일 예로, 융착부(130)는 전도성 부재(M)의 이송방향으로 제1,2,3 융착부가 구비될 수 있다.

제1 융착부는 제1,2 필름(F)에 압력을 가한 상태에서, 전도성 부재(M)에 제1 온도로 열을 가하도록 구비된다. 여기서 제1 온도는 140℃~160℃가 바람직하다.

제2 융착부는 제1,2 필름(F)에 제1 온도로 열을 가하는 동시에 가압하고, 전도성 부재(M)에 제1 온도로 열을 가하도록 구비된다.

제3 융착부는 전도성 부재(M)에 제1 온도보다 높은 제2 온도로 열을 가하도록 구비된다. 여기서 제2 온도는 170℃~190℃가 바람직하다.

여기서 제1 융착부는 필름(F)과 전도성 부재(M) 사이에 기포가 발생 되는 것을 방지하기 위함이다.

도 10은 도 5에서 형상복원부를 개념적으로 보인 도면이다.

도 10을 참조하면, 형상복원부(140)는 제1,2 필름(F)이 접합된 전도성 부재(M)에 이송과 융착 과정에서 발생 된 구겨짐, 열변형 등과 같은 물리적 변형을 가압 및 냉각에 의해 제거하는 구성이다.

형상복원부(140)는, 두 개의 형상복원모듈(360,370)을 가지며, 두 개의 형상복원모듈(360,370)은 번갈아가며 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 가압 및 냉각하여 구겨짐, 열변형 등을 제거하게 된다.

이를 위해, 냉각공기의 순환 및 열교환 면적을 넓히기 위해 형상복원블록(141,142,241,242)에는 그것을 관통하는 복수의 냉각홀(141a,142a,241a,242a)이 형성되며, 복수의 냉각홀(141a,142a,241a,242a)에 압축공기를 강제로 주입하는 강제 냉각도 적용될 수 있다.

한편, 두 개의 형상복원모듈(360,370)은 제2 방향으로 순차로 배치되며, 두 개의 형상복원모듈(360,370)이 제2 방향으로 직선왕복운동을 하면서 번갈아 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 가압하게 된다.

이에 의하면, 하나의 형상복원모듈(도 9의 상단에서 342)이 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 가압하는 동안, 나머지 하나의 형상복원모듈(도 9의 상단에서 341)은 냉각이 이루어지며, 교대로 나머지 하나의 형상복원모듈(도 9의 하단에서 341)이 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 가압하는 동안, 하나의 형상복원모듈(도 9의 하단에서 342)은 냉각이 이루어지게 된다. 따라서 형상복원모듈(360,370)이 과열되어 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 손상시키는 문제를 개선할 수 있게 된다.

두 개의 형상복원모듈(360,370)은 각각 상하로 위치되고 서로 반대방향으로 상하왕복 운동하도록 구비되는 두 개의 형상복원블록(141,142,241,242)을 가진다.

두 개의 형상복원블록(141,142,241,242)은 상하로 서로 마주하는 가압 면(140p)을 가지며, 가압 면(140p)은 서로 평행하며, 수평을 유지하도록 구비된다.

한편, 형상복원블록(141,142,241,242)은 통상 금속재질(예: 알루미늄)로 구비되는데, 제1,2 필름(F1,F2)과 전도성 부재(M)를 가압하는 과정에서 제1,2 필름(F) 또는 전도성 부재(M)를 손상시키는 예가 빈번한 문제가 있었다.

이를 방지하기 위해, 형상복원블록(141,142,241,242)의 가압 면(140p)에 탄성 층(141b,142b,241b,242b)(예: 발포실리콘)이 적층 되어 구비되는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 탄성 층(141b,142b,241b,242b)에 의해 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)에 쿠션력이 부여되므로 제1,2 필름(F) 또는 전도성 부재(M)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 11은 도 10에 따른 형상복원부의 일 예를 보인 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 예에 따른 형상복원부(140)는 두 개의 형상복원모듈(360,370)을 가지며, 각각의 형상복원모듈(360,370)은 상하방향으로 배치된 두 개의 형상복원블록(141,142,241,242)을 가진다.

또한, 형상복원부(140)는 두 개의 형상복원모듈(360,370)이 제2 방향으로 순차로 위치되도록 지지하는 모듈 프레임(381)을 가지며, 두 개의 형상복원모듈(360,370)은 각각 일 측에 형상복원블록(141,142,241,242)이 결합 되고 타 측은 모듈 프레임(381)에 상대운동, 즉 상하왕복운동이 가능하게 결합 되는 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)을 포함한다.

또한 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)이 모듈 프레임(381)에 대해 상대운동할 수 있도록, 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372) 각각에 모듈 구동부(361a,362a,371a,372a)가 구비된다.

모듈 구동부(361a,362a,371a,372a)는 에어실린더를 예로 들 수 있다. 이 경우 에어실린더의 동작 중 발생 되는 소음을 감소시키기 위해 소음기가 추가로 구비될 수 있다.

이와 달리, 비록 고가이기는 하나 서보모터에 의한 정밀한 위치제어가 가능한 전동실린더가 구비될 수 있음은 물론이다.

한편, 모듈 프레임(381)에 대한 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)의 상대운동을 위해서, 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)은 도 11과 같이 모듈 프레임(381)에 형성된 원형 구멍에 의해 상하왕복운동이 가이드 되는 봉/이 포함된다.

이와 달리, 상하로 서로 마주하는 두 개의 형상복원블록(141,142,241,242)의 가압 면(140p)이 서로 평행하고 수평을 유지할 수 있도록, 모듈 프레임(381)과 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)의 결합은 앞서 설명한 융착부와 같이 슬라이딩 레일 구조로 구비될 수 있다.

한편, 모듈 프레임(381)이 제2 방향으로 직선 왕복 운동할 수 있도록 모듈 프레임(381)을 하부에서 지지하는 모듈 지지프레임(383)이 구비되며, 모듈 프레임(381)과 모듈 지지프레임(383)은 슬라이딩 레일(383a)과 레일 브라켓(381b)에 의해 결합 된다.

또한, 모듈 프레임(381)이 슬라이딩 레일(383a)을 따라 제2 방향으로 이동되도록, 모듈 프레임(381)에 구동력을 인가하는 프레임 구동부(390)가 구비된다.

프레임 구동부(390)는 직선 왕복운동이 가능한 구동장치라면 어떠한 것이라도 무방하다. 예를 들면, 솔레노이드 밸브, 케이블베어(Cableveyor)를 들 수 있다.

한편, 형상복원부(140)가 제1 방향으로 위치이동이 가능하도록, 모듈 지지프레임(383)을 제1 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 이송프레임(385)이 더 구비될 수 있다. 여기서 모듈 지지프레임(383)과 이송프레임(385)의 결합도 슬라이딩 레일(385a)과 레일 브라켓(383b)으로 구비되는 것이 바람직하다.

도 12는 도 10에 따른 형상복원부의 다른 일 예를 보인 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 예에 따른 형상복원부(140)는 대부분의 구성이 도 11의 예와 동일하나, 효율적인 형상복원블록의 냉각을 위한 구성이 추가되는 점에서 차이가 있다.

따라서, 도 11의 예와 동일한 구성에 대해서는 앞서 설명한 것으로 갈음하고 이하에서는 생략하기로 하며 효율적인 형상복원블록의 냉각을 위한 구성에 대해 자세히 설명한다.

본 예에 따른 형상복원부(140)는 두 개의 형상복원모듈(360,370), 각각의 형상복원모듈(360,370)을 구성하는 두 개의 형상복원블록(141,142,241,242) 및 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372), 두 개의 형상복원모듈(360,370)이 결합 되는 모듈 프레임(381), 모듈 프레임(381)이 제2 방향으로 왕복운동가능하게 지지하는 모듈 지지프레임(383), 모듈 지지프레임(383)이 제1 방향으로 위치이동 가능하게 지지하는 이송프레임(385), 두 개의 모듈 브라켓(361,362,371,372)에 구동력을 인가하는 모듈 구동부(361a,362a,371a,372a), 모듈 프레임(381)에 구동력을 인가하는 프레임 구동부(390)를 포함한다.

또한 본 예에 따른 형상복원부(140)는 제2 방향으로 형상복원부(140)의 일 측과 타 측에 이웃하여 특정 위치에 고정되어 구비되는 두 개의 냉각부(451,452)를 가진다.

모듈 프레임(381)의 왕복운동에 따라 두 개의 형상복원모듈(360,370) 중 제1,2 필름(F1,F2) 및 전도성 부재(M)를 가압하지 않는 하나의 형상복원블록(141,142,241,242)이 두 개의 냉각부(451,452) 중 하나에 의해 냉각되게 된다. 결과적으로, 두 개의 냉각부(451,452)에 의해 두 개의 형상복원모듈(360,370)이 교번하여 냉각될 수 있게 된다.

이를 위해, 두 개의 냉각부(451,452)는 각각 모듈 지지프레임(383)의 양측에 각각 고정되어 구비된다. 이와 달리, 이송프레임(385)에 구비될 수도 있음은 물론이다.

한편, 냉각부(451,452)는 앞서 설명한 형상복원블록(141,142,241,242)에 탄성 층(141b,142b,241b,242b)이 구비되는 경우 특히 효과적이다. 구체적으로, 탄성 층(141b,142b,241b,242b)으로 구비되는 발포실리콘의 경우 내부에 단열 기능을 하는 기포가 포함되며, 이 경우 형상복원블록(141,142,241,242)에 형성된 복수의 냉각홀(141a,142a,241a,242a)에 의하더라도 탄성 층(141b,142b,241b,242b) 표면의 온도를 효율적으로 낮추기 어려우며, 이는 형상복원블록(141,142,241,242)의 과열에 의한 제1,2 필름(F1,F2) 또는 전도성 부재(M)의 손상을 유발할 수 있게 된다.

여기서, 서로 마주하는 두 개의 형상복원블록(141,142,241,242)의 가압 면(140p)이 각각 냉각부(451,452)의 상부와 하부에 접촉되어 냉각이 이루어지게 되는데, 접촉면적의 확대를 위해 냉각부(451,452)의 상면과 하면은 가압 면(140p)과 평행하고 수평을 유지하도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한 냉각부(451,452)는 열전도율이 높은 금속재질(예: 알루미늄)로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 일반적으로 형상복원부(140)는 융착부(130)의 하류에 배치되는데, 이와 달리 설계자의 선택에 의해 각 공정 사이에 구비될 수 있음은 물론이다.

도 13은 도 5에서 사이드 커팅부의 일 예를 보인 도면이다.

도 14를 참조하면, 사이드 커팅부(160)는 융착부(130)와 형상복원부(140)를 통과한 필름(F)이 융착된 전도성 부재(M)에 대해 필름(F)의 양측 끝단부를 커팅하여 필름(F)의 규격화된 절단을 실시하기 위한 것이다.

사이드 커팅부(160)는 앞서 설명한 융착부(130)의 베이스 프레임(133)과 대응되는 커팅 베이스 프레임(163)이 구비되며, 커팅 베이스 프레임(163)에는 필름(F)이 융착된 전도성 부재(M)의 양측에 각각 위치되는 두 개의 절단부(161,162)가 결합되고, 두 개의 절단부(161,162) 각각은 필름(F)의 양측 끝단부가 수용되는 수평방향으로 개구된 수용홈(161a,162a)과 수용홈(161a,162a)의 내부에서 수직방향으로 선택적으로 돌출되는 커터(161b,162b)를 가진다.

한편, 본 예에 있어서, 두 개의 절단부(161,162)는 그 사이의 간격이 조절되도록 구비된다. 이를 위해, 두 개의 절단부(161,162)는 커터 베이스 프레임(133)에 수평방향으로 설치되는 가이드레일(164)을 따라 이동가능하게 구비된다.

또한 사이드 커팅부(160)는 두 개의 절단부(161,162) 사이의 간격 길이를 확인할 수 있도록 커터 베이스 프레임(133) 또는 가이드레일(164)에 수평방향으로 눈금이 표시된 스케일(165) 더 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치(100)에 있어서 형상복원부(140)와 사이드 커팅부(160) 사이에는 피치이송부(150)가 구비된다.

피치이송부(150)는 전도성 부재를 잡아 공정 진행방향으로 일정거리만큼 피치 이송하기 위한 것으로서, 전도성 부재를 측 방향에서 잡을 수 있도록 배치되는 이송척과, 이송척을 전후 방향으로 피치 이동되게 구동하는 피치이송 구동부로 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치(100)에 있어서 사이드 커팅부(160)의 하류에는 스토퍼 기능을 하는 가압지지부(170)가 구비된다.

가압지지부(170)는 상하방향으로 구동되는 가압부재에 의해 이송되는 전도성 부재(M)를 일시적으로 눌러 고정하는 것으로서, 동시에 진행되는 융착, 형상복원, 커팅 등의 공정 시 전도성 부재(M)의 움직임을 잡아주어 전도성 부재(M)가 인장 또는 수축되는 현상을 방지하기 위함이다.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치(100)에 있어서 사이드 커팅부(160)의 전후로 정렬하는 공정이 더 구비될 수 있다.

이는 사이드 커팅부(160)의 전후에서 전도성 부재(M)의 좌우 측단면을 지지하여 전도성 부재(M)를 이송방향으로 정렬 배치하기 위한 것으로서, 이렇게 전도성 부재(M)의 정렬을 선행한 후 전도성 부재(M)에 융착된 필름(F)의 양측 끝단을 커팅하게 되면, 전도성 부재(M)의 좌우 양측 방향으로 좌우 균형을 이룬 필름(F)을 남길 수 있고 양질의 규격화를 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치(100)에 있어서 전도성 부재 공급부(110)와 필름 공급부(120) 사이에 전도성 부재(M)와 필름(F)의 융착성을 향상시키기 위하여 전도성 부재(M)의 상면과 하면을 세정하는 공정이 더 구비될 수 있다. 여기서, 세정수단으로는 알콜솜 또는 초음파가 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치(100)에 있어서 필름 공급부(120)와 융착부(130) 사이에는 필름(F)을 전도성 부재(M)에 가접(假接)하는 공정이 더 구비될 수 있다.

이는 전도성 부재(M)에 융착부(130)의 융착온도 보다 낮은 제3 온도로 열을 가해, 전도성 부재(M)의 상면과 하면에 제1,2 필름(F)을 가접하게 된다.

여기서 제3 온도는 120℃~140℃로 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명된 실시형태는 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시로 설명한 것이므로, 본 발명의 권리범위는 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 용이하게 변경, 변형 또는 치환할 수 있는 범위까지 포함됨을 밝혀둔다.

Claims (10)

1. 제1 방향으로 연속하여 공급되는 전도성 부재;
   상기 전도성 부재의 상면과 하면에 상기 제1 방향과 직교 교차하는 제2 방향으로 길게 배치되며, 각각 설정된 길이로 절단되어 구비되는 제1,2 필름;으로서, 일부 영역은 상기 전도성 부재의 상면과 하면에 각각 열융착 되고, 나머지 영역은 서로 맞대어져 열융착 되는 제1,2 필름; 및
   서로 열융착된 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 상하방향에서 가압하여 물리적 변형을 제거하는 형상복원부;로서, 적어도 둘 이상의 형상복원모듈이 번갈아가며 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 형상복원부;를 포함하며,
   상기 적어도 둘 이상의 형상복원모듈은, 각각 상하로 위치되고 서로 반대방향으로 상하왕복 운동하도록 구비되는 두 개의 형상복원블록;으로서 상하방향으로 서로 마주하는 가압 면을 각각 가지는 두 개의 형상복원블록;을 포함하고,
   상기 적어도 둘 이상의 형상복원모듈은, 상기 제2 방향으로 순차로 배치되는 제1 형상복원모듈 및 제2 형상복원모듈로 구비되며,
   상기 형상복원부는, 상기 제2 방향으로 왕복운동하면서 상기 제1 형상복원모듈과 상기 제2 형상복원모듈이 교번하여 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재를 가압하는 것을 특징으로 하고,
   상기 제2 방향으로 상기 형상복원부의 일 측과 타 측 중 적어도 하나의 측에 이웃하여 특정 위치에 고정되어 구비되는 적어도 하나의 냉각부;로서, 상기 제1 형상복원모듈 또는 상기 제2 형상복원모듈이 선택적으로 접촉하여 냉각되는 냉각부;를 더 포함하며,
   상기 형상복원부는,
   상기 제1 형상복원모듈 및 상기 제2 형상복원모듈이 상기 제2 방향으로 순차로 배치되도록 지지하는 모듈 프레임;
   상기 모듈 프레임이 상기 제2 방향으로 직선왕복운동 가능하도록 지지하며, 상기 제2 방향으로 일 측과 타 측에 냉각부가 고정되어 구비되는 모듈 지지프레임;
   상기 모듈 프레임과 상기 모듈 지지프레임을 결합시키는 슬라이딩 부재; 및
   상기 모듈 프레임에 구동력을 인가하는 프레임 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 형상복원모듈 또는 상기 제2 형상복원모듈을 구성하는 상기 두 개의 형상복원블록이 상기 냉각부의 상하부에 선택적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 형상복원부는,
   상기 제1 형상복원모듈 및 상기 제2 형상복원모듈이 상기 제2 방향으로 순차로 배치되도록 지지하는 모듈 프레임;
   상기 모듈 프레임이 상기 제2 방향으로 직선왕복운동 가능하도록 지지하는 모듈 지지프레임;
   상기 모듈 프레임과 상기 모듈 지지프레임을 결합시키는 슬라이딩 부재; 및
   상기 모듈 프레임에 구동력을 인가하는 프레임 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.
7. 삭제
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 프레임 구동부는,
   직선왕복운동을 하는 피스톤 부재; 및
   상기 피스톤 부재에 일 단이 결합되고, 타 단은 상기 모듈 프레임에 결합되는 케이블베어(Cableveyor);를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 모듈 지지프레임이 상기 제1 방향으로 직선운동 가능하도록 지지하는 이송프레임;이 더 구비되는 것을 포함하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압 면에 접촉되어 가압 되는 상기 제1,2 필름 및 상기 전도성 부재에 쿠션력이 부여되도록, 상기 가압 면에는 탄성 층;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭의 필름 열융착 장치.

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