KR101511489B1 - 생산성의 향상을 위한 전지셀 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각형 전지셀을 이송하여 전해액을 주입하는 전지셀 제조 장치로서, 전지셀의 양면에 밀착되어 하기 주액 지그로 이송하는 이송 지그 및 상기 이송 지그들이 장착된 전지셀이 도입될 수 있는 수납부를 포함하고 있고, 상기 도입 과정에서 이송 지그의 외면이 수납부의 내면에 밀착되는 주액 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치를 제공한다.

Description

생산성의 향상을 위한 전지셀 제조 장치 {Battery Cell Manufacturing Device for Improvement of Productivity}

본 발명은 생산성의 향상을 위한 전지셀 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 각형 전지셀을 이송하여 전해액을 주입하는 전지셀 제조 장치로서, 전지셀의 양면에 밀착되어 하기 주액 지그로 이송하는 이송 지그 및 상기 이송 지그들이 장착된 전지셀이 도입될 수 있는 수납부를 포함하고 있고, 상기 도입 과정에서 이송 지그의 외면이 수납부의 내면에 밀착되는 주액 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 최근에는, 모바일 기기의 소형화에 따라 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.

각형 이차전지는 각형의 캔 내부에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극 조립체를 안착하고 상단에 탑 캡을 장착한 뒤, 탑 캡 상의 전해질 주입구를 통해 캔의 내부에 전해액을 주입하고 이를 밀봉한다.

도 1에는 종래기술에 따른 각형 이차전지의 전지셀 제조 장치의 모식도가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 전지셀(10)은 이송지그(30)와 결합하여 주액 지그(20)의 수납부(21)에 도입된다. 이 때, 전지셀(10)과 주액 지그(20) 사이에는 이격 공간이 형성된다.

이와 같은 이격 공간으로 인해, 전지셀(10)이 주액 지그(20)의 수납부(21)에 용이하게 도입될 수 있는 장점도 가질 수 있으나, 전지셀(10)에 전해액을 주입하는 과정에서 전지셀(10) 내부에 높은 압력을 가하여 전해액을 주액할 경우 전지셀(10)의 두께가 팽창하기 때문에, 충분한 압력으로 전해액을 주액할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 결과적으로, 전지셀(10) 두께를 일정하게 유지하기 위해서는, 전해액의 주액량이 제한될 수 밖에 없다.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전지셀 주액 공정에서 가압력 증가에 의해 전지셀 내부에 더 많은 전해액을 주액하여 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있고, 전지셀 주액 공정간에 발생하는 전지셀의 이송 불량율과 두께 불량율을 감소시킬 수 있는 전지셀 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 발명자들은 전지셀을 이송지그에 밀착시킨 상태에서, 이송지그를 주액지그에 도입하면, 전지셀과 이송지그와 주액지그가 완전히 밀착될 수 있기 때문에, 전지셀에 높은 압력을 가하여 전해액을 주액하더라도 전지셀의 두께가 팽창하는 것을 억제할 수 있고, 이로인해 전지셀의 성능과 생산성을 향상시킬 수 있다는 발상에 기인하여 본 발명을 완성하였다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는, 각형 전지셀을 이송하여 전해액을 주입하는 전지셀 제조 장치로서, 전지셀의 양면에 밀착되어 하기 주액 지그로 이송하는 이송 지그; 및 상기 이송 지그들이 장착된 전지셀이 도입될 수 있는 수납부를 포함하고 있고, 상기 도입 과정에서 이송 지그의 외면이 수납부의 내면에 밀착되는 주액 지그;를 포함하는 구조로 형성되어 있다.

본 발명은 전지셀과 이송지그 사이의 이격 공간 및 이송지그와 주액지그 사이의 이격 공간이 존재하지 않도록 전지셀, 이송지그 및 주액지그를 밀착하여 결합한 상태에서 전지셀에 전해액을 주액함으로써, 전해액 주입 시 주액 압력을 증가시키는 경우에도, 이송지그 및/또는 주액 지그가 전지셀의 외면을 가압하고 있으므로, 전지셀 케이스가 변형되는 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이로 인해, 두께 불량율을 감소시킬 수 있고, 전지셀 내부에 더 많은 전해액을 주액할 수 있으며, 이로인해 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 전지셀과 이송지그가 결합된 상태로 주액지그로 이송되고, 수납되므로, 전지셀의 이송 불량율을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

상기한 이송지그의 구조는 전지셀의 측면과 밀착면을 형성할 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 이송 지그는 전지셀과의 이격공간을 없애기 위해 전지셀의 측면 크기에 대응하는 크기를 가진 평면 형상의 내측면들이 서로 분리되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 이송지그는 제 1 이송 지그와 제 2 이송 지그로 이루어질 수 있고, 제 1 이송 지그는 상기 전지셀의 일면에 밀착되고, 제 2 이송 지그는 전지셀의 대향면에 밀착될 수 있다.

상기 이송지그의 외측면의 형상은 밀착면을 형성하는 주액 지그의 수납부 형상과 대응한다. 따라서, 수납부의 형상이 수직 단면상 일직선을 형성하는 경우에는, 이송지그의 외측면의 형상 또한 수직 단면상 일직선을 형성할 수 있다. 이 경우, 주액 지그는 제 1 주액지그와 제 2 주액지그로 분리된 채로 이송지그를 수납한 후, 양측에서 수납부 방향으로 압력을 가하여 이송지그와 주액지그를 밀착시킬 수도 있다.

본 발명의 구체적인 하나의 실시예에서, 상기 이송 지그의 외면은 상기 이송 지그가 주액 지그의 수납부로 도입되는 단부 방향으로 폭이 감소하는 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 상기 수납부의 내면의 구조는 이송 지그의 외면과 대응하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 수납부의 내면은 이송 지그가 도입되는 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 구조로 이루어질 수 있다.

이러한 이송 지그의 외면 테이퍼 구조와 주액 지그의 내면 테이퍼 구조는, 상기 이송 지그가 상기 주액 지그에 도입될 때, 표면 마찰력의 영향을 받지 않고 수납부로 용이하게 도입될 수 있게 하는 동시에, 이송 지그가 주액 지그의 수납부에 도입 완료된 상태에서, 이송 지그의 외면과 주액 지그의 내면이 상호 밀착되도록 할 수 있다.

상기 테이퍼 구조는 이송 지그의 중심 축을 기준으로 2 내지 30도의 기울기로 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 수납부의 내면에서 테이퍼 구조는 주액 지그의 중심 축을 기준으로 2 내지 30도의 기울기로 형성되어 있을 수 있다.

테이퍼 구조의 기울기가 2도 미만일 때는, 이송 지그가 수납부에 도입될 때, 이송 지그와 수납부간의 접촉에 의해 표면 마찰력이 발생하여 도입이 어려울 수 있다. 반면, 테이퍼 구조의 기울기가 30도 이상일 때는, 이송 지그의 크기가 불필요하게 커지기 때문에, 작업 공정간에 공간상의 제약을 발생시킬 수 있다.

한편, 상기 이송 지그의 외면에는 주액 지구의 수납부로 도입되는 단부의 대향 단부 상에 주액 지그로의 도입을 제한하는 단턱이 형성되어 있어서, 주액 지그로의 과도한 도입을 제한할 수 있다.

또한, 상기 이송 지그 및 주액 지그는 비탄성 부재로 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한, 본 발명의 제조 장치에 의해 제조된 전지셀을 제공한다.

상기 전지셀은 전지팩의 구성시 고전압 및 고전류를 제공할 수 있는 이차전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬 이차전지일 수 있다.

또한, 상기 전지셀은 각형의 금속 캔에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 각형 전지일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조 장치는, 전지셀 주액 공정에서 가압력 증가에 의해 전지셀 내부에 더 많은 전해액을 주액하여 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 전지셀 주액 공정간에 발생하는 전지셀의 이송 불량율과 두께 불량율을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 종래기술에 따른 전지셀 제조 장치의 수직 단면도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이송 지그의 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 주액 지그의 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이송 지그가 주액 지그에 도입되기 전의 상태를 도시한 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이송 지그가 주액 지그에 도입된 후의 상태를 도시한 모식도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이송 지그의 수직 단면도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 이송 지그(200)는 제 1 이송 지그(210)와 제 2 이송 지그(220)로 이루어져 있다. 제 1 이송 지그(210)는 전지셀(100)의 좌측면에 밀착되고, 제 2 이송 지그(220)는 전지셀(100)의 우측면에 밀착된다.

이송 지그(200)의 외면은 상부에서 하부로 갈수록 폭(W1)이 감소하는 테이퍼 구조로 이루어져 있다. 테이퍼 구조는 중심 축(A-A’)을 기준으로 15도의 기울기로 형성되어 있다.

또한, 이송 지그(200)의 상단부에는 단턱(211, 221)이 형성되어 있다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 주액 지그의 수직 단면도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 주액 지그(300)는 수납부(310)를 포함하고 있고, 수납부(310)의 내면은 상부에서 하부로 갈수록 폭(W2)이 증가하는 테이퍼 구조로 이루어져 있다. 수납부(310)의 내면의 구조는 이송 지그(도시하지 않음)의 외면과 일치하는 구조로 형성되어 있다.

수납부(310)의 내면의 테이퍼 구조는 중심 축(B-B’)을 기준으로 15도의 기울기로 형성되어 있다.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이송 지그가 주액 지그에 도입되기 전 상태의 전지셀 제조 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 이송 지그가 주액 지그에 도입된 후 상태의 전지셀 제조 장치의 모식도가 도시되어 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 이송 지그(200)는 전지셀(100)과 밀착된 상태로, 화살표 방향으로 주액 지그의 수납부(310)에 도입되어, 주액 지그(300)와 밀착된다. 전지셀(100)의 하단부가 수납부(310)의 하단부에 닿기 전까지, 이송 지그(200)의 외면과 수납부(310)의 내면은 접촉하지 않기 때문에, 이송 지그(200)와 밀착된 전지셀(100)은 주액 지그(300)에 용이하게 도입될 수 있다.

이송 지그(200)가 주액 지그(300)에 밀착된 상태에서, 전지셀(100) 상부의 주입구(도시하지 않음)를 통해 전해액을 주입한다.

전지셀(100)과 이송 지그(200)와 주액 지그(300)는 완전히 밀착되어 있고, 이송 지그(200)와 주액 지그(300)는 비탄성 부재로 이루어져 있기 때문에, 전지셀(100)에 충분한 압력을 가하여 전해액을 주액하더라도, 전지셀(100)이 팽창하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 가하는 것이 가능할 것이다.

Claims (12)

1. 각형 전지셀을 이송하여 전해액을 주입하는 전지셀 제조 장치로서,
   전지셀의 양면에 밀착되어 하기 주액 지그로 이송하는 이송 지그; 및
   상기 이송 지그들이 장착된 전지셀이 도입될 수 있는 수납부를 포함하고 있고, 상기 도입 과정에서 이송 지그의 외면이 수납부의 내면에 밀착되는 주액 지그; 를 포함하고,
   상기 이송 지그의 외면은 주액 지그의 수납부로 도입되는 단부 방향으로 폭이 감소하는 테이퍼 구조로 이루어져 있으며,
   상기 주액 지그에서 수납부의 내면은 이송 지그가 도입되는 방향으로 폭이 증가하는 테이퍼 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 지그는 전지셀의 양면 중에서 일면에 밀착되는 제 1 이송 지그와 대향면에 밀착되는 제 2 이송 지그로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 지그의 외면에서 테이퍼 구조는 이송 지그의 중심 축을 기준으로 2 내지 30도의 기울기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 지그의 외면에는 주액 지그의 수납부로 도입되는 단부의 대향 단부 상에 주액 지그로의 도입을 제한하는 단턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 상기 수납부의 내면에서 테이퍼 구조는 주액 지그의 중심 축을 기준으로 2 내지 30도의 기울기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 지그의 외면 테이퍼 구조와 주액 지그의 내면 테이퍼 구조는, 이송 지그가 주액 지그의 수납부에 도입 완료된 상태에서, 이송 지그의 외면과 주액 지그의 내면이 상호 밀착되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 지그와 주액 지그는 비탄성 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
10. 삭제
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