KR101820443B1 - 공정성이 향상된 전지케이스 폴딩 장치 및 폴딩 방법 - Google Patents
공정성이 향상된 전지케이스 폴딩 장치 및 폴딩 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전지셀의 전지케이스 실링부인 외주변에서, 모서리 부위인 폴딩 예정부를 폴딩하는 장치로서, 전지셀 외주변의 하면에 밀착되어 외주변을 지지하는 지지부; 상기 지지부와 일정 거리로 이격된 상태로 지지부의 일측에 배치되어 있고, 폴딩 예정부가 돌출된 상태로, 폴딩 예정부와 인접한 외주변 하면을 지지하는 폴딩 다이; 상기 지지부 및 폴딩 다이의 상부에 위치하며, 지지부 및 폴딩 다이 상에 탑재되어 있는 외주변의 상면에 밀착되어, 지지부 및 폴딩 다이와 함께 외주변을 고정시키는 스트리퍼; 및 상기 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 절곡시키는 폴딩 지그;를 포함하며, 상기 폴딩 지그는, 하향 이동하여, 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 수직으로 절곡한 후, 회전하여, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면까지 더 절곡하며, 상기 폴딩 다이는, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부가 폴딩 지그의 회전에 의해 외주변의 하면에 대해 예각(acute angle)을 이루며 더 절곡될 수 있도록, 폴딩 예정부와 밀착되는 외면이 상기 예각으로 경사진 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴딩 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 공정성이 향상된 전지케이스 폴딩 장치 및 폴딩 방법에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 이차전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
이러한 파우치형 이차전지는 보다 높은 용량의 전지를 형성하기 위해 상대적으로 작은 크기의 파우치에 보다 많은 용량을 가지도록 전극과 전해질을 포함시켜야 하며, 이를 위하여 전지 용량이나 수용기능과 직접 관계가 없는 전지케이스의 주변 실링부를 점차 줄이도록 하는 요구가 발생한다.
이는 파우치형 이차전지의 실링부 폭을 줄이면 내부에 보다 큰 용량의 전극 조립체를 수용할 수 있고, 용량과 직접 관계없는 실링부 자체는 줄일 수 있기 때문이며, 이로 인해 실링부의 폭을 줄이게 되면 동일한 크기를 가지는 파우치형 이차전지 대비 높은 용량의 이차전지를 형성할 수 있으나, 실링부 폭의 감소로 인해 절대적 실링 면적이 줄어들면서 파우치형 이차전지의 밀봉 신뢰성이 떨어지게 되고, 외부로부터 수분이 침투되어 장기적인 보존 안정성이 떨어져 전지의 성능 저하로 이어지는 문제점이 있다.
이에, 최근에는 실링부의 폭 자체를 줄이지 않고 양측 실링부를 전지케이스의 수납부 방향으로 절곡하여 부피를 줄이는 기술이 이용되고 있다.
특히, 실링부의 모서리 부위는 실링부를 절곡하는 과정에서 외측으로 돌출되거나 주름이 발생하는 등의 손상이 발생할 수 있고, 이러한 손상에 의해 생산과정에서 파우치형 이차전지의 전장 치수 관리가 힘들어져 높은 양품률을 확보하기 어려운 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 실링부의 모서리에 형성된 주름은 마찰과 같은 외력에 의해 쉽게 찢어질 수 있어 전해액이 누액될 수 있는 문제점을 유발할 수 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀 실링부의 모서리를 예각으로 폴딩 시킨 후, 다시 한번 절곡 시켜, 높은 양품률로 전지셀을 제조할 수 있는 폴딩 장치 및 폴딩 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴딩 장치는, 전지셀의 전지케이스 실링부인 외주변에서, 모서리 부위인 폴딩 예정부를 폴딩하는 장치로서,
전지셀 외주변의 하면에 밀착되어 외주변을 지지하는 지지부;
상기 지지부와 일정 거리로 이격된 상태로 지지부의 일측에 배치되어 있고, 폴딩 예정부가 돌출된 상태로, 폴딩 예정부와 인접한 외주변 하면을 지지하는 폴딩 다이;
상기 지지부 및 폴딩 다이의 상부에 위치하며, 지지부 및 폴딩 다이 상에 탑재되어 있는 외주변의 상면에 밀착되어, 지지부 및 폴딩 다이와 함께 외주변을 고정시키는 스트리퍼; 및
상기 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 절곡시키는 폴딩 지그;
를 포함하며,
상기 폴딩 지그는, 하향 이동하여, 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 수직으로 절곡한 후, 회전하여, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면까지 더 절곡하며,
상기 폴딩 다이는, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부가 폴딩 지그의 회전에 의해 외주변의 하면에 대해 예각(acute angle)을 이루며 더 절곡될 수 있도록, 폴딩 예정부와 밀착되는 외면이 상기 예각으로 경사진 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 전지셀의 실링부 모서리는, 폴딩 하고자 하는 모서리의 예정부를 폴딩 다이에 위치시킨 상태로 폴딩 지그로 가압하여, 이를 수직 절곡 시킨 후, 폴딩 지그가 회전하며 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 더 절곡 시킨다. 그 결과, 모서리는 폴딩 이전을 기준으로 180도로 절곡되어 전지셀 실링부인 외주변과 대면한다.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 폴딩된 모서리(10)는, 폴딩 지그가 회전하여 수직 절곡된 폴딩 예정부를 180도로 절곡 시킬 때, 폴딩 예정부의 두께 때문에, 폴딩 지그의 회전 방향의 반대 방향으로 밀리면서, 폴딩 예정부의 절곡 단부(12)는 완전히 절곡 되지 않는다.
따라서, 모서리(10)는 외주변에 완전히 밀착하지 않고 일부가 들뜬 형태로 폴딩되며, 그에 따라 폴딩이 완료된 모서리가 다시 원래 형상으로 복구될 수 있다.
반면에, 본 출원 발명자들이 확인한 바에 따르면, 폴딩 지그가 회전하며 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 더 절곡 시킬 때, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부가 폴딩 지그의 경사면에 대응하여 예각으로 절곡되어 날카로운 각을 이룬 상태에서, 외주변에 밀착하도록 하기 상술하는 바와 같이, 180도로 더 절곡되는 경우, 절곡 단부가 완전히 절곡 되고, 그에 따라 모서리가 외주변에 완전히 밀착하여 폴딩된 모서리의 형태가 유지될 수 있음을 확인하였다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 폴딩 다이는 이동이 가능한 구조로 이루어져 있으며, 상세하게는, 지지부쪽 방향인 제 1 방향 및 상기 제 1 방향의 대향 방향인 제 2 방향으로의 이동이 가능하고 외주변쪽 방향인 제 3 방향 및 상기 제 3 방향의 대향 방향인 제 4 방향으로의 이동이 가능한 구조로 이루어져 있다.
상기 폴딩 다이는, 폴딩 지그에 의해 폴딩 예정부가 예각으로 절곡되어 그것의 경사면에 밀착될 때, 제 1 방향으로 이동한 상태에서 제 4 방향으로 하향 이동하도록 구성되어 있다. 따라서, 폴딩 예정부가 예각으로 절곡되면, 폴딩 다이는 더 이상 외주변 하면을 지지하지 않으며, 폴딩 예정부는 폴딩 지그에 의해 더 절곡될 수 있다.
이와 같이 폴딩 예정부가 폴딩 다이의 경사면에 대응하여 예각을 절곡된 상태에서는, 폴딩 예정부의 절곡 단부가 예각으로 예리하게 절곡된 상태이므로, 이 후, 폴딩 지그에 의해 다시 한번 절곡될 때, 절곡 단부가 완전히 절곡될 수 있다.
상기 예각이 너무 작을 경우, 폴딩 다이가 제 1 방향으로 이동하는 거리가 증가하므로 바람직하지 않고, 예각이 크게 형성되는 경우, 폴딩 예정부의 절곡 단부가 예리하게 절곡되지 않을 수 있다
상기 예각은 35도 내지 55도의 범위 일 수 있다. 상기 예각이 35도 미만일 경우, 폴딩 다이가 제 1 방향으로의 이동 거리가 증가되고, 폴딩 장치의 크기 역시 증가되므로 바람직하지 않고, 상기 예각이 55를 초과하는 경우 폴딩 예정부의 절곡 단부가 예리하게 절곡되지 않을 수 있는 바, 바람직하지 않다.
상기 폴딩 지그의 상세한 구조는, 원통형 축; 및 폴딩 예정부를 가압할 수 있도록, 상기 원통형 축의 일측에 편향된 상태로 형성되어 있고 직육면체 형상으로 이루어진 가압부;를 포함할 수 있다.
상기 원통형 축은 상하 운동과 회전 운동이 가능하며, 상기 가압부는 원통형 축이 상하 운동 또는 회전 운동함에 따라, 원통형 축의 운동 방향으로 폴딩 예정부를 가압할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴딩 지그는, 제 4 방향으로 하향 이동할 때 원통형 축이 폴딩 다이의 단부와 교차되며, 폴딩 예정부와 수평을 이루는 가압부의 하면이 폴딩 예정부를 하향 가압하여 수직으로 절곡하도록 구성되어 있다. 이 때, 상기 원통형 축은 가압부의 상면이 폴딩 예정부와 인접한 외주변과 일치하는 위치까지 하향 이동한다.
그 후, 상기 폴딩 지그는 수직 절곡된 폴딩 예정부와 평행한 가압부의 측면이, 서로 밀착된 상태로, 상기 원통형 축이 회전하여, 가압부의 측면에 밀착된 폴딩 예정부를 더 절곡시킨다. 여기서 더 절곡시키는 것은, 폴딩 예정부가 다이의 경사면에 밀착될 때까지 절곡 시키는 것으로, 상기 원통형 축의 회전으로, 폴딩 예정부는 외주변에 대해 상기 예각으로 절곡될 수 있다.
또한, 상기 원통형 축은, 상기 원통형 축은 폴딩 예정부가 폴딩 다이의 경사면에 밀착될 때, 회전을 중단하고, 폴딩 다이가 이동하여 더 이상 폴딩 예정부가 폴딩 다이의 경사면에 밀착되지 않을 때, 폴딩 예정부가 외주변의 하면에 밀착할 때까지 회전하여, 폴딩 예정부를 외주변에 대해 180도로 절곡하도록 구성될 수 있다.
상기 원통형 축은 또한, 폴딩 예정부가 절곡되어 외주변의 하면에 밀착될 때, 폴딩 예정부와 밀착되어 있는 가압부의 측면이 외주변과 수직을 이루도록 역회전 한 후, 상향 이동하여, 폴딩 다이의 단부와 교차되기 전의 위치로 이동하도록 더 구성될 수 있다.
여기서, 상기 원통형 축의 역회전이 완료될 때, 폴딩 다이는 경사면이 형성된 그것의 단부가 상기 가압부의 측면과 일치하는 위치까지 이동하고, 가압부의 측면을 따라 상향 이동하여, 서로 밀착되어 있는 외주변과 폴딩 예정부를 추가로 가압할 수 있다.
한편, 상기 스트리퍼는 상기 원통형 축이 상향 이동할 때, 상향 이동하도록 구성될 수 있으며, 폴딩 다이의 추가 가압이 완료된 후 이동이 시작될 수 있다.
한편 하나의 구체적인 예에서, 상기 폴딩 예정부는, 지면을 기준으로 상부에서 바라볼 때, 삼각형으로 절곡될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 폴딩 장치로, 전지셀의 전지케이스 실링부인 외주변에서, 모서리 부위인 폴딩 예정부를 폴딩하는 방법을 제공한다.
구체적으로 상기 방법은 (a) 전지셀의 외주변에서 폴딩 예정부가 폴딩 다이로부터 돌출되도록, 외주변 하면을 지지부 및 폴딩 다이에 위치시키는 과정;
(b) 스트리퍼가 하향 이동하여, 외주변의 상면에 밀착되고, 스트리퍼와 지지부 및 폴딩 다이 사이에 외주변을 고정하는 과정;
(c) 폴딩 지그가 하향 이동하여, 폴딩 지그의 가압부가 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 수직으로 절곡하는 과정;
(d) 상기 폴딩 지그의 원통형 축이 회전하여, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면까지 더 절곡하여 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면에 밀착시키는 과정;
(e) 폴딩 다이를 지지부쪽 방향인 제 1 방향으로 이동시키는 과정; 및
(f) 폴딩 지그가 회전하여, 폴딩 예정부가 외주변의 하면에 밀착할 때까지 절곡하는 과정;
을 포함할 수 있다.
폴딩 예정부가 삼각형으로 절곡되도록 상기 과정(a)에서, 폴딩 다이의 단부와 폴딩 예정부가 삼각형을 이루도록, 외주변을 지지부 및 폴딩 다이에 위치시킬 수 있다.
또한, 상기 과정(a)에서, 외주변의 하면과 밀착하는 지지부와 폴딩 다이의 일면은 동일 높이에 위치할 수 있다.
상기 폴딩 다이의 외면은 외주변의 하면에 대해 35도 내지 55도로 경사진 경사면으로 이루어져 있고, 상기 폴딩 예정부는 상기 경사면에 밀착될 때, 상기 폴딩 다이의 경사면과 대응되는 각도로 절곡될 수 있다.
그 후, 상기 과정(f)에서, 상기 폴딩 지그는 상기 폴딩 다이의 경사면과 대응되는 각도로 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 더 절곡하여, 폴딩 예정부가 외주변에 대해 180도로 절곡될 수 있다.
상기 방법은 또한, 과정(f) 이후에, 외주변의 폴딩 품질을 향상시키는 후처리 과정들을 더 포함하며, 구체적으로, 상기 후처리 과정은, 폴딩 예정부와 밀착되어 있는 가압부의 측면이 외주변과 수직을 이루도록 폴딩 지그의 원통형 축이 역회전 하고, 상향 이동하여, 폴딩 다이의 단부와 교차되기 전의 위치로 이동하는 과정; 및
폴딩 다이가 서로 밀착되어 있는 외주변과 폴딩 예정부를 추가로 가압하는 과정;
을 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 전해액과 함께 수납된 구조의 전지셀로서, 상기 전지셀은 전지케이스의 실링부인 외주변들 중 적어도 둘 이상의 외주변들에서 그것들의 단부가 상기 방법으로 폴딩되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴딩 장치는 폴딩 지그가 회전하며 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 더 절곡 시킬 때, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부가 폴딩 지그의 경사면에 대응하여 예각으로 절곡되어 날카로운 각을 이룬 상태에서, 180도로 더 절곡되는 바, 절곡 단부가 완전히 절곡 되고, 그에 따라 모서리가 외주변에 완전히 밀착하여 폴딩된 모서리의 형태가 유지될 수 있다.
도 1은 폴딩된 모서리가 불량 상태인 것을 나타낸 사진이다;
도 2는 본 발명에 따른 폴딩 장치의 모식도이다;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 폴딩 장치가 작동하는 일련의 과정을 보여주는 모식도들이다;
도 6은 본 발명에 따른 폴딩 장치를 통해 폴딩되어 있는 모서리의 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴딩 장치의 모식도이다;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 폴딩 장치가 작동하는 일련의 과정을 보여주는 모식도들이다;
도 6은 본 발명에 따른 폴딩 장치를 통해 폴딩되어 있는 모서리의 사진이다.
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 2는 본 발명에 따른 폴딩 장치가 모식적으로 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 폴딩 장치는 지지부(140), 폴딩 다이(110), 지지부(140)와 폴딩 다이(110)의 상부에 위치하는 스트리퍼(130), 및 폴딩 지그(120)로 구성되어 있다.
지지부(140)는 전지셀 외주변(200) 하면에 밀착한 상태로 외주변(200)을 지지하고 있고, 폴딩 다이(110)는 지지부(140)의 일측에서 일정 거리로 이격된 상태로 외주변(200)의 하면에 밀착한 상태로 외주변(200)을 지지부(140)와 함께 지지하고 있다.
전지셀 외주변(200)은, 폴딩 시키기 위한 폴딩 예정부(210)가 폴딩 다이(110)의 일측에서 돌출된 상태로, 지지부(140)와 폴딩 다이(110)의 상면에 장착되어 있고, 외주변(200)의 하면과 밀착하는 지지부(140)와 폴딩 다이(110)의 일면은 동일 높이에 위치하고 있다.
폴딩 다이(110)는 폴딩 예정부(210)가 돌출되어 있는 방향의 단부면이 대략 45도의 예각을 가지는 경사면(111)으로 이루어져 있고, 지지부(140)쪽 방향인 제 1 방향(1) 및 상기 제 1 방향(1)의 대향 방향인 제 2 방향(2)으로의 이동이 가능하고 외주변(200) 쪽 방향인 제 3 방향(3) 및 상기 제 3 방향(3)의 대향 방향인 제 4 방향(4)으로의 이동이 가능한 구조로 이루어져 있다.
폴딩 지그(120)는 원통형 축(122) 및 원통형 축(122)의 일측에서 편향된 상태로 형성되어 있는 가압부(124)로 구성되어 있다.
원통형 축(122)은 제 3 방향(3)과 제 4 방향(4)으로의 상하 운동과 폴딩 다이(110) 방향인 제 1 방향(1) 쪽으로 회전 운동할 수 있고, 대향 방향인 제 2 방향(2)으로 역회전 운동이 가능하도록 구성되어 있다.
도 3 내지 도 5를 도 1과 함께 참조하면, 과정 (a)에서 스트리퍼(130)는 지지부(140) 및 폴딩 다이(110)와 함께 외주변(200)을 고정시키도록, 하향으로 이동하여, 지지부(140) 및 폴딩 다이(110) 상에 탑재되어 있는 외주변(200)의 상면에 밀착된다.
과정 (b)에서는 과정 (a)에서 고정된 외주변(200)에서 폴딩 예정부(210)를 수직으로 절곡시킨다.
구체적으로, 폴딩 지그(120)의 원통형 축(122)은 원통형 축(122)은 가압부(124)의 상면이 폴딩 예정부(210)와 인접한 외주변(200)과 일치하는 위치까지 하향 이동하고, 이 때, 폴딩 예정부(210)와 수평을 이루는 가압부(124)의 하면이 폴딩 예정부(210)의 상면과 밀착한 상태로, 폴딩 예정부(210)를 하향으로 가압하여 수직으로 절곡시킨다. 여기서 가압부(124)의 측면이 폴딩 예정부(210)와 밀착한 상태로 유지된다.
그 후, 과정 (c)에서 폴딩 지그(120)는 수직 절곡된 폴딩 예정부(210)와 평행한 가압부(124)의 측면이, 서로 밀착된 상태로, 상기 원통형 축(122)이 회전하여, 가압부(124)의 측면에 밀착된 폴딩 예정부(210)가, 폴딩 다이(110)의 경사면(111)에 밀착될 때까지 회전 운동하여, 폴딩 예정부(210)가 외주변(200) 하면에 대해 대략 45도의 예각을 가지도록 폴딩 예정부(210)를 절곡시킨다.
폴딩 예정부(210)가 폴딩 다이(110)의 경사면(111)에 밀착될 때, 원통형 축(122)은 회전을 중단하여, 폴딩 예정부(210)에 외력을 인가하지 않는다.
이 후, 과정 (d)에서 원통형 축(122)의 회전이 중단되면, 폴딩 다이(110)는 제 1 방향으로 이동한 상태에서 제 4 방향으로 하향 이동하고, 과정 (e)에서와 같이, 폴딩 다이(110)가 이동하여 더 이상 폴딩 예정부(210)가 폴딩 다이(110)의 경사면(111)에 밀착되지 않을 때, 원통형 축(122)은 폴딩 예정부(210)가 외주변(200)의 하면에 밀착할 때까지 회전하고, 이에 대응하여 가압부(124)가 측면에 밀착되어 있던 폴딩 예정부(210)를 가압시켜 폴딩 예정부(210)의 최초 상태를 기준으로 180도로 절곡시킨다.
또한, 원통형 축(122)은 과정 (f)에서와 같이, 폴딩 예정부(210)가 절곡되어 외주변(200)의 하면에 밀착될 때, 폴딩 예정부(210)와 밀착되어 있는 가압부(124)의 측면이 외주변(200)과 수직을 이루도록 역회전 하여, 더 이상 폴딩 예정부(210)를 가압시키지 않는다. 이 때, 과정 (g)에서, 폴딩 다이(110)는 원통형 축(122)의 역회전이 완료될 때, 경사면(111)이 형성된 그것의 단부가 상기 가압부(124)의 측면과 일치하는 위치, 즉, 제 2 방향으로 이동한 후, 과정 (h)에서 가압부(124)의 측면을 따라 상향 이동하여, 서로 밀착되어 있는 외주변(200)과 폴딩 예정부(210)를 추가로 가압한다.
이 후, 과정 (i)에서, 원통형 축(122)은 상향 이동하여, 폴딩 다이(110)의 단부와 교차되기 전의 위치로 이동하며, 이 때, 스트리퍼(130) 역시 상향으로 이동하여, 외주변(200)의 고정을 해제한다.
본 발명에 따른 폴딩 장치 및 상술한 과정으로 폴딩된 전지케이스의 실링부 외주변 사진이 도 6에 도시되어 있다.
도 6에서와 같이, 본 발명에 따른 폴딩 장치로 폴딩된 실링부 외주변(200)은 절곡 단부가 완전히 절곡 되어 있고, 모서리(210)가 외주변에 완전히 밀착되어 있음을 확인할 수 있다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (23)
- 전지셀의 전지케이스 실링부인 외주변에서, 모서리 부위인 폴딩 예정부를 폴딩하는 장치로서,
전지셀 외주변의 하면에 밀착되어 외주변을 지지하는 지지부;
상기 지지부와 일정 거리로 이격된 상태로 지지부의 일측에 배치되어 있고, 폴딩 예정부가 돌출된 상태로, 폴딩 예정부와 인접한 외주변 하면을 지지하는 폴딩 다이;
상기 지지부 및 폴딩 다이의 상부에 위치하며, 지지부 및 폴딩 다이 상에 탑재되어 있는 외주변의 상면에 밀착되어, 지지부 및 폴딩 다이와 함께 외주변을 고정시키는 스트리퍼; 및
상기 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 절곡시키는 폴딩 지그;
를 포함하며,
상기 폴딩 지그는,
외주변쪽 방향의 대향 방향으로 하향 이동할 때 원통형 축이 폴딩 다이의 단부와 교차되며, 폴딩 예정부와 수평을 이루는 가압부의 하면이 폴딩 예정부를 하향 가압하여 수직으로 절곡하도록 구성되고,
하향 이동하여, 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 수직으로 절곡한 후, 회전하여, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면까지 더 절곡하며,
상기 폴딩 다이는, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부가 폴딩 지그의 회전에 의해 외주변의 하면에 대해 예각(acute angle)을 이루며 더 절곡될 수 있도록, 폴딩 예정부와 밀착되는 외면이 상기 예각으로 경사진 경사면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴딩 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 다이는, 지지부쪽 방향인 제 1 방향 및 상기 제 1 방향의 대향 방향인 제 2 방향으로의 이동이 가능하고 외주변쪽 방향인 제 3 방향 및 상기 제 3 방향의 대향 방향인 제 4 방향으로의 이동이 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 폴딩 다이는, 폴딩 지그에 의해 폴딩 예정부가 예각으로 절곡되어 그것의 경사면에 밀착될 때, 제 1 방향으로 이동한 상태에서 제 4 방향으로 하향 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 지그는 원통형 축; 및
폴딩 예정부를 가압할 수 있도록, 상기 원통형 축의 일측에 편향된 상태로 형성되어 있고 직육면체 형상으로 이루어진 가압부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 축은 가압부의 상면이 폴딩 예정부와 인접한 외주변과 일치하는 위치까지 하향 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 지그는 수직 절곡된 폴딩 예정부와 평행한 가압부의 측면이, 서로 밀착된 상태로, 상기 원통형 축이 회전하여, 가압부의 측면에 밀착된 폴딩 예정부를 더 절곡하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 축은 폴딩 예정부가 폴딩 다이의 경사면에 밀착될 때, 회전을 중단하도룩 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 축은, 폴딩 다이가 이동하여 더 이상 폴딩 예정부가 폴딩 다이의 경사면에 밀착되지 않을 때, 폴딩 예정부가 외주변의 하면에 밀착할 때까지 회전하여, 폴딩 예정부를 외주변에 대해 180도로 절곡하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 원통형 축은, 폴딩 예정부가 절곡되어 외주변의 하면에 밀착될 때, 폴딩 예정부와 밀착되어 있는 가압부의 측면이 외주변과 수직을 이루도록 역회전 한 후, 상향 이동하여, 폴딩 다이의 단부와 교차되기 전의 위치로 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 원통형 축의 역회전이 완료될 때, 폴딩 다이는 경사면이 형성된 그것의 단부가 상기 가압부의 측면과 일치하는 위치까지 이동하고, 가압부의 측면을 따라 상향 이동하여, 서로 밀착되어 있는 외주변과 폴딩 예정부를 추가로 가압하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 예각은 35도 내지 55도의 범위인 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩 예정부는, 지면을 기준으로 상부에서 바라볼 때, 삼각형으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 원통형 축이 상향 이동할 때, 스트리퍼가 상향 이동하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로서, 전극조립체가 전지케이스에 수납된 상태로, 외주변들이 열융착에 의해 실링되어 실링부를 형성하는 것을 특징으로 하는 폴딩 장치.
- 제 1 항에 따른 폴딩 장치로, 전지셀의 전지케이스 실링부인 외주변에서, 모서리 부위인 폴딩 예정부를 폴딩하는 방법으로서,
(a) 전지셀의 외주변에서 폴딩 예정부가 폴딩 다이로부터 돌출되도록, 외주변 하면을 지지부 및 폴딩 다이에 위치시키는 과정;
(b) 스트리퍼가 하향 이동하여, 외주변의 상면에 밀착되고, 스트리퍼와 지지부 및 폴딩 다이 사이에 외주변을 고정하는 과정;
(c) 폴딩 지그가 하향 이동하여, 폴딩 지그의 가압부가 폴딩 다이로부터 돌출되어 있는 폴딩 예정부를 수직으로 절곡하는 과정;
(d) 상기 폴딩 지그의 원통형 축이 회전하여, 수직 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면까지 더 절곡하여 폴딩 예정부를 폴딩 다이의 외면에 밀착시키는 과정;
(e) 폴딩 다이를 지지부쪽 방향인 제 1 방향으로 이동시키는 과정; 및
(f) 폴딩 지그가 회전하여, 폴딩 예정부가 외주변의 하면에 밀착할 때까지 절곡하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 16 항에 있어서, 상기 과정(a)에서, 폴딩 다이의 단부와 폴딩 예정부가 삼각형을 이루도록, 외주변을 지지부 및 폴딩 다이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 과정(a)에서, 외주변의 하면과 밀착하는 지지부와 폴딩 다이의 일면은 동일 높이에 위치한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 폴딩 다이의 외면은 외주변의 하면에 대해 35도 내지 55도로 경사진 경사면으로 이루어져 있고, 상기 폴딩 예정부는 상기 경사면에 밀착될 때, 상기 폴딩 다이의 경사면과 대응되는 각도로 절곡되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 과정(f)에서, 상기 폴딩 지그는 상기 폴딩 다이의 경사면과 대응되는 각도로 절곡되어 있는 폴딩 예정부를 더 절곡하여, 폴딩 예정부가 외주변에 대해 180도로 절곡되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 상기 방법은 과정(f) 이후에, 외주변의 폴딩 품질을 향상시키는 후처리 과정들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21 항에 있어서, 상기 후처리 과정은,
폴딩 예정부와 밀착되어 있는 가압부의 측면이 외주변과 수직을 이루도록 폴딩 지그의 원통형 축이 역회전 하고, 상향 이동하여, 폴딩 다이의 단부와 교차되기 전의 위치로 이동하는 과정; 및
폴딩 다이가 서로 밀착되어 있는 외주변과 폴딩 예정부를 추가로 가압하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가, 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스에 전해액과 함께 수납된 구조의 전지셀로서, 상기 전지셀은 전지케이스의 실링부인 외주변들 중 적어도 둘 이상의 외주변들에서 그것들의 단부가 제 16 항에 따른 방법으로 폴딩되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
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| US11978843B2 (en) | 2021-01-05 | 2024-05-07 | Sk On Co., Ltd. | Method of manufacturing rechargeable battery pouch, apparatus for manufacturing the same, and rechargeable battery manufactured thereby |
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