KR101891864B1 - Apparatus for Shaping Separator and Battery Cell Manufactured by Using the Same - Google Patents

Apparatus for Shaping Separator and Battery Cell Manufactured by Using the Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 전극들 및 분리막들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 전극조립체의 분리막을 형상 가공하기 위한 장치로서,
분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부; 및
상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치를 제공한다.
The present invention relates to an apparatus for shaping a separation membrane of an electrode assembly in which a plurality of electrodes and separation membranes are stacked in a height direction with respect to a plane,
At least one heating section for melting and shrinking the separator to shape the shape; And
At least one transferring unit for moving the heating unit forward and backward to approach the separation membrane;
The present invention provides a separator shape processing apparatus for a battery cell.

Figure R1020150023129
Figure R1020150023129

Description

분리막 형상 가공 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀 {Apparatus for Shaping Separator and Battery Cell Manufactured by Using the Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a separator shape machining apparatus and a battery cell manufactured using the separator shape machining apparatus.

본 발명은 분리막 형상 가공 장치 및 이를 사용하여 제조된 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a separator shape machining apparatus and a battery cell manufactured using the same.

최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.

특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Particularly, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing. Recently, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) In addition, the use area has been expanded for use as a power auxiliary power source through a grid, and accordingly, a lot of researches on a battery that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 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.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows an exploded perspective view showing a general structure of a typical conventional pouch type secondary battery.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 다수의 전극 탭들(21, 22)이 돌출되어 있는 스택형 전극조립체(20), 전극 탭들(21, 22)에 각각 연결되어 있는 두 개의 전극 리드(30, 31), 및 전극 리드(30, 31)의 일부가 외부로 노출되도록 스택형 전극조립체(20)를 수납 및 밀봉하는 구조의 전지케이스(40)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, a pouch type secondary battery 10 includes a stacked electrode assembly 20 having a plurality of electrode tabs 21 and 22 protruding therefrom, two stacked electrode assemblies 20 and 22 connected to the electrode tabs 21 and 22, And a battery case 40 having a structure in which the stacked electrode assembly 20 is received and sealed such that a part of the electrode leads 30 and 31 and a part of the electrode leads 30 and 31 are exposed to the outside.

전지케이스(40)는 스택형 전극조립체(20)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(41)를 포함하는 하부 케이스(42)와 그러한 하부 케이스(42)의 덮개로서 스택형 전극조립체(20)를 밀봉하는 상부 케이스(43)로 이루어져 있다. 상부 케이스(43)와 하부 케이스(42)는 스택형 전극조립체(20)를 내장한 상태에서 열융착되어, 상단 실링부(44)와 측면 실링부(45, 46), 및 하단 실링부(47)를 형성한다.The battery case 40 includes a lower case 42 including a concave shaped storage portion 41 on which the stacked electrode assembly 20 can be placed and a stacked electrode assembly 20 And an upper case 43 for sealing the upper case 43. The upper case 43 and the lower case 42 are thermally fused together with the stacked electrode assembly 20 so that the upper end sealing portion 44 and the side sealing portions 45 and 46 and the lower end sealing portion 47 ).

한편, 최근 모바일 기기의 소형화와 함께, 소비자들의 다양한 디자인의 제품들을 선호하는 경향이 높아지는 추세가 높아지고 있고, 이에 따라, 다양화 디자인의 제품들이 출시되고 있다. 그러나, 종래의 균일화된 형상의 전극들을 포함하는 전지를 새로운 디자인의 모바일 기기에 적용하는 경우, 전지와 기기의 형상이 부합하지 않아, 모바일 기기 내부 공간을 효율적으로 활용하기 어려운 문제가 발생되었다. 이에, 모바일 기기에 장착되는 전지 역시 다양한 형상을 갖출 것이 요구되고 있다.On the other hand, along with the recent miniaturization of mobile devices, consumers are increasingly inclined to prefer products with various designs. Accordingly, products with diversified designs are being released. However, when a battery including a conventional electrode having a uniform shape is applied to a mobile device of a new design, the shape of the battery and the device do not match, and it is difficult to efficiently utilize the internal space of the mobile device. Accordingly, it is required that the battery mounted on the mobile device has various shapes.

이러한 다양한 형상의 전지를 제조하기 위해서는 기기의 디자인을 고려하여 전지의 구성들인 기존의 전극들 또는 분리막들의 형상을 추가 가공하는 것이 필요하다. 이때, 분리막의 형상을 가공하는 방법에는, 예를 들어, 금형 커터를 이용한 성형 공법 또는 레이저 성형 공법이 있다.In order to manufacture such various shapes of cells, it is necessary to further shape the shapes of existing electrodes or separators, which are the structures of the battery, in consideration of the design of the apparatus. At this time, as a method of processing the shape of the separation membrane, for example, there is a molding method or a laser molding method using a mold cutter.

그러나, 적층된 다수의 분리막들을 금형 커터를 이용해 성형할 경우, 성형된 분리막들 간의 단차가 발생하기 쉬워 정밀한 성형이 어렵고, 불량이 발생하기 쉬운 문제점이 있었으며, 특히, 최근 전지의 두께 증가할 경우 이러한 현상은 더욱 심화되었다.However, when a plurality of laminated separators are formed by using a mold cutter, steps are easily generated between the formed separators, so that it is difficult to precisely mold and defective. In particular, The phenomenon became even more intense.

또한, 이러한 분리막을 성형하기 위해 레이저 성형 공법을 사용할 경우, 성형 중에 분리막에 다수의 탄화가 발생되어 분리막 성능에 나쁜 영향을 줄 수 있는 문제가 있었다.Further, when the laser molding method is used to form such a separation membrane, a large number of carbonization is generated in the separation membrane during molding, which may adversely affect the performance of the separation membrane.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀용 분리막 형상 가공 장치가 분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부 및 상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부를 포함함하고 있을 경우, 종래의 금형 커터를 이용한 성형 공법 또는 레이저 성형 공법과 비교하여, 설비 원가를 절감할 수 있고, 성형된 분리막들 간의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 정밀한 성형이 가능하고, 성형 중에 분리막의 탄화가 발생되지 않아 전지의 성능 감소의 위험을 줄일 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and as described later, the separating membrane processing apparatus for a battery cell has at least one heating section for melting and shrinking the separating membrane to form a shape, It is possible to reduce the cost of the apparatus as compared with the molding method or the laser molding method using the conventional metal mold cutter and the step difference between the formed separating membranes is generated when one or more transferring units for forward movement and return to the home position are included And it is possible to perform precise molding, and carbonization of the separator does not occur during molding, so that the risk of reduction in the performance of the battery can be reduced, and the present invention has been accomplished.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치는,In order to achieve the above object, a separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to the present invention comprises:

복수의 전극들 및 분리막들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 전극조립체의 분리막을 형상 가공하기 위한 장치로서,An apparatus for shaping a separation membrane of an electrode assembly in which a plurality of electrodes and separation membranes are stacked in a height direction with respect to a plane,

분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부; 및At least one heating section for melting and shrinking the separator to shape the shape; And

상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부;At least one transferring unit for moving the heating unit forward and backward to approach the separation membrane;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

따라서, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치는 분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부 및 상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부를 포함함으로써, 종래의 금형 커터를 이용한 성형 공법 또는 레이저 성형 공법과 비교하여, 설비 원가를 절감할 수 있고, 성형된 분리막들 간의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 정밀한 성형이 가능하고, 성형 중에 분리막의 탄화가 발생되지 않아 전지의 성능 감소의 위험을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.Accordingly, the separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to the present invention includes at least one heating section for processing the shape of the separation membrane by melting and shrinking the separation membrane, and at least one transfer section for forward movement and returning the heating section to the separation membrane, Compared with the molding method or the laser molding method using a mold cutter, it is possible to reduce the cost of equipment, prevent a step between the molded separators from being generated, enable precise molding, So that the risk of reducing the performance of the battery can be reduced.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있고, 상부 케이스 및 하부 케이스로 이루어져 있으며, 상기 상부 케이스 및/또는 상기 하부 케이스에 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 포함하는 전지케이스; 및 복수의 전극들 및 분리막들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 상기 전극들 및 분리막들이 평면상으로 다각형인 전극조립체;를 포함할 수 있다.In one specific example, the battery cell has an electrode assembly having a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode, and the battery case includes an upper case and a lower case. The upper case and / A battery case including a housing portion for mounting the electrode assembly; And an electrode assembly in which a plurality of electrodes and separation membranes are stacked in a height direction with respect to a plane, and the electrodes and the separation membranes are polygonal in plan view.

또한, 상기 전극조립체는 전극의 외주 형상에 불일치하면서 외향 돌출된 형상의 분리막 가공 부위를 포함할 수 있다. 상세하게는, 상기 전극은 평면상으로 육각형일 수 있으며, 분리막은 평면상으로 사각형일 수 있다. 따라서, 본 발명의 전지셀용 분리막 형상 가공 장치의 가열부는 분리막이 전극의 외주 형상에 대응하도록 분리막 가공 부위를 용융 수축시킬 수 있다.In addition, the electrode assembly may include a separating portion that protrudes outwardly in a shape that is inconsistent with the outer shape of the electrode. In particular, the electrode may be hexagonal in plan view, and the separator may be rectangular in plan view. Therefore, the heating section of the separation membrane shape processing apparatus for a battery cell of the present invention can melt-shrink the separation membrane-processed portion such that the separation membrane corresponds to the peripheral shape of the electrode.

또한, 상기 분리막은 평면상으로 다각형인 시트일 수 있고, 상세하게는 장방형의 시트일 수 있다.In addition, the separation membrane may be a flat polygonal sheet, and more specifically, a rectangular sheet.

하나의 구체적인 예에서, 상기 이송부는 가열부를 시트형 분리막의 평면과 수평이 되는 방향 또는 수직이 되는 방향으로 이동시킬 수 있다.In one specific example, the transfer section can move the heating section in a direction that is horizontal with or perpendicular to the plane of the sheet-like separation membrane.

즉, 상기 이송부는 가열부를 시트형 분리막의 평면과 수평이 되는 방향으로 이동시키는 경우, 시트형 분리막의 외주부터 용융 수축시키면서 분리막의 형상을 가공할 수 있고, 특히, 분리막의 가장자리 부위를 성형하는 경우 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있다.That is, when the heating section is moved in the direction parallel to the plane of the sheet-shaped separator, the conveying section can process the shape of the separator while melting and shrinking the periphery of the sheet-shaped separator. Particularly, Processing can be performed.

반대로, 상기 이송부를 가열부를 시트형 분리막의 평면과 수직이 되는 방향으로 이동시키는 경우, 시트 내 일부위의 형상을 가공하는데 적용될 수 있다.Conversely, when the conveying portion is moved in a direction perpendicular to the plane of the sheet-like separating film, the conveying portion can be applied to form a shape on a part of the sheet.

또한, 상기 가열부는 분리막과 이격된 상태에서 분리막의 가공 부위를 간접적으로 가열하는 비접촉 방식을 이용하여 분리막을 성형할 수 있다.In addition, the heating unit may form the separation membrane using a non-contact method in which the processing region of the separation membrane is indirectly heated while being separated from the separation membrane.

하나의 구체적인 예에서, 상기 복수의 전극들은 평면상으로 제 1 변 내지 제 6 변을 포함하는 육각형 구조로 이루어질 수 있고, 구체적으로, 상기 제 1 변은 전극 탭들이 형성되어 있는 변이며, 상기 제 2 변 및 제 3 변은 각각 제 1 변에 인접한 좌우 측변들로서 제 1 변과 직각을 이루고 있고, 상기 제 6 변은 제 1 변에 대향하여 위치하며 제 1 변과 평행을 이루고 있으며, 상기 제 4 변은 제 2 변과 제 6 변을 사선으로 연결하고 있고, 상기 제 5 변은 제 3 변과 제 6 변을 사선으로 연결하고 있는 구조일 수 있다.In one specific example, the plurality of electrodes may be a hexagonal structure including first to sixth sides in a plane, and specifically, the first side is a side where electrode tabs are formed, The two sides and the third sides are respectively right and left sides adjacent to the first side and are perpendicular to the first side and the sixth side is located opposite to the first side and parallel to the first side, The second side and the sixth side are connected by an oblique line, and the fifth side may be a structure connecting the third side and the sixth side by an oblique line.

또한, 상기 전극의 제 4 변 및 제 5 변 중의 적어도 어느 하나에 대응하는 부위에 분리막 가공 부위가 위치할 수 있고, 상기 이송부는 분리막 가공 부위를 향해 가열부를 이동시킬 수 있다.Further, a separation membrane processing portion may be located at a portion corresponding to at least one of the fourth side and the fifth side of the electrode, and the transfer portion may move the heating portion toward the separation membrane processing portion.

한편, 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막의 기공 직경이 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛일 수 있다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포; 크라프트지 등이 사용된다. 현재 시판중인 대표적인 예로는 셀가드 계열(CelgardR 2400, 2300(Hoechest Celanese Corp. 제품), 폴리프로필렌 분리막(Ube Industries Ltd. 제품 또는 Pall RAI사 제품), 폴리에틸렌 계열(Tonen 또는 Entek) 등이 있다.On the other hand, the separation membrane is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength can be used. Specifically, the pore diameter of the separation membrane is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness may be generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like; Kraft paper and the like are used. Representative examples currently on the market include the Celgard R 2400, 2300 (from Hoechest Celanese Corp.), polypropylene separator (from Ube Industries Ltd. or Pall RAI), and polyethylene series (from Tonen or Entek).

하나의 구체적인 예에서, 상기 가열부의 가열 온도는 섭씨 130도 내지 180도일 수 있다. 구체적으로, 상기 가열부의 가열 온도가 섭씨 130도 미만인 경우, 분리막이 용융 온도 보다 낮은 온도로 가열 받을 수 있는 바, 성형이 속도가 지연되고, 균일한 성형이 어려워 불량이 발생하기 쉽다. 반대로, 상기 가열부의 가열 온도가 섭씨 180도를 초과하는 경우, 과도한 가열로 인해 의도한 형상으로 성형 제어하기가 어려울 수 있다.In one specific example, the heating temperature of the heating section may be 130 to 180 degrees Celsius. Specifically, when the heating temperature of the heating unit is less than 130 degrees Celsius, the separation membrane can be heated to a temperature lower than the melting temperature, so that the molding is delayed in speed and the molding is difficult to uniformly cause defects. Conversely, if the heating temperature of the heating section exceeds 180 degrees Celsius, it may be difficult to control the molding to the intended shape due to excessive heating.

또한, 상기 이송부의 이동 속도는 5 mm/s 내지 40 mm/s일 수 있다.In addition, the moving speed of the transfer part may be 5 mm / s to 40 mm / s.

구체적으로, 상기 이송부의 이동 속도가 5 mm/s 미만인 경우, 분리막 성형 공정의 시간 소요가 늘어나, 생산 효율이 떨어지고, 반대로, 상기 이송부의 이동 속도가 40 mm/s를 초과하는 경우, 용융된 분리막이 가열부에 들러붙는 형상이 발생하기 쉽고, 접근 속도가 빨라 미처 용융되지 않은 부분이 발생하여 분리막이 의도된 형상으로 가공되지 않을 수 있다.Specifically, when the moving speed of the conveying unit is less than 5 mm / s, the time required for the separation membrane forming process is increased and the production efficiency is lowered. On the contrary, when the moving speed of the conveying unit exceeds 40 mm / It is likely that the shape adhered to the heating portion is generated, and the portion that has not been melted due to a rapid approach speed is generated, so that the separation membrane may not be processed into an intended shape.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가열부의 이동 범위를 제한하기 위한 하나 이상의 스토퍼(stopper)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 스토퍼는 용융 수축시킬 분리막의 가공 부위를 제외한 나머지 비가공 부위가 용융 수축되는 것을 방지하기 위해 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계 상에 위치할 수 있고, 더욱 상세하게는, 상기 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계는 전극의 제 4 변 또는 제 5 변에 대해 이격되어 있을 수 있다.In one specific example, one or more stoppers may be further included to limit the range of movement of the heating section. Specifically, the stopper may be located on the boundary between the separation membrane processing region and the non-processing region to prevent the non-processing region other than the processing region of the separation membrane to be melted and shrunk from being melted and shrunk. More specifically, The boundary between the machining portion and the non-machining portion may be spaced apart from the fourth side or the fifth side of the electrode.

또한, 상기 스토퍼는 전극의 제 4 변 또는 제 5 변에 대응하는 분리막의 가공 부위가 삽입 고정될 수 있는 개구를 포함하고 있는 구조로 형성될 수 있다. 상세하게는, 상기 스토퍼는 사각 기둥으로 이루어진 사각 프레임 형태일 수 있다.In addition, the stopper may be formed in a structure including an opening through which a processing region of the separation membrane corresponding to the fourth or fifth side of the electrode can be inserted and fixed. In particular, the stopper may be in the form of a square frame made up of square pillars.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가열부는 분리막에 접근하여 열을 전도하는 성형부를 포함할 수 있고, 상기 이송부는 성형부의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 구조로 형성될 수 있다.In one specific example, the heating unit may include a molding unit that approaches the separation membrane to conduct heat, and the transfer unit may be formed on one side or both sides of the molding unit.

구체적으로, 상기 성형부는 육면체로 이루어진 각형 플레이트일 수 있고, 상기 각형 플레이트는 가열부의 이동 방향을 기준으로 각형 플레이트의 전면 및 후면이 나머지 측면들 보다 넓은 면적으로 형성되어 있는 구조로 형성될 수 있다.Specifically, the forming unit may be a rectangular plate having a hexagonal shape, and the prismatic plate may have a structure in which a front surface and a rear surface of the prismatic plate are formed to have a wider area than the remaining side surfaces, with reference to a moving direction of the heating unit.

또한, 상기 각형 플레이트의 후면 중앙에는 이송부가 결합되어 있고 다수개의 전기히터와 온도측정센서가 설치되어 있는 구조일 수 있다.The prismatic plate may have a structure in which a transfer part is coupled to the center of the rear surface, and a plurality of electric heaters and temperature measurement sensors are installed.

또 다른 하나의 구체적인 예에서, 상기 성형부는 원통형의 롤(roll)일 수 있고, 상기 롤의 중심에는 회전축이 형성되어 있으며, 상기 회전축의 좌우측을 지지하기 위해 지지대가 회전축의 양측에 형성되어 있는 구조일 수 있다.In another specific example, the shaping portion may be a cylindrical roll, a rotation shaft is formed at the center of the roll, and a support base is formed on both sides of the rotation shaft to support left and right sides of the rotation shaft Lt; / RTI >

또한, 상기 롤과 회전축 사이의 내부 공간부에는 다수개의 전기히터와 온도측정센서가 설치되어 있을 수 있다.A plurality of electric heaters and temperature measuring sensors may be installed in the inner space between the roll and the rotating shaft.

한편, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치는, 분리막 형상 가공시, 분리막의 가공 부위에서 열 수축율의 분포가 차이를 가지거나, 가열부의 분리막에 대한 접근 속도가 비교적 빠를 경우, 상기 가열부가 분리막의 가공 부위와 접촉하여 용융된 분리막이 성형부 표면에 들러붙는 현상이 발생할 수 있다.On the other hand, in the separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to the present invention, when the distribution of heat shrinkage ratio differs at the processing portion of the separation membrane when the separation membrane is processed, or when the heating portion approaches the separation membrane at a relatively high speed, The molten separation membrane may stick to the surface of the molding part.

따라서, 상기 원통형 롤은 분리막에 접근시에 롤의 중심축을 중심으로 회전할 수 있고, 상기 롤의 회전을 위해 가열부는 모터를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 원통형 롤의 회전으로 발생한 원심력에 의해 용융된 분리막이 원통형 롤에 들러붙는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the cylindrical roll can rotate about the central axis of the roll when approaching the separator, and the heating part for rotating the roll may further include a motor. That is, it is possible to prevent the separation membrane melted by the centrifugal force generated by the rotation of the cylindrical roll from adhering to the cylindrical roll.

하나의 구체적인 예에서, 상기 이송부는 원통형 바(bar)의 형상일 수 있으나, 특별히 이것으로만 한정되는 것은 아니고, 이송력을 효과적으로 전달하기 적합한 구조이면 무엇이든 적용이 가능하다.In one specific example, the transfer part may be in the form of a cylindrical bar, but is not limited thereto, and any structure suitable for effectively transferring the transfer force is applicable.

또한, 상기 성형부는 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는, 스테인리스스틸(stainless steel)일 수 있다.Further, the forming part may be made of metal, and more specifically, may be stainless steel.

하나의 구체적인 예에서, 상기 가열부는 성형부의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위해 분리막에 대면하는 성형부의 표면상에 부가되어 있는 보호 필름을 더 포함할 수 있다. In one specific example, the heating section may further include a protective film added on the surface of the forming section facing the separating membrane to remove foreign matter adhering to the surface of the forming section.

이 경우, 상기 보호 필름은 가열부의 가열 온도에서도 변성이 없고 분리필름과 접착되지 않는 것이면 어느 것이라도 사용이 가능하며, 예를 들어, 폴리올레핀 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 또는 고무 필름 등 일 수 있다.In this case, the protective film may be any material that does not denature at the heating temperature of the heating portion and can not be bonded to the separation film. For example, the protective film may be a polyolefin film, a polyethylene film, a polycarbonate film, have.

또한, 상기 가열부는 성형부의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위한 스크래퍼(scraper)를 더 포함하고 있을 수 있다. 이러한 스크래퍼는 분리막의 성형 작업이 완료된 후, 상기 성형부의 표면을 긁어 내려가면서 부착된 이물질을 제거할 수 있다.In addition, the heating unit may further include a scraper for removing foreign matter adhering to the surface of the molding part. Such a scraper can remove foreign matter adhering to the surface of the forming part while scraping down the surface of the forming part after the forming operation of the separating film is completed.

또한, 상기 가열부는 성형부의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위해 공기 분사 노즐을 포함한 공기 분사 장치를 더 포함할 수 있다. 이러한 공기 분사 장치는 분리막의 성형 작업이 완료된 후, 상기 성형부의 표면에 고압의 공기를 분사하여 성형부의 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있다.In addition, the heating unit may further include an air injection device including an air injection nozzle for removing foreign matters adhering to the surface of the molding part. After the forming operation of the separation membrane is completed, the air injection device can remove foreign matter adhering to the surface of the molding part by injecting high-pressure air onto the surface of the molding part.

하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 전극조립체를 전지케이스에 내장되어 전해질로 함침시키고 밀봉하여 이루어지고, 충방전이 가능한 리튬 이차전지일 수 있다.In one specific example, the battery cell may be a rechargeable lithium secondary battery, which is formed by impregnating and sealing an electrode assembly with an electrolyte embedded in a battery case.

상기 전지 케이스는, 다양한 디자인의 디바이스 내에 쉽게 장착될 수 있는 전지의 유연한 특성을 가지고, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지 케이스일 수 있으며, 상기 라미네이트 시트는 상기 전극조립체의 형상에 대응하여 절곡 또는 굴곡될 수 있다.The battery case may be a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer and having flexibility characteristics of a battery that can be easily mounted in devices of various designs, It can be bent or bent.

이때, 상기 라미네이트 시트는, 알루미늄 라미네이트 시트일 수 있고, 상세하게는 금속층의 일면(외면)에 내구성이 우수한 수지 외곽층이 부가되어 있고, 타면(내면)에 열용융성의 수지 실란트층이 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. At this time, the laminate sheet may be an aluminum laminate sheet, more specifically, a resin outer layer having excellent durability is added to one surface (outer surface) of the metal layer, and a thermally fusible resin sealant layer is added to the other surface Structure.

상기 수지 외곽층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.Since the resin outer layer has excellent resistance from the external environment, it is necessary to have a tensile strength and weather resistance of a predetermined level or higher. In this respect, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film can be preferably used as the polymer resin of the resin outer layer.

상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.The metal layer may be made of aluminum so as to exhibit a function of improving the strength of the battery case, in addition to a function of preventing foreign matter such as gas and moisture from leaking or leaking.

상기 수지 실란트층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.As the polymer resin of the resin sealant layer, a polyolefin resin having a low heat absorbing property (heat adhesion property) and low hygroscopicity in order to suppress penetration of an electrolyte solution and not being swollen or eroded by an electrolytic solution is preferably used And more particularly, lead-free polypropylene (CPP) may be used.

일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.In general, a polyolefin resin such as polypropylene has a low adhesive force with a metal. Therefore, as a method for improving the adhesion with the metal layer, more specifically, an adhesive layer is additionally provided between the metal layer and the resin sealant layer, The characteristics can be improved. Examples of the material of the adhesive layer include a urethane-based material, an acryl-based material, a composition containing a thermoplastic elastomer, and the like, but are not limited thereto.

또한, 전해액에 함침된 상태로 가변적인 셀 케이스에 내장되는 상기 전극조립체는, 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 판상형 구조라면 특별히 한정되는 것은 아니하나, 양극, 분리막, 음극이 적층되는 두께 방향으로의 패턴 형상의 일치가 용이한 것이 바람직하므로, 상세하게는 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 또는 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있다.The electrode assembly embedded in the cell case, which is embedded in the electrolyte solution in a state of being impregnated with the electrolytic solution, is not particularly limited as long as it is a plate-like structure in which a plurality of electrode tabs are connected to form an anode and a cathode. However, It is preferable that a stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in a predetermined size unit are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, A stack / folding type electrode assembly in which a Bi-cell or a full cell stacked with a separator interposed therebetween is wound up as a separation film.

이때, 상기 바이셀은 같은 종류의 전극이 셀이 양측에 위치하는 스택형 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 양극-분리막-음극-분리막-양극 또는 음극-분리막-양극-분리막-음극으로 이루어진 셀이다. 상기 풀셀은 다른 종류의 전극이 셀의 양측에 위치하는 스택형 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 양극-분리막-음극으로 이루어진 셀이다.At this time, the bi-cell has a stacked structure in which the cells of the same kind are located on both sides, for example, a cell having a stack structure such as a cell comprising a cathode-separator-cathode- separator- anode or cathode- separator- anode- to be. The pull cells have a stacked structure in which different types of electrodes are located on both sides of the cell, and are, for example, cells made of a cathode-separator-cathode.

한편, 본 발명은 또한, 상기 전지셀용 분리막 형상 가공 장치를 사용하여 전지셀용 분리막을 형상 가공하는 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention also provides a method for shaping a separator for a battery cell using the separator shape processing apparatus for a battery cell.

상기 전지셀용 분리막을 형상 가공하는 방법은,The method for shaping the separator for a battery cell includes:

(a) 히터를 가동하여 하나 이상의 가열부를 가열시키는 과정;(a) activating a heater to heat one or more heating units;

(b) 하나 이상의 스토퍼가 전극조립체의 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계 상에 위치하도록 전극조립체를 배치시키는 과정;(b) disposing the electrode assembly so that the one or more stoppers are positioned on the boundary between the membrane processing portion and the non-processing portion of the electrode assembly;

(c) 상기 가열부의 성형부가 분리막에 접근하도록 이송부를 전진 이동시키는 과정;(c) advancing the transporting portion so that the forming portion of the heating portion approaches the separation membrane;

(d) 상기 가열부가 스토퍼에 의해 이동이 저지될 때까지 분리막을 용융 수축시키는 과정; 및(d) melting and shrinking the separator until the heated portion is stopped by the stopper; And

(e) 상기 가열부를 원위치로 복귀시키기 위해 이송부를 후진 이동시키는 과정;(e) moving the conveying unit backward to return the heating unit to the home position;

을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.And is characterized by comprising:

본 발명은 또한, 전지셀용 분리막 형상 가공 장치에 의해 제조된 전지셀을 제공하고, 또한, 상기 전지셀을 단위전지로 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured by a separation membrane shape processing apparatus for a battery cell, and further provides the battery pack including the battery cell as a unit cell.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 전원으로서 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.The present invention also provides a device including the battery pack as a power source.

상기 디바이스는 장착의 효율성, 구조적 안정성 등을 고려할 때, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 패드, 또는 넷북에서 선택될 수 있으나, 이들만으로 한정되지는 않는다. The device may be selected from, but not limited to, a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, or a netbook in consideration of mounting efficiency and structural stability.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure and manufacturing method of such a device are well known in the art, so a detailed description thereof will be omitted herein.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치는, 분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부 및 상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부를 포함함으로써, 종래의 금형 커터를 이용한 성형 공법 또는 레이저 성형 공법과 비교하여, 설비 원가를 절감할 수 있고, 성형된 분리막들 간의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 정밀한 성형이 가능하고, 성형 중에 분리막의 탄화가 발생되지 않아 전지의 성능 감소의 위험을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.As described above, the separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to the present invention comprises at least one heating unit for processing a shape by melting and shrinking a separation membrane, and at least one transfer unit for advancing and returning the heating unit to the separation membrane It is possible to reduce the cost of the equipment and to prevent the step between the formed separation membranes from being generated as compared with the molding method or the laser molding method using the conventional metal mold cutter, Carbonization of the separator is not generated and the risk of performance degradation of the battery is reduced.

도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조를 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치 및 가공 전후의 전극조립체를 나타낸 평면도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치의 평면도A, 정면도B, 및 측면도C와 스토퍼의 정면도D이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치의 사시도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치 및 가공 전의 전지셀을 나타낸 평면도이다;
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치의 스크래퍼를 나타낸 평면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치의 공기 분사 노즐을 포함한 공기 분사 장치를 나타낸 평면도이다.
1 is an exploded perspective view showing a general structure of a typical pouch type secondary battery of the related art;
2 is a plan view showing a separator shape forming apparatus for a battery cell and an electrode assembly before and after the process according to an embodiment of the present invention;
3 is a plan view A, a front view B, and a side view C and a front view D of a stopper of a separator shape processing apparatus for a battery cell according to an embodiment of the present invention;
4 is a perspective view of a separator shape processing apparatus for a battery cell according to an embodiment of the present invention;
5 is a plan view showing a separator shape forming apparatus for a battery cell and a battery cell before being processed according to still another embodiment of the present invention;
6 is a plan view showing a scraper of a separator shape processing apparatus for a battery cell according to an embodiment of the present invention;
7 is a plan view showing an air injection device including an air injection nozzle of a separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100) 및 가공 전후의 전극조립체(200)를 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)의 평면도A, 정면도B, 및 측면도C와 스토퍼(130)의 정면도D가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 is a schematic plan view showing a separator shape forming apparatus 100 for a battery cell and an electrode assembly 200 before and after the process according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows one embodiment A plan view A, a front view B, and a side view C and a front view D of a stopper 130 of the apparatus for processing a shape of a separator for a battery cell 100 according to an example are schematically shown.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)는, 음극(221), 양극(211) 및 분리막(240)이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 전극조립체(200)의 분리막(240)을 형상 가공하기 위한 장치이다.2 and 3, a separator shape processing apparatus 100 for a battery cell according to the present invention includes a cathode 221, an anode 211, and a separator 240 stacked in a height direction with respect to a plane And is a device for shaping the separation membrane 240 of the electrode assembly 200.

이때, 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)는 분리막(240)을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 2개의 가열부(110), 및 각각의 가열부(110)를 분리막(240)에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 2개의 이송부(120)를 포함하고 있다.The separator forming apparatus 100 for a battery cell includes two heating units 110 for processing the shape of the separating film 240 by melting and shrinking the separating film 240 and a plurality of heating units 110 for advancing each heating unit 110 to the separating film 240 And two transferring portions 120 for returning to the home position.

여기서, 전극조립체(200)는 전극들(211, 221) 및 분리막(240)들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 전극들(211, 221)이 평면상으로 육각형으로 형성되어 있다. 반면, 분리막(240)은 평면상으로 장방형의 시트 형태로 이루어져 있다.The electrode assembly 200 includes electrodes 211 and 221 and a separator 240 stacked in a height direction with respect to a plane and the electrodes 211 and 221 are formed in a hexagonal shape in plan view. On the other hand, the separator 240 is formed in the shape of a rectangular sheet in plan view.

즉, 분리막(240)은 평면상으로 사각형이고 전극의 외주 형상에 불일치하면서 외향 돌출된 형상의 가공 부위(242)를 포함하고 있다.That is, the separation membrane 240 includes a processing portion 242 having a rectangular shape in plan view and having an outwardly protruding shape inconsistent with the peripheral shape of the electrode.

따라서, 본 발명의 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)의 가열부(110)는 전극의 외주 형상에 대응되도록 분리막(240) 가공 부위를 용융 수축시킨다.Therefore, the heating unit 110 of the apparatus for processing a shape of a separator for a battery 100 according to the present invention melts and shrinks a processed portion of the separating film 240 to correspond to the outer shape of the electrode.

또한, 이송부(120)는 가열부(110)를 시트형 분리막(240)의 평면과 수평이 되는 방향이 되는 방향으로 이동시킨다.In addition, the transfer unit 120 moves the heating unit 110 in a direction that is horizontal with the plane of the sheet-like separation membrane 240.

이러한 이송부(120)가 가열부(110)를 시트형 분리막(240)의 평면과 수평이 되는 방향으로 이동시키는 경우, 시트형 분리막(240)의 외주부터 용융 수축시키면서 분리막(240)의 형상을 가공하게 되고, 분리막(240)의 가장자리 부위를 성형하는 경우 보다 정밀한 가공을 수행할 수 있다.When the transferring unit 120 moves the heating unit 110 in a direction parallel to the plane of the sheet-like separation membrane 240, the shape of the separation membrane 240 is processed while melting and shrinking the outer periphery of the sheet-like separation membrane 240 , It is possible to perform more precise processing than in the case of forming the edge portion of the separation membrane 240.

또한, 가열부(110)는 분리막(240)과 이격된 상태에서 분리막(240)의 가공 부위를 간접적으로 가열하는 비접촉 방식을 이용하여 분리막(240)을 성형한다.Also, the heating unit 110 forms the separation membrane 240 using a non-contact method that indirectly heats the processing region of the separation membrane 240 in a state of being separated from the separation membrane 240.

전극들(211, 221)은 평면상으로 제 1 변 내지 제 6 변(212, 213, 214, 215, 216, 217)을 포함하는 육각형 구조로 이루어지고, 제 1 변(212)은 전극 탭들이 형성되어 있는 변이며, 제 2 변(213) 및 제 3 변(214)은 각각 제 1 변(212)에 인접한 좌우 측변들로서 제 1 변(212)과 직각을 이루고 있고, 제 6 변(217)은 제 1 변(212)에 대향하여 위치하며 제 1 변(212)과 평행을 이루고 있으며, 제 4 변(215)은 제 2 변(213)과 제 6 변(217)을 사선으로 연결하고 있고, 제 5 변(216)은 제 3 변(214)과 제 6 변(217)을 사선으로 연결하고 있는 구조이다.The electrodes 211 and 221 are formed in a hexagonal shape including a first side to a sixth side 212, 213, 214, 215, 216 and 217 in a plan view, And the second side 213 and the third side 214 are perpendicular to the first side 212 as the left and right sides adjacent to the first side 212 and the sixth side 217, Is located opposite to the first side 212 and parallel to the first side 212 and the fourth side 215 connects the second side 213 and the sixth side 217 with an oblique line And the fifth side 216 connects the third side 214 and the sixth side 217 with diagonal lines.

또한, 전극(211)의 제 4 변(215) 및 제 5 변(216) 각각의 부위에는 분리막 가공 부위(242, 243)가 위치하고 있고, 이러한 가공 부위(242, 243)는 이송부(120)가 분리막 가공 부위(242, 243)를 향해 가열부(110)를 이동시키는 것에 의해 용융 수축하게 된다.Separated membrane processing portions 242 and 243 are located at the fourth sides 215 and the fifth sides 216 of the electrode 211. The processing portions 242 and 243 are formed by the transfer portion 120 And is melted and shrunk by moving the heating part 110 toward the separation membrane processing parts 242 and 243.

이때, 가열부(110)의 가열 온도는 섭씨 130도 내지 180도이고, 이송부(120)의 이동 속도는 5 mm/s 내지 40 mm/s이다. At this time, the heating temperature of the heating unit 110 is 130 to 180 degrees Celsius, and the moving speed of the transfer unit 120 is 5 to 40 mm / s.

또한, 가열부(110)의 이동 범위를 제한하기 위한 하나 이상의 스토퍼(130)를 더 포함하고 있다. 스토퍼(130)는 용융 수축시킬 분리막(240)의 가공 부위(242)를 제외한 나머지 비가공 부위가 용융 수축되는 것을 방지하기 위해 분리막 가공 부위(242)와 비가공 부위의 경계 상(244)에 위치하고 있고, 분리막 가공 부위(242)와 비가공 부위의 경계(242)는 전극의 제 4 변(215) 또는 제 5 변(216)에 대해 이격되어 있다.Further, it further includes one or more stoppers 130 for limiting the range of movement of the heating unit 110. The stopper 130 is located in the boundary surface 244 between the separation membrane processing zone 242 and the non-processing zone to prevent the non-processing zone other than the processing zone 242 of the separation membrane 240 to be melted and shrunk from being melted and shrunk And the boundary 242 between the membrane processing portion 242 and the non-processing portion is spaced apart from the fourth side 215 or the fifth side 216 of the electrode.

또한, 스토퍼(130)는 전극의 제 4 변(215) 또는 제 5 변(216)에 대응하는 분리막(240)의 가공 부위가 삽입 고정될 수 있는 개구(135)가 형성되어 있다. 이러한 스토퍼(130)는 사각 기둥으로 이루어진 사각 프레임 형태이다.The stopper 130 is formed with an opening 135 through which the processing portion of the separation membrane 240 corresponding to the fourth side 215 or the fifth side 216 of the electrode can be inserted and fixed. The stopper 130 is in the form of a square frame made up of square pillars.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.Fig. 4 schematically shows a perspective view of a separator shape forming apparatus 100 for a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 가열부(110)는 분리막(240)에 접근하여 열을 전도하는 성형부(112)를 포함하고 있고, 이송부(120)는 성형부(112)의 일측에 결합되어 있는 구조로 형성되어 있다.4, the heating unit 110 includes a forming unit 112 that conveys heat by approaching the separating film 240, and the transferring unit 120 includes a structure that is coupled to one side of the forming unit 112 Respectively.

이러한 성형부(112)는 육면체로 이루어진 각형 플레이트로 형성되어 있고, 각형 플레이트는 가열부(110)의 이동 방향을 기준으로 각형 플레이트의 전면(113) 및 후면(114)이 나머지 측면들 보다 넓은 면적으로 형성되어 있는 구조이다.The prismatic plate 112 is formed of a square plate having a hexagonal shape and the prismatic plate is formed such that the front surface 113 and the rear surface 114 of the prismatic plate have a larger area As shown in FIG.

또한, 성형부(112)는 스테인리스스틸로 이루어져 있다.The forming portion 112 is made of stainless steel.

또한, 이송부(120)는 원통형 바(bar)로 형성되어 있다.In addition, the transfer unit 120 is formed of a cylindrical bar.

또한, 각형 플레이트의 후면(114) 중앙에는 이송부(120)가 결합되어 있고 2개의 전기히터(140)와 온도측정센서(150)가 설치되어 있는 구조이다.A transfer unit 120 is coupled to the center of the rear surface 114 of the rectangular plate and two electric heaters 140 and a temperature measurement sensor 150 are installed.

도 5에는 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100) 및 가공 전의 전지셀을 나타낸 평면도가 도시되어 있다.5 is a plan view showing a separator shape forming apparatus 100 for a battery cell and a battery cell before being processed according to still another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 성형부(410)는 원통형의 롤(412)로 형성되어 있고, 롤(412)의 중심에는 회전축(415)이 형성되어 있으며, 이러한 회전축(415)에는 회전축(415)의 좌우측을 지지하는 지지대(430)가 롤(412) 양측에 형성되어 있는 구조이다.5, the forming part 410 is formed of a cylindrical roll 412 and a rotating shaft 415 is formed at the center of the roll 412. The rotating shaft 415 is provided with a rotating shaft 415 And support rods 430 for supporting the right and left sides are formed on both sides of the roll 412.

또한, 롤(410)과 회전축(415) 사이의 내부 공간부에는 전기히터(도시하지 않음)와 온도측정센서(도시하지 않음)가 설치되어 있다.An electric heater (not shown) and a temperature measuring sensor (not shown) are provided in the inner space portion between the roll 410 and the rotating shaft 415.

또한, 원통형 롤(410)은 전동모터(440)에 의해 분리막(240)에 접근시에 롤(410)의 중심축을 중심으로 회전한다. 즉, 원통형 롤(410)의 회전으로 발생한 원심력에 의해 용융된 분리막(240)이 원통형 롤(410)에 들러붙는 것을 방지한다.In addition, the cylindrical roll 410 rotates about the center axis of the roll 410 when approaching the separation membrane 240 by the electric motor 440. That is, the separation membrane 240 melted by the centrifugal force generated by the rotation of the cylindrical roll 410 is prevented from sticking to the cylindrical roll 410.

이때, 가열부(410)는 분리막(240)과 대면하는 성형부(112)의 표면상에 부가되어 있는 보호 필름(460)을 포함하고 있다.At this time, the heating unit 410 includes a protective film 460 added on the surface of the forming unit 112 facing the separating film 240.

도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)의 스크래퍼(500)를 나타낸 평면도가 도시되어 있다.6 is a plan view showing a scraper 500 of a separator shape forming apparatus 100 for a battery cell according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 가열부(110)는 성형부(112)의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위한 스크래퍼(500)를 더 포함하고 있다. 이러한 스크래퍼(500)는 분리막(도시하지 않음)의 성형 작업이 완료된 후, 성형부(112)의 표면을 긁어 내려가면서 부착된 이물질을 제거한다.Referring to FIG. 6, the heating unit 110 further includes a scraper 500 for removing foreign matter adhering to the surface of the forming unit 112. The scraper 500 scrapes the surface of the forming part 112 and removes the adhering foreign material after the forming operation of the separating film (not shown) is completed.

도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치(100)의 공기 분사 노즐을 포함한 공기 분사 장치(600)를 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.7 is a plan view schematically showing an air injection device 600 including an air injection nozzle of a separation membrane shape processing apparatus for a battery cell 100 according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 가열부(110)는 성형부(112)의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위해 공기 분사 노즐을 포함한 공기 분사 장치(600)를 더 포함한다. 이러한 공기 분사 장치(600)는 분리막(도시하지 않음)의 성형 작업이 완료된 후, 성형부(112)의 표면에 고압의 공기를 분사하여 성형부(112)의 표면에 부착된 이물질을 제거한다.Referring to FIG. 7, the heating unit 110 further includes an air injection device 600 including an air injection nozzle for removing foreign matter adhering to the surface of the forming part 112. [0064] As shown in FIG. After the forming operation of the separation membrane (not shown) is completed, the air injector 600 injects high-pressure air to the surface of the molding part 112 to remove foreign matter adhering to the surface of the molding part 112.

도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전지셀용 분리막 형상 가공 장치는, 분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부 및 이러한 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부를 포함함으로써, 종래의 금형 커터를 이용한 성형 공법 또는 레이저 성형 공법과 비교하여, 설비 원가를 절감할 수 있고, 성형된 분리막들 간의 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 정밀한 성형이 가능하고, 성형 중에 분리막의 탄화가 발생되지 않아 전지의 성능 감소의 위험을 줄일 수 있는 효과를 발휘한다.
As described with reference to the drawings, a separator shape processing apparatus for a battery cell according to the present invention includes at least one heating unit for processing a shape by melting and shrinking a separation membrane, and at least one transfer unit for advancing and returning the heating unit to the separation membrane It is possible to reduce the cost of the equipment and to prevent a step between the formed separation membranes from occurring as compared with the molding method or the laser molding method using the conventional metal mold cutter, The separation membrane is not carbonized, thereby reducing the risk of performance degradation of the battery.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (27)

복수의 전극들 및 분리막들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 전극조립체의 분리막을 형상 가공하기 위한 장치로서,
분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부; 및
상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부;를 포함하고,
상기 가열부의 이동 범위를 제한하기 위한 하나 이상의 스토퍼(stopper)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.
An apparatus for shaping a separation membrane of an electrode assembly in which a plurality of electrodes and separation membranes are stacked in a height direction with respect to a plane,
At least one heating section for melting and shrinking the separator to shape the shape; And
And one or more transferring portions for moving the heating portion forward and backward to approach the separation membrane,
Further comprising at least one stopper for limiting a moving range of the heating unit.
제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 전극의 외주 형상에 불일치하면서 외향 돌출된 형상의 분리막 가공 부위를 포함하고 있고, 상기 가열부는 분리막이 전극의 외주 형상에 대응하도록 분리막 가공 부위를 용융 수축시키는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The electrode assembly according to claim 1, wherein the electrode assembly includes a separator-processed portion of a shape protruding outwardly from an outer periphery of the electrode, and the heating portion melts and shrinks the separator-processed portion so that the separator corresponds to the outer shape of the electrode Wherein said separating film shape processing device for a battery cell is characterized by comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 가열부는 분리막과 이격된 상태에서 분리막의 가공 부위를 간접적으로 가열하여 성형하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.2. The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 1, wherein the heating section indirectly heats the processing region of the separation membrane in a state of being separated from the separation membrane. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막은 장방형의 시트인 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 1, wherein the separation membrane is a rectangular sheet. 제 4 항에 있어서, 상기 이송부는 가열부를 시트형 분리막의 평면과 수평이 되는 방향 또는 수직이 되는 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 4, wherein the transfer section moves the heating section in a direction parallel or perpendicular to a plane of the sheet-like separation membrane. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 전극들은 평면상으로 제 1 변 내지 제 6 변을 포함하는 육각형 구조로 이루어져 있고, 상기 제 1 변은 전극 탭들이 형성되어 있는 변이며, 상기 제 2 변 및 제 3 변은 각각 제 1 변에 인접한 좌우 측변들로서 제 1 변과 직각을 이루고 있고, 상기 제 6 변은 제 1 변에 대향하여 위치하며 제 1 변과 평행을 이루고 있으며, 상기 제 4 변은 제 2 변과 제 6 변을 사선으로 연결하고 있고, 상기 제 5 변은 제 3 변과 제 6 변을 사선으로 연결하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.[2] The apparatus of claim 1, wherein the plurality of electrodes are formed in a hexagonal shape including a first side to a sixth side in a plane, the first side is a side where electrode tabs are formed, Wherein the third side is perpendicular to the first side as left and right sides adjacent to the first side, the sixth side is positioned opposite to the first side and parallel to the first side, And the sixth side is connected to the sixth side by an oblique line, and the fifth side connects the third side and the sixth side by an oblique line. 제 6 항에 있어서, 상기 전극의 제 4 변 및 제 5 변 중의 적어도 어느 하나에 대응하는 부위에 분리막 가공 부위가 위치하고, 상기 이송부는 분리막 가공 부위를 향해 가열부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separator for a battery cell according to claim 6, wherein a separation membrane processing portion is located at a portion corresponding to at least one of the fourth side and the fifth side of the electrode, and the transfer portion moves the heating portion toward the separation membrane processing portion Shape processing device. 제 1 항에 있어서, 상기 가열부의 가열 온도는 섭씨 130도 내지 180도인 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The apparatus for processing a shape of a separation membrane for a battery cell according to claim 1, wherein the heating temperature of the heating unit is 130 to 180 degrees centigrade. 제 1 항에 있어서, 상기 이송부의 이동 속도는 5 mm/s 내지 40 mm/s인 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The apparatus for processing a shape of a separation membrane for a battery cell according to claim 1, wherein a moving speed of the conveyance unit is 5 mm / s to 40 mm / s. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는 용융 수축시킬 분리막의 가공 부위를 제외한 나머지 비가공 부위가 용융 수축되는 것을 방지하기 위해 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separator for a battery cell according to claim 1, wherein the stopper is located on a boundary between a separating-processed portion and a non-processed portion in order to prevent a non-processed portion other than a processed portion of the separating membrane to be melted and shrunk from being melted and shrunk Shape processing device. 제 11 항에 있어서, 상기 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계는 전극의 제 4 변 또는 제 5 변에 대해 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.12. The apparatus for processing a shape of a separation membrane for a battery cell according to claim 11, wherein a boundary between the separation membrane processing part and the non-processing part is spaced apart from a fourth side or a fifth side of the electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 스토퍼는 전극의 제 4 변 또는 제 5 변에 대응하는 분리막의 가공 부위가 삽입 고정될 수 있는 개구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 1, wherein the stopper includes an opening through which a processing portion of a separation membrane corresponding to a fourth side or a fifth side of the electrode can be inserted and fixed. 제 1 항에 있어서, 상기 가열부는 분리막에 접근하여 열을 전도하는 성형부를 포함하고 있고, 상기 이송부는 성형부의 일측 또는 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 1, wherein the heating section includes a molding section that approaches the separation membrane and conducts heat, and the transfer section is formed on one side or both sides of the molding section. 제 14 항에 있어서, 상기 성형부는 육면체로 이루어진 각형 플레이트이고, 상기 가열부의 이동 방향을 기준으로 각형 플레이트의 전면 및 후면은 나머지 측면들 보다 넓은 면적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.15. The method according to claim 14, wherein the shaping portion is a rectangular plate having a hexagonal shape, and the front and rear surfaces of the rectangular plate are formed to have a larger area than the remaining side surfaces of the rectangular plate with respect to the moving direction of the heating portion Device. 제 15 항에 있어서, 상기 각형 플레이트의 후면 중앙에는 이송부가 결합되어 있고 다수개의 전기히터와 온도측정센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The apparatus for processing a shape of a separator for a battery cell according to claim 15, wherein a transfer part is coupled to a center of a rear surface of the prismatic plate, and a plurality of electric heaters and a temperature measurement sensor are installed. 제 14 항에 있어서, 상기 성형부는 원통형의 롤(roll)이고, 상기 롤의 중심에는 회전축이 형성되어 있으며, 상기 회전축의 좌우측을 지지하는 지지대가 롤 양측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separator for a battery cell according to claim 14, wherein the shaping portion is a cylindrical roll, a rotation shaft is formed at the center of the roll, and a support base for supporting right and left sides of the rotation shaft is formed on both sides of the roll Shape processing device. 제 17 항에 있어서, 상기 롤과 회전축 사이의 내부 공간부에는 다수개의 전기히터와 온도측정센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.18. The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 17, wherein a plurality of electric heaters and temperature measuring sensors are provided in an internal space portion between the roll and the rotating shaft. 제 17 항에 있어서, 상기 원통형 롤은 분리막에 접근시에 롤의 중심축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.18. The separation membrane processing apparatus for a battery cell according to claim 17, wherein the cylindrical roll rotates about a central axis of the roll when approaching the separation membrane. 제 1 항에 있어서, 상기 이송부는 원통형 바(bar)의 형상인 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 1, wherein the transfer section is in the form of a cylindrical bar. 제 14 항에 있어서, 상기 가열부는 분리막과 대면하는 성형부의 표면상에 부가되어 있는 보호 필름을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.15. The separation membrane shape processing apparatus for a battery cell according to claim 14, wherein the heating section further comprises a protective film added on a surface of the molding section facing the separation membrane. 제 14 항에 있어서, 상기 가열부는 성형부의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위한 스크래퍼(scraper)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.15. The apparatus for processing a shape of a separator for a battery cell according to claim 14, wherein the heating unit further comprises a scraper for removing foreign matters adhering to the surface of the molding part. 제 14 항에 있어서, 상기 가열부는 성형부의 표면상에 부착된 이물질을 제거하기 위해 공기 분사 노즐을 포함한 공기 분사 장치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막 형상 가공 장치.15. The apparatus for processing a shape of a separation membrane for a battery cell according to claim 14, wherein the heating unit further comprises an air injection device including an air injection nozzle for removing foreign matter adhering to the surface of the molding part. 분리막을 용융 수축시켜 형상을 가공하는 하나 이상의 가열부; 및 상기 가열부를 분리막에 접근하도록 전진 이동 및 원위치 복귀시키기 위한 하나 이상의 이송부;를 포함하는 복수의 전극들 및 분리막들이 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있는 전극조립체의 분리막을 형상 가공하기 위한 전지셀용 분리막 형상 가공 장치를 사용하여 전지셀용 분리막을 형상 가공하는 방법으로서,
(a) 히터를 가동하여 하나 이상의 가열부를 가열시키는 과정;
(b) 하나 이상의 스토퍼가 전극조립체의 분리막 가공 부위와 비가공 부위의 경계 상에 위치하도록 전극조립체를 배치시키는 과정;
(c) 상기 가열부의 성형부가 분리막에 접근하도록 이송부를 전진 이동시키는 과정;
(d) 상기 가열부가 스토퍼에 의해 이동이 저지될 때까지 분리막을 용융 수축시키는 과정; 및
(e) 상기 가열부를 원위치로 복귀시키기 위해 이송부를 후진 이동시키는 과정;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀용 분리막을 형상 가공하는 방법.
At least one heating section for melting and shrinking the separator to shape the shape; And at least one transfer unit for moving the heating unit forward and backward to approach the separation membrane, and a plurality of electrodes and separators arranged in a height direction with respect to the plane, the battery assembly comprising: A method for shaping a separation membrane for a battery cell using a separation membrane shape processing apparatus,
(a) activating a heater to heat one or more heating units;
(b) disposing the electrode assembly so that the one or more stoppers are positioned on the boundary between the membrane processing portion and the non-processing portion of the electrode assembly;
(c) advancing the transporting portion so that the forming portion of the heating portion approaches the separation membrane;
(d) melting and shrinking the separator until the heated portion is stopped by the stopper; And
(e) moving the conveying unit backward to return the heating unit to the home position;
Wherein the separating film for a battery cell is formed on a surface of the separator.
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