KR102113135B1 - 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치에 관한 것으로, 탭과 상,하부 파우치, 상부파우치와 하부파우치를 실링하기 전에 비 접촉방식으로 가열하여 완벽한 실링이 이루어지도록 할 수 있도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치는, 일면이 개방된 수용공간을 갖는 하우징, 상기 하우징의 수용공간에 고정되고 상기 파우치의 실링부위에 비 접촉방식으로 열을 전달하는 가열부를 포함한다.

Description

파우치형 이차전지의 실링부 가열장치{HEATING DEVICE FOR POUCH TYPE SECONDARY BATTERY OF SEALING PART}
본 발명은 이차전지의 전극제를 밀봉하는 알루미늄 파우치를 비 접촉방식으로 가열하는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탭과 상,하부 파우치, 상부파우치와 하부파우치를 실링하기 전에 비 접촉방식으로 가열하여 완벽한 실링이 이루어질 수 있도록 한 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기에서는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에서는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 단위전지로서 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다.
중대형 전지팩은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지팩의 배터리 셀로서 주로 사용되고 있다. 그 중에서도, 중량이 작고 전해액의 누액 가능성이 적으며 제조비가 저렴한 파우치형 전지가 특히 많은 관심을 모으고 있다.
통상적으로 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 파우치형 전지케이스는 도시된 바와 같이 순차적으로 열접착성을 가져 실링재 역할을 하는 열접착층인 폴리올레핀계 수지층(Polyolepin Layer), 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속층인 알미늄층(AL/Aluminum Layer), 기재 및 보호층으로 작용하는 나일론층(Nylon Layer:11)이 적층된 다층막구조로 구성되어 있다.
폴리올레핀계 수지층으로 흔히 사용되는 것으로는 CPP(Casted Polypropylene)가 있다.
파우치형 이차전지는 형태에 융통성을 가질 수 있고 보다 작은 부피 및 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 파우치형 전지는 제조과정에서 음극, 분리막 및 양극을 포함하는 전지 조립체를 파우치형 포장재 안에 넣고, 전해액을 주입한 후 가장자리를 실링한다. 그런 다음, 몇 회의 충방전 사이클을 통해 전지를 활성화시킨다.
이때, 종래의 실링방식은 금속 블록에 히터를 삽입 한 후 파우치의 PP층을 녹여 붙이고 있다.
그러나, 종래의 실링장치는 약 400kgf~1000kgf의 압력과 180℃ 이상의 고온으로 파우치의 실링부위를 1.5초간 가압하여 실링하였는 바, 실링블럭의 고온으로 인해 실링부위가 부분적으로 녹거나 물성 변형되어 파형형상으로 변형되는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 실링장치의 경우 짧은 가압시간으로 인해 실링부위에 열 전도가 충분히 이루어지지 않아 밀봉이 제대로 이루어지지 않고, 실링부위 전체를 완벽하게 실링하지 못하였기 때문에, 파우치 내의 전해액이 외부로 새어나가는 등 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-1453784호
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 탭과 상,하부 파우치, 상부파우치와 하부파우치를 실링하기 전에 비 접촉방식으로 가열하여 완벽한 실링이 이루어지도록 할 수 있는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 파우치를 가열할 때 자체적으로 안정적인 온도로 낮추어 화재발생을 예방하는 등 사용상의 안정성을 확보할 수 있는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상부 파우치와 하부 파우치로 이루어져 전극 조립체와 전해액을 수용하는 이차 전지용 파우치를 가열하는 장치로서, 일면이 개방된 수용공간을 갖는 하우징, 상기 하우징의 수용공간에 고정되고 상기 파우치의 실링부위에 비 접촉방식으로 열을 전달하는 가열부를 포함하고,
상기 하우징은,
저면 양측에 서로 대향되는 장착수단이 형성된 본체부, 상면에 상기 장착수단에 장착되는 장착부가 형성되고 상기 수용공간을 갖는 수용부, 상기 본체부의 양측면에 결합되며 상기 가열부를 고정하는 소켓부, 상기 본체부의 상면에 결합되는 상면덮개부, 상기 본체부의 양측면에 결합되고 내부에 상기 소켓부가 수용되는 측면덮개부를 포함하며,
상기 본체부의 바닥면에는 냉각을 위한 에어유입관이 돌출 형성되고, 상기 바닥면의 내부공간에는 에어유입관과 연결되는 에어통로가 형성되며, 상기 본체부의 바닥면에는 에어통로의 에어를 장착부로 배출하기 위한 복수개의 분기구가 일정간격으로 형성되고,
상기 장착부에는 상기 분기구를 통해 배출된 에어가 수직방향으로 유입되는 유입공간 및 유입공간에 유입된 에어를 수평방향으로 배출하는 에어배출구가 형성되며,
상기 본체부의 내부 및 상면덮개부의 내부에는 서로 연결되는 에어저장공간이 형성되고, 상기 본체부의 바닥면과 측벽에는 에어저장공간의 에어를 수용부와 소켓부로 각각 배출하기 위한 부가에어배출구가 형성된다.
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그리고, 상기 에어유입관 및 에어저장공간에 에어를 공급하는 제1,2에어공급부, 상기 본체부의 양측면과 상면덮개부의 양측면에 공동으로 결합되는 에어커튼부를 더 포함한다.
또한, 상기 수용부의 내면에는 상기 가열부의 열을 상기 실링부위를 향해 반사시키는 반사부가 형성된다.
그리고, 상기 반사부는 가열부의 열을 실링부위에 집중시킬 수 있도록 반원형 형상으로 형성된다.
본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치는, 이차전지용 파우치의 실링부위를 실링하기 전에 일정온도로 가열하여 실링하기에 적합한 형태로 변형해줌으로써, 실링장치가 기존에 비해 작은 가압력과 온도 및 짧은 시간 안에 실링부위를 완벽하게 실링하도록 할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 실링부위에 크랙이 발생되지 아니하도록 할 수 있으며, 실링부위가 실링장치의 고온에 의해 형상과 물성이 과도하게 변형되거나 녹지 아니하도록 할 수 있으며, 실링부위 전체가 완벽하게 밀봉되도록 할 수 있는 효과를 수반한다.
그리고, 파우치를 가열할 때 자체적으로 안정적인 온도로 낮추어 화재발생을 예방하는 등 사용상의 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 도시한 결합 측면도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 도시한 분해 사시도.
도 4는 도 2의 A-A 단면도.
도 5는 도 3의 B-B 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치에 적용된 하우징의 다른 예를 도시한 분해 사시도.
도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 하우징의 에어 흐름도를 도시한 결합 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 도시한 결합 측면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치를 도시한 분해 사시도이며, 도 4는 도 2의 A-A 단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B 단면도이다.
본 발명은 상부 파우치와 하부 파우치로 이루어져 전극 조립체와 전해액을 수용하는 이차 전지용 파우치(P)의 실링부위(P1)를 비 접촉식으로 가열하는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치(1)로써, 이차전지를 구성하는 탭과 파우치(P), 상부 파우치와 하부 파우치를 실링블럭과 같은 실링도구로 실링하기 전 1차적으로 비 접촉식으로 가열하여 추후 실링블럭(미도시)에 의해 완벽한 실링이 이루어지도록 할 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치(1)는 일면이 개방된 수용공간을 갖는 하우징(10), 하우징(10)의 수용공간에 고정되며 실링부위(P1)에 비 접촉식으로 열을 전달하여 열융착시키는 가열부(20)를 포함할 수 있다.
이때, 도면에 도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치(1)는 일정 높이를 갖는 지지대(미도시)에 고정될 수 있으며, 파우치(P)는 이송장치(미도시)에 의해 가열부(20)로 이송되면서 실링부위(P1)가 가열될 수 있다.
지지대와 이송장치는 일정길이와 높이를 갖는 작업대의 상면에 서로 대향되도록 설치될 수 있다.
이송장치는 일 예로, 실링부위(P1)가 외부로 돌출되도록 파우치(P)의 상,하면을 가압하여 홀딩하는 홀딩부(미도시), 실링부위(P1)가 가열부(20)에 위치되도록 홀딩부를 이송시키는 로드레스 실린더(미도시)를 포함할 수 있다.
나아가, 작업대의 상면에는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치(1)와 수평선상에 위치되며 실링부위(P1)의 상,하면에 각각 배치되게 되는 한 쌍의 실링블럭(미도시)이 더 설치될 수 있다.
실링블럭은 내부에 열선이 내장되어 자체 발열될 수 있으며, 실린더에 의해 실링부위(P1)에 대해 상승 또는 하강될 수 있다.
이러한 실링블럭은 가열부(20)를 통과한 실링부위(P1)를 상,하면을 가압 하면서 열을 직접적으로 전달하여 실링하게 된다.
계속해서, 전술한 가열부(20)는 실링부위(P1)를 일정온도로 가열하여 실링블럭이 실링부위(P1)를 용이하게 실링할 수 있도록 한다.
가열부(20)는 할로겐 램프 또는 이와 유사한 기능을 수행할 수 있는 제품이 적용될 수 있다.
가열부(20)는 파우치(P)의 두께, 재질, 기타 특성에 따라 100W~2000W 이상의 고용량이 사용되고, 실링부위(P1)를 가열하기 위해 발산하는 온도는 약 800 ℃ 내지 1200 ℃ 이상이다.
그리고, 가열부(20)의 열에 의해 실링부위(P1)의 온도는 400 ℃ 내지 500 ℃로 증가된다.
이때, 실링부위(P1)가 증가되는 온도는 자체 두께, 재질, 가열부(20)의 발산온도, 가열부(20)와의 간격차, 기타 특성 등에 의해 따라 상이해질 것이다.
이러한 가열부(20)는 로드레스 실린더(미도시)에 의해 승강작동 되면서 실링부위(P1)와 거리조절 될 수 있다.
이와 같이 가열부(20)를 통해 실링부위(P1)을 가열하여 실링하기에 적합한 형태로 변형 한 후 실링블럭에 의해 실링되도록 하면, 실링블럭이 종래에 비해 작은 가압력과 온도 및 짧은 시간 안에 실링부위(P1)를 완벽하게 실링하도록 할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 비접촉식 가열장치는 파우치(P)의 두께, 재질, 기타 특성에 따라 상이하겠지만, 실링블럭의 가압력은 최대 300kgf로 낮출 수 있고 실링블럭의 가열온도는 최대 140℃까지 낮출 수 있다.
따라서, 실링부위(P1)의 밀봉력이 상승되도록 할 수 있고, 종래 실링블럭으로만 실링하던 방식에 비해 실링부위(P1)에 크랙이 발생되지 아니하도록 할 수 있으며, 실링부위(P1)가 실링블럭의 고온에 의해 형상과 물성이 과도하게 변형되거나 녹지 아니하도록 할 수 있으며, 실링부위(P1) 전체가 완벽하게 밀봉되도록 할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
한편, 하우징(10)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본체부(11), 소켓부(13), 에어커튼부(12), 열집중부(14)를 포함할 수 있다.
본체부(11)는 제1부재(111), 제2부재(112), 반사부(113)를 포함할 수 있다.
제1부재(111)는 다각블럭 형상으로 형성될 수 있으며, 양측면에 가열부(20)를 고정하는 소켓부(13)가 각각 결합된다.
제2부재(112)는 제1부재(111)의 후측에서 수직방향으로 연장되도록 형성되어, 제1부재(111) 상에서 돌출된 형태를 이룬다.
이러한 제1부재(111) 및 제2부재(112)는 가열부(20)의 고온에 의해 파우치형 이차전지의 비접촉식 가열장치에 화재가 발생되지 아니하도록 냉각수단을 갖는다.
구체적으로, 제1부재(111)의 상면에는 서로 이격되는 에어유입구(111a)가 형성되고, 전면에는 서로 이격되는 복수개의 에어공급구(111c)가 형성되며, 후면에는 서로 이격되는 복수개의 서로 이격되는 복수개의 에어배출구(111b)가 형성되고, 내부에는 에어유입구(111a), 에어배출구(111b) 및 에어공급구(111c)와 연결되는 에어통로(111d)가 형성된다.
또한, 제1부재(111)에는 본체부(11)를 냉각시키기 위한 에어공급부(30)가 결합된다.
에어공급부(30)는 제1부재(111)의 상면에 결합되고 전,후 방향으로 관통되는 장착홀(31b)이 형성되며, 바닥면에는 에어유입구(111a)와 연결되는 연결홀(31a)이 형성된 케이스(31), 케이스(31)의 장착홀(31b)에 장착되는 팬(32)을 포함할 수 있다.
팬(32)은 모터(미도시)의 동력으로 제자리 회전된다. 그리고 팬(32)이 회전되면 팬(32)의 전방과 후방에 압력차가 발생되어 연결홀(31a)을 통해 에어유입구(111a)로 에어가 유입된다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이 에어통로(111d)는 유입된 에어를 에어배출구(111b)로 안내하기 위해 수직부(1111d)와 경사부(1112d)를 포함할 수 있다.
따라서, 에어공급부(30)가 작동됨으로 인해 에어통로(111d)로 유입된 에어는 에어배출구(111b)와 에어공급구(111c)를 통해 배출되며, 그 과정에서 본체부(11)를 냉각시켜 가열부(20)의 고온에 의해 화재가 발생되는 것을 방지한다.
그리고, 에어공급구(111c)를 통해 배출된 에어는 후술되는 열집중부(14)를 냉각시킨다.
열집중부(14)는 가열부(20)의 열이 실링부위(P1)에 집광될 수 있도록 하는 것으로 아래에서 자세히 설명하기로 한다.
한편, 에어커튼부(12)는 에어통로(111d) 내의 에어가 에어배출구(111b)를 통해 급격히 배출되는 것을 방지하고 본체부(11)의 하부측으로 소정량씩 배출될 수 있도록 하는 구성이다.
이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 본체부(11)의 후면 즉, 제1부재(111)와 제2부재(112)가 연장되는 면에는 대략 'ㄷ'자 단면 형상으로 형성되는 단차홈(11a)이 형성되고, 제2부재(112)는 단차홈(11a)의 내측에 위치된다.
그리고, 에어커튼부(12)는 단차홈(11a)에 삽입된 상태에서 볼팅결합되어 에어배출구(111b) 전체를 가린다.
이때, 제2부재(112)가 단차홈(11a)의 내측에 위치됨으로 인해, 제2부재(112)의 하측면(1121)과 에어커튼부(12)의 사이에는 에어가 통과할 수 있는 빈 공간이 형성된다.
즉, 에어커튼부(12)를 통해 에어배출구(111b)를 통해 배출된 에어가 소정시간 동안 제2부재(112)와 에어커튼부(12)의 사이 공간으로 점차 배출되도록 할 수 있기 때문에 본체부(11)를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있는 것이다.
한편, 반사부(113)는 제1부재(111) 및 제2부재(112)를 연결하는 형태로 형성되며, 오목한 곡선 형상으로 형성되어 본체부(11) 상에 가열부(20)가 수용되는 수용공간을 형성시킨다.
반사부(113)는 열 반사도가 우수한 재질로 형성될 수 있는데, 그 예로 열 반사도가 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 재질로 형성될 수 있다.
반사부(113)는 곡선 형상으로 형성됨으로 인해 가열부(20)의 열을 실링부위(P1)에 집중적으로 반사시킬 수 있다.
부가적으로, 반사부(113)의 표면은 가열부(20)의 고온에 의해 변형되지 않으며, 가열부(20)의 고온으로부터 제1부재(111) 및 제2부재(112)를 보호할 수 있고, 열 반사율을 95%이상 향상시킬 수 있도록 석영으로 코팅될 수 있다.
한편, 열집중부(14)는 가열부(20)에서 발생되는 열의 누출을 방지하면서 실링부위(P1)에 집중시키는 구성이다.
이를 위해 열집중부(14)는 제1부재(111)의 전면에 형성된 홈(11b)에 삽입되어 볼팅결합되는 결합부재(141), 결합부재(141)의 하측으로 연장되어 가열부(20)를 사이에 두고 반사부(113)와 대향되는 대향부재(142), 대향부재(142)의 하측에서 수용공간을 향하는 방향으로 경사지게 연장되어 제2부재(112)와 소정간격 이격됨으로, 수용공간의 하측 일부분을 막게 되는 막음부재(143)를 포함할 수 있다.
이때, 대향부재(142)는 반사부(113)와 대향하는 내면이 곡선 형상으로 형성된다.
그리고, 대향부재(142)는 반사부(113)와 동일한 재질로 형성된다.
따라서, 대향부재(142)는 반사부(113)와 함께 가열부(20)의 열을 실링부위(P1)로 반사할 수 있다.
나아가, 대향부재(142)의 내면은 반사부(113)와 동일하게 석영으로 코팅될 수 있다.
그리고, 막음부재(143)는 하단이 제2부재(112)와 동일선상에 위치된다.
막음부재(143)는 반사부(113) 및 대향부재(142)와 동일한 재질로 형성되고, 그 내면은 석영으로 코팅될 수 있다.
따라서, 가열부(20)의 열이 반사부(113) 및 대향부재(142)에 반사된 후, 막음부재(143)와 제2부재(112)의 사이 공간을 통해 방출되어 실링부위(P1)에 집중되도록 할 수 있다.
이러한 열집중부(14)는 가열부(20)의 고온에 의해 파우치형 이차전지의 비접촉식 가열장치(1)에 화재가 발생되지 아니하도록 냉각수단을 갖는다.
구체적으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 결합부재(141)에는 서로 일정간격으로 이격되는 복수개의 부가 에어배출구(141a)가 형성되고, 대향부재(142)의 후면에는 부가 에어배출구(141a)와 각각 연결되는 복수개의 배출가이드홈(1142a)이 수직 길이방향을 따라 형성된다.
부가 에어배출구(141a)는 결합부재(141)에 경사지게 형성되되, 상측의 입구(1411a)가 결합부재(141)의 전면에 노출되어 에어공급구(111c)와 마주하며, 하측의 출구(1411b)는 대향부재(142)의 후면에 노출된다.
그리고, 배출가이드홈(1142a)은 대향부재(142)의 후면에서 부가 에어배출구(141a)의 출구(1411b)와 연결되도록 형성된다.
부가적으로, 열집중부(14)는 부가 에어배출구(141a)를 통해 배출된 에어가 배출가이드홈(1142a)을 따라 이송된 후 열집중부(14)의 하측으로 소정량씩 배출될 수 있도록 하기 위한 부가 에어커튼부(144)를 더 포함한다.
이를 위해, 대향부재(142)의 후면에는 대략 'ㄷ'자 단면 형상으로 형성되는 단차홈(142b)이 형성되고, 부가 에어배출구(141a)의 출구(1411b)는 단차홈(142b) 상에 위치된다.
그리고, 부가 에어커튼부(144)는 대향부재(142)의 후면에 결합되어 단차홈(142b) 및 배출가이드홈(1142a) 전체를 가린다.
이로 인해 부가 에어커튼부(144)는 부가 에어배출구(141a)의 입구(1411b) 및 배출가이드홈(1142a)과 소정간격 이격되고, 하측에 마련된 경사부(1441)는 막음부재(143)의 하측으로 소정간격 이격된다.
따라서, 에어 공급부가 작동됨으로 인해 에어통로(111d)에 유입된 에어의 일부량이 에어공급구(111c)와 부가 에어배출구(141a) 및 배출가이드홈(1142a)을 따라 이동되면서 열집중부(14)를 충분히 냉각시키게 됨으로, 가열부(20)의 고온에 의해 화재가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도면에 도시되지는 않았으나 경사부(1112d) 또는 제2부재(112)에는 가열부(20)의 열을 실링부위(P1)로 집광시키기 위한 집광렌즈가 더 설치될 수 있다.
한편, 도 6 내지 도 9를 참고하여 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 비접촉식 가열장치에 적용된 하우징의 다른 실시 예를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치에 적용된 하우징의 다른 예를 도시한 분해 사시도이고, 도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 하우징의 에어 흐름도를 도시한 결합 단면도이다.
하우징(40)은 본체부(41), 수용부(42), 소켓부(43), 상면덮개부(44), 측면덮개부(45)를 포함할 수 있다.
먼저, 본체부(41)는 상면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 박스 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 본체부(41)는 다각형 형상, 원 형상, 타원형 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 본체부(41)의 저면 양측에는 후술되는 수용부(42)이 장착되는 장착수단(411)이 형성된다.
장착수단(411)은 본체부(41)의 저면 일측과 타측에 각각 일체로 형성되어 서로 대향된다.
장착수단(411)은 수용부(42)를 탄성적으로 가압하여 고정할 수 있도록 금속과 같은 탄성재질로 형성된다.
수용부(42)는 상면에 장착수단(411)의 사이에 가압되어 고정되는 장착부(421)가 형성되고 가열부(20)를 수용하는 수용공간을 갖는다.
수용부(42)는 후술되는 냉각수단을 통해 배출되는 에어를 하부로 흘려보낼 수 있도록 대략 반원형 형상으로 형성될 수 있으며, 가열부(20)와 마주하는 내면에 가열부(20)의 열을 실링부위(P1)를 향해 반사시키는 반사부(422)가 형성된다.
반사부(422)는 열 반사도가 우수한 재질로 형성될 수 있는데, 그 예로 열 반사도가 우수한 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 재질로 형성될 수 있다.
그리고, 반사부(422)는 하부가 개방된 반원형 형상으로 형성됨으로 인해 가열부(20)의 열을 실링부위(P1)에 집중적으로 반사시킬 수 있다.
소켓부(43)는 본체부(41)의 양측면에 결합되어 가열부(20)의 양측을 고정한다.
상면덮개부(44)는 본체부(41)의 상면에 결합되되, 저면과 양측면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 박스 형상으로 형성된다.
그리고, 상면덮개부(44)의 양측 개방된 부분은 한 쌍의 폐쇄부(441)에 의해 폐쇄된다.
폐쇄부(441)는 대략 'ㄱ'자 단면 형상으로 형성되어 상측의 수평부분이 상면덮개부(44)의 상면에 결합되고, 하측의 수직부분이 상면덮개부(44)의 개방된 부분을 폐쇄시킨다.
그리고, 폐쇄부(441)에는 서로 수평방향으로 이격되는 한 쌍의 관통홀(441a)이 형성되어, 어느 하나의 폐쇄부(441)에 형성된 관통홀(441a)에는 후술되는 제1,2에어공급부(50,60)가 관통설치되고, 다른 폐쇄부(441)에 형성된 관통홀(441a)에는 에어의 누출을 방지하는 마개(70)가 설치된다.
측면덮개부(45)는 본체부(41)와 마주하는 면이 개방되고 내부에 빈 공간이 형성된 박스 형상으로 형성된다. 측면덮개부(45)는 본체부(41)의 양측면에 결합될 시 내부에 소켓부(43)를 수용하게 된다.
이러한 하우징(40)은 가열부(20)의 고온에 의해 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치(1)에 화재가 발생되지 아니하도록 냉각수단을 갖는다.
구체적으로, 본체부(41)의 바닥면 중앙부분에는 에어유입관(412)이 돌출 형성되고, 바닥면의 내부공간에는 에어유입관(412)과 연결되며 바닥면과 동일한 길이를 갖는 에어통로(41a)가 형성된다. 그리고, 바닥면에는 에어통로(41a)의 하측에 서로 이격되도록 형성되어 에어통로(41a)의 에어를 장착부(421)로 배출하기 위한 복수개의 분기구(41b)가 일정간격으로 형성된다.
또한, 장착부(421)의 중앙부분에는 분기구(41b)와 수직선상에 위치되는 유입공간(421a)이 길이방향을 따라 형성된다. 그리고, 장착부(421)에는 서로 이격되는 복수개의 에어배출구(421b)가 수평방향으로 관통형성된다.
또한, 본체부(41)의 상면에 상면덮개부(44)가 결합됨으로 인해, 본체부(41)의 내부 및 상면덮개부(44)의 내부에는 서로 연결되는 에어저장공간(41c,44a)이 형성되고, 본체부(41)의 바닥면과 측벽에는 부가에어배출구(41d,41e)가 각각 형성된다.
이때, 본체부(41)의 바닥면에 형성되는 부가에어배출구(41d)는 분기구(41b)를 사이에 두고 서로 대향되는 형태를 이루며, 수용부(42)의 양 끝부분과 수직선상에 위치된다.
그리고, 본체부(41)에는 냉각을 위한 제1,2에어공급부(50,60)가 더 적용된다.
제1에어공급부(50)는 에어유입관(412)에 설치되며 상면덮개부(44)의 에어저장공간(44a)에 위치되는 제1공급관(52), 일부분은 상면덮개부(44)의 외부에서 에어주입기(53)에 연결되고, 다른 부분은 폐쇄부(441)의 관통홀(441a)을 관통하여 테프론관을 통해 제1공급관(52)과 연결되는 제2공급관(51)을 포함할 수 있다.
그리고, 제2에어공급부(60)는 일부분이 상면덮개부(44)의 외부에서 에어주입기(53)에 연결되고 다른 부분은 폐쇄부(441)의 관통홀(441a)을 관통하여 상면덮개부(44)의 에어저장공간(44a)에 위치된다.
제2에어공급부(60)는 관 형태로 형성되어 에어주입기(53)의 에어를 상면덮개부(44)의 에어저장공간(44a)에 공급할 수 있다.
에어주입기(53)는 압축공기를 제공하는 에어콤프레셔로써, 제1에어공급부(50) 및 제2에어공급부(60)에 공기를 공급한다.
따라서, 도 7(a,b)에 도시된 바와 같이, 제1에어공급부(50)에 공급된 에어는 에어유입관(412)과 에어통로(41a)와 분기구(41b)들을 순차적으로 거쳐 장착부(421)의 유입공간(421a)에 유입된 후 복수개의 에어배출구(421b)들을 통해 수용부(42)에 고루게 분사되면서 본체부(41)와 수용부(42)를 냉각시킨다.
아울러, 도 8(a,b) 및 도 9(a,b)에 도시된 바와 같이, 제2에어공급부(60)에 공급된 에어는 본체부(41)의 에어저장공간(41c)과 상면덮개부(44)의 에어저장공간(44a)에 유입된 후, 바닥면의 부가에어배출구(41d)와 측벽의 부가에어배출구(41e)를 통해 배출된다.
바닥면의 부가에어배출구(41d)로 배출된 에어는 수용부(42)의 양측 끝부분으로 분사되어 수용부(42)를 보다 냉각시키고, 측벽의 부가에어배출구(41e)로 배출된 에어는 측면덮개부(45)의 내부공간으로 분사되어 소켓부(43)를 냉각시킨다.
부가적으로, 본 실시예에 따른 하우징은 장착부(421)의 에어배출구(421b)를 통해 배출되는 에어를 수용부(42)로 안내하는 한 쌍의 에어커튼부(46)를 더 포함할 수 있다.
에어커튼부(46)는 상면덮개부(44)와 본체부(41)에 공동으로 결합되는 것으로, 어느 하나는 그 상측과 하측이 상면덮개부(44)와 본체부(41)의 전면에 각각 결합되고, 다른 하나는 그 상측과 하측이 상면덮개부(44)와 본체부(41)의 후면에 각각 결합된다.
이러한 에어커튼부(46)는 분기구(41b)와 에어배출구(421b)를 통해 배출된 에어가 외부로 새어나가는 것을 억제하여 본체부(41)와 수용부(42) 및 소켓부(43)의 냉각효율을 보다 향상시킨다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치
10,40 : 하우징 11,41 : 본체부
11a,142b : 단차홈 11b : 홈
111 : 제1부재 111a : 에어유입구
111b : 에어배출구 111c : 에어공급구
111d,41a : 에어통로 1111d : 수직부
1112d,1441 : 경사부 112 : 제2부재
1121 : 하측면 113,422 : 반사부
12,46 : 에어커튼부 13,43 : 소켓부
14 : 열집중부 141 : 결합부재
141a,41d,41e : 부가 에어배출구 1411a : 입구
1411b : 출구 142 : 대향부재
142a : 배출가이드홈 143 : 막음부재
144 : 부가 에어커튼부 20 : 가열부
30 : 에어공급부 31 : 케이스
31a : 연결홀 31b : 장착홀
32 : 팬 41b : 분기구
41c,44a : 에어저장공간 411 : 장착수단
412 : 에어유입관 42 : 수용부
421 : 장착부 421a : 유입공간
421b : 에어배출구 44 : 상면덮개부
441 : 폐쇄부 441a : 관통홀
45 : 측면덮개부 50 : 제1에어공급부
51 : 제1공급관 52 : 제2공급관
53 : 에어주입기 60 : 제2에어공급부
70 : 마개

Claims (14)

  1. 상부 파우치와 하부 파우치로 이루어져 전극 조립체와 전해액을 수용하는 이차 전지용 파우치를 가열하는 장치에 있어서,
    일면이 개방된 수용공간을 갖는 하우징,
    상기 하우징의 수용공간에 고정되고 상기 파우치의 실링부위에 비 접촉방식으로 열을 전달하는 가열부를 포함하고,
    상기 하우징은,
    저면 양측에 서로 대향되는 장착수단이 형성된 본체부,
    상면에 상기 장착수단에 장착되는 장착부가 형성되고 상기 수용공간을 갖는 수용부,
    상기 본체부의 양측면에 결합되며 상기 가열부를 고정하는 소켓부,
    상기 본체부의 상면에 결합되는 상면덮개부,
    상기 본체부의 양측면에 결합되고 내부에 상기 소켓부가 수용되는 측면덮개부를 포함하며,
    상기 본체부의 바닥면에는 냉각을 위한 에어유입관이 돌출 형성되고,
    상기 바닥면의 내부공간에는 에어유입관과 연결되는 에어통로가 형성되며,
    상기 본체부의 바닥면에는 에어통로의 에어를 장착부로 배출하기 위한 복수개의 분기구가 일정간격으로 형성되고,
    상기 장착부에는 상기 분기구를 통해 배출된 에어가 수직방향으로 유입되는 유입공간 및 유입공간에 유입된 에어를 수평방향으로 배출하는 에어배출구가 형성되며,
    상기 본체부의 내부 및 상면덮개부의 내부에는 서로 연결되는 에어저장공간이 형성되고,
    상기 본체부의 바닥면과 측벽에는 에어저장공간의 에어를 수용부와 소켓부로 각각 배출하기 위한 부가에어배출구가 형성된 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치.
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  12. 제1항에 있어서,
    상기 에어유입관 및 에어저장공간에 에어를 공급하는 제1,2에어공급부,
    상기 본체부의 양측면과 상면덮개부의 양측면에 공동으로 결합되는 에어커튼부를 더 포함하는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 수용부의 내면에는 가열부의 열을 상기 실링부위를 향해 반사시키는 반사부가 형성된 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 반사부는 가열부의 열을 실링부위에 집중시킬 수 있도록 반원형 형상으로 형성되는 파우치형 이차전지의 실링부 가열장치.
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