KR102135805B1

KR102135805B1 - 파우치의 주입부 실링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102135805B1
Application number: KR1020160038883A
Authority: KR
Inventors: 이도현; 유희범; 안창범; 양영주
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2020-07-20
Also published as: KR20170112186A

Abstract

본 발명은 파우치의 주입부 실링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 주입부가 형성되어 전해액 충진이 가능한 파우치와; 상기 파우치 내면에 구비되어 상기 전해액 충진 후 상기 파우치에 형성된 상기 주입부를 실링하는 캡으로 구성되어, 전해액 부족으로 인한 성능 저하 시 전해액 충진이 가능하게 하여 전지 성능이 높아지고, 자동차 시장사용 시 셀 공급부족으로 인한 셀 경쟁력 강화 및 전기차 장기간 사용에 대한 고객 추가 비용 부담을 저감시켜 상품성을 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

파우치의 주입부 실링 장치 및 방법{Sealing device of inlet for pouch and method thereof}

본 발명은 파우치의 주입부 실링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 이차전지 셀 내부에 전해액 고갈 시 전해액을 주입하고, 주입 후 파우치를 실링하기 위한 파우치의 주입부 실링 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 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 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 서너 개의 전지 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다.

한편, 종래의 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 즉, 종래의 파우치형 이차전지는 상기 파우치의 내부에 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용한 다음, 상기 파우치의 테두리를 실링하여 조립한다.

그러나, 종래의 파우치형 이차전지는 파우치형 케이스 내부의 전해액이 고갈되거나 또는 부족할 경우 전해액을 충진시키는 것이 어렵고, 전해액 충진이 가능하더라도 전해액 충진 후 파우치를 제대로 실링시키지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1472178호

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 파우치의 주입부 실링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 전해액 고갈 시 전해액을 주입하고, 주입 후 실링이 가능한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 주입부가 형성되어 전해액 충진이 가능한 파우치와; 상기 파우치 내면에 구비되어 상기 전해액 충진 후 상기 파우치에 형성된 상기 주입부를 실링하는 캡;을 포함함으로써 달성된다.

상기 캡은, 상기 파우치 내면에 실링된 제1접착부와; 상기 제1접착부 끝단에 수직 방향으로 연장 형성되며, 상기 주입부가 형성된 파우치 내면에 위치하는 미실링된 제2 접착부를 포함하며, 상기 제2 접착부는 상기 파우치 내면에 열융착되면서 상기 주입부를 실링하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제2 접착부는 상기 파우치의 내면으로부터 소정 간격 이격되면서 상기 제2 접착부와 상기 파우치 내면 사이에 미실링 공간을 형성하 실링하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 캡은 상기 파우치의 외면을 열과 압력으로 가압할 시 상기 제2접착부와 상기 파우치의 내면이 미실링 공간을 통해 밀착되고 열융착되면서 상기 주입부를 실링하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 캡은 PP(polypropylene) 또는 PPa(Polyphtalamide)재질로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 주입부는 상기 캡이 위치한 상기 파우치의 외부에서 내부로 관통하는 전해액 주입기에 의해 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 소정 간격은 1~5mm가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 캡은 상기 파우치의 내면에 일체로 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 캡은 상기 파우치의 내면 중 상기 파우치의 모서리에 근접하게 구비되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 파우치에 구비된 주입부를 통해 전해액을 주입하여 충진하는 제1단계와; 상기 파우치의 주입부를 통해 상기 파우치 내부의 공기를 외부로 배출시켜서 진공으로 만드는 제2단계와; 상기 주입부가 구비된 상기 파우치 외면을 열과 압력으로 가압하여 상기 파우치의 내면과 상기 파우치 내면에 구비된 캡을 열융착하면서 상기 주입부를 실링하는 제3단계;를 포함함으로써 달성된다.

상기 제1단계에서, 상기 주입부는 상기 캡이 위치한 상기 파우치의 외면을 전해액 주입기가 관통하면서 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제3단계에서 상기 캡은, 상기 파우치 내면에 실링된 제1접착부와, 상기 제1접착부 끝단에 수직 방향으로 연장 형성되며, 상기 주입부가 형성된 파우치 내면에 위치하는 미실링된 제2 접착부를 포함하며, 상기 상기 제2 접착부는 상기 파우치 내면에 열융착되면서 상기 주입부를 실링하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 전해액 부족으로 인한 성능 저하 시 전해액 충진이 가능하게 하여 전지 성능이 높아지고, 자동차 시장사용 시 셀 공급부족으로 인한 셀 경쟁력 강화 및 전기차 장기간 사용에 대한 고객 추가 비용 부담을 저감시켜 상품성을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 파우치의 주입부 실링 장치를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 파우치의 주입부 실링 방법을 도시하는 흐름도.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

한편, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 상기 전해액이 수용되는 파우치를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 이차전지는 파우치의 내부에 전극조립체와 전해액을 수용한 다음, 파우치의 테두리를 실링하여 조립한다.

여기서 본 발명에 따른 이차전지는 장시간 사용할 경우 전해액이 조금씩 고갈되면서 부족현상이 발생할 수 있으며, 이 전해액의 부족으로 인해 이차전지의 성능이 크게 떨어지는 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 이차전지의 파우치 내부에 전해액을 주입하여 보충함에 따라 이차전지의 성능을 높일 수 있고, 사용주기를 연장할 수 있다. 이때 본 발명에 따른 파우치의 주입부 실링 장치를 사용한다.

즉, 본 발명의 파우치의 주입부 실링 장치는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 전해액 충진이 가능한 파우치(100)와, 파우치(100)를 실링하는 캡(200)을 포함한다.

파우치(100)는 이차전지의 외장부에 해당하며, 주입부(110)가 형성되어 전해액 충진이 가능하게 한다.

여기서 주입부(110)는 파우치(100)의 외부에서 내부로 관통하는 전해액 주입기(미도시)에 의해 형성된다. 즉, 전해액 충진 전에는 파우치(100)의 표면에 주입부(110)가 형성되지 않으며, 전해액 주입기가 파우치(100)를 관통하면서 주입부(110)가 형성된다.

캡(200)은 파우치(100) 내면에 구비되어 전해액 충진 후 파우치(100)에 형성된 주입부(110)를 실링하도록 한다.

이때, 캡(200)은 파우치(100)에 실링되는 제1접착부(210)와, 실링되지 않은 제2접착부(220)로 이루어진다.

제1접착부(210)는 파우치(100) 내면에 실링된 상태로 구비된다.

제2접착부(220)는 제1접착부(210) 끝단에 수직 방향으로 연장 형성되며, 상기 주입부(110)가 형성된 파우치(100)의 내면에 위치하고, 실링된 상태로 구비되어 전해액 충진이 가능하다.

즉, 제2접착부(220)가 상기 주입부(110)가 형성된 파우치(100)의 내면에 열융착되면서 상기 주입부(110)를 실링하며, 이에 파우치(100)에 충진된 전해액의 토출을 방지한다.

한편, 제2접착부(220)는 파우치(100)의 내면으로부터 소정 간격 이격되며, 이에 제2접착부(220)와 파우치(100)의 내면 사이에 미실링 공간을 형성한다.

즉, 전해액 주입기는 파우치(100)를 관통하여 노즐선단이 상기 미실링공간에 위치하며, 이에 제2접착부(220)가 전해액주입기의 노즐선단을 막는 문제를 해결할 수 있어 파우치(100)의 내부에 전해액을 안정적으로 주입할 수 있다.

여기서 상기 소정 간격은 1~5mm일 수 있다. 즉, 소정 간격이 1mm 이하일 경우 제2 접착부(220)가 파우치(100)의 내면에 밀착되면서 미실링공간이 없어지는 문제가 있고, 5mm 이상일 경우 제2 접착부(220)와 파우치(100)의 내면 사이가 크게 벌어져서 차후 열융착시 불량이 발생할 수 있다.

이와 같은 캡(200)은 'ㄱ'자 형상으로 이루어져 제1접착부(210)만 파우치(100) 내면에 부착되고, 제2접착부(220)는 파우치(100) 내면으로 이격된 상태를 유지하게 된다.

그리고, 캡(200)은 파우치(100)에 전해액 충진이 완료되면 파우치(100)를 열과 압력으로 가압하며, 이에 파우치(100)와 제2접착부(220)가 미실링 공간을 통해 밀착되고 열융착되면서 주입부(110)를 실링할 수 있다.

한편, 캡(200)은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PPa(phenylpropanolamine, 페닐프로판올아민) 재질로 형성되어 파우치(100)에 용이하게 부착될 수 있다.

한편, 캡(200)은 파우치(100)의 내면 중 파우치(100)의 모서리에 근접하게 구비될 수 있다. 즉, 캡(200)은 파우치(100)의 내면에 돌출되게 형성되기에 파우치(100)의 내부에 수용되는 전극조립체(미도시)와의 마찰이 발생할 수 있으며, 이에 캡(200)을 최대한 파우치(100)의 모서리에 형성함에 따라 전극조립체와의 마찰을 방지할 수 있다.

한편, 캡(200)은 파우치(100)의 내면에 일체로 구비될 수 있다. 즉, 파우치(100)의 제조시 캡(200)을 일체로 형성함에 따라 제조의 용이성을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 파우치의 주입부 실링 장치를 이용한 실링 방법을 설명한다.

본 발명의 파우치의 주입부 실링 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 전해액을 충진하는 제1단계(S10)와, 셀을 진공 처리하는 제2단계(S20)와, 캡(200)을 파우치(100)에 실링시키는 제3단계(S30)를 포함한다.

제1단계(S10)는 파우치(100) 내부에 전해액을 충진하는 단계이다.

이때, 전해액은 주사기 형태의 전해액 주입기의 노즐을 캡(200)이 위치한 파우치(100)를 관통시켜서 미실링 공간에 위치시킨 다음, 전해액을 주입한다. 이때 전해액 주입기의 노즐이 파우치(100)를 관통하면서 파우치(100)의 표면에 주입부(110)가 형성된다.

제2단계(S20)는 제1단계(S10)에서 전해액 충진 후 셀 내부의 공기를 외부로 배출시켜서 진공으로 만드는 단계이다. 일례로 주입부(110)에 흡입기를 삽입하여 파우치(100) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.

제3단계(S30)는 제2단계(S20)에서 내부가 진공 상태인 파우치(100) 외측을 프레스 공정을 통해 파우치(100)를 가압함과 동시에 열을 인가하여 미실링된 제2접착부(220)와 주입부(110)가 형성된 파우치(100)의 내면을 열융착하며, 이에 주입부(110)를 실링하는 단계이다.

이처럼, 본 발명은 파우치(100) 내부에 전해액 충진을 위한 캡(200)을 형성시킨 것으로, 캡(200)은 전해액 충진을 위해 제1접착부(210)는 파우치(100)에 실링되어 있고 제2접착부(220)는 미실링되어 전해액 충진이 필요할 때 캡(200)의 미실링부인 제2접착부(220)에 주사기 형태의 노즐을 통해 파우치(100) 내부로 전해액을 주입시키고, 충진 완료 후 셀 내부를 진공으로 만든 다음 프레스 공정을 통해 미실링 영역인 제2접착부(220)를 실링시킴으로써, 전해액 부족으로 인한 성능 저하 시 전해액 충진이 가능하게 하여 전지 성능이 높아지고, 자동차 시장사용 시 셀 공급부족으로 인한 셀 경쟁력 강화 및 전기차 장기간 사용에 대한 고객 추가 비용 부담을 저감시켜 상품성을 향상시킨다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 파우치 200 : 캡
210 : 제1접착부 220 : 제2접착부
S10 : 제1단계 S20 : 제2단계
S30 : 제3단계

Claims

주입부가 형성되어 전해액 충진이 가능한 파우치와;
상기 파우치 내면에 구비되어 상기 전해액 충진 후 상기 파우치에 형성된 상기 주입부를 실링하는 캡;을 포함하되,
상기 캡은,
상기 파우치 내면에 실링된 제1접착부와;
상기 주입부가 형성된 파우치 내면에 위치하는 미실링된 제2 접착부를 포함하며,
상기 제2 접착부는,
상기 파우치 내면에 열융착되면서 상기 주입부를 실링하는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 접착부는,
상기 제1접착부 끝단에 수직 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 접착부는 상기 파우치의 내면으로부터 소정 간격 이격되면서 상기 제2 접착부와 상기 파우치 내면 사이에 미실링 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 캡은 상기 파우치의 외면을 열과 압력으로 가압할 시 상기 제2접착부와 상기 파우치의 내면이 미실링 공간을 통해 밀착되고 열융착되면서 상기 주입부를 실링하는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 캡은 PP(polypropylene) 또는 PPa(Polyphtalamide)재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주입부는 상기 캡이 위치한 상기 파우치의 외부에서 내부로 관통하는 전해액 주입기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 소정 간격은 1~5mm인 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 캡은 상기 파우치의 내면에 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 캡은 상기 파우치의 내면 중 상기 파우치의 모서리에 근접하게 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 장치.
파우치에 구비된 주입부를 통해 전해액을 주입하여 충진하는 제1단계와;
상기 파우치의 주입부를 통해 상기 파우치 내부의 공기를 외부로 배출시켜서 진공으로 만드는 제2단계와;
상기 주입부가 구비된 상기 파우치 외면을 열과 압력으로 가압하여 상기 파우치의 내면과 상기 파우치 내면에 구비된 캡을 열융착하면서 상기 주입부를 실링하는 제3단계;를 포함하되,
상기 캡은,
상기 파우치 내면에 실링된 제1접착부와;
상기 주입부가 형성된 파우치 내면에 위치하는 미실링된 제2 접착부를 포함하며,
상기 제2 접착부는,
상기 파우치 내면에 열융착되면서 상기 주입부를 실링하는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1단계에서, 상기 주입부는 상기 캡이 위치한 상기 파우치의 외면을 전해액 주입기가 관통하면서 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제3단계에서 상기 제2 접착부는,
상기 제1접착부 끝단에 수직 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치의 주입부 실링 방법.