KR102174607B1 - 실링 돌기를 포함하는 전지케이스용 프리 실링 장치 및 이를 사용하여 전지셀을 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
전지셀용 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지케이스를 밀봉하기 위해 연이어 진행되는 프리 실링(pre-sealing)과 메인 실링(main sealing)에서 프리 실링을 수행하기 위한 장치로서,
전지케이스용 시트 부재의 외주변의 일면 및 상기 일면의 대향측에 위치한 타면을 상호 간에 가열 및 가압하여 프리 실링부를 형성하는 프레스(press)와 시트 부재를 정위치 고정하기 위한 고정부(stopper)를 포함하고 있는 한 쌍의 실링 블록들(sealing blocks)을 구비하고 있고,
상기 프레스에는 그것의 길이 방향을 기준으로 프리 실링을 위한 실링 돌기가 외향 돌출된 형상으로 형성되어 있으며, 시트 부재의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성될 수 있도록 상기 실링 돌기는 외측 단부가 수직 단면 상으로 라운드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치를 제공한다.
전지케이스용 시트 부재의 외주변의 일면 및 상기 일면의 대향측에 위치한 타면을 상호 간에 가열 및 가압하여 프리 실링부를 형성하는 프레스(press)와 시트 부재를 정위치 고정하기 위한 고정부(stopper)를 포함하고 있는 한 쌍의 실링 블록들(sealing blocks)을 구비하고 있고,
상기 프레스에는 그것의 길이 방향을 기준으로 프리 실링을 위한 실링 돌기가 외향 돌출된 형상으로 형성되어 있으며, 시트 부재의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성될 수 있도록 상기 실링 돌기는 외측 단부가 수직 단면 상으로 라운드 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 실링 돌기를 포함하는 전지케이스용 프리 실링 장치 및 이를 사용하여 전지셀을 제조하는 방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 특히, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구 및 상용화가 이루어지고 있다.
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 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.
상기 파우치형 전지셀은, 연성의 라미네이트 시트 부재를 전지케이스로 이용하여, 시트 부재 상에서 전극조립체 형상으로 성형되어 있는 수납 공간 상에 전극조립체와 전해액이 내장된 구조로 이루어져 있다.
이때, 상기 전극조립체가 안착되어 있는 전지케이스를 밀봉하기 위해 전지케이스의 외주면은 열융착 등에 의한 실링 공정을 거쳐 접합 내지 접착되는데, 이러한 실링 공정은, 프리 실링(pre-sealing)과 메인 실링(main sealing) 공정으로 이루어진다.
여기서, 프리 실링 공정은 메인 실링부를 형성하기 이전에 수행되는 예비적인 실링 공정으로 이해할 수 있다.
그러나, 프리 실링 공정에 연이어 수행되는 메인 실링 공정 이후, 프리 실링부와 메인 실링부가 시트 부재에 접촉되는 부위가 불일치하게 되는 경우, 실링부의 외면에는 가압 과정에서 생긴 흔적으로 보이는 주름이 발생하게 된다.
이러한 상황에서, 이차전지를 전원으로 사용하는 디바이스에 있어서, 특히, 디자인에 민감한 모바일 디바이스 분야에 있어서, 이차전지의 외면에 주름이 형성되어 있으면, 디바이스의 전체적인 심미감이 저하되어 소비자의 구매 욕구를 저하시키고, 소비자들의 반품 및 교환 요구가 증가하는 등의 문제가 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 이차전지를 제조하는 당업계에서는, 이차전지의 외면에 형성된 주름을 외관 불량으로 규정하고, 품질 관리를 실시하고 있는 실정이다.
따라서, 이차전지의 제조를 위해 전지케이스의 외주면을 실링하는 과정에서 주름 발생을 완화시켜 외관 불량을 감소시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 메인 실링부를 형성하기 전에 수행되는 프리 실링 공정에서, 시트 부재의 실링 예정 부위에 선형의 실링부를 형성하는 경우, 전지셀의 외면에 주름의 발생이 감소하고, 외관 불량률이 감소함을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프리 실링 장치는,
전지셀용 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지케이스를 밀봉하기 위해 연이어 진행되는 프리 실링(pre-sealing)과 메인 실링(main sealing)에서 프리 실링을 수행하기 위한 장치로서,
전지케이스용 시트 부재의 외주변의 일면 및 상기 일면의 대향측에 위치한 타면을 상호 간에 가열 및 가압하여 프리 실링부를 형성하는 프레스(press)와 시트 부재를 정위치 고정하기 위한 고정부(stopper)를 포함하고 있는 한 쌍의 실링 블록들(sealing blocks)을 구비하고 있고,
상기 프레스에는 그것의 길이 방향을 기준으로 프리 실링을 위한 실링 돌기가 외향 돌출된 형상으로 형성되어 있으며, 시트 부재의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성될 수 있도록 상기 실링 돌기는 외측 단부가 수직 단면 상으로 라운드 형상으로 이루어져 있다.
일반적으로, 실링부의 면적 대비 프리 실링 공정과 메인 실링 공정 각각에서 가압 가능한 면적에는 한계가 있다. 이는 일시에 실링부를 가압할 때, 전지케이스 용 시트가 서로 중첩되어 있는 전지케이스의 실링 부위가 서로 어긋나거나 과도하게 열융착되는 과정에서 의도치 않은 외면 결함이 발생하는 문제가 있기 때문이다.
따라서, 프리 실링 공정을 거쳐 실링 예정 부위를 고정시킨 상태로, 메인 실링을 진행하는 것이 양품의 전지셀 제조를 위해 바람직하다.
그러나, 종래에는, 앞서 설명한 바와 같이, 프리 실링과 메인 실링 과정은 모두 면(面)상 가압 구조인 반면에, 각 과정에서의 실링 면적이 실링부의 면적 대비 작기 때문에, 전지케이스의 실링 공정에서 프리 실링 및 메인 실링 공정에서의 각각의 가압 부위가 서로 완벽하게 일치하는 형태는 아니다.
이와 같이, 프리 실링과 메인 실링 공정의 가압 부위가 완벽하게 일치하지 않는 경우, 실링부의 외면에는 가압의 흔적으로 보이는 주름이 발생하게 되어 전지셀이 외관상 불량으로 판정될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 프리 실링 장치를 사용하여 선형(線形)의 프리 실링부를 형성하게 되는 경우, 그 이후에 면상 가압하는 프레스에 의해 진행되는 메인 실링 과정에서 메인 실링부의 가압 부위는 프리 실링부를 포함하게 되는 바, 두 공정의 가압 부위가 불일치하는 부분을 제거할 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 프리 실링 장치는 실링 공정에서 유발될 수 있는 전지셀의 외면의 주름 문제를 방지하여 양품의 전지셀 제조를 가능하게 한다.
상기 전지케이스는, 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트 층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 프레스는 탈착이 가능한 구조로 실링 블록들에 장착되어 있을 수 있고, 이러한 탈착 구조는, 프레스의 일면에 천공된 복수 개의 관통구들에 지지부재를 삽입 체결하는 방식으로 달성할 수 있다.
따라서, 실링 과정에서 가열된 라미네이트 시트의 수지 실란트 층이 용융되어 외부로 유출되어 실링 돌기가 오염되는 경우, 작업자는 이를 직접 확인하고 이물질로 오염된 프레스 만을 분리하여 세정이 가능하므로, 예비적으로 수행되는 프리 실링으로 인해 공정 시간이 지체되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 실링 블록들은, 실링 예정 부위의 상면을 가압하는 제 1 프레스를 포함하는 제 1 실링 블록, 및 하면을 가압하는 제 2 프레스를 포함하는 제 2 실링 블록으로 구성되어 있고;
상기 제 1 프레스의 하면에는 제 1 실링 돌기가 하향 돌출되어 있고, 상기 제 2 프레스의 상면에는 제 1 실링 돌기에 대응하는 위치에 제 2 실링 돌기가 상향 돌출되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
특히, 상기 제 1 실링 블록의 하면에는 시트 부재를 고정하기 위한 하향 돌출된 형상의 제 1 고정부가 추가로 형성되어 있으며;
상기 제 1 고정부와 마주보는 제 2 실링 블록의 부위는, 시트 부재를 정위치 고정하기 위해 제 1 고정부에 맞물릴 수 있게 하향 만입된 형상으로 이루어지는 구조일 수 있으며, 시트 부재와 맞닿는 제 1 고정부의 단부에 고무를 씌워 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.
경우에 따라서는, 제 1 고정부와 마주보는 제 2 실링 블록의 부위는 제 1 고정부의 하면과 평행한 상태로 평평한 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은, 전지케이스의 외주면을 메인 실링하기 전에 예비적으로 수행되는 프리 실링 장치인 점을 감안할 때, 선형의 프리 실링부가 형성될 수 있도록, 라운드 형상의 실링 돌기가 시트 부재에 접촉하는 면적은 최소화되는 것이 바람직한 바, 상기 수직 단면 상 라운드 형상의 곡률반경(R)은 1 mm 내지 10 mm의 크기를 가질 수 있다.
여기서, 수직 단면 상(평면 상)의 곡률이란 곡선이 휜 정도로 이해할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 실링 돌기는 프레스의 길이 방향을 따라 연속적인 형상 또는 적어도 둘 이상의 비연속적인 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 상기 돌기들 각각의 길이는 같은 크기로 이루어지거나 또는 상이한 크기를 가지는 구조일 수 있다.
이때, 상기 비연속적인 형상으로 이루어진 실링 돌기들은 일정한 간격을 유지한 상태로 이격되어 있는 구조일 수 있으며, 실링 돌기들 각각의 길이는 같은 크기, 또는 상이한 크기로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 프리 실링 장치를 사용하여 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 상기 전극조립체를 전지케이스의 수납부에 내장하는 과정;
(c) 프리 실링 장치의 프레스에 형성된 실링 돌기로 전지케이스의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성되도록 가열 및 가압하는 과정; 및
(d) 상기 프리 실링부를 메인 실링 장치의 프레스로 면상 가열 및 가압하여 실링부를 형성하는 과정;
을 포함하는 전지셀 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 제조 방법으로 제조된 전지셀을 포함하는 디바이스를 제공하며, 이러한 디바이스의 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리 실링 장치를 사용하여 선형의 프리 실링부를 형성하게 되는 경우, 그 이후에 면상 가압하는 프레스에 의해 진행되는 메인 실링 과정에서 메인 실링부의 가압 부위가 프리 실링부를 포함하여 두 공정의 가압 부위가 어긋나지 않도록 함으로써, 전지셀의 외면에 발생하는 주름을 방지하고, 양품의 전지셀 제조를 가능케 하는 이점을 제공한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치의 모식도이다;
도 2는 도 1의 프리 실링 장치를 좌측에서 바라본 모습을 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치의 실링 돌기가 전지케이스용 시트 부재를 가압하는 모습을 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치로부터 분리된 프레스를 모식적으로 나타낸 사시도이다;
도 5는 도 4의 프레스를 정면에서 바라본 모습을 나타낸 모식도이다;
도 6 및 도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프레스를 모식적으로 나타낸 사시도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치에 의해 밀봉되는 파우치형 전지케이스의 실링 예정 부위가 도시되어 있는 모식도이다; 및
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치를 이용하여 실링 예정 부위에 형성된 프리 실링부 및 종래의 실링 장치에 의해 형성된 프리 실링부를 대비적으로 도시하고 있는 모식도이다.
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도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치의 실링 돌기가 전지케이스용 시트 부재를 가압하는 모습을 나타낸 모식도이다;
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도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치에 의해 밀봉되는 파우치형 전지케이스의 실링 예정 부위가 도시되어 있는 모식도이다; 및
도 9는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치를 이용하여 실링 예정 부위에 형성된 프리 실링부 및 종래의 실링 장치에 의해 형성된 프리 실링부를 대비적으로 도시하고 있는 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 프리 실링 장치를 좌측에서 바라본 모습이 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치의 실링 돌기가 전지케이스용 시트 부재를 가압하는 모습이 모식적으로 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 프리 실링(pre-sealing) 장치(100)는 제 1 실링 블록(110) 및 제 2 실링 블록(120)으로 이루어진 한 쌍의 실링 블록들(110, 120), 상기 실링 블록들(110, 120)에 각각 부착되어 있는 제 1 프레스(111) 및 제 2 프레스(121), 및 상기 제 1 실링 블록(110)에 형성된 고정부들(113, 114)을 포함한다.
제 1 실링 블록(110)은, 전극조립체(11)가 내장되어 있는 파우치형 전지케이스(10)의 실링 예정 부위(10A)의 상측에 위치하여 있고, 제 2 실링 블록(120)은 상기 실링 예정 부위(10A)의 하측에 위치하여 있다.
제 1 실링 블록(110)의 하단부에는 제 1 프레스(111)가 부착되어 있고, 상기 제 1 프레스(111)의 하면에는 제 1 실링 돌기(112)가 하향 돌출되어 있으며, 추가적으로, 시트 부재(10a, 10b)를 정위치 고정하기 위한 고정부(113, 114)가 형성되어 있다.
제 2 실링 블록(120)의 상단부에는 제 2 프레스(121)가 부착되어 있고, 상기 제 2 프레스(121)의 상면에는 제 2 실링 돌기(122)가 상향 돌출되어 있으며, 상기 제 2 실링 돌기(122)는 제 1 실링 돌기(112)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
상기 프레스들(111, 121)은 각각 제 1 실링 블록(110) 및 제 2 실링 블록(120)에 탈착이 가능한 구조로 결합되어 있다.
이러한 결합은, 도면에 도시되어 있지 않지만, 기계적 체결 수단들, 예를 들어 프레스의 일면에 관통구를 천공하여 그곳에 지지부재를 삽입 체결하거나 또는 나사 결합 구조에 의해 결합할 수 있다.
상기 실링 돌기들(112, 122)은, 프리 실링 장치(100)를 좌측에서 바라보았을 때, 수직 단면적이 일정한 곡률을 가지는 라운드 형상 또는 반원 구조로 이루어져 있다.
이때, 제 1 실링 돌기(112)는 제 1 실링 블록(110)에서 제 2 실링 블록(120) 방향으로 실링 예정 부위(10A)의 상면에 압력을 가하게 되고, 제 2 실링 돌기(122)는 제 1 실링 돌기(112)의 이동 방향과 반대 방향으로, 실링 예정 부위(A)의 하면에 압력을 가하게 된다.
이와 같이 상기 제 1 실링 돌기(112)는 실링 예정 부위(10A)의 상부에서 하부 방향으로, 제 2 실링 돌기(122)는 실링 예정 부위(10A)의 하부에서 상부 방향으로 압력을 가함으로써, 실링 예정 부위(10A) 상에는 프리 실링부가 형성된다.
상기 가압 과정에서 실링 예정 부위(10A)의 시트 부재들(10a, 10b)이 열융착에 의해 접합 또는 접착될 수 있도록 가열 과정(도시하지 않음)이 수반될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치로부터 분리된 프레스를 모식적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 프레스를 정면에서 바라본 모습이 도시되어 있다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 프레스(200)는 지면과 평행 상태를 이루고 있는 x-y 평면 상에 위치하고 있으며, 그 하부에 위치하고 있는 실링 블록(120)에 탑재되는 구조이다.
프레스(200)에는 실링 블록(120)에 탈착을 가능하게 하는 관통구들(211, 212, 213, 214) 및 선형의 프리 실링부를 형성하기 위한 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)이 포함되어 있다.
프레스(200)는 상기 관통구들(211, 212, 213, 214)이 천공되어 있는 제 1 층(210)과 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)이 형성되어 있는 제 2 층(220)으로 나뉘어진 계단형 구조를 이루고 있으며, y축 방향을 기준으로 바라봤을 때, 프레스(200)의 수직 단면적은 'ㄴ'자 형태를 가지고 있다.
제 1 층(210)에는 4개의 관통구들(211, 212, 213, 214)이 프레스(200)의 길이 방향에 평행한 y축을 따라 일렬로 천공되어 있으며, 프레스(200)의 상부에 위치한 지지부재들(211a, 212a, 213a, 214a)을 음의 z축 방향으로 직선 이동시켜 관통구들(211, 212, 213, 214)에 삽입한 후, 프레스(200)의 하부에 위치한 실링 블록(120)에 체결된다.
이러한 체결 방식에 의해 프레스(200)는 실링 블록(120)에 탈착 및 부착이 가능하므로, 반복적인 공정 작업으로 인한 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)의 마모 또는 실링 과정에서 이물질에 의한 프레스(200)의 오염의 문제가 발생할 경우, 장치의 교체 및 세정 작업을 위해 프레스(200) 만을 실링 블록(120)으로부터 즉각적으로 분리가 가능하다.
제 2 층(220)에는 4개의 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)이 프레스(200)의 길이 방향에 평행한 y축을 따라, 제 2 층(220)으로부터 외향 돌출된 구조로 형성되어 있다.
각각의 실링돌기들(221, 222, 223, 224)은 외측 단부의 수직 단면이 라운드 또는 반구의 형상으로 연속적인 형상으로 이루어져 있다. 실링돌기들(221, 222, 223, 224)은 일정한 간격을(L1, L2, L3) 유지한 상태로 이격되어 있다. 외향 돌출된 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)의 각각의 높이는 서로 같으나, 제 1 실링 돌기(221) 및 제 4 실링 돌기(224)는, 제 2 실링 돌기(222) 및 제 3 실링 돌기(223)에 비해 상대적으로 짧은 길이를 가진다. 즉, 실링 돌기들(221, 222, 223, 224)의 높이는 그 목적 상 서로 동일한 크기로 이루어지나, 그 길이는 같은 크기로 이루어지거나, 또는 상이한 크기로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프레스를 모식적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있다.
도 6 및 도 7을 함께 참조하면, 프레스(300)는 지면과 평형 상태를 이루고 있는 x-y 평면 상에 위치하고 있으며, 프레스(300)에는 실링 블록(도시하지 않음)에 탈착을 가능하게 하는 관통구들(311, 312, 313, 314) 및 선형의 프리 실링부를 형성하기 위한 실링 돌기들(321, 322, 323)이 포함되어 있고, 이들 구성요소들은 각각 제 1 층(310) 및 제 2 층(320)에 형성되어 있다.
프레스 자체의 형상 및 관통구에 대해서는 도 4 및 도 5와 관련하여 설명한 바 있으므로, 본 도면에서는 설명을 생략한다.
프레스(300)의 제 2 층(320)에는 외향 돌출된 구조의 실링 돌기들(321, 322, 323)이 복수 개 형성되어 있다.
이 때, 제 1 실링돌기(321) 및 제 2 실링돌기(322)는 외향 돌출된 단부의 수직 단면이 라운드 형상으로 연속적으로 이루어져 있어 상기 실링돌기들(321, 322)에 의해 가압되는 시트 부재 상에는 y축 방향에 평행한 선형 프리 실링부가 형성된다.
반면에, 제 2 실링 돌기(322)에 y축 방향으로 인접하여 위치한 제 3 실링 돌기(323)는, 외향 돌출된 단부의 수직 단면이 라운드 형상으로 이루어져 있는 점에서는 제 1 및 2 실링 돌기들(321, 322)과 동일하나, 제 1 및 2 실링 돌기들(321, 322)과는 달리 비연속적인 5개의 굴곡진 형상으로 이루어져 있는 복수 개의 돌기들로 이루어진 제 3 실링 돌기(323)에 의해 가압되는 시트 부재 상에는 x축 방향에 평행한 복수 개의 선형 프리 실링부들이 형성된다.
도 8 에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 프리 실링 장치에 의해 밀봉되는 파우치형 전지케이스의 실링 예정 부위가 도시되어 있다.
도 8에 도시된 파우치형 전지케이스(10)는 그것을 이루고 있는 시트 부재(10a, 10b) 상에 성형되어 있는 수납 공간 상에 전극조립체(도시하지 않음)를 내장한 후, 외주변을 실링하게 되는데, 본 명세서에서는 상기 외주변 중 일변에 위치한 실링 예정 부위(10A)만을 설명하도록 한다.
이와 관련하여, 도 9에는, 본 발명의 프리 실링 장치를 이용하여 도 8의 실링 예정 부위(10A)에 형성된 프리 실링부(150), 및 종래의 실링 장치에 의한 프리 실링부(20)가 대비적으로 도시되어 있다.
도 3, 도 8 및 도 9를 함께 참조하면, 제 1 프레스(111) 및 제 2 프레스(121)가 시트 부재를 가압하는 경우, 각각 그것들의 하면에 하향 돌출된 제 1 실링 돌기(112) 및 상면에 상향 돌출된 제 2 실링 돌기(122)가 실링 예정 부위에 접촉하게 된다.
다시 말하면, 프레스 자체에 의한 면상 가압 구조가 아닌, 일단부가 라운드 형상으로 이루어진 실링 돌기들(112, 122)이 시트 부재(10a, 10b)에 접한 상태에서 가압하는 구조이므로, 종래의 면상 가압 구조의 프레스에 비해 접촉 또는 가압 면적(20)이 작은 선형에 가까운 형상의 프리 실링부(150)를 형성하게 된다.
프리 실링부(150)가 형성된 이후, 같은 부위를 메인 실링 장치의 프레스로 면상 가열 및 가압하여 형성된 메인 실링부(도시하지 않음)는 직사각형(장방형)의 형상을 가지게 되어, 상기 메인 실링부(20) 내에 프리 실링부(150)가 포함된다.
이러한 두 단계의 실링 공정을 거쳐 파우치형 전지케이스의 외주면을 실링하여 형성된 실링부의 외면에는 주름이 생기지 않게 된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (12)
- 전지셀용 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지케이스를 밀봉하기 위해 연이어 진행되는 프리 실링(pre-sealing)과 메인 실링(main sealing)에서 프리 실링을 수행하기 위한 장치로서,
전지케이스용 시트 부재의 외주변의 일면 및 상기 일면의 대향측에 위치한 타면을 상호 간에 가열 및 가압하여 프리 실링부를 형성하는 프레스(press)와 시트 부재를 정위치 고정하기 위한 고정부(stopper)를 포함하고 있는 한 쌍의 실링 블록들(sealing blocks)을 구비하고 있고,
상기 프레스에는 그것의 길이 방향을 기준으로 프리 실링을 위한 실링 돌기가 외향 돌출된 형상으로 형성되어 있으며, 시트 부재의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성될 수 있도록 상기 실링 돌기는 외측 단부가 수직 단면 상으로 반원 형상으로 이루어져 있고,
상기 실링 블록들은, 실링 예정 부위의 상면을 가압하는 제 1 프레스를 포함하는 제 1 실링 블록, 및 하면을 가압하는 제 2 프레스를 포함하는 제 2 실링 블록으로 구성되어 있고;
상기 제 1 프레스의 하면에는 제 1 실링 돌기가 하향 돌출되어 있고, 상기 제 2 프레스의 상면에는 제 1 실링 돌기에 대응하는 위치에 제 2 실링 돌기가 상향 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 외층, 차단성의 금속층, 및 열용융성의 수지 실란트 층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 프레스는 탈착이 가능한 구조로 실링 블록들에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 프레스는 그것의 일면에 천공되어 있는 복수 개의 관통구들에 체결되는 지지부재에 의해 실링 블록에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 실링 블록의 하면에는 시트 부재를 고정하기 위한 하향 돌출된 형상의 제 1 고정부가 추가로 형성되어 있으며;
상기 제 1 고정부와 마주보는 제 2 실링 블록의 부위는, 시트 부재를 정위치 고정하기 위해 제 1 고정부에 맞물릴 수 있게 하향 만입된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 실링 돌기는 시트 부재에 접촉하는 면적을 최소화하기 위해 곡률반경(R)이 1 mm 내지 10 mm의 크기인 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 실링 돌기는 프레스의 길이 방향을 따라 연속적인 형상 또는 적어도 둘 이상의 비연속적인 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 비연속적인 형상으로 이루어진 실링 돌기들은 일정한 간격을 유지한 상태로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 비연속적인 형상으로 이루어진 돌기들은 각각 동일한 크기의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 돌기들 각각의 길이는 같은 크기로 이루어지거나 또는 상이한 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 프리 실링 장치.
- 제 1 항에 따른 프리 실링 장치를 사용하여 전지셀을 제조하는 방법으로서,
(a) 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체를 준비하는 과정;
(b) 상기 전극조립체를 전지케이스의 수납부에 내장하는 과정;
(c) 프리 실링 장치의 프레스에 형성된 실링 돌기로 전지케이스의 실링 예정 부위에 선형의 프리 실링부가 형성되도록 가열 및 가압하는 과정; 및
(d) 상기 프리 실링부를 메인 실링 장치의 프레스로 면상 가열 및 가압하여 실링부를 형성하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.
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