KR102237954B1

KR102237954B1 - 파우치 제조장치 및 방법, 이차전지 제조방법

Info

Publication number: KR102237954B1
Application number: KR1020180026263A
Authority: KR
Inventors: 서진욱; 박성준; 김여진
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2021-04-08
Also published as: CN115064748A; US11673311B2; EP3644390A4; KR20190105765A; CN110870090B; CN110870090A; EP3644390A1; CN114883706B; WO2019172575A1; EP3644390B1; CN114883706A; PL3644390T3; US20200331187A1

Abstract

본 발명은 파우치 제조장치에 관한 것으로서, 파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및 상기 다이 상부에 구비되고, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 한 쌍의 포밍홈에 각각 삽입되면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 한 쌍의 펀치를 포함하며, 상기 파우치 필름을 가압하는 상기 펀치의 가압면은 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가진다.

Description

파우치 제조장치 및 방법, 이차전지 제조방법{MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR POUCH, MANUFACTURING METHOD FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 파우치 제조장치 및 방법, 이차전지 제조방법에 관한 것으로서, 특히 포켓형태로 접히는 파우치의 품질을 향상시킨 파우치 제조장치 및 방법, 이차전지 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전해액, 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다.

또한 상기 파우치는 상부케이스와 하부케이스를 포함하고, 상기 상부케이스와 상기 하부케이스는 중앙에 상기 전극조립체의 상부와 하부를 각각 수용하는 상부 및 하부 수용부가 각각 형성되고, 일측면에 연결부가 형성되며, 상기 연결부를 제외한 나머지 측면에 실링부가 형성된다.

이와 같은 구성을 가진 파우치의 제조방법을 살펴보면, 분리시트의 중앙을 기준으로 양쪽에 상부 및 하부 수용부를 각각 포밍하는 포밍단계와, 상기 상부 및 하부 수용부 사이에 구비된 연결부를 절곡하여 상기 상부 및 하부 수용부를 대응되게 위치시키는 절곡단계를 포함한다.

여기서 상기 포밍단계에서 상부 및 하부 수용부는 상기 연결부 측에 위치한 일단과 상기 연결부의 반대쪽에 위치한 타단을 동일한 높이로 포밍한다.

그러나 상기 상부 및 하부 수용부는 상기 연결부 측에 위치한 일단이 그의 반대쪽에 위치한 타단 보다 탄성복원력이 크게 작용하면서 높이 편차가 발생하고, 이에 따라 제품불량이 발생하는 문제점이 있었다.

즉, 상부 및 하부 수용부의 일단은 상기 연결부의 면적을 양분하여 인장되기 때문에 상기 타단 보다 탄성복원력이 크게 작용하며, 이에 따라 상부 및 하부 수용부는 일단이 타단 보다 크게 복원되면서 높이 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

특허공개번호 제 10-2015-0010481호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 파우치필름에 상부 및 하부 수용부를 각각 포밍하되, 상기 상부 및 하부 수용부는 상기 상부 및 하부 수용부를 연결하는 연결부 측의 일단 높이를 그의 반대쪽인 타단 높이 보다 크게 포밍하며, 이에 따라 상기 상부 및 하부 수용부가 복원될 경우 상기 상부 및 하부 수용부의 일단과 타단의 높이를 동일하게 낮출 수 있고, 그 결과 파우치의 품질을 향상시킬 수 있는 파우치 제조장치 및 방법, 이차전지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치는 파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및 상기 다이 상부에 구비되고, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 한 쌍의 포밍홈에 각각 삽입되면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 한 쌍의 펀치를 포함하며, 상기 파우치 필름을 가압하는 상기 펀치의 가압면은 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가질 수 있다.

상기 펀치의 가압면은 2°~10°의 경사각을 가질 수 있다.

상기 포밍홈의 바닥면은 상기 펀치의 가압면과 동일한 경사각을 가질 수 있다.

상기 한 쌍의 펀치가 구비되는 펀치홀더를 포함하며, 상기 펀치홀더는 한 쌍의 펀치를 동시에 하강시키거나 또는 상승시킬 수 있다.

상기 펀치를 상기 펀치홀더에 결합하되, 상기 가압면의 각도 조절이 가능하게 상기 펀치를 상기 펀치홀더에 결합하는 조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 조절부는 상기 펀치의 일단을 상기 펀치 홀더에 회전 가능하게 힌지 결합하는 힌지핀과, 상기 펀치 홀더를 관통하여 상기 펀치의 타단에 자유 회전 가능하게 결합되고 회전 방향에 따라 상기 펀치의 타단을 상기 파우치 필름을 향해 하강시키거나 또는 반대로 상승시켜서 상기 가압면의 각도를 조절하는 조절볼트를 포함할 수 있다.

상기 격벽에는 열을 발생시키는 가열부재가 내장되며, 상기 가열부재는 상기 격벽에 위치하는 파우치 필름을 가열할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조방법은 (a) 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성된 다이의 상면에 파우치 필름을 배치하는 단계; (b) 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 가압면이 형성된 한 쌍의 펀치를 상기 파우치 필름과 함께 상기 한 쌍의 포밍홈에 각각 삽입하여 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계; (c) 상기 한 쌍의 수용부가 대응되게 위치하도록 상기 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계를 통해 포밍된 수용부는 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단이 반대쪽인 타단 보다 깊게 포밍될 수 있다.

상기 (a) 단계는 상기 격벽에 위치하는 상기 파우치 필름을 가열하여 연신율 높이는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (b) 단계는 상기 한 쌍의 수용부를 포밍한 후, 상기 수용부의 탄성복원이 완료될 때까지 상기 파우치 필름을 설정시간 동안 방치하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 (A) 포켓 형태의 파우치를 제조하는 단계; (B)상기 파우치의 내부에 전극조립체를 수용하는 단계; 및 (C) 상기 파우치의 접힘부를 제외한 나머지 단부를 실링하는 단계를 포함하며, 상기 (A) 단계는 (a) 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이의 상면에 파우치 필름을 배치하는 단계; (b) 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사면이 형성된 한 쌍의 펀치를 상기 파우치 필름과 함께 상기 한 쌍의 포밍홈하여 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계; (c) 상기 한 쌍의 수용부가 대응되게 위치하도록 상기 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계를 통해 포밍된 수용부는 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단이 반대쪽인 타단 보다 깊게 포밍될 수 있다.

첫째: 본 발명의 파우치 제조장치는 파우치 필름이 배치되고 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성된 다이와, 상기 포밍홈에 삽입되면서 상기 파우치 필름에 수용부를 포밍하는 펀치를 포함하되, 상기 파우치 필름을 포밍하는 상기 펀치의 가압면은 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단 높이를 타단 높이 보다 크게 포밍할 수 있으며, 이에 따라 탄성 복원력의 의해 상기 수용부가 복원될 경우 상기 수용부의 일단과 타단의 높이를 동일하게 맞출 수 있다. 즉, 상기 수용부의 일단 높이를 타단 높이 보다 크게 포밍함에 따라 상기 수용부의 일단과 타단의 높이를 동일하게 맞출 수 있다.

둘째: 본 발명의 파우치 제조장치에서 펀치의 가압면은 2°~10°의 경사각을 가지는 것에 특징을 가진다. 즉, 상기 펀치의 가압면은 2°이하의 경사각을 가질 경우 경사각이 크지 않기 때문에 상기 수용부의 일단 높이와 타단 높이 편차가 크지 않으며, 이에 따라 상기 수용부의 일단과 타단의 높이를 동일하게 맞출 수 없다. 또한, 상기 펀치의 가압면은 10°이상의 경사각을 가진 경우 상기 수용부의 일단과 타단의 높이 차이를 균일하게 맞출 수는 있지만, 상기 수용부의 일단이 과도하게 포밍되면서 크랙이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 펀치의 가압면은 2°~10°의 경사각을 가짐에 따라 상기 수용부의 일단과 타단의 높이를 안정적으로 동일하게 맞출 수 있다.

셋째: 본 발명의 파우치 제조장치에서 다이에 형성된 포밍홈의 바닥면은 펀치의 가압면과 동일한 경사각을 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 펀치와 상기 포밍홈 사이에 위치한 파우치 필름을 압착할 수 있고, 이에 따라 파우치 필름에 수용부를 보다 정확하게 포밍할 수 있으며, 그 결과 파우치의 품질을 향상시킬 수 있다.

넷째: 본 발명의 파우치 제조장치에서 한 쌍의 펀치는 펀치홀더에 구비되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 한 쌍의 펀치를 동시에 하강시키거나 또는 상승시킬 수 있으며, 이에 따라 파우치 필름에 동일한 형태의 수용부를 포밍할 수 있고, 그 결과 파우치의 품질을 향상시킬 수 있다.

다섯째: 본 발명의 파우치 제조장치는 펀치에 구비된 가압면의 각도 조절이 가능하게 상기 펀치를 상기 펀치홀더에 결합하는 조절부를 더 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 펀치에 구비된 가압면의 경사각을 2°~10°까지 자유롭게 조절할 수 있으며, 상기 수용부의 일단과 타단의 높이를 안정적으로 동일하게 맞출 수 있다.

여섯째: 본 발명의 파우치 제조장치에서 조절부는 힌지핀 및 조절볼트를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 펀치 홀더에 결합된 펀치에 구비된 가압면의 경사각을 보다 정밀하고 간편하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 작업의 효율성을 높일 수 있다.

일곱째: 본 발명의 파우치 제조장치에서 다이에 구비된 격벽에는 열을 발생시키는 가열부재가 내장되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 격벽에 위치하는 파우치 필름을 가열하여 연신률을 높일 수 있고, 이에 따라 파우치 필름의 포밍시 격벽 측에 위치한 파우치 필름을 안정적으로 포밍할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치의 사용상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치에 의해 제조된 파우치필름의 복원상태를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치의 가열부재를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치 제조장치를 도시한 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

[본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치]

본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 필름(10a) 이 배치되는 상면에 격벽(111)을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈(112)이 각각 형성되는 다이(110), 및 상기 다이(110) 상부에 구비되고 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 한 쌍의 포밍홈(112)에 각각 삽입되면서 상기 파우치 필름(10a)에 한 쌍의 수용부(11)를 포밍하는 한 쌍의 펀치(120)를 포함한다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)는 상기 다이(110)의 상면에 파우치 필름(10a)을 배치한 다음, 상기 한 쌍의 펀치(120)를 하강시킨다. 그러면 상기 한 쌍의 펀치(120)는 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 포밍홈(112)에 삽입되면서 파우치 필름(10a)에 수용부(11)를 포밍한다.

한편, 파우치 필름(10a)에 포밍되는 수용부(11)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 격벽(111)에 위치한 수용부(11)의 일단(11a)이 그의 반대쪽인 타단(11b) 보다 복원력이 크게 발생하며, 이에 따라 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)을 동일한 높이로 포밍할 경우 서로 다른 복원력에 의해 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)은 높이 차이가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)는 서로 다른 복원력을 가진 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞출 수 있는 구조를 가진다.

예를 들면, 상기 파우치 필름(10a)을 가압하는 상기 펀치(120)의 가압면(121)은 도 1을 참조하면, 상기 격벽(111) 측에 위치한 일단(121a)에서 타단(121b)으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가진다. 이에 따라 수용부(11)의 일단(11a) 길이를 타단(11b) 길이 보다 크게 포밍할 수 있고, 그 결과 도 3에 표시된 점선과 같이 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)이 복원되면서 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b) 높이를 동일하게 맞출 수 있다.

보다 자세히 설명하면, 도 2의 확대도를 참조하면, 상기 펀치(120)의 경사진 가압면(121)으로 다이(110)에 배치된 파우치 필름(10a)을 포밍하여 수용부(11)를 제조하면, 격벽(111) 측에 위치한 수용부(11)의 일단(11a)은 'α'의 길이(또는 높이)로 포밍되고, 수용부(11)의 타단(11b)은 'β'의 길이(또는 높이)로 포밍되며, 이에 따라 수용부(11)의 일단(11a)은 타단(11b) 보다 'γ'의 길이(또는 높이)만큼 더 포밍할 수 있다.

그리고 파우치 제조장치(100)에 의해 제조된 파우치 필름(10a)은 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 소정 시간 방치될 경우 복원력이 발생하는데, 이때 수용부(11)의 일단(11a)이 타단(11b) 보다 크게 복원되며, 이에 따라 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)은 높이를 가지게 된다.

정리하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)는 복원력이 크게 발생하는 수용부(11)의 일단(11a)을 그의 반대쪽인 타단(11b) 보다 길게 포밍하며, 이에 따라 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)이 높이를 동일하게 맞출 수 있고, 그 결과 파우치의 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 펀치(120)의 가압면(121)은 2°~10°의 경사각을 가진다. 즉, 상기 펀치(120)의 가압면(121)은 2°이하의 경사각을 가질 경우 경사각이 크지 않기 때문에 상기 수용부(11)의 일단(11a) 높이 보다 그의 반대쪽인 타단(11b) 높이가 크게 포밍될 수 있으며, 이에 따라 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞출 수 없다. 그리고 상기 펀치(120)의 가압면(121)은 10°이상의 경사각을 가진 경우 상기 수용부(11)의 일단(11a)이 크게 포밍되면서 크랙이 발생할 수 있다. 따라서 펀치(120)의 가압면(121)은 2°~10°의 경사각을 가짐에 따라 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 안정적으로 동일하게 맞출 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)에서 상기 펀치(120)의 가압면(121)과 대응하는 상기 포밍홈(112)의 바닥면(112a)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 가압면(121)과 동일한 경사각을 가진다.

예를 들면, 상기 바닥면(112a)은 도 1을 참조하면, 상기 격벽(111) 측에 연결된 일단(112a-1)에서 그의 반대쪽인 타단(112a-2)으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가진다. 이에 따라 상기 펀치(120)가 상기 다이(110)의 포밍홈(121)에 삽입되면, 상기 가압면(121)과 상기 바닥면(112a)이 밀착되면서 그 사이에 위치한 파우치 필름(10a)을 안정적으로 압착하여 수용부(11)을 정확하게 포밍할 수 있다.

여기서 상기 포밍홈(112)의 바닥면(112a)은 수평한 모양을 가질 수 있다. 즉, 상기 포밍홈(112)의 바닥면(112a)은 다이(110)에 배치된 파우치 필름(10a)과 동일한 수평면을 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)에서 상기 한 쌍의 펀치(120)는 펀치홀더(130)에 구비된다. 즉, 도 1을 참조하면, 상기 펀치홀더(130)의 저면에는 한 쌍의 펀치(120)가 구비되며, 이에 따라 상기 펀치홀더(130)가 하강하거나 또는 상승하면, 상기 한 쌍의 펀치(120)가 동시에 하강하거나 또는 상승하고, 그 결과 상기 파우치 필름(10a)에 한 쌍의 수용부(11)를 동시에 포밍할 수 있다.

한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)에서 상기 격벽(111)에는 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 열을 발생시키는 가열부재(140)가 내장되며, 상기 가열부재(140)는 상기 격벽(111)에 위치하거나 밀착되는 파우치 필름(10a)을 가열한다. 즉, 상기 격벽(111) 측에 위치한 파우치 필름(10a)은 펀치(120)에 의해 포밍될 경우 크랙이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 격벽(111)에 가열부재(140)를 내장하고, 상기 가열부재(140)를 통해 상기 격벽(111) 측에 위치하거나 또는 밀착되는 파우치 필름(10a)을 가열하여 연신율을 증대시키며, 이에 따라 상기 상기 격벽(111) 측에 위치한 파우치 필름(10a)의 포밍시 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 가열부재(140)는 전원 공급시 열을 발생시키는 열선을 사용할 수 있다. 그리고 상기 가열부재(140)는 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 스위치는 상기 열선을 온 또는 오프한다. 그리고 상기 가열부재(140)는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 열선의 온도를 제어한다.

따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 필름(10a)에 한 쌍의 수용부(11)를 안정적으로 포밍할 수 있으며, 특히 파우치 필름(10a)에 형성된 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞출 수 있다.

더욱이 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞춘 파우치 필름(10a)은 한 쌍의 수용부(11)가 대응되게 위치하도록 한 쌍의 수용부(11) 사이에 위치한 접힘부(12)를 접으면, 완제품인 파우치(10)를 얻을 수 있다.

즉, 완제품인 파우치(10)는 중앙에 한 상의 수용부(11)가 형성되고, 일측면(도 4에서 보았을 때 좌측면)에 접힘부(12)가 형성되며, 상기 접힘부(12)를 제외한 나머지 측면에 실링부(13)가 형성된다.

이하, 이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조장치(100)를 사용한 파우치 제조방법을 설명한다.

[본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조방법]

본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 제조방법은 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 파우치 필름을 배치하는 단계, (b) 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계, 및 (c) 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함한다.

상기 (a) 단계는 도 1을 참조하면, 격벽(111)을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈(112)이 각각 형성된 다이(110)에 파우치 필름(10a)을 배치한다.

여기서 상기 (a) 단계는 도 5를 참조하면, 상기 격벽(111)에 위치하는 상기 파우치 필름(10a)을 가열하여 연신율을 높이는 단계를 더 포함한다. 즉, 상기 격벽(111)에는 가열부재(140)가 내장되며, 상기 가열부재(140)는 전원 공급시 열을 발생시켜서 상기 격벽(111)에 위치하거나 밀착되는 파우치 필름(10a)을 가열하여 온도를 상승시킨다. 이에 따라 상기 격벽(111)에 위치하는 상기 파우치 필름(10a)의 연신율을 높일 수 있다.

상기 (b) 단계는 도 2를 참조하면, 상기 다이(110)의 상부에 위치한 펀치홀더(130)를 하강시킨다. 그러면 상기 펀치홀더(130)의 저면에 구비된 한 쌍의 펀치(120)가 함께 하강하면서 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 한 쌍의 포밍홈(112)에 각각 삽입되며, 이에 따라 상기 파우치 필름(10a)에 수용부(11)를 포밍한다.

이때 상기 파우치 필름(10a)을 가압하는 펀치(120)의 가압면(121)은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 격벽(111) 측에 위치한 일단(121a)에서 타단(121b)으로 갈수록 상향으로 경사각으로 형성되며, 이에 따라 격벽(111) 측에 위치한 수용부(11)의 일단(11a)의 높이를 그의 반대쪽인 타단(11b)의 높이 보다 크게 포밍한다.

여기서 상기 (b) 단계는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 수용부(11)가 포밍된 파우치 필름(10a)을 소정시간 방치하는 단계를 더 포함하며, 이에 따라 포밍된 수용부(11)의 일부분이 복원되는데, 이때 상기 수용부(11)의 일단(11a)이 타단(11b) 보다 크게 복원되면서 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞출 수 있다.

한편, 상기 소정시간은 1분~10분일 수 있다. 즉, 상기 소정시간이 1분 이하일 경우 파우치 필름이 복원이 완료되지 못하는 문제점이 있고, 10분 이상일 경우 파우치 필름을 보다 완벽하게 복원시킬 수는 있지만 작업시간이 과도하게 소요되면서 작업성이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 상기 소정시간은 1분~10분으로 설정함에 따라 작업의 효율성을 높일 수 있다.

한편, 상기 (b) 단계는 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 측정하고 비교하여 불량여부를 검사하는 불량검사단계를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 불량검사단계는 도 2의 확대도를 참조하면 상기 파우치 필름(10a)에 포밍된 상기 수용부(11)를 촬영하고, 촬영된 수용부 영상에서 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 길이를 각각 측정하며, 측정된 일단(11a) 길이(α)와 타단(11b) 길이(β)의 차이값(γ)이 설정 범위 내에 위치하면 정상으로 판정하고, 설정 범위 외에 위치하면 불량으로 판정한다.

한편, 상기 설정 범위는 0.1~5.0mm, 특히 0.5~2.0mm일 수 있다. 즉, 상기 설정 범위가 0.1 이하일 경우 정밀도를 높여야 하기 때문에 작업 효율성이 떨어지고, 설정 범위가 5.0mm 이상일 경우 상기 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이 차이가 크게 발생하여 이차전지 제조시 제품불량이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 상기 설정 범위는 0.1~5.0mm, 특히 0.5~2.0mm로 설정함에 따라 파우치 필름의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 (c) 단계는 도 4를 참조하면, 상기 한 쌍의 수용부(11)가 대응되게 위치하도록 한 쌍의 수용부(11) 사이에 형성된 접힘부(12)를 접는다. 그러면 완제품 파우치(10)를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성부호에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.

[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법]

본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 (A) 포켓 형태의 파우치(10)를 제조하는 단계, (B) 상기 파우치(10)의 내부에 전극조립체(20)를 수용하는 단계, 및 (C) 상기 파우치(10)의 접힘부(12)를 제외한 나머지 측면에 형성된 실링부(13)를 실링하는 단계를 포함하며, 이와 같은 단계를 통해 완제품인 이차전지(1)를 제조할 수 있다.

여기서 상기 (A) 단계는 (a) 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이의 상면에 파우치 필름을 배치하는 단계, (b) 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사면이 형성된 한 쌍의 펀치를 상기 파우치 필름과 함께 상기 한 쌍의 포밍홈하여 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계, (c) 상기 한 쌍의 수용부가 대응되게 위치하도록 상기 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계를 통해 포밍된 수용부는 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단이 반대쪽인 타단 보다 깊게 포밍한다.

한편, 상기 (A) 단계는 앞에서 설명한 파우치 제조방법과 동일하며, 이에 따라 자세한 설명은 생략한다.

따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 상기 수용부의 일단과 반대쪽인 타단의 높이가 동일한 파우치를 포함하여 이차전지(1)를 제조함에 따라 이차전지(1)의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

[본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치]

본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치는 앞에서 설명한 제1 실시예에 따른 파우치의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치(100)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 펀치(120)에 구비된 가압면(121)의 각도 조절이 가능하게 상기 펀치(120)를 펀치홀더(130)에 결합하는 조절부(150)를 더 포함하며, 이에 따라 파우치 필름(10a)의 두께 및 소재에 따라 상기 펀치(120)에 구비된 가압면(121)의 각도를 조절할 수 있고, 그 결과 파우치 필름(10a)에 포밍되는 수용부(11)의 일단(11a)과 타단(11b)의 높이를 동일하게 맞출 수 있다.

예를 들면, 상기 조절부(150)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 펀치(120)의 일단(121a)을 상기 펀치홀더(130)에 회전 가능하게 힌지 결합하는 힌지핀(151)과, 상기 펀치홀더(130)를 관통하여 상기 펀치(120)의 타단(121b)에 자유 회전 가능하게 결합되고 회전 방향에 따라 상기 펀치(120)의 타단(121b)을 상기 파우치필름(10a)을 향해 하강시키거나 또는 반대로 상승시켜서 상기 가압면(121)의 각도를 조절하는 조절볼트(152)를 포함한다.

즉, 상기 조절부(150)는 상기 조절볼트(152)의 회전 방향에 따라 상기 펀치(120)의 타단(121b)을 상승시키거나 또는 하강시킬 수 있고, 이에 따라 상기 파우치필름(10a)을 기준으로 상기 가압면(121)의 각도를 조절할 수 있다.

한편, 상기 조절부(150)는 상기 펀치홀더(130)에 구비되는 한 쌍의 펀치(120)에 구비된 가압면(121)을 파우치 필름(10a)에 대해 경사각을 가지게 조절할 수도 있고, 파우치 필름(10a)과 동일한 수평면을 가지게 조절할 수도 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

10a: 파우치 필름
11: 수용부
10: 파우치
100: 파우치 제조장치
110: 다이
111: 격벽
112: 포밍홈
112a: 바닥면
120: 펀치
121: 가압면
130: 펀치홀더
140: 가열부재
150: 조절부

Claims

파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및
상기 다이 상부에 구비되고, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 한 쌍의 포밍홈에 각각 삽입되면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 한 쌍의 펀치를 포함하며,
상기 파우치 필름을 가압하는 상기 펀치의 가압면은 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사각을 가지는 파우치 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 펀치의 가압면은 2°~10°의 경사각을 가지는 파우치 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 포밍홈의 바닥면은 상기 펀치의 가압면과 동일한 경사각을 가지는 파우치 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 펀치가 구비되는 펀치홀더를 포함하며,
상기 펀치홀더는 한 쌍의 펀치를 동시에 하강시키거나 또는 상승시키는 파우치 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 펀치를 상기 펀치홀더에 결합하되, 상기 가압면의 각도 조절이 가능하게 상기 펀치를 상기 펀치홀더에 결합하는 조절부를 더 포함하는 파우치 제조장치.
청구항 5에 있어서,
상기 조절부는 상기 펀치의 일단을 상기 펀치 홀더에 회전 가능하게 힌지 결합하는 힌지핀과, 상기 펀치 홀더를 관통하여 상기 펀치의 타단에 자유 회전 가능하게 결합되고 회전 방향에 따라 상기 펀치의 타단을 상기 파우치 필름을 향해 하강시키거나 또는 반대로 상승시켜서 상기 가압면의 각도를 조절하는 조절볼트를 포함하는 파우치 제조장치.
청구항 1에 있어서,
상기 격벽에는 열을 발생시키는 가열부재가 내장되며,
상기 가열부재는 상기 격벽에 위치하는 파우치 필름을 가열하는 파우치 제조장치.
(a) 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성된 다이의 상면에 파우치 필름을 배치하는 단계;
(b) 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 가압면이 형성된 한 쌍의 펀치를 상기 파우치 필름과 함께 상기 한 쌍의 포밍홈에 각각 삽입하여 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계;
(c) 상기 한 쌍의 수용부가 대응되게 위치하도록 상기 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함하며,
상기 (b) 단계를 통해 포밍된 수용부는 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단이 반대쪽인 타단 보다 깊게 포밍되는 파우치 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 격벽에 위치하는 상기 파우치 필름을 가열하여 연신율 높이는 단계를 포함하는 파우치 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 한 쌍의 수용부를 포밍한 후, 상기 수용부의 탄성복원이 완료될 때까지 상기 파우치 필름을 설정시간 동안 방치하는 단계를 포함하는 파우치 제조방법.
(A) 포켓 형태의 파우치를 제조하는 단계;
(B)상기 파우치의 내부에 전극조립체를 수용하는 단계; 및
(C) 상기 파우치의 접힘부를 제외한 나머지 단부를 실링하는 단계를 포함하며,
상기 (A) 단계는 (a) 격벽을 사이에 두고 한 쌍의 포밍홈이 각각 형성되는 다이의 상면에 파우치 필름을 배치하는 단계; (b) 상기 격벽 측에 위치한 일단에서 타단으로 갈수록 상향으로 경사진 경사면이 형성된 한 쌍의 펀치를 상기 파우치 필름과 함께 상기 한 쌍의 포밍홈하여 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용부를 포밍하는 단계; (c) 상기 한 쌍의 수용부가 대응되게 위치하도록 상기 한 쌍의 수용부 사이에 형성된 접힘부를 접는 단계를 포함하며,
상기 (b) 단계를 통해 포밍된 수용부는 상기 격벽 측에 위치한 상기 수용부의 일단이 반대쪽인 타단 보다 깊게 포밍되는 이차전지 제조방법.