KR102251949B1 - 에어 분사 기능을 포함하는 전지케이스 성형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극조립체가 내장될 수 있는 전극조립체 수납부를 포함하는 전지케이스를 성형하는 장치로서, 전극조립체 수납부에 대응하는 크기를 가진 상향 만입형의 개방 홈이 형성되어 있고, 상기 개방 홈의 적어도 일측 인접 부위에는 하기 제 2 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 1 에어 분사구가 형성되어 있으며, 전지케이스 제조용 시트형 모재가 상면에 위치하게 되는 제 1 다이; 상기 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치가 하향 돌출형으로 형성되어 있고, 상기 펀치의 적어도 일측 인접 부위에는 제 1 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 2 에어 분사구가 형성되어 있으며, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 개방 홈의 상부에 위치하는 제 2 다이; 상기 제 1 다이에 위치하고, 시트형 모재의 위치를 감지하여 위치 정보를 하기 제어부로 전송하는 위치 센서; 및 상기 개방 홈 및 시트형 모재의 표면으로부터 이물질을 제거할 수 있도록, 위치 센서로부터 측정되는 시트형 모재의 위치에 따라, 상기 에어 분사구들로부터 다이 및/또는 시트형 모재에 에어를 분사하는 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치를 제공한다.

Description

에어 분사 기능을 포함하는 전지케이스 성형 장치 {Battery Case Forming Device Having Air Jet Function }
본 발명은 에어 분사 기능을 포함하는 전지케이스 성형 장치에 관한 것이다.
이차전지는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등 모바일 기기들의 전원으로 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지의 사용은 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 이점으로 인해 급속도로 증가되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다.
리튬이온 폴리머 전지(LiPB)는 전극(양극 및 음극)과 분리막을 열융착시킨 전극조립체에 전해액을 함침시킨 구조로서, 주로 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 밀봉한 형태로 많이 사용되고 있다. 따라서, 리튬이온 폴리머 전지를 종종 파우치형 전지로 칭하기도 한다.
도 1에는 종래의 이차 전지의 파우치형 전지케이스에 전극조립체 수납부를 형성하는 전지케이스 성형 장치가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지케이스 성형 장치(10)는, 제 1 다이(11) 및 제 2 다이(12)로 이루어져 있다.
제 1 다이(11)는 전극조립체 수납부에 대응하는 크기를 가진 상향 만입형의 개방 홈(13)이 형성되어 있고, 전지케이스 제조용 시트형 모재(20)가 상면에 위치하게 된다.
제 2 다이(12)는 개방 홈(13)에 대응하는 형상을 가진 펀치(14)가 하향 돌출형으로 형성되어 있고, 시트형 모재(20)에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 개방 홈의 상부에 위치한다.
이와 같은 전지케이스 성형 장치(10)에서, 시트형 모재(20)를 성형하는 과정에서, 시트형 모재(20)의 표면과 제 1 다이(11)의 개방 홈(13)에 형성되어 있는 이물질(30)에 의해, 시트형 모재(20)에 찍힘이 발생하여 성형된 전지케이스가 손상되는 문제가 발생한다.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해소하여, 전지셀 제조 과정에서 전지케이스의 성형 시 불량률을 저하시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 시트형 모재의 성형 과정에서 시트형 모재의 표면 및 다이로부터 이물질을 제거하여 전극조립체 수납부의 찍힘을 방지함으로써, 수납부의 크랙 불량을 방지하고 안전성을 확보한 전지케이스를 성형할 수 있는 전지케이스 성형 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지케이스 성형 장치는, 전극조립체가 내장될 수 있는 전극조립체 수납부를 포함하는 전지케이스를 성형하는 장치로서,
전극조립체 수납부에 대응하는 크기를 가진 상향 만입형의 개방 홈이 형성되어 있고, 상기 개방 홈의 적어도 일측 인접 부위에는 하기 제 2 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 1 에어 분사구가 형성되어 있으며, 전지케이스 제조용 시트형 모재가 상면에 위치하게 되는 제 1 다이;
상기 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치가 하향 돌출형으로 형성되어 있고, 상기 펀치의 적어도 일측 인접 부위에는 제 1 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 2 에어 분사구가 형성되어 있으며, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 개방 홈의 상부에 위치하는 제 2 다이;
상기 제 1 다이에 위치하고, 시트형 모재의 위치를 감지하여 위치 정보를 하기 제어부로 전송하는 위치 센서; 및
상기 개방 홈 및 시트형 모재의 표면으로부터 이물질을 제거할 수 있도록, 위치 센서로부터 측정되는 시트형 모재의 위치에 따라, 상기 에어 분사구들로부터 다이 및/또는 시트형 모재에 에어를 분사하는 작동을 제어하는 제어부;
를 포함하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지케이스 성형 장치는, 제 1 다이 및 제 2 다이에 형성되어 있는 에어 분사구들에 의해 개방 홈 및 시트형 모재의 표면으로부터 이물질을 제거함으로써, 전극조립체 수납부의 찍힘을 방지하고 그에 따라 수납부의 크랙 불량을 방지하고 안전성을 확보한 전지케이스를 성형할 수 있다.
상기 시트형 모재는, 예를 들어, 파우치형 전지에 적합한 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 구체적으로는 제 1 고분자 수지의 상층, 차단성 금속의 중간층, 및 제 2 고분자 수지의 하층으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제 1 고분자 수지층은 구체적으로는 열융착성 고분자 수지일 수 있으며, 예를 들어, 무연신 폴리프로필렌 수지일 수 있다. 상기 차단성 금속은 예를 들어 알루미늄일 수 있으며, 상기 제 2 고분자 수지는 우수한 내후성을 가진 수지로서, 나일론 수지, 폴레에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지 등을 수 있다. 그러나, 소재의 종류가 상기 예들로 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 제 1 에어 분사구는 개방 홈의 양측 인접 부위에 각각 형성되어 있을 수 있고, 상기 제 2 에어 분사구는 펀치의 양측 인접 부위에 각각 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 에어 분사구는, 개방 홈의 중심을 가로지르는 가상의 수직축을 향하도록, 20도 내지 70도의 경사각으로 기울어져 형성되어 있을 수 있다
상기 경사각이 20 도 미만일 경우에는, 개방 홈 및 시트형 모재의 양측부의 이물질만이 제거되고 중앙부의 이물질이 제거되지 못할 수 있고, 상기 경사각이 70 도를 초과하는 경우에는, 개방 홈 및 시트형 모재의 중앙부의 이물질만이 제거되고 양측부의 이물질이 제거되지 못할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지케이스 성형 장치를 사용하여 전지케이스를 성형하는 전지케이스 제조 방법으로서,
(a) 시트형 모재가 제 1 다이의 상면에 도입되기 전 상태에서, 제 2 에어 분사구로부터 개방 홈에 에어를 분사하여 개방 홈의 표면으로부터 이물질을 제거하는 과정;
(b) 시트형 모재를 제 1 다이의 상면으로 도입하는 과정;
(c) 시트형 모재가 제 1 다이의 상면으로 도입된 상태에서, 제 1 에어 분사구로부터 시트형 모재의 하면에 에어를 분사하고, 제 2 에어 분사구로부터 시트형 모재의 상면에 에어를 분사하여, 시트형 모재의 상면 및 하면으로부터 이물질을 제거하는 과정; 및
(d) 제 2 다이가 제 1 다이 쪽으로 하강하고 펀치가 개방 홈에 도입됨에 따라, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)이 이루어져 전극조립체 수납부가 형성되는 과정;
을 포함하는 전지케이스 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전지케이스 성형 장치를 사용하여 제조되는 전지셀을 제공한다.
상기 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 130 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
또한, 하나의 구체적인 예에서, 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한 상기 전지셀을 하나 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전지팩을 하나 이상 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.
상기 디바이스는 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 휴대용 컴퓨터, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로부터 선택되는 것일 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지케이스 성형 장치는, 제 1 다이 및 제 2 다이에 형성되어 있는 에어 분사구들에 의해 개방 홈 및 시트형 모재의 표면으로부터 이물질을 제거함으로써, 전극조립체 수납부의 찍힘을 방지하고 그에 따라 수납부의 크랙 불량을 방지하고 안전성을 확보한 전지케이스를 성형할 수 있다.
도 1은 종래의 전지케이스 성형 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스 성형 장치의 모식도이다;
도 3은 도 2의 전지케이스 성형 장치를 사용하여 전지케이스를 성형하는 전지케이스 제조 방법의 순서도이다.
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 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스 성형 장치의 모식도가 도시되어 있다.
도 2 를 참조하면, 전지케이스 성형 장치(100)는 제 1 다이(110), 제 2 다이(120), 위치 센서(130) 및 제어부(140)로 이루어져 있다.
제 1 다이는(110) 전극조립체 수납부에 대응하는 크기를 가진 상향 만입형의 개방 홈(111)이 형성되어 있고, 개방 홈(111)의 양측 인접 부위에는 하기 제 2 다이(120) 쪽으로 에어가 분사되는 제 1 에어 분사구(112)들이 형성되어 있으며, 전지케이스 제조용 시트형 모재(200)가 상면에 위치하게 된다.
제 2 다이(120)는 개방 홈(111)에 대응하는 형상을 가진 펀치(121)가 하향 돌출형으로 형성되어 있고, 펀치(121)의 양측 인접 부위에는 제 1 다이(110) 쪽으로 에어가 분사되는 제 2 에어 분사구(122)들이 형성되어 있으며, 시트형 모재(200)에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 개방 홈(111)의 상부에 위치한다.
위치 센서(130)는 제 1 다이(110)에 위치하고, 시트형 모재(200)의 위치를 감지하여 위치 정보를 제어부(140)로 전송한다.
제어부(140)는 개방 홈(110) 및 시트형 모재(200)의 표면으로부터 이물질을 제거할 수 있도록, 위치 센서(130)로부터 측정되는 시트형 모재(200)의 위치에 따라, 에어 분사구들(112, 122)로부터 다이(110, 120) 및 시트형 모재(200)에 에어를 분사하는 작동을 제어한다.
에어 분사구(112, 122)는, 개방 홈(111)의 중심을 가로지르는 가상의 수직축(B)을 향하도록, 45도의 경사각으로 기울어져 형성되어 있다.
도 3에는 도 2의 전지케이스 성형 장치를 사용하여 전지케이스를 성형하는 전지케이스 제조 방법의 순서도가 도시되어 있다.
도 3을 도 2와 함께 참조하면, 과정 (a)에서, 시트형 모재(200)가 제 1 다이(110)의 상면에 도입되기 전 상태에서, 제 2 에어 분사구(122)로부터 개방 홈(111)에 에어를 분사하여 개방 홈(111)의 표면으로부터 이물질을 제거한다(s100).
과정 (b)에서, 시트형 모재(200)를 제 1 다이(110)의 상면으로 도입한다(s200).
과정 (c)에서, 시트형 모재(200)가 제 1 다이(110)의 상면으로 도입된 상태에서, 제 1 에어 분사구(112)로부터 시트형 모재(200)의 하면에 에어를 분사하고, 제 2 에어 분사구(122)로부터 시트형 모재(200)의 상면에 에어를 분사하여, 시트형 모재(200)의 상면 및 하면으로부터 이물질을 제거한다(s300).
과정 (d)에서, 제 2 다이(120)가 제 1 다이(110) 쪽으로 하강하고 펀치(121)가 개방 홈(111)에 도입됨에 따라, 시트형 모재(200)에 대한 딥 드로잉(deep drawing)이 이루어져 전극조립체 수납부가 형성된다(s400).
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (5)

  1. 전극조립체가 내장될 수 있는 전극조립체 수납부를 포함하는 전지케이스를 성형하는 장치로서,
    전극조립체 수납부에 대응하는 크기를 가진 상향 만입형의 개방 홈이 형성되어 있고, 상기 개방 홈의 적어도 일측 인접 부위에는 하기 제 2 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 1 에어 분사구가 형성되어 있으며, 전지케이스 제조용 시트형 모재가 상면에 위치하게 되는 제 1 다이;
    상기 개방 홈에 대응하는 형상을 가진 펀치가 하향 돌출형으로 형성되어 있고, 상기 펀치의 적어도 일측 인접 부위에는 제 1 다이 쪽으로 에어가 분사되는 하나 이상의 제 2 에어 분사구가 형성되어 있으며, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)을 위해 개방 홈의 상부에 위치하는 제 2 다이;
    상기 제 1 다이에 위치하고, 시트형 모재의 위치를 감지하여 위치 정보를 하기 제어부로 전송하는 위치 센서; 및
    상기 개방 홈 및 시트형 모재의 표면으로부터 이물질을 제거할 수 있도록, 위치 센서로부터 측정되는 시트형 모재의 위치에 따라, 상기 에어 분사구들로부터 다이 및/또는 시트형 모재에 에어를 분사하는 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 시트형 모재는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트이고,
    상기 제 1 에어 분사구는 개방 홈의 양측 인접 부위에 각각 형성되어 있고, 상기 제 2 에어 분사구는 펀치의 양측 인접 부위에 각각 형성되어 있으며,
    상기 에어 분사구는, 개방 홈의 중심을 가로지르는 가상의 수직축을 향하도록, 20도 내지 70도의 경사각으로 기울어져 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지케이스 성형 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 따른 전지케이스 성형 장치를 사용하여 전지케이스를 성형하는 전지케이스 제조 방법으로서,
    (a) 시트형 모재가 제 1 다이의 상면에 도입되기 전 상태에서, 제 2 에어 분사구로부터 개방 홈에 에어를 분사하여 개방 홈의 표면으로부터 이물질을 제거하는 과정;
    (b) 시트형 모재를 제 1 다이의 상면으로 도입하는 과정;
    (c) 시트형 모재가 제 1 다이의 상면으로 도입된 상태에서, 제 1 에어 분사구로부터 시트형 모재의 하면에 에어를 분사하고, 제 2 에어 분사구로부터 시트형 모재의 상면에 에어를 분사하여, 시트형 모재의 상면 및 하면으로부터 이물질을 제거하는 과정; 및
    (d) 제 2 다이가 제 1 다이 쪽으로 하강하고 펀치가 개방 홈에 도입됨에 따라, 시트형 모재에 대한 딥 드로잉(deep drawing)이 이루어져 전극조립체 수납부가 형성되는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지케이스 제조 방법.

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