KR102320013B1 - 이차전지용 실링장치 - Google Patents

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KR102320013B1
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안창범
채익수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 이차전지용 실링장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 실링장치는 전극 조립체를 내부에 수용시키는 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하는 실링장치로서, 상기 전지 케이스의 실링부위를 가압하는 실링 블럭과, 상기 실링 블럭의 가압면에 대한 평탄도를 조절하는 평탄도 조절부 및 상기 실링 블럭으로 가압되는 상기 실링부위를 열융착시킬 수 있도록 열을 전달하는 히터부를 포함한다.

Description

이차전지용 실링장치{SEALING DEVICE FOR RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지용 실링장치에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.
한편, 이차 전지는 전지 케이스에 전극 조립체를 내부에 수용시킨 후 전지 케이스의 외주면을 실링하여 밀봉시켜 양산하는데, 전지 케이스를 실링하는 실링 툴(Sealing tool)이 평탄하지 않을 경우 실링부위의 두께 편차가 발생하는 문제가 있다.
또한, 종래의 실링 툴을 가열하는 히터 구조는 온도 균일성을 확보하기 어려웠고, 이로 인해 실링 부위의 두께 편차가 심화되는 문제가 있다.
한국 공개특허 제10-2014-0015647호
본 발명의 하나의 관점은 이차전지의 전지 케이스를 실링하는 실링 블럭의 평탄도를 조정할 수 있는 이차전지용 실링장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른의 관점은 실링 블럭의 온도 균일성을 확보할 수 있도록 히터부가 구성된 이차전지용 실링장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 실링장치는, 전극 조립체를 내부에 수용시키는 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하는 실링장치로서, 상기 전지 케이스의 실링부위를 가압하는 실링 블럭과, 상기 실링 블럭의 가압면에 대한 평탄도를 조절하는 평탄도 조절부 및 상기 실링 블럭으로 가압되는 상기 실링부위를 열융착시킬 수 있도록 열을 전달하는 히터부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 전지 케이스를 실링하는 실링 블럭의 평탄도를 조정하는 평탄도 조절부가 구비되어 실링부위의 두께 편차를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 실링 블럭의 온도 균일성을 확보할 수 있는 구조로 히터부를 구성하여, 실링부위의 두께 편차를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치를 예시적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치를 예시적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 조절 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 지지 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 실링 블럭에 구비되는 히터부를 예시적으로 나타낸 투시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 평탄 조절용 부재를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 지지 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치를 예시적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치를 예시적으로 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 조절 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 전극 조립체(미도시)를 내부에 수용시키는 전지 케이스(11)를 실링하여 이차전지(10)를 제조하는 실링장치(100)로서, 실링부위(12)를 가압하는 실링 블럭(110)과, 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절하는 평탄도 조절부(T) 및 실링부위(12)에 열을 전달하는 히터부(180)를 포함한다. 여기서, 전극 조립체는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(미도시)과 분리막(미도시)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성할 수 있다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지용 실링장치에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 실링 블럭(sealing block)(110)은 전지 케이스(11)의 실링부위(12)를 가압하여 실링부위(12)를 실링할 수 있다.
그리고, 실링 블럭(110)은 지지 블럭(130) 방향으로 개방된 나사홈(111a)이 형성될 수 있다.
또한, 실링 블럭(110)은 제1 실링 블럭(111) 및 제2 실링 블럭(112)을 포함할 수 있다.
아울러, 제1 실링 블럭(111) 및 상기 제2 실링 블럭(112)은 상호 마주보는 방향으로 이동되며 전지 케이스(11)의 실링부위(12)의 양측면을 가압할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 평탄도 조절부(T)는 실링 블럭(110)의 가압면에 대한 평탄도를 조절할 수 있다.
또한, 평탄도 조절부(T)는 다수개로 구비되고, 실링 블럭(110)에 가깝고 멀어지는 방향을 따라 전,후로 이동되며 단부가 실링 블럭(110)을 가압하여 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절하는 조절나사(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 조절나사는 외주면을 따라 나사산이 형성된 조절 나사부(151)가 형성될 수 있다.
한편, 평탄도 조절부(T)는 조절나사(150)가 결합되는 지지 블럭(130)을 더 포함할 수 있다. 이때, 조절나사(150)는 지지 블럭(130)에 의해서 지지될 수 있다. 여기서, 지지 블럭(130)은 제1 지지 블럭(131) 및 제2 지지 블럭(132)을 포함할 수 있다.
또한, 지지 블럭(130)은 실링 블럭 방향으로 관통되는 나사홀(131a) 및 관통홀(131b)이 각각 다수개로 형성될 수 있다. 여기서, 나사홀(131a) 및 관통홀(131b)의 내주면은 나사부가 형성될 수 있다.
그리고, 다수개의 조절나사(150)가 지지 블럭(130)의 다수개의 나사홀(131a)에 각각 나사결합되어 전후로 이동하면서, 일부 또는 전부가 실링 블럭(110)을 선택적으로 가압하며 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절할 수 있다.
한편, 다수개의 조절나사(150)는 지지 블럭(130)에 다수의 열과 행으로 결합될 수 있다. 이에 따라, 다수의 열과 행으로 지지 블럭(130)에 결합된 다수개의 조절나사(150)의 단부가 실링 블럭(110)의 다수의 부분을 가압할 수 있어 실링 블럭(110)의 평탄도를 보다 정밀하게 조절할 수 있다. 이때, 다수개의 조절나사(150)는 예를 들어 실링 블럭(110)의 가압면을 평면도 상으로 4 방향에 대해 평탄도 조절을 할 수 있다. 즉, 다수의 열과 행으로 구비된 다수개의 조절나사(150)를 통해 평면도 상으로 실링 블럭(110)의 좌(左)측, 우(右)측, 선(先)측, 후(後)측의 평탄도를 조절할 수 있다.
여기서, 보다 구체적으로 예를들면 실링 블럭(110)이 평면도 상으로 좌측이 우측 보다 내려간 상태로 판단되면, 다수개의 조절나사(150) 중에서 우측 수직 선상에 위치된 조절나사(150)를 회전시켜 실링 블럭(110)의 우측을 가압하여 좌측과 우측 높이를 일치시킬 수 있다. 또한, 구체적으로 예를들어 실링 블럭(110)이 평면도 상으로 선측(전방측)이 후측(후방측) 보다 내려간 상태로 판단되면, 다수개의 조절나사(150) 중에서 후측 수직 선상에 위치된 조절나사(150)를 회전시켜 실링 블럭(110)의 후측을 가압하여 선측과 후측 높이를 일치시킬 수 있다. 아울러, 구체적으로 예를들어 실링 블럭(110)이 평면도 상으로 좌후(左後)측 모서리 부분이 우선(右先)측 모서리 부분 보다 내려간 상태로 판단되면, 다수개의 조절나사(150) 중에서 우선측 모서리 수직 선상에 위치된 조절나사(150)를 회전시켜 실링 블럭(110)의 우선측 모서리를 가압하여 좌후측 모서리와 우선측 모서리의 높이를 일치시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 지지 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 4를 참고하면, 평탄도 조절부(T)는 지지 블럭(130)에 나사결합되며 지지 블럭(130)을 관통하고, 단부가 실링 블럭(110)에 나사결합되어 실링 블럭(110)을 지지하는 다수개의 지지나사(160)를 더 포함할 수 있다.
지지나사(160)는 외주면을 따라 나사산이 형성된 지지 나사부(161)가 구비될 수 있다. 여기서, 지지 나사부(161)는 지지나사(160)의 머리부(162)를 제외한 나머지 부분에 걸쳐 형성될 수 있다.
이때, 지지나사(160)의 지지 나사부(161)에 대응되도록 지지 블럭(130)에 나사홀(131a)이 형성되어, 지지나사(160)가 지지 블럭(130)에 나사결합될 수 있다. 그리고, 실링 블럭(110)의 나사홈(111a)에 지지나사(160)의 단부가 나사결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 실링 블럭에 구비되는 히터부를 예시적으로 나타낸 투시도이다.
도 5를 참고하면, 히터부(180)는 실링 블럭(110)으로 가압되는 실링부위(12)를 열융착시킬 수 있도록 열을 전달할 수 있다.
또한, 히터부(180)는 복수개로 이루어져 실링 블럭(110)의 내부 양측에 구비될 수 있다.
아울러, 히터부(180)는 동일 선상에 위치되는 복수개의 메인 히터(181) 및 복수개의 메인 히터(181)와 일정간격 이격되어 위치되는 복수개의 보조 히터(182)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수개의 메인 히터(181)는 실링 블럭(110)의 일측부에서 중앙부에 걸쳐 위치되는 제1 메인 히터(181a) 및 실링 블럭(110)의 타측부에서 중앙부에 걸쳐 위치되는 제2 메인 히터(181b)를 포함할 수 있다.
그리고, 복수개의 보조 히터(182)는 실링 블럭(110)의 일측부에서 위치되는 제1 보조 히터(182a) 및 상기 실링 블럭(110)의 타측부에 위치되는 제2 보조 히터(182b)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 실링 블럭(110)의 온도 균일성을 확보할 수 있는 구조로 히터부(180)가 구성되어, 실링부위(12)의 두께 편차를 효과적으로 방지할 수 있다.
즉, 실링 블럭(110)의 중앙부에 비해 상대적으로 열손실이 큰 양측부에 제1 보조 히터(182a) 및 제2 보조 히터(182b)가 구비되어, 실링 블럭(110)의 온도 편차를 방지 또는 현저히 감소시킬 수 있고, 중앙부와 양측부가 균일한 온도를 갖는 실링 블럭(110)으로 전지 케이스의 실링부위(12)를 실링함으로써, 실링부위(12)의 두께 편차를 효과적으로 방지하거나 현저히 감소시킬 수 있다.(도 1 참조)
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 평탄 조절용 부재를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 일례로 조절 나사(150)의 단부가 실링 블럭(110)을 직접적으로 가압할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 다른 예로 조절 나사(150)의 단부에 평탄 조절용 부재(190)가 더 구비되어 평탄 조절용 부재(190)를 통해 실링 블럭(110)을 가압할 수 있다. 여기서, 평탄 조절용 부재(190)는 일측부에 조절 나사(150)의 단부가 삽입되는 삽입홈(191)이 형성되고, 타측부에 실링 블럭(110)의 피가압면과 면접촉되는 평면부(192)가 형성된다. 이때, 실링 블럭(110)을 가압하여 평탄도를 조절 시, 평탄 조절용 부재(190)의 폭이 조절 나사(150)의 지름 보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 조절 나사(150)의 폭 보다 넓은 면적의 평면부가 구비 평탄도 조절용 부재(190)를 통해 실링 블럭(110)을 가압함으로써, 폭이 좁고 단부가 라운드 형태, 뾰족한 돌출 형태, 또는 불규칙한 형태로 형성된 조절 나사(150)의 단부로 실링 블럭(110)을 직접 가압하는 것에 비해, 평탄도 조절을 보다 용이하게 할 수 있다.
그리고, 평탄 조절용 부재(190)는 예를 들어 스틸(Steel) 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 지지 블럭(130) 및 실링 블럭(110)에 걸쳐 결합된 가이드바(Guide bar)(170)를 더 포함할 수 있다.
가이드 바(170)는 조절 나사(150)를 통해 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절 시, 조절 나사(150)를 통해 전후 이동되는 실링 블럭(110)의 이동을 가이드 할 수 있다.
또한, 가이드 바(170)는 예를 들어 다수개로 구비되어, 지지 블럭(130) 및 실링 블럭(110)의 양측부 및 중앙부에 각각 위치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치에서 지지 나사의 결합상태를 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(200)는 실링부위(12)를 가압하는 실링 블럭(110)과, 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절하는 평탄도 조절부 및 실링부위(12)에 열을 전달하는 히터부(180)를 포함한다. 여기서, 평탄도 조절부는 실링 블럭(110)의 평탄도를 조절하는 다수개의 조절나사(150)와, 조절나사(150)가 결합되는 지지 블럭(130), 및 실링 블럭(110)을 지지하는 다수개의 지지나사(260)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(100)와 비교할 때, 지지나사(260)가 지지 블럭(230)에 결합된 구조에 차이가 있다. 따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하도록한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 실링장치(200)에서, 다수개의 지지나사(260)는 지지 블럭(230)을 관통하여 실링 블럭(130)에 결합될 수 있다.
또한, 지지나사(260)는 단부가 실링 블럭(110)에 나사결합되어 실링 블럭(110)을 지지 및 고정할 수 있다.
아울러, 지지나사(260)는 지지 블럭(230)을 관통하는 부분은 원기둥 형태로 형성되고, 실링 블럭(110)에 결합되는 단부는 외주면에 나사산이 형성된 지지 나사부(261)이 형성될 수 있다. 즉, 지지나사(160)는 지지 블럭(230)의 관통홀(231b)에 삽입되는 중앙부가 나사산이 형성되지 않은 원기둥 형태로 형성되고, 실링 블럭(110)의 나사홈(111a)에 결합되는 단부는 나사산이 형성된 지지 나사부(261)가 구비될 수 있다.
그리고, 지지 블럭(230)에는 지지나사(260)가 삽입되어 관통가능하도록 원기둥 형태의 관통홀(231b)이 형성될 수 있다.
한편, 지지나사(260)의 머리부(262)는 지지 블럭(230)의 관통홀(231b) 보다 큰 폭으로 형성되어, 지지나사(260)가 지지 블럭(230)과의 결합이 해제되어 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 지지 블럭(230)의 관통홀(231b) 내에서 지지나사(260)의 이동이 용이하여 조절나사(150)를 통해 실링 블럭(110)의 평탄도 조절이 용이할 수 있다.
앞의 일 실시예의 경우 좀 더 국소적인 부분에 대해서 평탄도를 조절하기에 유리하고, 본 다른 실시예의 경우는 좀 더 넓은 영역에 대해서 평탄도를 조절하기에 유리할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 실링장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 이차전지
11: 전지 케이스
12: 실링부위
100,200,300: 실링장치
110: 실링 블럭
111: 제1 실링 블럭
111a: 나사홈
112, 제2 실링 블럭
130,230: 지지 블럭
131,231: 제1 지지 블럭
131a: 나사홀
131b,231b: 관통홀
132: 제2 지지 블럭
150: 조절나사
151: 조절 나사부
160,260: 지지나사
161,261: 지지 나사부
162,262: 머리부
170: 가이드바
180: 히터부
181: 메인 히터
181a: 제1 메인 히터
181b: 제2 메인 히터
182: 보조 히터
182a: 제1 보조 히터
182b: 제2 보조 히터
190: 평탄 조절용 부재
T: 평탄도 조절부

Claims (11)

  1. 전극 조립체를 내부에 수용시키는 전지 케이스를 실링하여 이차전지를 제조하는 실링장치로서,
    상기 전지 케이스의 실링부위를 가압하는 실링 블럭;
    상기 실링 블럭의 가압면에 대한 평탄도를 조절하는 평탄도 조절부; 및
    상기 실링 블럭으로 가압되는 상기 실링부위를 열융착시킬 수 있도록 열을 전달하는 히터부를 포함하[는]고,
    상기 평탄도 조절부는 다수개로 구비되고, 상기 실링 블럭에 가깝고 멀어지는 방향을 따라 전,후로 이동되며 단부가 상기 실링 블럭을 가압하여 상기 실링 블럭의 평탄도를 조절하는 조절나사를 포함하며,
    상기 평탄도 조절부는 상기 조절나사가 결합되는 지지 블럭을 더 포함하고,
    상기 조절나사는 상기 지지 블럭에 의해서 지지되며,
    다수개의 상기 조절나사가 상기 지지 블럭에 각각 나사결합되어 전후로 이동하면서 일부 또는 전부가 상기 실링 블럭을 선택적으로 가압하며 상기 실링 블럭의 평탄도를 조절하고,
    상기 조절나사의 단부는 라운드 형태로 형성되며,
    상기 조절나사의 단부에 평탄 조절용 부재가 더 구비되고,
    상기 평탄 조절용 부재는 일측부에 상기 조절 나사의 단부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 타측부에 상기 실링 블럭의 피가압면과 면접촉되는 평면부가 형성되는 이차전지용 실링장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    다수개의 상기 조절나사는 상기 지지 블럭에 다수의 열과 행으로 결합되는 이차전지용 실링장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 평탄도 조절부는
    상기 지지 블럭에 나사결합되며 상기 지지 블럭을 관통하고, 단부가 상기 실링 블럭에 나사결합되어 상기 실링 블럭을 지지하는 다수개의 지지나사를 더 포함하는 이차전지용 실링장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 평탄도 조절부는
    상기 지지 블럭을 관통하여 상기 지지 블럭에 결합되며, 단부가 상기 실링 블럭에 나사결합되어 상기 실링 블럭을 지지하는 다수개의 지지나사를 더 포함하는 이차전지용 실링장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터부는 복수개로 이루어져 상기 실링 블럭의 내부 양측에 구비되는 이차전지용 실링장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 히터부는 동일 선상에 위치되는 복수개의 메인 히터 및 상기 복수개의 메인 히터와 일정간격 이격되어 위치되는 복수개의 보조 히터를 포함하고,
    복수개의 상기 메인 히터는 상기 실링 블럭의 일측부에서 중앙부에 걸쳐 위치되는 제1 메인 히터 및 상기 실링 블럭의 타측부에서 중앙부에 걸쳐 위치되는 제2 메인 히터를 포함하고,
    복수개의 상기 보조 히터는 상기 실링 블럭의 일측부에서 위치되는 제1 보조 히터 및 상기 실링 블럭의 타측부에 위치되는 제2 보조 히터를 포함하는 이차전지용 실링장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 블럭은 제1 실링 블럭 및 제2 실링 블럭을 포함하고,
    상기 제1 실링 블럭 및 상기 제2 실링 블럭은 상호 마주보는 방향으로 이동되며 상기 전지 케이스의 실링부위의 양측면을 가압하는 이차전지용 실링장치.
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