KR102326561B1 - 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 케이스를 이루는 판 형상의 원재료를 절개하고, 별도의 라운딩 구조를 포함할 필요없이 절개된 판 형상의 원재료를 접합하여 생성되는 모서리가 접합과 함께 라운딩처리 되어 절개 라인이 불일치하거나 접합된 모서리가 외측으로 돌출하는 것이 방지된 절곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스에 관한 것이다.
이를 통해 원재료의 손실을 최소화할 수 있고, 절곡 형상에 알맞게 절개하여 접합시 자연스럽게 케이스의 모서리가 절곡되도록 하며, 판 형상의 원재료를 절개 후 접합할 때 발생되는 문제들을 해결할 수 있다는 효과를 가진다.

Description

개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스 {SECONDARY BATTERY CASE MANUFACTURING METHOD HAVING A IMPROVED EDGE AND THE SECONDARY BATTERY CASE MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 배터리 케이스를 이루는 판 형상의 원재료를 절개하고, 별도의 라운딩 구조를 포함할 필요없이 절개된 판 형상의 원재료를 접합하여 생성되는 모서리가 접합과 함께 라운딩처리 되어 절개 라인이 불일치하거나 접합된 모서리가 외측으로 돌출하는 것이 방지된 절곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스에 관한 것이다.
이를 통해 원재료의 손실을 최소화할 수 있고, 절곡 형상에 알맞게 절개하여 접합시 자연스럽게 케이스의 모서리가 절곡되도록 하며, 판 형상의 원재료를 절개 후 접합할 때 발생되는 문제들을 해결할 수 있다는 효과를 가진다.
이차전지(secondary cell battery)는 외부 전원으로 공급받은 전류가 양극과 음극 사이에서 물질의 산화, 환원 반응을 일으키는 과정에서 생성된 전기를 충전하는 방식으로 반영구적 사용이 가능한 전지를 말한다. 이러한 이차전지는 여러번 충전가능하다는 장점을 가지고, 휴대용 전자기기뿐만 아니라 전기자동차의 핵심소재로 추후 전기자동차 시장의 성장과 더불어 시장의 규모가 더 확대될 것으로 전망된다.
이러한 이차전지를 보호하는 이차전지용 케이스로는 파우치(pouch)형 케이스와 캔(can)형 케이스로 나뉘어질 수 있다.
이중 캔 케이스는 파우치형 배터리 케이스에 비해 내구성이 뛰어나고 대량 생산이 가능하며, 대량 생산시 공정단계가 파우치형 배터리 케이스보다 적어 원가절감폭이 비교적 크다는 이점을 가진다.
한편, 이러한 캔 타입의 배터리 케이스를 생산하기 위해 딥 드로잉(Deep Drowing) 공법을 이용하여 제작하게 되는데 이때 알루미늄 판재를 드로잉 프레스에서 10회 이상의 제조공정이 필요하기 때문에 많은 재료비용과 공정비 등이 발생하여 제조원가가 높다는 문제가 존재한다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1430711호에 기재된 "전지 케이스 제조용 임팩트 성형장치"가 기재되어 있으나 이는 단 한번의 프레싱 동작을 통해 케이스를 제작하기 때문에 펀치의 프레싱 동작에 있어서 정밀함이 요구되기 때문에 이러한 문제를 해결하기 어렵거나 해결한다하더라도 정밀성을 높이기 위해 별도의 기술개발이 필요하다는 불편함 또한 존재한다.
이러한 선행기술들의 문제점을 해결하기 위해 케이스를 이루는 알루미늄 판재를 절개 및 용접하여 이를 통해 이차전지용 케이스를 가질 수 있다.
즉, 도 8과 같이 재료의 로스를 최소화할 수 있는 "Y"자 형상으로 절개한 뒤, 이를 접합함으로써 사각 캔 형상의 배터리 케이스를 생산할 수 있다.
그러나 "Y"자 절개 방식이 만나는 부분에서 절개 라인이 직선을 이루어지지 않고, 모서리가 돌출된다는 문제가 발생하게 된다.
구체적으로 접합되어 케이스를 이루는 모서리 부분이 접합되면서 모서리 두께가 두꺼워지고, 날카롭게 외측으로 돌출되어 설치에 불편함이 존재할 수 있다.
이러한 경우 케이스의 모서리에 미세한 틈이 생기거나 크랙이 발생되어 이를 해결하기 위해 별도의 공정이 필요하게 되고, 이를 예방하기 위해 모서리 소재를 두텁게 할 경우 모서리측 소재가 뭉치게 되어 케이스 형상이 깔끔하지 않고 이를 깎아내야하는 별도의 공정이 필요하다는 번거로움이 존재한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1430711호 (2014.08.14.공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1600929호 (2016.03.21.공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0879895호 (2009.01.21.공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명은 배터리 케이스를 이루는 판 형상의 원재료를 절개하고, 별도의 라운딩 구조를 포함할 필요없이 절개된 판 형상의 원재료를 접합하여 생성되는 모서리가 접합과 함께 라운딩처리 되어 절개 라인이 불일치하거나 접합된 모서리가 외측으로 돌출하는 것이 방지되는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
또한, 원재료의 손실을 최소화할 수 있고, 원재료를 절곡 형상에 알맞게 절개하여 접합시 자연스럽게 케이스의 모서리가 절곡되도록 하며, 판 형상의 원재료를 절개 후 접합할 때 발생되는 문제들을 해결할 수 있는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
또한, 절개된 원재료를 접합하여 완성하거나 접합된 케이스를 단일 프레싱하여 완성할 수 있어 제작공정이 간단하고, 빠른 생산이 가능하며, 원가절감효과를 보유하는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로 판재 형상의 원재료를 절개하여 측면이 Y자 형상으로 접히고, 레이저 용접으로 상기 측면을 접합하여 제작된 상면이 개방된 육각면체 형상의 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법에 있어서,
원재료를 절개하여 접합면과 단면을 형성하는 원재료 절개단계와, 절개된 상기 원재료를 밴딩하여 최하단에 장면을 중심으로 양측에 형성된 상기 단면을 수직방향으로 밴딩하고, 상기 장면을 중심으로 상기 단면과 수직되는 양측단을 수직되게 상측으로 밴딩하여 측면을 형성하며, 상기 측면을 중심으로 양측단에 형성된 접합면을 상기 단면이 위치한 측으로 수직되게 밴딩하여 상기 접합면 하단과 상기 단면의 상단이 밀착되는 밴딩단계와, 밴딩된 상기 접합면 하단과 상기 단면 상단이 밀착되어 육면체 형상으로 고정되도록 용접을 통해 접합하는 접합단계 및 상기 접합되어 육면체 형상을 갖는 상기 원재료를 상기 장면을 금형에 밀착되도록 프레싱하여 압착시키는 압착단계를 포함한다.
또한, 원재료 절개단계는 상기 원재료의 중심을 향해 수직방향으로 절개하여 절개면이 형성되고, 상기 절개면을 상기 원재료에서 분리하여 상기 접합면 및 단면을 형성한다.
이때, 절개면은 상기 수직함몰된 부분을 중심으로 양측에서 상기 원재료의 중심측으로 향할수록 점차 너비가 좁아지는 경사절개선이 각각 형성되고, 상기 경사절개선의 끝단에는 상기 장면과 상기 단면이 맞닿는 부분과 수평하게 형성되는 수평절개선이 형성된다.
또한, 경사절개선은 상기 단면이 이등변 삼각형 형상을 갖도록 양측이 동일한 경사를 가지며, 상기 경사절개선이 절개되어 형성된 상기 단면의 상단과 상기 접합면의 하단이 상기 밴딩단계에서 서로 정밀하게 맞닿는다.
또한, 밴딩단계는 상기 측면과 상기 접합면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 수직모서리를 형성하며, 상기 장면과 상기 측면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 장면모서리를 형성하고, 상기 장면과 상기 단면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 단면모서리를 형성하며, 상기 수직모서리, 장면모서리 및 단면모서리가 밴딩되어 맞닿는 부분은 굴곡모서리가 형성된다.
또한, 금형은 상기 장면의 평탄한 면과 대응되는 형상의 패드와 상기 패드를 중심으로 4방향에 설치되는 다이로 구성되며, 상기 다이의 내측은 상기 장면의 굴곡된 모서리와 대응되는 형상으로 함몰되어 상기 금형 내부로 상기 이차전지용 케이스가 인입시 상기 금형과 틈새가 발생되지 않는다.
또한, 상술된 이차전지용 케이스 제조방법을 통해 제조된 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 절곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스는 배터리 케이스를 이루는 판 형상의 원재료를 절개하고, 별도의 라운딩 구조를 포함할 필요없이 절개된 판 형상의 원재료를 접합하여 생성되는 모서리가 접합과 함께 라운딩처리 됨으로써 절개 라인이 불일치하거나 접합된 모서리가 외측으로 돌출하는 것이 방지할 수 있다는 현저한 효과를 보유한다.
또한 본 발명은 원재료의 손실을 최소화할 수 있고, 원재료를 절곡 형상에 알맞게 절개하여 접합시 자연스럽게 케이스의 모서리가 절곡되도록 하며, 판 형상의 원재료를 절개 후 접합할 때 발생되는 문제들을 해결할 수 있는 절곡된 모서리를 가질 수 있는 현저한 효과를 보유한다.
또한, 절개된 원재료를 접합하여 완성하거나 접합된 케이스를 단일 프레싱하여 완성할 수 있어 제작공정이 간단하고, 빠른 생산이 가능하며, 생산원가가 절감될 수 있다는 현저한 효과를 보유한다.
도 1은 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스의 외관을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법의 순서도를 나타낸 것이다.
도 3 내지 6은 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법의 순서를 나타낸 것이다.
도 7은 기존의 이차전지용 케이스 압착단계와 본 발명에 따른 이차전지용 케이스의 압착단계를 나타낸 것이다.
도 8은 종래의 관련 기술을 나타낸 것이다.
이하에서 당업자가 본 발명인 절곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스를 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 첨부하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스의 외관을 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법의 순서도를 나타낸 것이고, 도 3 내지 6은 본 발명에 따른 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법의 순서를 나타낸 것이며, 도 7은 기존의 이차전지용 케이스 압착단계와 본 발명에 따른 이차전지용 케이스의 압착단계를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 이차전지용 케이스(100)를 이루는 판 형상의 원재료를 절개하고, 별도의 라운딩 구조를 포함할 필요없이 절개된 판 형상의 원재료를 접합하여 접합되어 생성되는 모서리가 접합과 함께 라운딩처리 되어 절개 라인이 불일치하거나 접합된 모서리가 외측으로 돌출하는 것이 방지된 절곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법 및 이에 의해 제조된 이차전지용 케이스에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 이차전지용 케이스(100)는 원재료 절개단계(S10), 밴딩단계(S20), 접합단계(S30) 및 압착단계(S40)를 거쳐 제조된다.
설명에 앞서, 원재료(100a)에서 밴딩되는 수직모서리(120), 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)를 선으로 표시하였으나 이는 형성되는 위치를 용이하게 표시하기 위함이고, 밴딩단계(S20)시 굴곡을 가지며 용이하게 밴딩될 수 있도록 미세한 너비를 갖는 것이 정확한 제조방법임을 미리 밝힌다.
1) 원재료 절개단계(S10)
도 3과 같이 판재 형상을 갖는 원재료(100a)는 직사각형 형상을 가지며, 상대적으로 짧은 길이를 갖는 면이 측면방향을 향하도록 위치한 뒤, 측단 중앙에 절개선(110)에 의해 절개면(100b)이 절개되어 분리되도록 한다.
한편, 절개선(110)은 굵은 선으로 표시하여 원재료(100a)의 형상과 분리되어 식별될 수 있도록 처리하였음을 미리 밝힌다. 또한, 절개선(110)은 측면 중앙을 중심으로 상하측 방향으로 서로 동일한 형상으로 절개되되, 단순한 직선으로 절개되는 것이 아니므로 이를 도 3의 A 부분을 확대한 도 3a를 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 절개선(110)은 이차전지용 케이스(100)의 접합면(104)의 수평방향길이와 동일하게 원재료(100a)의 측단 중앙측으로 수직하게 함몰되되, 삼각 형상의 단면(102)을 가질 수 있도록 양단이 내측으로 함몰될수록 절개된 너비가 좁아지는 경사를 갖는다.
이때, 원재료(100a) 측단 중앙측으로 수직하게 함몰되는 정도는 단면(102)의 경사진 일측 상단과 대응되게 함몰되어야 한다.
따라서, 상하단이 평행하게 절개되기 때문에 좁아지는 양측의 경사절개선(110a)에 의해 이등변 삼각형상의 단면(102)이 형성된다.
경사절개선(110a)이 서로 맞닿는 부분에는 장면모서리(130)와 대응되는 만큼 경사절개선(110a)이 함몰절개된 방향과 반대되는 방향으로 수평절개선(110)이 장면(101)과 단면(102)이 맞닿는 부분과 수평하게 형성된다. 따라서, 경사절개선(110a)이 맞닿는 부분에 형성된 수평절개선(110)의 수평너비는 장면모서리(130)가 밴딩되는 부분과 대응되며, 경사가 형성되지 않아 원재료(100a)가 밴딩단계(S20)에서 경사절개선(110a) 부분이 서로 접혀 원재료(100a)가 뭉쳐지는 것을 방지할 수 있다.
이때, 경사절개선(110a)은 동일한 경사를 가져 절개됨으로써 밴딩단계(S20)에서 경사절개선(110a)과 단면(102)의 상부 양측면이 동일한 길이를 가져 빈틈없이 맞닿을 수 있도록 한다.
또한, 경사절개선(110a) 및 수평절개선(110)이 각각 장면모서리(130)와 단면모서리(140)에 대응되게 이격되어 형성되기 때문에 밴딩단계(S20)에서 밴딩시 장면(101)의 꼭지점 또한 함께 굴곡되어 굴곡각(101a)을 갖게 된다. 이를 통해 이차전지용 케이스(100)의 하단 꼭지점은 모두 굴곡된 상태로 제조되어 개선된 모서리 형상을 갖게 된다.
단면(102) 또한 밴딩단계(S20)에서 수직으로 접히기 때문에 장면(101)이 형성될 위치에서 단면모서리(140)만큼 이격되어 형성될 수 있다. 즉, 수평절개선(110) 및 단면(102)에서 최대 너비를 갖는 장면(101)과 맞닿는 부분은 단면모서리(140)가 형성되어 밴딩단계(S20)에서 접히기 때문에 장면(101)의 길이 중 짧은 부분과 단면모서리(140)와 대응되는 만큼 이격되어 형성된다.
이와 같이 절개선(110)을 따라 절개된 절개면(100b)은 원재료 절개단계(S10)에서 원재료(100a)로부터 분리되어 폐기되며, 상술된 바와 같이 이차전지용 케이스(100)를 제조하기 위해 최소한의 부분만을 폐기함으로써 원가절감의 효과 또한 얻을 수 있다.
2) 밴딩단계
밴딩단계(S20)에서는 원재료 절개단계(S10)에서 절개된 원재료(100a)를 수직모서리(120), 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)에 따라 밴딩함으로써 각각 형성되고, 수직모서리(120), 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)가 맞닿는 부분은 밴딩에 의해 굴곡모서리(150)가 형성되는 단계이다.
먼저, 도 4와 같이 절개선(110)에 의해 원재료(100a) 중앙과 수직되는 방향으로 절개된 부분의 말단은(1점 쇄선으로 도시) 이차전지용 케이스(100)의 수직모서리(120)가 형성될 부분으로, 말단을 따라 밴딩되어 양측에 접합면(104)이 형성되도록 한다.
이후 도 5와 같이 장면(101)을 형성할 부분을 중심으로 길이가 긴 측에는 밴딩되어 측면(103)이 형성될 부분을 따라 장면모서리(130)가 형성되도록 밴딩되고, 장면(101)을 중심으로 단면(102)이 형성될 절개된 부분에는 단면모서리(140)가 형성되도록 밴딩된다.
따라서, 도 5의 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)가 밴딩되면 도 6과 같이 케이스 형상을 가지며, 장면모서리(130)는 장면(101)을 중심으로 상측으로 수직하게 밴딩됨으로써 접합면(104)의 하단과 단면(102)의 상단이 맞닿아 거꾸로된 "Y" 형상을 가지게 접합된다.
또한, 수직모서리(120), 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)가 각각 밴딩됨으로써 굴곡모서리(150)가 형성되며, 이때 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)는 도 3과 같이 각각의 모서리와 대응되는 부분만큼 이격되어 절개되었으므로 밴딩시 서로 접합되는 부분을 최소화하여 원재료(100a)의 뭉침을 방지할 수 있다. 또한, 각각 대응되는 부분과 맞게 이격되도록 절개함으로써 과도한 절개로 인한 빈틈이 발생되는 것을 예방하여 굴곡모서리(150)측에 구멍이 발생하는 것 또한 방지할 수 있다.
3) 접합단계
도 6과 같이 밴딩단계(S20)를 마친 원재료(100a)가 이차전지용 케이스(100) 형상을 가지며, 한 쌍의 접합면(104)이 맞닿는 부분과 단면(102)과 접합면(104)이 맞닿는 "Y" 형상의 가장자리 부분을 용접을 통해 접합하여 이차전지용 케이스(100)를 제조한다.
이때, 용접은 레이저 용접 등을 이용하는 것이 가장 바람직하나 이에 한정된 것은 아니다.
4) 압착단계
한편, 접합단계(S30)에서 용접을 통해 접합된 이차전지용 케이스(100)를 제조할 수 있으나 마무리 처리와 원재료 절개단계(S10), 밴딩단계(S20) 및 접합단계(S30)에서 발생될 수 있는 오차에 의해 이차전지용 케이스(100) 형상 외측으로 원재료(100a) 등이 돌출될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 접합단계(S30)를 마친 이차전지용 케이스(100)를 금형(200)을 통해 압착하여 상기 이차전지용 케이스(100)를 이루는 모서리가 굴곡될 수 있도록 한다.
종래의 압착과정은 도 7의 (a)와 같이 양측으로 이격된 다이(210)가 구비되고, 한 쌍의 다이(210)가 이격된 공간과 대응되는 패드(220)가 직교하는 형태로 구비되는데, 이러한 경우 금형(200)의 내부 단면이 사각형상으로 이루어지기 때문에 금형(200)과 이차전지용 케이스(100)간에 빈틈이 발생하게 된다.
따라서, 모서리가 굴곡진 이차전지용 케이스(100)의 경우 모서리부분에 압착이 일어나기 매우 힘들고, 오히려 압착과정에서 과한 프레싱 압력이 가해질 경우 이차전지용 케이스(100)가 패드(220)측으로 밀려나 굴곡된 모서리가 날카롭게 형성될 우려 또한 존재한다.
상술된 문제점을 해결하기 위해 본원발명에서는 패드(220)는 상기 패드(220)와 밀착되는 장면에서 평탄한 부분, 즉 장면(101)과 맞닿는 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)를 제외한 장면(101) 부분과 대응되는 형상으로 이루어지도록 하며, 다이(210)는 패드(220)를 중심으로 4방향에 각각 설치되며, 다이(210)의 내측면에는 수직모서리(120), 장면모서리(130), 단면모서리(140) 및 굴곡모서리(150)가 수용될 수 있게 내측으로 함몰된 형상을 가져 도 7의 (b)와 같이 굴곡모서리(150)가 다이(210)간에 빈틈이 발생되지 않고, 밀착될 수 있다.
따라서, 혹시 발생될 수 있는 굴곡모서리(150)의 문제(재료 뭉침, 날카로운 모서리 등)를 해결할 수 있고, 제작자가 원하는 굴곡된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스(100)를 제작할 수 있다.
상술된 원재료 절개단계(S10), 밴딩단계(S20), 접합단계(S30) 및 압착단계(S40)를 통해 제조된 이차전지용 케이스(100)는 최소한의 절개를 통해 별도의 굴곡 모서리 생성을 위한 작업없이 밴딩만으로 굴곡진 모서리를 형성할 수 있고, 절개시 각 모서리에 대응되는 거리를 정밀하게 계산한 뒤 절개 및 밴딩함으로써 밴딩과 동시에 굴곡진 모서리를 형성함과 밴딩 또는 모서리가 서로 접합되는 부분이 과도하게 겹쳐져 재료 뭉침 등을 방지할 수 있다.
상술된 방법으로 제조된 이차전지용 케이스(100)는 도 1과 같이 상면이 개방되고, 내부에 중공이 형성된 육면체 형상을 가지며, 내부에 이차전지를 수용할 수 있다.
따라서, 기존의 딥드로잉 공법 등을 통해 케이스 내부에 중공을 형성하는 방법과 달리 밴딩 및 용접을 통해 중공이 형성되도록 제작함으로써 딥드로잉 공법을 통해 발생되는 생산단가의 상승 문제를 해결할 수 있다.
한편, 도 6a는 접합단계에서 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)가 밴딩되면서 굴곡모서리(150)가 형성된 부분을 측단면도로 부분확대하여 나타낸 것이다.
이와 같이 밴딩단계에서 굴곡모서리(150)의 외측이 굴곡지면서 외측굴곡각(101a)을 갖게 되는데 이러한 외측굴곡각(101a)은 원재료(100a)의 두께에 따라 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)의 너비와 외측굴곡각(101a)이 달라지게 된다.
본 발명에서는 밴딩시 원재료(100a)의 뭉침으로 인한 돌출형상이나 굴곡모서리의 크랙을 방지하고, 각 구성이 과하게 이격될 경우 틈새가 발생되어 내부에 포함될 전지의 리크(leak) 현상을 방지하기 위해 최적의 제작비를 실험으로 도출하여 제작시 이를 적용함으로써 효과적으로 이차전지용 케이스(100)를 제작한다.
이에 대한 실험 및 제작비는 아래와 같다.
먼저, 원재료(100a)의 두께(T)를 임의로 0.6㎜로 설정하며, 이러한 원재료(100a)의 두께(T)를 중심으로 단면모서리(140)의 너비를 구하였다.
이때, 단면모서리(140)의 경우 원재료(100a)의 두께보다 크게 형성될 경우 단면(102) 및 접합면(104)이 맞닿지 않을 우려가 존재하므로, 단면모서리(140)의 너비가 원재료(100a)의 두께보다 적은 범위내에서 실험을 진행하였으며, 비교군은 각각 원재료(100a) 두께(T)를 중심으로 10% 단위로 9개의 비교군을 제작하여 밴딩단계를 수행하였고, 장면모서리(130)의 너비는 단면모서리(140) 너비의 2배로 설정하였다. 이는 아래의 표 1과 같다.
비교군1 비교군2 비교군3 비교군4 비교군5 비교군6 비교군7 비교군8 비교군9
너비
(㎜)		 0.06 0.12 0.18 0.24 0.3 0.36 0.42 0.48 0.54
원재료와의
두께비
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%

비고
미세 크랙 발생
미세 크랙 발생
이상
없음
미세 크랙 발생
미세 크랙 발생
미세 크랙 발생
크랙
발생
크랙
발생
대형 크랙 발생
위의 표 1과 같이 원재료(100a)와의 두께비가 10 ~ 20%와 40 ~ 60%일 경우 단면(102) 및 접합면(104)이 충분히 접합되지 못해 미세크랙이 발생되었으며, 특히 두께비가 70 ~ 90%일때는 굴곡모서리(150)에 대량 크랙이 발생된다는 등의 문제가 발생하게 되었다.
이를 통해 단면모서리(140)의 너비는 원재료(100a)의 두께의 30%에 해당되는 것이 가장 바람직함을 실험을 통해 도출할 수 있었다.
한편, 단면모서리(140)는 드로잉(Drawing) 방식으로 절개되어 일정 너비가 형성되도록 한다.
또한, 단면모서리(140)의 너비가 원재료(100a) 두께와 0.3:1의 비율로 제작될 경우 최적의 장면모서리(130)의 너비를 파악하기 위해 아래의 표 2와 같이 실험을 진행하였다.
장면모서리(130)의 너비의 경우 단면(102) 및 접합면(104)에 형성된 경사절개선(110a)이 도 6과 같은 접합단계에서 접혀지기 때문에 접힘단계를 통해 형성되는 굴곡모서리(150)의 외측각에 영향을 주게 된다. 즉, 접합되면서 장면모서리(130)의 너비가 좁을 경우 단면(102) 및 접합면(104)이 과하게 맞닿아 재료 뭉침 현상이 발생될 수 있고, 장면모서리(130) 너비가 넓을 경우 단면(102) 및 접합면(104)이 충분히 접합되지 않아 틈새가 발생되어 전지의 리크(leak) 현상이 발생될 우려가 존재한다.
따라서, 상술된 문제점이 발생되지 않으며, 외측으로 돌출되지 않는 굴곡모서리(150)를 얻기 위해 최적의 장면모서리(130)의 너비로 제작되어야 한다.
이러한 장면모서리(130)의 너비는 단면모서리(140)의 너비를 기준으로 장면모서리(130)와 단면모서리(140)간의 너비비가 1:1 ~ 1:2.5으로 나누었으며, 비교군간의 차이는 각각 2.5씩 주어 비교군 a ~ 들을 제작하였으며, 이에 대한 접합단계시 굴곡모서리(150)의 상태는 아래의 표 2와 같다.
비교군 a 비교군 b 비교군 c 비교군 d 비교군 e 비교군 f 비교군 g
너비비 1:1 1:1.25 1:1.5 1:1.75 1:2 1:2.25 1:2.5
비고 재료 뭉침 다량 발생 재료 뭉침 발생 재료 뭉침 미세 발생 재료 뭉침 미세 발생 이상
없음		 미세한 틈새 발생
틈새 발생
표 2와 같이 비교군 a ~ d의 경우 굴곡모서리(150)측에 재료 뭉침 현상이 발생되었고, 특히 비교군 a의 경우 재료 뭉침 현상이 과하게 발생되어 외측으로 돌출되는 문제가 발생하였다.
또한, 비교군 f 및 g의 경우 충분히 접합되지 않아 굴곡모서리 측에 미세한 틈새가 발생되어 리크 문제가 발생되게 된다.
따라서, 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)의 너비 비율은 1:2, 즉 장면모서리(130)의 너비가 단면모서리(140)의 너비보다 2배 크게 제작되는 것이 가장 바람직하며, 상술된 문제들이 발생되지 않는다는 것을 확인하였다.
한편, 장면모서리(130)와 단면모서리(140)간의 너비비가 1:1 이하로 내려갈 경우 육안으로도 재료뭉침현상이 일어날 수 있을 것을 판단할 수 있었으며, 1:2.5를 초과하는 경우 접합면(104)과 단면(102)이 과하게 이격되어 충분히 접합되지 않을 것이 쉽게 판단되어 비교군의 너비비를 1:1 ~ 1:2.5로 한정하였다.
따라서, 상술된 원재료(100a)의 두께에 따른 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)의 너비와, 외측굴곡각(101a)을 한정하여 제작함으로써 이차전지용 케이스(100)의 모서리가 굴곡된 형상을 가져 기존의 각진 모서리로 인해 발생될 수 있는 문제점들을 해결할 수 있음과 동시에 밴딩단계시 원재료(100a)간의 뭉침이나 크랙, 틈새발생을 방지할 수 있어 보다 완성도 높은 이차전지용 케이스(100)를 얻을 수 있다는 이점을 가진다.
또한, 원재료(100a)의 두께에 맞춰 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)의 너비와, 외측굴곡각(101a)의 곡률이 변화함으로써 원재료(100a)의 다양한 재질 및 두께에 맞춰 효과적으로 제작할 수 있다.
개방된 상면과 대응되는 하면에는 장면(101)이 형성되고, 각 장면(101)을 중심으로 길이가 긴 모서리측에 측면(103)과 맞닿는 부분에는 장면모서리(130)가 형성되고, 상대적으로 길이가 짧은 모서리측에 단면(102)과 맞닿는 부분에는 단면모서리(140)가 형성된다.
이러한 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)는 밴딩과 함께 내측으로 굽어지면서 굴곡진 형상을 갖는다.
먼저, 장면모서리(130)를 중심으로 장면(101)과 연결된 측면(103)은 장면(101)의 상측을 중심으로 수직되게 밴딩되며, 측면(103)의 양측에는 원재료 절개단계(S10)시 형성된 접합면(104)이 각각 구비된다.
이러한 접합면(104)과 측면(103)은 수직모서리(120)를 중심으로 접합면(104)이 측면(103)과 직교하는 형태로 밴딩되고, 이를 통해 굴곡된 형상을 가진다.
한 쌍의 측면(103)에 각각 구비된 4개의 접합면(104)은 서로 측면(103)과 직교하는 형태로 단면(102)이 위치하는 방향으로 수직밴딩된다.
또한, 단면모서리(140)를 중심으로 장면(101)과 연결된 단면(102)은 원재료 절개단계(S10)에서 장면(101)에서 이격될 수록 너비가 좁아지는 삼각 형상을 가지며, 이러한 단면(102)은 단면모서리(140)를 중심으로 상측으로 밴딩된다.
따라서, 상측으로 수직하여 밴딩된 단면(102)의 상단은 각각 양측에 구비된 접합면(104)의 하면과 맞닿아 거꾸로된 "Y" 형상으로 맞닿게 된다.
이때, 수직모서리(120), 장면모서리(130) 및 단면모서리(140)가 절곡되면서 3방향으로 절곡된 부분은 굴곡모서리(150)가 형성되어 3방향으로 절곡된 형상을 가져 이차전지용 케이스(100)의 장면(101) 꼭지점 부분이 모두 절곡되어 형성된다.
따라서, 별도의 절곡을 위한 과정 없이 원재료(100a)를 접는 과정에서 모서리가 절곡된 형상을 가지며, 이를 통해 기존의 육면체 형상으로 이루어진 이차전지 케이스의 꼭지점이 갖는 문제들인 구멍 발생이나 재료 뭉침 등의 문제를 해결할 수 있고, 모서리가 날카롭지 않아 외부 구성이 이차전지용 케이스(100)에 걸리거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기에서 도 1 내지 7을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명에 도 1 내지 7의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
100: 이차전지용 케이스 100a: 원재료
100b: 절개면 101: 장면
101a: 외측굴곡각 102: 단면
103: 측면 104: 접합면
110: 절개선 120: 수직모서리
130: 장면모서리 140: 단면모서리
150: 굴곡모서리 200: 금형
210: 다이 220: 패드

Claims (8)

  1. 판상 원재료의 양 측면 중앙부를'
    Figure 112021081373986-pat00011
    ' 형상으로 절개하는 원재료 절개단계;
    상기 절개된 원재료의 최하단에 장면을 중심으로 양측에 형성된 단면을 수직방향으로 밴딩하고, 상기 장면을 중심으로 상기 단면과 수직되는 양측단을 수직되게 상측으로 밴딩하여 측면을 형성하며, 상기 측면을 중심으로 양측단에 형성된 접합면을 상기 단면이 위치한 측으로 수직되게 밴딩하여 상기 접합면 하단과 상기 단면의 상단이 밀착되어 접합면과 단면을 형성하는 측부가 중첩되는 부분이 없이 Y자 형상으로 접히게 하는 밴딩단계;
    중첩되는 부분이 없이 Y자 형상으로 밴딩된 상기 접합면 하단과 상기 단면 상단이 밀착되어 육면체 형상으로 고정되도록 용접을 통해 접합하는 접합단계; 및
    상기 접합되어 육면체 형상을 갖는 상기 원재료를 상기 장면을 금형에 밀착되도록 프레싱하여 장면 모서리와 단면 모서리가 만나는 3축 모서리 부분이 라운드 형상이 되도록 압착시키는 압착단계;를 포함하는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밴딩단계는
    상기 측면과 상기 접합면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 수직모서리를 형성하며,
    상기 장면과 상기 측면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 장면모서리를 형성하고,
    상기 장면과 상기 단면이 맞닿은 부분이 밴딩되어 단면모서리를 형성하며,
    상기 수직모서리, 장면모서리 및 단면모서리가 밴딩되어 맞닿는 부분은 굴곡모서리가 형성되는 것을 특징으로 하는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단면모서리의 너비와 상기 원재료의 두께(T)간의 비율은 0.3 :1 로 제작되며,
    상기 장면모서리의 너비는 상기 단면모서리의 너비의 2배로 제작되는 것을 특징으로 하는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금형은 상기 장면의 평탄한 면과 대응되는 형상의 패드;와 상기 패드를 중심으로 4방향에 설치되는 다이;로 구성되며,
    상기 다이의 내측은 상기 장면의 굴곡된 모서리와 대응되는 형상으로 함몰되어 상기 금형 내부로 상기 이차전지용 케이스가 인입시 상기 금형과 틈새가 발생되지 않는 것을 특징으로 하는 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스 제조방법.
  8. 제1항에 기재된 이차전지용 케이스 제조방법을 통해 제조된 개선된 모서리를 갖는 이차전지용 케이스.
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