KR102370744B1 - 전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템 - Google Patents

전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템은, 박막 시트 형태로 된 제1 금속에 디스펜싱 작업을 하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층의 상부에는 상기 제1 금속과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속의 길이방향 일부분이 위치하되 상기 제1 금속과 제2 금속의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬되어 접착되도록 하며, 상기 접착된 상기 제1 금속과 제2 금속을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 금속 접착 라인; 및 상기 금속 접착 라인에서 열 압착된 상기 제1 금속과 제2 금속 사이의 접착층으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 상기 제1 금속과 제2 금속 사이에 단차보상 필름을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 필름 접착 라인;을 포함하고, 상기 제1금속의 단부와 상기 제2금속의 단부 사이에는 접착층이 형성되며, 상기 접착층의 양측에 각각 위치한 상기 제1금속의 단부 표면과 상기 제2금속의 단부 표면에는 단차보상 필름이 각각 형성되어 상기 제1금속과 상기 제2금속 사이를 밀봉하는 것을 특징으로 한다.

Description

전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템{CURRENT INTERRUPT LEAD TAP AND SYSTEM FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템에 관한 것으로서, 특히 리드탭 필름과 파우치 필름 간의 접착력을 확보할 수 있고, 안전성을 확보할 수 있는 전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템과 제조 방법에 관한 것이다.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이루어짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 '유비쿼터스 사회'로 발전되고 있다.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다.
구체적으로, 충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.
이처럼 리튬 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있고, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.
이와 같은 리튬 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.
파우치형 전지셀은 양극, 음극 및 분리막 구조의 전극조립체가 라미네이트 시트의 전지케이스에 전해액과 함께 내장되고, 전지케이스의 외주변을 열융착하여 밀봉하는 구조로 이루어져 있다.
종래의 파우치형 전지셀은 충방전 시 과전류 및 과전압에 의해 전지셀 내부에 가스가 지속적으로 발생하는 경우, 전지케이스의 일측 밀봉부가 개방되어 가스가 배출되더라도, 전류가 흐르는 전극조립체에는 아무런 영향이 없기 때문에 충방전 전류가 지속적으로 전극조립체에 흐르게 되어 계속적인 가스발생을 일으키고, 가스가 외부로 유출되어 인체에 유해한 영향을 끼치고, 전지의 온도 상승에 의한 발화 및 폭발을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 파우치 타입 전지는 전해액의 누수, 외부로부터 기체의 투과 및 수분의 침입을 방지하기 위해 밀봉성 확보가 전지성능에 영향 주므로 리드탭 필름과 파우치 필름 간의 접착력 확보가 매우 중요하다.
한국등록특허공보 제10-1858317호 (2018.05.15.공고)
본 발명의 목적은 리드탭 필름과 파우치 필름 간의 접착력을 확보하여 전해액의 누수, 외부로부터 기체의 투과 및 수분의 침입을 방지함으로써, 전지의 성능과 안전성을 확보할 수 있는 전류 차단 리드탭 및 이의 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1관점에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템은, 박막 시트 형태로 된 제1 금속에 디스펜싱 작업을 하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층의 상부에는 상기 제1 금속과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속의 길이방향 일부분이 위치하되 상기 제1 금속과 제2 금속의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬되어 접착되도록 하며, 상기 접착된 상기 제1 금속과 제2 금속을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 금속 접착 라인; 및 상기 금속 접착 라인에서 열 압착된 상기 제1 금속과 제2 금속 사이의 접착층으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 상기 제1 금속과 제2 금속 사이에 단차보상 필름을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 필름 접착 라인;을 포함하고, 상기 제1금속의 단부와 상기 제2금속의 단부 사이에는 접착층이 형성되며, 상기 접착층의 양측에 각각 위치한 상기 제1금속의 단부 표면과 상기 제2금속의 단부 표면에는 단차보상 필름이 각각 형성되어 상기 제1금속과 상기 제2금속 사이를 밀봉하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1금속의 단부는 상방으로 절곡 형성되며, 상기 제2금속의 단부는 하방으로 절곡 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2금속을 향하는 상기 제1금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉하고, 상기 제1금속을 향하는 상기 제2금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 상기 제1금속과 상기 제2금속 사이를 밀봉한다.
아울러, 상기 금속 접착 라인은, 박막 시트 형태로 된 제1 금속을 공급하는 제1 금속 공급 유닛; 상기 제1 금속 공급 유닛으로부터 공급된 제1 금속에 접착제를 디스펜싱하여 접착층을 형성하는 디스펜싱 유닛; 상기 제1 금속과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속을 공급하는 제2 금속 공급 유닛; 상기 제1 금속과 제2 금속의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬한 후 상기 접착층의 상부에 상기 제2 금속의 길이방향 일부분이 위치하도록 하여 접착하는 금속 가접 유닛; 상기 접착된 상기 제1 금속과 제2 금속을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 열 압착 유닛; 및 상기 열 압착 유닛에서 열 압착된 금속을 배출하는 금속 배출 유닛;을 포함할 수 있다.
게다가, 상기 디스펜싱 유닛에서 디스펜싱이 완료된 제1 금속을 금속 가접 유닛으로 이송시키는 제1-1 이송부; 상기 금속 가접 유닛에서 접착된 제1 금속과 제2금속을 열 압착 유닛으로 이송시키는 제1-2 이송부; 및 상기 열 압착 유닛에서 열 압착된 금속을 금속 배출 유닛으로 이송시키는 제1-3 이송부;로 구성된 제1이송 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필름 접착 라인은, 상기 금속 접착 라인에서 열 압착되어 배출된 금속을 정렬시키는 금속 게이징 유닛; 상기 금속 게이징 유닛에서 정렬된 상기 제1 금속과 제2 금속 사이에 필름을 배치한 다음 열을 가하여 필름을 접착시키는 필름 가접 유닛; 상기 필름 가접 유닛에서 필름이 접착된 금속에 열을 가하여 융착하는 필름 융착 유닛; 상기 필름 융착 유닛에서 융착이 완료된 금속의 표면을 평탄화하고 냉각시키는 필름 평탄 및 냉각 유닛; 상기 필름 평탄 및 냉각 유닛에서 평탄화되고 냉각된 제품에서 필름을 소정 길이 커팅하는 필름 커팅 유닛; 및 상기 필름 커팅 유닛에서 필름이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 유닛;을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 금속 게이징 유닛에서 정렬된 금속을 필름 가접 유닛으로 이송시키는 제2-1 이송부; 상기 필름 가접 유닛에서 필름이 접착된 금속을 필름 융착 유닛으로 이송시키는 제2-2 이송부; 및 상기 필름 융착 유닛에서 융착이 완료된 금속을 필름 평탄 및 냉각 유닛으로, 상기 필름 평탄 및 냉각 유닛에서 평탄화되고 냉각된 제품을 필름 커팅 유닛으로, 상기 필름 커팅 유닛에서 필름이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 유닛으로 각각 이송시키는 제2-3 이송부;로 구성된 제2 이송 유닛을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 열 압착 유닛은, 가열 온도 범위를 최대 350℃로 설정하고, 압착 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 50㎏f 내지 200㎏f로 압착할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필름 융착 유닛은, 가열 온도 범위를 최대 350℃로 설정하고, 융착에 가해지는 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 80㎏f 내지 120㎏f로 가할 수 있도록 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제2관점에 따른 전류 차단 리드탭은, 전술한 바와 같은 전류 차단 리드탭의 제조 시스템에 의해 제조될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의할 경우, 제1금속의 단부와 제2금속의 단부 사이에 접착층을 형성하고, 접착층의 양측에 각각 위치한 제1금속의 단부와 제2금속의 단부 표면에는 단차보상 필름을 각각 형성하여 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉하는 방식으로 전류 차단 리드탭을 제조함으로써, 리드탭 필름과 파우치 필름 간의 접착력을 확보하여 파우치 내부의 전해액의 누수, 외부로부터 기체의 투과 및 수분의 침입을 방지하게 되어, 전지의 성능과 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에서 A-A' 단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A'선에서 A'로부터 A 방향으로 바라본 상태의 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 채용된 제1금속, 제2금속 및 단차보상필름의 일 실시예를 나타낸 것으로서, (a)는 제1금속, 제2금속 및 단차보상필름이 합지된 상태를 나타낸 도면이고, (b)는 제1금속을 나타낸 도면이며, (c)는 제2금속을 나타낸 도면이고, (d)는 단차보상필름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 방법을 공정순으로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 채용된 제1금속, 제2금속 및 단차보상필름의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에서 A-A' 단면도이며, 도 3은 도 1의 A-A'선에서 A'로부터 A 방향으로 바라본 상태의 도면이다.
본 발명에 따른 전류 차단 리드탭(current interrupt lead tap, CI lead tap)은, 제1 금속(M1), 제2 금속(M2), 단차보상 필름(C) 및 리드탭 필름(L)을 포함하여 이루어진다.
제1 금속(M1)은 박막 시트 형태의 금속으로서 표면에는 디스펜싱 작업에 의해 접착층(D)이 형성된다.
제2 금속(M2)은 제1 금속(M1)과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 이루어지는데, 이러한 제2 금속(M2)의 길이방향 일부분은 제1 금속(M1)의 상부(접착층(D)의 상부)에 위치하고, 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬되어 열 압착된다.
이때, 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이의 접착층(D)으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 단차보상 필름(C)이 열 융착된다.
이와 같이 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)에서 접착된 부분의 외면은 리드탭 필름(L)에 의해 기밀하게 밀봉된다.
도 4는 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 채용된 제1 금속(M1), 제2 금속(M2) 및 단차보상 필름(C)의 일 실시예를 나타낸 것으로서, (a)는 제1 금속(M1), 제2 금속(M2) 및 단차보상 필름(C)이 합지된 상태를 나타낸 도면이고, (b)는 제1 금속(M1)을 나타낸 도면이며, (c)는 제2 금속(M2)을 나타낸 도면이고, (d)는 단차보상 필름(C)을 나타낸 도면이다.
아래 표 1은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 채용된 제1 금속(M1), 제2 금속(M2) 및 단차보상 필름(C)의 치수를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure 112021046908509-pat00001
도 5는 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템은, 금속 접착 라인과 필름 접착 라인을 포함하여 이루어진다.
금속 접착 라인은 박막 시트 형태로 된 제1 금속(M1)에 디스펜싱 작업을 하여 접착층(D)을 형성하고, 제1 금속(M1)에 형성된 접착층(D)의 상부에는 제1 금속(M1)과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속(M2)의 길이방향 일부분이 위치하되 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬되어 접착되도록 하며, 상기 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 라인이다.
이러한 금속 접착 라인은, 제1 금속 공급 유닛(10), 디스펜싱 유닛(20), 제2 금속 공급 유닛(30), 금속 가접 유닛(40), 열 압착 유닛(50) 및 금속 배출 유닛(60)을 포함한다.
제1 금속 공급 유닛(10)은 박막 시트 형태로 된 제1 금속(M1)을 공급하는 것으로서, 진공 패드 흡착 방식으로 제1 금속(M1)을 클램프할 수 있도록 이루어진다.
디스펜싱 유닛(20)은 제1 금속 공급 유닛(10)으로부터 공급된 제1 금속(M1)에 접착제를 디스펜싱하여 접착층(D)을 형성하는 것으로서, 시린지와 니들 분사 방식으로 접착제를 분사하게 되는데 제1 금속(M1)의 표면 상에 균일하게 도포되는 것이 중요하다.
제2 금속 공급 유닛(30)은 제1 금속(M1)과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속(M2)을 공급하는 것으로서, 진공 패드 흡착 방식으로 제2 금속(M2)을 클램프할 수 있도록 이루어진다.
금속 가접 유닛(40)은 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬한 후 제1 금속(M1)에 형성된 접착층(D)의 상부에 제2 금속(M2)의 길이방향 일부분이 위치하도록 하여 접착하는 것이다.
열 압착 유닛(50)은 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 것으로서, 카트리지 히터를 사용하여 열을 가하게 된다.
이때, 가열 온도 범위는 최대 350℃로 설정하고, 압착 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 50㎏f 내지 200㎏f로 압착할 수 있도록 설정한다.
금속 배출 유닛(60)은 열 압착 유닛(50)에서 열 압착된 금속을 배출하는 것으로서, 진공 패드 흡착 방식으로 금속을 클램프한다.
이러한 금속 접착 라인은, 디스펜싱 유닛(20)에서 디스펜싱이 완료된 제1 금속(M1)을 금속 가접 유닛(40)으로 이송시키는 제1-1 이송부와, 금속 가접 유닛(40)에서 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 열 압착 유닛(50)으로 이송시키는 제1-2 이송부와, 열 압착 유닛(50)에서 열 압착된 금속을 금속 배출 유닛(60)으로 이송시키는 제1-3 이송부;로 구성된 제1이송 유닛(F1)을 더 포함한다.
이와 같은 제1-1 이송부, 제1-2 이송부 및 제1-3 이송부는, 전후좌우로 이송물을 이송시킬 수 있도록 로보트와 서보모터 구동, 실린더 구동 등으로 구현할 수 있다.
한편, 필름 접착 라인은 금속 접착 라인에서 열 압착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이의 접착층(D)으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 단차보상 필름(C)(이하, 필름이라고 기재함)을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 라인이다.
이러한 필름 접착 라인은 금속 게이징 유닛(70), 필름 가접 유닛(80), 필름 융착 유닛(90), 필름 평탄 및 냉각 유닛(100), 필름 커팅 유닛(110) 및 제품 배출 유닛(120)을 포함한다.
금속 게이징 유닛(70)은 금속 접착 라인의 금속 배출 유닛(60)에서 열 압착되어 배출된 금속을 정렬시키는 것으로서, 정렬을 시키기 위한 구동은 스텝 모터를 사용한다.
필름 가접 유닛(80)은 금속 게이징 유닛(70)에서 정렬된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 필름(C)을 배치한 다음 열을 가하여 필름(C)을 접착시키는 것으로서, 카트리지 히터를 사용하여 열을 가하게 된다.
필름 융착 유닛(90)은 필름 가접 유닛(80)에서 필름(C)이 접착된 금속에 열을 가하여 융착하는 것으로서, 카트리지 히터를 사용하여 열을 가하게 된다.
이때, 가열 온도 범위는 최대 350℃로 설정하고, 융착에 가해지는 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 80㎏f 내지 120㎏f로 가할 수 있도록 설정한다.
필름 평탄 및 냉각 유닛(100)은 필름 융착 유닛(90)에서 융착이 완료된 금속의 표면을 평탄화하고 냉각시키는 것으로서, 평탄화하기 위해 공압 레귤레이터를 사용하고 하중은 80㎏f 내지 120㎏f로 가할 수 있도록 설정한다.
또한, 공냉식 등의 냉각장치를 구비하여 가열된 금속을 냉각시키게 된다.
필름 커팅 유닛(110)은 필름 평탄 및 냉각 유닛(100)에서 평탄화되고 냉각된 제품에서 필름(C)을 소정 길이로 커팅하는 것이다.
제품 배출 유닛(120)은 필름 커팅 유닛(110)에서 필름(C)이 커팅된 제품을 배출하는 것이다.
이러한 필름 접착 라인은 금속 게이징 유닛(70)에서 정렬된 금속을 필름 가접 유닛(80)으로 이송시키는 제2-1 이송부와, 필름 가접 유닛(80)에서 필름(C)이 접착된 금속을 필름 융착 유닛(90)으로 이송시키는 제2-2 이송부와, 필름 융착 유닛(90)에서 융착이 완료된 금속을 필름 평탄 및 냉각 유닛(100)으로, 필름 평탄 및 냉각 유닛(100)에서 평탄화되고 냉각된 제품을 필름 커팅 유닛(110)으로, 필름 커팅 유닛(110)에서 필름(C)이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 유닛(120)으로 각각 이송시키는 제2-3 이송부로 구성된 제2 이송 유닛(F2)을 더 포함한다.
이와 같은 제2-1 이송부, 제2-2 이송부 및 제2-3 이송부는, 전후좌우로 이송물을 이송시킬 수 있도록 로보트와 서보모터 구동, 실린더 구동 등으로 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 방법을 공정순으로 나타낸 순서도이다.
본 발명에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 방법은, 박막 시트 형태로 된 제1 금속(M1)에 디스펜싱 작업을 하여 접착층(D)을 형성하고, 접착층(D)의 상부에는 제1 금속(M1)과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속(M2)의 길이방향 일부분을 위치시키되 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬하여 접착되도록 하며, 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 금속 접착 공정; 및 금속 접착 공정에서 열 압착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이의 접착층(D)으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 상기 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 필름(C)을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 필름 접착 공정; 을 포함한다.
이러한 금속 접착 공정은, 박막 시트 형태로 된 제1 금속(M1)을 공급하는 제1 금속 공급 단계(S1); 제1 금속 공급 단계(S1)로부터 공급된 제1 금속(M1)에 접착제를 디스펜싱하여 접착층(D)을 형성하는 디스펜싱 단계(S2); 제1 금속(M1)과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속(M2)을 공급하는 제2 금속 공급 단계(S3); 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬한 후 접착층(D)의 상부에 제2 금속(M2)의 길이방향 일부분이 위치하도록 하여 접착하는 금속 가접 단계(S4); 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 열 압착 단계(S5); 및 열 압착 단계(S5)에서 열 압착된 금속을 배출하는 금속 배출 단계(S6);를 포함한다.
이와 같은 열 압착 단계(S5)는 100초 내지 140초 동안. 바람직하게는 120초 동안 수행되고, 열 압착 단계(S5)에 채용되는 열 압착 유닛(50)은 카트리지 히터를 이용하여 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)에 열을 가해 열 압착하도록 마련된다.
이때, 가열 온도 범위는 최대 350℃로 설정하고, 압착 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 50㎏f 내지 200㎏f로 압착할 수 있도록 설정한다.
또한, 열 압착 유닛(50)은 복수로 구비되어 동시에 열 압착을 수행하도록 이루어질수도 있다.
한편, 필름 접착 공정은, 금속 접착 공정에서 열 압착되어 배출된 금속을 정렬시키는 금속 게이징 단계(S7); 금속 게이징 단계(S7)에서 정렬된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 필름(C)을 배치한 다음 열을 가하여 필름(C)을 접착시키는 필름 가접 단계(S8); 필름 가접 단계(S8)에서 필름(C)이 접착된 금속에 열을 가하여 융착하는 필름 융착 단계(S9); 필름 융착 단계(S9)에서 융착이 완료된 금속의 표면을 평탄화하고 냉각시키는 필름 평탄 및 냉각 단계(S10); 필름 평탄 및 냉각 단계(S10)에서 평탄화되고 냉각된 제품에서 필름(C)을 소정 길이 커팅하는 필름 커팅 단계(S11); 및 필름 커팅 단계(S11)에서 필름(C)이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 단계(S12);를 포함한다.
이러한 필름 융착 단계(S9)는 5초 내지 15초 동안, 바람직하게는 10초 동안 수행되고, 필름 융착 단계(S9)에 채용되는 필름 융착 유닛(90)은 카트리지 히터를 이용하여 금속에 열을 가해 융착하도록 이루어진다.
이때, 가열 온도 범위는 최대 350℃로 설정하고, 융착에 가해지는 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 80㎏f 내지 120㎏f로 가할 수 있도록 설정한다.
전술한 바와 같이 박막 시트 형태로 된 제1 금속(M1)에 디스펜싱 작업을 하여 접착층(D)을 형성하고, 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬하여 접착되도록 하며, 접착된 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2)을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 금속 접착 공정; 및 제1 금속(M1)과 제2 금속(M2) 사이에 필름(C)을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 필름 접착 공정;을 포함하여 전류 차단 리드탭을 제조함으로써, 리드탭 필름(L)과 파우치 필름 간의 접착력을 확보하여 전해액의 누수, 외부로부터 기체의 투과 및 수분의 침입을 방지하게 되어, 전지의 성능과 안전성을 확보할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 채용된 제1금속, 제2금속 및 단차보상필름의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 전류 차단 리드탭에 따르면, 제1금속의 단부와 제2금속의 단부 사이에는 접착층이 형성된다.
이러한 접착층의 양측에 각각 위치한 제1금속의 단부 표면과 제2금속의 단부 표면에는 단차보상 필름이 각각 형성되어 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉한다.
이때, 제1금속과 제2금속 사이의 접착력 부족으로 인한 틈의 발생 등을 억제하기 위해서 제1금속의 단부는 상방으로 절곡 형성되며, 제2금속의 단부는 하방으로 절곡 형성될 수 있다.
이와 같이 제2금속을 향하는 제1금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉하게 된다.
또한, 제1금속을 향하는 제2금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 제1금속과 상기 제2금속 사이를 밀봉하게 된다.
이처럼, 제1금속의 단부와 제2금속의 단부 사이에 접착층을 형성하고, 접착층의 양측에 각각 위치한 제1금속의 단부와 제2금속의 단부 표면에는 단차보상 필름을 각각 형성하여 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉하는 방식으로 전류 차단 리드탭을 제조함으로써, 리드탭 필름과 파우치 필름 간의 접착력을 확보하여 파우치 내부의 전해액의 누수, 외부로부터 기체의 투과 및 수분의 침입을 방지하게 되어, 전지의 성능과 안전성을 확보할 수 있게 된다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
10 : 제1 금속 공급 유닛
20 : 디스펜싱 유닛
30 : 제2 금속 공급 유닛
40 : 금속 가접 유닛
50 : 열 압착 유닛
60 : 금속 배출 유닛
70 : 금속 게이징 유닛
80 : 필름 가접 유닛
90 : 필름 융착 유닛
100 : 필름 평탄 및 냉각 유닛
110 : 필름 커팅 유닛
120 : 제품 배출 유닛
F1 : 제1 이송 유닛
F2 : 제2 이송 유닛
M1 : 제1 금속
M2 : 제2 금속
D : 접착층
C : 단차보상 필름
L : 리드탭 필름

Claims (10)

  1. 박막 시트 형태로 된 제1 금속에 디스펜싱 작업을 하여 접착층을 형성하고, 상기 접착층의 상부에는 상기 제1 금속과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속의 길이방향 일부분이 위치하되 상기 제1 금속과 제2 금속의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬되어 접착되도록 하며, 상기 접착된 상기 제1 금속과 제2 금속을 가열한 다음 압력을 가해 열 압착시키는 금속 접착 라인; 및
    상기 금속 접착 라인에서 열 압착된 상기 제1 금속과 제2 금속 사이의 접착층으로 인해 형성되는 단차를 보상하기 위해 상기 제1 금속과 제2 금속 사이에 단차보상 필름을 배치한 다음 열을 가하여 융착시키는 필름 접착 라인;을 포함하여 제조 순서에 따라 연속적으로 배치되고,
    상기 금속 접착 라인은,
    박막 시트 형태로 된 제1 금속을 진공 패드 흡착 방식으로 클램프하여 공급하는 제1 금속 공급 유닛;
    상기 제1 금속 공급 유닛으로부터 공급된 제1 금속에 접착제를 시린지와 니들 분사방식으로 디스펜싱하여 접착층을 형성하는 디스펜싱 유닛;
    상기 제1 금속과 폭이 동일하고 길이가 짧은 박막 시트 형태로 된 제2 금속을 진공 패드 흡착 방식으로 클램프하여 공급하는 제2 금속 공급 유닛;
    상기 제1 금속과 제2 금속의 양쪽 폭 라인이 일치하도록 정렬한 후 상기 접착층의 상부에 상기 제2 금속의 길이방향 일부분이 위치하도록 하여 접착하는 금속 가접 유닛;
    상기 접착된 상기 제1 금속과 제2 금속을 카트리지 히터를 이용하여 가열한 다음 공압 레귤레이터를 이용하여 압력을 가해 열 압착시키는 열 압착 유닛;
    상기 열 압착 유닛에서 열 압착된 금속을 진공 패드 흡착 방식으로 클램프하여 배출하는 금속 배출 유닛; 및
    상기 디스펜싱 유닛에서 디스펜싱이 완료된 제1 금속을 금속 가접 유닛으로 이송시키는 제1-1 이송부와, 상기 금속 가접 유닛에서 접착된 제1 금속과 제2금속을 열 압착 유닛으로 이송시키는 제1-2 이송부와, 상기 열 압착 유닛에서 열 압착된 금속을 금속 배출 유닛으로 이송시키는 제1-3 이송부로 구성된 제1이송 유닛;을 포함하며,
    상기 필름 접착 라인은,
    상기 금속 접착 라인에서 열 압착되어 배출된 금속을 스탭모터를 이용하여 정렬시키는 금속 게이징 유닛;
    상기 금속 게이징 유닛에서 정렬된 상기 제1 금속과 제2 금속 사이에 필름을 배치한 다음 카트리지 히터를 이용하여 열을 가해 필름을 접착시키는 필름 가접 유닛;
    상기 필름 가접 유닛에서 필름이 접착된 금속에 카트리지 히터를 이용하여 열을 가한 다음 공압 레귤레이터를 이용하여 하중을 가해 융착하는 필름 융착 유닛;
    상기 필름 융착 유닛에서 융착이 완료된 금속의 표면을 공압 레귤레이터를 이용하여 평탄화하고 공냉식으로 냉각시키는 필름 평탄 및 냉각 유닛;
    상기 필름 평탄 및 냉각 유닛에서 평탄화되고 냉각된 제품에서 필름을 소정 길이 커팅하는 필름 커팅 유닛;
    상기 필름 커팅 유닛에서 필름이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 유닛; 및
    상기 금속 게이징 유닛에서 정렬된 금속을 필름 가접 유닛으로 이송시키는 제2-1 이송부와, 상기 필름 가접 유닛에서 필름이 접착된 금속을 필름 융착 유닛으로 이송시키는 제2-2 이송부와, 상기 필름 융착 유닛에서 융착이 완료된 금속을 필름 평탄 및 냉각 유닛으로, 상기 필름 평탄 및 냉각 유닛에서 평탄화되고 냉각된 제품을 필름 커팅 유닛으로, 상기 필름 커팅 유닛에서 필름이 커팅된 제품을 배출하는 제품 배출 유닛으로 각각 이송시키는 제2-3 이송부로 구성된 제2 이송 유닛;을 포함하고,
    상기 제1금속의 단부와 상기 제2금속의 단부 사이에는 접착층이 형성되며,
    상기 제1금속의 단부는 상방으로 절곡 형성되며, 상기 제2금속의 단부는 하방으로 절곡 형성되고,
    상기 제2금속을 향하는 상기 제1금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 제1금속과 제2금속 사이를 밀봉하고,
    상기 제1금속을 향하는 상기 제2금속의 절곡된 단부 표면에는 단차보상 필름이 형성되어 상기 제1금속과 상기 제2금속 사이를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 전류 차단 리드탭의 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 압착 유닛은,
    가열 온도 범위를 최대 350℃로 설정하고, 압착 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 50㎏f 내지 200㎏f로 압착할 수 있도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전류 차단 리드탭의 제조 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 필름 융착 유닛은,
    가열 온도 범위를 최대 350℃로 설정하고, 융착에 가해지는 하중은 공압 레귤레이터를 이용하여 80㎏f 내지 120㎏f로 가할 수 있도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전류 차단 리드탭의 제조 시스템.
  10. 청구항 1, 청구항 8, 청구항 9 중 어느 하나의 청구항에 따른 전류 차단 리드탭의 제조 시스템에 의해 제조된 전류 차단 리드탭.
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