KR102436643B1 - 2차전지 논챔버 디가싱 장치 - Google Patents

2차전지 논챔버 디가싱 장치 Download PDF

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KR102436643B1 KR1020210099235A KR20210099235A KR102436643B1 KR 102436643 B1 KR102436643 B1 KR 102436643B1 KR 1020210099235 A KR1020210099235 A KR 1020210099235A KR 20210099235 A KR20210099235 A KR 20210099235A KR 102436643 B1 KR102436643 B1 KR 102436643B1
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Abstract

본 발명은 2차전지 논챔버 디가싱 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 챔버를 사용하지 않고 제1 진공패드 및 제2 진공패드를 이용하여 2차전지의 파우치 내부에 있는 가스를 제거할 수 있는 2차전지 논챔버 디가싱 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제1 진공패드, 파우지의 디가싱부를 관통할 수 있는 피어싱부, 내부의 공기를 흡입하여 제1 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제1 진공포트, 를 포함하는 피어싱유닛; 및 제1 진공패드와 대응되는 형상으로 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제2 진공패드, 제2 진공패드 내부의 공기를 흡입하여 제2 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제2 진공포트를 포함하는 진공디가싱유닛을 포함하는 2차전지 논챔버 디가싱 장치를 제공한다.

Description

2차전지 논챔버 디가싱 장치 {Secondary battery non-chamber degassing device}
본 발명은 2차전지 논챔버 디가싱 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 챔버를 사용하지 않고 제1 진공패드 및 제2 진공패드를 이용하여 2차전지의 파우치 내부에 있는 가스를 제거할 수 있는 2차전지 논챔버 디가싱 장치에 관한 것이다.
2차 전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할수 있는 화학전지이다.
고성능 2차 전지에는 Ni-MH 2차 전지와 리튬 2차 전지가 있으며, 리튬 2차 전지에는 리튬 금속 2차 전지, 리튬이온 2차 전지(각형, 원통형, 파우치형), 리튬이온 폴리머 2차 전지, 리튬 폴리머 2차 전지 등이 있다.
최근에는 전기자동차가 상용화됨에 따라 전기자동차용 대형리튬 2차전지의 개발과 더불어 이를 대량으로 생산을 위한 자동화 설비에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다.
리튬이온 2차 전지 중 특히 파우치형 전지의 경우 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며, 중량이 작아 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있는 추세에 있다.
종래 배터리 셀 디가싱 장치는, 일반적으로, 배터리 셀을 압착한 이후 후속 공정에서 가스를 제거하는데, 이 경우, 배터리 셀의 파우치 케이스 중앙 부근에서의 가스가 잘 제거되지 않는 문제가 있다.
이를 해소하기 위해, 롤링 장비를 통해 배터리 셀의 압착 이전에 먼저 롤링을 진행하기도 하였으나, 이 경우, 롤링과 압착이 나누어 진행되기에 공정 효율이 저하되어, 결과적으로 가스 제거 효율이 떨어지는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 셀 디가싱 장치는, 디가싱 진행 시 토출되는 전해액으로 인해 파우치 케이스의 본체를 오염시킬 수 있어, 배터리 셀의 외부 오염을 일으키는 문제가 있다.
또한, 일반적으로 파우치형 전지의 디가싱에 널리 사용되고 있는 진공챔버방식은 챔버장치의 부피 및 체적에 의해서 큰 공간이 필요하며, 진공분위기를 만들기 위한 시간이 많이 소요되며, 진공챔버에 따른 배관을 포함한 유틸리티들이 많이 필요하여 유지 및 수리가 불편한 문제점이 있었다.
따라서, 부피 및 체적이 작아 공간을 많이 차지하지 않으며, 빠른시간내에 디가싱할 수 있는 수단이 필요한 실정이다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1838332호(2018.03.13. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 챔버를 사용하지 않아 관련 부품 및 체적이 줄어들고 물류라인을 직선화 할 수 있어 공간을 줄일 수 있으며, 짧은 시간 내에 디가싱 공정을 수행할 수 있는 2차전지 논챔버 디가싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 2차전지 논챔버 디가싱 장치는 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제1 진공패드, 파우치의 디가싱부를 관통할 수 있는 피어싱부, 내부의 공기를 흡입하여 제1 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제1 진공포트를 포함하는 피어싱유닛; 및 제1 진공패드와 대응되는 형상으로 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제2 진공패드, 제2 진공패드 내부의 공기를 흡입하여 제2 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제2 진공포트를 포함하는 진공디가싱유닛을 포함한다.
제1 진공패드는 파우치의 디가싱부를 흡착하여 디가싱공정을 위한 파우치내부의 공간을 형성할 수 있는 제1 파우치진공패드, 피어싱칼날부에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치 내부의 가스를 흡입할 수 있는 제1 디가싱진공패드를 포함하고, 제2 진공패드는 제1 파우치진공패드와 대응되며, 파우치의 디가싱부를 흡착하여 디가싱공정을 위한 파우치내부의 공간을 형성할 수 있는 제2 파우치진공패드, 제1 디가싱진공패드와 대응되며, 피어싱칼날부에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치 내부의 가스를 흡입할 수 있는 제2 디가싱진공패드를 포함하는 것을 포함한다.
피어싱부는 일측에는 파우치를 관통할 수 있는 칼날을 포함한 관통수단이 형성되어 있고, 타측에는 피어싱동력부과 결합하고 있어 전진운동 및 후진운동을 할 수 있는 피어싱칼날부, 일측은 피어싱칼날부와 결합하고 타측은 모터를 포함한 동력원과 결합되어 피어싱유닛에 형성되어 있는 실린더부의 내부에서 왕복운동을 하여 피어싱칼날부가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있게 하는 피어싱동력부, 및 피어싱칼날부 및 피어싱동력부가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있는 공간이 형성되어 있는 피어싱실린더부를 포함하는 것을 포함한다.
본 발명에 의하면 공정에 필요한 공간을 최소화 할 수 있고, 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 디가싱 공정시 불량률을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 사용되던 챔버를 이용한 디가싱장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디가싱공정을 수행하는 파우치형 2차전지를 포함한 2차전지 논챔버 디가싱 장치를 도시한 사시도,
도 3은 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛을 도시한 사시도,
도 4는 피어싱유닛을 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차전지 논챔버 디가싱 장치의 단면을 도시한 단면도,
도 6은 파우치투입단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 7은 피어싱단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 8은 파우치공간형성단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도,
도 9는 도 8의 사시도,
도 10은 디가싱단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래 사용되던 챔버를 이용한 디가싱장치를 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디가싱공정을 수행하는 파우치형 2차전지를 포함한 2차전지 논챔버 디가싱 장치를 도시한 사시도, 도 3은 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛을 도시한 사시도, 도 4는 피어싱유닛을 도시한 사시도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차전지 논챔버 디가싱 장치의 단면을 도시한 단면도, 도 6은 파우치투입단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도, 도 7은 피어싱단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도, 도 8은 파우치공간형성단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도, 도 9는 도 8의 사시도, 도 10은 디가싱단계에서의 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛의 단면을 도시한 단면도이다.
본 발명의 바람직한 2차전지 논챔버 디가싱 장치는 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛을 포함하여 이루어진다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차전지윙폴딩장치의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
피어싱유닛(100)은 파우치형 2차전지의 디가싱부에 내부의 가스를 배출시키기 위하여 통공을 형성 할 수 있으며, 제1 진공패드(110), 피어싱부, 및 제1 진공포트를 포함하여 이루어진다.
제1 진공패드(110)는 제1 파우치진공패드(110a) 및 제1 디가싱진공패드(110b)를 포함하여 구성되며, 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치형 2차전지의 디가싱부에 밀착될 수 있다.
제1 파우치진공패드(110a)는 파우치형 2차전지의 디가싱부를 흡착하여 디가싱공정을 위한 파우치 내부의 공간을 형성할 수 있다.
제1 디가싱진공패드(110b)는 피어싱칼날부(121)가 인출 및 인입될 수 있는 피어싱칼날출퇴부(111)가 형성되어 있고, 피어싱칼날부(121)에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치형 2차전지 내부의 가스를 흡입할 수 있다.
피어싱부는 피어싱칼날부(121), 피어싱동력부(122) 및 피어싱실린더부(123)를 포함하여 구성되고 파우치형 2차전지의 디가싱부를 관통할 수 있다.
피어싱칼날부(121)는 일측에는 파우치를 관통할 수 있는 칼날을 포함한 관통수단이 형성되어 있고, 타측에는 피어싱동력부(122)와 결합하고 있어 전진 운동 및 후진운동을 할 수 있다.
피어싱동력부(122)는 일측은 피어싱칼날부(121)와 결합하고 타측은 모터를 포함한 동력원과 결합되어 피어싱유닛에 형성되어 있는 피어싱실린더부(123)의 내부에서 왕복운동을 하여 피어싱칼날부(121)가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있게 한다.
피어싱실린더부(123)는 피어싱칼날부(121) 및 피어싱동력부(122)가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있는 공간이 형성되어 있다.
진공디가싱유닛(100)은 진공 흡입하여 파우치 내부의 가스가 배출될 수 있도록 하며, 제2 진공패드 및 제2 진공포트를 포함하여 이루어진다.
제2 진공패드는 제2 파우치진공패드 및 제2 디가싱진공패드를 포함하여 구성되며, 제1 진공패드와 대응되는 형상으로 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있다.
제1 파우치진공패드는 제1 파우치진공패드와 대응되며, 파우치의 디가싱부를 흡착하여 다가싱공정을 위한 파우치 내부의 공간을 형성할 수 있다.
제2 디가싱진공패드는 제1 디가싱진공패드와 대응되며, 제1 디가싱진공패드의 피어싱칼날출퇴부에서 인출되어 파우치를 관통한 피어싱칼날부가 삽입될 수 있는 피어싱칼날삽입부가 형성되어 있고, 피어싱칼날부에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치 내부의 가스를 흡입할 수 있다.
제1 진공포트 및 제2 진공포트는 각각 파우치를 고정시킬 수 있는 파우치진공포트와 디가싱공정을 수행할 수 있는 디가싱포트를 포함하여 구성된다.
파우치진공포트는 제1 파우치진공패드 및 제2 파우치진공패드 내부의 공기를 흡입하여 파우치의 위치를 고정시키고, 파우지내부의 공간을 형성할 수 있게 하는 기능을 하고 디가싱포트는 제1 디가싱진공패드 및 제2 디가싱진공패드 내부의 공기를 흡입하여 파우치형 2차전지의 파우치 내부에 존재하는 가스를 제거할 수 있는 기능을 수행한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차전지 논챔버 디가싱 장치의 동작방법에 대해서 상세하게 설명한다.
2차전지 논챔버 디가싱 장치는 파우치 투입단계, 파우치흡착단계, 피어싱단계, 파우치공간형성단계, 디가싱단계, 파우치배출단계를 포함하여 이루어진다.
파우치 투입단계에서는 2차전지 논챔버 디가싱 장치에 디가싱 공정을 수행할 파우치형 2차전지가 투입된다.
파우치흡착단계에서는 피어싱부 및 진공디가싱유닛이 각각 전진하여 파우치형 2차전지의 디가싱부에 밀착된다.
피어싱단계에서는 도 7을 참조하면, 피어싱유닛의 피어싱동력부와 결합되어 있는 피어싱칼날부가 피어싱동력부의 전진운동에 의하여 제1디가싱진공패드의 피어싱칼날출되부에서 인출되어 파우치형 2차전지의 디가싱부를 관통하여 제2 디가싱진공패드의 피어싱칼날삽입부에 삽입된다.
피어싱단계에서 피어싱동력부 및 피어싱칼날부가 피어싱실린더부의 끝단까지 전진운동 한후에 피어싱동력부의 후진운동에 의하여 피어싱칼날부가 제2 디가싱진공패드의 피어싱칼날삽입부에서 인출되고, 제1 디가싱진공패드의 피어싱칼날출퇴부로 입입되게 된다.
피어싱단계에서 피어싱부에 의하여 파우치형 2차전지의 디가싱부에 디가싱공정을 위한 통공이 형성된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 파우치공간형성단계에서는 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛이 미세하게 후진운동을 하여 파우치형 2차전지의 파우치 내부에 디가싱을 위한 공간을 형성한다.
도 10을 참조하면, 디가싱공정은 파우치형 2차전지 내부에 있는 가스를 제거하기 위한 공정으로, 파우치공간형성단계에서 디가싱을 위한 공간을 형성하지 않으면, 디가싱을 위한 통공에 가스가 아니라 전해액이 빠져나갈 우려가 있기 때문에 파우치공간형성단계를 통하여 파우치 내부에 공간을 형성하여 내부에 있는 가스가 파우치의 상부로 올라올 수 있는 공간을 만들어 준다.
디가싱 공정에서는 파우치형 2차전지 내부에 있는 가스만을 제거하여야 하는데 파우치형 2차전지의 내부에는 가스와 전해질이 섞여 있는 상태이기때문에 파우치 내부에 공간을 형성하지 않고 디가싱하는 경우 가스 뿐만 아니라 파우치 내부에 있는 전해액이 함께 나오는 경우가 많이 발생하기 때문에 전해액이 함께 나오는 것을 방지하기 위하여 파우치 내부에 공간을 형성하는 공정을 포함한다.
디가싱단계에서는 제2 진공포트에서 제2 진공패드 내부의 공기를 흡입하여 파우치형 2차전지의 파우치 내부에 있는 가스를 제거한다.
즉, 본 발명에 따른 2차전지 논챔버 디가싱장치는 제1 파우치진공패드 및 제2 파우치진공패드가 파우치형 2차전지의 디가싱부에 흡착한뒤 후진운동을 하여 파우치형 2차전지의 파우치 내부에 디가싱공정을 위한 공간을 형성하게 하고, 제1 디가싱진공패드 및 제2 디가싱진공패드는 파우치의 내부에 존재하는 가스를 제거할 수 있다.
제1 파우치진공패드 및 제2 파우치진공패드는 파우치에 흡착한 후 후진운동을 통하여 파우치를 벌려주는 역할을, 제1 디가싱진공패드 및 제2 디가싱진공패드는 통공이 형성되어 있는 파우치의 공기를 흡입하여 파우치 내부의 가스를 제거하는 역할을 수행한다.
파우치 배출단계에서는 파우치형 2차전지의 디가싱부의 하단을 밀봉하는 실링을 한 뒤 진공포트에서의 공기흡입을 중지하고 피어싱유닛 및 진공디가싱유닛이 후진운동을 하여 복귀한 뒤에 디가싱공정이 끝난 파우치형 2차전지를 배출한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 - 피어싱유닛 110 - 제1 진공패드
121 - 피어싱칼날부 122 - 피어싱동력부
123 - 피어싱실린더부 200 - 진공디가싱유닛

Claims (3)

  1. 피 가공물인 전극 필름을 일정 피치마다 노칭가공하는 레이저노칭모듈;
    다수개의 롤러를 포함하여 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제1 진공패드,
    파우치의 디가싱부를 관통할 수 있는 피어싱부,
    내부의 공기를 흡입하여 제1 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제1 진공포트,
    를 포함하는 피어싱유닛; 및
    제1 진공패드와 대응되는 형상으로 실리콘을 포함한 탄성을 가진 재질로 이루어져 있어 파우치의 디가싱부에 밀착될 수 있는 제2 진공패드,
    제2 진공패드 내부의 공기를 흡입하여 제2 진공패드 내부가 진공분위기가 될 수 있도록 하는 제2 진공포트
    를 포함하는 진공디가싱유닛
    을 포함하고,
    제1 진공패드는
    파우치의 디가싱부를 흡착하여 디가싱공정을 위한 파우치내부의 공간을 형성할 수 있는 제1 파우치진공패드,
    피어싱칼날부에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치 내부의 가스를 흡입할 수 있는 제1 디가싱진공패드
    를 포함하고,
    제2 진공패드는
    제1 파우치진공패드와 대응되며, 파우치의 디가싱부를 흡착하여 디가싱공정을 위한 파우치내부의 공간을 형성할 수 있는 제2 파우치진공패드,
    제1 디가싱진공패드와 대응되며, 피어싱칼날부에 의하여 관통된 파우치의 디가싱부를 통하여 파우치 내부의 가스를 흡입할 수 있는 제2 디가싱진공패드
    를 포함하는 것
    을 포함하는, 2차전지 논챔버 디가싱 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어,
    피어싱부는
    일측에는 파우치를 관통할 수 있는 칼날을 포함한 관통수단이 형성되어 있고, 타측에는 피어싱동력부과 결합하고 있어 전진운동 및 후진운동을 할 수 있는 피어싱칼날부,
    일측은 피어싱칼날부와 결합하고 타측은 모터를 포함한 동력원과 결합되어 피어싱유닛에 형성되어 있는 실린더부의 내부에서 왕복운동을 하여 피어싱칼날부가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있게 하는 피어싱동력부, 및
    피어싱칼날부 및 피어싱동력부가 전진운동 및 후진운동을 할 수 있는 공간이 형성되어 있는 피어싱실린더부
    를 포함하는 것
    를 포함하는 2차전지 논챔버 디가싱 장치.
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