KR102634101B1 - 원통형 배터리 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

원통형 배터리 제조 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 원통형 배터리 제조 장치는, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리를 제조하는 원통형 배터리 제조 장치에 있어서, 하우징; 상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리를 고정시키는 고정부; 및 상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 회전하면서 가압하는 회전 가압부; 를 포함할 수 있다.

Description

원통형 배터리 제조 장치 및 방법{Cylindrical battery manufacturing apparatus and method}

본 발명은 원통형 배터리 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 평탄화하기 위한 원통형 배터리 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 원통형 배터리는 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극 조립체로 이루어지고, 이러한 양극, 음극 및 분리막은 원통 형태로 권취된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 원통형 배터리(1)는, 권취된 전극 조립체(1a), 외부와 전기적으로 연결되기 위한 콜렉터(2) 및 전극 조립체(1a)와 콜렉터(2)를 전기적으로 연결하기 위한 탭(3)으로 구성된다.

이러한 탭을 구비한 원통형 배터리는 탭(3)을 통해 원통형 배터리의 전류가 이동되는 방식으로, 전류의 이동이 고속으로 이루어질 수 없는 한계가 있다.

이러한 탭을 구비한 원통형 배터리의 문제를 해결하기 위해, 전극 조립체의 단부를 직접적으로 콜렉터와 연결하면서 탭 자체를 제외시키는 탭리스 원통형 배터리의 연구가 진행되었다.

이러한 탭리스 원통형 배터리는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 조립체의 단부(4a)를 V자 형태인 노치 형태(4e)로 제거한 노치 구조로 이루어진다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 탭리스 원통형 배터리는 전극 조립체를 권취한 후, 노치 구조로 이루어진 전극 조립체의 단부가 원통형 배터리의 중심을 향하여 접히게 된다.

그러나, 이러한 노치 구조를 가지는 원통형 배터리는, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 특히 접히는 구조의 노치 구조(4a) 사이에는 틈(4f)이 발생하게 되므로, 노치 구조가 평탄하지 않게 된다.

또한, 이러한 노치 구조는 접히는 구조에 의해 돌출되는 정도의 차이가 발생하게 된다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 서로 중첩되는 노치 구조는 서로 중첩되지 않는 접히는 노치 구조에 비하여 더 돌출되므로, 노치 구조가 평탄하지 않은 문제가 있다.

이러한 노치 구조가 평탄하지 않은 경우, 콜렉터와 전기적인 연결이 원활하지 않게 되고, 특히 전기적인 쇼트에 의한 배터리의 안정성이 우려되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 평탄화하기 위한 원통형 배터리 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리를 제조하는 원통형 배터리 제조 장치에 있어서, 하우징; 상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리를 고정시키는 고정부; 및 상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 회전하면서 가압하는 회전 가압부; 를 포함하는, 원통형 배터리 제조 장치가 제공된다.

이 때, 상기 회전 가압부는, 상기 하우징과 회전 가능하게 결합되는 바디부; 및 상기 바디부로부터 돌출 형성되어 회전되는 블레이드를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 고정부는 상기 하우징과 회전 가능하게 결합될 수 있다.

이 때, 상기 회전 가압부는, 제1 블레이드를 포함하는 제1 회전 가압부; 및 제2 블레이드를 포함하는 제2 회전 가압부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 원통형 배터리 제조 장치는, 상기 회전 가압부는, 제3 블레이드를 포함하는 제3 회전 가압부를 더 포함하고, 상기 제1 회전 가압부, 상기 제2 회전 가압부 및 상기 제3 회전 가압부는 서로 등간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

이 때, 상기 제1 회전 가압부, 상기 제2 회전 가압부 및 상기 제3 회전 가압부는 상기 고정부에 인접하게 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 원통형 배터리를 제조하는 원통형 배터리 제조 방법에 있어서, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리를 준비하는 원통형 배터리 준비 단계; 상기 원통형 배터리를 고정부에 의해 하우징에 고정하는 원통형 배터리 고정 단계; 및 상기 전극 조립체의 단부를 회전 가압부에 의해 회전하면서 가압하는 전극 조립체의 단부 회전 가압 단계; 를 포함하는, 원통형 배터리 제조 방법이 제공될 수 있다.

이 때, 원통형 배터리 제조 방법은, 상기 회전 가압부가 상기 고정부를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 전극 조립체의 단부를 가압하는 회전 가압부 회전 단계를 더 포함할 수 있다.

상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치 및 방법은, 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 회전 가압부의 회전에 의해 가압함에 따라, 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 평탄화할 수 있다.

또한, 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부가 평탄화됨에 따라, 외부와의 전기적인 연결의 안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 탭을 구비한 원통형 배터리를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 노치 구조를 가지는 전극 조립체의 평판을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 노치 구조를 가지는 원통형 배터리를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 노치 구조를 가지는 전극 조립체의 단부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치의 회전 가압부를 중점적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 제조되기 전의 원통형 배터리를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 가압하는 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 제조된 원통형 배터리를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치를 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치의 회전 가압부를 중점적으로 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치(100)는 하우징(110), 고정부(120) 및 회전 가압부(130, 140, 150)를 포함한다.

상기 하우징(110)은 상기 고정부(120) 및 회전 가압부(130, 140, 150)를 지지할 수 있다. 그리고, 상기 하우징(110)에는 상기 회전 가압부(130, 140, 150)를 회전시키기 위한 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 하우징(110)에는 상기 회전 가압부(130, 140, 150)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 고정부(120)는 상기 하우징(110)에 결합된다. 그리고, 상기 고정부(120)는 상기 하우징(110)의 측면으로부터 돌출 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정부(120)는 막대 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 고정부(120)의 일단은 경사지게 형성되어 원통형 배터리의 중심 부분에 삽입될 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 고정부(120)는 상기 하우징(110)과 회전 가능하게 결합될 수 있다. 이 때, 상기 하우징(110)에는 상기 고정부(120)를 회전시키기 위한 회전 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 상기 고정부(120)는 막대 형상으로 이루어지는 것에 한정되지 않고, 상기 원통형 배터리를 고정시킬 수 있는 다양한 형상 및 구조로 이루어질 수 있다.

상기 회전 가압부(130, 140, 150)는 상기 하우징(110)과 결합된다. 그리고, 상기 회전 가압부(130, 140, 150)는 회전하면서 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 가압할 수 있다. 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부에 대한 설명은 이후 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

그리고, 상기 회전 가압부(130, 140, 150)는 바디부(132, 142, 152) 및 드릴(131, 141, 151)를 포함한다.

상기 바디부(132, 142, 152)는 상기 하우징(110)과 회전 가능하게 결합된다. 예를 들면, 상기 바디부(132, 142, 152)는 상기 고정부(120)를 중심으로 하여 상기 하우징(110)의 측면에서 회전될 수 있다.

상기 블레이드(131, 141, 151)는 상기 바디부(132, 142, 152)로부터 돌출 형성되어 회전될 수 있다. 상기 블레이드(131, 141, 151)는 강성을 가지는 금속 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 바디부(132, 142, 152)에는 상기 블레이드(131, 141, 151)에 회전력을 제공하는 블레이드 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 회전 가압부(130, 140, 150)는 제1 회전 가압부(130), 제2 회전 가압부(140) 및 제3 회전 가압부(150)를 포함할 수 있다. 상기 제1 회전 가압부(130)는 제1 바디부(132) 및 제1 드릴(131)을 포함한다. 상기 제2 회전 가압부(140)는 제2 바디부(142) 및 제2 드릴(141)을 포함한다. 상기 제3 회전 가압부(150)는 제3 바디부(152) 및 제 드릴(151)을 포함한다.

이 때, 상기 제1 회전 가압부(130), 상기 제2 회전 가압부(140) 및 상기 제3 회전 가압부(150)는 서로 등간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 블레이드(131)과 상기 제2 블레이드(141) 사이의 각도(θ1)는 상기 제2 블레이드(141)과 상기 제3 블레이드(151) 사이의 각도(θ2)와 동일할 수 있다. 또한, 상기 제3 블레이드(151)과 상기 제1 블레이드(131) 사이의 각도(θ3)는 상기 제2 블레이드(141)과 상기 제3 블레이드(151) 사이의 각도(θ2)와 동일할 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 회전 가압부(130), 상기 제2 회전 가압부(140) 및 상기 제3 회전 가압부(150)는 시계 방향(ⓒ) 또는 반시계 방향을 따라 회전되는 경우, 상기 제1 블레이드(131), 상기 제2 블레이드(141) 및 상기 제3 블레이드(151)는 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 가압할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치의 동작에 대한 설명은 이후 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 제조되기 전의 원통형 배터리를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 가압하는 모습을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 제조된 원통형 배터리를 나타내는 도면이다.

먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치로 제조되기 전의 원통형 배터리(10)는 중심 부분(11) 및 전극 조립체의 단부(12)를 포함한다.

상기 중심 부분(11)은 상기 고정부(120)가 삽입된다. 그리고, 상기 고정부(120)가 상기 중심 부분(11)에 삽입됨에 따라, 상기 원통형 배터리(10)는 상기 하우징(110)에 고정된다.

상기 전극 조립체의 단부(12)는 상기 원통형 배터리(10)의 양극으로부터 연장되거나 상기 원통형 배터리(10)의 음극으로부터 연장된다. 그리고, 상기 전극 조립체의 단부(12)는 외부와 전기적으로 연결되기 위한 콜렉터(미도시)와 접촉된다. 이 때, 상기 전극 조립체의 단부(12)는 상기 콜렉터와 접촉되기 위해 접히는 구조로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치(100)는 상기 전극 조립체의 단부(12)가 접히는 구조인 노치 구조로 인하여 평탄하지 않는 문제를 해결하기 위한 것이다.

구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 배터리(10)는 상기 고정부(120)에 의해 상기 하우징(110)에 고정된다.

그리고, 상기 제1 블레이드(131) 및 상기 제2 블레이드(141)은 회전되면서 상기 전극 조립체의 단부(12)를 가압한다. 또한, 상기 제3 블레이드(151, 도 6 참조)은 도면에 도시되지 않았으나, 상기 전극 조립체의 단부(12)를 가압한다.

그리고, 상기 제1 바디부(132), 상기 제2 바디부(142) 및 상기 제3 바디부(152, 도 6 참조)는 상기 고정부(120)를 중심으로 회전되면서 상기 제1 블레이드(131), 상기 제2 블레이드(141) 및 상기 제3 블레이드(151)이 상기 전극 조립체의 단부(12)를 가압하는 위치를 변경한다.

이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부(12a)는 접히는 구조가 제거되면서 평탄화된다. 여기서, 노치리스 원통형 배터리는, 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부(12a)가 접히는 구조가 제거되면서 평탄화되는 원통형 배터리를 지칭한다. 또한, 탭리스 노치리스 원통형 배터리는, 전극조립체와 콜렉터 사이를 연결하는 탭이 제외되면서 아울러 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부(12a)가 접히는 구조가 제거되면서 평탄화되는 원통형 배터리를 지칭한다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 장치(100)는 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부(12a)를 평탄화하여 외부와 전기적으로 연결되기 위한 콜렉터(미도시)와의 전기적인 연결의 안정성을 확보한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 방법은 원통형 배터리 준비 단계(S110), 원통형 배터리 고정 단계(S120) 및 전극 조립체의 단부 회전 가압 단계(S130)를 포함한다.

상기 원통형 배터리 준비 단계(S110)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 전극 조립체의 단부(12)를 포함하는 원통형 배터리(10)를 준비한다.

상기 원통형 배터리 고정 단계(S120)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 배터리(10)를 고정부(120)에 의해 하우징(110)에 고정한다.

상기 전극 조립체의 단부 가압 단계(S130)는, 상기 전극 조립체의 단부(12)를 상기 회전 가압부(130, 140, 150)에 의해 회전하면서 가압한다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 전극 조립체의 단부(12a)는 접히는 구조가 제거되면서 평탄해진다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 배터리 제조 방법은, 상기 회전 가압부(130, 140, 150)가 상기 고정부(120)를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 전극 조립체의 단부(12)를 가압하는 회전 가압부 회전 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 회전 가압부 회전 단계는 상기 회전 가압부(130, 140, 150)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 하나 이상의 횟수로 회전되면서 상기 전극 조립체의 단부(12)를 반복적으로 가압할 수 있다.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100: 원통형 배터리 제조 장치
110: 하우징
120: 고정부
130, 140: 회전 가압부

Claims (8)

1. 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리를 제조하는 원통형 배터리 제조 장치에 있어서,
   하우징;
   상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리를 고정시키는 고정부; 및
   상기 하우징과 결합되고, 상기 원통형 배터리의 전극 조립체의 단부를 회전하면서 가압하는 회전 가압부;
   를 포함하고,
   상기 회전 가압부는,
   상기 하우징과 회전 가능하게 결합되는 바디부; 및
   상기 바디부로부터 돌출 형성되어 회전되는 블레이드를 포함하는, 원통형 배터리 제조 장치.
   
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 고정부는 상기 하우징과 회전 가능하게 결합되는, 원통형 배터리 제조 장치.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 회전 가압부는,
   제1 블레이드를 포함하는 제1 회전 가압부; 및
   제2 블레이드를 포함하는 제2 회전 가압부를 포함하는, 원통형 배터리 제조 장치.
   
5. 제4 항에 있어서,
   상기 회전 가압부는, 제3 블레이드를 포함하는 제3 회전 가압부를 더 포함하고,
   상기 제1 회전 가압부, 상기 제2 회전 가압부 및 상기 제3 회전 가압부는 서로 등간격으로 이격되어 배치되는, 원통형 배터리 제조 장치.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 회전 가압부, 상기 제2 회전 가압부 및 상기 제3 회전 가압부는 상기 고정부에 인접하게 배치되는, 원통형 배터리 제조 장치.
   
7. 삭제
8. 삭제

Images