KR20030093362A - 폴리머전지 롤폴딩장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2차전지로 사용되는 리튬폴리머전지 등의 폴리머전지에서 전극적층체를 감싸고 있는 호일로 된 파우치의 양측날개부를 일련의 롤러쌍을 통과하면서 자동으로 이단으로 접기 위한 롤폴딩장치에 관한 것으로, 적층된 전극판들 전체를 호일로 실링한 다음 호일을 소정 형상으로 트리밍한 폴리머전지의 양측날개를 폴딩하는 장치에 있어서: 상기 폴리머전지를 이송시키는 이송로; 상기 이송로의 길이방향을 따라 이송로 양측에 상하 한쌍씩 배열되고, 각각 이송로를 사이에 두고 서로 대응되는 형상으로 배치되어 있는 다수의 롤러쌍; 및 상기 다수의 롤러쌍 사이로 상기 이송로를 따라 폴리머전지를 이동시키는 이동수단;을 포함하고, 상기 폴리머전지의 양측날개 각각이 그 양측의 다수의 롤러쌍 각각의 사이를 통과하면서 이단으로 접히는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리머전지 롤폴딩장치{Roll folding apparatus of polymer battery}

본 발명은 폴리머전지의 롤폴딩장치에 관한 것으로, 구체적으로는 2차전지로 사용되는 리튬폴리머전지 등의 폴리머전지에서 전극적층체를 감싸고 있는 호일로 된 파우치의 양측날개부를 일련의 롤러쌍을 통과하면서 자동으로 이단으로 접기 위한 롤폴딩장치에 관한 것이다.

이차전지는 크게 각형전지와 폴리머전지로 구분되는바, 각형전지는 전극적층체를 단단한 사각박스형 케이스에 전해액과 함께 삽입한 것이고, 폴리머전지는 전극적층체 전체를 전해액과 함께 박막 호일(이를 통상 파우치라 함)로 밀봉한 것이다.

일반적으로, 각형 전지는 충격에는 강하지만 케이스에 삽입되는 전극적층체를 정확한 크기로 재단해야만 하고, 그 두께가 상대적으로 두껍다. 반면에 폴리머전지는 형상이 변형되기 쉽지만, 전극적층체를 박막호일로 감싸기 때문에 그 두께를 박막화하고 경량화할 수 있어 장래 그 사용이 급격히 증가하리라고 예상된다.

이와 같은 폴리머전지는 그 두께가 얇고 경량이기때문에 PCS, PDA, 슬림형 노트북 PC, 스마트카드, 디지탈카메라, MP3, MD 플레이어, 전기자동차, 전기자전거 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 사용도 계속 증가추세에 있다.

이와같은 폴리머전지는 전극적층체를 박막 호일로 밀봉한 뒤 소정 형태로 트리밍해야만 하고, 트리밍된 폴리머전지의 양측에는 소정 폭의 날개가 형성될 수 밖에 없으며, 이를 제품에 적용하기 위해서는 양측 날개부를 이단으로 접어야만 한다.

도 1a-c는 종래의 폴리머전지 양측날개를 이단으로 접기위한 과정을 보여주는 개략도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 하부지그(1)에 폴리머전지(10)를 놓고 상부지그(2)를 이용해 폴리머전지(10)의 양측 날개(12)를 일차로 90도로 접는다. 다음, 양측날개가 90도로 접힌 폴리머전지를 다른 장치에 설치한 뒤 양측에서 지그를 이용해 양측날개를 180도로 접는다. 또, 이렇게 접힌 폴리머전지를 또다른 장치에 설치한 뒤, 다시 양측날개를 90도로 접는다.

이와 같은 종래의 공정에 의하면, 폴리머전지의 양측날개를 이단으로 접기 위해서는 3개의 장치가 필요하고, 각각의 장치에 설치하기 위해서는 일일이 수작업으로 폴리머전지를 꺼내고 재설치해야만 한다. 그리고, 폴리머전지는 그 용도에 따라 종류가 다양하고 크기도 다양한데, 이런 다양한 크기별로 각각 전용 지그가 필요하다. 따라서, 장비에 소요되는 비용이 상당히 많음은 물론, 전자동화가 불가능하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 폴리머전지의 이송로 양측에 폴리머전지 양날개를 파지하는 상하부 롤러들을 다수개 배치하고, 이들 롤러를 따라 폴리머전지가 하류로 이동하면서 자동으로 양측날개를 이단으로 접을 수 있도록 함으로써, 폴딩작업의 전자동화를 실현하여 공정과 시간을 단축하여 생산성과 수율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한 폴리머전지의 폴딩작업시 전자동화에 의한 무인화를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 폴리머전지의 이동로 양측의 롤러들 사이의 간격을 조절할 수 있도록 함으로써, 어떤 크기의 폴리머전지에도 적용할 수 있는 롤폴딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 폴리머전지 폴딩과정을 개략적으로 도시한 도면;

도 2는 본 발명에 따른 폴리머전지 롤폴딩장치의 평면도;

도 3은 도 2의 측면도;

도 4는 본 발명에 따른 폴리머전지 롤폴딩장치의 롤러쌍의 작업단계에 따른 형상을 보여주는 상세도.

이와 같은 본 발명의 제목적은, 적층된 전극판들 전체를 호일로 실링한 다음 호일을 소정 형상으로 트리밍한 폴리머전지의 양측날개를 폴딩하는 장치에 있어서: 상기 폴리머전지를 이송시키는 이송로; 상기 이송로의 길이방향을 따라 이송로 양측에 상하 한쌍씩 배열되고, 각각 이송로를 사이에 두고 서로 대응되는 형상으로배치되어 있는 다수의 롤러쌍; 및 상기 다수의 롤러쌍 사이로 상기 이송로를 따라 폴리머전지를 이동시키는 이동수단;을 포함하고, 상기 폴리머전지의 양측날개 각각이 그 양측의 다수의 롤러쌍 각각의 사이를 통과하면서 이단으로 접히는 것을 특징으로 하는 폴리머전지 롤폴딩장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 폴리머전지 롤폴딩장치에 있어서, 상기 다수의 롤러쌍은 이송로 길이를 따라 하류측으로 가면서 3개의 군으로 구분되고, 제1군의 롤러쌍은 상부롤러의 일단부가 측면에 대해 a 각도를 갖는 절두원추형으로 형성되고 하부롤러의 일단부는 상부롤러에 대응하여 단부면에 대해 b 각도를 갖는 나팔 형상으로 형성되며 하류측으로 갈수록 a의 각도가 감소되어 a+b가 180도에서 90도까지 변하여 상하부 롤러쌍 사이에 삽입된 폴리머전지의 날개가 하류측으로 가면서 90도로 접혀지고, 제2군의 롤러쌍은 상부롤러는 평롤러이고 하부롤러는 일단부가 측면에 대해 c 각도를 갖는 절두원추형으로서 각도 c가 하류측으로 갈수록 점차 증가하여 180도까지 변하여 상하부 롤러쌍 사이의 상기 90도로 접혀진 폴리머전지의 날개가 180도로 접혀지며, 상기 제3군의 롤러쌍은 제1군의 롤러쌍과 동일한 형상을 가져 상하부 롤러쌍 사이의 상기 180도로 접혀진 폴리머전지 날개가 재차 90도로 접혀지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 의하면, 다수의 롤러쌍은 피동롤러인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 폴리머전지 롤폴딩장치에서는 이송로를 사이에 두고 양측에 배치된 다수의 롤러쌍들 양측 사이의 간격이 조절 가능한 것이 더 바람직하다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 폴리머전지 롤폴딩장치의 개략적인 평면도이다.

도시된 바와 같이 중앙에는 폴리머전지의 이송로(10)가 배치되고, 이송로(10)를 따라 폴리머전지(10)가 양측 날개가 이송로 양측에 배치되는 형태로 이송된다. 도시되지는 않았지만 폴리머전지(10)는 별도의 이송수단에 의해 이송로(20)를 따라 화살표(A) 방향으로 이송된다. 또한, 이송로(20) 양측에는 각각 우측롤러쌍(30)과 좌측롤러쌍(40)이 이송로 길이를 따라 다수개 배치된다. 우측롤러쌍(30)과 좌측롤러쌍(40) 각각은 이송로를 중심으로 서로 대칭되게 배치되고 각각 1:1로 대응된다.

도 3은 도 2의 측면도이다.

좌측롤러쌍과 우측롤러쌍은 서로 대칭이므로, 도면에 도시된 좌측롤러쌍(40)에 대해서만 설명하고 우측롤러쌍에 대한 설명은 생략한다.

좌측롤러쌍이 이송로(20)를 따라 다수개 배치됨은 전술한 바와 같다. 각각의 롤러쌍은 상부롤러(42)와 하부롤러(44)로 이루어지고, 이들 상하부 롤러 사이에 폴리머전지의 날개가 삽입된채 화살표(A) 방향을 따라 폴리머전지(10)가 이송로(20)를 이동한다.

이들 롤러쌍은 이송로를 따라 하류측으로 가면서 크게 3개의 군으로 구성된다. 도 4에는 이들 롤러쌍의 3개의 군이 자세히 도시되어 있는바, 역시 좌우측 롤러쌍은 서로 대칭이므로 좌측롤러쌍을 대상으로 설명하고, 우측롤러쌍에 대해서는그 설명을 생략한다.

먼저, 가장 상류측에 배치된 다수의 제1군의 롤러쌍에 대해 설명한다.

1군의 롤러쌍의 상부롤러(42)는 그 일단부가 절두원추형으로서, 단부 모서리가 모따기된 형태를 갖는다. 롤러(42)의 측면과 모서리면이 이루는 각도를 a라 하자. 이에 대응하여 하부롤러(44)는 그 일단부가 상부롤러의 모서리 형태에 대응되게 나팔관 형태로 벌어져 있다. 하부롤러(44)의 단부면과 모서리면이 이루는 각도를 b라 하자. 이들 상하부 롤러의 모서리면 사이에 폴리머전지(10)의 날개(12)가 삽입된다. 1군의 롤러는 상류측에서 하류측으로 갈수록 a+b의 각도가 a가 점점 작아지면서 180도에서 90도로 변한다. 따라서, 이들 상하부 롤러들 사이에 삽입된 폴리머전지의 날개(12)는 평면 형태에서 점점 접혀져 90도까지 접혀지게 된다.

폴리머전지의 날개가 90도까지 접혀지면, 1군의 롤러 하류측에 배치된 다수의 2군의 롤러로 폴리머전지가 진입하되, 2군의 롤러쌍의 상하부 롤러 사이로 폴리머전지의 날개가 삽입된다. 2군의 롤러쌍은 상부롤러는 평롤러이고, 하부롤러는 1군의 롤러의 상부롤러와 동일하게 그 단부가 절두원추형으로 구성된다. 하부롤러의 모서리면과 측면 사이의 각도를 c라 하자. 2군의 롤러에서는 하류측으로 갈수록 하부롤러의 각도 c가 90도에서 180도까지 증가한다. 따라서, 1군의 롤러에 의해 90도로 접힌 폴리머전지 날개는 2군의 롤러를 통과하면서 180도까지 접히게 된다.

2군의 롤러 하류측에는 3군의 롤러가 배치된다. 3군의 롤러의 형태는 1군의 롤러의 형태와 동일하다. 따라서, 180도로 접힌채 3군의 롤러로 진입하는 폴리머전지의 날개는 다시 90도로 접혀지게 된다. 즉, 폴리머전지의 날개가 2단으로 접혀지게 되는 것이다.

이와 같은 일련의 공정은 이송로를 중심으로 양측에서 동기적으로 발생한다. 따라서, 폴리머전지가 이송로를 따라 이동하면서 양측의 롤러쌍에 의해 폴리머전지의 날개가 자동으로 2단으로 접혀지게 된다.

또, 이송로 양측의 롤러들 사이의 간격은 공정에 투입되는 폴리머전지의 크기에 맞게 쉽게 조정할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 폴리머전지 폴딩장치에 의하면, 이송로 양측에 배치된 다수의 롤러쌍을 통과하면서 순식간에 폴리머전지가 2단으로 접혀지게 된다. 따라서, 수작업이 전혀 불필요한 전자동 작업이 실현되어 작업시간이 종래에 비해 대폭 단축되어, 생산성과 수율이 크게 향상될 수 있음은 물론, 인건비와 장비 비용을 크게 절감하여 경제성이 종래에 비해 향상된다.

또, 이송로 양측의 롤러들 사이의 간격을 폴리머전지의 크기에 맞게 조정할 수 있으므로, 종래의 폴리머전지 크기에 따른 전용지그를 필요로하는 불편함을 대폭 개선할 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 장치는 모든 크기의 셀에 범용적으로 사용할 수 있다.

Claims (4)

1. 적층된 전극판들 전체를 호일로 실링한 다음 호일을 소정 형상으로 트리밍한 폴리머전지의 양측날개를 폴딩하는 장치에 있어서:

   상기 폴리머전지를 이송시키는 이송로;

   상기 이송로의 길이방향을 따라 이송로 양측에 상하 한쌍씩 배열되고, 각각 이송로를 사이에 두고 서로 대응되는 형상으로 배치되어 있는 다수의 롤러쌍; 및

   상기 다수의 롤러쌍 사이로 상기 이송로를 따라 폴리머전지를 이동시키는 이동수단;을 포함하고,

   상기 폴리머전지의 양측날개 각각이 그 양측의 다수의 롤러쌍 각각의 사이를 통과하면서 이단으로 접히는 것을 특징으로 하는 폴리머전지 롤폴딩장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다수의 롤러쌍은 이송로 길이를 따라 하류측으로 가면서 3개의 군으로 구분되고, 제1군의 롤러쌍은 상부롤러의 일단부가 측면에 대해 a 각도를 갖는 절두원추형으로 형성되고 하부롤러의 일단부는 상부롤러에 대응하여 단부면에 대해 b 각도를 갖는 나팔 형상으로 형성되며 하류측으로 갈수록 a의 각도가 감소되어 a+b가 180도에서 90도까지 변하여 상하부 롤러쌍 사이에 삽입된 폴리머전지의 날개가 하류측으로 가면서 90도로 접혀지고, 제2군의 롤러쌍은 상부롤러는 평롤러이고 하부롤러는 일단부가 측면에 대해 c 각도를 갖는 절두원추형으로서 각도 c가 하류측으로 갈수록 점차 증가하여 180도까지 변하여 상하부 롤러쌍 사이의 상기 90도로 접혀진 폴리머전지의 날개가 180도로 접혀지며, 상기 제3군의 롤러쌍은 제1군의 롤러쌍과 동일한 형상을 가져 상하부 롤러쌍 사이의 상기 180도로 접혀진 폴리머전지 날개가 재차 90도로 접혀지도록 하는 것을 특징으로 하는 폴리머전지 롤폴딩장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 롤러쌍이 피동롤러인 것을 특징으로 하는 폴리머전지 롤폴딩장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이송로를 사이에 두고 양측에 배치된 다수의 롤러쌍들 양측 사이의 간격이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 폴리머전지 롤폴딩장치.