KR20040005022A - 이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이 - Google Patents

Abstract

이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이를 개시한다. 본 발명은 다이본체부;와, 다이본체부에 형성되어서, 전극유니트가 수용되는 공간부를 가지는 케이스와 대응되는 형상을 가지고 이를 성형하는 케이스성형부;를 포함하고, 케이스성형부는 공간부와 대응되는 부분인 케이스의 상부면으로부터 바닥면까지의 깊이를 가지도록 형성되는 단변 및 장변부가 만나는 모서리부에 소정의 곡률을 가지도록 라운딩부가 형성되어 있으며, 공간부를 가지는 케이스를 성형하기 위한 다이의 케이스 성형부의 단변부와 장변부가 만나는 모서리부가 소정의 곡률값을 가지고 라운딩처리가 됨으로써, 케이스가 성형시 케이스의 깊이방향으로 응력이 모서리부에 집중되는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 케이스의 표면이 주름지는 것과 같은 변형을 미연에 방지할 수 있으며, 과다한 연신이 발생하지 않게 된다. 따라서, 정형화된 공간부를 가지는 케이스의 성형이 가능하다록 할 것이다.

Description

이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이{Case for secondary battery and die forming the same}

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 케이스의 형상을 정형화할 수 있도록 구조가 개선된 이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이에 관한 것이다.

이차전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 니켈-카드뮴전지, 니켈-메탈하이드라이드전지, 니켈-수소전지, 리튬이차전지등을 들 수 있다. 이중에서, 리튬이차전지는 작동전압이 3.6V로서, 전자기기의 전원으로 많이 사용하고 있는 니켈-카드뮴전지나, 니켈-메탈하이드라이드전지에 비하여 3배나 우수하고, 단위중량당 에너지밀도의 특성도 뛰어나서 급속도로 신장되고 있다.

리튬이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체전해질전지와, 고분자전해질전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는 액체전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다. 이러한 리튬이차전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬이온전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근들어 각광받는 리튬폴리머전지는 유연성을 지닌 소재로 제조되어 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한, 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다고 할 수 있다.

도 1을 참조하면, 이차전지(10)는 양극판과 음극판과, 그 사이에 개재되어 이들을 상호 절연시키는 세퍼레이터로 된 전극유니트(11)와, 상기 전극유니트(11)의 각 극판으로부터 인출되는 전극리드(12)와, 상기 전극리드(12)와 전기적으로 연결되는 전극단자(13)와, 상기 전극유니트(11)가 수용되는 공간부(15)가 마련된 케이스(14)를 포함한다. 상기 케이스(14)는 상부 및 하부케이스(14a)(14b)로 이루어져 있다. 이때, 상기 케이스(14)는 파우치 형상으로서, 별도로 마련된 금형을 이용하여 그 형상을 성형하게 된다.

도 2는 도 1의 케이스(14)를 성형하기 위한 금형의 다이(20)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 다이(20)는 다이본체부(21)와, 상기 다이본체부(21)내에 형성되어 상기 케이스(14)의 형상을 가지도록 하는 케이스성형부(22)와, 전지의 충방전시 발생되는 가스를 제거하기 위한 가스방의 형상을 가지도록 하는 가스방성형부(23)와, 상기 케이스성형부(22)와 가스방성형부(23) 사이에 연통되는 연통공성형부(24)를 포함한다.

상기 가스방성형부(23)는 전지를 제조한 이후에 충방전시험시 전지 내부로부터 발생되는 가스가 연통공을 통하여 배출되어 저장되는 가스방의 형상을 성형하기 위한 것이며, 이 가스방은 완성된 전지의 케이스로부터 제거되는 부분이다.

상기와 같은 구조를 가지는 다이(20)는 그 상면에 박판의 원소재를 안착하여서, 소정 깊이의 공간을 가지는 케이스(14)와 가스방을 성형하게 된다. 이때, 상기 케이스성형부(22)는 도 1에 언급한 바와 같이 전극유니트(11)가 수용되기 위한 공간부(15)가 형성된 케이스(14)를 성형하기 위한 부분이다.

그런데, 종래의 다이(20)를 이용하는 경우에는 다음과 같은 문제점을 가지고있다.

상기 케이스(14)가 케이스성형부(22)로부터 성형시, 상기 케이스(14)는 상기 케이스성형부(22)의 바닥면(22a)으로부터 단변부(22b)와 장변부(22c)가 만나는 모서리부(22d)를 따라서 응력이 집중된다. 이에 따라, 상기 케이스(14)는 공간부(15)가 형성된 모서리부에 주름이 생기거나, 도 3에 점선으로 표시된 바와 같이 과다한 연신이 발생하게 되어 케이스(14)가 변형되는 결과를 초래한다.

이것은 상기 케이스성형부(22)가 상기 공간부(15)의 깊이에 해당되는 케이스(14)의 상부면(미도시)으로부터 바닥면(22a)까지의 수직방향으로 모서리부(22d)을 따라 라운딩처리가 되어 있지 않아서, 모서리부(22d)에 과다하게 응력이 집중되기 때문이다. 따라서, 상기 케이스(14)는 그 형상을 정형화시키는 것이 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극유니트가 수용되는 공간부가 형성된 케이스를 성형시 정형화가능하도록 구조를 개선한 이차전지용 케이스를 성형하는 다이를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 다이의 구조를 개선하여 이로 성형하여 케이스의 표면의 변형이 방지된 이차전지용 케이스를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 이차전지를 도시한 개략도,

도 2는 도 1의 케이스를 성형하기 위한 다이를 도시한 평면도,

도 3은 종래의 케이스가 연신된 상태를 도시한 정면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 도시한 분리사시도,

도 5는 도 4의 케이스를 성형하기 위한 다이를 도시한 사시도,

도 6은 도 5의 평면도,

도 7은 도 5의 다이를 이용하여 성형된 케이스를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

40...이차전지41...전극유니트

42...케이스50...다이

51...다이 본체부52...케이스성형부

52a...바닥면52b...단변부

52c...장변부52d...모서리부

52e...라운딩부53...가스방성형부

54...연결공성형부

상기와 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이차전지용 케이스를 성형하는 다이는,

다이본체부; 및

상기 다이본체부에 형성되어서, 전극유니트가 수용되는 공간부를 가지는 케이스와 대응되는 형상을 가지고 이를 성형하는 케이스성형부;를 포함하고,

상기 케이스성형부는 상기 공간부와 대응되는 부분인 케이스의 상부면으로부터 바닥면까지의 깊이를 가지도록 형성되는 단변 및 장변부가 만나는 모서리부에 소정의 곡률을 가지도록 라운딩부가 형성된 것을 특징으로 한다.

게다가, 상기 라운딩부는 상기 공간부를 가지는 케이스의 내측벽의 깊이방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 다이본체부에는 상기 케이스성형부와 인접한 곳에 전지 충방전시 배출되는 가스를 저정하기 위한 가스방과 대응되는 가스방성형부가 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 가스방성형부는 케이스 원소재가 안착되어 일체형으로 성형되도록 상기 케이스성형부와 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 이차전지용 케이스는,

양극판, 음극판, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터를 가지는 전극유니트가 수용되는 공간부를 가지며,

상부면으로부터 상기 전극유니트가 형성되고,

상기 모서리부는 라운딩부가 형성된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 라운딩부는 상부면으로부터 바닥면까지의 깊이 방향으로 소정의 곡률값을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이를 상세하게 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(40)를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 이차전지(40)는 전극유니트(41)와, 상기 전극유니트(41)가 수용되는 케이스(42)를 포함한다.

상기 전극유니트(41)는 양극집전체와, 양극 집전체의 적어도 일면에 코팅되는 양극활물질층으로 된 양극판(43)과, 음극집전체와, 음극집전체의 적어도 일면에 코팅되는 음극활물질층으로 된 음극판(44)과, 상기 양극 및 음극판(43)(44) 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 상호 절연시키는 세퍼레이터(45)를 포함한다.

상기 양극 및 음극판(43)(44)의 일 가장자리로부터는 양극리드(46)와 음극리드(47)가 각각 인출되어 있으며, 극판(43)(44)별로 상호 통전가능하도록 연결되어 있다. 상기 양극 및 음극리드(46)(47)는 그 단부에 외부단자와 전기적으로 접속되는 양극 및 음극단자(48)(49)가 용접고정되어 있다.

상기 전극유니트(41)를 수용하는 케이스(42)는 상부케이스(42a)와, 하부케이스(42b)로 이루어지고, 상기 상부 및 하부케이스(42a)(42b)는 적어도 일 가장자리면이 접합되어 있으며, 나머지 면들은 개방가능하도록 형성되어 있다.

그리고, 상기 상부 및 하부케이스(42a)(42b)중 적어도 어느 한 케이스에는 상기 전극유니트(41)가 수용될 수 있는 공간부(400)가 형성되어 있다. 상기 공간부(400)의 가장자리를 따라 형성된 면(410)은 전극유니트(41)가 실장된 다음에 상부 및 하부케이스(42a)(42b)를 밀폐시킬 수 있는 열압착되는 면을 제공하는 밀봉부 역할을 하게 된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 케이스(42)는 상기 공간부(400)를 이루는 내측벽의 모서리부를 따라 라운딩처리된 금형의 다이를 이용하여 성형하는데 있다.

보다 상세하게는 다음과 같다.

도 5는 도 4의 케이스를 성형하기 위한 다이(50)를 도시한 것이고, 도 6은 도 5의 평면도이다.

도면을 참조하면, 상기 다이(50)는 도 4의 케이스(42)을 성형하기 위한 다이 본체부(51)가 마련되어 있다. 상기 다이본체부(51)에는 상기 케이스(42) 형상을 성형하도록 케이스성형부(52)가 형성되어 있다. 상기 케이스성형부(52)는 상기 다이본체부(51)로부터 공간부(400)를 가지는 케이스(42)와 대응되는 형상이다.

상기 케이스성형부(52)와 인접한 다이본체부(51)에는 전지의 충방전시 발생되는 가스를 제거하기 위한 가스방의 형상을 가지도록 하는 가스방성형부(53)가 형성되어 있다. 상기 가스방성형부(53)는 전술한 바와 같이 전지를 완성한 이후에 충방전시험시 전지의 내부로부터 발생되는 가스가 저장되는 가스방의 형상을 성형하기 위한 것이다. 이 가스방은 상기 케이스(42)와 일체로 성형되고, 완성된 전지로부터 제거되는 부분이다.

한편, 상기 케이스성형부(52)와, 가스방성형부(53) 사이에는 추후 충방전시험시 케이스(42) 내부로부터 발생되는 가스를 가스방으로 배출가능하도록 통로를 제공하는 연통공성형부(54)이 연통가능하도록 형성되어 있다.

이러한 케이스성형부(52)와, 가스방성형부(53)와, 연통공성형부(54)를 가지는 다이(50)에는 그 상면에 박판의 원소재가 안착된다음에, 공간부(400)가 형성된 케이스(42)와, 이와 연통공을 통하여 연결된 가스방을 일체로 성형하게 된다. 이후, 다른 공정으로 가스방은 제거가능하다.

이때, 상기 케이스성형부(52)에는 케이스(42)의 내측벽, 즉, 단변부벽과 장변부벽이 드로잉되면서 발생하는 공간부(400)를 형성하도록 박판의 원소재가 안착된 다음에 성형하게 된다.

여기서, 상기 케이스 성형부(52)는 그 바닥면(52a)으로부터 단변부(52b)와 장변부(52c)가 만나는 모서리부(52d)를 따라서 라운딩부(52e)를 형성하게 된다. 이는 상기 케이스성형부(52)가 상기 케이스(42)의 공간부(400)의 깊이에 해당되는 상부면으로부터 바닥면(52a)까지의 수직방향으로 모서리부(52d)를 따라 성형시 과다하게 응력이 집중되기 때문에 라운딩처리를 하여서 응력을 분산시키기 위한 것이다.

상기 케이스성형부(52)의 라운딩부(52e)의 곡률은 상기 케이스(42)의 내측벽인 단변부벽과, 장변부벽과, 단변 및 장변부벽이 만나는 모서리부가 정형화가능한 공간부(400)를 형성할 수 있도록 케이스(42)의 깊이 방향을 따라 모서리부(52d)에 소정의 곡률값을 가지고 형성되어 있다.

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 케이스성형부(52a)의 상부면으로부터 바닥면(52a)까지의 깊이, 이는 상기 케이스(42)의 상부면(42a)으로부터 바닥면(42b)까지의 깊이에 해당되는 부분인 공간부(400)를 형성하는 부분을 가지도록 케이스성형부(52a)로부터 케이스(42)의 형상이 성형되는 것이 가능하다.

이때, 상기 케이스성형부(52)의 단변부(52b)와 장변부(52c)가 만나는 모서리부(52d)에는 직선라인이 아닌 소정의 곡률로 된 라운딩부(52e)를 형성하고 있다. 상기 라운딩부(52e)는 상기 케이스(42)의 공간부(400)의 깊이에 해당되는 길이만큼 곡률처리된 것이 성형시 응력을 분산시키는데에 유리하다고 할 것이다.

이에 따라, 상기 케이스(42)중에서 공간부(400)를 둘러싸는 단변부벽(42c)과, 장변부벽(42d)과, 단변 및 장변부벽(42c)(42d)이 만나는 모서리부(42e)는 정형화된 형상, 이를테면 연신되지 않고 주름등과 같은 변형이 발생하지 않게 된다. 특히, 모서리부(42e)는 상기 케이스 성형부(52)의 라운딩부(52e)에 의하여 일정 곡률이 형성되어 그 형상을 유지할 수가 있을 것이다.

이상의 설명에서와 본 발명의 이차전지용 케이스와 이를 성형하는 다이는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

공간부를 가지는 케이스를 성형하기 위한 다이의 케이스 성형부의 단변부와 장변부가 만나는 모서리부가 소정의 곡률값을 가지고 라운딩처리가 됨으로써, 케이스가 성형시 케이스의 깊이방향으로 응력이 모서리부에 집중되는 것을 방지하게 된다. 이에 따라, 케이스의 표면이 주름지는 것과 같은 변형을 미연에 방지할 수 있으며, 과다한 연신이 발생하지 않게 된다. 따라서, 정형화된 공간부를 가지는 케이스의 성형이 가능하다록 할 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 다이본체부; 및

   상기 다이본체부에 형성되어서, 전극유니트가 수용되는 공간부를 가지는 케이스와 대응되는 형상을 가지고 이를 성형하는 케이스성형부;를 포함하고,

   상기 케이스성형부는 상기 공간부와 대응되는 부분인 케이스의 상부면으로부터 바닥면까지의 깊이를 가지도록 형성되는 단변 및 장변부가 만나는 모서리부에 소정의 곡률을 가지도록 라운딩부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스를 성형하는 다이.
2. 제1항에 있어서,

   상기 라운딩부는 상기 공간부를 가지는 케이스의 내측벽의 깊이방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스를 성형하는 다이.
3. 제1항에 있어서,

   상기 다이본체부에는 상기 케이스성형부와 인접한 곳에 전지 충방전시 배출되는 가스를 저정하기 위한 가스방과 대응되는 가스방성형부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스를 성형하는 다이.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가스방성형부는 케이스 원소재가 안착되어 일체형으로 성형되도록 상기 케이스성형부와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스를 성형하는 다이.
5. 제3항에 있어서,

   상기 다이본체부상에는 상기 가스방성형부와, 케이스성형부 사이에 이를 연통시키는 연통공성형부가 성형된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스를 성형하는 다이.
6. 양극판, 음극판, 그 사이에 개재되는 세퍼레이터를 가지는 전극유니트가 수용되는 공간부를 가지며,

   상부면으로부터 상기 전극유니트가 형성되고,

   상기 모서리부는 라운딩부가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.
7. 제6항에 있어서,

   상기 라운딩부는 상부면으로부터 바닥면까지의 깊이 방향으로 소정의 곡률값을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 케이스.