KR20060011428A - Manufacturing apparatus of pouch for rechargeable battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지용 파우치의 성형장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 펀치부(200)에 하강 압력을 부여하는 상부프레스(100); 성형다이부의 오목 구조와 대응하는 볼록구조로 형성되는 펀치부(200); 펀치부(200)의 볼록부(210)가 통과할 수 있도록 성형다이부(400)의 오목부에 해당하는 부분이 연통되어 구성되며, 성형다이부(400)와 마주보며 성형다이부(400) 위에 놓여진 파우치 필름(P)과 접하게 되는 하면에는 펀치부(200)에 의해 파우치 필름(P)에 가해지는 연신력을 고르게 분산시키기 위한 파우치고정부재가 소정 높이 하향 돌출되어 구성되는 스트리퍼부(300); 파우치 필름(P)에 젤리롤 형태의 전극조립체(B)를 수용하기 위한 수용공간과 전지 충방전시 발생하는 가스를 수용하기 위한 가스방 성형을 위한 구조(410)(420)가 펀치부(200)의 볼록구조와 대응하는 오목구조로 형성되고, 하부케이스와 상부케이스가 대면하는 부위가 소정 하향 곡률의 오목구조로 구성되는 성형다이부(400); 및 성형다이부(400)에 연결되어 구성되며 성형다이부(400)에 상승 압력을 부여하는 하부프레스(500)를 포함하여 구성되는, 이차전지용 파우치의 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molding apparatus for a battery pouch, specifically, the upper press 100 for imparting a downward pressure to the punch unit 200; A punch portion 200 formed of a convex structure corresponding to the concave structure of the molding die portion; A portion corresponding to the concave portion of the forming die portion 400 is communicated with each other so that the convex portion 210 of the punch portion 200 can pass therethrough, and the forming die portion 400 faces the forming die portion 400. The stripper part 300 is formed on the lower surface of the lower surface which comes into contact with the pouch film P placed thereon so that the pouch fixing member for uniformly dispersing the stretching force applied to the pouch film P by the punch part 200 protrudes downward a predetermined height. ; Punch portion 200 includes a space for accommodating a jelly roll-shaped electrode assembly B in the pouch film P, and a structure for forming a gas chamber for accommodating gas generated during battery charging and discharging. A molding die portion 400 formed of a concave structure corresponding to the convex structure of () and having a concave structure having a predetermined downward curvature at a portion where the lower case and the upper case face each other; And a lower press 500 configured to be connected to the molding die 400 and to impart an upward pressure to the molding die 400.
Description
도 1은 파우치형 용기를 사용하는 리튬 2차 전지의 일예를 모식적으로 도시한 분리사시도,1 is an exploded perspective view schematically showing an example of a lithium secondary battery using a pouch-type container,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파우치 성형 장치를 개략적으로 나타낸 측단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view schematically showing a pouch forming apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 파우치 성형장치 성형다이부의 평면도,3 is a plan view of the pouch forming apparatus forming die portion according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 파우치 성형장치 스트리퍼부의 평면도,4 is a plan view of the pouch forming apparatus stripper according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 파우치 성형장치 펀치부의 평면도,5 is a plan view of the pouch forming apparatus punching unit according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따른 파우치 성형장치 다이부와 스트리퍼부 사이에 파우치가 개재되어 있는 모습을 나타내는 사시도이다.6 is a perspective view showing a state in which a pouch is interposed between the die portion and the stripper portion of the pouch forming apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 상부프레스 200: 펀치부100: upper press 200: punch part
210: 공기구멍 300: 스트리퍼부210: air hole 300: stripper part
310: 내부파우치고정부재 320: 외부파우치고정부재310: internal pouch fixing member 320: external pouch fixing member
400: 성형다이부 430: 폴딩기준선400: molding die 430: folding reference line
500: 하부프레스 500: lower press
본 발명은 전지용 파우치의 성형장치 및 성형방법에 관한 것으로서, 파우치 성형에 사용되는 필름이 전면에서 균일하게 연신되도록 할 수 있고, 파우치 성형시 파우치 필름상에 발생하는 Curing 현상을 방지할 수 있으며, 파우치 양면 드로잉 성형시 상부와 하부케이스 간격을 최대한 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전극 셀이 수요되는 내부 체적을 최대로 늘릴 수 있도록 구성됨으로써, 대용량 전지 및 외관 변형이 없는 전지를 제조할 수 있게 해주는, 이차전지용 파우치의 성형장치에 관한 것이다.The present invention relates to a molding apparatus and a molding method of a battery pouch, it is possible to ensure that the film used for forming the pouch is uniformly stretched from the front, to prevent the curing phenomenon occurring on the pouch film during pouch molding, In the case of double-sided drawing molding, the gap between the upper and lower cases can be reduced as much as possible, and the electrode cells can be configured to increase the required internal volume to the maximum, thereby enabling the manufacture of a large capacity battery and a battery without appearance deformation. It relates to a molding apparatus of the pouch.
전지는 원래 내부에 들어 있는 화학물질의 전기화학적 산화-환원 반응시 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 말하는 것으로서, 그 사용상 특성에 따라 전지속의 에너지가 고갈되면 폐기해야 하는 일차전지(Primary battery)와 계속 충전하면서 여러 번 재사용이 가능한 이차전지(Rechargeable battery)로 구분할 수 있다.A battery is a device that converts chemical energy generated during electrochemical oxidation-reduction reaction of a chemical substance contained therein into electrical energy. The primary battery that should be discarded when energy in the battery is depleted according to its usage characteristics. battery) and a rechargeable battery that can be reused many times while being continuously charged.
이중에서도, 최근 들어 전자, 통신, 컴퓨터 산업 등의 급속한 발전에 힘입어 기기의 소형, 경량화 및 고기능화와 함께, 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 전자제품의 사용이 일반화되면서, 가볍고 오래 사용할 수 있으며 신뢰성이 높은 고성능의 소형 이차전지와 관련한 기술적 요구가 매우 커지고 있다.In recent years, thanks to the rapid development of the electronics, telecommunications, and computer industries, the use of portable electronic products such as camcorders, mobile phones, notebook PCs, etc., as well as the miniaturization, light weight, and high functionality of devices have become common. The technical demands associated with this high performance small secondary battery are increasing.
따라서, 이와 같은 이차전지 관련 기술 요구를 충족하기 위한 연구개발이 지속적으로 수행되고 있으며, 현재 이러한 수요에 상응하여 가장 많은 관심과 각광을 받고 있는 이차전지는 바로 리튬 이차전지이다.Therefore, research and development has been continuously conducted to meet the technical requirements related to the secondary battery, and the secondary battery which is currently receiving the most attention and attention in accordance with such demand is a lithium secondary battery.
리튬은 지구상에 존재하는 금속중 가장 가볍기 때문에 단위 질량당 전기용량이 가장 크며, 열역학적 산화전위의 값이 커서 전압이 높은 전지를 만들 수 있는 물질이기 때문에, 제한된 양의 화학물질로 최대한의 에너지를 낼 수 있도록 해야 하는 전지, 특히 이차전지에서는 근래 가장 선호되고 있는 전극물질로서, 리튬을 이용하는 이차전지는 무게당 니카드전지의 약 200%, 니켈수소전지의 약 160%, 단위 밀도당 니카드전지의 약 170%, 니켈수소전지의 약 105%로 에너지 밀도가 높고, 자가방전율이 20℃에서 한달에 약 5% 미만으로서 니카드전지나 니켈수소전지에 비해 약 1/3 수준으로 낮으며, 카드뮴이나 수은과 같은 환경을 오염시키는 중금속을 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이고, 정상적인 상태에서 500회 이상의 충방전을 거듭할 수 있어서 수명이 길다는 장점을 가지고 있다.Lithium is the lightest metal on the planet, and therefore has the highest electric capacity per unit mass. Since lithium has a large thermodynamic oxidation potential, it can produce a high voltage battery. Batteries that should be able to be used, especially secondary batteries, are the most preferred electrode materials in recent years. Lithium secondary batteries use about 200% of the NiCd batteries by weight, about 160% of the Ni-MH batteries, and about 170 of the NiCd batteries per unit density. %, The energy density is about 105% of nickel-metal hydride battery, the self-discharge rate is less than about 5% per month at 20 ℃, about 1/3 lower than that of nickel-cadmium battery or nickel-metal hydride battery. As it does not use heavy metals that pollute the environment, it is environmentally friendly and its life is long since it can be charged and discharged over 500 times under normal conditions It has the advantage.
일반적으로, 이와 같은 리튬 이차전지는 전극조립체를 수납하는 용기로서 원통형 용기, 각형 용기 또는 파우치형의 용기를 사용하고 있는데, 그 중에서도 파우치형 용기는 단위 중량 및 체적당 에너지밀도가 상대적으로 높고, 전지의 박형화 및 경량화를 가능하게 할 뿐만 아니라 용기 재료비가 적게 든다는 장점을 가지고 있다.In general, such a lithium secondary battery uses a cylindrical container, a rectangular container, or a pouch type container as a container for storing the electrode assembly. Among them, the pouch type container has a relatively high energy density per unit weight and volume, and a battery. Not only enables thinner and lighter weight, but also has the advantage of low container material costs.
도 1은 이와 같은 파우치형 용기를 사용하는 리튬 이온 폴리머 전지의 일반적인 조립 구조를 보여주는 분리사시도로서, 도면을 참조하면, 파우치는 하부케이스(1)와 상부케이스(2)로 구성되며, 하부케이스(1)에는 전극조립체를 수용할 수 있도록 구성되는 수용공간(3)과 가스방(4)이 구성되고, 상부케이스(2)는 상기 수용공간(3)과 가스방(4)을 덮을 수 있도록 하부케이스(1)와 일체로 구성된다.1 is an exploded perspective view showing a general assembly structure of a lithium ion polymer battery using such a pouch-type container. Referring to the drawings, the pouch includes a lower case 1 and an upper case 2, and a lower case ( 1) an
여기서, 전극조립체(C)는 양극 극판, 음극 극판 및, 상기 양·음극 극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 Wound 형태로 감아서 제조된 이른바 젤리 롤(Jelly Roll) 형태의 전지 셀을 말하는 것으로서, 상기 수용공간(3)내에 수용된다.Here, the electrode assembly (C) refers to a battery cell of a so-called jelly roll type manufactured by winding a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the positive electrode plate in the form of a wound. It is accommodated in the
전극 탭은 젤리롤 형태로 Wound되어 있는 전극조립체(C)의 양극 극판과 음극 극판에 각각 연결되어 있으며, 상부케이스(2)가 덮였을 때 파우치의 외부로 인출되어 전지의 양 극으로 이용된다.The electrode tabs are connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode assembly (C), which are wound in the form of jelly rolls, and are drawn out of the pouch when the upper case 2 is covered and used as the positive electrode of the battery.
가스방(4)은 전지의 충방전시에 발생되는 가스를 수용함으로써 폭발이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 형성되는 것으로서, 실제 전지 제조시에는 상부케이스(2)를 하부케이스(1)에 덮어 밀폐시킨 후 전지를 충방전하게 되는데, 이때 발생되는 가스를 외부로 배출시킬 수 있어야 하며, 이를 위해서 수용공간(3)의 일측에 가스방(4)을 일체로 형성하고, 수용공간(3)과 가스방(4) 사이에 가스통로(5)를 형성한 것이라고 할 수 있다.The
따라서, 상부케이스(2)를 덮은 후에도 가스통로(5)는 개방된 상태로 유지될 수 있도록 구성되며, 전지의 충방전 이후에는 가스통로(5)를 폐쇄하고 가스방(4)의 부분을 절단하여 제거함으로써 이차전지의 제작을 완성하게 된다.Therefore, even after covering the upper case 2, the
여기서, 전극조립체를 수용하는 파우치는 일반적으로 프레스를 이용한 딥드로잉 성형방법에 의해서 이루어지는데, 이러한 전지 제조공정에서, 파우치 필름은 전극조립체가 안착되어질 수 있는 일정크기의 다이(DIE)상으로 투입되어 필름 고정장치인 일종의 지지금형, 즉 스트리퍼에 의해 고정된 상태로 특정 압력의 유압프레스에 의해 드로잉성형이 이루어지게 된다.Here, the pouch for accommodating the electrode assembly is generally formed by a deep drawing molding method using a press. In such a battery manufacturing process, the pouch film is placed on a die of a predetermined size (DIE) where the electrode assembly can be seated. Drawing molding is performed by a hydraulic press of a certain pressure in a state of being fixed by a film fixing device, that is, a stripper.
이러한 과정 중 성형되는 파우치 필름의 표면에는 경우에 따라서 무정형 상태의 Curing 현상이 발생하게 되는데, 특히 도 1의 경우와 같이 하부케이스(1)와 상부케이스(2)가 일체형으로 양면 성형될 시에는, 상부케이스(2)와 하부케이스(1)가 대면하기 시작하는 부위의 형상변화가 심하게 되어 크랙이나 핀홀이 발생할 염려가 크고, 열접착시 상부케이스(2)와 하부케이스(1) 간에 단차를 발생시켜 불량이 초래되어질 수 있다.In this case, the surface of the pouch film formed during this process may cause an amorphous state in some cases. In particular, when the lower case 1 and the upper case 2 are integrally formed on both sides as shown in FIG. 1, The shape change of the part where the upper case 2 and the lower case 1 begin to face is severe, which is likely to cause cracks or pinholes, and a step is generated between the upper case 2 and the lower case 1 when thermally bonded. The defect can be caused.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 지금까지는 주로 상부케이스(2)와 하부케이스 대면이 시작하는 부위의 간격을 넓게 설계(3-5mm)하여 파우치를 성형한 후, 케이스의 상하좌우 4면 또는 상부케이스(2)와 하부케이스(1) 대면이 시작하는 부위를 제외한 3면을 모두 열접착하여 전지를 조립하는 방법을 채택하여 왔다.In order to solve such a problem, until now, the upper case 2 and the lower case are designed to widen the spacing between the starting portions of the lower case (3-5mm) to form a pouch, and then the upper, lower, left, right and four sides of the case or the upper case ( 2) and the lower case (1) A method of assembling the battery by heat-bonding all three surfaces except for the portion where the face begins.
그러나, 이와 같은 방법은 상부케이스(2)와 하부케이스(1)의 대면 간격을 넓게 함으로써 최종 완성된 전지의 외관이 찌그러져 불량이 발생하는 문제점을 초래할 수 있으며, 상대적으로 전극조립체가 수용될 수 있는 유효공간을 축소시키는 단점이 있어 대용량의 것을 요구하는 근래 시장의 경향을 충족시킬 수 없고, 특히 4면 열접착 방법을 사용하는 경우 전지의 제작 공정이 더욱 복잡화되는 문제점이 있 었다.However, such a method may cause a problem in that the appearance of the finished battery is distorted due to widening of the facing distance between the upper case 2 and the lower case 1, and the electrode assembly may be accommodated relatively. There is a disadvantage in reducing the effective space can not meet the trend of the recent market demanding a large capacity, especially when using the four-sided thermal bonding method has a problem that the manufacturing process of the battery is more complicated.
사실, 이와 같은 종래 파우치 제조방법의 문제점을 극복하기 위한 기술을 특허/실용신안 상의 선행기술에서도 찾아볼 수 있는데, 예를 들어, 대한민국 특허공개 제2004-0005022호에 보면, 파우치에 전극조립체가 수용될 공간부를 성형하는 케이스 성형용 다이의 측면 모서리 부분에 소정의 곡률을 가지는 라운딩부를 구성함으로써 파우치 성형시 공간부 모서리 부분에 라운드가 형성되도록 하여 이 부분에 변형이 발생하는 것을 미연에 방지하고 과다한 연신이 일어나지 않도록 하고자 한 시도가 개시된 바도 있다.In fact, a technique for overcoming the problems of the conventional pouch manufacturing method can also be found in the prior art in the patent / utility model, for example, in the Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0005022, the electrode assembly is accommodated in the pouch By forming a rounding part having a predetermined curvature on the side edge portion of the die for forming the space to be formed, a round is formed at the edge of the space portion during pouch molding, thereby preventing deformation in this portion and excessive stretching. Attempts have been made to prevent this from happening.
그러나, 지금까지 파우치 또는 파우치 제조방법과 관련한 특허/실용신안 상의 선행기술들 대부분은, 대한민국 특허공개 제2004-0022713호의 경우와 같이 파우치 모서리부에 완만한 각을 구성하여 긁힘 현상을 방지하고자 하는 정도의 효과를 얻고자 하는 것에 그치거나, 대한민국 특허등록 제0369070호의 경우와 같이 파우치를 구성하는 재질을 변경하여 그 물성을 향상시킴으로써 실링성능 향상과 이에 따른 전지성능 향상 효과를 얻고자 하거나, 대한민국 특허등록 제0300428호의 경우와 같이 파우치의 구조 자체를 끼움 형식 등으로 변경하고 접착제를 사용함으로써 실링 성능을 향상시키고자 하는 정도의 것이었다.However, until now, most of the prior arts in the patent / utility model related to the pouch or the manufacturing method of the pouch, as in the case of the Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0022713, to form a smooth angle at the corner of the pouch to prevent scratching In order to obtain the effect of the above, or to improve the physical properties by changing the material constituting the pouch as in the case of the Republic of Korea Patent Registration No. 0369070, to obtain the sealing performance improvement and the battery performance improvement effect, or registered the patent of Korea As in the case of No. 0300428, the structure of the pouch was changed to a fitting type or the like and an adhesive was used to improve the sealing performance.
따라서, 평판 재질의 원판에 프레스를 이용한 드로잉 성형 방법으로 전극 수용구조를 형성시키는 파우치 제조방법의 특성상 발생할 수 있는 과다한 연신력의 집중과 그에 따른 파우치 필름 상의 Curing현상을 방지하고 전극조립체 수용 체적, 외관, 불량률의 감소 등 최종 제작되는 파우치의 특성을 최대한 향상시킬 수 있는, 새로운 파우치 성형장치 또는 성형방법을 개발하고자 하는 시도가 더 필요한 시점이라고 할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent excessive concentration of stretching force and curing phenomenon on the pouch film, which may occur due to the characteristics of the pouch manufacturing method of forming an electrode accommodating structure by a press forming method using a press on a plate made of a flat plate material. Attempts to develop a new pouch forming apparatus or a molding method that can improve the characteristics of the final pouch to be made as much as possible, such as a reduction in the defective rate can be said to be more timely.
본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 극복하고자 하는 것으로서, 그 목적은, 이차전지용 파우치 제작시 발생하는 Curing 현상을 완화시킴으로써, 완성된 파우치에 크랙이나 핀홀이 발생할 염려가 적고, 특히 하부케이스와 상부케이스가 일체형으로 양면 성형될 시에 상부케이스와 하부케이스가 대면하기 시작하는 부위의 형상변화가 적으며, 이에 따라 열접착시 상부케이스와 하부케이스 간에 단차가 발생할 염려가 없고, 상부케이스와 하부케이스의 대면 간격을 좁게 할 수 있어서 최종 완성 전지의 외관이 찌그러지는 것을 방지할 수 있으며, 전극조립체를 수용하는 유효공간을 확대시킬 수 있는, 새로운 리튬 이차전지의 파우치 성형장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to overcome the problems of the prior art, the object is to mitigate the curing phenomenon occurs during the manufacturing of the pouch for the secondary battery, less likely to cause cracks or pinholes in the finished pouch, in particular the lower case and the upper When the case is integrally formed on both sides, the shape change of the part where the upper case and the lower case start to face is small, so there is no fear of step difference between the upper case and the lower case when heat-sealed. It is to provide a new pouch forming apparatus for a lithium secondary battery that can narrow the facing interval of the to prevent the appearance of the final finished battery, and to expand the effective space for accommodating the electrode assembly.
이를 위한 본 발명은 펀치부에 하강 압력을 부여하는 상부프레스; 성형다이부의 오목 구조와 대응하는 볼록구조로 형성되는 펀치부; 펀치부의 볼록부가 통과할 수 있도록 성형다이부의 오목부에 해당하는 부분이 연통되어 구성되며, 성형다이부와 마주보며 성형다이부 위에 놓여진 파우치 필름과 접하게 되는 하면에는 펀치부에 의해 파우치 필름에 가해지는 연신력을 고르게 분산시키기 위한 파우치고정부재가 소정 높이 하향 돌출되어 구성되는 스트리퍼부; 파우치 필름에 젤리롤 형태의 전극조립체를 수용하기 위한 수용공간과 전지 충방전시 발생하는 가스를 수용하 기 위한 가스방 성형을 위한 구조가 펀치부의 볼록구조와 대응하는 오목구조로 형성되고, 하부케이스와 상부케이스가 대면하는 부위가 소정 하향 곡률의 오목구조로 구성되는 성형다이부; 및 성형다이부에 연결되어 구성되며 성형다이부에 상승 압력을 부여하는 하부프레스를 포함하여 구성되는, 이차전지용 파우치의 성형장치를 제공하는 것으로 이루어진다.
The present invention for this purpose the upper press to impart a downward pressure to the punch portion; A punch portion formed of a convex structure corresponding to the concave structure of the forming die portion; The portion corresponding to the concave portion of the forming die portion communicates with each other so that the convex portion of the punch portion passes therethrough, and is applied to the pouch film by the punch portion on the lower surface facing the forming die portion and in contact with the pouch film placed on the forming die portion. A stripper part configured to project the pouch fixing member downwardly to a predetermined height to evenly distribute the stretching force; An accommodating space for accommodating a jelly roll-shaped electrode assembly and a gas chamber molding for accommodating gas generated during battery charging / discharging are formed in a pouch film with a concave structure corresponding to the convex structure of the punch portion, and the lower case. A molding die portion having a concave structure having a predetermined downward curvature at a portion of the upper case facing the upper case; And a lower press configured to be connected to the molding die and configured to apply an upward pressure to the molding die, thereby providing a molding apparatus for a secondary battery pouch.
본 발명은 파우치 성형에 사용되는 필름이 전면에서 균일하게 연신되도록 할 수 있고, 파우치 성형시 파우치 필름상에 발생하는 Curing 현상을 방지할 수 있으며, 파우치 양면 드로잉 성형시 상부와 하부케이스 간격을 최대한 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 전극 셀이 수요되는 내부 체적을 최대로 늘릴 수 있도록 구성됨으로써, 대용량 전지 및 외관 변형이 없는 전지를 제조할 수 있게 해주는 이차전지용 파우치의 성형장치 및 성형방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 파우치의 딥드로잉 성형시 파우치 고정장치로 사용되는 스트리퍼부에 고탄성 고무를 2중 삽입 구성함으로써 드로잉시 파우치 필름의 전면이 균일하게 연신될 수 있도록 하고, 성형다이부의 상부케이스와 하부케이스 대면 부위에 아래로 오목한 소정 곡률을 적용하여 구성되는, 이차전지용 파우치의 성형장치에 관한 것이다.According to the present invention, the film used for forming the pouch can be uniformly stretched from the front side, and the curing phenomenon occurring on the pouch film during pouch forming can be prevented, and the upper and lower case gaps can be minimized during the pouch double side drawing molding. In addition, the present invention relates to a molding apparatus and a molding method of a secondary battery pouch, which enables the production of a large capacity battery and a battery without appearance deformation by being configured to maximize the internal volume required by the electrode cell. By inserting a high-elastic rubber into a stripper part used as a pouch fixing device during deep drawing molding of the pouch, the front surface of the pouch film can be uniformly stretched during drawing, and the upper case and the lower case facing parts of the forming die part For secondary batteries, configured by applying a predetermined curvature concave down to It relates to a molding apparatus of the pouch.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하고자 하나, 본 발명을 이에 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not intended to be limited thereto.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 파우치 성형 장치를 개략적으 로 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 파우치 성형장치 성형다이부의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 파우치 성형장치 스트리퍼부의 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 파우치 성형장치 펀치부의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 파우치 성형장치 다이부와 스트리퍼부 사이에 파우치가 개재되어 있는 모습을 나타내는 사시도이다.Figure 2 is a side cross-sectional view schematically showing a pouch forming apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of the forming die portion of the pouch forming apparatus according to the present invention, Figure 4 is a pouch forming apparatus according to the
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 파우치 성형장치는, 펀치부(200)에 연결되어 구성되며 펀치부(200)에 하강 압력을 부여하는 상부프레스(100); 성형다이부의 오목 구조와 대응하는 볼록구조로 형성되며 상부프레스(100)의 구동력에 의해 일정 압력 및 속도로 하강하여 파우치 필름(P)을 압박하여 연신시킴으로써 전지용 파우치로서의 구조를 형성시키는 펀치부(200); 성형다이부(400) 상에 놓여진 파우치 필름(P)을 상부에서 눌러 고정하는 역할을 하는 것으로서, 펀치부(200)의 볼록부(210)가 통과할 수 있도록 성형다이부(400)의 오목부에 해당하는 부분이 연통되어 구성되며, 성형다이부(400)와 마주보며 성형다이부(400) 위에 놓여진 파우치 필름(P)과 접하게 되는 하면에는 드로잉 성형시 파우치 필름(P)의 상면을 균일하게 압박해 줌으로써 펀치부(200)에 의해 파우치 필름(P)에 가해지는 연신력을 고르게 분산시키기 위한 파우치고정부재가 소정 높이 하향 돌출되어 구성되는 스트리퍼부(300); 파우치 필름(P)에 젤리롤 형태의 전극조립체(B)를 수용하기 위한 수용공간과 전지 충방전시 발생하는 가스를 수용하기 위한 가스방 성형을 위한 구조(410)(420)가 펀치부(200)의 볼록구조와 대응하는 오목구조로 형성되고, 하부케이스와 상부케이스가 대면하는 부위가 소정 하향 곡률의 오목구조로 구성되며, 그 위 에 놓여진 파우치 필름(P)이 스트리퍼부(300) 하면에 접촉할 때까지 하부프레스(500)의 구동력에 의해 일정 압력 및 속도로 상승하여 스트리퍼부(300)와 함께 파우치필름(P)을 지지 및 고정하는 성형다이부(400); 및 성형다이부(400)에 연결되어 구성되며 성형다이부(400)에 상승 압력을 부여하는 하부프레스(500)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the pouch forming apparatus of the present invention includes: an
이와 같은 본 발명의 파우치 성형장치에서, 펀치부(200)에 하강 압력을 부여함으로써 펀치부(200)의 볼록부(210)가 스트리퍼부(300)와 성형다이부(400) 사이에 개재된 파우치 필름(P)을 리튬 이차전지용 파우치 형상으로 드로잉성형할 수 있도록 구동력을 부여하는 상부프레스(100)는, 일반적으로 드로잉 성형에 사용되는 프레스와 마찬가지로 유압을 이용하는 형태의 것을 사용하며, 펀치부(200)는 상부프레스(100)의 실린더 종단부에 장착된다.In the pouch forming apparatus of the present invention as described above, a pouch in which the
또한, 본 발명에서 상기 펀치부(200)는, 성형다이부의 오목 구조와 대응하는 볼록부(210)가 스트리퍼부(300)를 통과하여 파우치 필름(P)을 압박하여 연신시킴으로써 전지셀 수용공간(3)과 가스방(4) 및 가스통로(5)를 비롯한 전지용 파우치로서의 구조를 형성시키는 것으로서, 수직하강하여 파우치 필름(P)을 연신시킨 후 재상승하여 원상복귀될 때 파우치와의 마찰력 또는 순간적으로 발생하는 진공압력에 의해 파우치의 형상이 변형되는 것을 방지하기 위한 다수의 공기구멍(220)이 구비됨으로써 성형된 파우치와의 분리가 원활하게 될 수 있도록 구성된다.In addition, in the present invention, the
성형다이부(400) 상에 놓여진 파우치 필름(P)을 상부에서 눌러 하부의 성형다이부(400)와 함께 고정하는 본 발명 파우치 성형장치의 스트리퍼부(300)의 하면 에는 파우치 필름(P)에 가해지는 연신력을 고르게 분산시키기 위한 파우치고정부재(310)(320)가 구비되는데, 여기서 파우치고정부재(310)(320)는 탄성 고무재질로 구성되며, 특히 EPDM(Ethylene Propylene Diene Mixture) 재질로 구성되는 것이 바람직하다.On the lower surface of the
이와 같은 파우치고정부재(310)(320)는 스트리퍼부(300) 하면으로 소정 높이 하향 돌출시킬 수 있는 방법이라면 어느 방법을 사용하여 구성하여도 관계없는데, 바람직하게는 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 탄성 고무 재질의 원형 밴드를 스트리퍼부 하면에 소정 깊이로 삽설하고 나머지 부분이 돌출되도록 구성하는 방법이 선호된다.The
이때 사용되는 탄성 고무 재질 원형 밴드의 직경은 2-3mm가 적당하며 이중 절반 정도 깊이로 삽설되어 구성되는 것이 바람직하다.At this time, the diameter of the elastic rubber material band used is 2-3mm is suitable and is preferably inserted into the depth of about half.
본 발명에서 파우치고정부재는 파우치에 수용공간(3)을 형성시키기 위한 연통부를 둘러싸는 내부파우치고정부재(310)와 이 내부파우치고정부재(310)와 함께 파우치에 가스방(4)을 형성시키기 위한 연통부까지 둘러싸는 외부파우치고정부재(320)의 이중 구조로 구성된다.In the present invention, the pouch fixing member has an inner
본 발명에서 파우치 필름(P) 상에 수용공간(3)과 가스방(4)을 포함하는 리튬 이차전지용 파우치 구조를 형성하기 위한 오목구조가 상면에 구성되어 있는 성형다이부(400)에는, 전극조립체를 수용공간(3)에 수납하고 상부케이스(2)와 하부케이스(1)를 대면하여 열접착 실링함에 있어 상부케이스와 하부케이스의 단차를 줄이기 위한 방법으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 중앙 폴딩기준선(430)을 적어도 한 곳 이상 구성할 수 있다.In the present invention, an electrode is formed in the molding die 400 having a concave structure for forming a pouch structure for a lithium secondary battery including the
이렇게 구성된 폴딩기준선(430)은 상부케이스(2)와 하부케이스(1)로 구성되는 파우치를 접어 열접착 실링할 때 정확한 기준점을 제시함으로써 각각의 케이스에 구성된 수용공간과 가스방들이 서로 어긋나 단차가 발생하는 것을 방지해주게 되는 것이다.The
또한, 성형다이부(400)에는 하부케이스(1)와 상부케이스(2)가 대면하는 부위가 소정 하향 곡률의 오목부로 구성되는데, 여기서 수용공간에 해당하는 상부케이스(2)와 하부케이스(1)가 접하게 되는 부분의 길이(L) 대 하향 곡률과 평면 사이에 발생하는 최대 단차 M의 비율 M/L은 0.5/30-1.0/30 가 바람직하며, 이 비율을 성형되는 수용공간의 깊이에 따라 변화할 수 있다.In addition, the forming
본 발명에서 이와 같이 구성되는 성형다이부(400)는 다수의 수용공간 및 가스방을 가지도록 설계함으로써 한번의 작업에 다수의 파우치를 생산할 수 있도록 구성될 수 있다.In the present invention, the molding die 400 configured as described above may be configured to produce a plurality of pouches in one operation by designing the plurality of receiving spaces and gas chambers.
본 발명에서 성형다이부(400)에 상승압력을 부여함으로써 그 위에 놓여진 파우치 필름(P)이 스트리퍼부(300)와 성형다이부(400) 사이에 고정될 수 있도록 하여 주는 하부프레스(500)는, 일반적으로 드로잉 성형에 사용되는 프레스와 마찬가지로 유압을 이용하는 형태의 것을 사용하며, 성형다이부(400)는 하부프레스(500)의 실린더 종단부에 장착된다.In the present invention, by applying an upward pressure to the molding die 400, the pouch film P placed thereon can be fixed between the
한편, 본 발명의 파우치 성형장치에서 상기 펀치부(200), 스트리퍼부(300) 및 성형다이부(400)는 장치 각 모서리에 총 4개 구성되어 상승 및 하강을 안내하는 원통형가대(S)에 서로 수평하게 고정되어 구성된다.On the other hand, in the pouch forming apparatus of the present invention, the
이하, 이상과 같이 구성되는 본 발명의 파우치 성형장치를 이용하여 리튬 이차전지용 파우치를 제조하는 공정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process of manufacturing a pouch for a lithium secondary battery using the pouch forming apparatus of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 성형되어질 파우치 필름(P))이 상기 스트리퍼부(300)와 상기 성형다이부(400) 사이로 공급되면, 하부프레스(500)의 구동력에 의해 성형다이부(400)가 하부프레스(500) 원통형가대(S)를 따라 수직상승하여 스트리퍼부(300)와 완전히 수평밀착한다.First, when the pouch film P to be molded is supplied between the
다음에, 상부프레스(100)의 구동력에 의해 펀치부(200)가 원통형가대(S)를 따라 계속 수직하강하여 스트리퍼부(300)의 연통부를 통과한 후 스트리퍼(300)와 성형다이부(500)에 의해 고정되어 있는 파우치 필름(P)을 성형다이부(500) 상에 구성되어 있는 형상대로 드로잉성형하게 되면 전지 조립용 파우치의 형상이 완성된다.Next, the
이후 일정 시간 정치 후 펀치부(200)를 상승시키고 성형다이부(400)를 하강시켜 원위치시킴으로써 1회의 파우치 제조공정은 완료되고 제조된 파우치는 후공정을 위하여 이송된다.Thereafter, after the fixed time is set, the
이와 같은 일련의 연속적인 제조 공정은 논리회로적으로 제어되는 프로세서에 의해 자동으로 순차제어된다.This series of continuous manufacturing processes is automatically controlled sequentially by a processor that is logically controlled.
이상과 같이 본 발명이 완성됨으로써, 펀치부(200)에 하강 압력을 부여하는 상부프레스(100); 성형다이부의 오목 구조와 대응하는 볼록구조로 형성되는 펀치부(200); 펀치부(200)의 볼록부(210)가 통과할 수 있도록 성형다이부(400)의 오목부에 해당하는 부분이 연통되어 구성되며, 성형다이부(400)와 마주보며 성형다이부(400) 위에 놓여진 파우치 필름(P)과 접하게 되는 하면에는 펀치부(200)에 의해 파우치 필름(P)에 가해지는 연신력을 고르게 분산시키기 위한 파우치고정부재가 소정 높이 하향 돌출되어 구성되는 스트리퍼부(300); 파우치 필름(P)에 젤리롤 형태의 전극조립체(B)를 수용하기 위한 수용공간과 전지 충방전시 발생하는 가스를 수용하기 위한 가스방 성형을 위한 구조(410)(420)가 펀치부(200)의 볼록구조와 대응하는 오목구조로 형성되고, 하부케이스와 상부케이스가 대면하는 부위가 소정 하향 곡률의 오목구조로 구성되는 성형다이부(400); 및 성형다이부(400)에 연결되어 구성되며 성형다이부(400)에 상승 압력을 부여하는 하부프레스(500)를 포함하여 구성되는, 이차전지용 파우치의 성형장치가 제공될 수 있게 되었다.By completing the present invention as described above, the
본 발명이 완성됨으로써, 이차전지용 파우치 제작시 발생하는 Curing 현상을 완화시킴으로써, 완성된 파우치에 크랙이나 핀홀이 발생할 염려가 적고, 특히 하부케이스와 상부케이스가 일체형으로 양면 성형될 시에 상부케이스와 하부케이스가 대면하기 시작하는 부위의 형상변화가 적으며, 이에 따라 열접착시 상부케이스와 하부케이스 간에 단차가 발생할 염려가 없고, 상부케이스와 하부케이스의 대면 간격을 좁게 할 수 있어서 최종 완성 전지의 외관이 찌그러지는 것을 방지할 수 있으며, 전극조립체를 수용하는 유효공간을 확대시킬 수 있는, 새로운 리튬 이차전지의 파우치 성형장치가 제공될 수 있게 된 것이다.As the present invention is completed, there is little risk of cracking or pinholes in the finished pouch by alleviating the curing phenomenon generated during fabrication of the secondary battery pouch, and the upper case and the lower case when the lower case and the upper case are integrally formed on both sides. There is little change in the shape of the part where the case starts to face, so there is no fear of step difference between the upper case and the lower case during heat bonding, and the gap between the upper case and the lower case can be narrowed so that the appearance of the final finished battery This distortion can be prevented and a pouch forming apparatus for a new lithium secondary battery, which can expand the effective space for accommodating the electrode assembly, can be provided.
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