KR20160086025A - 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치 - Google Patents

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KR20160086025A
KR20160086025A KR1020150003113A KR20150003113A KR20160086025A KR 20160086025 A KR20160086025 A KR 20160086025A KR 1020150003113 A KR1020150003113 A KR 1020150003113A KR 20150003113 A KR20150003113 A KR 20150003113A KR 20160086025 A KR20160086025 A KR 20160086025A
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Abstract

본 발명은 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 단위셀들을 적층하여 전극조립체를 제조하는 지그 장치로서, 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 양극과 음극 사이에 개재되는 제 1 분리막, 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막이 상호 접합된 구조의 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층되어 형성되는 단위셀 적층체; 상기 단위셀을 흡착하여 이송하는 흡착패드; 상기 흡착패드의 흡착면이 단위셀의 상면에 위치하도록 고정되어 있는 수평 플레이트; 상기 제 2 분리막의 외주부를 가압하기 위해 수평 플레이트에 고정되어 있는 가압 바; 상기 흡착패드와 가압 바에 구동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부를 본체에 고정하는 고정 지지부; 상기 단위셀의 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있는 베이스 플레이트; 및 상기 구동부 및 베이스 플레이트가 상면에 위치되어 있는 본체로 구성되어 있는 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치를 제공한다.

Description

가압 바를 포함하고 있는 지그 장치 {Jig Apparatus Comprising Press Bar}
본 발명은 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이 중, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극들과 음극들이 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 적층형 전극조립체는 제조 공정의 간소화 및 낮은 제조비로 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 전극조립체의 모식도들이 도시되어 있고, 도 2에는 종래의 적층형 전극조립체에 발생되는 분리막 접힘을 나타내는 모식도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참고하면, 전극 조립체(10)는, 양극들(11, 21), 음극들(12, 22), 및 양극들(11, 21)과 음극들(12, 22) 사이에 제 1 분리막들(15, 25)이 개재된 단위셀들(1, 2), 및 상기 단위셀들(1, 2) 상면에 제 2 분리막들(16, 26)이 부착되어 단위셀들(1, 2)이 적층되어 있는 구조이다. 또한, 양극들(11, 21) 및 음극들(12, 22)의 일측에는 돌출된 전극 탭들(13, 14, 23, 24)이 각각 전기적으로 부착되어 있다.
전극조립체(10)를 제조하는 과정에서 단위셀들(1, 2)을 적층할 때 제 2 분리막(16)이 접히는 경우 음극(12)이 외부로 노출되어 쇼트 불량이 발생된다.
따라서, 종래의 적층식 전극조립체를 제조하는 공정에서 단위셀들을 적층할 때에 분리막 접힘 또는 주름이 생겨 전극이 노출되어 쇼트가 발생되는 경우에 전지의 안전성에 문제를 발생시킬 뿐만 아니라 생산 공정 효율성이 저하되는 문제가 발생된다.
이로 인해 전지셀의 안전성 및 품질에 문제가 발생되어 분리막 접힘 불량 또는 주름을 방지할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 적층식 전지셀을 제조하는 공정에서 반제품 상태의 단위셀을 적층시 분리막 접힘 또는 주름이 접혀 전극이 노출될 경우 불량이 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가압 바를 이용하여 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 분리막으로 구성되어 있는 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막의 외주부를 가압하여 분리막 접힘 및 주름 불량 발생을 감소시킴으로써 전지셀의 성능 및 품질을 향상시켜 안전성을 확보할 수 있는 가압 바를 포함하는 지그 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치는,
하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 양극과 음극 사이에 개재되는 제 1 분리막, 및 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막이 상호 접합된 구조의 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층되어 형성되는 단위셀 적층체;
상기 단위셀을 흡착하여 이송하는 흡착패드;
상기 흡착패드의 흡착면이 단위셀의 상면에 위치하도록 고정되어 있는 수평 플레이트;
상기 제 2 분리막의 외주부를 가압하기 위해 수평 플레이트에 고정되어 있는 가압 바;
상기 흡착패드와 가압 바에 구동력을 제공하는 구동부;
상기 구동부를 본체에 고정하는 고정 지지부;
상기 단위셀의 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있는 베이스 플레이트; 및
상기 구동부 및 베이스 플레이트가 상면에 위치되어 있는 본체;
를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치는, 가압 바를 이용하여 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막의 외주부를 가압하여 분리막 접힘 및 주름 불량 발생을 감소시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀은 평면상으로 직사각형 또는 정사각형으로 형성되어 있는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 단위셀은 평면상으로 모서리들이 둥근 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 단위셀 적층체는 평면상 넓이가 다른 단위셀들이 적층되어 계단 형상의 단차가 형성되는 구조일 수 있다.
이 경우에, 상기 단위셀은 양측 외면의 극판들의 극성이 동일한 바이셀 또는 양측 외면의 극판들의 극성이 서로 다른 풀셀일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀을 고정하도록 전극단자들이 위치하는 부위에서 단위셀을 고정하는 단위셀 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 구조에서, 상기 단위셀은 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이 때, 상기 단위셀 적층체는 단위셀 둘 이상이 분리막이 개재된 상태로 적층될 수 있다 (L ＆ S 구조).
또 다른 구체적인 예에서, 상기 흡착패드는 전극단자가 위치하는 방향을 기준으로 흡착면이 단위셀의 상면과 마주하도록 수평 플레이트의 상부에 형성되어 있는 구멍에 결합되어 있는 구조일 수 있다.
경우에 따라, 상기 흡착패드는 둘 이상 배열되어 있으며, 전극판의 크기에 대응하여 간격이 조절되도록 결합구들이 흡착패드와 결합되어 수평 플레이트의 상부에 형성된 구멍에 결합되어 있는 구조일 수 있다.
이 경우에, 상기 가압 바는 흡착패드에 대향하는 위치에서 수평 플레이트의 하면에 고정되어 있는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서, 상기 가압 바는 수평 플레이트의 측면에 고정되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 가압 바의 크기는 부착된 면의 크기에 비해 100% 내지 120% 크기일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 가압 바는 단차에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 예를 들어, 상기 가압 바는 수평 플레이트로부터 돌출된 흡착패드의 길이에 비해 80% 내지 120% 크기일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 수평 플레이트의 상면 하측에는 구동부가 결합되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 수평 플레이트에는 장치를 연결하기 위한 배선 및 호스들이 통과하는 구멍들이 형성되어 있는 구조일 수 있으며, 예를 들어, 상기 수평 플레이트는 외형이 T자 형상일 수 있다.
또, 상기 수평 플레이트의 중앙부의 폭은 전극판 폭 크기에 비해 50% 내지 80%의 크기일 수 있다.
본 발명은 또한, 지그 장치를 사용하여 제조된 이차전지 및 상기 이차전지를 단위셀로서 포함하고 있는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다.
예를 들어, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치는, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막으로 구성되어 있는 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막의 외주부를 가압 바로 가압하여 분리막 접힘 및 주름 불량 발생을 감소시키는 효과를 제공한다.
이로 인해 생산 공정 효율성을 개선하고, 전지셀의 성능 및 품질을 향상시켜 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 적층형 전극조립체의 모식도이다;
도 2는 종래의 적층형 전극조립체에 발생되는 분리막 접힘의 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 상에 위치하고 있는 가압 바의 모식도이다;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위셀 상에 위치하고 있는 가압 바의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 지그 장치의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀 상에 위치하고 있는 가압 바의 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 단위셀 적층체(100)는 양극(111), 음극(112), 양극과 음극 사이에 개재되는 제 1 분리막(115)과 외측면에 위치하는 제 2 분리막(116)이 상호 접합된 구조의 단위셀(101) 및 양극(121), 음극(122), 제 1 분리막(125)과 제 2 분리막(126)으로 구성되는 단위셀(102)이 적층되는 구조로서, 평면상으로 직사각형 형태이다.
전극 탭들(113, 114, 123, 124)은 평면상 상부 방향(Y방향)을 기준으로 전극판의 상변에 위치하고, 가압 바(130)는 제 2 분리막(116)의 하면(136)을 중력 방향에서 가압하도록 수평 플레이트(도 5: 330)의 하면에 고정되어 가압하는 구조로 이루어져 있다. 가압 바(130)의 길이(H1)는 제 2 분리막(116)의 하면의 폭(W1)에 비해 120%의 크기로 형성되어 있다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위셀 상에 위치하고 있는 가압 바의 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 단위셀 적층체(200)는 평면상으로 상부 모서리들이 직각 형상이며, 하부 모서리들은 둥근 형상이다. 단위셀 적층체(200)는 평면상 넓이가 다른 단위셀들(201, 202)이 적층되어 계단 형상의 단차(A)가 형성되어 있다.
가압 바들(230, 231)은 제 2 분리막(226)의 하면(236) 및 측면(237)을 중력 방향으로부터 가압하도록 흡착패드(도 5: 320, 321)에 대향하는 위치에서 수평 플레이트(도 5: 330)의 하면(236) 및 측면(237)을 가압하는 구조로 이루어져 있다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 지그 장치의 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 지그 장치(300)는 단위셀(341)을 흡착하여 이송하는 흡착패드들(320, 321), 흡착패드들(320, 321)의 흡착면이 고정되어 있는 수평 플레이트(330), 수평 플레이트(330)에 고정되어 있는 가압 바(350), 구동부(360), 고정 지지부(370), 베이스 플레이트(380) 및 본체(390)로 구성되어 있다.
흡착패드들(320, 321)은 전지셀(341)의 폭 방향에 대응하여 전지셀(341)의 상면과 마주하는 위치에 2개가 배열되어 있다.
흡착패드들(320, 321)은 단위셀(341)의 길이 방향을 기준으로 흡착면이 단위셀(341)의 상면과 마주하도록 수평 플레이트(330)의 상부에 형성되어 있는 구멍들(331, 332)에 결합구들(323, 324)에 의해 결합되어 있다.
흡착패드들(320, 321)은 단위셀(341)을 흡착하여 이송시키는 역할을 하며, 단위셀(341)을 고정하도록 전극단자들(도 4: 213, 214)이 위치하는 부위에서 단위셀 고정부(395)가 배치되어 있다.
결합구들(323, 324)은 흡착패드들(320, 321)과 결합되어 수평 플레이트(330)의 상부에 형성된 구멍들(331, 332)에 고정되어 있으며, 전지셀(341)의 폭 방향으로 간격이 조절되도록 구멍들(331, 332)에서 각각 이동되는 구조이다.
가압 바(350)는 수평 플레이트(330)에 고정되어 있는 흡착패드들(320, 321)에 대해 전지셀(341)의 길이 방향으로 대향하는 위치에서 수평 플레이트(330)의 하면에 고정되어 있고, 그 하면에 대향면인 수평 플레이트(330)의 상면 하측에 구동부(360)가 결합되어 있다.
수평 플레이트(330)는 전체 외형이 T자 형상으로 중앙부의 폭(W3)은 단위셀(341)의 폭 크기에 비해 50%의 크기이다. 수평 플레이트(330)에는 장치들을 연결하기 위한 배선(336) 및 호스들(337)이 통과할 수 있는 구멍들(333, 334)이 형성되어 있다.
구동부(360)는 수평 플레이트(330)의 상면 하측에 부착되어 흡착패드들(320, 321)과 가압 바(350)에 구동력을 제공한다. 구동부(360)는 고정 지지부(370)에 결합되어 본체(390)에 고정되어 있다.
베이스 플레이트(380)에는 단위셀(341)의 외형에 대응하는 형상으로 만입부(393) 본체(390)의 상면에 형성되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (23)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 단위셀들을 적층하여 전극조립체를 제조하는 지그 장치로서,
    하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 양극과 음극 사이에 개재되는 제 1 분리막, 단위셀의 최상면에 위치하는 제 2 분리막이 상호 접합된 구조의 단위셀이 둘 이상의 개수로 적층되어 형성되는 단위셀 적층체;
    상기 단위셀을 흡착하여 이송하는 흡착패드;
    상기 흡착패드의 흡착면이 단위셀의 상면에 위치하도록 고정되어 있는 수평 플레이트;
    상기 제 2 분리막의 외주부를 가압하기 위해 수평 플레이트에 고정되어 있는 가압 바;
    상기 흡착패드와 가압 바에 구동력을 제공하는 구동부;
    상기 구동부를 본체에 고정하는 고정 지지부;
    상기 단위셀의 형상에 대응하는 만입부가 형성되어 있는 베이스 플레이트; 및
    상기 구동부 및 베이스 플레이트가 상면에 위치되어 있는 본체;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 평면상으로 직사각형 또는 정사각형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단위셀은 평면상으로 모서리들이 둥근 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀 적층체는 평면상 넓이가 다른 단위셀들이 적층되어 계단 형상의 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 외면의 극판들의 극성이 동일한 바이셀 또는 양측 외면의 극판들의 극성이 서로 다른 풀셀인 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀을 고정하도록 전극단자들이 위치하는 부위에서 단위셀을 고정하는 단위셀 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀 적층체는 단위셀 둘 이상이 분리막이 개재된 상태로 적층 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치. (L ＆ S 구조)
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착패드는 전극단자가 위치하는 방향을 기준으로 흡착면이 단위셀의 상면과 마주하도록 수평 플레이트의 상부에 형성되어 있는 구멍에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 흡착패드는 둘 이상 배열되어 있으며, 전극판의 크기에 대응하여 간격이 조절되도록 결합구들이 흡착패드와 결합되어 수평 플레이트의 상부에 형성된 구멍에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 가압 바는 흡착패드에 대향하는 위치에서 수평 플레이트의 하면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 가압 바는 수평 플레이트의 측면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 가압 바의 크기는 부착된 면의 크기에 비해 100% 내지 120% 크기인 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  14. 제 4 항에 있어서, 상기 가압 바는 단차에 대응하는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 가압 바는 수평 플레이트로부터 돌출된 흡착패드의 길이에 비해 80% 내지 120% 크기인 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 플레이트의 상면 하측에는 구동부가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 플레이트에는 장치를 연결하기 위한 배선 및 호스들이 통과하는 구멍들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 플레이트는 외형이 T자 형상인 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 수평 플레이트의 중앙부의 폭은 전극판 폭 크기에 비해 50% 내지 80%의 크기인 것을 특징으로 하는 지그 장치.
  20. 제 1 항에 따른 지그 장치를 사용하여 제조된 것을 특징으로 이차전지.
  21. 제 20 항에 따른 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  22. 제 21 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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