KR20160138810A - 전극리드 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

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Abstract

전극리드 단변과 리드필름 사이의 갭을 줄일 수 있도록 형상이 개선된 전극리드 제조방법 및 제조장치를 제공한다. 본 발명에 따른 전극리드 제조방법은 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 압연장치에 의해 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 가압의 정도는 상기 금속 판재 중앙부에 비해 양단부의 압축율을 크게 하여, 가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 된다.

Description

전극리드 제조방법 및 제조장치{Method and apparatus for manufacturing electrode lead}
본 발명은 파우치형 이차전지에 적용될 수 있는 전극리드, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양단부가 개선된 전극리드 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차(Electric Vehicle, EV) 또는 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이차전지는 적용 형태나 구조 등에 따라 금속성의 하드 케이스 등에 의하여 내부 요소가 구성되는 캔형 전지 등을 비롯하여 다양하게 분류될 수 있는데, 최근 모바일 기기가 소형화됨에 따라, 두께가 얇은 각형, 파우치형에 대한 수요가 증가되고 있다. 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조 비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 이차전지에 대해 관심이 높은 실정이다. 또한, 고출력 대용량을 필요로 하는 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 전원으로서 파우치형 이차전지에 대한 개발 및 상용화가 이루어지고 있는 상황이다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 평면 투영도이고, 도 2는 이러한 파우치형 이차전지의 실링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는 파우치 외장재(20), 전극조립체(30), 전극탭(40), 전극리드(50) 및 리드필름(60)을 포함한다.
전극탭(40)은 전극조립체(30)로부터 연장되고, 전극탭(40)에는 전극리드(50)가 용접되어 있다. 파우치 외장재(20)는 전극조립체(30)를 수용할 수 있도록 상부시트와 하부시트로 구성되어 있으며 각 시트는 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진다. 리드필름(60)은 전극리드(50)와 파우치 외장재(20)의 밀봉성과 절연을 위한 것으로, 전극리드(50)와 파우치 외장재(20) 내측면 사이에 개재된다.
이러한 파우치형 이차전지(10) 제조를 위해서는 도 2에서와 같이 파우치 외장재(20)의 상부시트와 하부시트 사이의 노출 공간에 전극리드(50)가 용접된 전극조립체(미도시)를 수납하고 전극리드(50)와 파우치 외장재(20)의 내측면 사이에 리드필름(60)을 삽입하여 고온, 고압에 의해 열융착하여 실링한다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 단면도이다.
도 3을 참조하면, 도 2와 같은 실링 단계 이후의 리드필름(60), 전극리드(50), 파우치 외장재(20)의 결합 상태를 볼 수 있다. 이차전지가 중대형화되어 그 크기가 증가하여 전극리드(50)가 두꺼워지는 경우에는 참조부호 A로 표시한 바와 같이 리드필름(60)이 전극리드(50)의 측부위를 완전히 덮지 못하여 전극리드(50) 단변과 리드필름(60) 사이의 갭(G)이 생기게 된다. 따라서 실링 불량 및 접합 강도 저하가 발생되어, 파우치 외장재(20) 내에 있는 전해액의 누액, 발화, 폭발의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 참조부호 B로 표시한 바와 같이 전극리드(50)의 모서리부가 날카롭게 90°각도로 형성되어 모서리부에 전하(예를 들면 전자)가 모여 절연파괴 또는 고압인가시 누설전류가 흐르는 문제 등 절연저항 문제가 빈번히 발생한다. 그리고, 모서리부에서 리드필름(60)에 기계적 응력이 집중되면 파단되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전극리드 단변과 리드필름 사이의 갭을 줄일 수 있도록 형상이 개선된 전극리드 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전극리드 제조방법은 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 압연장치에 의해 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 가압의 정도는 상기 금속 판재 중앙부에 비해 양단부의 압축율을 크게 하여, 가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 된다.
상기 압연장치는 그 양단부가 중앙부에 비해 직경이 큰 한 쌍의 롤러를 가지고 있는 것일 수 있다.
상기 가압된 금속 판재의 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 가압된 금속 판재의 양단부 최소 두께 D2는 D1/2 이하가 되도록 할 수 있다. 그리고, 상기 경사면의 길이 L은 10D1 이하가 되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조방법은 상기 금속 판재를 롤투롤(roll-to-roll) 이송하면서 가압하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조방법은 상기 가압된 금속 판재를 그 폭 방향을 따라 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조장치는 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절하는 것으로, 이송되는 금속 판재를 상하에서 가압하는 상, 하부 압연롤러를 포함하고, 상기 압연롤러는 제1 직경의 양 외측 원통부와 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경의 내측 원통부 사이에 경사이음부가 형성된 봉 형상이며, 상기 금속 판재는 상기 상, 하부 압연롤러의 경사이음부와 내측 원통부로 둘러싸인 부분을 통과하면서 가압되어, 가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 된다.
본 발명에 따른 전극리드 제조장치는 상기 금속 판재를 롤투롤 이송하면서 가압하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조장치는 상기 가압된 금속 판재를 그 폭 방향을 따라 절단하는 절단부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조장치는 상기 상, 하부 압연롤러 사이의 간격을 조절하는 제어부, 이송 롤러 및 권취 롤러를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조장치는 상기 금속 판재의 진입 각도를 조절하는 제1 조정 롤러와 상기 금속 판재의 반출각도를 조절하는 제2 조정 롤러를 상기 압연롤러 전후방에 각각 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 제조방법 및 제조장치에 따르면, 제조되는 전극리드는 중앙부에 비해 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 된다. 이에 따라, 예를 들어 단면이 팔각형인 전극리드를 제조할 수 있다.
이러한 전극리드는 그 단변과 리드필름 사이의 갭을 종래에 비하여 크게 줄일 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 전극리드 형상 변경을 통해 실링 공정 불량을 개선한다. 특히 개선된 형상의 전극리드는 복잡한 방법에 의하지 않고 롤러를 이용한 가압, 예컨대 압연 공정의 롤러 형상 변경을 통해 얻을 수 있어 경제적이다.
본 발명에 따르면, 전극리드가 두꺼운 경우 전극리드와 파우치 외장재 열융착 시에 발생하던 문제들도 해결할 수 있다. 전극리드의 양단부에 경사면을 갖도록 함으로써 실링 면적 증가에 의한 실링부 접합 강도 개선 효과가 있다. 뿐만 아니라, 전극리드의 모서리부가 종래처럼 날카롭게 형성되지 않으므로, 모서리에서의 전류 집중이나 리드필름의 파단 문제를 해결할 수 있으며, 외부 충격이 가해지더라도 리드필름과 전극리드 접착 부위의 벌어짐 문제가 감소되고, 가해진 외부 충격의 전달이 감소하므로 전극탭과 전극리드의 용접 부위도 견고하게 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 전극리드의 모서리부를 둘러싸는 리드필름의 급격한 절곡으로 인해 모서리부에 발생되는 절연파괴와 균열에 의한 전해액의 누출 등의 문제를 해결할 수 있고, 이에 따른 전지의 안전성과 전지 수명을 증가시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 파우치형 이차전지의 평면 투영도이다.
도 2는 이러한 파우치형 이차전지의 실링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극리드 제조방법의 순서도이다.
도 5는 도 4의 제조방법에 따른 전극리드 단면의 다양한 예를 도시한다.
도 6은 도 4의 제조방법에 이용될 수 있는 한 쌍의 프레스 롤러를 도시한다.
도 7은 도 4의 제조방법에 따른 전극리드가 리드필름과 접합된 상태를 보여주기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극리드 제조장치의 개략적인 도면이다.
도 9는 도 8의 전극리드 제조장치에서 압연롤러 부분의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극리드 제조장치의 모식도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극리드 제조장치의 모식도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면과 실시예가 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이고 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극리드 제조방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 전극리드용 금속 판재를 준비한다(단계 s1).
전극리드용 금속 판재는 전기적 전도성이 좋은 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어 금속 판재는, 전기적 전도성이 좋은 알루미늄, 구리, 니켈 및 SUS 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명은 이러한 금속 판재의 구체적인 종류에 한정되는 것은 아니며, 전극리드 재료로서 이용될 수 있는 다양한 재료가 본 발명에 채용될 수 있다.
바람직하게는, 이러한 금속 판재는, 전극리드가 부착되는 전극판과 동일한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 재질을 주성분으로 하는 양극판에 부착되는 양극리드를 제조하고자 하는 경우, 금속 판재는 주성분으로 알루미늄을 포함할 수 있다. 또한, 구리 재질을 주성분으로 하는 음극판에 부착되는 음극리드를 제조하고자 하는 경우, 금속 판재는 주성분으로 구리를 포함할 수 있다.
전극리드용 금속 판재는 다음과 같이 준비될 수 있다. 먼저 전극리드 재료를 준비하고, 이러한 전극리드 재료를 넓은 판형으로 성형하여 판형 리드가 형성되도록 한다. 그리고 나서, 원하는 전극리드의 폭을 가지도록 판형 리드를 스트립(strip) 모양으로 절단한다.
다음으로, 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 압연장치에 의해 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절한다(단계 s2).
금속 판재는 이차전지에서 요구되는 두께로 압연(압연장치에 의해 가압)된다. 압연 전 금속 판재의 두께를 T1이라 하고 압연 후 금속 판재의 두께를 T2라고 하면 T2 < T1의 관계를 갖는다. 이 때 가압의 정도는 상기 금속 판재 중앙부에 비해 양단부의 압축율을 크게 하여, 가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지도록 한다. 즉, 본 발명에서는 금속 판재의 두께 조절시 양단부 가공이 동시에 행해진다. 양단부의 압축율을 크게 하는 방법은 양단부에 보다 큰 압력이 인가되도록 하는 방법, 예를 들면 중앙부보다 양단부가 더욱 좁은 틈을 통과하도록 압연하는 방법이 가능하다. 본 발명에서 제안하는 전극리드 제조장치는 이러한 방법을 구현하며 다음에 상세히 설명한다.
그리고, 가압하는 단계는 상기 금속 판재를 롤투롤 이송하면서 수행할 수 있다. 이후, 상기 가압된 금속 판재를 그 폭 방향을 따라 절단한다(단계 s3). 미리 길이 방향으로 절단된 금속 판재를 사용하는 경우에는 이 과정을 생략할 수 있다.
이와 같은 방법을 통하여, 중앙부에 비하여 양단부의 두께가 작아져 경사면을 가지는 원하는 형상의 전극리드를 얻을 수 있다. 상술한 전극리드 제조방법은, 양극리드와 음극리드의 제조에 모두 적용될 수 있다.
도 5는 이러한 제조방법에 따른 전극리드 단면의 다양한 예를 도시한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 전극리드(150) 양측 가장자리에는 바깥쪽으로 갈수록 두께가 작아지도록 경사면(150a, 150b)이 형성된다. 전극리드(150)의 단면은 육각형이다.
양측 가장자리 단부가 도 5의 (a)에서와 같이 뾰족하면 이 부분에서 리드필름 파단문제가 발생할 수도 있으므로 리드필름이 전극리드(150)의 양측 가장자리에 미융착되는 문제가 발생하지 않을 정도의 두께라면 도 5의 (b)에서와 같이 단부(S)가 약간의 두께를 가져도 좋다. 이 때, 전극리드(150)의 단면은 팔각형이다. 본 발명에서 제안하는 전극리드 제조장치는 특히 이러한 형상의 전극리드 제조를 위한 장치이다.
가압을 하는 방법, 공정 조건, 재료 종류 등에 따라서는 전극리드(150)의 양측 단부(S')가 도 5의 (c)에서와 같이 곡면으로 형성될 수도 있다. 곡면 단부는 리드필름의 끊어짐과 불완전 융착을 해결할 수 있다. 각이 지지 않도록 둥그렇게 형성하면 날카로움에 의한 균열이 발생하기 어렵고 첨부에 전하가 집중하는 현상도 방지할 수 있다.
상기 금속 판재 중앙부에 비해 양단부의 압축율을 크게 하기 위하여, 상기 압연장치는 도 6에 도시한 바와 같이 그 양단부가 중앙부에 비해 직경이 큰 한 쌍의 롤러(200)를 가지고 있는 것일 수 있다. 롤러(200)는 원하는 형상의 전극리드를 얻을 수 있도록 변경될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극리드 제조방법으로 제조된 바람직한 전극리드가 파우치형 이차전지에 적용이 될 때에 리드필름과의 접착 상태를 보여준다. 종래기술과의 반복적인 설명을 피하기 위하여 특징부만 도시한 것이다.
종래 경우인 도 3과 비교시, 전극리드(150)와 리드필름(160) 사이의 접합 면적이 증가하며 전극리드(150), 리드필름(160) 및 파우치 외장재(120) 사이의 실링부분의 접합 강도가 개선되고 전극리드(150) 단선 문제도 개선될 것임을 알 수 있다. 이와 같이 전극리드 형상 변경을 통해 실링 공정의 불량을 개선할 수 있고, 전극리드 양측 단부의 경사면을 통한 실링 면적 증가에 의해 접합 강도가 개선된다.
제조 조건은 전극리드(150) 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 가압된 금속 판재의 양단부(S) 최소 두께 D2는 D1/2 이하가 되도록 하는 것일 수 있다. 그리고, 상기 경사면(150a, 150b)의 길이 L은 10D1 이하가 되도록 할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 리드필름(160)에 의해 접착되는 모서리부가 100° 이상의 각도로 완만히 경사지게 테이퍼(taper) 처리될 수 있다.
즉, 도시한 바와 같이, 전극리드(150)는 널찍한 평판 형상이지만 경사면(150a, 150b)을 가지고 있으므로, 모서리부는 100° 이상, 보다 바람직하게는 130° 이상의 둔각으로 형성되어 상면과 하면에 대하여 단부가 완만하게 경사져 형성된다. 따라서, 전극리드(150)의 모서리부에 급격한 절곡이 형성되지 않아 쐐기와 같은 작용을 하지 못하므로 그 위에 접착되는 리드필름(160)은 균열이 발생하기 어렵고 전하의 집중 현상도 발생하지 않는다.
D1은 이차전지에서 원하는 규격에 따를 수 있다. 예를 들어 D1은 0.1~0.3mm가 되도록 할 수 있다. 다만, 이러한 전극리드의 두께는 이차전지의 종류나 성능, 형태 등에 따라 다양하게 구성될 수 있다. D2는 전극리드(150)에 부착이 되는 리드필름의 두께도 고려하여 정할 수 있다. 리드필름의 두께는 0.15mm 내외일 수 있다.
도 7을 참조하면, 리드필름(160)이 전극리드(150)의 양측 가장자리 단부에 거의 빈 틈이 없도록 융착될 수 있다. 전극리드(150)가 두껍더라도 리드필름(160)이 전극리드(150)의 좌우 가장자리 단부에 빈틈없이 그리고 끊어짐 없이 열융착되므로 전극리드(150)의 두께를 증가시키더라도 파우치 외장재의 밀봉이 제대로 이루어진다. 따라서 전해질의 누설문제는 발생하지 않으며, 이차전지가 대형화되어 최근의 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 등에 적용코자 할 때 전극리드(150)를 두껍게 하여 전극자체 강도의 증가, 전류인가에 따른 저항감소, 및 발열억제 효과의 증대 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 제조방법으로 제조한 전극리드는 리드필름과의 접착성이 향상되어 전극리드와 리드필름과 파우치 외장재의 최내층 간에 열융착에 의한 실링부의 안정성과 밀봉도를 안정하게 유지하여 외부로부터 수분이 침투하고 내부의 전해액이 누설되는 것을 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 실링부의 접합 강도가 증가하므로 외부 충격의 전달이 감소되어, 전극탭과 전극리드 사이의 용접부 단락 위험도 감소한다. 전극탭과 전극리드의 용접 부위도 견고하게 유지할 수 있으므로, 전지의 안전성과 전지 수명을 증가시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극리드 제조장치의 개략적인 도면이고, 도 9는 도 8의 장치에서 압연롤러 부분의 정면도이다.
도 8의 전극리드 제조장치(300)는 도 4를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 전극리드 제조방법의 s2 단계를 수행하는 데에 적합한 장치이다.
전극리드 제조장치(300)는 전극리드용 금속 판재(M)를 그 길이 방향으로 주행시키면서 가압하여 금속 판재(M)의 두께를 조절한다. 주행 방향은 화살표로 표시한 바와 같다. 주행을 위해서는 주행 레일, 주행 레일 구동부 등을 포함할 수 있다. 전극리드 제조장치(300)는 이송되는 금속 판재(M)를 상하에서 가압하는 상, 하부 압연롤러(210)를 포함한다.
압연롤러(210)는 제1 직경의 양 외측 원통부(210a)와 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경의 내측 원통부(210b) 사이에 경사이음부(210c)가 형성된 봉 형상이다. 압연롤러(210)는 금속 판재(M)가 통과하면서 압연될 수 있도록 금속 판재(M)의 두께보다 좁은 폭으로 상호 이격된 위치에서 회전한다. 이를 위해 압연롤러(210)를 회전시키는 동력부를 더 포함할 수 있다. 상, 하부 압연롤러(210) 사이의 간격을 조절하는 제어부도 포함할 수 있다.
금속 판재(M)는 상, 하부 압연롤러(210)의 경사이음부(210c)와 내측 원통부(210b)로 둘러싸인 부분을 통과하면서 가압되어, 가압된 금속 판재(M')는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 되고, 소정 길이로 절단되면 도 5의 (b)와 같은 전극리드(150)로 제조가 된다. 즉, 압연으로 인해 그 두께가 얇아지는 반면 폭은 증가하게 되어 처음에 단면이 직사각형이던 스트립 상태의 금속 판재(M)가 압연롤러(210)를 통과하면서는 중앙부의 두께도 얇아지면서 양단부가 경사지게 폭이 늘어난 팔각형 단면을 가지게 된다.
금속 판재(M)의 전성(malleability)이 큰 경우에는 도 5의 (c)와 같이 전극리드의 단부(S')가 곡선 형태로 둥그렇게 형성된 전극리드(150)를 제조할 수도 있다. 전성이란, 압력을 받으면 얇게 펴지는 성질을 말한다. 전극리드(150)의 좌우측 첨단부가 각이 지지않도록 둥그렇게 형성하면 날카로움에 의한 균열이 발생하기 어렵고 첨부에 전하가 집중하는 현상도 방지할 수 있다.
도 7을 참조하여 설명한 바와 같은 전극리드(150)를 제조할 수 있도록, 즉, 전극리드(150) 중앙부 두께가 D1이고, 가압된 금속 판재의 양단부(S) 최소 두께가 D2이고 경사면(150a, 150b)의 길이가 L이 될 수 있도록, 상, 하부 압연롤러(210) 사이의 내측 원통부(210b) 간의 간격이 D1이 되도록 하고, 경사이음부(210c)의 각도를 결정하여 상, 하부 압연롤러(210)를 구성할 수 있다.
금속 판재(M)의 원활한 가공을 위하여 가열을 하는 장치도 포함될 수 있다. 가열을 하는 장치는 금속 판재(M)가 가압되기 이전에 또는 가압되는 도중에 금속 판재(M)를 가열하는 것일 수도 있다. 가열은 직접 가열 또는 고주파 유도 방식일 수 있다. 금속 판재(M)는 금속 성분을 주로 포함하고 있으므로, 금속 판재(M)가 가열되는 경우 금속 판재(M)의 온도가 높아지게 되므로, 금속 판재(M)의 전성이 높아질 수 있다. 금속의 전성은 온도에 비례하며, 온도의 영향을 크게 받는다. 따라서, 금속 판재(M)를 동일한 압력으로 가압하더라도 가열된 금속 판재(M)는 가열되지 않은 금속 판재(M)보다 얇게 펴지기 쉽다.
압연롤러(210)의 속도 100 ~ 200m/min일 수 있고, 압연 하중은 1.0 ~ 3.0Ton일 수 있다. 마찰계수는 0.1 내지 0.2일 수 있다. 압연롤러(210)의 표면 경도는 1000 Hv 내지 6000 Hv일 수 있다. 이러한 표면 경도를 제공하기 위하여, 압연롤러(210)는 그 표면에 코팅층이 형성된 금속재질의 롤러일 수 있다. 코팅층은 예를 들어 크롬이나 비정질 탄소 코팅층일 수 있으며, 바람직하게는 DLC(Diamond-like-Carbon) 코팅일 수 있다. DLC 코팅은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), 이온 플레이팅(ion plating), 레이저 어블레이션(laser ablation), 및 여과 진공 아크 플라즈마(filtered vacuum arc plasma) 코팅 등의 방법으로 제공할 수 있다.
도 8에서 전극리드 제조장치(300)는 금속 판재(M)의 진입 각도를 조절하는 제1 조정 롤러(220)와 가압된 금속 판재(M')의 반출각도를 조절하는 제2 조정 롤러(230)를 상기 압연롤러(210) 전후방에 각각 더 포함하는 것을 예로 들었다. 조정 롤러는 필요한 위치에 더 추가되거나 생략될 수 있다. 전극리드 제조장치(300)는 그 밖에 일반적인 압연장치를 구성하는 다른 부품들도 포함할 수 있다. 예를 들어 압연유를 공급하는 부품을 압연롤러(210) 주변이 포함할 수 있다. 특히, 도 4를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 전극리드 제조방법의 s3 단계를 수행할 수 있도록, 가압된 금속 판재(M')를 그 폭 방향을 따라 절단하는 절단부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 절단부를 더 포함하는 전극리드 제조장치는 도 10과 같은 모식도를 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 전극리드 제조장치(300')는 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 압연롤러(210)와 함께 절단부(240)를 포함한다. 절단부(240)는 블레이드(blade)로 구성될 수 있다. 금속 판재(M)는 압연롤러(210)를 통과하면서 폭이 조절된 가압된 금속 판재(M')가 되고 압연롤러(210)와 인라인(in-line)으로 설치되는 절단부(240)를 통과하면서 절단되어 전극리드(150)로 제조된다. 절단부(240)는 절단하는 과정에서 전극 탭의 절단 면에 버(burr)가 발생하지 않도록 하는 구성을 취함이 바람직하다. 전극리드 제조장치(300')의 그 밖의 사항은 전극리드 제조장치(300)와 같다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극리드 제조장치의 모식도이다.
도 11을 참조하면, 전극리드 제조장치(300")는 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 압연롤러(210)와 함께 금속 판재(M)를 롤투롤 이송하기 위한 이송 롤러(250), 권취 롤러(260)를 포함한다. 이송 롤러(250), 다른 말로 피딩 롤에 감겨있던 금속 판재(M)를 풀어 압연롤러(210)를 통과시키면서 압연하고, 이에 따라 폭이 조절된 가압된 금속 판재(M')는 권취 롤러(260), 다른 말로 와인딩 롤에 권취한다. 전극리드 제조장치(300")의 그 밖의 사항은 전극리드 제조장치(300)와 같다.
이와 같은 전극리드 제조장치들에 따르면, 전극리드용 금속 판재의 두께를 조절하는 동안 양단부가 경사지도록 하기 때문에 같은 단계의 공정 내에서 단부 처리가 가능하므로, 전극리드 제조 후 별도의 후가공을 통해 단부를 가공하는 경우에 비하여 비용과 시간이 절약되어 경제적이다. 전극리드의 제조 비용 및 시간을 감소시켜 전극리드의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
120 : 파우치 외장재 150 : 전극리드
150a, 150b : 경사면 160 : 리드필름
200 : 롤러 M : 금속 판재
M': 가압된 금속 판재 210 : 압연롤러
210a : 양 외측 원통부 210b : 내측 원통부
210c : 경사이음부 220, 230 : 조정 롤러
240 : 절단부 250 : 이송 롤러
260 : 권취 롤러 300, 300', 300": 전극리드 제조장치

Claims (13)

  1. 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 압연장치에 의해 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 가압의 정도는 상기 금속 판재 중앙부에 비해 양단부의 압축율을 크게 하여,
    가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 되는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압연장치는 그 양단부가 중앙부에 비해 직경이 큰 한 쌍의 롤러를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재의 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 가압된 금속 판재의 양단부 최소 두께 D2는 D1/2 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재의 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 경사면의 길이 L은 10D1 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 판재를 롤투롤 이송하면서 가압하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재를 그 폭 방향을 따라 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조방법.
  7. 전극리드용 금속 판재를 그 길이 방향으로 주행시키면서 가압하여 상기 금속 판재의 두께를 조절하는 것으로,
    이송되는 금속 판재를 상하에서 가압하는 상, 하부 압연롤러를 포함하고,
    상기 압연롤러는 제1 직경의 양 외측 원통부와 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경의 내측 원통부 사이에 경사이음부가 형성된 봉 형상이며,
    상기 금속 판재는 상기 상, 하부 압연롤러의 경사이음부와 내측 원통부로 둘러싸인 부분을 통과하면서 가압되어,
    가압된 금속 판재는 양단부로 갈수록 두께가 작아져 경사면을 가지게 되는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재의 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 가압된 금속 판재의 양단부 최소 두께 D2는 D1/2 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재의 중앙부 두께가 D1일 때에 상기 경사면의 길이 L은 10D1 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 금속 판재를 롤투롤 이송하면서 가압하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 가압된 금속 판재를 그 폭 방향을 따라 절단하는 절단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 상, 하부 압연롤러 사이의 간격을 조절하는 제어부, 이송 롤러 및 권취 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 금속 판재의 진입 각도를 조절하는 제1 조정 롤러와 상기 금속 판재의 반출각도를 조절하는 제2 조정 롤러를 상기 압연롤러 전후방에 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극리드 제조장치.
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