KR20170089206A - Manufacturing Apparatus for Battery Case Capable of Mounting Electrode Assembly of High Capacity Therein - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대용량의 전극조립체 수납이 가능한 전지케이스의 제조 장치 에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a battery case capable of accommodating a large-capacity electrode assembly.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 특히, 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구 및 상용화가 이루어 지고 있다.2. Description of the Related Art [0002] As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has rapidly increased. In particular, lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage among secondary batteries have been researched and commercialized have.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in view of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a small thickness. In terms of materials, lithium ion batteries having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.
이러한 이차전지는, 그것의 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있다. 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.Such a secondary battery can be classified into a cylindrical battery cell, a prismatic battery cell, and a pouch-shaped battery cell depending on its shape. Among them, a pouch-type battery cell which can be stacked with a high degree of integration, has a high energy density per unit weight, and is inexpensive and easy to deform is attracting much attention.
상기 파우치형 이차전지는, 연성의 라미네이트 시트를 전지케이스로 이용하여, 라미네이트 시트 상에서 전극조립체 형상으로 성형되어 있는 수납 공간 상에 전극조립체와 전해액이 내장된 구조로 이루어져 있다. The pouch type secondary battery has a structure in which an electrode assembly and an electrolyte are embedded in a storage space formed in the shape of an electrode assembly on a laminate sheet by using a flexible laminate sheet as a battery case.
한편, 소형 모바일 기기 또는 가전 제품 등에서 점차적으로 전기차, 하이브리드 자동차, 전력저장장치 등과 같이 대용량의 전력을 요구하는 분야에서도 이차전지가 에너지원으로 사용되고 있다. 따라서 종래 소용량의 이차전지보다 대용량의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있다. On the other hand, secondary batteries are being used as energy sources even in small mobile devices or household appliances, where electric power, such as electric cars, hybrid vehicles, and electric power storage devices, are required to be large. Therefore, the demand for a secondary battery of a large capacity is drastically increased as compared with the conventional small capacity secondary battery.
이러한 이차전지의 충방전 용량은 전극 판의 넓이 및 전극 판의 개수에 비례하며, 전극 판의 넓이 및 개수가 증가될 수록 전극조립체의 두께가 증가하게 된다. The charge / discharge capacity of the secondary battery is proportional to the width of the electrode plate and the number of the electrode plates, and the thickness of the electrode assembly increases as the width and number of the electrode plates increase.
이에 대응하여, 전지케이스의 형상 역시, 상대적으로 두께가 두꺼운 전극조립체의 수납이 가능하도록 깊이가 깊은 수납부의 형태가 요구된다. Correspondingly, the shape of the battery case is also required to have a form of a deep receiving portion so that the electrode assembly having a relatively large thickness can be housed.
일반적으로 수납부는 라미네이트 시트를 고정시킨 상태로, 시트를 하향으로 가압하는 펀치를 이용하여 라미네이트 시트를 소망하는 깊이 까지 연신시키는 방법을 사용한다. Generally, a method is used in which the laminate sheet is stretched to a desired depth by using a punch which presses the sheet downward while the laminate sheet is fixed.
그러나, 라미네이트 시트가 가지는 연성의 한계와 펀치의 가압 시 인가되는 마찰력으로 인하여 일정 깊이 이상에서는 연신된 라미네이트 시트의 외면 상에 핀홀(pin-hole) 또는 크랙(crack) 등의 외형 상 결함이 발생되며, 이러한 이유로 대용량의 전극조립체의 수용이 가능하도록 수납부의 깊이를 깊게 형성하기 어려운 문제점이 있다. However, due to the limit of ductility of the laminate sheet and the frictional force applied when the punch is pressed, external defects such as pin-holes or cracks are generated on the outer surface of the drawn laminate sheet at a certain depth or more For this reason, there is a problem that it is difficult to form the depth of the receiving part deeply so that the electrode assembly can be accommodated in a large capacity.
따라서, 상술한 기술적 문제점, 즉, 수납부의 깊이를 깊게 형성할 수 있으면서도 외형 상 결함을 유발하지 않는 전지케이스 제조 장치의 필요성이 높은 실정이다. Therefore, there is a high need for a battery case manufacturing apparatus which can form the above-described technical problem, that is, the depth of the housing portion can be deepened but does not cause external defects.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 라미네이트 시트에 대한 펀치의 낮은 마찰력을 기반으로, 수납부의 깊이를 깊게 형성할 수 있으면서도 외형 상 결함을 유발하지 않는 전지케이스 제조 장치를 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a battery case manufacturing apparatus which can form a depth of a receiving portion deep, but does not cause external defects based on a low frictional force of a punch with respect to a laminate sheet.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조 장치는, According to an aspect of the present invention,
이차전지용 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 라미네이트 시트 상에 형성시키는 전지케이스 제조 장치로서,A battery case manufacturing apparatus for forming a housing portion for mounting a secondary battery electrode assembly on a laminate sheet,
평면상으로 수납부에 대응하는 형상의 개구가 형성되어 있고, 시트의 외주변을 따라 시트의 상면과 하면을 밀착 고정하도록 구성되어 있는 고정 지그; 및A fixing jig having an opening in a shape corresponding to the accommodating portion in a plan view and configured to closely fix the upper surface and the lower surface of the sheet along the outer periphery of the sheet; And
상기 고정 지그로 시트가 고정되어 있는 상태에서, 상기 개구를 통해 시트를 하향 가압하여 수납부를 형성하는 펀치;A punch for pressing the sheet downward through the opening to form a receiving portion in a state where the sheet is fixed by the fixing jig;
를 포함하고 있고,And,
상기 펀치는, 하향 가압시 시트에 대한 마찰력으로 인한 크랙(crack)의 발생을 방지하도록, 표면마찰계수가 상대적으로 낮은 연신 확장부가 시트와 밀착되는 적어도 일면 상에 형성되어 있는 것을 특징한다.Wherein the punch is formed on at least one surface of the sheet, wherein the sheet has a relatively low coefficient of surface friction and is in close contact with a sheet to prevent cracks due to frictional force with the sheet upon downward pressing.
일반적으로 라미네이트 시트와 펀치가 밀착된 상태에서 형성되는 마찰력은 연신되는 라미네이트 시트에 부하로 작용하기 때문에, 이들 시트와 펀치가 밀착된 부위에서는 라미네이트 시트가 포함하는 고유의 연성 보다는 낮은 연성이 형성된다. Generally, the frictional force formed in a state in which the laminate sheet and the punch are in close contact acts as a load on the stretched laminate sheet, so that a low ductility is formed in a region where these sheets and the punch are in close contact with each other.
따라서, 마찰력에 의해 형성된 연성보다 강한 가압력이 인가되는 경우에는 시트가 강제적으로 연신되기는 하되 외면 상에 크랙이 발생된다. Therefore, when a pressing force stronger than the ductility formed by the frictional force is applied, the sheet is forcibly stretched but a crack is generated on the outer surface.
이러한 이유로, 펀치의 하향 가압력이 매우 한정적으로 설정되어야 하고, 수납부의 깊이는 펀치의 하향 가압력으로 결정되므로 크랙이 발생되지 않는 범위 내에서 설정되어야 한다.For this reason, the downward pressing force of the punch must be set to a very limited value, and the depth of the receiving portion is determined by the downward pressing force of the punch, so it should be set within a range where no crack occurs.
이에 본 발명에 따른 제조 장치는, 라미네이트 시트에 밀착된 상태로 가압되는 펀치에 마찰계수가 낮은 연신 확장부가 형성되어 있는 바, 시트와 펀치가 밀착된 부위에서 라미네이트 시트 고유의 연성 저하를 최소화하여 크랙의 발생은 억제하면서도 상대적으로 수납부의 깊이를 깊게 형성시킬 수 있다. Therefore, in the manufacturing apparatus according to the present invention, the punch which is pressed in a state of being in tight contact with the laminate sheet is provided with the stretch expanding portion having a low coefficient of friction, so that the deterioration of the inherent ductility of the laminate sheet is minimized at the portion where the sheet and the punch are in close contact, It is possible to form the depth of the receiving portion relatively deep.
이에 대한 하나의 구체적인 예에서, 상기 펀치는 하향 가압 시, 고정 지그에 고정되어 있는 시트의 일부를 가압 방향으로 연신시키는 제 1 상태와, 펀치에 밀착되어 있는 시트를 고정 지그 쪽으로 연신시키는 제 2 상태의 조합으로, 수납부를 형성하며;In one specific example of this, the punch includes a first state in which a part of the sheet fixed to the fixing jig is stretched in a pressing direction when the punch is pressed downward, and a second state in which a sheet in close contact with the punch is stretched toward the fixing jig In combination, forming a housing portion;
상기 연신 확장부는, 제 2 상태에서 시트에 대해 낮은 마찰 저항에 의해, 시트의 연신 확장을 유도할 수 있다.The stretch extending portion can induce stretching expansion of the sheet by a low frictional resistance against the sheet in the second state.
이와 관련하여 라미네이트 시트의 연신 확장 개념에 대한 이해를 돕기 위해 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.In order to facilitate understanding of the stretching expansion concept of the laminate sheet, a more detailed description will be given with reference to FIGS. 1, 3 and 4.
이들 도면을 참조하면, 제 1 상태에서는 고정 지그(120)에 고정되어 있는 라미네이트 시트(10)가 펀치(110)의 가압 방향으로 따라 연신되면서 펀치(110)의 측면에 밀착된다. 이 상태에서 펀치(110)의 가압이 지속되면 펀치(110)의 측면에서 가압 방향으로 더욱 연신될 수 있고 이는 크랙이 유발되지 않는 범위 내에서 한계치까지 연신될 수 있다.Referring to these drawings, in the first state, the laminate sheet 10 fixed to the
또한, 제 2 상태에서는 펀치(110)의 하면에 밀착되어 있는 라미네이트 시트(10)가 펀치(110)의 가압 방향에 대한 수직 및 대향 방향으로 연신되는데, 상기와 같이 제 1 상태에서의 연신과 제 2 상태에서의 연신이 상호 조합되면서 수납부가 형성되는 것이다. In the second state, the laminate sheet 10 which is in close contact with the lower surface of the
여기서, 상기 제 2 상태에서, 펀치(110)의 가압력에 대한 수직 방향에 위치한 시트(10)는 그것의 중심을 기준으로 양 방향으로 연신되는 바, 라미네이트 시트(10)에서 가장 연신이 큰 부위이지만, 펀치(110)에 밀착된 면적이 상대적으로 넓기 때문에 펀치(110)에 대한 마찰력에 의해 고유의 연성 보다 낮은 연성이 형성되며 연신 시 가장 많은 부하가 집중되는 부위이다. Here, in the second state, the sheet 10 positioned in the direction perpendicular to the pressing force of the
상기 이유로, 제 2 상태에서의 연신 부위(12)는 상대적으로 크랙이 유발되기 쉬운 부위로 이해할 수 있으며, 이에 크랙이 유발되지 않는 범위 내에서의 평면상 연신 길이는 상기 제 1 상태에서의 연신 길이 보다 작아 수납부의 깊이를 소망하는 형태로 깊게 성형하기 어려운 원인으로 작용한다. For this reason, it can be understood that the
따라서, 수납부의 깊이를 깊게 하기 위해서는 상기 제 2 상태에서의 연신 길이가 확장되어야 하는 바, 본 발명은 연신 확장부가 상기 펀치의 가압력에 대한 수직 방향에 위치한 시트 부위에 밀착되며, 상대적으로 낮은 마찰력으로 원활한 양 방향으로의 연신을 유도하여 수납부를 가능한 깊게 성형 하면서도 크랙의 발생을 최소화하는 것을 특징으로 한다. Therefore, in order to deepen the depth of the receiving portion, the stretching length in the second state must be extended. The present invention is characterized in that the stretching expanding portion is in close contact with the sheet portion located in the vertical direction with respect to the pressing force of the punch, So that the generation of cracks is minimized while forming the housing part as deep as possible.
즉, 본 발명에서는 연신 확장부가 제 2 상태에서 시트에 대해 낮은 마찰 저항에 의해, 시트의 연신 확장을 유도하도록 구성되어 있으며, 상기 제 2 상태에서 펀치의 연신 확장부에 의해 유도된 연신 확장의 크기만큼 수납부는 깊게 성형될 수 있는 것이다.That is, in the present invention, the stretch expander is configured to induce stretch expansion of the sheet by a low frictional resistance to the sheet in the second state, and in the second state, the size of the stretch stretch induced by the stretch extension of the punch The receiving portion can be deeply formed.
이를 달성하기 위한 상기 펀치의 세부적인 구조에 있어서, 상기 펀치는 평면상으로 수납부에 대응하는 크기와 형상으로 이루어져 있는 펀치 본체를 포함하고, 상기 연신 확장부는 가압 방향을 기준으로 펀치 본체의 하면에 형성되어 있으며,In order to accomplish this, the punch includes a punch body having a size and shape corresponding to the receiving portion in a plan view, and the extending portion is formed on the lower surface of the punch body with respect to the pressing direction Lt; / RTI >
상기 제 2 상태에서 연신 크기의 증가분은, 시트에 밀착되어 있는 연신 확장부의 면적 대비 1% 내지 10%일 수 있다. The increase in stretch size in the second state may be 1% to 10% of the area of the stretch extensions closely attached to the sheet.
이와 같이, 펀치 본체의 하면에 형성된 연신 확장부는 펀치의 가압력에 대해 수직 방향인 상대적으로 넓은 시트 표면에서 시트의 연신 확장을 유도할 수 있으며, 연신 과정에서 측면에 밀착되는 일부 시트에서도 연신 확장을 유도할 수 있다. 따라서, 상기 제 2 상태에서 연신 크기가 증가되는 시트의 부위는 연신 확장부에 밀착되어 있는 시트의 전면일 수 있다.As described above, the stretching expanding portion formed on the lower surface of the punch body can induce stretching expansion of the sheet on a relatively large sheet surface which is perpendicular to the pressing force of the punch. In addition, can do. Therefore, the portion of the sheet whose stretch size is increased in the second state may be the front face of the sheet closely attached to the stretch expanding portion.
상기 제 2 상태에서 시트에 대한 연신 확장부의 마찰계수는, 연신 확장부를 구성하는 소재와 이에 밀착되는 시트의 소재에 따라 결정될 수 있으나, 상기 연신 확장부의 면적에 대한 연신 크기 증가분을 유도하기 위해서는 상기 마찰계수가 0.01 내지 0.05일 수 있으며, 이는 건마찰(dry friction) 계수일 수 있다. The coefficient of friction of the extension portion for the sheet in the second state may be determined depending on the material of the extension portion and the material of the sheet adhered thereto. In order to derive the increase in the extension amount with respect to the area of the extension portion, The coefficient may be 0.01 to 0.05, which may be a dry friction coefficient.
이처럼 연신 확장부가 낮은 마찰계수를 가지도록, 이를 구성하는 물질은 마찰계수가 낮은 고분자 수지일 수 있으며, 상세하게는 마찰계수가 0.03 내지 0.04인 테프론(teflon) 수지일 수 있다. 반면에, 상기 펀치 본체의 소재는 스테인레스 강 등의 금속일 수 있다.The material constituting the stretching extender may be a polymer resin having a low coefficient of friction so that the stretch extender has a low coefficient of friction. Specifically, the material may be a teflon resin having a friction coefficient of 0.03 to 0.04. On the other hand, the material of the punch body may be a metal such as stainless steel.
본 발명에서, 상기 고정 지그는, 평면상으로 수납부에 대응하는 형상의 개구 또는 만입부가 형성되어 있고 시트 하면의 외주변을 지지하는 다이; 및 In the present invention, the fixing jig includes: a die having an opening or a depressed portion in a shape corresponding to the receiving portion in a plan view and supporting the outer periphery of the lower surface of the sheet; And
상기 펀치가 도입될 수 있는 관통구가 형성되어 있고 시트 상면의 외주변을 가압하여 다이에 밀착 고정하는 스트립퍼;A stripper having a through hole into which the punch can be introduced and pressing the outer periphery of the upper surface of the sheet to fix the die in close contact with the die;
를 포함하고 있다..
이러한 구조는 스트립퍼와 다이가 각각 상호 반대방향으로 시트를 공고히 가압 고정시키므로, 펀치가 보다 정밀한 시트 연신을 유도할 수 있다.Such a structure allows the punch to induce more precise sheet stretching because the stripper and the die press the sheet firmly in opposite directions to each other.
한편, 본 발명은 시트의 연신이 더욱 원활하게 수행되도록, 연신 확장부가 하기와 같은 다양한 구조들로 이루어질 수 있다.Meanwhile, in order to more smoothly perform drawing of the sheet, the present invention can have various structures as follows.
하나의 예로서, 상기 연신 확장부의 모서리들은 라운드 형상으로 이루어질 수 있다. 이와는 다른 또 다른 예로서, 상기 연신 확장부는 모서리들이 모따기(chamfering)되어 있는 구조일 수 있다.As an example, the edges of the elongate extension may be rounded. As another example, the elongate extension may be a structure in which chamfered corners are formed.
이러한 형상들은 시트에 대한 밀착 면적이 점으로 집중된 꼭지점 형태의 모서리와 비교하여 시트와 접촉하게 되는 면적이 넓다. 따라서, 상기 펀치가 동일한 힘으로 시트에 힘을 가할 때, 상기 펀치는 꼭지점에 비해서 더 많은 면적이 시트와 닿게 된다. 힘이 동일할 때 압력은 접촉 면적의 넓이에 반비례하므로, 상기한 형상들은 꼭지점에 비해서 적은 압력을 시트에 가하게 되며, 이러한 이유로, 라미네이트 시트에 깊은 수납부를 형성하더라도 핀홀 또는 크랙 등의 외형 결합이 발생하는 것을 방지할 수 있다.These shapes have a large area in which the contact area with the sheet is in contact with the sheet as compared with the vertex-shaped edge where the points are concentrated. Thus, when the punch exerts a force on the sheet with the same force, the punch makes more contact with the sheet than the vertex. Since the pressure is in inverse proportion to the width of the contact area when the force is the same, the above-mentioned shapes apply a little pressure to the sheet as compared with the vertex. For this reason, even if a deep housing part is formed in the laminate sheet, Can be prevented.
본 발명에서 상기 라미네이트 시트란, 고분자 수지의 상층, 차단성 금속의 중간층, 및 고분자 수지의 하층으로 이루어진 시트를 의미한다.In the present invention, the laminate sheet means a sheet composed of an upper layer of a polymer resin, an intermediate layer of a barrier metal, and a lower layer of a polymer resin.
상기 고분자 수지의 상층은 전지케이스의 외 표면을 형성하는 수지층으로서, 외부 환경에 우수한 내성을 가지도록 소정 이상의 인장강도와 내후성이 요구된다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 사용될 수 있다.The upper layer of the polymer resin is a resin layer forming the outer surface of the battery case, and is required to have a tensile strength and weather resistance of not less than a predetermined value so as to have excellent resistance to the external environment. In this respect, polyethylene terephthalate (PET) and stretched nylon film may be used as the polymer resin of the resin outer layer.
상기 고분자 수지의 하층은 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있다.The lower layer of the polymer resin may preferably be a polyolefin resin having a low heat absorbability (thermal adhesiveness) and low hygroscopicity in order to inhibit the penetration of an electrolyte solution, and which is not swollen or eroded by an electrolytic solution.
상기 차단성 금속의 중간층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 셀 케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 알루미늄이 사용될 수 있다. Aluminum may be used as the intermediate layer of the barrier metal so as to exhibit a function of improving the strength of the cell case in addition to the function of preventing the inflow or outflow of foreign substances such as gas, moisture and the like.
본 발명은 또한, 상기 제조 장치를 사용하여 전지케이스를 제조하는 방법으로서, The present invention also provides a method of manufacturing a battery case using the above manufacturing apparatus,
(i) 고정 지그에 라미네이트 시트를 장착하여 고정하는 과정;(i) fixing and fixing a laminate sheet to a fixing jig;
(ii) 고정 지그의 개구를 통해 펀치로 시트를 하향 가압하여 수납부를 형성하는 과정; 및 (ii) pressing the sheet downward by a punch through the opening of the fixing jig to form a receiving portion; And
(iii) 수납부가 형성된 시트를 절취하여 전지케이스의 형태로 가공하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다. (iii) cutting the sheet having the housing part formed thereon and processing the sheet into a shape of a battery case.
여기서, 상기 과정(ii)에서 시트의 가압은 1회 수행, 또는 2회 이상 수행될 수 있으며, 상세하게는 수납부가 1차 및 2차적의 단계적 가압 방식으로 형성되도록, 2회 수행될 수 있다. Here, in step (ii), the pressing of the sheet may be performed one time or two or more times, and in detail, it may be performed twice so that the receiving part is formed by the first and second stepwise pressing methods.
이와 같이 단계적으로 라미네이트를 가압하는 방식은, 라미네이트 시트에 내재된 응력을 일부 분산하고 완화시키면서 시트의 내면이나 외면에 주름이나 구김 등이 형성되는 것을 방지할 수 있으며, 상대적으로 깊은 깊이의 수납부 형성을 용이하게 한다.The method of pressing the laminate stepwise in this manner can prevent wrinkles and creases from forming on the inner or outer surface of the sheet while partially dispersing and alleviating the stress inherent in the laminate sheet, .
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 전지케이스를 제공하며, 상기 전지케이스에 전극조립체와 전해액이 내장된 상태로 전지케이스가 밀봉된 구조의 대용량 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a battery case manufactured by the above method, wherein the battery case is sealed with the electrode assembly and the electrolyte sealed therein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조장치는, 라미네이트 시트에 밀착된 상태로 가압되는 펀치에 마찰계수가 낮은 연신 확장부가 형성되어 있는 바, 시트와 펀치가 밀착된 부위에서 라미네이트 시트 고유의 연성 저하를 최소화하여 크랙의 발생은 억제하면서도 상대적으로 수납부의 깊이를 깊게 형성시킬 수 있다. As described above, in the manufacturing apparatus according to the present invention, the punch which is pressed in a state of being closely attached to the laminate sheet is provided with a stretchable extension portion having a low coefficient of friction. In the region where the sheet and the punch are in close contact, It is possible to form the depth of the receiving portion relatively deep while suppressing the generation of cracks.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 장치의 평면 모식도가 도시되어 있다;
도 2는 고정 지그의 모식도이다;
도 3 및 도 4는 도 1의 제조 장치로 라미네이트 시트에 수납부를 형성하는 공정에 대한 모식도이다.1 is a plan view of a manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention;
2 is a schematic view of a fixing jig;
Figs. 3 and 4 are schematic diagrams showing a process of forming a storage portion in a laminate sheet by the manufacturing apparatus of Fig. 1. Fig.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 장치의 평면 모식도가 도시되어 있고, 도 2에는 고정 지그의 모식도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a plan view of a manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a fixing jig.
이들 도면을 참조하면, 제조 장치(100)는 라미네이트 시트(10)를 가압하기 위한 펀치(110) 및 펀치(110)가 도입되도록 개구(126)가 형성되어 있으며 라미네이트 시트(10)를 고정시키기 위한 고정 지그(120)를 포함한다.Referring to these drawings, the
고정 지그(120)는, 평면상으로 수납부에 대응하는 형상의 개구가 형성되어 있고 시트(10) 하면의 외주변(14)을 지지하는 다이(122) 및 펀치(110)가 도입될 수 있는 관통구가 형성되어 있고 시트(10) 상면의 외주변(14)을 가압하여 다이(122)에 밀착 고정하는 스트립퍼(124)를 포함하고 있다. The fixing
이러한 구조에서는 스트립퍼(124)와 다이(122)가 각각 상호 반대방향으로 시트(10)를 가압 고정시킬 수 있으며, 이와 같이 고정된 상태에서 펀치(110)가 스트립퍼(124)의 관통구와 다이(122)의 개구를 연속적으로 통과 하면서 라미네이트 시트(10)를 하향으로 가압할 수 있다. In this structure, the
펀치(110)는 평면상으로 수납부에 대응하는 크기와 형상으로 이루어져 있는 펀치(110) 본체와 가압 방향을 기준으로 펀치(110) 본체의 하면에 형성되어 있는 상기 연신 확장부(112)를 포함한다. The
연신 확장부(112)는 마찰계수가 0.03 내지 0.04으로 매우 낮은 테프론 수지이며, 본체와 일체로 금형 설계된 구조이다. The
도 3 및 도 4에는 도 1의 제조 장치로 라미네이트 시트에 수납부를 형성하는 공정이 모식적으로 도시되어 있다.Fig. 3 and Fig. 4 schematically show a step of forming a storage portion in a laminate sheet by the manufacturing apparatus of Fig.
먼저 도 3을 참조하면, 라미네이트 시트(10)는 펀치(110)가 하향 가압되면 고정 지그(120)에 고정되어 있는 시트(10)의 외주변(14)으로부터 펀치(110)의 가압 방향으로 연신된다. 이를 제 1 상태라 정의한다. 3, when the
이러한 제 1 상태에서는 고정 지그(120)에 고정되어 있는 시트(10) 외주변(14)이 펀치(110)의 가압 방향을 따라 연신되면서 펀치(110)의 측면에 밀착되고, 이 상태에서 펀치(110)의 가압이 지속되면 펀치(110)의 측면에서 하향으로 더욱 연신될 수 있고 이는 크랙이 유발되지 않는 범위 내에서 한계치까지 연신될 수 있다.In this first state, the
이와 동시에, 펀치(110)가 하향 가압됨에 따라, 고정 지그(120)의 개구를 통해 노출되어 있던 시트(10)의 중심부(12)가 펀치(110)의 외면에 밀착된 상태로 연신되는데, 이때 라미네이트 시트(10)는 펀치(110)의 하향 가압의 대향인 펀치(110)의 외면을 따라 고정 지그(120) 방향으로 연신된다. 이를 제 2 상태라 정의한다. At the same time, as the
구체적으로, 제 2 상태에서는 펀치(110)의 가압력에 대한 수직 방향에 위치한 시트(10)가 그것의 중심부(12)로부터 양 방향으로 연신되며, 펀치(110)의 외면을 따라 고정 지그(120) 방향으로 연신된다. Specifically, in the second state, the sheet 10 positioned in a direction perpendicular to the pressing force of the
이처럼, 제 1 상태에서 시트(10)가 단부인 외주변(14)으로부터 펀치(110)의 가압에 따라 하향으로 연신되고 이와 동시에 제 2 상태에서 시트(10)의 중심부(12)로부터 펀치(110)의 대향으로 연신되면서, 평면상으로는 이들이 연신된 총 길이의 합이 수납부의 깊이가 된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 시트(10)의 연신 정도를 평면상의 길이로 설명하며, 입체적으로는 시트(10)의 연신은 면적의 개념이다. In this way, in the first state, the sheet 10 is pulled down from the
다만, 제 2 상태에서 연신되는 시트(10) 중심부(12)는 그것을 기준으로 양 방향으로 연신되므로 라미네이트 시트(10)에서 연신 정도가 가장 큰 부위이지만 펀치(110)에 밀착된 면적이 상대적으로 넓기 때문에 펀치(110)에 대한 마찰력에 의해 고유의 연성 보다 낮은 연성이 형성되며 연신 시 가장 많은 부하가 집중되는 부위이다. Since the
따라서, 평면을 기준으로는 최대로 연신 가능한 길이가 펀치(110)에 대한 마찰력에 의해 상쇄되면서 실제로 연신되는 길이는 상당히 단축되며, 이러한 이유로 강제적인 연신 시, 크랙이 유발될 수 있다.Therefore, the maximum stretchable length with respect to the plane is canceled by the frictional force with respect to the
따라서, 1 차적으로는, 일반적인 금속 펀치(110)를 이용할 때를 기준으로, 크랙이 유발되지 않는 제 1 깊이(h)까지 펀치(110)의 가압이 진행될 수 있다. 이러한 제 1 깊이(h)가 종래의 수납부 깊이이며, 본 발명의 제조 장치(100)는 이하의 구성을 통해 상기 제 1 깊이(h) 이하로 수납부 깊이를 더욱 깊게 형성시킬 수 있다.Therefore, the pressing of the
구체적으로, 펀치(110)에 형성되어 있는 연신 확장부(112)는 펀치(110)의 가압력에 대한 수직 방향에 위치한 시트(10)의 중심부(12) 및 측면 일부에 밀착되어 있으며, 연신 확장부(112)의 낮은 마찰력은, 그만큼 상기 중심부(12)가 최대로 연신 가능한 길이가 마찰력에 의해 상쇄되는 정도를 감소시키면서, 상대적으로 제 2 상태에서의 시트(10) 연신 길이를 증가시킨다. Specifically, the
따라서, 펀치(110)는 한계 깊이(h) 이하로 시트(10)를 더 가압하더라도, 시트(10) 외면에 크랙을 유발하지 않으며 증가된 시트(10)의 연신 길이 만큼, 수납부의 깊이가 깊어지면서, 상기 제 1 깊이(h)보다 더 깊은 제 2 깊이(H)를 가지는 수납부를 형성할 수 있다.Therefore, even if the sheet 10 is further pressed down below the limit depth h, the
이상과 같이, 본 발명에 따른 제조 장치(100)는, 라미네이트 시트(10)에 밀착된 상태로 가압되는 펀치(110)에 마찰계수가 낮은 연신 확장부(112)가 형성되어 있는 바, 시트(10)와 펀치(110)가 밀착된 부위에서 라미네이트 시트(10) 고유의 연성 저하를 최소화하여 크랙의 발생은 억제하면서도 상대적으로 수납부의 깊이를 깊게 형성시킬 수 있다.As described above, in the
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (16)
평면상으로 수납부에 대응하는 형상의 개구가 형성되어 있고, 시트의 외주변을 따라 시트의 상면과 하면을 밀착 고정하도록 구성되어 있는 고정 지그; 및
상기 고정 지그로 시트가 고정되어 있는 상태에서, 상기 개구를 통해 시트를 하향 가압하여 수납부를 형성하는 펀치;
를 포함하고 있고,
상기 펀치는, 하향 가압시 시트에 대한 마찰력으로 인한 크랙(crack)의 발생을 방지하도록, 표면마찰계수가 상대적으로 낮은 연신 확장부가 시트와 밀착되는 적어도 일면 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제조 장치.A battery case manufacturing apparatus for forming a housing portion for mounting a secondary battery electrode assembly on a laminate sheet,
A fixing jig having an opening in a shape corresponding to the accommodating portion in a plan view and configured to closely fix the upper surface and the lower surface of the sheet along the outer periphery of the sheet; And
A punch for pressing the sheet downward through the opening to form a receiving portion in a state where the sheet is fixed by the fixing jig;
And,
Characterized in that the punch is formed on at least one surface of which a stretch expanding section having a relatively low coefficient of surface friction is brought into close contact with a sheet so as to prevent the occurrence of a crack due to the frictional force to the sheet upon downward pressing, .
고정 지그에 고정되어 있는 시트의 일부를 가압 방향으로 연신시키는 제 1 상태와, 상기 펀치에 밀착되어 있는 시트를 고정 지그 쪽으로 연신시키는 제 2 상태의 조합으로, 수납부를 형성하며;
상기 연신 확장부는, 제 2 상태에서 시트에 대해 낮은 마찰 저항에 의해, 시트의 연신 확장을 유도하는 것을 특징으로 하는 제조 장치.2. The punch of claim 1,
A holding portion is formed by a combination of a first state in which a part of the sheet fixed to the fixing jig is stretched in the pressing direction and a second state in which the sheet in close contact with the punch is extended toward the fixing jig;
Wherein said elongate extension extends the elongated extension of the sheet by a low frictional resistance against the sheet in the second state.
상기 제 2 상태에서 연신 크기의 증가분은, 시트에 밀착되어 있는 연신 확장부의 면적 대비 1% 내지 10%인 것을 특징으로 하는 제조 장치.The punch according to claim 2, wherein the punch includes a punch body having a size and shape corresponding to the receiving portion in a plan view, the extending portion is formed on a lower surface of the punch body with respect to a pressing direction,
Wherein the increment of the stretch size in the second state is 1% to 10% of the area of the stretch extensions closely attached to the sheet.
평면상으로 수납부에 대응하는 형상의 개구 또는 만입부가 형성되어 있고 시트 하면의 외주변을 지지하는 다이; 및
펀치가 도입될 수 있는 관통구가 형성되어 있고 시트 상면의 외주변을 가압하여 다이에 밀착 고정하는 스트립퍼;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 제조 장치.2. The apparatus according to claim 1,
A die having an opening or indentation of a shape corresponding to the accommodating portion in a plan view and supporting the outer periphery of the seat bottom; And
A stripper in which a through hole through which a punch can be introduced is formed and which presses the outer periphery of the upper surface of the sheet and fixes it to the die;
Wherein the first and second substrates are bonded to each other.
(i) 고정 지그에 라미네이트 시트를 장착하여 고정하는 과정;
(ii) 고정 지그의 개구를 통해 펀치로 시트를 하향 가압하여 수납부를 형성하는 과정; 및
(iii) 수납부가 형성된 시트를 절취하여 전지케이스의 형태로 가공하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.13. A method of manufacturing a battery case using the manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 12,
(i) fixing and fixing a laminate sheet to a fixing jig;
(ii) pressing the sheet downward by a punch through the opening of the fixing jig to form a receiving portion; And
(iii) cutting the sheet having the housing portion formed therein and processing it into the form of a battery case;
≪ / RTI >
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