KR20180134162A

KR20180134162A - 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법

Info

Publication number: KR20180134162A
Application number: KR1020170071685A
Authority: KR
Inventors: 윤근호
Original assignee: (주)광신하이테크
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-18
Also published as: KR101937936B1

Abstract

본 발명은 배터리의 파우치 케이스를 성형 제작시 포밍 성형 작업과 불필요한 필름의 여분을 절단하는 과정이 한 공정에서 이루어지도록 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름이 올려지는 하부금형, 상기 하부금형에 올려진 필름을 고정하는 동시에 포밍홈의 형태를 따라 파우치를 포밍(Forming)성형하는 상부금형을 형성하여 상기 상부금형의 하강 작동으로 하부금형에 올려진 필름의 고정 및 포밍 성형이 완료되면 하부금형이 상승하면서 여분의 필름을 절단하는 포밍커팅장치 및 포밍커팅 방법을 구성하여; 배터리를 포장할 파우치 필름을 베터리 형태로 포밍 성형과 동시에 커팅하여 수작업 과정을 자동화 방식으로 개선하여 단위시간당 생산률을 증대시키는 효과가 있다.

Description

배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법{Battery pouch film forming cutting device and foaming cutting method}

본 발명은 배터리 포밍에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최근들어 수요가 많아지는 베터리의 파우치 케이스를 금형으로 성형과 절단이 동시에 이루어져 생산성을 향상시킨 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 전기 제품들에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다.

따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

이러한, 이차 전지는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류되는데, 이 중 파우치형 이차 전지는 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 이차 전지이다. 파우치형 이차 전지는 제조가 용이하고 제조 원가가 낮으며 복수의 단위 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 대용량의 전지 팩을 구성하기 쉽다는 장점이 있다.

통상적으로 2차 전지는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온전지는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.

상기 리튬 2차 전지는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 전지는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.

일반적으로, 이차 전지 파우치 셀의 구조를 나타낸 도면으로서, 파우치 셀은 전지부와, 상기 전지부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하고 있다.

상기 전지부는 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치되어서 일방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층된 형상이다. 상기 전지부의 각 극판은 양극 및 음극탭과 전기적으로 연결되어 있다.

상기 양극 및 음극 탭의 일단부는 케이스의 밀폐면을 통하여 외부로 돌출되어 있다. 돌출된 양극 및 음극 탭의 일단부는 도시되지 않은 보호 회로기판의 단자와 접속된다.

상기 케이스는 후막의 금속소재로 성형한 원통형이나 각형으로 된 캔 구조와는 달리, 중간층이 금속 호일이고, 금속 호일의 양면에 부착되는 내외피층이 절연성 필름으로 이루어진 파우치형 케이스이다. 파우치형 케이스는 성형성이 우수하여 자유자재로 구부림이 가능하다. 상기 케이스에는 상술한 바와 같이 전지부가 수용가능한 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간의 가장자리를 따라서 열융착되는 면에 제공하는 밀폐면이 형성되어 있다.

상기 파우치 셀을 제조하는 방법으로는 포장재의 한 쪽 면에 포밍 금형(Forming mold)을 이용하여 전지부가 삽입되어 안착될 형상을 만들고, 포밍되지 않은 포장재의 다른 한 쪽을 반으로 접은 후 그 사이에 전지부를 삽입하여 케이스 네 변 중 절곡부를 제외한 나머지 세 변 둘레에 형성되는 밀폐면을 밀폐하는 싱글 포밍(Single Forming) 방법과, 포장재의 양쪽 면에 포밍 금형(Forming mold)을 이용하여 전지부가 삽입되어 안착될 형상을 만들고, 포밍된 두 안착부 사이 중앙을 접어 그 사이에 전지부를 삽입하고 케이스의 네 변 둘레에 형성되는 밀폐면을 밀폐하는 더블 포밍(Double Forming) 방법으로 나눌 수 있다.

이때 상기 케이스는 전지부가 안착되는 포밍부와 밀폐면과의 높이 차이로 인해 전지부의 하단 양측부 케이스 상에는 단차가 발생하고, 포밍부와 밀폐면이 만나는 말단 부위는 접힘 또는 절곡으로 인한 크랙발생에 취약한 부위가 된다. 케이스 상에 크랙이 발생할 경우 파우치 셀의 기밀성이 해제되어 외기가 파우치 셀 내부로 침투하게 되면, 파우치 셀이 부풀거나 열화로 인해 성능이 떨어지게 된다.

상기 크랙의 가능성은 파우치 셀 제조 과정에서 뿐만 아니라 이후 포장 작업이나 파우치 셀을 팩으로 구성하는 과정 중에도 상존하게 되며, 파우치 셀의 손상은 미세하게 발생하는 경우도 있어 검출이 용이하지 않기 때문에 크랙이 검출되지 않고 전지 팩으로 구성될 경우 이후 야기되는 문제 때문에 전지 팩의 성능에 치명적인 영향을 주게 된다.

따라서 싱글 포밍커팅 방법으로 파우치 셀을 제조함에 있어서, 크랙 발생을 줄일 수 있는 파우치 셀 제조에 관한 기술이 요구되고 있다.

공개번호 10-2013-0010572 (싱글 포밍 2차 전지 파우치 셀 및 그 제조 방법) ) 공개번호 10-2007-0038113 (전지 팩) 공개번호 10-2015-0046533 파우치형 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 공개번호 10-2012-0020058 리튬 이온 전지를 포밍하기 위한 장치 공개번호 (43) 공개일자 10-2004-0079531 알루미늄 파우치용 진공흡착식 포지셔닝 포밍 금형 등록번호 10-1623106 파우치 필름 포밍커팅 장치

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배터리를 포장할 파우치 필름을 베터리 형태로 포밍 성형과 동시에 커팅하여 수작업 과정을 자동화 방식으로 개선한 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 고정 및 가변금형을 간단한 작동으로 필름의 고정과 포밍 성형, 절단 과정이 진행되도록 하는 데 있다.

본 발명은 하부금형의 포밍홈에 공기를 흡입하고 제3금형의 제2분사홀을 통해 압축공기를 분사시켜 필름을 성형시 필름의 성형력을 증대시키는 데 있다.

본 발명은 제2금형을 이용하여 필름을 고정시 제1분사홀을 통해 압축공기를 분사하여 하부금형에 필름의 밀착력을 증대시키는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법은 다양한 분야에 이용하는 전지를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치에 있어서, 중앙에 하나 이상의 포밍홈이 형성된 하부금형을 형성하며, 상기 하부금형의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름을 고정 및 파우치를 성형하는 상부금형을 형성하여, 상기 상부금형의 하강 작동으로 하부금형에 올려진 필름의 고정 및 포밍 성형이 완료되는 동시에 커팅이 되도록 제공한다.

본 발명은 상기 하부금형은 고정금형의 상부로 필름의 커팅을 위하여 승 하강하는 커팅금형을 제공한다.

본 발명은 상기 포밍홈의 외측 부분에는 필름의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 제3금형에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름을 흡착과 분리하는 흡입분사홀을 제공한다.

본 발명은 상기 상부금형은 승하강 기능만을 수행하는 제1금형을 형성하고, 상기 제1금형의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 필름의 테두리를 가압하여 고정하는 제2금형을 형성하며, 상기 제2금형의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 포밍홈의 내부로 필름을 성형하도록 가압하는 제2금형을 제공한다.

본 발명은 상기 제2금형의 모서리 부분에는 필름의 사방 끝단이 하부금형에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 제1분사홀을 제공한다.

본 발명은 상기 제3금형의 모서리 부분에는 필름의 사방 끝단이 포밍홈에 밀착시키기 위해 압축공기를 분사하는 제2분사홀을 제공한다.

다양한 분야에 이용하는 전지를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치를 이용한 포밍커팅 방법에 있어서, 하부금형에서 상부금형이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정 단계를 시행하고, 상기 포지션 설정한 후 하부금형의 커팅금형의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름을 설치하고, 상기 필름의 설치한 후 상부금형을 하강시키는 동시에 제2금형을 별도로 하강 작동시켜 포밍홈의 주변에 위치하는 필름의 테두리 부분을 하부금형과 함께 가압하며 고정하며, 상기 제2금형의 작동으로 필름을 고정한 후 제3금형이 하강하면서 포밍홈의 상부로 위치된 부분의 필름을 가압하며 포밍홈으로 삽입되면서 필름을 제3금형과 포밍홈의 형태로 포밍 성형하고, 상기 필름의 포밍 성형 후 필름을 고정하는 제3금형은 상승작동으로 복귀하며, 상기 하부금형의 커팅금형과 제1금형이 하부로 고정금형과 제1금형의 테두리가 접촉되며 포밍홈의 테두리에 위치하는 필름이 커팅되면서 파우치 케이스의 제작을 완료하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법을 제공한다.

상기 제2금형의 복귀 작동 후 하부금형의 커팅금형이 상부로 이동하면서 제3금형의 외면과 포밍홈의 테두리에 위치하는 필름이 잡아당겨지며 커팅되면서 파우치 케이스의 제작을 완료하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 제3금형의 하강 작동으로 필름을 성형시 흡입분사홀을 통해 필름을 흡착하여 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력을 제공과 제작이 완성된 파우치 케이스를 분리하기 쉽도록 공기를 분사하여 필름을 흡착과 분리가 용이하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법을 제공한다.

본 발명은 상기 제2금형의 하강 작동으로 필름을 고정시 제1분사홀을 통해 압축공기를 분사하여 필름의 사방 끝단이 하부금형에 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법을 구성한다.

본 발명은 상기 제3금형의 하강 작동으로 필름을 성형시 제2분사홀을 통해 압축공기를 분사하여 필름의 모서리 부분에는 필름의 사방 끝단이 포밍홈에 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법을 구성한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 배터리를 포장할 파우치 필름을 베터리 형태로 포밍 성형과 동시에 커팅하여 수작업 과정을 자동화 방식으로 개선하여 단위시간당 생산률을 증대시키는 효과가 있다.

본 발명은 고정 및 가변금형을 간단한 작동으로 필름의 고정과 포밍 성형, 절단 과정이 진행되어 가공시간이 절감되도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 하부금형의 포밍홈에 공기를 흡입하고 제3금형의 제2분사홀을 통해 압축공기를 분사시켜 필름을 성형시 필름의 성형력 및 고정력을 증대시키는 효과가 있다.

본 발명은 제2금형을 이용하여 필름을 고정시 제1분사홀을 통해 압축공기를 분사하여 하부금형에 필름의 밀착력을 증대시켜 성형 위치가 변동하는 것을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치의 하부금형 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치의 상부금형 저면도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치의 개략적 결합도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법의 과정도,
도 7은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법의 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법에 의해 제작된 파우치 케이스의 사시도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 설명하면, 다양한 분야에 이용하는 전지를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치에 관한 것으로, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)이 올려지는 하부금형(10), 상기 하부금형(10)에 올려진 필름(1)을 고정하는 동시에 포밍홈(11)의 형태를 따라 파우치를 포밍(Forming)성형하는 상부금형(20)을 형성하여 상기 상부금형(20)의 하강 작동으로 하부금형(10)에 올려진 필름(1)의 고정 및 포밍 성형이 완료되면 하부금형(10)이 상승하면서 여분의 필름(1)을 절단하는 포밍커팅장치(100)를 구성한다.

상기 필름(1)은 알루미늄 라미네이트 시트로서 금속층(1a)의 양 면에 고분자 물질로 이루어진 절연층(1b)이 접합된 구조로 이루어진다. 상기 절연층(1b)은 대략 30 내지 40 마이크로미터(um)의 두께를 가지며, 금속층(1a)에 코팅 또는 라미네이팅 할 수 있다. 상기 절연층(1b) 중 상부에 있는 것은 열융착이 가능한 고분자 필름층이고, 하부에 있는 것은 외부 보호층으로서 기능하는 고분자 필름층으로 형성된다.

상기 금속층(1a)의 재질은철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있는데, 알루미늄 금속 포일이 널리 사용된다.

상기 배터리(이차 전지)는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류되는데, 이 중 파우치형 이차 전지는 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 이차 전지이다. 파우치형 이차 전지는 제조가 용이하고 제조 원가가 낮으며 복수의 단위 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 대용량의 전지 팩을 구성한다.

이때, 상기 하부금형(10)은 별도로 고정된 고정금형(12)의 상부로 필름(1)의 커팅을 위하여 승하강하는 커팅금형(13)을 형성한다.

상기 커팅금형(13)은 중앙에 하나 이상의 포밍홈(11)이 형성되는데 포밍홈(11)의 모서리는 필름(1)의 절곡의 원활함과 찢어짐을 방지하기 위하여 라운드 형태의 제1곡률(11b)을 형성한다.

상기 커팅금형(13)은 승하강을 위해 고정금형(12)에 설치되는 제1액츄에이터(13a)의 작동으로 상승과 하강 작동을 하도록 구성한다.

상기 포밍홈(11)의 외측 부분에는 필름(1)의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 제3금형(23)에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름(1)을 흡착과 분리하는 흡입분사홀(14)을 구성한다.

한편, 상기 하부금형(10)의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 고정 및 파우치를 성형하는 상부금형(20)을 형성한다.

상기 상부금형(20)은 승하강 기능만을 수행하는 제1금형(21)을 형성하는데, 상기 제1금형(21)은 커팅금형(13)과 접촉하여 필름(1)을 커팅할 수 있도록 상하부로 승하강 작동만을 수행하도록 구성한다.

상기 제1금형(21)의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 필름(1)의 테두리를 가압하여 고정하는 제2금형(22)을 형성한다.

상기 제2금형(22)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 제1분사홀(22a)을 구성한다.

상기 제2금형(22)은 제1금형(21)에 설치되는 제2액츄에이터(22b)의 작동으로 제1금형(21)에서 승하강되도록 구성한다.

상기 제2금형(22)의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 포밍홈(11)의 내부로 필름(1)을 성형하도록 가압하는 제3금형(23)을 구성한다.

상기 제3금형(23)은 제2금형(22)에 설치되는 제3액츄에이터(23b)의 작동으로 제2금형(22)에서 승하강되도록 구성하며, 제3금형(23)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 포밍홈(11)에 밀착시키기 위해 압축공기를 분사하는 제2분사홀(23a)을 구성한다.

상기 제1,2,3액츄에이터(13a)(22b)(23b)는 각각 별도로 공압력이나 유압력을 발생시키는 장치와 연결되도록 구성한다.

상기 하부금형(10)의 흡입분사홀(14)을 통해 공기를 흡입과 공기를 분사하기 위해서는 별도의 진공장치와 같은 공기 흡입장치와 압축공기 공급장치와 연결 구성하며, 제2금형의 제1분사홀(22a), 제3금형(23)의 제2분사홀(23a)에는 각각 압축공기를 고압으로 제공하는 콤프레샤 장치와 같은 압축공기 공급장치에 연결되어 독립적으로 작동하도록 구성한다.

상기와 같이 구성되는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 하부금형(10)의 고정금형(12)과 커팅금형(13)을 제1액츄에이터(13a)와 연결시키고 흡입분사홀(14)에 공기 흡입장치와 압축공기 공급장치를 연결한다.

그리고, 상기 상부금형(20)에는 제1금형(21)의 내측으로 제2금형(22)을 제2액츄에이터(22b)와 연결되게 설치하고, 상기 제2금형(22)의 내측으로 제3금형(23)을 제3액츄에이터(23b)와 연결되게 설치하며 제1,2분사홀(22a)(23a)에 각각 압축공기 공급장치를 연결하여 포밍커팅장치(100)의 설치를 완료한다.

상기 포밍커팅장치(100)는 포밍커팅 작업을 시행하기 위하여 하부금형(10)에서 상부금형(20)이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정 단계를 시행한다.

상기 상부금형(20)의 이동거리는 하부금형(10)에 필름(1)을 설치하기 원활한 높이로 작동시킨다.

이후, 상기 포지션 설정한 후 하부금형(10)의 커팅금형(13)의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 설치하는데, 상기 필름(1)은 주름지지 않도록 펼쳐서 설치한다.

다음으로, 상기 필름(1)의 설치한 후 상부금형(20)을 하강시키는 동시에 제2액츄에어터(22b)의 작동을 통해 제2금형(22)을 별도로 하강 작동시켜 포밍홈(11)의 주변에 위치하는 필름(1)의 테두리 부분을 하부금형(10)과 함께 가압하며 고정한다.

이때, 상기 제2금형(22)의 하강 작동으로 필름(1)을 고정시 제1분사홀(22a)을 통해 압축공기를 분사하여 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시켜며 위치가 변동되지 않도록 하는 특징이 있다.

그 다음으로, 상기 제2금형(22)의 작동으로 필름(1)을 고정한 후 제3액츄에어터(23b)의 작동을 통해 제3금형(23)이 하강하면서 포밍홈(11)의 상부로 위치된 부분의 필름(1)을 가압하며 포밍홈(11)으로 삽입되면서 필름(1)을 제3금형(23)과 포밍홈(11)의 형태로 포밍 성형한다.

이렇게, 상기 제3금형(23)의 하강 작동으로 필름(1)을 성형시 제2분사홀(23a)을 통해 압축공기를 분사하여 필름(1)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 포밍홈(11)에 밀착되도록 하는 특징이 있다.

여기서, 상기 제3금형(23)의 하강 작동으로 필름(1)을 성형시 흡입분사홀(14)을 통해 필름(1)을 흡착하여 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하는 특징이 있다.

이때, 상기 커팅금형(13)과 제3금형(23)에는 열을 가하여 필름(1)의 성형이 원활하도록 하는 특징이 있다.

그리고, 상기 필름(1)의 포밍 성형 후 필름(1)을 고정하는 제3금형(23)은 상승작동으로 복귀 작동시킨다.

이후, 상기 하부금형(10)의 커팅금형(13)과 제1금형(21)이 하부로 고정금형(12)과 제1금형(21)의 테두리가 접촉되며 포밍홈(11)의 테두리(11a)에 위치하 는 필름(1)이 커팅되면서 파우치 케이스(2)의 제작을 완료한다.

이렇게, 상기 커팅금형(13)과 제1금형(21)의 하강 작동으로 파우치 케이스(2)의 주변으로 커팅되어진 커팅필름(4)가 파우치 케이스(2)와 분리되는 것이다.

여기서, 상기 파우치 케이스(2)는 셀 어셈블리가 안착될 수 있는 설치홈(3)을 형성하는데, 상기 설치홈(3)의 깊이(H)는 상기 셀 어셈블리의 두께에 따라 결정되도록 제작된다.

이러한, 상기 파우치 케이스(2)는 일 예로 더블 컵 타입의 파우치형 이차 전지로서 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어지고, 상기 파우치 케이스(2)의 내부에는 일 예로 양극/분리막/음극을 포함하는 전기화학 셀이 다중으로 적층되도록 제작하는 것이다.

이러한, 상기 파우치 케이스(2)의 포밍커팅이 완료되면 상부금형(20)은 상부로 상승하고 흡입분사홀(14)을 통해 공기를 분사하여 제작이 완성된 파우치 케이스(2)를 하부금형(10)에서 분리하기 쉽게 들뜸 상태를 유지하여 작업자가 파우치 케이스(2)를 쉽게 하부금형(10)에서 제거할 수 있는 특징이 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본원발명인 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치 및 포밍커팅 방법을 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 필름 1a : 금속층
1b : 절연층 2 : 파우치 케이스
3 : 설치홈
10 : 하부금형 11 : 포밍홈
11a : 테두리 11b : 제1곡률
12 : 고정금형 13 : 커팅금형
13a : 제1액츄에이터 14 : 흡입분사홀
20 : 상부금형 21 : 제1금형
22 : 제2금형 22a : 제1분사홀
22b : 제2액츄에이터 23 : 제3금형
23a : 제2분사홀 23b : 제3액츄에이터
23b : 외면 100 : 포밍커팅장치
H : 높이

Claims

다양한 분야에 이용하는 전지를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치에 있어서,
중앙에 하나 이상의 포밍홈(11)이 형성된 하부금형(10)을 형성하며,
상기 하부금형(10)의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 고정 및 파우치를 성형하는 상부금형(20)을 형성하여,
상기 상부금형(20)의 하강 작동으로 하부금형(10)에 올려진 필름(1)의 고정 및 포밍 성형이 완료되면 하부금형(10)이 상승하면서 여분의 필름(1)을 절단하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
제 1항에 있어서, 상기 하부금형(10)은 고정금형(12)의 상부로 필름(1)의 커팅을 위하여 승하강하는 커팅금형(13)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포밍홈(11)의 외측 부분에는 필름(1)의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 상부금형(20)에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름(1)을 흡착과 분리하는 흡입분사홀(14)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
제 1항에 있어서, 상기 상부금형(20)은 승하강 기능만을 수행하는 제1금형(21)을 형성하고,
상기 제1금형(21)의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 필름(1)의 테두리를 가압하여 고정하는 제2금형(22)을 형성하며,
상기 제2금형(22)의 중앙에서 독립적으로 승하강하며 포밍홈(11)의 내부로 필름(1)을 성형하도록 가압하는 제3금형(23)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
제 4항에 있어서, 상기 제2금형(22)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 제1분사홀(22a)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
제 4항에 있어서, 상기 제3금형(23)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 포밍홈(11)에 밀착시키기 위해 압축공기를 분사하는 제2분사홀(23a)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치.
다양한 분야에 이용하는 전지를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치를 이용한 포밍커팅 방법에 있어서,
하부금형(10)에서 상부금형(20)이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정 단계를 시행하고,
상기 포지션 설정한 후 하부금형(10)의 커팅금형(13)의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 설치하고,
상기 필름(1)의 설치한 후 상부금형(20)을 하강시키는 동시에 제2금형(22)을 별도로 하강 작동시켜 포밍홈(11)의 주변에 위치하는 필름(1)의 테두리 부분을 하부금형(10)과 함께 가압하며 고정하며,
상기 제2금형(22)의 작동으로 필름(1)을 고정한 후 제3금형(23)이 하강하면서 포밍홈(11)의 상부로 위치된 부분의 필름(1)을 가압하며 포밍홈(11)으로 삽입되면서 필름(1)을 제3금형(23)과 포밍홈(11)의 형태로 포밍 성형하고,
상기 필름(1)의 포밍 성형 후 필름(1)을 고정하는 제3금형(23)은 상승작동으로 복귀하며,
상기 하부금형(10)의 커팅금형(13)과 제1금형(21)이 하부로 고정금형(12)과 제1금형(21)의 테두리가 접촉되며 포밍홈(11)의 테두리(11a)에 위치하는 필름(1)이 커팅되면서 파우치 케이스(2)의 제작을 완료하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법.
제 7항에 있어서, 상기 제3금형(23)의 하강 작동으로 필름(1)을 성형시 흡입분사홀(14)을 통해 필름(1)을 흡착하여 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력을 제공과 제작이 완성된 파우치 케이스(2)를 분리하기 쉽도록 공기를 분사하여 필름(1)을 흡착과 분리가 용이하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법.
제 7항에 있어서, 상기 제2금형(22)의 하강 작동으로 필름(1)을 고정시 제1분사홀(22a)을 통해 압축공기를 분사하여 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법.
제 7항에 있어서, 상기 제3금형(23)의 하강 작동으로 필름(1)을 성형시 제2분사홀(23a)을 통해 압축공기를 분사하여 필름(1)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 포밍홈(11)에 밀착되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍커팅 장치를 이용한 포밍커팅 방법.