KR20200026064A - 비접촉 방식의 파우치형 이차전지 실링방법 - Google Patents

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KR20200026064A
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Abstract

본 발명은 파우치 케이스 내 전극 조립체가 수납된 상태로 실링하여 파우치형 이차전지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계 및 히팅지그로 상기 파우치 케이스를 가압하여, 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계를 함께 포함하여, 전극탭(21)과 파우치 케이스(10)를 실링하는 시간을 효과적으로 줄일 수 있어, 생산성이 보다 향상되는 파우치형 이차전지 실링방법이다.

Description

비접촉 방식의 파우치형 이차전지 실링방법{NON-CONTACT SEALING METHOD OF POUCH TYPE SECONDARY BATTERY }
본 발명은 비접촉 방식의 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치형 이차전지를 생산하기 위한 공정 중 탭과 파우치를 실링하는 탭 실링 공정에서 비접촉 방식의 가열공정을 추가한 파우치형 이차전지의 실링방법에 관한 것이다.
전지는 현대에서 많은 제품의 동력원으로 사용되고 있으며, 물리전지와 화학전지를 통칭하는 개념이지만, 통상적으로는 화학전지를 통칭하는 의미로 흔히 사용된다. 이때 전지는 크게 일차전지와 이차전지로 구분되며, 일차전지는 방전기능만 작동하여 반복 사용이 불가능한 전지이며, 이차전지는 충방전이 모두 가능하여 반복 사용이 가능한 반영구적 화학전지를 의미한다.
이와 같은 이차전지는 종래에도 노트북, PC, 이동통신 단말기 등의 전자기기에서 사용되어 핵심 기술이었으나, 최근 전기자동차 및 연료전지 자동차의 보급 확대와 더불어 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이때 상기 이차전지는 크게 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분되며, 이 중에서 파우치형 이차전지는 스태킹 방식으로 배터리가 제조되어 저장할 수 있는 에너지의 양이 많고, 충방전 시에 상하로만 수축과 팽창이 이루어져 보다 장기간 사용이 가능한 장점이 있다. 그리고 현재 상기 파우치형 이차전지를 제조하기 위한 공법은, 한국등록특허공보 제10-1793729호("파우치형 이차전지 및 그의 제조방법", 2017.11.03 공고)를 포함하여 다수가 개시되어 있다. 이때 도 1을 참조하여 종래 파우치형 이차전지를 제조하는 공정을 설명하자면 다음과 같다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 종래에는 전극 조립체(1)가 내장된 파우치 케이스(2)의 일단을 상부 지그블럭(3) 및 하부 지그블럭(4)을 이용하여 열 융착하는 공정을 포함하여 이루어진다. 이때 위와 같이 상부 지그블럭(3) 및 하부 지그블럭(4)을 통해 열과 압력을 전달하는 방식은, 파우치형 이차전지를 생산하는 공정시간을 단축하기 위해서는 가해지는 열과 압력을 증가하도록 이루어져야 한다. 하지만, 상부 지그블럭과 하부 지그블럭을 통해 가해지는 열과 압력이 증가되는 경우에는, 전극 조립체의 탭과 파우치에 충분한 열이 분포되지 못하여 생산되는 제품의 품질이 불안정해지는 단점이 있다. 이에 따라 종래의 방법으로는 전극 조립체의 탭과 파우치 케이스를 실링하는 공정 시간을 단축하기가 어려운 문제점이 있었다.
KR 10-1793729 B1 ("파우치형 이차전지 및 그의 제조방법") 2017.11.03.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극 조립체의 탭 또는 파우치를 비접촉 방식으로 가열하는 장치와 종래 상부 지그블럭 및 하부 지그블럭과의 호환을 통해 파우치형 이차전지의 제조 과정을 단축할 수 있는 비접촉 방식의 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치형 이차전지의 실링방법은, 파우치 케이스(10)의 수용부(11)에 전극 조립체(20)를 수납하는 단계, 상기 파우치 케이스(10)의 수용부(11)에 전해질을 주입하는 단계, 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계 및 히팅지그로 상기 파우치 케이스(10)를 가압하여, 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계를 포함할 수 있다.
이때 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서, 비접촉 방식으로 파우치 케이스(10)가 가열되도록 형성될 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서, 상기 파우치 케이스(10)의 일측으로 돌출된 전극탭(21)이 함께 가열될 수도 있다.
여기서 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계는, 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계와 동반하여 이루어질 수도 있다.
또한 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계는, 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서 상기 파우치 케이스(10) 또는 전극탭(21)이 일정한 온도까지 가열된 이후에 이루어질 수도 있다.
또한 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서, 상기 파우치 케이스(10) 또는 전극탭(21)으로 40℃ 내지 250℃ 사이의 온도로 가열하되, 상기 파우치 케이스(10)의 외부 또는 전극탭(21)이 40℃ 내지 200℃ 사이의 온도로 가열될 수 있다.
이때 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서, 상기 파우치 케이스(10)의 내부가 40℃ 내지 150℃ 사이의 온도로 가열될 수 있다.
아울러 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계와 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계가 동시에 이루어질 수도 있다.
한편, 상술한 파우치형 이차전지 실링방법을 위한 파우치형 이차전지 실링시스템은, 상기 파우치 케이스(10)의 외면(12)에 제1온도범위(Tp)로 제어되어 열을 가하는 제1가열장치(H1), 상기 전극탭(21)으로 제2온도범위(Tt)로 제어되어 열을 가하는 제2가열장치(H2) 및 상기 파우치 케이스의 가압면(10a)을 제3온도범위(Ts)로 제어되어 가압하는 히팅지그(H3)를 포함하며, 상기 제1온도범위(Tp) 및 제2온도범위(Tt)의 최대온도가 상기 제3온도범위(Ts)의 최대온도 보다 높도록 제어될 수 있다.
이때 상기 제1가열장치(H1)는 비접촉식으로 이루어지고, 상기 제2가열장치(H2)는 접촉식으로 이루어질 수도 있다.
한편, 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계 및 히팅지그로 상기 파우치 케이스(10)를 가압하여, 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계를 포함하는 파우치형 이차전지 실링방법에서, 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 비접촉식 가열장치는, 상기 파우치 케이스(10)의 외면으로 비접촉식으로 열을 가하는 가열부를 포함할 수 있다.
이때 본 발명의 비접촉식 가열장치는, 상기 파우치 케이스(10)의 상측에 배치되는 상부챔버(100) 및 상기 파우치 케이스(10)의 하부에 배치되는 하부챔버(200)를 더 포함하고, 상기 가열부는 상기 상부챔버(100)의 하부 또는 상기 하부챔버(200)의 상부에 배치되며, 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는 상하로 이동가능하게 형성되어, 상기 파우치 케이스(10)가 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200) 사이에 배치되면, 서로 대향하는 방향으로 구동하여 형폐할 수 있다.
그리고 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는, 상기 파우치 케이스(10)의 일측에 배치되어 형폐하면 서로 접하는 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211) 및 상기 파우치 케이스(10)의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 상기 제1상부몸체(111)와 하부몸체(211)와 이격 배치된 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)를 각각 포함할 수 있다.
여기서 상기 상부챔버(100)는, 상기 제1상부몸체(111)의 상단과 제2상부몸체(112)의 상단을 연결하는 제1연결몸체(113)를 더 포함하고, 상기 하부챔버(200)는, 상기 제1하부몸체(211)의 하단과 제2하부몸체(212)의 하단을 연결하는 제2연결몸체(213)를 더 포함하며, 상기 가열부(120,220)는 상기 제1연결몸체(113)의 하측 또는 상기 제2연결몸체(213)의 상측에 배치될 수 있다.
또한 본 발명의 비접촉식 가열장치는, 상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)가 서로 접하는 면에 형성되는 패킹부(400)를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 비접촉식 가열장치는, 상기 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)가 서로 대향하는 면에 형성되는 보호커버(500)를 더 포함할 수도 있다.
한편, 상술한 파우치형 이차전지 실링방법의 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계에서 상기 전극탭을 가열하는 비접촉식 가열장치는, 상기 전극탭(21)의 상측에 배치되는 상부챔버(100), 상기 전극탭(21)의 하측에 배치되는 하부챔버(200) 및 상기 상부챔버(100)의 하부 또는 상기 하부챔버(200)의 상부에 배치되는 가열부(120,220)를 포함하며, 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 상하로 이동가능하게 형성되어, 상기 전극탭(21)이 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200) 사이에 배치되면, 서로 대향하는 방향으로 구동하여 형폐하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 실링방법 및 비접촉식 가열장치는, 실링 단계 이전 또는 동시에 가열 단계가 포함됨에 따라 파우치 케이스과 전극탭의 실링시간이 감소되는 효과와 동반하여 파우치형 이차전지의 생산성이 보다 향상되는 장점이 있다.
나아가 본 발명은 종래와 같이 생산성을 향상시키기 위해 히팅지그의 온도를 높임에 따라 나타나던 미실링이나 품질 저하 등의 문제를 해결하여, 파우치 케이스 내 전해액의 누액을 방지함과 더불어 생산된 파우치형 이차전지의 품질이 보다 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지의 열융착 과정을 도시한 도면.
도 2는 파우치형 이차전지 실링방법에 따른 블록선도.
도 3은 파우치형 이차전지 실링방법에 따른 파우치 케이스 내 전극 조립체가 수납되는 것을 도시한 도면.
도 4는 파우치형 이차전지 실링방법에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
도 5는 파우치형 이차전지 실링시스템에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
도 6은 파우치형 이차전지 실링시스템에 따른 컨트롤러가 제1가열장치, 제2가열장치 및 히팅지그를 온도 제어하는 것을 도시한 파우치형 이차전지의 단면도.
도 7은 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
도 8은 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제1 실시예에 따른 전극탭을 가열하는 것을 도시한 파우치형 이차전지의 단면도.
도 9는 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
도 10은 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제2 실시예에 따른 사시도.
도 11은 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
도 12는 본 발명인 비접촉식 가열장치의 제4 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 단면도.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링방법과, 이를 위한 파우치형 이차전지 실링시스템 및 비접촉식 가열장치를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
[파우치형 이차전지 실링방법]
도 2 내지 도 4는 파우치형 이차전지 실링방법으로, 도 2는 파우치형 이차전지 실링방법의 블록선도를, 도 3은 파우치 케이스 내 전극 조립체가 수납되는 것을 도시한 도면을, 도 4는 파우치형 이차전지의 단면도를 각각 나타낸다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지 실링방법은, 파우치 케이스 내 수용부에 전극 조립체를 수납하는 단계(S100), 상기 수용부에 전해질을 주입하는 단계(S200), 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 케이스를 실링하는 단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하여 전극 조립체를 수납하는 단계(S100)와 전해질을 주입하는 단계(S200)를 설명하면 다음과 같다. 파우치형 이차전지의 파우치 케이스(10)는 내부에 수용부(11)가 형성될 수 있으며, 상기 수용부(11)에는 전극 조립체(20) 및 전해질이 수용될 수 있다. 이때 상기 파우치 케이스(10)는 일단을 중심으로 양면이 서로 접힐 수 있도록 형성될 수 있으며, 상기 수용부(11)는 상기 양면에 각각 형성되어, 일면에는 상기 전극 조립체(20)의 상부가, 타면에는 상기 전극조립체(20)의 하부가 삽입되도록 이루어질 수도 있다.
아울러 본 발명의 전해질을 주입하는 단계(S200)는, 젤리롤(J/R) 형태 또는 단위셀이 적층된 형태 등으로 구성되는 상기 전극 조립체(20)가 상기 파우치 케이스(10) 내에 내장되면, 상기 파우치 케이스(10) 내에 전해질을 주입하도록 이루어질 수 있다. 이때 전해질은 통상적인 전해질 성분, 예를 들면 전해질 염과 유기용매를 포함할 수 있다.
이때 사용 가능한 전해질 염은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고, B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이다. 특히, 리튬염이 바람직하다. 예를 들면, LiClO4, LiCF3SO3, LiPF6, LiAsF6, LiN(CF3SO2)2 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
아울러 유기용매는 통상적으로 알려진 용매, 예컨대 할로겐 치환체를 포함하거나 또는 포함하지 않는 환형 카보네이트계,; 선형 카보네이트계, 에스테르계, 니트릴계, 인산염계 용매 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(GBL), 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC), 포름산 메틸, 포름산 에틸, 포름산 프로필, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 펜틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 프로피온산 에틸 및 프로피온산 부틸 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 위는 사용 가능한 전해질의 일부를 설명한 것으로, 본 발명은 전해질의 성분을 한정하지는 아니한다. 아울러 본 발명은 전해질이 고상으로 이루어진 경우도 포함될 수 있다.
아울러 상기 전극 조립체(20)는 전극탭(21)을 포함할 수 있으며, 상기 전극탭(21)은 상기 파우치 케이스(10)를 접으면 외부로 노출되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 전극탭(21)은 탭으로만 구성되거나 리드를 포함하도록 이루어질 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 전극탭(21)은 파우치 케이스(10)의 가압면(10a)으로 돌출되도록 이루어질 수 있으며, 양면의 가압면(10a) 사이에 배치될 수 있다. 이때 상기 가압면(10a)과 전극탭(21) 사이에는 실런트(30)가 배치되어 접착되도록 이루어질 수 있으며, 상기 가압면(10a)과 상기 전극탭(21) 사이에는 절연필름이 더 형성되도록 이루어질 수 있다.
아울러 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계(300)는 비접촉 방식으로 파우치 케이스(10)를 가열하도록 이루어질 수 있으며, 이때 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 것은 파우치 케이스(10)의 외부를 가열하거나 상기 파우치 케이스(10)의 일측으로 돌출된 상기 전극탭(21)을 가열하는 등 여러 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 파우치 케이스를 실링하는 단계(S400)는 히팅지그를 통하여 상기 가압면(10a)에 일정한 온도 및 압력을 가하여 상기 파우치 케이스(10)와 전극탭(21) 사이를 실링하도록 이루어질 수 있으며, 상기 파우치 케이스를 실링하는 단계(S400)는 전극탭(21) 뿐만 아니라 나머지 테두리 부분을 실링하는 단계를 포함하거나 별도로 이루어질 수 있다. 여기서 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계(S300) 및 파우치 케이스를 실링하는 단계(S400)는 동시에 이루어지거나, 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계(S300) 이후 상기 파우치 케이스를 실링하는 단계(S400)가 이어질 수도 있다. 아울러 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계(S300)는 비접촉 가열장치를 통해 이루어질 수 있으며, 이를 위한 파우치형 이차전지 실링시스템 및 비접촉 가열장치는 후술되는 다양한 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다.
[비접촉 방식의 파우치형 이차전지 실링시스템]
도 5 및 도 6은 파우치형 이차전지 실링시스템으로, 도 5는 파우치형 이차전지의 단면도를, 도 6은 컨트롤러를 통해 온도제어가 이루어지는 것을 도시한 이차전지의 단면도를 각각 나타낸다.
먼저 도 5-(a)를 참조하면, 본 발명의 파우치형 이차전지 실링시스템은, 상기 파우치 케이스(10)의 외면(12)에 열을 가하는 제1가열장치(H1), 상기 전극탭(21)으로 열을 가하는 제2가열장치(H2) 및 상기 파우치 케이스(10)의 가압면(10a)을 가압하는 히팅지그(H3)를 포함할 수 있다. 이때 상기 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2)는 각각 접촉식 또는 비접촉식으로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명은 도 5-(a)와 같이 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2) 모두 비접촉식으로 구성되거나, 도 5-(b)와 같이 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2) 중 어느 하나가 비접촉식으로 구성되거나, 도시하지는 않았으나 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2) 모두 접촉식으로 구성되는 등 여러 형태로 변형될 수 있다. 그리고 본 발명의 히팅지그(H3)는 상술한 바와 같이 실런트(30)가 배치된 파우치 케이스(10)의 외측 가압면(10a)을 가압하여 실링할 수 있다.
이어 도 5의 도면부호를 참고하여, 도 6의 파우치형 이차전지 실링시스템을 설명하자면 다음과 같다. 본 발명의 파우치형 이차전지 실링시스템은 상기 제1가열장치(H1), 제2가열장치(H2) 및 히팅지그(H3)를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 컨트롤러는 파우치형 이차전지에 대한 가열단계 및 실링단계에서, 상기 제1가열장치(H1), 제2가열장치(H2) 및 히팅지그(H3)를 각각 제1온도범위(Tp), 제2온도범위(Tt), 및 제3온도범위(Ts) 내에서 제어할 수 있다. 여기서 상기 제1온도범위(Tp), 제2온도범위(Tt), 및 제3온도범위(Ts)는 최소온도 40℃ 가량, 최대온도는 200℃ 내지 250℃ 사이로 설정될 수 있다.
또한 상술한 바와 같이 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2)는 비접촉식으로 구성될 수 있다. 이때 본 발명의 컨트롤러는 상기 제1가열장치(H1) 및 제2가열장치(H2) 각각에 대한 제1온도범위(Tp), 제2온도범위(Tt)의 최대온도가, 히팅지그(H3)에 대한 제3온도범위(Ts)의 최대온도보다 높도록 설정될 수 있다.
그리고 본 발명은 파우치형 이차전지 구성들의 온도에 대해서도 최소온도 및 최대온도가 설정되고, 해당 온도범위 내에서 유지되도록 상기 제1가열장치(H1), 제2가열장치(H2) 및 히팅지그(H3)가 제어될 수 있다. 일 예로 상기 전극조립체(20)가 내장된 파우치 케이스(10)의 내부온도(TA)는 40℃ 내지 150℃ 사이에서 유지되도록 설정될 수 있다. 그리고 상기 파우치 케이스(10)의 외면온도(TO) 또는 전극탭(21)의 온도(Ta)는 40℃ 내지 200℃ 사이에서 설정될 수 있으며, 상기 파우치 케이스(10)의 가압면(10a)의 온도 또한 40℃ 내지 200℃ 사이에서 유지 되도록 제어될 수 있다. 이때 파우치 케이스를 가열하는 단계 및 실링하는 단계에서 상기 파우치형 이차전지 구성들의 실시간 온도는, 센서를 통해 실측하거나 가해지는 열 에너지를 통해 연산되는 등 여러 방법을 통해 산출할 수 있다.
이하, 후술되는 비접촉 가열장치의 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 전극탭을 가열하는 장치의 구성을, 제3 실시예 및 제4 실시예에서는 파우치 케이스를 가열하는 장치의 구성을 상세히 설명한다. 이때 전극탭을 가열하는 비접촉 가열장치의 제1 실시예 및 제2 실시예는, 파우치 케이스를 가열하는 접촉식 가열장치와 함께 사용되거나 제3 실시예 또는 제4 실시예의 비접촉식 가열장치를 함께 사용할 수 있다. 그리고 파우치 케이스를 가열하는 비접촉 가열장치의 제3 실시예 및 제4 실시예 또한, 전극탭을 가열하는 접촉식 가열장치와 함께 사용되거나 제3 실시예 또는 제4 실시예의 비접촉식 가열장치를 함께 사용할 수 있다.
[비접촉식 가열장치]
<실시예 1>
도 7 및 도 8은 비접촉 가열장치의 제1 실시예로서, 도 7은 히팅지그 및 비접촉식 가열장치가 도시된 파우치형 이차전지의 단면도를, 도 8은 비접촉식 가열장치가 형폐되어 전극탭을 가열하는 것이 도시된 파우치형 이차전지의 단면도를 각각 나타낸다.
먼저 도 7을 참조하면, 본 발명의 비접촉 가열장치는, 돌출된 상기 전극탭(21)을 가열하도록, 상기 전극탭(21)의 상측에 배치되는 상부챔버(100)와 상기 전극탭(21)의 하측에 배치되는 하부챔버(200)를 포함하되, 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 상하로 이동 가능하게 형성될 수 있다. 그리고 상기 상부챔버(100) 또는 하부챔버(200)에는 가열부(120,220)가 형성되어 상기 전극탭(21)을 가열하도록 이루어질 수 있다.
이때 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 그 사이에 상기 전극탭(21)이 배치되면 서로 형폐되도록 상기 상부챔버(100)가 하측으로 구동하거나 상기 하부챔버(200)가 상측으로 구동할 수 있다. 그리고 상기 가열부(120,220)는 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)가 서로 형폐되면, 고주파, IR 및 UV 중 선택되는 어느 하나의 이상의 가열수단을 통해 상기 전극탭(21)을 가열하도록 이루어질 수 있다.
또한 상하로 이루어지되 그 사이에 전극탭(21)이 배치된 가압면(10a)은, 그 상측 및 하측에 히팅지그(300)가 배치될 수 있으며, 본 발명의 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 상기 히팅지그(300)의 일측에 배치될 수 있다. 그리고 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)가 형폐되어 가열부(120,220)를 통해 상기 전극탭(21)을 가열하는 단계는, 상기 히팅지그(300)를 통해 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계 이전에 이루어지거나 동시에 이루어질 수 있다. 이때 상기 전극탭(21)을 가열하는 단계가 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계 이전에 이루어지는 경우, 상기 전극탭(21)이 일정한 온도까지 가열된 이후에 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계가 이루어질 수 있다. 이때 상기 일정한 온도는 여러 온도 범위를 가질 수 있으나, 상기 전극 조립체(20)가 젤리롤로 구성되는 경우에는 150℃ 이상으로 가열되는 경우 젤리롤의 세퍼레이터(Separator)가 멜팅될 수 있으므로, 40℃ 내지 150℃ 사이로 설정되는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명은 상기 상부챔버(100) 또는 하부챔버(200)를 구동하는 동력부를 더 포함할 수 있으며, 상기 동력부는 실린더, 볼스크류 및 서보모터 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는 단열재로 이루어지되 상기 가열부(120,22)가 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)의 내측에 형성되어 외부로 열이 방출되지 않도록 이루어질 수 있다.
이어 도 8을 참조하면, 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는, 상기 전극탭(21)의 일측에 배치되어 형폐하면 서로 접하는 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211) 및 상기 전극탭(21)의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 상기 제1상부몸체(111)와 하부몸체(211)와 이격 배치된 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)를 각각 포함하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 상부챔버(100)는 상기 제1상부몸체(111)와 제2상부몸체(112) 각각의 상단을 연결하는 제1연결몸체(113)를 더 포함하며, 상기 하부챔버(200)는 상기 제1하부몸체(211)와 제2하부몸체(212) 각각의 하단을 연결하는 제2연결몸체(213)를 더 포함하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 가열부(120,220)는 상기 제1연결몸체(113)의 하면 또는 상기 제2연결몸체(213)의 상면 상에 배치되어 내측에 배치된 전극탭(21)을 가열하도록 이루어질 수 있다. 이때 도시되지는 않았지만 본 발명은 상기 가열부(120,220)로 전력을 인가하는 케이블과 전력원을 더 포함할 수 있다.
아울러 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)가 서로 형폐되면, 상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)는 서로 접하여 밀폐되도록 이루어질 수 있으며, 상기 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)는 서로 일정한 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 상기 전극탭(21)이 배치되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 일정한 간격은 상기 전극탭(21)의 상하 높이와 같거나 큰 것이 바람직하다.
아울러 본 발명은 상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)가 서로 접하는 면에 형성되는 패킹부(400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 패킹부(400)는 상기 제1상부몸체(111)의 하면 또는 제1하부몸체(211)의 상면 상에 형성될 수 있으며, 한 면에서 상기 패킹부(400)가 돌출되도록 형성되면 다른 한 면에서는 상기 패킹부(400)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 단열성능이 보다 향상되도록 이루어질 수 있다.
<실시예 2>
도 9 및 도 10은 비접촉 가열장치의 제2 실시예로서, 도 9는 히팅지그 및 비접촉식 가열장치가 도시된 파우치형 이차전지의 단면도를, 도 10은 비접촉식 가열장치의 사시도를 각각 나타낸다.
먼저 도 9을 참조하면, 본 발명은 상기 전극탭(21)을 가열하기 위해 상기 전극탭(21)의 상측 및 하측에 각각 배치되는 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)에 보호커버(500)가 더 형성되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 보호커버(500)는 상기 상부챔버(100)의 제2상부몸체(112) 하면 및 상기 하부챔버(200)의 제2하부몸체(212) 상면 중 선택되는 하나의 면 또는 두 면 모두에 형성될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)가 형폐 시에 상기 전극탭(21)이 상기 제2상부몸체(112) 및 제2하부몸체(212)이 직접 접촉되지 않도록 형성되어 전극탭(21) 표면에 스크래치가 발생되는 것을 방지하는 것과 더불어, 상기 일정한 간격을 보다 줄일 수 있어 열이 밀집되도록 형성되는 효과가 있다. 이때 상기 보호커버(500)는 고무 등을 포함한 탄성력과 내열성이 있는 재질로 이루어질 수 있으며, 고무로 형성되는 경우는 내열성이 뛰어난 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber, EPDM), 클로로술폰화 폴리에틸렌(Chlorosulfonated polyethylene, CSM), 아크릴 고무(Acrylic Rubber, AR), 실리콘 고무(Silicone Rubber, SiR), 플루오르 고무(Fluorocarbon Rubber) 중 선택되는 어느 하나 이상의 것이나, 유리전이온도가 150 ℃ 이상인 고무를 선택하여 사용할 수도 있다.
이어 도 10을 참조하면, 본 발명의 상부몸체(110) 및 하부몸체(120)는 일측편이 개구된 형상으로 이루어질 수 있으며, 서로 형폐되면 나타나는 개구된 홀이 상기 전극탭 보다 면적보다 큰 것이 보다 바람직하다. 이때 상기 전극탭의 면적은 상하로 절단 시에 나타나는 단면 상에서의 면적일 수 있다. 그리고 상기 상부몸체(110) 및 하부몸체(120)가 형성하는 상기 개구된 홀의 내측에는 상기 보호커버(500)가 형성될 수 있으며, 상기 상부몸체(110) 및 하부몸체(120) 내에서 발생되는 열이 상기 전극탭으로 밀집되도록 이루어질 수 있다.
<실시예 3>
도 11은 비접촉 가열장치의 제3 실시예로서, 도 11은 히팅지그 및 비접촉식 가열장치가 도시된 파우치형 이차전지의 단면도를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 비접촉 가열장치는, 상기 파우치 케이스(10)의 상측에 배치되는 상부챔버(100)와 상기 파우치 케이스(10)의 하부에 배치되는 하부챔버(200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때 본 발명은 상기 상부챔버(100)의 하부 또는 상기 하부챔버(200)의 상부에 배치되는 가열부(120,220)를 포함할 수 있으며, 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는 상하로 이동이 가능하게 형성될 수 있다.
이때 상기 파우치 케이스(10)가 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200) 사이에 배치되면, 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 서로 대향하는 방향으로 구동하여 형폐될 수 있으며, 상기 가열부(120,220)가 상기 파우치 케이스(10)의 외부를 가열하도록 이루어질 수 있다. 이와 같은 경우에는 상술한 전극탭의 실링 뿐만 아니라 상기 파우치 케이스(10)의 테두리 실링 시에 모두 접목할 수 있으며, 상기 전극탭에 탭필름이 형성된 경우 과도한 열이 실링을 저하할 수 있으므로, 상기 가열부(120,220) 는 40℃ 내지 200℃ 사이로 상기 파우치 케이스(10)가 가열되도록 이루어질 수 있다.
상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)가 파우치 케이스(10)의 외부를 가열하도록 이루어지는 경우에도 앞선 바와 같이 동력원, 패킹부 및 보호커버를 더 포함하여 이루어질 수도 있으며, 본 발명의 비접촉 가열장치를 이용한 파우치 케이스를 가열하는 단계는 파우치 케이스의 테두리를 가열하는 실링단계 이전 또는 동시에 이루어지도록 형성되어 파우치형 이차전지의 생산성을 보다 향상시키도록 할 수 있다.
<실시예 4>
도 12는 비접촉 가열장치의 제4 실시예로서, 도 12는 히팅지그 및 비접촉식 가열장치가 도시된 파우치형 이차전지의 단면도를 나타낸다. 도 12를 참조하면, 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는, 상기 파우치 케이스(10)의 일측에 배치되어 형폐하면 서로 접하는 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211) 및 상기 파우치 케이스(10)의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 상기 제1상부몸체(111)와 하부몸체(211)와 이격 배치된 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)를 각각 포함하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 상부챔버(100)는 상기 제1상부몸체(111)와 제2상부몸체(112) 각각의 상단을 연결하는 제1연결몸체(113)를 더 포함하며, 상기 하부챔버(200)는 상기 제1하부몸체(211)와 제2하부몸체(212) 각각의 하단을 연결하는 제2연결몸체(213)를 더 포함하도록 이루어질 수 있다. 그리고 상기 가열부(120,220)는 상기 제1연결몸체(113)의 하면 또는 상기 제2연결몸체(213)의 상면 상에 배치되어 내측에 배치된 파우치 케이스(10)를 가열하도록 이루어질 수 있다. 이때 도시되지는 않았지만 본 발명은 상기 가열부(120,220)로 전력을 인가하는 케이블과 전력원을 더 포함할 수 있다.
아울러 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)가 서로 형폐되면, 상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)는 서로 접하여 밀폐되도록 이루어질 수 있으며, 상기 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)는 서로 일정한 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 상기 파우치 케이스(10)가 배치되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 일정한 간격은 상기 파우치 케이스(10)의 상하 높이와 같거나 큰 것이 바람직하다.
아울러 본 발명은 상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)가 서로 접하는 면에 형성되는 패킹부(400)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 패킹부(400)는 상기 제1상부몸체(111)의 하면 또는 제1하부몸체(211)의 상면 상에 형성될 수 있으며, 한 면에서 상기 패킹부(400)가 돌출되도록 형성되면 다른 한 면에서는 상기 패킹부(400)가 삽입될 수 있는 홈이 형성되어 단열성능이 보다 향상되도록 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 파우치 케이스(10)를 가열하기 위해 상기 파우치 케이스(10)의 상측 및 하측에 각각 배치되는 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)에 보호커버(500)가 더 형성되도록 이루어질 수 있다. 이때 상기 보호커버(500)는 상기 상부챔버(100)의 제2상부몸체(112) 하면 및 상기 하부챔버(200)의 제2하부몸체(212) 상면 중 선택되는 하나의 면 또는 두 면 모두에 형성될 수 있다. 이에 따라 본 발명은 상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)가 형폐 시에 상기 파우치 케이스(10)가 상기 제2상부몸체(112) 및 제2하부몸체(212)이 직접 접촉되지 않도록 형성되어 파우치 케이스(10) 표면에 스크래치가 발생되거나 찢어지는 현상 등 불량 발생을 억제하는 것과 더불어, 상기 일정한 간격을 보다 줄일 수 있어 열이 밀집되도록 형성되는 효과가 있다. 이때 상기 보호커버(500)는 고무 등을 포함한 탄성력과 내열성이 있는 재질로 이루어질 수 있으며, 고무로 형성되는 경우는 내열성이 뛰어난 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber, EPDM), 클로로술폰화 폴리에틸렌(Chlorosulfonated polyethylene, CSM), 아크릴 고무(Acrylic Rubber, AR), 실리콘 고무(Silicone Rubber, SiR), 플루오르 고무(Fluorocarbon Rubber) 중 선택되는 어느 하나 이상의 것이나, 유리전이온도가 150 ℃ 이상인 고무를 선택하여 사용할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
H1 : 가열장치 H2 : 제2가열장치
H3 : 히팅지그
10 : 파우치 케이스 10a : 가압면
11 : 수용부 12 : 외면
20 : 전극 조립체 21 : 전극탭
30 : 실런트
100 : 상부챔버
110 : 상부몸체
111 : 제1상부몸체 112 : 제2상부몸체
113 : 제1연결몸체
120 : 가열부
200 : 하부챔버
210 : 하부몸체
211 : 제1하부몸체 212 : 제2하부몸체
213 : 제2연결몸체
220 : 가열부
300 : 히팅지그
400 : 패킹부
500 : 보호커버

Claims (17)

  1. 파우치 케이스(10)의 수용부(11)에 전극 조립체(20)를 수납하는 단계;
    상기 파우치 케이스(10)의 수용부(11)에 전해질을 주입하는 단계;
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계; 및
    히팅지그로 상기 파우치 케이스(10)를 가압하여, 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계;
    를 포함하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서,
    비접촉 방식으로 파우치 케이스(10)가 가열되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서,
    상기 파우치 케이스(10)의 일측으로 돌출된 전극탭(21)이 함께 가열되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계는,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계와 동반하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계는,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서 상기 파우치 케이스(10) 또는 전극탭(21)이 일정한 온도까지 가열된 이후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서,
    상기 파우치 케이스(10) 또는 전극탭(21)으로 40℃ 내지 250℃ 사이의 온도로 가열하되,
    상기 파우치 케이스(10)의 외부 또는 전극탭(21)이 40℃ 내지 200℃ 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계에서,
    상기 파우치 케이스(10)의 내부가 40℃ 내지 150℃ 사이의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계와 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계가 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링방법.
  9. 파우치형 이차전지를 가열 및 실링하기 위한 파우치형 이차전지 실링시스템에 있어서,
    제1온도범위(Tp)로 제어되어 상기 파우치 케이스(10)의 외면(12)에 열을 가하는 제1가열장치(H1);
    제2온도범위(Tt)로 제어되어 상기 전극탭(21)으로 열을 가하는 제2가열장치(H2); 및
    제3온도범위(Ts)로 제어되어 상기 파우치 케이스(10)의 가압면(10a)을 가압하는 히팅지그(H3);
    를 포함하며,
    상기 제1온도범위(Tp) 및 제2온도범위(Tt)의 최대온도가 상기 제3온도범위(Ts)의 최대온도 보다 높은 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1가열장치(H1)는 비접촉식으로 이루어지고,
    상기 제2가열장치(H2)는 접촉식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링시스템.
  11. 파우치 케이스(10)를 가열하는 단계; 및 히팅지그로 상기 파우치 케이스(10)를 가압하여, 상기 파우치 케이스(10)를 실링하는 단계;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링방법에서, 상기 파우치 케이스(10)를 가열하는 비접촉식 가열장치는,
    상기 파우치 케이스(10)의 외면(12)으로 비접촉식으로 열을 가하는 가열부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 가열장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 파우치 케이스(10)의 상측에 배치되는 상부챔버(100); 및
    상기 파우치 케이스(10)의 하부에 배치되는 하부챔버(200);
    를 더 포함하고,
    상기 가열부는 상기 상부챔버(100)의 하부 또는 상기 하부챔버(200)의 상부에 배치되며,
    상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는 상하로 이동가능하게 형성되어,
    상기 파우치 케이스(10)가 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200) 사이에 배치되면, 서로 대향하는 방향으로 구동하여 형폐하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 가열장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상부챔버(100) 및 하부챔버(200)는,
    상기 파우치 케이스(10)의 일측에 배치되어 형폐하면 서로 접하는 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211); 및
    상기 파우치 케이스(10)의 상측 및 하측에 각각 배치되도록 상기 제1상부몸체(111)와 하부몸체(211)와 이격 배치된 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212);
    를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 가열장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 상부챔버(100)는, 상기 제1상부몸체(111)의 상단과 제2상부몸체(112)의 상단을 연결하는 제1연결몸체(113);를 더 포함하고,
    상기 하부챔버(200)는, 상기 제1하부몸체(211)의 하단과 제2하부몸체(212)의 하단을 연결하는 제2연결몸체(213);를 더 포함하며,
    상기 가열부(120,220)는 상기 제1연결몸체(113)의 하측 또는 상기 제2연결몸체(213)의 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 가열장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1상부몸체(111)와 제1하부몸체(211)가 서로 접하는 면에 형성되는 패킹부(400);
    를 더 포함하는 비접촉식 가열장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2상부몸체(112)와 제2하부몸체(212)가 서로 대향하는 면에 형성되는 보호커버(500);
    를 더 포함하는 비접촉식 가열장치.
  17. 제3항의 파우치형 이차전지 실링방법의 상기 파우치 케이스를 가열하는 단계에서 상기 전극탭을 가열하는 비접촉식 가열장치는,
    상기 전극탭(21)의 상측에 배치되는 상부챔버(100);
    상기 전극탭(21)의 하측에 배치되는 하부챔버(200); 및
    상기 상부챔버(100)의 하부 또는 상기 하부챔버(200)의 상부에 배치되는 가열부(120,220);
    를 포함하며,
    상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200)는 상하로 이동가능하게 형성되어,
    상기 전극탭(21)이 상기 상부챔버(100)와 하부챔버(200) 사이에 배치되면, 서로 대향하는 방향으로 구동하여 형폐하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 가열장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022065808A1 (ko) * 2020-09-25 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 가스제거장치 및 가스제거방법
WO2023121252A1 (ko) * 2021-12-20 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 실링장치 및 이를 이용하는 전지 케이스 실링방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793729B1 (ko) 2014-12-24 2017-11-03 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793729B1 (ko) 2014-12-24 2017-11-03 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지 및 그의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022065808A1 (ko) * 2020-09-25 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지의 가스제거장치 및 가스제거방법
WO2023121252A1 (ko) * 2021-12-20 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 실링장치 및 이를 이용하는 전지 케이스 실링방법

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