KR20210074857A - 원통형 전지 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 젤리-롤형 전극 조립체의 중심부에 태극 무늬를 제거하는 원통형 전지 제조 장치로서, 본체부, 연결부 및 제어부를 포함하고, 상기 본체부에서 배출되는 공기의 압력으로 상기 태극 무늬를 제거하는 원통형 전지 제조 장치에 관한 것이다.

Description

원통형 전지 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING CYLINDRICAL BATTERY}
본 발명은 원통형 전지 제조 장치에 관한 것이다.
최근, 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 모바일 기기와 전지 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다. 특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류된다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극 조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.
이러한 전극 조립체들을 사용 목적에 따라, 파우치 케이스, 원통형 캔, 및 각형 케이스 등에 수납하여 전지를 제조한다.
이 중에서, 원통형 전지는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어, 휴대용 컴퓨터에서 전지 자동차에 이르기까지 다양한 기기들의 에너지원으로 사용되고 있다.
도 1은 젤리-롤형 전극 조립체의 중심부에 형성된 태극 무늬를 제거하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 젤리-롤형 전극 조립체(10)의 권취가 끝나면 권심(도시하지 않음)을 제거하게 된다. 이때, 상기 권심에 밀착되어있던 내부 분리막(11)의 일부가 상기 권심과 함께 이동하게 된다. X 방향에서 전극 조립체(10)를 바라보았을 때 분리막(11)은 태극 무늬와 같은 형상으로 전극 조립체(10)의 중심부(12)에 걸쳐있게 된다. 작업자는 태극 무늬로 형성된 분리막(11)을 다시 원통 형상으로 만들기 위해 핀(20)을 사용하여 리폼(REFORM) 공정을 거친다.
그러나, 전극 조립체(10)의 중심부(12) 직경에 따라 다양한 크기의 직경을 가진 핀(20)을 구비해야 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 핀(20)에 의해서 분리막(11)이 손상되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공기를 배출하여 태극 무늬를 제거함으로써 생산성이 향상된 원통형 전지 제조 장치를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 제조 장치는 젤리-롤형 전극 조립체의 중심부에 태극 무늬를 제거하는 제조 장치로서, 본체부, 연결부 및 제어부를 포함할 수 있고, 상기 본체부에서 배출되는 공기의 압력으로 상기 태극 무늬를 제거할 수 있다.
상기 본체부는 배출구를 포함할 수 있다.
상기 공기는 상기 배출구를 통해서 배출될 수 있다.
상기 배출구는 상기 본체부의 길이 방향에 따라 형성될 수 있다.
상기 배출구는 상기 본체부의 원주를 따라 방사형으로 형성될 수 있다.
상기 본체부는 배출 슬릿을 포함할 수 있다.
상기 공기는 상기 배출 슬릿을 통해서 배출될 수 있다.
상기 배출 슬릿은 상기 본체부의 길이 방향에 따라 형성될 수 있다.
상기 배출 슬릿은 상기 본체부의 원주를 따라 방사형으로 형성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 공기의 압력과 온도를 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 전지 제조 장치는 본체부에서 배출되는 공기 압력으로 전극 조립체 중심부의 태극 무늬를 제거함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 젤리-롤형 전극 조립체의 중심부에 형성된 태극 무늬를 제거하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 제조 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 본체부를 III-III'에 따라 자른 단면을 A방향에서 바라보았을 때의 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체 제조용 권취 장치를 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 4의 본체부를 V-V'에 따라 자른 단면을 B방향에서 바라보았을 때의 단면 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "태극 무늬"는 도 1에서와 같이 젤리-롤형 전극 조립체(10)의 권취가 끝나고 권심(도시하지 않음)을 제거하였을 때 상기 권심에 밀착되어있던 내부 분리막(11)의 일부가 이동하여 전극 조립체(10)의 중심부(12)에 걸쳐있는 형상을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 제조 장치를 나타낸 모식도이다. 도 3은 도 2의 본체부를 III-III'에 따라 자른 단면을 A방향에서 바라보았을 때의 단면 모식도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 원통형 전지 제조 장치(100)는 본체부(110), 연결부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 본체부(110)는 연결부(120)로부터 유입된 공기를 배출하는 배출구(111)를 포함할 수 있다. 연결부(120)는 본체부(110)와 제어부(130)를 연결하며 제어부(130)에서 본체부(110)로 유입되는 공기의 유로일 수 있다. 제어부(130)는 외부에서 공급되는 공기의 압력과 온도를 조절하여 연결부(120)에 공급할 수 있다.
본체부(110)의 형상은 특별히 한정되지 않으나 전극 조립체(도시하지 않음)의 중심부(도시하지 않음)에 삽입이 용이할 수 있도록 원통형일 수 있다. 여기서 상기 전극 조립체와 상기 중심부는 도시하지 않았으나 도 1의 전극 조립체(10)의 중심부(12)와 동일한 구조일 수 있다. 본체부(110)의 일측(115)은 폐쇄된 구조일 수 있고 타측(114)은 연결부(120)와 유체적으로 연통된 구조일 수 있다.
본체부(110)는 옆면(112)에 다수의 배출구(111)를 포함할 수 있다. 배출구(111)는 본체부(110)의 길이(S1) 방향에 따라 일정한 간격으로 옆면(112)에 형성될 수 있다. 또한, 배출구(111)는 본체부(110)의 길이(S1) 방향에 따라 다양한 간격으로 형성할 수 있다. 또한, 배출구(111)는 특정 부위에 상대적으로 더 많은 개수가 형성될 수 있다.
배출구(111)는 원주(113)를 따라 방사형(도 3의 화살표 참조)으로 형성될 수 있다. 이에, 공기가 본체부(110)의 중심(O1)에서부터 외부로 방사형으로 배출될 수 있다. 또한, 배출구(111)는 원주(113)를 따라 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 배출구(111)는 원주(113)를 따라 다양한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 배출구(111)는 특정 부위에 상대적으로 더 많은 개수가 형성될 수 있다.
본체부(110)가 상기 전극 조립체의 상기 중심부로 용이하기 삽입될 수 있도록 본체부(110)의 직경(D1)은 상기 전극 조립체의 상기 중심부의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
연결부(120)의 형상은 특별히 한정되지 않으나 일 예로 원통형일 수 있다. 연결부(120)의 일측(도시하지 않음)은 본체부(110)와 유체적으로 연통될 수 있다. 연결부(120)의 타측(122)은 제어부(130)에 유체적으로 연통될 수 있다. 이러한 구조에 의해서, 제어부(130)에서 공급된 공기가 연결부(120)를 통해서 본체부(110)에 공급될 수 있다.
제어부(130)는 외부에서 공급되는 공기의 압력과 온도를 조절하여 본체부(110)에 공급할 수 있다. 제어부(130)는 본체부(110)의 배출구(111)를 통해서 배출될 공기의 압력을 고려하여 외부에서 공급되는 공기를 압축하여 연결부(120)를 통해서 본체부(110)에 공급할 수 있다. 외부에서 공급되는 공기는 다양한 방식으로 압축될 수 있으나 일 예로 응축기(도시하지 않음)에 의해 압축될 수 있다. 제어부(130)는 상기 응축기를 포함할 수 있다.
제어부(130)는 또한 외부에서 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있다. 특정 온도 이상의 공기가 배출구(111)를 통해 배출될 경우 분리막을 손상시킬 수 있으므로 배출구(111)를 통해 배출되는 공기의 온도는 섭씨 120도 이하인 것이 바람직하다.
이러한 구조에 의해서, 작업자는 본체부(110)를 상기 전극 조립체의 상기 중심부에 삽입하여 공기를 배출함으로써, 배출된 공기의 압력으로 태극 무늬로 변형된 분리막을 원통형으로 효과적으로 복원할 수 있다. 또한, 배출구(111)를 통해 배출되는 공기의 압력을 조절함으로써 다양한 직경의 전극 조립체의 태극 무늬를 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 전지 제조 장치를 나타낸 모식도이다. 도 5는 도 4의 본체부를 V-V'에 따라 자른 단면을 B방향에서 바라보았을 때의 단면 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 원통형 전지 제조 장치(200)는 본체부(210), 연결부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다. 본체부(210)는 연결부(220)로부터 유입된 공기를 배출하는 배출 슬릿(211)을 포함할 수 있다. 연결부(220)는 본체부(210)와 제어부(230)를 연결하며 제어부(230)에서 본체부(210)로 유입되는 공기의 유로일 수 있다. 제어부(230)는 외부에서 공급되는 공기의 압력과 온도를 조절하여 연결부(220)에 공급할 수 있다.
본체부(210)의 형상은 특별히 한정되지 않으나 전극 조립체(도시하지 않음)의 중심부(도시하지 않음)에 삽입이 용이할 수 있도록 원통형일 수 있다. 여기서 상기 전극 조립체와 상기 중심부는 도시하지 않았으나 도 1의 전극 조립체(10)의 중심부(12)와 동일한 구조일 수 있다. 본체부(210)의 일측(215)은 폐쇄될 수 있고 타측(214)은 연결부(220)와 유체적으로 연통될 수 있다.
본체부(210)는 옆면(212)에 배출 슬릿(211)을 포함할 수 있다. 배출 슬릿(211)은 본체부(210)의 길이(S2) 방향에 따라 옆면(212)에 형성될 수 있다. 배출 슬릿(211)의 길이(L)은 특별히 한정되지 않으나 본체부(210)의 길이(S2)에 대비하여 0.3 배 내지 0.9 배의 길이로 형성될 수 있다.
배출 슬릿(211)은 원주(213)를 따라 방사형(도 5의 화살표 참조)으로 형성될 수 있다. 이에, 공기가 본체부(210)의 중심(O2)에서부터 외부로 방사형으로 배출될 수 있다. 배출 슬릿(211)은 원주(213)를 따라 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 배출 슬릿(211)은 특정 부위에 상대적으로 더 많은 개수가 형성될 수 있다.
본체부(210)가 상기 전극 조립체의 상기 중심부로 용이하기 삽입될 수 있도록 본체부(210)의 직경(D2)은 상기 전극 조립체의 상기 중심부 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
연결부(220)의 형상은 특별히 한정되지 않으나 일 예로 원통형일 수 있다. 연결부(220)의 일측(도시하지 않음)은 본체부(210)와 유체적으로 연통될 수 있다. 연결부(220)의 타측(222)은 제어부(230)에 유체적으로 연통될 수 있다. 이러한 구조에 의해서, 제어부(230)에서 공급된 공기가 연결부(220)를 통해서 본체부(210)에 공급될 수 있다.
제어부(230)는 외부에서 공급되는 공기의 압력과 온도를 조절하여 본체부(210)에 공급할 수 있다. 제어부(230)는 본체부(210)의 배출 슬릿(211)를 통해서 배출될 공기의 압력을 고려하여 외부에서 공급된 공기를 압축하여 연결부(220)를 통해서 본체부(210)에 공급할 수 있다. 외부에서 공급되는 공기는 다양한 방식으로 압축될 수 있으나 일 예로 응축기(도시하지 않음)에 의해 압축될 수 있다. 제어부(230)는 상기 응축기를 포함할 수 있다.
제어부(230)는 또한 외부에서 공급되는 공기의 온도를 조절할 수 있다. 특정 온도 이상의 공기가 배출 슬릿(211)를 통해 배출될 경우 분리막을 손상시킬 수 있으므로 배출 슬릿(211)를 통해 배출되는 공기의 온도는 섭씨 120도 이하인 것이 바람직하다.
이러한 구조에 의해서, 작업자는 본체부(210)를 상기 전극 조립체의 상기 중심부에 삽입하여 배출 슬릿(211)을 통해서 공기를 배출함으로써, 배출되는 공기의 압력에 의해서 사익 전극 조립체의 상기 중심부에 형성된 태극 무늬를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 배출 슬릿(211)을 통해 배출되는 공기의 압력을 조절함으로써 다양한 직경의 전극 조립체의 태극 무늬를 제거할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 젤리-롤형 전극 조립체의 중심부에 태극 무늬를 제거하는 원통형 전지 제조 장치로서,
    본체부, 연결부 및 제어부를 포함하고,
    상기 본체부에서 배출되는 공기의 압력으로 상기 태극 무늬를 제거하는 원통형 전지 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 배출구를 포함하는 원통형 전지 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서
    상기 공기는 상기 배출구를 통해서 배출되는 원통형 전지 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서
    상기 배출구는 상기 본체부의 길이 방향에 따라 형성된 원통형 전지.
  5. 제2항에 있어서
    상기 배출구는 상기 본체부의 원주를 따라 방사형으로 형성된 원통형 전지 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서
    상기 본체부는 배출 슬릿을 포함하는 원통형 전지 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서
    상기 공기는 상기 배출 슬릿을 통해서 배출되는 원통형 전지 제조 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 배출 슬릿은 상기 본체부의 길이 방향에 따라 형성된 원통형 전지 제조 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 배출 슬릿은 상기 본체부의 원주를 따라 방사형으로 형성된 원통형 전지 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공기의 압력과 온도를 조절하는 원통형 전지 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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