KR20210087886A - 전지 모듈 및 전지셀 어셈블리 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전지 모듈은 일방향으로 적층되어 있는 복수의 전지셀을 포함하는 전지셀 적층체, 및 상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 복수의 전지셀 중 서로 이웃하는 전지셀들은 스프레이형 점착제가 경화된 제1 접착 부재로 결합되며, 상기 제1 접착 부재는 상기 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴(Wobble pattern)을 갖는다.
Description
본 발명은 전지 모듈 및 전지셀 어셈블리 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 스프레이형 점착제를 사용하여 형성된 전지 모듈 및 전지셀 어셈블리 제조 방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의해 구동하는 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 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.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같이 중대형 디바이스들에는 고출력 대용량이 필요하다. 따라서, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 모듈이 사용된다.
중대형 전지 모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지 모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트를 전지 케이스로 사용하는 파우치형 전지가 최근 많은 관심을 모으고 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 파우치형 전지에 양면 테이프를 붙이는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참고하면, 이차 전지(10)는 두 개의 전극 리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 일단부(14a)와 다른 일단부(14b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조로, 전지 케이스(14)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 케이스(14)의 양 단부(14a, 14b)와 이들을 연결하는 양 측면(14c)을 접착함으로써 제조된다.
전지 케이스는 일반적으로 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있으며, 예를 들어, 전지 케이스 표면이 O(oriented)-나일론 층으로 이루어져 있는 경우에는, 중대형 전지 모듈을 형성하기 위하여 다수의 전지셀들을 적층할 때, 외부 충격에 의해 쉽게 미끄러지는 경향이 있다. 따라서, 도 2를 참고하면, 이를 방지하고 전지셀들의 안정적인 적층 구조를 유지하기 위해, 전지 케이스의 표면에 롤형 양면 테이프(20) 등의 접착제를 부착하고 전지셀들을 적층하여 중대형 전지 모듈을 형성한다.
하지만, 이러한 유형의 접착제는 적용할 수 있는 최소폭이 정해져 있는 경우가 있고, 원하는 부위에 접착제를 붙이기 위한 커스터마이징(Customizing)에 제한이 있다. 뿐만 아니라 양면 테이프는 장기간 사용시 접착 성분이 열화되어 접착력이 크게 저하될 수 있다. 또한, 양면 테이프는 전사가 되지 않거나 늘어지는 문제 등 불량이 발생하여 공정 중에 지속적인 관리가 필요하며, 단가가 높아 수익성이 저하되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 양면 테이프를 대체할 수 있는 스프레이형 점착제를 사용하여 형성된 전지 모듈 및 전지셀 어셈블리 제조 방법을 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 전지 모듈은 일방향으로 적층되어 있는 복수의 전지셀을 포함하는 전지셀 적층체, 및 상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고, 상기 복수의 전지셀 중 서로 이웃하는 전지셀들은 스프레이형 점착제가 경화된 제1 접착 부재로 결합되며, 상기 제1 접착 부재는 상기 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴(Wobble pattern)을 갖는다.
상기 제1 접착 부재의 워블 패턴은 상기 전지셀 일면에 적어도 2개의 서로 평행한 소용돌이 패턴(Swirl pattern)을 가질 수 있다.
상기 제1 접착 부재는 상기 워블 패턴이 뻗는 방향을 따라 배열되는 복수의 도트 패턴을 포함할 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 모듈 프레임과 상기 전지셀 어셈블리 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 전지 모듈은 상기 압축 패드와 상기 전지셀 어셈블리 사이에 위치하는 제2 접착 부재를 더 포함하고, 상기 제2 접착 부재는 상기 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴 또는 양면 테이프를 포함할 수 있다.
상기 전지셀의 스웰링 발생 시 상기 제1 접착 부재의 두께가 줄어들 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법은 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 어셈블리의 제조 방법에 있어서, 점착제 탱크에 담겨있는 셀 점착제를 스프레이 건(spray gun)까지 이동하는 단계, 상기 스프레이 건의 노즐을 통해 상기 전지셀의 일면에 상기 셀 점착제를 분사하는 단계, 및 상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계를 포함하고, 상기 노즐을 통해 나오는 상기 셀 점착제는 워블 패턴을 형성하면서 상기 전지셀의 일면에 분사된다.
상기 워블 패턴은 소용돌이 패턴(Swirl pattern)을 포함할 수 있다.
상기 스프레이 건이 상기 전지셀의 적층 방향에 수직한 일방향을 따라 이동하면서 상기 셀 점착제가 분사되거나 상기 스프레이 건은 고정된 상태에서 상기 전지셀이 이동하면서 상기 셀 점착제가 상기 전지셀의 일면에 분사될 수 있다.
상기 셀 점착제가 분사되는 상기 전지셀의 일면은, 상기 전지셀의 적층방향에 수직한 상기 전지셀의 면에 대응할 수 있다.
상기 스프레이 건은 상기 노즐 주변에 위치하는 에어 홀을 포함하고, 상기 에어 홀에서 나오는 바람에 의해 상기 노즐을 통해 나오는 상기 셀 점착제가 소용돌이 칠 수 있다.
상기 스프레이 건의 노즐을 통해 상기 전지셀의 일면에 상기 셀 점착제를 분사하는 단계는, 상기 셀 점착제가 상기 노즐에서 상기 전지셀 일면에 닿을 때까지 공기 중에서 자연 냉각되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 셀 점착제는 핫멜트 점착제를 포함하고, 상기 전지셀 어셈블리 제조 방법은 상기 점착제 탱크에 담겨있는 상기 핫멜트 점착제를 녹이는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 셀 점착제는 UV 점착제를 포함하고, 상기 전지셀 어셈블리 제조 방법은 상기 전지셀의 일면에 상기 UV 점착제를 분사하는 단계 이후에 상기 UV 점착제를 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계는, 상기 전지셀의 다른 일면을 픽업하여 이동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전지셀 어셈블리 제조 방법은 상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계 이후에, 불량 셀에 해당하는 전지셀 또는 불량하게 적층된 전지셀을 탈착하는 단계, 및 상기 탈착된 전지셀의 일면을 제거제를 사용하여 상기 셀 점착제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제거제는 이소파라핀 L(Isoparaffine L), 히드로 처리된 경 증류수(Hydrotreated light distillate water), 및 미네랄 스피릿(Mineral Spirits)의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 셀 점착제를 제거하는 단계는, 상기 제거제를 제1 무진천(lint free wiper)에 묻히고, 상기 제1 무진천으로 상기 탈착된 전지셀의 일면에 부착된 상기 셀 점착제를 제거할 수 있다.
불량 셀에 해당하는 상기 전지셀 또는 불량하게 적층된 상기 전지셀을 탈착하는 단계는, 서로 이웃하는 전지셀 사이에 상기 제거제를 투입하여 물리적인 힘으로 상기 전지셀을 탈착할 수 있다.
상기 제1 무진천으로 상기 셀 점착제를 제거하는 단계 이후에, 에틸 아세테이트를 묻힌 제2 무진천으로 상기 탈착된 전지셀 일면에 남아 있는 상기 제거제를 제거할 수 있다.
실시예들에 따르면, 양면 테이프를 대체할 수 있는 스프레이형 점착제를 사용하여 전지셀 간 부착을 위한 점착제 도포 설비를 전지셀 어셈블리의 제조 공정 라인에 직접 적용할 수 있다.
전지셀 일면에 스프레이 건의 노즐을 통해 전지셀의 일면에 스프레이형 점착제를 분사함으로써, 소용돌이 패턴을 갖는 접착 부재를 형성할 수 있다.
워블 패턴을 갖는 접착 부재를 형성함으로써, 불량이 발생한 전지셀을 탈착할 때 재작업이 가능하도록 도포량 제어가 가능하다.
재작업 시 제거제로 스프레이형 점착제를 제거함으로써 전지셀 표면의 물리적 스크래치 및 화학적 잔류물을 최소화할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지에 양면 테이프를 붙이는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 전지 모듈에 포함된 전지셀 어셈블리의 전지셀 일면에 형성된 소용돌이 패턴을 나타내는 사진이다.
도 2는 도 1의 파우치형 전지에 양면 테이프를 붙이는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 12의 전지 모듈에 포함된 전지셀 어셈블리의 전지셀 일면에 형성된 소용돌이 패턴을 나타내는 사진이다.
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.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
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, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 전지셀(100)은 서로 다른 극성을 갖는 두 개의 전극 리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지 본체의 일단부와 다른 일단부로부터 각각 돌출되어 있는 구조로, 전지 케이스에 전극 조립체를 수납한 상태로 전지 케이스의 양 단부와 이들을 연결하는 양 측면을 접착함으로써 제조될 수 있다. 전지 케이스는 일반적으로 수지층/금속 박막층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있다.
본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법은 전지셀(100)이 컨베이어에 의해 스프레이 스테이션(500)으로 자동 이송되는 단계를 포함할 수 있다. 여기서 컨베이어는 일정한 거리 사이를 자동으로 연속 운반하는 기계 장치이며, 예시로 벨트 컨베이어 또는 롤러 컨베이어가 사용될 수 있다. 컨베이어는 일반적으로 잘 알려진 기계 장치이므로 도시를 생략하기로 한다.
본 실시예에 따르면, 전지셀(100)간 부착을 위한 셀 점착제(300)의 도포 설비가 전지셀 어셈블리 제조 방법을 위한 공정 라인에 직접 적용될 수 있다. 이를 위해, 스프레이 건(310)에서 분사되는 셀 점착제(300)는 우선 점착제 탱크에 담겨서 고온에서 녹는 과정을 거친 핫멜트 점착제일 수 있다. 점착제 탱크에 담겨있는 셀 점착제(300)는 호스 등을 타고 스프레이 건(310)까지 이동할 수 있다. 변형 실시예로 셀 점착제(300)는 UV 점착제일 수 있고, UV 점착제는 상온에서 녹은 상태에서 점착제 탱크에 담겨 있으며, 호스 등을 타고 스프레이 건(310)까지 이동할 수 있다.
스프레이 스테이션(500)으로 이송되어온 전지셀(100)은 그 위치가 고정된 상태에서 스프레이 건(310)이 기설정된 입력 좌표값에 따라 움직일 수 있다. 이때, 스프레이 건(310)은 전지셀(100)의 일면(100L)을 향하여 셀 점착제(300)를 분사하고, 전지셀의 일면(100L)에 분사된 셀 점착제(300)는 접착 부재를 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면, 공정 라인에서 셀 점착제(300)를 직접 도포하기 때문에 셀 점착제(300)를 도포하는 부위를 커스터마이징(Customizing)하기 쉽다.
일례로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양극 리드(120)에 인접한 전지셀의 일면(100L)으로부터 음극 리드(110)의 전지셀의 일면(100L)을 향해 스프레이 건(310)이 이동하면서 셀 점착제(300)를 분사할 수 있다. 스프레이 건(310)은 전지셀(100)의 적층 방향에 수직한 일방향을 따라 이동하면서 셀 점착제(300)를 분사할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따르면, 셀 점착제(300)는 워블 패턴(Wobble pattern)을 형성하면서 전지셀(100)의 일면(100L)에 분사될 수 있다. 워블 패턴은 셀 점착제(300)가 분사되는 경로가 흔들리는 것을 의미할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 내지 도 7을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법에서 점착제 도포 방식을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5의 실시예에 따른 스프레이 건에 포함된 노즐을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 스프레이 건에 포함된 노즐에서 분사되는 셀 점착제 패턴을 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 스프레이 건(310)은 그 단부에 노즐(320)을 포함하고 있다. 노즐(320)은 총 4개의 분출구(330)를 가질 수 있고, 노즐(320)의 분출구(330) 개수는 이에 제한되지 않고 전지셀(100)의 폭에 따라 변형 가능하다. 스프레이 건(310) 내부의 압력 펌프로 인해 노즐(320)을 통해 셀 점착제(300)가 분사되어 노즐(320)이 향하는 전지셀(100)의 일면(100L)에 닿을 수 있다. 셀 점착제(300)가 분사되는 전지셀(100)의 일면(100L)은, 전지셀(100)의 적층방향에 수직한 전지셀(100)의 면에 대응한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 스프레이 건(310)은 노즐(320) 주변에 위치하는 에어 홀(340)을 포함한다. 좀 더 구체적으로, 노즐(320)의 분출구(330) 주변에 에어 홀(340)이 복수개 형성될 수 있으며, 에어 홀(340)에서 나오는 바람에 의해 노즐(320)을 통해 나오는 셀 점착제(300)가 소용돌이 칠 수 있다. 본 실시예에 따른 워블 패턴은 이처럼 에어 홀(340)에서 나오는 바람에 의해 소용돌이 패턴을 갖는 셀 점착제(300) 분사 구조를 포함할 수 있다. 셀 점착제(300)가 핫멜트 점착제인 경우, 스프레이 건(310)의 노즐(320)을 통해 전지셀(100)의 일면에 셀 점착제(300)를 분사할 때, 셀 점착제(300)가 노즐(320)에서 전지셀(100) 일면(100L)에 닿을 때까지 공기 중에서 자연 냉각될 수 있다. 전지셀(100) 온도가 대략 섭씨 60도 이상이 되면 전지셀(100) 수명에 문제를 일으킬 수 있는데, 본 실시예에 따르면 별도의 냉각 과정 없이 노즐(320)을 통해 셀 점착제(300)가 분사되면서 자동 냉각되어 전지셀(100)의 온도를 높이지 않을 수 있다. 변형 실시예로 셀 점착제(300)가 UV 점착제인 경우, 전지셀(100) 일면에 셀 점착제(300)를 분사하는 단계 이후에 UV 장비를 통해 상기 UV 점착제를 경화할 수 있다. 이때, UV 점착제가 산소와 접촉하여 접착력이 약화되는 것을 방지하기 위해 질소 퍼징 공정이 추가될 수 있다.
이상에서는 스프레이 건(310)이 전지셀(100) 상에서 이동하면서 셀 점착제(300)를 분사하는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 스프레이 건(310)은 고정된 상태에서 전지셀(100)이 이동하면서 셀 점착제(300)가 전지셀(100)의 일면(100L)에 분사될 수도 있다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법은 전지셀(100)의 다른 일면을 픽업하여 복수의 전지셀(100)이 적층되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전지셀(100)의 다른 일면은 셀 점착제(300)가 도포된 전지셀(100)의 일면(100L)과 대응하는 면이고, 셀 점착제(300)가 도포되지 않는 면일 수 있다. 본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리는 제1 전지셀(100a), 제1 전지셀(100a) 위에 셀 점착제(300)에 의해 접착되어 있는 제2 전지셀(100b) 및 제2 전지셀(100b) 위에 적층되는 제3 전지셀(100c)을 포함할 수 있다. 이처럼 복수의 전지셀이 적층되어 전지셀 어셈블리를 형성하고, 복수의 전지셀의 전극 리드들이 전기적으로 연결될 수 있다. 셀 점착제(300)는 전지 모듈에서 접착 부재가 될 수 있다.
전지셀(100)의 다른 일면을 픽업하기 위해 픽업 로봇(400)이 사용될 수 있다. 픽업 로봇(400)에는 기설정된 좌표값이 입력되어 전지셀(100)의 다른 일면을 안정적으로 픽업하여 이웃하는 전지셀에 접착할 수 있도록 적층 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 적층 방법은 한 예이고, 다른 방식으로 변형 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법은, 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계 이후에, 불량 셀에 해당하는 전지셀을 탈착하는 단계, 및 상기 탈착된 전지셀의 일면을 제거제를 사용하여 상기 셀 점착제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 탈착이 필요한 전지셀은, 전지셀 자체가 불량이 발생한 경우뿐만 아니라, 복수의 전지셀 적층시 적층이 잘못된 전지셀을 더 포함할 수 있다. 이후 설명하는 재작업은 불량 적층된 전지셀이 대상이고, 불량이 발생한 전지셀은 폐기될 수 있다.
종래의 양면 테이프의 경우 접착력이 강해 실질적으로 상기와 같은 재작업이 불가능하였다. 하지만, 본 실시예에 따르면, 핫멜트 점착제를 사용하여 탈착 후 재부착하는 재작업이 가능하도록 전지셀(100)에 도포되는 셀 점착제(300)의 도포량을 최소화 또는 최적화할 수 있다. 또, 원재료를 전지셀(100)에 직접 도포하기 때문에 양면 테이프를 제품화하여 입수하는 것 대비하여 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리 제조 방법에 따르면 기존의 양면 테이프의 미전사 또는 테이프의 늘어짐으로 발생되는 고형분 덩어리를 방지할 수 있다.
상기 제거제는 이소파라핀 L(Isoparaffine L), 히드로 처리된 경 증류액(Hydrotreated light distillate), 및 미네랄 스피릿(Mineral Spirits)의 혼합물을 포함할 수 있다. 셀 점착제(300)를 제거하는 단계는, 상기 제거제를 제1 무진천(lint free wiper)에 묻히고, 상기 제1 무진천으로 상기 탈착된 전지셀(100)의 일면에 부착된 셀 점착제를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 불량 셀에 해당하는 전지셀 또는 불량하게 적층된 전지셀을 탈착하는 단계는, 서로 이웃하는 전지셀 사이에 상기 제거제를 투입하여 물리적인 힘으로 전지셀을 탈착할 수도 있다. 상기 제1 무진천으로 상기 셀 점착제를 제거하는 단계 이후에, 에틸 아세테이트를 묻힌 제2 무진천으로 상기 탈착된 전지셀 일면에 남아 있는 상기 제거제를 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 무진천을 이용한 제거 방법은 전지셀(100)의 파우치 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 면을 손상시키지 않기 위한 한 예에 해당하며, 전지셀(100)의 파우치를 손상시키지 않으면 다양한 방법을 사용하여 셀 점착제를 제거할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 전지셀(100)은 두 개의 전극 리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지 본체(130)의 일단부(140a)와 다른 일단부(140b)로부터 각각 돌출되어 있는 구조로, 전지 케이스(140)에 전극 조립체(미도시)를 수납한 상태로 전지 케이스(140)의 양 단부(140a, 140b)와 이들을 연결하는 양 측면(140c)을 접착함으로써 제조될 수 있다. 이후 도 3 내지 도 7에서 설명한 방법에 따라 전지셀(100)의 일면(100L)에 셀 점착제(300)가 도포되도록 할 수 있다.
앞에서 설명한 실시예에 따른 제조 방법에 의하면 전지셀(100)의 일방향으로 길게 뻗은 하나의 셀 점착제(300) 패턴을 형성할 수도 있으나, 변형 실시예로 다음에서 설명하는 바와 같이 다양한 패턴을 갖는 셀 점착제(300) 형상을 구현할 수도 있다.
이때, 본 실시예에 따르면 도 10에 도시한 바와 같이, 스프레이 방식에 따른 도포 형상을 변경하여 “ㄷ”자 형상의 셀 점착제(300) 패턴을 형성할 수도 있다. 이것은 도포 형상의 한 예이고, 본 실시예에 따른 셀 점착제(300)는 핫멜트 점착제 또는 UV 점착제로 형성할 수 있으며, 셀 점착제는 전지셀(100) 일면에 적어도 2개의 서로 평행한 패턴부를 형성할 수 있다. “ㄷ”자 형상 외에도 전지셀의 폭에 따라 다양한 패턴을 갖는 셀 점착제(300) 형상을 구현할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시한 바와 달리, 셀 점착제(300)가 11자형으로 나타날 수도 있다. 즉, 도 10에 도시된 “ㄷ”자형에서 상하부 셀 점착제(300) 라인이 서로 연결되지 않고 각각 일자형으로 평행한 형태의 구조를 형성할 수 있다. 셀 점착제(300)는 자연 냉각되어, 이웃하는 전지셀(100) 간의 접착 부재가 된다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지셀 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 11을 참고하면, 본 실시예에 따른 전지셀(101)에 포함된 셀 점착제(300)는 워블 패턴이 뻗는 방향을 따라 배열되는 복수의 도트 패턴(300d)을 포함할 수 있다. 일자형의 셀 점착체(300)와 동일한 길이로, 복수의 도트 패턴(300d)과 같이 불연속적인 패턴을 형성하게 되면, 셀 점착체(300)의 재료량을 줄이면서 동일한 접착 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 차이점 외에 도 10의 실시예에서 설명한 내용은 모두 본 실시예에 적용 가능하다.
앞에서 설명한 다양한 실시예에 따른 전지셀 어셈블리는, 버스바, 버스바 프레임 및 케이스 등과 결합하여 전지 모듈을 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전지 모듈을 나타내는 단면도이다. 도 13은 도 12의 전지 모듈에 포함된 전지셀 어셈블리의 전지셀 일면에 형성된 소용돌이 패턴을 나타내는 사진이다.
도 12를 참고하면, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 전지셀 어셈블리(120), 전지셀 어셈블리(120)가 장착된 모듈 프레임(105), 및 모듈 프레임(105)과 전지셀 어셈블리(120) 사이에 위치하는 압축 패드(550)를 포함한다. 본 실시예에 따른 전지셀 어셈블리(120)에는 이웃하는 전지셀(100) 사이에 제1 접착 부재(250)가 위치하고, 본 실시예에 따른 전지 모듈은 압축 패드(550)와 전지셀 어셈블리(120) 사이에 위치하는 제2 접착 부재(260)를 더 포함할 수 있다. 제2 접착 부재(260)는 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴 또는 양면 테이프를 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, 압축 패드(550)는 서로 이웃하는 전지셀(100) 사이에 형성될 수도 있다. 서로 이웃하는 전지셀(100) 사이에 형성되는 압축 패드는 워블 패턴 또는 양면 테이프를 포함하는 접착 부재에 의해 전지셀(100)과 접착될 수 있다.
제1 접착 부재(250)는 앞에서 설명한 셀 점착제(300)가 자연 냉각되어, 이웃하는 전지셀(100)을 결합하여 전지셀 어셈블리(120)를 형성할 수 있다. 본 실시예에 따른 제1 접착 부재(250)는 상온에서 말랑말랑한 물성을 가지고, 전지셀(100)의 스웰링 발생 시 제1 접착 부재(250)는 압착될 수 있다. 제1 접착 부재(250)가 전지셀(100) 스웰링에 의해 압착되어 그 두께가 감소할 수 있다. 이처럼, 전지셀(100) 스웰링에 의해 제1 접착 부재(250)의 두께가 감소하기 때문에, 셀 스웰링에 의한 모듈 프레임(105)에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 본 실시예에 따른 제1 접착 부재(250)는 스프레이형 점착제가 경화되어 형성되며, 서로 이웃하는 전지셀들(100)을 결합한다. 제1 접착 부재(250)는 복수의 전지셀(100)이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴(Wobble pattern)을 가질 수 있다. 이때, 제1 접착 부재(250)는 전지셀(100) 일면에 적어도 2개의 서로 평행한 소용돌이 패턴(swirl pattern; 300SP)을 가질 수 있다. 워블 패턴으로 다양한 형태를 가질 수 있으나, 본 실시예에 따른 소용돌이 패턴의 경우, 셀 점착제 도포시 비산(scattering)이 거의 없이 도포되므로 도포 라인이 깨끗이 유지될 수 있다. 왜냐하면, 도 5 내지 도 7에서 설명한 스프레이 건(310)의 각각의 노즐(320)에서 나오는 점착제가 가느다란 줄로 연결되어 워블 형식으로 이어져 도포되기 때문이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 전지셀
105: 모듈 프레임
120: 전지셀 어셈블리
250: 제1 접착 부재
260: 제2 접착 부재
300: 셀 점착제
300SP: 소용돌이 패턴
320: 노즐
340: 에어 홀
105: 모듈 프레임
120: 전지셀 어셈블리
250: 제1 접착 부재
260: 제2 접착 부재
300: 셀 점착제
300SP: 소용돌이 패턴
320: 노즐
340: 에어 홀
Claims (20)
- 일방향으로 적층되어 있는 복수의 전지셀을 포함하는 전지셀 적층체, 및
상기 전지셀 적층체를 수납하는 모듈 프레임을 포함하고,
상기 복수의 전지셀 중 서로 이웃하는 전지셀들은 스프레이형 점착제가 경화된 제1 접착 부재로 결합되며,
상기 제1 접착 부재는 상기 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴(Wobble pattern)을 갖는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 제1 접착 부재의 워블 패턴은 상기 전지셀 일면에 적어도 2개의 서로 평행한 소용돌이 패턴(Swirl pattern)을 갖는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 제1 접착 부재는 상기 워블 패턴이 뻗는 방향을 따라 배열되는 복수의 도트 패턴을 포함하는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 모듈 프레임과 상기 전지셀 어셈블리 사이에 위치하는 압축 패드를 더 포함하는 전지 모듈. - 제4항에서,
상기 압축 패드와 상기 전지셀 어셈블리 사이에 위치하는 제2 접착 부재를 더 포함하고,
상기 제2 접착 부재는 상기 복수의 전지셀이 적층되는 일방향과 다른 일방향을 따라 뻗어 있는 적어도 하나의 워블 패턴 또는 양면 테이프를 포함하는 전지 모듈. - 제1항에서,
상기 전지셀의 스웰링 발생 시 상기 제1 접착 부재의 두께가 줄어드는 전지 모듈. - 복수의 전지셀이 적층되어 있는 전지셀 어셈블리의 제조 방법에 있어서,
점착제 탱크에 담겨있는 셀 점착제를 스프레이 건(spray gun)까지 이동하는 단계,
상기 스프레이 건의 노즐을 통해 상기 전지셀의 일면에 상기 셀 점착제를 분사하는 단계, 및
상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계를 포함하고,
상기 노즐을 통해 나오는 상기 셀 점착제는 워블 패턴을 형성하면서 상기 전지셀의 일면에 분사되는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제7항에서,
상기 워블 패턴은 소용돌이 패턴(Swirl pattern)을 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제8항에서,
상기 스프레이 건이 상기 전지셀의 적층 방향에 수직한 일방향을 따라 이동하면서 상기 셀 점착제가 분사되거나 상기 스프레이 건은 고정된 상태에서 상기 전지셀이 이동하면서 상기 셀 점착제가 상기 전지셀의 일면에 분사되는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제9항에서,
상기 셀 점착제가 분사되는 상기 전지셀의 일면은, 상기 전지셀의 적층방향에 수직한 상기 전지셀의 면에 대응하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제8항에서,
상기 스프레이 건은 상기 노즐 주변에 위치하는 에어 홀을 포함하고, 상기 에어 홀에서 나오는 바람에 의해 상기 노즐을 통해 나오는 상기 셀 점착제가 소용돌이 치는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제11항에서,
상기 스프레이 건의 노즐을 통해 상기 전지셀의 일면에 상기 셀 점착제를 분사하는 단계는, 상기 셀 점착제가 상기 노즐에서 상기 전지셀 일면에 닿을 때까지 공기 중에서 자연 냉각되는 단계를 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제7항에서,
상기 셀 점착제는 핫멜트 점착제를 포함하고, 상기 점착제 탱크에 담겨있는 상기 핫멜트 점착제를 녹이는 단계를 더 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제7항에서,
상기 셀 점착제는 UV 점착제를 포함하고, 상기 전지셀의 일면에 상기 UV 점착제를 분사하는 단계 이후에 상기 UV 점착제를 경화하는 단계를 더 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제7항에서,
상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계는, 상기 전지셀의 다른 일면을 픽업하여 이동하는 단계를 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제7항에서,
상기 복수의 전지셀이 적층되도록 하는 단계 이후에,
불량 셀에 해당하는 전지셀 또는 불량하게 적층된 전지셀을 탈착하는 단계, 및
상기 탈착된 전지셀의 일면을 제거제를 사용하여 상기 셀 점착제를 제거하는 단계를 더 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제16항에서,
상기 제거제는 이소파라핀 L(Isoparaffine L), 히드로 처리된 경 증류액(Hydrotreated light distillate), 및 미네랄 스피릿(Mineral Spirits)의 혼합물을 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제16항에서,
상기 셀 점착제를 제거하는 단계는, 상기 제거제를 제1 무진천(lint free wiper)에 묻히고, 상기 제1 무진천으로 상기 탈착된 전지셀의 일면에 부착된 상기 셀 점착제를 제거하는 단계를 포함하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제18항에서,
불량 셀에 해당하는 상기 전지셀 또는 불량하게 적층된 상기 전지셀을 탈착하는 단계는, 서로 이웃하는 전지셀 사이에 상기 제거제를 투입하여 물리적인 힘으로 상기 전지셀을 탈착하는 전지셀 어셈블리 제조 방법. - 제18항에서,
상기 제1 무진천으로 상기 셀 점착제를 제거하는 단계 이후에, 에틸 아세테이트를 묻힌 제2 무진천으로 상기 탈착된 전지셀 일면에 남아 있는 상기 제거제를 제거하는 전지셀 어셈블리 제조 방법.
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