KR20210113709A

KR20210113709A - 이차전지 제조 장치

Info

Publication number: KR20210113709A
Application number: KR1020200028755A
Authority: KR
Inventors: 전창엽; 이상민; 신대성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-17
Also published as: KR102647173B1

Abstract

이차전지 제조 장치는 가스 포켓을 국부적으로 진공시키는 진공 모듈과, 진공 모듈 내에 설치되어, 가스 포켓의 가스를 진공 모듈 내로 배출하기 위한 홀을 형성하는 피어스부와, 진공 모듈에 설치되어, 진공 모듈 내로 배출된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함할 수 있다.

Description

이차전지 제조 장치{Apparatus of manufacturing a secondary battery}

실시예는 이차전지 제조 장치에 관한 것이다.

이차전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 소형 및 대용향화가 가능하여, 최근에 널리 연구 및 개발되고 있다. 특히, 이차전지는 다양한 전자 장치나 전자 기기의 전력원으로 널리 채택되고 있다.

따라서, 이러한 이차전지는 제조하기 위한 이차전지 제조 장치 또한 활발히 개발되고 있다.

이차전지 제조 중에 가스가 발생되는데, 이러한 가스를 배출시키는 디가스(degas) 장비가 제안되었다(특허 공개 제10-2019-0074591호, 이하 선행특허라 함).

선행특허에 따르면, 이차전지의 디가스 공정, 실링 공정 등이 진공 상태에서 수행되어야 하므로, 큰 사이즈의 진공 챔버가 필요하여 고 비용과 높은 점유 면적이 요구되고 있다.

또한, 진공 공정을 위해, 진공 펌프, 진공 챔버뿐만 아니라 피어스부와 실링부가 진공 챔버 내외로 들락거리도록 하기 위한 수단이나 부품이 필요하여, 전체적인 장치가 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

아울러, 진공 챔버가 커서, 디 가스 공정마다 진공 챔버를 대기 상태에서 진공 상태로 만들기 위해 배기하는 데 소요되는 시간이 필요하여 공정 시간이 길어지는 문제점이 있었다.

실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

실시예의 다른 목적은 적은 사이즈를 갖는 이차전지 제조 장치를 제공한다.

실시예의 또 다른 목적은 단순한 구조를 갖는 이차전지 제조 장치를 제공한다.

실시예의 또 다른 목적은 공정 시간을 단축할 수 있는 이차전지 제조 장치를 제공한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 실시예의 일 측면에 따르면, 전극 조립체를 수용하기 위한 수용부와 상기 수용부에서 연장된 가스 포켓을 포함하는 전지 케이스를 포함하는 이차전지 제조 장치는, 상기 가스 포켓을 국부적으로 진공시키는 진공 모듈; 상기 진공 모듈 내에 설치되어, 상기 가스 포켓의 가스를 상기 진공 모듈 내로 배출하기 위한 홀을 형성하는 피어스부; 및 상기 진공 모듈에 설치되어, 상기 진공 모듈 내로 배출된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 이차전지 제조 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 디가스 공정을 수행하는 진공 모듈이 진공 챔버 내에 배치될 필요가 없어, 장비 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 제1 진공 모듈, 제2 진공 모듈(103), 피어스부 및 가스 배기부만을 구비하고, 씰링, 프레스부 등은 대기 상태에 구성하여, 디가스 공정을 수행할 수 있어 장비의 구조를 단순해질 수 있다는 장점이 있다.

실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 전지 케이스의 가스 포겟을 국부적으로 진공시켜, 가스 포켓에 대한 진공 상태에서 디가스 공정을 수행할 수 있어, 종래와 같이 큰 사이즈의 진공 챔버를 대기 상태에서 진공상태로 만들기 위해 배기할 필요가 없어 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있다는 장점이 있다.

실시예의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 실시예의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 저면도이다.
도 4는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치의 제조 공정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 전극 조립체가 파우치 시트에 수용되는 모습을 도시한다.
도 6은 파우치 시트를 접어 전지 케이스를 형성하는 모습을 도시한다.
도 7 내지 도 14는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치에서 이차전지 제조 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “B 및(와) C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다. 그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우 뿐만아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우 뿐만아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 평면도이며, 도 3은 실시예에 따른 이차전지 제조 장치를 도시한 저면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 이차전지 제조 장치(100)는 진공 모듈(101)을 포함할 수 있다. 진공 모듈(101은 진공 장비, 진공 장치, 진공부, 진공기 등으로 명명될 수도 있다.

진공 모듈(101)은 디가스 장치, 디가스 장비, 가스 배기 장치 등으로 불려질 수 있다.

진공 모듈(101)은 이차전지(도 6의 1)의 전지 케이스(20)의 특정 영역을 국부적으로 진공시켜, 그 특정 영역을 통해 전지 케이스(20)의 가스를 외부로 배출시킬 수 있다. 나중에 설명하겠지만, 특정 영역은 예컨대, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)에 대응하는 영역일 수 있다.

따라서, 실시예에 따르면, 전지 케이스(20)의 가스를 외부로 배출시키기 위해 전지 케이스(20) 전체를 진공시킬 필요가 없어, 구조가 단순하고, 사이즈가 작으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

진공 모듈(101)은 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103)을 포함할 수 있다.

일 예로, 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103) 각각은 승강 이동할 수 있다. 예컨대, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)의 가스를 배출시키기 위해, 제1 진공 모듈(102)은 하강하고 제2 진공 모듈(103)은 상승할 수 있다. 예컨대, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)에서 가스가 배출된 후, 제1 진공 모듈(102)은 상승하여 원래의 위치로 복귀하고, 제2 진공 모듈(103)은 하강하여 원래의 위치로 복귀할 수 있다.

다른 예로, 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103) 중 하나의 진공 모듈은 고정되고, 다른 하나의 진공 모듈은 승강 이동할 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)은 승강 이동 가능하고, 제2 진공 모듈(103)은 고정될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103) 각각은 수직으로 승강 이동 가능할 수 있다. 예컨대, 진공 케이스의 가스 포켓(24)이 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 진공 모듈(102)이 수직으로 하강하고 제2 진공 모듈(103)의 수직으로 상승한 후 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)의 공기를 배출시켜, 제1 진공부(106)와 제2 진공부(107)에 진공이 형성될 수 있다. 제1 진공부(106) 및 제2 진공부(107) 각각은 진공을 형성할 수 있는 진공 공간일 수 있다. 이러한 진공은 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승할 때 형성되고, 그 반대로 이동될 때에는 진공 해제될 수 있다. 이에 따라, 제1 진공 모듈(102)과 가스 포켓(24)의 상면 사이 그리고 제2 진공 모듈(103)과 가스 포켓(24)의 하면 사이에 진공이 형성되어, 외부의 대기로부터 차단될 수 있다.

진공 모듈(101)은 중심에 위치된 진공부(106, 107)와 진공부 주변에 위치된 적어도 하나 이상의 흡착부(112 내지 114)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 진공 모듈(102)은 제1 진공부(106)과 제1 진공부(106) 주변에 위치된 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, 제2 진공 모듈(103)은 제2 진공부(107)와 제2 진공부(107) 주변에 위치된 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114)를 포함할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

예컨대, 진공부(106, 107) 및 적어도 하나 이상의 흡착부(112, 112, 113, 114) 각각은 홈(115 내지 120)를 포함할 수 있다. 홈(115 내지 120)은 그루브, 리세스 등으로 불려질 수 있다. 도 1에서 홈(115 내지 120)은 직각 형상으로 도시되고 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

진공 모듈(101)의 진공부(106, 107)는 디가스 공정을 위한 진공을 형성하는 진공 공간을 형성할 수 있다. 즉, 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승한 후, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)과 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)의 공기를 외부로 배출시킴으로써, 제1 진공부(106)와 제2 진공부(107)가 진공 상태로 변경될 수 있다.

예컨대, 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)에 가스 배기부(105)가 설치될 수 있다. 가스 배기부(105)는 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승하여, 제1 진공부(106)와 제2 진공부(107)가 서로 접한 후에 동작할 수 있다. 즉, 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승한 후 가스 배기부(105)가 동작함으로써, 제1 진공부(106)와 제2 진공부(107)에 의해 형성된 진공 공간의 공기가 외부로 배기(exhaust)되어, 해당 진공 공간이 진공 상태로 유지될 수 있다.

도시되지 않았지만, 가스 배기부(105)의 출구는 진공 펌프에 연결되어, 진공 펌프의 동작에 의해 진공 공간의 공기가 가스 배기부(105)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

도시되지 안았지만, 가스 배기부(105)에는 밸브가 구비되어, 가스 배기 및 가스 배기 차단을 제어할 수 있다. 예컨대, 디가스 공정을 수행하지 않을 때, 즉 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승하지 않을 때에는 해당 밸브는 오프될 수 있다. 예컨대, 디가스 공정을 수행할 때, 즉 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승할 때에는 해당 밸브는 온되어, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)에 의해 형성된 진공 공간의 공기가 가스 배기부(105)를 통해 외부로 배기될 수 있다.

한편, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)에 피어스부(104)가 설치될 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)는 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106) 내에 설치될 수 있다. 피어스부(104)의 하측에는 나이프(108)이 구비될 수 있다. 피어스부(104)는 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106) 내에서 승강 이동 가능할 수 있다. 제1 진공 모듈(102)이 하강하여 전지 케이스(20)의 상면에 접하더라도, 피어스부(104)의 최저점, 즉 나이프(108)의 최저점은 전지 케이스(20)의 상면으로부터 상부로 이격될 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)의 최저점은 제1 진공 모듈(102)의 하면보다 높은 지점에 위치될 수 있다. 이후, 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103)에 의해 진공이 형성된 후, 피어스부(104)가 하강하여 전지 케이스(20)에 홀(27)을 형성할 수 있다. 이 홀(27)을 통해 전지 케이스(20) 내의 가스가 전지 케이스(20)의 외부로 배출될 수 있다.

따라서, 동작 순서상, 제1 진공 모듈(102)이 하강할 때에는 피어스부(104)는 고정되고, 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103)에 의해 진공이 형성된 후 피어스부(104)가 하강될 수 있다.

예컨대, 피어스부(104)는 하강시, 전지 케이스(20)를 관통하여 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107) 내로 삽입될 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)는 하강시, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통하여 가스 배기부(105)의 배기 홀(121) 내로 삽입될 수 있다. 이를 위해, 배기 홀(121)의 내경(D1)은 피어스부(104)의 외경(D2)보다 클 수 있다.

전지 케이스(20)가 관통되어 전지 케이스(20)에 홀(27)이 형성되므로, 이 홀(27)의 사방에서 이 홀(27)을 통해 전지 케이스(20)의 가스가 배출될 수 있다.

예컨대, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통하여 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107) 내로 삽입된 후, 원래의 위치로 복귀할 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)를 관통하는 동작을 적어도 1회 이상 수행할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

도 2에 도시한 바와 같이, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)를 가로지르는 방향으로 길게 형성됨으로써, 1회의 승강 동작에 의해 보다 넓은 홀(27)을 형성할 수 있어, 전지 케이스(20)의 가스가 보다 짧은 시간에 배출될 수 있어 공정 시간이 단축될 수 있다.

예컨대, 피어스부(104)의 폭(W1)은 전지 케이스(20)의 폭(W2)보다 클 수 있다. 따라서, 피어스부(104)가 전지 케이스(20)를 관통하여 형성된 홀(27)의 폭 또한 전지 케이스(20)의 폭(W2)보다 작을 수 있다.

예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)는 수직으로 중첩될 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)는 서로 연통할 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)의 내경과 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)의 내경은 동일할 수 있다.

제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 상기 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114)는 수직으로 중첩될 수 있다.

제1 흡착부(111), 제1-2 흡착부(112), 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114)는 펌프(미도시)에 연결될 수 있다. 제1 흡착부(111), 제1-2 흡착부(112), 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114)는 단일 펌프에 동시에 연결되거나 복수의 펌프에 개별적으로 연결될 수 있다. 펌프에 의해 홈(115, 116) 내의 공기가 외부로 배출되어, 홈(115, 116) 내부가 진공으로 형성될 수 있다. 진공인 홈(115, 116)에 의해 제1 진공 모듈(102) 및 제2 진공 모듈(103)이 전지 케이스(20)에 단단하게 흡착되어, 진공부(106, 107) 내의 진공 상태를 유지할 수 있다.

이와 달리, 제1 흡착부(111), 제1-2 흡착부(112), 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각으로 공기를 주입하여 줌으로써, 제1 흡착부(111), 제1-2 흡착부(112), 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각의 진공 상태는 대기 상태로 변경되어 제1 진공 모듈(102) 및 제2 진공 모듈(103) 각각이 전지 케이스(20)로부터 분리 또는 진공 해제될 수 있다.

한편, 제1 진공 모듈(102)의 하면에 제1 패드부(122)가 배치되고, 제2 진공 모듈(103)의 상면에 제2 패드부(123)이 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 패드부(122)는 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106) 둘레에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 패드부(122)는 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112) 각각의 둘레에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 패드부(123)는 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107) 둘레에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 패드부(123)는 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각의 둘레에 배치될 수 있다.

예컨대, 제1 패드부(122)는 제1 진공 모듈(102)이 전지 케이스(20)의 상면에 보다 더 강하게 부착되도록 할 수 있다. 제2 패드부(123)는 제2 진공 모듈(103)의 전지 케이스(20)의 하면에 보다 더 강하게 부착되도록 할 수 있다.

특히, 제1 흡착부 및 제2 흡착부 내의 공기가 외부로 배기됨으로써, 제1 패드부(122) 및 제2 패드부(123)가 더욱 더 강하게 전지 케이스(20)에 부착될 수 있다.

예컨대, 제1 패드부(122) 및 제2 패드부(123)은 탄성력이 우수한 고무 재질, 수지 재질 등으로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

예컨대, 제1 패드부(122) 및 제2 패드부(123)는 제1 진공 모듈(102) 및 제2 진공 모듈(103)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 하부가 가공되어 제1 패드부(122)가 되고, 제2 진공 모듈(103)의 상부가 가공되어 제2 패드부(123)가 될 수 있다. 제1 패드부(122) 및 제2 패드부(123)는 금속 재질로 형성될 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다.

실시예에 따른 이차전지 제조 장치(100)는 고정부(130)를 포함할 수 있다.

예컨대, 고정부(130)는 전지 케이스(20)를 고정시킬 수 있다. 예컨대, 고정부(130)는 전지 케이스(20)의 수용부(21)를 고정시킬 수 있다. 예컨대, 고정부(130)는 전지 케이스(20)의 전극 조립체(도 6의 10)를 고정시킬 수 있다.

고정부(130)는 고정 지그(131)와 푸셔(pusher, 132)를 포함할 수 있다. 고정 지그(131)와 푸셔(132)는 수직으로 서로 중첩될 수 있다. 전지 케이스(20)의 일부, 예컨대 전지 케이스(20)의 수용부(21)가 고정 지그(131) 상에 위치된 후, 푸셔(132)가 하강함으로써, 전지 케이스(20)가 고정될 수 있다. 전지 케이스(20)의 고정은 디가스 공정과 실링 공정이 수행되는 동안 유지될 수 있다.

디가스 공정이 수행되는 동안 전지 케이스(20)를 고정시켜 줌으로써, 피어스부(104)에 의해 전지 케이스(20)의 관통이 보다 용이하게 이루어져, 디가스 공정이 원할하게 수행될 수 있다. 아울러, 실링 공정이 수행되는 동안 전지 케이스(20)를 고정시켜 줌으로써, 실링 공정에 의한 전지 케이스(20)의 상면 및 하면의 압착이 원할하게 수행될 수 있다.

실시예에 따른 이차전지 제조 장치(100)는 실링부(140)를 포함할 수 있다.

실링부(140)는 수용부(21)에 수용된 전극 조립체(도 6의 10)를 밀봉하여 줄 수 있다. 실링부(140)는 진공 모듈(101)과 실링부(130) 사이에 배치될 수 있다.

실링부(140)는 제1 실링부(141)와 제2 실링부(142)를 포함할 수 있다. 제1 실링부(141) 및 제2 실링부(142) 모두 상하 이동이 가능할 수 있지만, 이에 대해서는 한정하지 않는다. 제1 실링부(141) 및 제2 실링부(142) 중 적어도 하나의 실링부는 열을 가하는 히터(미도시)가 구비되어, 제1 실링부(141) 및 제2 실링부(142)에 의한 열압착이 가능할 수 있다.

제1 실링부(141)와 제2 실링부(142)에 의한 실링에 의해 제1 실링부(141) 및 제2 실링부(142)에 접하는 영역이 실링 영역(A)이 될 수 있다. 실링 영역(A)은 전지 케이스(20)의 상측 영역과 하측 영역이 압착에 의해 실링된 영역일 수 있다. 실링 영역(A)를 기준으로 좌측에 가스 포켓(24)이 위치되고 우측이 수용부(21)가 위치될 수 있다. 따라서, 수용부(21)와 가스 포켓(24) 사이에 실링 영역(A)이 형성될 수 있다. 실링 영역(A)에 의해 수용부(21) 내의 전극 조립체(도 6의 10)가 밀봉되어 외부에 단절될 수 있다. 예컨대, 실링 영역(A)은 전지 케이스(20)의 전체 폭을 가로질러 형성될 수 있다.

실시예에 따르면, 디가스 공정을 수행하는 진공 모듈(101)이 진공 챔버 내에 배치될 필요가 없어, 장비 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있다.

실시예에 따르면, 제1 진공 모듈(102), 제2 진공 모듈(103), 피어스부(104) 및 가스 배기부(105)만을 구비하여, 디가스 공정을 수행할 수 있어 장비의 구조를 단순해질 수 있다.

실시예에 따르면, 전지 케이스(20)의 가스 포겟을 국부적으로 진공시켜, 가스 포켓(24)에 대한 진공 상태에서 디가스 공정을 수행할 수 있어, 종래와 같이 큰 사이즈의 진공 챔버를 대기 상태로 만들기 위해 배기할 필요가 없어 공정 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치의 제조 공정을 설명하는 순서도이다.

도 1 내지 도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 이차전지 제조 장치(100)의 제조 공정은 이차전지를 형성하는 단계(S210), 활성화 단계(S220), 디가스 단계(S230), 실링 단계(S240) 및 절단 단계(S250)를 포함할 수 있다.

이차전지를 형성하는 단계(S210)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5는 전극 조립체가 파우치 시트에 수용되는 모습을 도시하고, 도 6은 파우치 시트를 접어 전지 케이스를 형성하는 모습을 도시한다.

먼저, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 전극 조립체(10)가 형성될 수 있다. 이어서, 전극 조립체(10)에 리드 전극(11, 12)이 연결되어, 전극 조립체(10)와 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 파우치 시트(20a)가 마련될 수 있다. 파우치 시트(20a)는 절곡라인(22)을 중심으로 양면으로 형성되고, 그 양 면 중 일 면은 수용부(21)로 정의되고, 타면은 수용부(21)를 덮을 수 있다. 수용부(21)에 전극 조립체(10)가 수용될 수 있다.

이어서, 파우치 시트(20a)가 절곡라인(22)을 중심으로 전극 조립체(10)에 덮힌 후 열 압착됨으로써, 전지 케이스(20)를 포함하는 이차전지(1)가 형성될 수 있다.

활성화 단계(S220)는 이차전지(1)를 충방전시켜 활성화하는 단계일 수 있다. 예컨대, 활성화 단계(220)는 이차전지(1)의 전극 리드(11, 12)와 충방전부(미도시)가 전기적으로 연결되어, 충방전부를 통해 이차전지(1)를 충방전시킬 수 있다.

디가스 단계(S230)는 이차전지(1)의 충방전에 의해 발생된 가스를 외부로 배출시키는 단계일 수 있다. 구체적으로, 디가스 단계(S230)는 이차전지(1)의 전지 케이스(20)의 특정 영역을 뚫어, 전지 케이스(20)에 충진된 가스를 외부로 배출시켜주는 단계일 수 있다. 전지 케이스(20)은 전극 조립체(10)이 수용되는 수용부(21)과 수용부(21)로부터 연장된 가스 포켓(24)을 포함할 수 있다. 이 가스 포켓(24)은 나중에 절단되어(S250) 제거될 수 있다. 가스 포켓(24)을 통해 수용부(21) 내에 존재하는 가스가 외부로 배출되어야 하고, 이러한 가스의 배출을 위해 가스 포켓(24)이 뚫어질 수 있다.

실링 단계(S240)은 가스 포켓(24)를 통해 배출된 가스가 다시 수용부(21)로 재진입되지 않도록 수용부(21)와 가스 포켓(24)를 단절시키기 위해, 가스 포켓(24)와 수용부(21) 사이를 실링하는 단계일 수 있다.

예컨대, 디가스 단계(S230)와 실링 단계(S240)은 동일 공정 단계에서 수행될 수 있다. 즉, 디가스 장비와 실링 장비는 동일 스테이지 상에 위치될 수 있다. 다시 말해, 이차전지(1)의 가스 포켓(24)를 통해 가스를 외부로 배출시키는 디가스 단계(230)가 수행된 후, 이차전지(1)가 실링 단계(240)를 위해 이동하지 않고 그대로 고정한 채 가스 포켓(24)와 수용부(21) 사이에 실링하는 실링 단계(S240)가 수행될 수 있다.

도시되지 않았지만, 실링 단계(S240) 전 또는 후에 전해액이 수용부(21)로 주입될 수 있다.

절단 단계(S250)는 가스 포켓(24)를 제거하는 단계일 수 있다. 즉, 가스 포켓(24)과 수용부(21) 사이에 실링된 실링 영역(도 14의 A)을 절단함으로써, 가스 포켓(24)이 수용부(21)로부터 분리되어, 전지 케이스(20)는 전극 조립체(10)가 수용된 수용부(21)만 남게 된다.

이하에서 도 4에 도시된 디가스 단계(S230) 및 실링 단계(S240)를 보다 상세히 설명한다.

도 7 내지 도 14는 실시예에 따른 이차전지 제조 장치에서 이차전지 제조 방법을 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 이차전지(1)의 전지 케이스(20)가 고정부(130) 및 실링부(140)를 경유하여 진공 모듈(101) 내에 이동될 수 있다.

예컨대, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)이 진공 모듈(101) 내로 이동될 수 있다. 구체적으로, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)이 제2 진공 모듈(103) 상에 위치될 수 있다. 예컨대, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)이 제2 진공 모듈(103)에 안착될 수 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이, 고정부(130)의 푸셔(132)가 하강하여 고정 지그(131)와 함께 전지 케이스(20)를 고정시킬 수 있다. 전지 케이스(20)의 수용부(21)가 고정 지그(131) 상에 위치되고, 푸셔(132)가 하강하여 전지 케이스(20)의 수용부(21)를 가압하여 줌으로써, 이차전지(1)의 전지 케이스(20)가 고정될 수 있다.

제1 진공 모듈(102)이 하강하여 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)의 상면에 접하고, 제2 진공 모듈(103)이 상승하여 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)의 하면에 접할 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 제1 패드부(122)가 전지 케이스(20)의 상면과 접하고, 제2 진공 모듈(103)의 제2 패드부(123)가 전지 케이스(20)의 하면과 접할 수 있다.

예컨대, 고정부(130)의 푸셔(132)와 제1 진공 모듈(102)은 동시에 하강할 수 있다. 예컨대, 고정부(130)의 푸셔(132)이 하강하여 전극 케이스가 고정된 후, 제1 진공 모듈(102)이 하강할 수 있다.

도 1 내지 도 3 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각이 펌프(미도시)에 의해 배기되어, 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각의 공기가 외부로 배출되어 진공 상태로 변경될 수 있다. 이에 따라, 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)에 의해 제1 진공 모듈(102)이 전지 케이스(20)의 상면에 강하게 흡착되고, 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각에 의해 제2 진공 모듈(103)이 전지 케이스(20)의 하면에 강하게 흡착될 수 있다.

아울러, 제1 진공 모듈(102)의 하면에 배치된 제1 패드부(122)와 제2 진공 모듈(103)의 상면에 배치된 제2 패드부(123)에 의해, 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103)은 더욱 더 강하게 전지 케이스(20)에 흡착될 수 있다.

제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각의 홈(117 내지 120) 내부와 전지 케이스(20)의 내부 간의 기압 차이에 의해 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각에 대응하는 전지 케이스(20)가 상하로 부풀어질 수 있다. 예컨대, 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)에 대응하는 전지 케이스(20)의 상면은 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112) 각각의 홈(117, 118) 내부로 부풀어질 수 있다. 예컨대, 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각에 대응하는 전지 케이스(20)의 하면은 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각의 홈(119, 120) 내부로 부풀어질 수 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 10에 도시한 바와 같이, 피어스부(104)가 하강하여 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)에 홀(27)을 형성시켜, 이 홀(27)을 통해 전지 케이스(20) 내의 가스가 배출될 수 있다.

전지 케이스(20)에는 충방전에 의해 발생된 가스가 수용부(21)뿐만 아니라 가스 포켓(24)에 충진될 수 있다. 전지 케이스(20)의 수용부(21)에는 전극 조립체가 수용되어 있으므로, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)의 일부 영역을 피어스부(104)로 뚤어 홀(27)을 형성하여 줌으로써, 전지 케이스(20)의 수용부(21)와 가스 포켓(24)에 충진된 가스가 배추될 수 있다.

피어스부(104)는 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)에 설치될 수 있다.

예컨대, 피어스부(104)는 하강하여 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통할 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통하여 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107) 내로 삽입될 수 있다. 예컨대, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통하여 가스 배기부(105)의 배기 홀(121)에 삽입될 수 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 11에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통한 피어스부(104)가 다시 원래의 위치로 복귀할 수 있다. 이에 따라, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)에 형성된 홀(27)을 통해 전지 케이스(20) 내에 충진된 가스가 배출될 수 있다.

예컨대, 피어스부(104)는 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통하는 동작을 적어도 1회 이상 반복할 수 있다.

제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107)로 전지 케이스(20) 내에서 배출된 가스가 채워질 수 있다. 이러한 가스를 외부로 배출시키기 위해 진공 펌프(미도시)가 동작되어 가스 배기구를 통해 해당 가스가 외부로 배출될 수 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, 피어스부(104)가 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)을 관통할 때, 진공 펌프가 동작될 수도 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 진공 모듈(102)이 상하로 1회 이상 반복 이동하여, 전지 케이스(20) 내의 가스 배출을 촉진시킬 수 있다.

예컨대, 제1 진공 모듈(102)이 상승하고, 이어서 도 13에 도시한 바와 같이 제1 진공 모듈(102)이 하강하고 제2 진공 모듈(103)이 상승하는 동작이 적어도 1회 이상 반복함으로써, 전지 케이스(20) 내의 부피를 강제적으로 변경하여 전지 케이스(20) 내의 가스의 유동을 활발히 함으로써, 전지 케이스(20) 내의 가스가 보다 원활하게 배출될 수 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 진공 모듈(102)을 하강하여 제1 진공 모듈(102)에 의해 전지 케이스(20)가 가압되어 전지 케이스(20)의 하측 영역과 상측 영역이 서로 접하도록 하여, 전지 케이스(20) 내의 가스를 완전하게 배출할 수 있다.

전지 케이스(20) 내의 가스가 완전하게 배출되면, 실링부(140)를 이용하여 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)과 수용부(21) 사이에 실링 공정이 수행되어, 실링 영역(A)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 실링부(141)가 하강하고 제2 실링부(142)가 상승하여 압착하는 한편 열을 가해, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)과 수용부(21) 사이에 실링 영역(A)을 형성할 수 있다.

한편, 도 8에 도시한 바와 같이 실링부(140)의 제2 실링부(142)는 제2 진공 모듈(103)이 상승될 때 함께 상승되고, 도 13에 도시한 바와 같이 전지 케이스(20) 내의 가스가 완전하게 배출될 때 실링부(140)의 제1 실링부(141)가 하강되어, 제1 실링부(141)과 제2 실링부(142)에 의한 실링 공정에 의해 실링 영역(A)이 형성될 수도 있다.

실링부(140)에 의해 실링 공정이 수행되는 동안, 고정부(130)에 의해 전지 케이스(20)의 수용부(21)가 고정되고, 제1 진공 모듈(102)과 제2 진공 모듈(103)에 의해 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)이 고정되므로, 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)과 수용부(21) 사이의 영역 또한 고정되어 실링 영역(A)이 정확하게 원하는 위치를 따라 형성될 수 있다.

실링 영역(A)이 형성되면, 제1 진공 모듈(102) 및 제2 진공 모듈(103)에 의해 전지 케이스(20)의 가스 포켓(24)에 진공을 형성할 필요가 없으므로, 가스 배기부(105)를 통해 제1 진공 모듈(102)의 제1 진공부(106)와 제2 진공 모듈(103)의 제2 진공부(107) 각각으로 공기를 주입하여, 제1 진공부(106)와 제2 진공부(107)를 대기 상태로 변경할 수 있다.

아울러, 제1 진공 모듈(102)의 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)와 제2 진공 모듈(103)의 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114) 각각으로 공기를 주입하여, 대기 상태로 변경할 수 있다.

제1 진공부(106), 제1-1 흡착부(111) 및 제1-2 흡착부(112)가 대기 상태로 변경되어, 제1 진공 모듈(102)은 전지 케이스(20)로부터 용이하게 분리될 수 있다. 제2 진공부(107), 제2-1 흡착부(113) 및 제2-2 흡착부(114)가 대기 상태로 변경되어, 제2 진공 모듈(103)은 전지 케이스(20)로부터 용이하게 분리될 수 있다.

도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 14에 도시한 바와 같이, 실링 영역(A)이 형성되면, 제1 실링부(141)와 제2 실링부(142)가 원래의 위치로 복귀될 수 있다. 또한, 고정부(130)의 푸셔(132)가 원래의 위치로 복귀할 수 있다. 아울러, 제1 진공 모듈(102)이 전지 케이스(20)로부터 분리되어 상승하여 원래의 위치로 복귀할 수 있다. 이에 따라, 전지 케이스(20)는 이동이 자유로워질 수 있다.

이후에 이차전지(1)의 전지 케이스(20)는 절단 공정으로 이동되어, 해당 실링 영역(A)이 절단되어, 전극 조립체를 갖는 이차전지(1)가 제조될 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

1: 이차전지
10: 전극 조립체
11, 12: 전극 리드
20: 전지 케이스
20a: 파우치 시트
21: 수용부
22: 절곡라인
24: 가스 포켓
27: 홀
100: 이차전지 제조 장치
101: 진공 모듈
102: 제1 진공 모듈
103: 제2 진공 모듈
104: 피어스부
105: 가스 배기부
106, 107: 진공부
108: 나이프
111 내지 114: 흡착부
115 내지 120: 홈
121: 배기 홀
122: 제1 패드부
123: 제2 패드부
130: 고정부
131: 고정 지그
132: 푸셔
140, 141, 142: 실링부
A: 실링 영역

Claims

전극 조립체를 수용하기 위한 수용부와 상기 수용부에서 연장된 가스 포켓을 포함하는 전지 케이스를 포함하는 이차전지 제조 장치에 있어서,
상기 가스 포켓을 국부적으로 진공시키는 진공 모듈;
상기 진공 모듈 내에 설치되어, 상기 가스 포켓의 가스를 상기 진공 모듈 내로 배출하기 위한 홀을 형성하는 피어스부; 및
상기 진공 모듈에 설치되어, 상기 진공 모듈 내로 배출된 가스를 외부로 배출하는 가스 배기부를 포함하는
이차전지 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 진공 모듈은,
중심에 위치된 진공부; 및
상기 진공부 주변에 위치된 적어도 하나 이상의 흡착부를 포함하는
이차전지 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 진공부 및 상기 흡착부 각각은 홈을 포함하는
이차전지 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 진공 모듈은,
승강 이동 가능한 제1 진공 모듈; 및
상기 제1 진공 모듈과 진공을 형성하는 제2 진공 모듈을 포함하는
이차전지 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 진공 모듈의 상기 진공부와 상기 제2 진공 모듈의 상기 진공부는 수직으로 중첩되고,
상기 제1 진공 모듈의 상기 흡착부와 상기 제2 진공 모듈의 상기 흡착부는 수직으로 중첩되는
이차전지 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 피어스부는,
상기 제1 진공 모듈의 상기 진공부에 설치되어, 승강 이동 가능한
이차전지 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 피어스부는,
상기 홀을 형성하기 위해 상기 제2 진공 모듈의 상기 진공부를 향해 상기 가스 포켓을 관통하는
이차전지 제조 장치.
제7항에 있어서,
상기 가스 배기부는 배기 홀을 포함하고,
상기 배기 홀의 내경은 상기 피어스부의 외경보다 큰
이차전지 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 가스 배기부는,
상기 제2 진공 모듈의 상기 진공부에 설치되는
이차전지 제조 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 진공 모듈의 하면에 배치된 제1 패드부; 및
상기 제2 진공 모듈의 상면에 배치된 제2 패드부를 포함하는
이차전지 제조 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 패드부는 상기 제1 진공 모듈의 상기 진공부 둘레에 배치되고,
상기 제2 패드부는 상기 제2 진공 모듈의 상기 진공부 둘레에 배치되는
이차전지 제조 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 패드부는 상기 제1 진공 모듈의 상기 흡착부 둘레에 배치되고,
상기 제2 패드부는 상기 제2 진공 모듈의 상기 흡착부 둘레에 배치되는
이차전지 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 전극 조립체를 고정하는 고정부; 및
상기 진공 모듈과 상기 고정부 사이에 배치된 실링부를 더 포함하는
이차전지 제조 장치.