KR20210123634A - Cutter of flexible substrate for battery - Google Patents

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Abstract

A device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention comprises: a laser beam generator for generating a laser beam; a laser condensing unit for condensing the laser beam to cut a flexible substrate; a support unit for supporting the flexible substrate, wherein the laser condensing unit comprises: a light condensing unit main body through which the laser beam passes; a multifocal optical system located inside the light condensing unit main body and forming multifocals of the laser beam on the flexible substrate; and a gas nozzle unit located at the end of the light condensing unit main body and injecting a compressed gas to the flexible substrate. An object of the present invention is to provide the device for cutting a flexible substrate for a battery that can minimize damage to the flexible substrate for the battery.

Description

배터리용 유연 기판의 절단 장치{CUTTER OF FLEXIBLE SUBSTRATE FOR BATTERY}CUTTER OF FLEXIBLE SUBSTRATE FOR BATTERY

본 발명은 배터리용 유연 기판의 절단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 빔을 이용한 배터리용 유연 기판의 절단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for cutting a flexible substrate for a battery, and more particularly, to a device for cutting a flexible substrate for a battery using a laser beam.

최근 인체 부착형 및 휴대가 간편한 전자 기기의 개발을 위하여 유연 전자 소자를 상용화하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그 중 유연 전자 소자의 핵심 기술인 유연 배터리 개발을 위한 연구가 많이 진행되어 오고 있다. 유연 배터리에 사용되는 다양한 물질들과 전극으로 사용되는 유연 금속 또는 고분자 소재의 기판들이 개발되면서 제작된 배터리를 원하는 모양으로 절단을 하고 패키징 하는 기술에도 많은 관심이 모아지고 있다. Recently, research is being conducted to commercialize flexible electronic devices for the development of electronic devices that are attachable to the human body and are easy to carry. Among them, a lot of research has been conducted to develop a flexible battery, which is a core technology of a flexible electronic device. As various materials used in flexible batteries and substrates made of flexible metal or polymer materials used as electrodes have been developed, a lot of attention is also being paid to the technology of cutting and packaging the manufactured battery into a desired shape.

일반적으로 유연 배터리 기판 및 배터리용 전극을 제조하기 위해 배터리용 유연 기판을 절단하는 방법은 기계적 절단 방법과 레이저 절단 방법이 있다. In general, a method of cutting a flexible battery substrate for manufacturing a flexible battery substrate and an electrode for a battery includes a mechanical cutting method and a laser cutting method.

기계적 절단 방법은 펀칭형(punching type) 절곡기를 사용하며 절단하고자 하는 형상이 변화할 때마다 절단기 금형을 다시 제조해야 한다. 또한, 기계적 절단 방법을 사용하는 경우, 절단부의 단부가 휘어지고 절단부의 단면에 버(burr)가 발생할 수 있다. The mechanical cutting method uses a punching type bending machine, and the cutter mold must be remanufactured whenever the shape to be cut is changed. In addition, when a mechanical cutting method is used, the end of the cut portion may be bent and a burr may occur on the end surface of the cut portion.

이러한 문제를 최소화하기 위해 비접촉 방법으로 절단하는 레이저 절단 방법은 레이저를 이용하여 정교하게 절단할 수 있으나, 절단부의 열영향으로 인해 유연 기판의 손상을 가져올 수 있다. 레이저 절단 방법으로 배터리용 유연 기판을 일체형으로 원하는 형상으로 절단하는 경우, 금속층 사이의 전해질층 및 분리막은 열에 민감하므로, 손상되기 쉽다. 또한, 금속에 따른 레이저 파워가 다르고 금속 두께에 따라 초점 위치를 변경하며 두 번 절단을 하거나 두 금속을 모두 절단하기 위한 높은 레이저 파워로 진행 시 금속층이 손상되기 쉽다. 또한, 금속층 절단 시 발생하는 용융된 작은 파편인 스패터(spatter)들이 양쪽 전극을 연결할 경우 배터리가 단락(short)이 되어 사용을 할 수 없게 된다.In order to minimize this problem, the laser cutting method of cutting in a non-contact method can precisely cut using a laser, but it may cause damage to the flexible substrate due to the heat effect of the cutting part. When a flexible substrate for a battery is integrally cut into a desired shape by a laser cutting method, the electrolyte layer and the separator between the metal layers are sensitive to heat, and thus are easily damaged. In addition, the laser power is different depending on the metal, the focus position is changed according to the thickness of the metal, and the metal layer is easily damaged when cutting twice or proceeding with a high laser power for cutting both metals. In addition, when spatters, which are small molten fragments generated when the metal layer is cut, connect both electrodes, the battery is short-circuited and cannot be used.

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배터리용 유연 기판의 손상을 최소화할 수 있는 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the above-mentioned background art, and to provide a cutting device for a flexible substrate for a battery that can minimize damage to the flexible substrate for a battery.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치는 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생기, 상기 레이저 빔을 집광하여 유연 기판을 절단하는 레이저 집광부, 그리고 상기 유연 기판을 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 레이저 집광부는 상기 레이저 빔이 통과하는 집광부 본체, 상기 집광부 본체 내부에 위치하며 상기 유연 기판에 상기 레이저 빔의 다 초점을 형성하는 다초점 광학계, 그리고 상기 집광부 본체의 단부에 위치하며 상기 유연 기판에 압축 가스를 분사하는 가스 노즐부를 포함한다.A device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention includes a laser beam generator for generating a laser beam, a laser condensing unit for condensing the laser beam to cut the flexible substrate, and a support for supporting the flexible substrate And, the laser condensing unit is a light concentrator body through which the laser beam passes, a multifocal optical system that is located inside the light concentrator body and forms a multifocal point of the laser beam on the flexible substrate, and is located at the end of the light concentrator body and a gas nozzle for spraying compressed gas to the flexible substrate.

상기 레이저 집광부는 상기 집광부 본체 내부에 위치하며 상기 레이저 빔의 초점 위치를 모니터링하는 촬상부를 더 포함할 수 있다.The laser condensing unit may further include an imaging unit located inside the light concentrating unit body and monitoring a focal position of the laser beam.

상기 지지부는 상기 유연 기판을 인장하여 지지하는 복수개의 롤러를 포함할 수 있다. The support part may include a plurality of rollers for supporting the flexible substrate by tension.

상기 레이저 집광부에 연결되며 상기 레이저 집광부의 위치를 조절하는 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.It may further include a position adjusting unit connected to the laser condensing unit to adjust the position of the laser condensing unit.

상기 지지부 아래에 위치하며 상기 레이저 집광부에 의해 절단되어 분리된 상기 유연 기판의 절단 패턴을 수용하는 수용부를 더 포함할 수 있다.It is located under the support and may further include a receiving part for accommodating the cut pattern of the flexible substrate cut and separated by the laser condensing part.

상기 수용부는 상기 유연 기판에 대응하여 위치하며 상기 절단 패턴이 낙하되는 경사부, 그리고 상기 경사부에 연결되며 상기 경사부에 낙하된 상기 절단 패턴이 중력에 의해 이동되는 평탄부를 포함할 수 있다.The accommodating part is positioned corresponding to the flexible substrate and may include an inclined part on which the cut pattern is dropped, and a flat part connected to the inclined part and the cut pattern falling on the inclined part is moved by gravity.

상기 레이저 빔은 수십 피코초(10-12s) 내지 수백 팸토초(10-15s)의 레이저 펄스폭을 가지는 극초단 레이저 빔을 포함할 수 있다.The laser beam may include an ultrashort laser beam having a laser pulse width of several tens of picoseconds (10 -12 s) to several hundred femtoseconds (10 -15 s).

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치는 다초점 광학계를 이용하여 레이저 빔의 초점을 복수개 형성함으로써, 배터리용 유연 기판을 이루는 각각의 물질에 따라 레이저 빔의 파워를 조절하여 절단할 수 있다.The device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention forms a plurality of focal points of a laser beam using a multifocal optical system, thereby cutting by adjusting the power of the laser beam according to each material constituting the flexible substrate for a battery can do.

또한, 레이저 집광부에 가스 노즐부를 설치함으로써, 배터리용 유연 기판의 음극, 양극 및 분리막이 산화되는 것을 최소화하고 절단 패턴을 유연 기판으로부터 쉽게 분리할 수 있다. In addition, by installing the gas nozzle unit in the laser condensing unit, it is possible to minimize oxidation of the negative electrode, the positive electrode, and the separator of the flexible substrate for a battery, and to easily separate the cut pattern from the flexible substrate.

또한, 레이저 집광부에 비활성 가스를 포함하는 압축 가스를 주입하는 가스 노즐부를 설치함으로써, 금속층이 절단되면서 발생하는 스패터(spatter)에 의해 양극과 음극이 서로 연결되어 단락되는 것을 방지할 수 있다.In addition, by providing a gas nozzle unit for injecting a compressed gas containing an inert gas to the laser condensing unit, it is possible to prevent the anode and the cathode from being short-circuited by being connected to each other by spatter generated while the metal layer is cut.

또한, 수십 피코초(10-12s) 내지 수백 팸토초(10-15s)의 레이저 펄스폭을 가지는 레이저 빔을 사용함으로써, 배터리용 유연 기판의 절단부의 주변에 미치는 열 영향을 최소화할 수 있다. In addition, by using a laser beam having a laser pulse width of several tens of picoseconds (10 -12 s) to several hundred femtoseconds (10 -15 s), it is possible to minimize the thermal effect on the periphery of the cut part of the flexible substrate for batteries. .

또한, 복수개의 롤러를 포함하는 지지부를 이용하여 배터리용 유연 기판을 팽팽하게 인장함으로써, 보다 정확하게 배터리용 유연 기판을 절단할 수 있다. In addition, by tensioning the flexible substrate for batteries using a support including a plurality of rollers, it is possible to more accurately cut the flexible substrate for batteries.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 레이저 집광부의 구체적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단패턴을 형성하는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단하는 배터리용 유연 기판의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단하는 다른 실시예의 배터리용 유연 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 유연 기판을 절단하는 경우 초점 위치에 따른 절단폭 및 절단부 각도의 관계를 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic view of an apparatus for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed view of the laser condensing unit of the cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a state in which a cutting pattern is formed using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a flexible substrate for a battery to be cut using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a flexible substrate for a battery of another embodiment to be cut using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the relationship between the cut width and the cut angle according to the focal position when the flexible substrate is cut using the cutting device for the flexible substrate for the battery according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.

그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고로 상세하게 설명한다.Then, it will be described in detail with reference to Figures 1 and 2 with respect to the cutting device of the flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 레이저 집광부의 구체적인 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단패턴을 형성하는 상태를 도시한 도면이다.Figure 1 is a schematic view of a device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a detailed view of the laser condensing unit of the device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention , FIG. 3 is a view showing a state in which a cutting pattern is formed using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치는 레이저 빔 발생기(100), 레이저 집광부(200), 지지부(300), 위치 조절부(400), 그리고 수용부(500)를 포함한다. First, as shown in Fig. 1, the cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention is a laser beam generator 100, a laser condensing unit 200, a support unit 300, a position adjusting unit 400 ), and a accommodating part 500 .

레이저 빔 발생기(100)는 레이저 빔(1)을 발생시킬 수 있다. 레이저 빔(1)은 수십 피코초(10-12s) 내지 수백 팸토초(10-15s)의 레이저 펄스폭을 가지는 극초단 레이저 빔을 포함할 수 있다. 따라서, 절단할 배터리용 유연 기판(10)의 절단부의 주변에 미치는 열 영향을 최소화할 수 있다. The laser beam generator 100 may generate the laser beam 1 . The laser beam 1 may include an ultrashort laser beam having a laser pulse width of several tens of picoseconds (10 -12 s) to several hundred femtoseconds (10 -15 s). Therefore, it is possible to minimize the thermal effect on the periphery of the cut portion of the flexible substrate 10 for the battery to be cut.

레이저 집광부(200)는 레이저 빔(1)을 집광하여 배터리용 유연 기판(10)을 절단할 수 있다. The laser condensing unit 200 may cut the flexible substrate 10 for a battery by condensing the laser beam 1 .

도 2에 도시한 바와 같이, 레이저 집광부(200)는 집광부 본체(210), 다초점 광학계(220), 가스 노즐부(230), 그리고 촬상부(240)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the laser light collecting unit 200 may include a light collecting unit body 210 , a multifocal optical system 220 , a gas nozzle unit 230 , and an imaging unit 240 .

집광부 본체(210)는 레이저 빔(1)이 통과하며, 다초점 광학계(220), 가스 노즐부(230), 그리고 촬상부(240)를 그 내부에 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 집광부 본체가 오각형 형상의 단면으로 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상의 단면으로 형성될 수 있다. The light collecting unit body 210 passes through the laser beam 1 , and may include a multifocal optical system 220 , a gas nozzle unit 230 , and an imaging unit 240 therein. In the present embodiment, the light collecting unit body is formed in a pentagonal cross section, but is not necessarily limited thereto and may be formed in a cross section of various shapes.

다초점 광학계(220)는 집광부 본체(210) 내부에 위치하며 배터리용 유연 기판(10)에 레이저 빔(1)의 다초점을 형성할 수 있다.The multifocal optical system 220 is located inside the light collecting unit 210 and may form a multifocal laser beam 1 on the flexible substrate 10 for a battery.

도 2에 도시한 바와 같이, 다초점 광학계(220)는 복수개의 초점을 형성하기 위한 다초점 렌즈(221), 그리고 레이저 빔(1)을 다초점 렌즈(221)로 입사시키기 위해 레이저 빔(1)의 광경로를 조절하는 복수개의 반사경(222)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the multifocal optical system 220 includes a multifocal lens 221 for forming a plurality of focal points, and a laser beam 1 to enter the laser beam 1 into the multifocal lens 221 . ) may include a plurality of reflectors 222 to adjust the optical path.

다초점 렌즈(221)는 레이저 빔(1)을 회절시키는 회절 렌즈(Diffractive Optical Element, DOE)(23)와 레이저 빔(1)을 집광시키는 집광 렌즈(Objective lens)(24)를 포함할 수 있다. 광 경로 상, 회절 렌즈(23)는 집광 렌즈(24) 앞에 위치할 수 있다. 초점의 개수는 회절 렌즈(23) 및 집광 렌즈(24)의 형상 및 배치에 따라 2 내지 5개까지 변화시킬 수 있다. The multifocal lens 221 may include a diffractive optical element (DOE) 23 for diffracting the laser beam 1 and an objective lens 24 for condensing the laser beam 1 . . On the light path, the diffractive lens 23 may be positioned in front of the condensing lens 24 . The number of focal points may be changed from 2 to 5 depending on the shape and arrangement of the diffractive lens 23 and the condensing lens 24 .

복수개의 반사경(222) 중 일부는 이색성 반사경(dichroic mirror)을 포함할 수 있다. 이색성 반사경은 다초점 렌즈(221)와 동축 상에 위치할 수 있다. Some of the plurality of reflection mirrors 222 may include a dichroic mirror. The dichroic reflector may be located on the same axis as the multifocal lens 221 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단하는 배터리용 유연 기판의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a flexible substrate for a battery to be cut using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 배터리용 유연 기판(10)은 서로 대향하는 음극(11) 및 양극(12), 음극(11)과 양극(12) 사이에 위치하는 분리막(separator)(13), 음극(11)에 인접하는 제1 실링 필름(14), 양극(12)에 인접하는 제2 실링 필름(15), 음극(11) 및 양극(12)의 측면에 인접하는 제3 실링 필름(16)을 포함한다. 그리고, 배터리용 유연 기판(10)은 제1 실링 필름(14) 아래에 위치하는 제1 알루미늄층(17), 제2 실링 필름(15) 위에 위치하는 제2 알루미늄층(18), 제1 알루미늄층(17) 아래에 위치하는 제1 보호 필름(19), 그리고 제2 알루미늄층(18) 위에 위치하는 제2 보호 필름(21)을 더 포함할 수 있다. As shown in Figure 4, the flexible substrate 10 for a battery is a separator (13) located between the negative electrode 11 and the positive electrode 12, the negative electrode 11 and the positive electrode 12 facing each other (separator) (13), The first sealing film 14 adjacent to the negative electrode 11 , the second sealing film 15 adjacent to the positive electrode 12 , the negative electrode 11 and the third sealing film 16 adjacent to the side surface of the positive electrode 12 . ) is included. And, the flexible substrate 10 for the battery is a first aluminum layer 17 positioned under the first sealing film 14, a second aluminum layer 18 positioned on the second sealing film 15, the first aluminum It may further include a first protective film 19 positioned under the layer 17 , and a second protective film 21 positioned on the second aluminum layer 18 .

제1 보호 필름(19) 및 제2 보호 필름(21)은 폴리비닐알코올(polyvinil alcohol, PVA), 폴리스틸렌(polystyrene, PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacylate, PMMA) 등과 같은 투명한 폴리머 재질로 형성되며, 각각 제1 알루미늄층(17) 및 제2 알루미늄층(18)을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. The first protective film 19 and the second protective film 21 are made of a transparent polymer material such as polyvinil alcohol (PVA), polystyrene (PS), polymethyl methacylate (PMMA), or the like. is formed, and the first aluminum layer 17 and the second aluminum layer 18 can be protected from external impact, respectively.

이러한 배터리용 유연 기판(10)을 절단하기 위해 레이저 빔(1)의 초점을 제2 보호 필름(21)에 위치시키면 그 아래의 제2 알루미늄층(18)은 가공이 안되거나 절단폭이 크게 형성되어 가공 품질이 떨어지게 된다. 또한, 레이저 빔(1)의 초점을 제2 알루미늄층(18)에 위치시키면 제2 보호 필름(21)이 제거되지 않아 배터리용 유연 기판(10)이 절단되지 않을 수 있다. When the focus of the laser beam 1 is positioned on the second protective film 21 in order to cut the flexible substrate 10 for the battery, the second aluminum layer 18 below it is not processed or has a large cutting width. As a result, the processing quality decreases. In addition, when the focus of the laser beam 1 is positioned on the second aluminum layer 18 , the second protective film 21 is not removed, so that the flexible substrate 10 for the battery may not be cut.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치는 다초점 광학계(220)를 포함하는 레이저 집광부(200)를 설치함으로써, 배터리용 유연 기판(10)의 가공 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 레이저 빔(1)의 초점을 복수개 형성하고, 복수개의 초점을 제2 알루미늄층(18) 및 제2 보호 필름(21)에 모두 형성함으로써, 배터리용 유연 기판(10)의 가공 품질을 향상시킬 수 있다.Therefore, the cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention is to improve the processing quality of the flexible substrate 10 for a battery by installing the laser condensing unit 200 including the multifocal optical system 220 can That is, by forming a plurality of focal points of the laser beam 1 , and forming a plurality of focal points on both the second aluminum layer 18 and the second protective film 21 , the processing quality of the flexible substrate 10 for batteries is improved can do it

이 때, 수십 피코초(10-12s) 내지 수백 팸토초(10-15s)의 레이저 펄스폭을 가지는 레이저 빔(1)을 사용함으로써, 배터리용 유연 기판(10)의 절단부의 주변에 미치는 열 영향을 최소화할 수 있다. At this time, by using the laser beam 1 having a laser pulse width of several tens of picoseconds (10 -12 s) to several hundred femtoseconds (10 -15 s), Thermal effects can be minimized.

가스 노즐부(230)는 집광부 본체(210)의 단부에 위치하며 배터리용 유연 기판(10)에 압축 가스(2)를 분사할 수 있다. 따라서, 압축 가스(2)는 레이저 빔(1)과 주변의 산소에 의해 배터리용 유연 기판(10)의 음극(11), 양극(12) 및 분리막(13)이 산화되는 것을 최소화하고 절단 패턴(20)을 배터리용 유연 기판(10)으로부터 쉽게 분리할 수 있게 한다. The gas nozzle unit 230 is located at the end of the light collecting unit body 210 and may spray the compressed gas 2 on the flexible substrate 10 for a battery. Therefore, the compressed gas 2 minimizes oxidation of the negative electrode 11, the positive electrode 12, and the separator 13 of the flexible substrate 10 for a battery by the laser beam 1 and the surrounding oxygen, and reduces the cutting pattern ( 20) to be easily separated from the flexible substrate 10 for the battery.

한편, 다른 구조의 배터리용 유연 기판도 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단할 수 있다. On the other hand, a flexible substrate for a battery of another structure can also be cut using the cutting device for the flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 절단하는 다른 실시예의 배터리용 유연 기판의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a flexible substrate for a battery of another embodiment to be cut using a cutting device for a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention.

도 5에서 도시한 바와 같이, 다른 실시예의 배터리용 유연 기판(30)은 음극(31), 양극(32), 분리막(33), 금속층(34), 그리고 실링 필름(35)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 5 , the flexible substrate 30 for a battery of another embodiment may include a negative electrode 31 , a positive electrode 32 , a separator 33 , a metal layer 34 , and a sealing film 35 . .

음극(31)과 양극(32)은 서로 대향하며 위치할 수 있으며, 음극(31)은 양극(32)보다 클 수 있다. 음극(31)은 구리(Cu), 스테인리스 강(SuS) 등을 포함할 수 있다.The cathode 31 and the anode 32 may be positioned to face each other, and the cathode 31 may be larger than the anode 32 . The cathode 31 may include copper (Cu), stainless steel (SuS), or the like.

분리막(33)은 음극(31)과 양극(32) 사이에 위치하여 음극(31)과 양극(32)을 서로 분리할 수 있다.The separator 33 may be positioned between the negative electrode 31 and the positive electrode 32 to separate the negative electrode 31 and the positive electrode 32 from each other.

금속층(34)은 양극(32)과 접촉하며, 양극(32) 위에 위치할 수 있다. 금속층(34)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 강(SuS) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. The metal layer 34 is in contact with the anode 32 and may be positioned on the anode 32 . The metal layer 34 may be formed of any one selected from among aluminum (Al), copper (Cu), and stainless steel (SuS).

실링 필름(35)은 양극(32) 및 음극(31)의 측면에 인접하여 음극(31)과 금속층(34) 사이에 위치하여 음극(31)과 금속층(34)을 서로 연결할 수 있다. 이러한 실링 필름(35)은 양극(32)과 분리막(33)을 보호할 수 있다. The sealing film 35 may be positioned between the cathode 31 and the metal layer 34 adjacent to the side surfaces of the anode 32 and the cathode 31 to connect the cathode 31 and the metal layer 34 to each other. The sealing film 35 may protect the anode 32 and the separator 33 .

이러한 배터리용 유연 기판(30)을 절단하기 위해 레이저 빔(1)으로 금속층(34)을 절단하는 경우, 스패터 현상에 의해서 금속층(34)이 절단되면서 발생하는 용융된 금속 입자들이 실링 필름(35)과 양극(32) 및 음극(31)에 달라 붙으면서 단락 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치는 압축 가스(2)를 이용하여 금속 입자들을 제거함으로써, 단락 현상을 방지할 수 있다. 이러한 압축 가스(2)는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 비활성 가스일 수 있다. When the metal layer 34 is cut with the laser beam 1 to cut the flexible substrate 30 for the battery, the molten metal particles generated while the metal layer 34 is cut by the sputtering phenomenon are formed in the sealing film 35 ) and the anode 32 and the cathode 31 may cause a short circuit. However, the device for cutting a flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention removes the metal particles by using the compressed gas (2), it is possible to prevent a short circuit. The compressed gas 2 may be an inert gas such as nitrogen (N 2 ) or argon (Ar).

촬상부(240)는 집광부 본체(210) 내부에 위치하며 레이저 빔(1)의 초점 위치를 모니터링할 수 있다. 따라서, 레이저 빔(1)의 초점 위치를 보다 정확하게 설정할 수 있다. The imaging unit 240 is located inside the light collecting unit body 210 and may monitor the focal position of the laser beam 1 . Accordingly, the focal position of the laser beam 1 can be set more accurately.

한편, 지지부(300)는 배터리용 유연 기판(10)을 지지할 수 있다. 이러한 지지부(300)는 배터리용 유연 기판(10)을 인장하여 지지하는 복수개의 롤러(310)를 포함할 수 있다. 따라서, 배터리용 유연 기판(10)을 팽팽하게 잡아주어 보다 정확하게 배터리용 유연 기판(10)을 절단할 수 있다. On the other hand, the support 300 may support the flexible substrate 10 for a battery. The support unit 300 may include a plurality of rollers 310 for supporting the flexible substrate 10 for a battery by tension. Therefore, it is possible to cut the flexible substrate 10 for a battery more accurately by holding the flexible substrate 10 for a battery taut.

또한, 배터리용 유연 기판(10) 중 절단해야 하는 부분을 레이저 집광부(200) 아래에 연속적으로 위치시킬 수 있다. In addition, the portion to be cut among the flexible substrate 10 for the battery may be continuously positioned under the laser condensing unit 200 .

위치 조절부(400)는 레이저 집광부(200)에 연결되며 레이저 집광부(200)의 상하좌우 위치를 조절할 수 있다. The position adjusting unit 400 is connected to the laser condensing unit 200 and may adjust the vertical, horizontal, horizontal, and vertical positions of the laser concentrating unit 200 .

도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 수용부(500)는 지지부(300) 아래에 위치하며 레이저 집광부(200)에 의해 절단되어 분리된 배터리용 유연 기판(10)의 절단 패턴(20)을 수용할 수 있다.1 and 3, the accommodating part 500 is located under the support part 300, and the cutting pattern 20 of the flexible substrate 10 for the battery is cut and separated by the laser condensing part 200. can accept

수용부(500)는 배터리용 유연 기판(10)에 대응하여 위치하며 절단 패턴(20)이 낙하되는 경사부(510), 그리고 경사부(510)에 연결되며 경사부(510)에 낙하된 절단 패턴(20)이 중력에 의해 이동되는 평탄부(520)를 포함할 수 있다. The receiving part 500 is positioned corresponding to the flexible substrate 10 for a battery and is connected to the inclined part 510 from which the cutting pattern 20 is dropped, and the inclined part 510, and the cut is dropped on the inclined part 510. The pattern 20 may include a flat portion 520 that is moved by gravity.

이러한 수용부(500)를 설치함으로써, 연속적으로 배터리용 유연 기판(10)을 절단할 수 있으므로, 제조 시간을 단축시킬 수 있다. By providing such a receiving portion 500, it is possible to continuously cut the flexible substrate 10 for the battery, it is possible to shorten the manufacturing time.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치를 이용하여 유연 기판을 절단하는 경우 초점 위치에 따른 절단폭(kerf width) 및 절단부 각도(taper angle)의 관계를 나타낸 그래프이다. 여기서, G1은 유연 기판의 절단부의 입구의 절단폭을 나타내고, G2는 절단부의 출구의 절단폭을 나타내며, G3는 절단부 각도를 나타낸다. 6 is a graph showing the relationship between the cut width (kerf width) and the cut angle (taper angle) according to the focal position when cutting the flexible substrate using the cutting device for the flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention . Here, G1 represents the cut width of the inlet of the cut portion of the flexible substrate, G2 represents the cut width of the outlet of the cut portion, and G3 represents the cut angle.

도 6에 도시한 바와 같이, 레이저 빔(1)의 초점이 배터리용 유연 기판(10)의 표면에서 내측으로 0.2 mm 내지 0.4 mm 일 경우 절단폭 및 절단부 각도가 최소화됨을 알 수 있다. 이러한 실험 결과로부터 절단면에 버(burr)의 생성을 줄이고 모재의 열영향을 최소화 하기 위해서는 레이저 빔(1)의 초점 위치가 중요함을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 다초점 렌즈(221)를 이용하여 레이저 빔(1)의 초점 위치를 최적화하고 비활성 가스를 포함하는 압축 가스(2)로 용융된 금속 입자들을 효과적으로 제거해 줌으로써, 복수개의 재질로 구성된 배터리의 성능을 저하시키지 않으면서 효과적으로 절단할 수 있다.As shown in Figure 6, it can be seen that when the focus of the laser beam 1 is 0.2 mm to 0.4 mm inward from the surface of the flexible substrate 10 for the battery, the cut width and the cut angle are minimized. From these experimental results, it can be seen that the focal position of the laser beam 1 is important in order to reduce the generation of burrs on the cut surface and minimize the thermal effect of the base material. Optimizing the focal position of the laser beam 1 by using the multifocal lens 221 of the cutting device for the flexible substrate for the battery according to an embodiment of the present invention and molten metal with a compressed gas 2 containing an inert gas By effectively removing the particles, it can be effectively cut without degrading the performance of a battery composed of a plurality of materials.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리용 유연 기판의 절단 장치의 다초점 광학계(220)를 이용하여 절단폭 및 절단부 각도를 최소화하여 절단 패턴(20)의 가공 품질을 향상시킬 수 있다. Accordingly, by using the multifocal optical system 220 of the device for cutting the flexible substrate for a battery according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the processing quality of the cutting pattern 20 by minimizing the cutting width and the cutting angle.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described through preferred embodiments as described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the concept and scope of the following claims. Those in the technical field to which it belongs will readily understand.

100: 레이저 빔 발생기 200: 레이저 집광부
300: 지지부 400: 위치 조절부
500: 수용부100: laser beam generator 200: laser condenser
300: support 400: position control unit
500: receptacle

Claims (7)

레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생기,
상기 레이저 빔을 집광하여 유연 기판을 절단하는 레이저 집광부, 그리고
상기 유연 기판을 지지하는 지지부
를 포함하고,
상기 레이저 집광부는
상기 레이저 빔이 통과하는 집광부 본체,
상기 집광부 본체 내부에 위치하며 상기 유연 기판에 상기 레이저 빔의 다 초점을 형성하는 다초점 광학계, 그리고
상기 집광부 본체의 단부에 위치하며 상기 유연 기판에 압축 가스를 분사하는 가스 노즐부
를 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.a laser beam generator for generating a laser beam;
A laser condensing unit for condensing the laser beam to cut the flexible substrate, and
A support for supporting the flexible substrate
including,
The laser condensing unit
a light collecting unit body through which the laser beam passes;
A multifocal optical system located inside the light collecting unit body and forming multifocals of the laser beam on the flexible substrate, and
A gas nozzle unit located at an end of the light collecting unit body and injecting compressed gas to the flexible substrate
A cutting device for a flexible substrate for a battery comprising a. 제1항에서,
상기 레이저 집광부는
상기 집광부 본체 내부에 위치하며 상기 레이저 빔의 초점 위치를 모니터링하는 촬상부를 더 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.In claim 1,
The laser condensing unit
The device for cutting a flexible substrate for a battery, which is located inside the light collecting unit and further comprises an imaging unit for monitoring the focal position of the laser beam. 제1항에서,
상기 지지부는 상기 유연 기판을 인장하여 지지하는 복수개의 롤러를 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.In claim 1,
The support portion is a cutting device for a flexible substrate for a battery comprising a plurality of rollers for supporting the flexible substrate by tension. 제1항에서,
상기 레이저 집광부에 연결되며 상기 레이저 집광부의 위치를 조절하는 위치 조절부를 더 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.In claim 1,
The cutting device of the flexible substrate for a battery connected to the laser condensing unit and further comprising a position adjusting unit for adjusting the position of the laser condensing unit. 제1항에서,
상기 지지부 아래에 위치하며 상기 레이저 집광부에 의해 절단되어 분리된 상기 유연 기판의 절단 패턴을 수용하는 수용부를 더 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치. In claim 1,
The flexible substrate cutting device for a battery, which is located under the support and further comprises a receiving part for accommodating the cutting pattern of the flexible substrate cut and separated by the laser condensing part. 제5항에서,
상기 수용부는
상기 유연 기판에 대응하여 위치하며 상기 절단 패턴이 낙하되는 경사부, 그리고
상기 경사부에 연결되며 상기 경사부에 낙하된 상기 절단 패턴이 중력에 의해 이동되는 평탄부
를 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.In claim 5,
the receiving unit
An inclined portion positioned corresponding to the flexible substrate and dropping the cut pattern, and
A flat part connected to the inclined part and the cut pattern falling on the inclined part is moved by gravity
A cutting device for a flexible substrate for a battery comprising a. 제1항에서,
상기 레이저 빔은 수십 피코초(10-12s) 내지 수백 팸토초(10-15s)의 레이저 펄스폭을 가지는 극초단 레이저 빔을 포함하는 배터리용 유연 기판의 절단 장치.In claim 1,
The laser beam is a cutting device of a flexible substrate for a battery comprising an ultra-short laser beam having a laser pulse width of several tens of picoseconds (10 -12 s) to several hundred femtoseconds (10 -15 s).
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