KR20210156516A - 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제조방법 - Google Patents

파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제조방법 Download PDF

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KR20210156516A
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type secondary
infrared
sealing device
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백주환
이승배
오정수
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Abstract

본원발명은 적외선 레이저를 중첩적으로 밀봉부에 조사함으로써 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부를 형성할 때, 밀봉력이 향상되고 주름이 없으면서 밀봉시간을 단축시킬 수 있는 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지 제조방법에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제조방법{SEALING APPARATUS OF POUCH TYPE SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD FOR POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본원발명은 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 층을 포함하는 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부를 주름 없이 밀봉시켜 밀봉의 질을 향상시킬 수 있는 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전지를 사용하는 기기가 다양해짐에 따라 고용량, 고밀도의 전지에 대한 수요가 증가하고 있다. 그 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지는 다양한 형태로 상용화되어 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 외형에 따라 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지로 구분된다. 그 중 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트의 두께를 조절하여 고용량, 고밀도의 이차전지를 얻을 수 있고, 다양한 형상을 가질 수 있어 다방면의 연구가 진행되고 있다.
파우치형 이차전지는 일반적으로 알루미늄 라미네이트 시트를 성형하여 수납부를 형성하고, 수납부에 전극조립체를 수납한 후, 수납부의 주변을 밀봉하여 형성된다. 수납부 주변을 밀봉하여 밀봉부를 형성하기 위해 종래의 파우치형 이차전지 실링장치는 가압과 가열을 하나의 부재로 수행하였다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 모식도이다.
도 1에서 볼 수 있듯 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 외부 수지층(11), 금속층(12), 내부 실란트층(13)을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부(10)를 내부 실란트층(13)이 마주보도록 배치시킨 후, 이를 가열과 가압을 동시에 수행할 수 있는 가압부(20) 사이에 두어 밀봉한다.
하지만 도 1과 같은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 열이 외부 수지층(11)에서 내부 실란트층(13)까지 전달되기 위해 많은 시간이 소요되고, 외부 수지층(11)의 손상을 가져올 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 특허문헌 1에서는 레이저를 사용하여 파우치형 이차전지를 실링하는 방법에 대해 언급하고 있다.
도 2는 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 관한 모식도이다.
특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치와 같이 외부 수지층(11), 금속층(12), 내부 실란트층(13)을 포함하는 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부(10)를 내부 실란트층(13)이 마주보도록 배치시킨 후, 이를 가압부(20) 사이에 위치시킨다.
종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치와 달리 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 가압부(20)가 적외선 투과 소재로 이루어져 있고, 상부에 적외선 조사부(30)가 존재하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 적외선 조사부(30)는 상기 밀봉부(10)의 금속층(12)만을 빠르게 가열하여 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 단점을 극복하였다. 또한, 가열된 금속층(12)에 의해 내부 실란트층(13)을 녹임으로써 종래 열에 의한 외부 수지층(11)의 손상을 줄이면서 밀봉력을 향상시키고 있다.
하지만, 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 레이저의 출력이 높아야 외부 수지층(11)과 내부 실란트층(13) 사이에 배치되어 있는 금속층(12)을 가열할 수 있다는 단점이 있다. 또한 가열이 고르게 되지 않아 밀봉이 고르게 되지 않고, 라미네이트 시트에 주름이 생기는 문제가 발생한다.
이는 도 3 및 도 4에서 볼 수 있다. 도 3은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이고, 도 4는 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이다.
도 3에서는 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치를 사용하여 라미네이트 시트를 레이저 출력을 150W, 속도는 100m/s, 폭은 35mm를 기준으로 라인 피치를 변경하여 밀봉하였다. 도 3에서 볼 수 있듯, 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트는 라인 피치에 관계없이 라미네이트 시트 표면, 즉 나일론 층에 손상이 발생하거나 주름이 발생하여 균일한 실링이 진행되지 않는 것을 알 수 있다.
또한 도 4에서 볼 수 있듯, 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트를 레이저 출력, 속도, 와블(Wable)을 달리하여 밀봉하였다. 도 4에서 볼 수 있듯, 출력, 속도, 와블(Wable)이 각 25%, 10mm/s, 250Hz로 실링하는 경우 접착은 균일하나, 나일론층이 손상되는 문제점이 발생하고, 출력, 속도, 와블(Wable)이 각 25%, 15mm/s, 250Hz인 경우, 미접착 부분이 발생하고, 나일론층이 손상되어 와블(Wable)이 지나치게 강할 경우 라미네이트 시트가 손생되는 것을 알 수 있다. 이에 반해 와블(Wable)이 150Hz 및 100Hz인 경우, 라미네이트 시트가 접착되지 않거나, 일부 접착되지 않는 것을 알 수 있다.
이에, 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부를 균일하고 안전하며 신속하게 형성할 수 있는 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지 제조방법이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2012-0056316호(2012.06.04)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 적어도 두 개의 적외선 조사부를 사용하여 파우치형 이차전지를 밀봉함으로써, 균일한 밀봉력을 갖는 밀봉부를 형성할 수 있고, 적외선의 적은 출력으로도 밀봉할 수 있으면서 적외선에의 노출 시간을 감소시키는 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 이를 통해 밀봉 시간이 감소되고 불량률이 줄어들어 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 알루미늄 층을 포함하는 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부 상부 및/또는 하부에 위치하며, 적외선 광원을 투과할 수 있는 소재로 이루어진 가압부; 상기 가압부에 적외선을 조사하는 제1 적외선 조사부; 및 상기 제1 적외선 조사부의 조사범위와 중첩되도록 적외선을 조사하는 제2 적외선 조사부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부 중 적어도 하나는 LD(808nm 내지980nm)파장을 조사할 수 있다.
또한 상기 가압부는 쿼츠렌즈로 이루어져 있을 수 있다.
또한 상기 제1 적외선 조사부 및 제2 레이저 조사부 중 적어도 하나는, 레이저를 조사하는 광원부; 및 상기 광원부의 하부에 위치하는 조절렌즈;를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 조절렌즈는 실린더 렌즈일 수 있다.
또한 상기 조절렌즈는 상기 광원부 대면이 볼록한 형태일 수 있다.
또한 상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부 중 적어도 하나의 출력 밀도는 80W/㎠이상일 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 가열할 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부 상부 및 하부에 각각 존재할 수 있다.
본원발명은 파우치형 이차전지 제조방법으로서, S1) 외부 수지층, 금속층 및 내부 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 구성되어 있고, 전극조립체 수납부 및 이를 둘러싼 밀봉부를 포함하는 파우치형 케이스에 전극조립체를 수납하는 단계; S2) 상기 파우치형 케이스의 밀봉부의 상부 및 하부에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지 실링장치를 배치하는 단계; 및 S3) 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부로 상기 밀봉부를 가열하면서 상기 실링장치의 가압부로 상기 밀봉부를 가압하여 밀봉하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 적외선 조사부와 상기 제2 적외선 조사부는 조사범위가 중첩되는 것일 수 있다.
또한 상기 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
또한 상기 제1 적외선 조사부와 상기 제2 적외선 조사부는 금속층의 발열을 유도하고 전도된 열에 의해 내부 실란트층을 용융할 수 있다.
이 때, 상기 금속층은 180℃ 내지 300℃로 가열될 수 있다.
본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.
본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치 및 파우치형 이차전지 제조방법은 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부를 균일하게 밀봉하여 밀봉력을 향상시키고, 밀봉 하자를 감소시킨다.
또한 적어도 두 개의 적외선 조사부의 조사범위를 중첩시켜 라미네이트 시트의 금속층을 빠르게 가열하여 밀봉할 수 있어 종래 기술보다 생산성이 향상된다.
또한 적외선을 사용함으로써 필요한 부위만을 신속하고 정확하게 가열해 라미네이트 시트의 손상을 줄일 수 있고, 다양한 출력범위의 적외선을 사용할 수 있어 사용하는 에너지 또한 절약할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 모식도이다.
도 2는 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 관한 모식도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이다.
도 4는 특허문헌 1에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이다.
도 5은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제1 실시예에 관한 모식도이다.
도 6는 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제2 실시예에 관한 모식도이다.
도 7는 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제3 실시예에 관한 모식도이다.
도 8은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 본원발명에 따른 파우치 필름 성형장치 및 성형방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 5은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제1 실시예에 관한 모식도이다. 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 알루미늄 층을 포함하는 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부(100) 상부 및/또는 하부에 위치하며, 적외선 광원을 투과할 수 있는 소재로 이루어진 가압부(200); 상기 가압부(200)에 적외선을 조사하는 제1 적외선 조사부(300); 및 상기 제1 적외선 조사부의 조사범위와 중첩되도록 적외선을 조사하는 제2 적외선 조사부(400);를 포함한다.
상기 밀봉부(100)는 외부 수지층(110), 알루미늄층을 포함하는 금속층(120), 내부 실란트층(130)을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어져 있을 수 있다.
상기 외부 수지층(110)은 외부로부터 전지를 보호하는 역할을 하므로 두께 대비 우수한 인장강도와 내후성 등이 요구되며, 주로 연신 나일론 필름, PET 등의 폴리머로 구성되지만 이에 한정되지는 않는다.
상기 금속층(120)은 공기, 습기 등이 전지의 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 금속층(120)에 사용되는 소재는 성형성 및 연성이 우수한 소재이고 적외선에 의해 가열될 수 있는 소재라면 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 소재로 이루어질 수 있다.
상기 내부 실란트층(130)은 전극조립체를 내장한 상태에서 인가된 열과 압력에 의해 상호 열융착되어 밀봉성을 제공하는 역할을 하며, 주로 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어져 있다. 상기 외부 수지층(110)과 상기 금속층(120) 및/또는 상기 금속층(120)과 상기 내부 실란트층(130) 사이에는 접착층이 추가될 수 있는 바, 상기 접착층의 양면에 있는 층들 간의 낮은 접착력을 보완하는 역할을 한다.
상기 가압부(200)는 적외선 광원이 금속층(120)을 직접 가열할 수 있도록 적외선 광원이 투과되는 소재이면 제한이 없다. 일 예로, 상기 가압부는 게르마늄, 실리콘, 황화아연, 플루오린화 마그네슘, 사파이어, 유리 등을 들 수 있으나, 경제적이고 강도가 있는 유리를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 상기 가압부는 쿼츠렌즈로 이루어져 있을 수 있다.
본원발명에 따른 제1 적외선 조사부(300)와 제2 적외선 조사부(400)는 상기 가압부(200)에 적외선을 조사하여 상기 금속층(120)을 가열하는 역할을 한다. 이 때, 상기 금속층(120)은 상기 적외선에 의해 쉽게 가열될 수 있는 소재로 알루미늄 또는 알루미늄 합금인 것이 바람직하다.
상기 제1 적외선 조사부(300)의 제1 조사범위(310)와 상기 제2 적외선 조사부(400)의 제2 조사범위(410)는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부 상에 중첩되도록 형성되어 있다. 이 때, 상기 제1 조사범위(310)와 제2 조사범위(410)는 도 5과 같이 상기 밀봉부 상에서만 중첩되도록 형성되어 있을 수도 있지만, 도 6와 같이 상기 제1 조사범위(310)와 제2 조사범위(410)가 밀봉부에만 존재하고, 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400)에 의해 각 형성되는 제1 조사범위(310)와 제2 조사범위(410)가 서로 중첩되는 범위가 없이 존재하는 것이 바람직하다.
상기 제1 적외선 조사부(300) 및 상기 제2 적외선 조사부(400) 중 적어도 하나의 적외선 파장은 700㎚ 내지 1100㎚일 수 있고, 바람직하게는 LD 파장(808㎚ 내지 980㎚)일 수 있다.
상기 적외선 파장이 너무 긴 경우에는 차단성 금속층의 발열 내지 실란트층의 용융을 유도하는데 충분하지 못하거나 많은 시간이 소요될 수 있으며, 반대로 파장이 너무 짧은 경우에는 고에너지에 의해 전지케이스의 파열 또는 화재 등이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.
또한 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400) 중 적어도 하나의 출력 밀도는 80W/㎠ 이상일 수 있다. 출력밀도가 80W/㎠ 미만일 경우, 상기 금속층(120)의 가열이 충분하지 않아 상기 내부 실란트층(130)이 용융되지 않을 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 출력 밀도가 2.4KW/㎠이상일 수 있다. 상기 출력 밀도가 2.4KW/㎠ 이하일 경우, 파우치형 이차전지 케이스에 주름이 생겨 균일하게 밀봉되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400) 중 적어도 하나는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부(100)로부터 20㎜ 내지 40㎝ 떨어져 있을 수 있다.
상기 내부 실란트층(130)은 180℃ 내지 300℃에서 용융될 수 있다. 상기의 범위를 벗어날 경우 불충분하거나 과도하게 용융되어 밀봉부(100)를 제대로 밀봉하지 못할 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400)는 도 5과 같이 각 상기 가압부(200)의 좌측 및 우측에 존재할 수 있으나, 상기 가압부(200)의 상부 또는 하부에 나란히 존재할 수도 있다. 상기 제1 적외선 조사부(300)와 제2 적외선 조사부(400)의 위치는 제1 적외선 조사부(300)의 제1 조사범위(310) 및 제2 적외선 조사부(400)의 제2 조사범위(410), 상기 가압부(200)와 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400) 간의 거리, 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400)의 출력 밀도 등에 의해 달라질 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300) 및 상기 제2 적외선 조사부(400)는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부(100) 일면에만 존재할 수도 있고 도 5과 같이 양면에 모두 존재할 수 있다. 이 때, 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 상기 제2 적외선 조사부(400)가 도 5과 같이 밀봉부(100)의 양면에 존재할 때, 상기 가압부(200)는 상기 밀봉부(100)의 양면에 존재할 수도 있으나, 일면에만 존재할 수도 있다. 상기 가압부(200)가 일면에 존재하는 경우, 상기 가압부(200)가 존재하지 않는 타면에 상기 밀봉부(100)를 지지할 수 있는 지지대가 존재할 수 있다.
도 6는 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제2 실시예에 관한 모식도이다. 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제2 실시예는 별도의 언급이 없는 한 상기 언급한 제1 실시예와 동일한 구성을 가질 수 있다.
제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400) 중 적어도 하나에 레이저를 조사하는 광원부(320, 420); 및 상기 광원부(320, 420)의 하부에 위치하는 조절렌즈(330, 430)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 6와 같이 상기 제1 적외선 조사부(300)에 제1 광원부(320)가 존재하고, 그 하부에 제1 조절렌즈(330)가 존재하며, 상기 제2 적외선 조사부(400)에 제2 광원부(420)가 존재하고, 그 하부에 제2 조절렌즈(430)가 존재하는 것이 바람직하다.
상기 제1 조절렌즈(330) 및/또는 제2 조절렌즈(430)는 상기 제1 광원부(320) 및/또는 제2 광원부(420)에서 조사된 적외선의 조사범위를 확장시켜주는 역할을 할 수 있다. 이를 위해 상기 제1 조절렌즈(330) 및 제2 조절렌즈(430)는 상기 제1 광원부(320) 또는 제2 광원부(420) 대면이 볼록한 형태일 수 있다. 이 때, 상기 제 1 조절렌즈(330) 또는 제2 조절렌즈(430)는 반원통 형태의 실린더 렌즈일 수 있다.
상기 제1 조절렌즈(330) 및/또는 제2 조절렌즈(430)는 상기 제1 적외선 조사부(300) 및/또는 제2 적외선 조사부(400) 내에 장착될 수도 있고, 상기 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400)의 외부에 존재하여 적외선의 조사범위 및 조사 방향을 조절할 수 있다.
또한, 가압부(200)는 평평한 판 형태일 수도 있으나, 적외선 광원의 분산 등으로 인한 에너지 손실을 방지하기 위해 가압부의 내부에 광원의 분산을 방지할 수 있는 구조가 있을 수 있다. 그 일 예로, 상기 제1 적외선 조사부 및/또는 제2 적외선 조사부의 대면부가 오목한 형태로 이루어져 있을 수 있다. 이 때, 상기 파우치형 이차전지 케이스의 대면부는 평평한 형상이거나 외면은 평평한 형상이고 내면에 볼록한 형태를 가지고 있을 수 있다
도 7는 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치의 제3 실시예에 관한 모식도이다.
본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치는 다수의 제1 적외선 조사부(300) 및 상기 제2 적외선 조사부(400)를 두고 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300)의 제1 조사범위(310)는 상기 제2 적외선 조사부(400)의 제2 조사범위(410)와 적어도 절반 이상이 겹치도록 배치되어 있고, 상기 제2 조사범위(410) 중 상기 제1 조사범위(310)와 겹치지 않는 부위는 제3 적외선 조사부(500)의 제3 조사범위(510)와 겹치도록 배치되어 있다. 상기와 동일한 패턴으로 다수의 적외선 조사부가 존재하고, 이들의 조사범위가 도 7와 같이 중첩되도록 배치되어 있을 수 있다. 이를 통해 적외선의 출력이 높지 않아도 빠른 진행이 가능하고, 넓은 범위의 밀봉이 가능하고, 밀봉력을 향상시킬 수 있다.
본원발명은 파우치형 이차전지 제조방법으로서, S1) 외부 수지층(110), 금속층(120) 및 내부 실란트층(130)을 포함하는 라미네이트 시트로 구성되어 있고, 전극조립체 수납부 및 이를 둘러싼 밀봉부(100)를 포함하는 파우치형 케이스에 전극조립체를 수납하는 단계; S2) 상기 파우치형 이차전지 케이스 밀봉부(100)의 상부 및 하부에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지 실링장치를 배치하는 단계; 및 S3) 제1 적외선 조사부(300) 및 제2 적외선 조사부(400)로 상기 밀봉부(100)를 가열하면서 상기 실링장치의 가압부(200)로 상기 밀봉부(100)를 가압하여 밀봉하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 적외선 조사부(300)와 상기 제2 적외선 조사부(400)는 조사범위가 중첩되는 것일 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300)와 제2 적외선 조사부(400)는 서로 조사범위가 중첩되기만 하면 그 배치는 무관하다. 일례로, 상기 제1 적외선 조사부(300)와 제2 적외선 조사부(400)는 서로 나란히 배치되어 있을 수도 있고 서로 앞뒤로 배치되어 있을 수 있다.
상기 제1 적외선 조사부(300)와 제2 적외선 조사부(400)는 금속층(120)의 발열을 유도하고 전도된 열에 의해 내부 실란트층(130)을 용융시키도록 한다. 이 때, 상기 금속층(120)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있을 수 있다. 적외선으로 상기 금속층(120)은 180℃ 내지 300℃로 가열되어 있을 수 있다.
도 8은 본원발명에 따른 파우치형 이차전지 실링장치에 의해 실링된 라미네이트 시트의 사진이다.
도 8에서 사용한 적외선 조사부는 PPM412를 사용하고, 가압부로는 내열유리(Double borosilicate)를 사용하였다. 이 때, 라미네이트 시트는 가로 60mm, 세로 30mm로 잘라 두 장의 라미네이트 시트를 상기 적외선 조사부로부터 약 150mm 정도 떨어진 지점에 배치한 후 실링하였다. 이 때, 레이저 출력 2.1Kw, 폭 60mm 기준으로 조사 면적에 대응되도록 한 번에 동시 조사하면서 출력 값을 0.1Kw 단위로 변경하며 실링을 수행하였다.
도 8에 나타난 바와 같이, 출력이 2.3Kw 이하일 경우, 압착이 잘 되지 않아 도면에 원으로 표시한 바와 같이 압착되지 않은 부분이 들떠 백화 현상이 발생한 것을 알 수 있다. 이에 반해 출력이 2.4Kw인 경우, 모든 부분이 균일하게 접착되어 들뜬 부분이 없으면서 주름이 생기지 않는 것을 알 수 있다.
이상으로 본원발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본원발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본원발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
10, 100 : 밀봉부
11, 110 : 외부 수지층
12, 120 : 금속층
13, 130 : 내부 실란트층
20, 200 : 가압부
30 : 적외선 조사부
300 : 제1 적외선 조사부
310 : 제1 조사범위
320 : 제1 광원부
330 : 제1 조절렌즈
400 : 제2 적외선 조사부
410 : 제2 조사범위
420 : 제2 광원부
330 : 제2 조절렌즈
500 : 제3 적외선 조사부
510 : 제3 조사범위

Claims (13)

  1. 알루미늄 층을 포함하는 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부 상부 및/또는 하부에 위치하며, 적외선 광원을 투과할 수 있는 소재로 이루어진 가압부;
    상기 가압부에 적외선을 조사하는 제1 적외선 조사부; 및
    상기 제1 적외선 조사부의 조사범위와 중첩되도록 적외선을 조사하는 제2 적외선 조사부;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부 중 적어도 하나는 LD(808nm 내지980nm)파장을 조사하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압부는 쿼츠렌즈로 이루어진 파우치형 이차전지 실링장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부 및 제2 레이저 조사부 중 적어도 하나는,
    레이저를 조사하는 광원부; 및
    상기 광원부의 하부에 위치하는 조절렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조절렌즈는 실린더 렌즈인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 조절렌즈는 상기 광원부 대면이 볼록한 형태인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부 중 적어도 하나의 출력 밀도는 80W/㎠이상인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 가열하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부는 상기 파우치형 이차전지 케이스의 밀봉부 상부 및 하부에 각각 존재하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링장치.
  10. S1) 외부 수지층, 금속층 및 내부 실란트층을 포함하는 라미네이트 시트로 구성되어 있고, 전극조립체 수납부 및 이를 둘러싼 밀봉부를 포함하는 파우치형 케이스에 전극조립체를 수납하는 단계;
    S2) 상기 파우치형 이차전지 케이스 밀봉부의 상부 및 하부에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지 실링장치를 배치하는 단계; 및
    S3) 제1 적외선 조사부 및 제2 적외선 조사부로 상기 밀봉부를 가열하면서 상기 실링장치의 가압부로 상기 밀봉부를 가압하여 밀봉하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 적외선 조사부와 상기 제2 적외선 조사부는 조사범위가 중첩되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 적외선 조사부와 상기 제2 적외선 조사부는 금속층의 발열을 유도하고 전도된 열에 의해 내부 실란트층을 용융하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속층은 180℃ 내지 300℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 제조방법.
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