KR20220045853A - 이차전지 파우치 실링 장치 및 이를 활용한 이차전지 파우치 실링 방법 - Google Patents

이차전지 파우치 실링 장치 및 이를 활용한 이차전지 파우치 실링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치는, 파우치의 실링부를 위 아래로 가압하는 제1 실링바를 포함하는 한 쌍의 실링 지그 및 상기 실링부를 측면에서 가압하는 제2 실링바를 포함하는 측면 지그를 포함한다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 파우치 실링 장치는 파우치의 샤크핀을 제거함으로써 파우치 팩 제작시 에너지 밀도를 높일 수 있고, 또한 본 발명에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은 파우치의 불필요한 부분을 제거할 수 있음에 따라 파우치 실링 시 공정 효율을 높일 수 있다.

Description

이차전지 파우치 실링 장치 및 이를 활용한 이차전지 파우치 실링 방법{SECONDARY BATTERY POUCH SEALING DEVICE AND SECONDARY BATTERY POUCH SEALING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 이차전지 파우치 실링 장치와 이를 활용한 이차전지 파우치 실링 방법으로서, 보다 구체적으로는, 배터리 셀의 파우치의 실링부를 실링하기 위한 파우치 실링 장치와 파우치 실링 방법에 관한 것이다.
충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기의 에너지원 또는 보조 전력장치 등으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 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.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 단위 전지 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성함으로써 높은 출력 전압을 만들어 낸다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
도 1a를 보면, 파우치형 이차 전지인 종래 배터리 셀은, 전극조립체, 전극 조립체를 패키징하는 파우치 및 파우치 밖으로 돌출되며 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극탭을 포함하여 구성된다.
여기서, 파우치는 전극 조립체를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련되는 파우치 본체 및 파우치 본체로부터 연장되며 파우치의 실링을 위해 파우치 실링 장치에 의해 열 융착되는 실링부를 포함하여 구성된다.
종래 파우치 실링 장치는 한 쌍의 실링 지그를 포함하도록 구성되어, 파우치 케이스의 4면 또는 3면을 실링한다. 이러한 종래 파우치 실링 장치는 한 쌍의 실링 지그가 실링부를 가압하면서 열 융착시켜 파우치를 실링한다.
그러나, 종래 파우치 실링 장치의 경우, 배터리 셀의 파우치 실링 시, 도 1a에 개시된 바와 같이, 실링부의 적어도 일단부가 가압에 따른 압착으로 인해 파우치 본체의 수평 방향에서 비실링되는 일측면 밖으로 소정 거리(s) 돌출되는 문제가 있다. 소정 거리(s) 돌출되는 이 부분을 통상적으로 샤크 핀(Shark fin)이라고 부르며, 이 부분으로 인해 배터리 팩을 구성시 팩의 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 발생하였다.
KR 10-2019-0075593 A
본 발명의 목적은 배터리 셀의 파우치 실링 시 파우치의 본체에서 밖으로 돌출되는 부분, 통상적으로 샤크 핀이라고 불리는 이 부분을 제거하기 위한 이차전지 파우치 실링 장치를 제공하기 위한 것이다. 따라서 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치를 이용하여 제작된 이차전지 파우치는 배터리 팩 구성시 배터리 팩의 에너지 밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 이차전지 파우치 실링 장치를 활용하여 조립 공정 효율을 높이는 이차전지 파우치 실링 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치는, 파우치의 실링부를 위 아래로 가압하는 제1 실링바를 포함하는 한 쌍의 실링 지그 및 상기 실링부를 측면에서 가압하는 제2 실링바를 포함하는 측면 지그를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제2 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은, 상기 실링부를 향하여 돌출된 형상을 갖을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제1 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은, 상기 제2 실링바의 실링면과 서로 맞물리도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제2 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은 상기 제2 실링바의 이동방향과 수직하게 배치되어 상기 실링부를 측면에서 가압하는 가압면 및 상기 가압면과 일정각도를 이루며 형성되는 두 개의 기울기면으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 가압면과 상기 기울기면의 각도(α)는, 110도 내지 150도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제1 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은, 상기 실링부를 가압할 때 상기 기울기면과 맞닿는 받침면 및 상기 실링부를 가압하도록 상기 실링부와 평행하게 형성된 평행면으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 받침면과 상기 평행면의 각도(β)는, β = 270-α 로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 한쌍의 실링 지그는, 상기 제1 실링바를 가열하도록 상기 제1 실링바의 상단에 접촉하여 배치되는 제1 히터, 상기 제1 히터를 기준으로 상기 파우치와 반대 방향에 배치된 제1 베이스, 상기 제1 베이스와 상기 제1 히터 사이의 열을 차단하는 제1 단열재 및 상기 제1 베이스에 연결되어 상기 제1 베이스를 상하 방향으로 움직이게 하는 제1 실린더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제1 베이스를 고정시키는 장치 베이스를 더 포함하고, 상기 측면 지그는, 상기 장치 베이스에 결합 고정되는 제2 베이스 및 상기 제2 베이스에 고정되고 상기 제2 실링바와 연결되어 상기 제2 실링바를 좌우로 이동시키는 제2 실린더를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 장치 베이스는, 상기 실링부 방향으로 돌출되어 형성되는 가이드부를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 제2 실링바가 상기 실링부의 측면 중심을 가압함으로써 상기 실링부의 일부분이 상기 제2 실링바를 위 아래로 둘러싸게 될 때, 상기 제2 실링바 위 아래를 둘러 싼 상기 실링부를 가압할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치에서, 상기 제1 베이스를 좌우 방향으로 이동시키는 좌우 이동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은, 이차전지 파우치 실링 장치에 상기 파우치가 배치되는 단계, 상기 좌우 이동부가 상기 실링부, 상기 제1 실링바를 정렬하는 단계, 상기 제1 실링바, 상기 제2 실링바가 상기 실링부를 동시에 가압하는 단계, 상기 제2 실링바의 기울기면이 상기 제1 실링바의 받침면에 닿아 상기 실링부의 측면 가압이 마무리되는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은, 상기 실링부의 측면 가압이 마무리되는 단계는, 상기 가이브부가 상기 제2 실링바 위 아래를 둘러싼 상기 실링부를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 파우치 실링 장치는 파우치의 샤크핀을 제거함으로써 파우치 팩 제작시 에너지 밀도를 높일 수 있고, 또한 본 발명에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은 파우치의 불필요한 부분을 제거할 수 있음에 따라 파우치 실링 시 공정 효율을 높일 수 있다.
도 1a는 종래의 이차전지 파우치 실링 장치에 의해 제작된 배터리 셀;
도 1b는 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치에 의해 제작된 배터리 셀;
도 2는 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치의 전체도; 및
도 3 내지 5는 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치의 제1 실링바 및 제2 실링바 확대도;이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 1a는 종래의 이차전지 파우치 실링 장치(1)에 의해 제작된 배터리 셀(10)이고, 도 1b는 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)에 의해 제작된 배터리 셀(10)이며, 도 2는 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)의 전체도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)는, 파우치(20)의 실링부(22)를 위 아래로 가압하는 제1 실링바(110)를 포함하는 한 쌍의 실링 지그(100) 및 상기 실링부(22)를 측면에서 가압하는 제2 실링바(210)를 포함하는 측면 지그(200)를 포함한다.
도 1a를 보면 종래의 이차전지 파우치 실링 장치(1)로 실링된 배터리 셀(10)의 경우 파우치(20)의 본체(21)의 일측 방향으로 소정 거리(s) 만큼 돌출되는 샤크 핀이 발생하게 된다. 이와 같은 샤크 핀은 배터리 셀(10)에서 불필요한 부분임에도 불구하고 배터리 셀(10)의 부피를 증가시키게 되어, 배터리 팩을 구성할 때 에너지 밀도를 낮추는 문제를 발생시킨다.
그에 반해 도 1b를 보면 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)로 실링된 배터리 셀(10)의 경우 파우치(20)의 본체(21)에서 이격된 샤크 핀이 존재하지 않는다. 이는 이차전지 파우치 실링 장치(1)가 실링부(22)를 실링할 때, 실링부(22)의 가장자리 부분을 파우치(20) 중심 방향으로 밀어 넣었기 때문이다. 따라서 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)를 활용하여 제작된 배터리 셀(10)의 경우에는 배터리 팩을 구성할 때 차지하는 공간이 작아지게 되어 배터리 팩의 에너지 밀도가 높아지는 장점이 있다.
도 2를 보면, 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)는 한 쌍의 실링 지그(100) 및 측면 지그(200)를 포함한다. 한 쌍의 실링 지그(100)는 파우치(20)의 실링부(22)를 위 아래로 가압한다. 이때 실링부(22)를 가압하는 것은 제1 실링바(110)에 의해 이루어지게 된다. 실링 지그(100)는 한 쌍으로 이루어지므로 제1 실링바(110) 또한 한 쌍으로 이루어지며, 도 2에서와 같이 파우치(20)를 기준으로 위 아래로 대칭적으로 배치된다.
측면 지그(200)는 제2 실링바(210)를 포함한다. 측면 지그(100)는 파우치(20)의 측방향에 배치된다. 제1 실링바(110)에 의해 실링부(22)가 상하로 융착될 때, 도 3에서와 같이 제2 실링바(210)는 실링부(22)의 측면을 가압하여 파우치(20)의 본체(21)의 일측 방향으로 소정 거리(s) 만큼 돌출되는 샤크 핀의 발생을 방지한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제2 실링바(210)의 상기 실링부(22)를 향해 형성된 실링면은, 상기 실링부(22)를 향하여 돌출된 형상을 갖을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제1 실링바(110)의 상기 실링부(22)를 향해 형성된 실링면은, 상기 제2 실링바(210)의 실링면과 서로 맞물리도록 형성될 수 있다.
도 2를 보면, 제2 실링바(210)는 실링부(22)를 향해 돌출된 형상을 갖고 있다. 돌출된 형상은 실링부(22)의 측면을 가압하기 위해서 형성된다. 제2 실링부(210)의 실링부(22)를 향한 면이 평평한 형상을 가지게 된다면, 실링부(22)를 실링할 때 실링부(22)의 측면을 파우치(20) 중심 방향으로 밀어 넣을 수 없기 때문이다.
도 3을 보면, 실링부(22)를 사이에 두고 제1 실링바(110)와 제2 실링바(210)가 실링부(22)를 가압하는 것을 볼 수 있다. 이때, 제1 실링바(110)와 제2 실링바(210)의 실링부(22)를 향해서 형성되어 있는 실링면은 서로 맞물리게 형성될 수 있다. 그에 따라 도 3에서 실링부(22)가 제1 실링바(110)의 실링면에 밀착함과 동시에 제2 실링바(210)의 실링바의 실링면과 밀착할 수 있게 된다. 제1 실링바(110)와 제2 실링바(210)의 실링면을 맞물리게 형성시키는 것은, 실링바의 목적 상 실링부(22)를 압착시켜야 하므로 실링바(110; 210)가 서로 접촉할 때 그 사이에 비는 공간이 생기지 않도록 하기 위함이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제2 실링바(210)의 상기 실링부(22)를 향해 형성된 실링면은 상기 제2 실링바(210)의 이동방향과 수직하게 배치되어 상기 실링부(22)를 측면에서 가압하는 가압면(211) 및 상기 가압면(211)과 일정각도를 이루며 형성되는 두 개의 기울기면(212)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 가압면(211)과 상기 기울기면(212)의 각도(α)는, 110도 내지 150도로 형성될 수 있다.
도 3을 보면, 제2 실링바(210)의 실링부(22)를 향해 돌출된 형상은 실링부(22)의 측면과 평행한 면과 기울기가 형성된 면으로 형성됨을 알 수 있다. 여기서 실링부(22)의 측면과 평행한 면은 제2 실링바(210)의 이동방향과 수직하게 배치되어 있으며 실링부(22)의 측면을 가압하는 역할을 하고, 가압면(211)이라고 지칭한다. 가압면(211)과 일정각도를 이루며 형성되는 두 개의 면을 기울기면(212)이라고 지칭힌다. 기울기면(212)은 가압면(211)이 실링부(22) 방향으로 돌출되기 위해서 형성되며, 또한 실링부(22)를 가압할 때 제1 실링바(110)의 실링면과 서로 맞물리기 위해 형성될 수 있다. 두 개의 기울기면(212)은 가압면(211)을 기준으로 상하 방향으로 대칭되게 배치되어 있으며, 두 개의 기울기면(212) 각각은 가압면(211)과 이루는 각도가 동일하게 형성될 수 있다.
가압면(211)과 기울기면(212)의 각도(α)는 110도 내지 150도로 형성될 수 있다. 각도(α)가 110도 미만으로 형성되는 경우에는 제2 실링바(200)의 형태가 거의 육면체가 가까워지므로 실링부(22)의 측면 중심을 가압하는 효과를 볼 수 없다. 또한, 각도(α)가 150도 이상으로 형성되는 경우에는 가압면(211)이 거의 평면에 가까워져 실링부(22)의 측면을 가압하여 파우치(20) 중심 방향으로 밀어 넣는 효과를 보기 힘들다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제1 실링바(110)의 상기 실링부(22)를 향해 형성된 실링면은, 상기 실링부(22)를 가압할 때 상기 기울기면(212)과 맞닿는 받침면(111) 및 상기 실링부(22)를 가압하도록 상기 실링부(22)와 평행하게 형성된 평행면(112)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 받침면(111)과 상기 평행면(112)의 각도(β)는, β = 270-α 로 형성될 수 있다.
도 3을 보면, 제1 실링바(110)의 실링면은 받침면(111)과 평행면(112)으로 이루어져 있다. 평행면(112)은 실링부(22)의 상하 평면과 평행하게 형성되어 있다. 따라서 실링부(22)를 가압할 때, 평행면(112) 실링부(22)를 위 아래에서 가압함으로써 실링부(22)를 열융착시킨다. 이러한 실링 과정이 진행될 때, 제2 실링바(210)가 실링부(22)의 측면을 가압하게 되고, 이때 받침면(111)이 제2 실링바(200)의 기울기면(212)과 맞닿게 된다.
도 3에서와 같이 제1 실링바(100)와 제2 실링바(200)가 서로 맞물리게 형성되려면, 기울기면(212)과 받침면(111)이 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 그에 따라 받침면(111)과 평행면(112)의 각도(β)는 β = 270-α의 관계를 형성할 수 있다. 이와 같은 관계는 평행면(112)과 가압면(211)이 서로 90도를 유지하여 실링부(22)에 대한 가압이 상하 방향과 측면 방향으로 이루어지도록 하면서, 기울기면(212)와 받침면(111)이 서로 맞물려 실링부(22) 측면의 외곽 부분을 압착시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 한 쌍의 실링 지그(100)는, 상기 제1 실링바(110)를 가열하도록 상기 제1 실링바(110)의 상단에 접촉하여 배치되는 제1 히터(120), 상기 제1 히터(120)를 기준으로 상기 파우치(20)와 반대 방향에 배치된 제1 베이스(130), 상기 제1 베이스(130)와 상기 제1 히터(120) 사이의 열을 차단하는 제1 단열재(140) 및 상기 제1 베이스(130)에 연결되어 상기 제1 베이스(130)를 상하 방향으로 움직이게 하는 제1 실린더(150)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제1 베이스(121)를 고정시키는 장치 베이스(300)를 더 포함하고, 상기 측면 지그(200)는, 상기 장치 베이스(300)에 결합 고정되는 제2 베이스(230) 및 상기 제2 베이스(230)에 고정되고 상기 제2 실링바(210)와 연결되어 상기 제2 실링바(210)를 좌우로 이동시키는 제2 실린더(250)를 포함할 수 있다.
도 2를 보면, 실링 지그(100)는 제1 히터(120), 제1 베이스(130), 제1 단열재(140), 제1 실린더(150)를 포함할 수 있다. 제1 실링바(110)가 실링부(22)를 열융착시킬 때, 그 열을 공급하는 것이 제1 히터(120)이다. 제1 히터(120)는 제1 실링바(110)의 온도가 50도 내지 300도로 형성될 수 있도록 열을 공급한다. 제1 베이스(130)는 실링 지그(100)의 지지체 역할을 한다. 제1 단열재(140)는 제1 히터(120)와 제1 베이스(130) 사이에 배치되어 제1 히터(120)의 열이 제1 베이스(130)와 제1 베이스(130) 외곽의 부품을 손상시키는 것을 방지한다. 제1 실린더(150)는 제1 베이스(130)의 외곽에 연결되어 제1 베이스(130)를 상하 방향으로 움직이게 한다. 따라서 제1 실린더(150)의 구동에 의해 제1 베이스(130)가 상하 방향으로 움직이게 되고, 그에 따라 제1 실링바(110)가 실링부(22)를 실링하게 된다.
장치 베이스(300)는 제1 베이스(121)를 고정시키는 역할을 한다. 이를 위해 도 2에서와 같이 제1 베이스(121)를 상하방향에서 고정시키는 'ㄷ'자 형태의 일체형으로 구성될 수 있으나, 이런 형상에 한정된 것은 아니다.
측면 지그(200)는 제2 베이스(230), 제2 단열재(240), 제2 실린더(250) 등을 포함할 수 있다. 도 2를 보면, 제2 베이스(230)는 장치 베이스(300)에 결합 고정되고, 제2 베이스(230)의 큰 평면이 파우치(20)를 향하도록 형성된다. 제2 실린더(250)는 제2 베이스(230)에 고정되고 제2 실링바(210)에 연결된다. 제2 실린더(250)는 제2 베이스(230)의 큰 평면에 수직한 방향, 즉 파우치를 향한 좌우 방향으로 이동하면서, 제2 실링바(210)가 실링부(22)를 향해 좌우 방향으로 이동될 수 있도록 한다. 또한, 측면 지그(200)도 실링 지그(100)와 마찬가지로 제2 단열재(240)와 제2 히터(220)를 더 포함할 수 있다. 제2 히터(220)는 제2 실링바(210)를 가열하여 제2 실링바(210)의 온도가 50도 내지 300도를 유지할 수 있도록 한다. 제2 실린더(250)의 압력은 공압 또는 유압 장치로 형성되며, 압력은 0.01Mpa 내지 1.0Mpa 으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 장치 베이스(300)는, 상기 실링부(22) 방향으로 돌출되어 형성되는 가이드부(310)를 포함하고, 상기 가이드부(310)는 상기 제2 실링바(210)가 상기 실링부(22)의 측면 중심을 가압함으로써 상기 실링부(22)의 일부분이 상기 제2 실링바(210)를 위 아래로 둘러싸게 될 때, 상기 제2 실링바(210) 위 아래를 둘러 싼 상기 실링부(22)를 가압할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 장치(1)에서, 상기 제1 베이스(130)를 좌우 방향으로 이동시키는 좌우 이동부(400)를 더 포함할 수 있다.
도 4를 보면, 장치 베이스(300)는 실링부(22) 방향으로 돌출되어 형성되는 가이드부(310)를 더 포함할 수 있다. 가이드부(310)는 높낮이 조절이 가능한 스크류 방식으로 형성될 수 있으며, 원활한 실링부(22)의 접힘이 가능하도록 제1 실링바(110) 외측에서 실링부(22)를 가압하게 된다. 즉, 도 4에서 제2 실링바(210)가 실링부(22) 측면을 가압함에 따라 실링부(22) 측면 중 일부가 기울기면(212)을 따라 제2 실링바(210)를 둘러싸게 되고, 이때 제2 실링바(210)를 둘러싼 실링부(22)를 가이드부(310)가 위 아래로 가압하여 실링부(22)가 원활히 접히도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 파우치 실링 장치(1)는 제1 베이스(130)를 좌우로 이동시킬 수 있는 좌우 이동부(400)가 구비될 수 있으며, 좌우 이동부(400)가 이동함에 따라 제1 실링바(110)와 실링부(22)의 배치를 정렬할 수 있다.
도 5를 보면, 가압면(211)의 상하 거리를 x로 칭하고, 실링부(22)의 상하거리, 즉 두께를 y로 칭하고 있다. 이때, 0.1 < x/y < 0.3 의 관계를 만족하게 될 수 있다. 즉, 실링부(22)의 두께 대비 가압면의 상하 거리가 0.1 미만으로 형성된다면, 가압면(211)이 실링부(22)에 압력을 가하는 면적이 너무 작아져 실링부(22)의 찢김이라 긁힘 현상이 발생할 수 있다. 또한, 실링부(22)의 두께 대비 가압면의 상하 거리가 0.3 이상으로 형성된다면, 실링부(22)의 측면 두께 대비 압력이 가해지는 면적이 너무 커져서 실링부(22) 측면이 파우치(20) 중심으로 말려 들어가지 않아 샤크 핀이 제거되지 않을 가능성이 높아진다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은, 이차전지 파우치 실링 장치(1)에 상기 파우치(20)가 배치되는 단계, 상기 좌우 이동부(400)가 상기 실링부(22), 상기 제1 실링바(110)를 정렬하는 단계, 상기 제1 실링바(110), 상기 제2 실링바(210)가 상기 실링부(22)를 동시에 가압하는 단계, 상기 제2 실링바(210)의 기울기면(212)이 상기 제1 실링바(110)의 받침면(111)에 닿아 상기 실링부(22)의 측면 가압이 마무리되는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지 파우치 실링 방법은, 상기 실링부(22)의 측면 가압이 마무리되는 단계는, 상기 가이브부(310)가 상기 제2 실링바(210) 위 아래를 둘러싼 상기 실링부(22)를 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 이차전지 파우치 실링 방법은 본 발명의 이차전지 파우치 실링 장치(1)를 활용하여 이루어진다. 먼저, 파우치(20)를 파우치 실링 장치(1)에 배치시킨다. 그 이후에 좌우 이동부(400)가 구동하면서 실링부(22)와 제1 실링바(110)를 정렬한다. 여기서 정렬이라고 함은 한 쌍의 제1 실링바(110)가 실링부(22)를 향해 서로 가까워질 수 있도록 정렬하는 것을 말한다. 그 이후에 제1 실링바(110)와 제2 실링바(210)가 실링부(22)를 향해 이동하면서 동시에 가압한다. 제1 실링바(110)바의 받침면(111)과 제2 실링바(210)의 기울기면(212)이 서로 닿아 실링부(22)의 측면 가압이 마무리된다. 이때, 실링부(22)의 측면 가압에서 실링부(22)가 제2 실링부(210)의 위 아래를 둘러싸게 될 때에는, 가이드부(310)가 실링부(22)를 가압하여 실링부(22)의 접힘을 유도할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 이차전지 파우치 실링 장치 10 : 배터리 셀
20 : 파우치 21 : 본체
22 : 실링부 100 : 실링 지그
110 : 제1 실링바 111 : 받침면
112 : 평행면 120 : 제1 히터
130 : 제1 베이스 140 : 제1 단열재
150 : 제1 실린더 200 : 측면 지그
210 : 제2 실링바 211 : 가압면
212 : 기울기면 220 : 제2 히터
230 : 제2 베이스 240 : 제2 단열재
250 : 제2 실린더 300 : 장치 베이스
310 : 가이드부 400 : 좌우 이동부

Claims (13)

  1. 파우치의 실링부를 위 아래로 가압하는 제1 실링바를 포함하는 한 쌍의 실링 지그; 및
    상기 실링부를 측면에서 가압하는 제2 실링바를 포함하는 측면 지그;를 포함하는 이차전지 파우치 실링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은,
    상기 실링부를 향하여 돌출된 형상을 갖는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은,
    상기 제2 실링바의 실링면과 서로 맞물리도록 형성되는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은
    상기 제2 실링바의 이동방향과 수직하게 배치되어 상기 실링부를 측면에서 가압하는 가압면 및 상기 가압면과 일정각도를 이루며 형성되는 두 개의 기울기면으로 이루어지는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가압면과 상기 기울기면의 각도(α)는,
    110도 내지 150도로 형성되는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 실링바의 상기 실링부를 향해 형성된 실링면은,
    상기 실링부를 가압할 때 상기 기울기면과 맞닿는 받침면 및 상기 실링부를 가압하도록 상기 실링부와 평행하게 형성된 평행면으로 이루어지는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 받침면과 상기 평행면의 각도(β)는 하기 식 1에 의하는, 이차전지 파우치 실링 장치.
    [식 1]
    β = 270-α
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 한쌍의 실링 지그는,
    상기 제1 실링바를 가열하도록 상기 제1 실링바의 상단에 접촉하여 배치되는 제1 히터;
    상기 제1 히터를 기준으로 상기 파우치와 반대 방향에 배치된 제1 베이스;
    상기 제1 베이스와 상기 제1 히터 사이의 열을 차단하는 제1 단열재; 및
    상기 제1 베이스에 연결되어 상기 제1 베이스를 상하 방향으로 움직이게 하는 제1 실린더;를 포함하는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 베이스를 고정시키는 장치 베이스를 더 포함하고,
    상기 측면 지그는,
    상기 장치 베이스에 결합 고정되는 제2 베이스; 및
    상기 제2 베이스에 고정되고 상기 제2 실링바와 연결되어 상기 제2 실링바를 좌우로 이동시키는 제2 실린더;를 포함하는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 장치 베이스는,
    상기 실링부 방향으로 돌출되어 형성되는 가이드부를 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 제2 실링바가 상기 실링부의 측면 중심을 가압함으로써 상기 실링부의 일부분이 상기 제2 실링바를 위 아래로 둘러싸게 될 때, 상기 제2 실링바 위 아래를 둘러 싼 상기 실링부를 가압하는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 베이스를 좌우 방향으로 이동시키는 좌우 이동부를 더 포함하는, 이차전지 파우치 실링 장치.
  12. 청구항 11의 이차전지 파우치 실링 장치에 상기 파우치가 배치되는 단계;
    상기 좌우 이동부가 상기 실링부, 상기 제1 실링바를 정렬하는 단계;
    상기 제1 실링바, 상기 제2 실링바가 상기 실링부를 동시에 가압하는 단계;
    상기 제2 실링바의 기울기면이 상기 제1 실링바의 받침면에 닿아 상기 실링부의 측면 가압이 마무리되는 단계;를 포함하는, 이차전지 파우치 실링 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 실링부의 측면 가압이 마무리되는 단계는,
    상기 가이브부가 상기 제2 실링바 위 아래를 둘러싼 상기 실링부를 가압하는 단계를 포함하는, 이차전지 파우치 실링 방법.
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