KR20220066469A - 파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법 - Google Patents

파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치는, 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름을 고정하는 고정부; 및 상기 파우치 필름에 수납부를 형성하도록 상기 파우치 필름을 가압하는 펀치부를 포함한다. 상기 펀치부는, 중앙 펀치부 및 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 외주 펀치부를 포함하며, 상기 중앙 펀치부는 상기 파우치 필름의 중앙부분을 가압하고, 상기 외주 펀치부는 상기 파우치 필름의 외주 부분을 가압한다. 상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 크다.

Description

파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법{POUCH CASE MANUFACTURING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF POUCH CASE}
본 발명은 파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 딥 드로잉 방법을 이용한 파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤형 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극 조립체 등을 들 수 있다. 최근에는 상기 젤리롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형의 케이스에 내장된 원통형 이차전지, 전극 조립체가 각형의 케이스에 내장된 각형 이차전지 및 전극 조립체가 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류될 수 있다.
그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 이차전지가 많은 관심을 모으고 있다. 상기 파우치형 이차전지는, 전지케이스가 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 전지셀을 의미하며, 상기 전지케이스 내부에 전극조립체가 내장되는 구조이다.
도 1은 파우치형 이차전지에 사용되는 파우치 케이스를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 라미네이트 시트의 파우치 필름(F)에 만입된 형태의 수납부(S)를 형성하고, 이러한 수납부(S)에 전극 조립체를 수납하고, 전해액을 주입한 후 밀봉함으로써, 파우치형 이차전지를 제조할 수 있다.
이 때, 파우치형 이차전지 내의 사공간(dead space)을 줄이기 위해, 파우치 필름(F)에 딥 드로잉 방식의 장치를 이용하여 수납부(S)를 형성할 수 있다. 참고로, 평평한 금속판재를 원통형이나 각통형의 제품으로 성형하려면, 펀치를 이용하여 소재를 다이 공도부로 밀어 넣는 딥 드로잉 방식의 가공을 해야 하며, 이 가공법은 속이 깊은 제품을 만들 수 있다는 뜻으로 딥 드로잉이라고 한다. 라미네이트 시트의 파우치 필름에 전극조립체 수납부를 형성하는 것과 같이, 깊이가 얇은 제품을 가공하는데도 적용될 수 있다.
도 2는 종래의 딥 드로잉 방식의 파우치 케이스의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참고하면, 파우치 필름(F)을 하부 다이(21)와 스트리퍼(22) 사이에 고정시킨 후, 수납부와 대응하는 형상을 가진 펀치부(30)가 파우치 필름(F)의 일면을 가압할 수 있다. 이와 같이, 하향으로 가압하는 펀치부(30)를 이용하여 파우치 필름(F)을 소망하는 깊이까지 연신시키는 방법으로, 파우치 케이스의 수납부를 형성할 수 있다.
도 3은, 종래의 딥 드로잉 방식의 파우치 케이스의 제조 과정에서의 파우치 케이스의 단면을 나타낸 모식도이다. 구체적으로, 수납부가 형성된 부분과 그 바깥 부분 사이의 경계를 확대하여 나타내었다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 종래의 펀치부(30)가 파우치 필름(F)을 가압하여 수납부를 형성할때, 수납부의 경계 부분에서의 “감김각”이 파우치 필름(F)의 효과적인 연신 정도를 결정하는데 중요한 요인이 된다. 이때 감김각은, 펀치부(30)의 코너 부분에 의해 형성된 수납부의 경계 부분에서의 곡률이 형성하는 호의 각도를 의미한다.
역학적으로 분석해 보면, 감김각의 증가에 따라서, 펀치부(30)와 파우치 필름(F) 간의 마찰 접촉이 발생하는 부분(C 부분)의 상부 부분(A 부분) 및 하부 부분(B 부분)에 걸리는 인장력의 차이는 지수 함수적으로 증가하게 된다.
종래의 경우, 단일 펀치부(30)의 가압으로 수납부(S)가 형성되기 때문에 파우치 필름의 감김각이 커지게 되고, 상기 상부 부분(A 부분)에 걸리는 인장력이 과도하게 커져 파우치 필름(F)의 인장이 상기 상부 부분(A 부분)에서만 발생할 수 있다. 이와 같이 파우치 필름(F)의 연신이 국부적으로 상기 상부 부분(A 부분)에만 집중됨에 따라 평균 연신율이 증가하고, 이 부분 두께가 지나치게 얇아지게 되어, 결국 파우치 필름(F)이 파단에 이르게 될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 목적하는 깊이를 갖는 수납부를 형성하면서도 파우치 필름의 외형 상 결함이나 파단을 유발하지 않는 파우치 케이스 제조장치 및 파우치 케이스 제조방법을 제공하는 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 파우치 케이스 제조장치는, 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름을 고정하는 고정부; 및 상기 파우치 필름에 수납부를 형성하도록 상기 파우치 필름을 가압하는 펀치부를 포함한다. 상기 펀치부는, 중앙 펀치부 및 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 외주 펀치부를 포함하며, 상기 중앙 펀치부는 상기 파우치 필름의 중앙부분을 가압하고, 상기 외주 펀치부는 상기 파우치 필름의 외주 부분을 가압한다. 상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 크다.
상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 클 수 있다.
상기 외주 펀치부는 복수로 구성될 수 있고, 상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 복수의 외주 펀치부는 상기 중앙 펀치부로부터 바깥쪽으로 차례로 위치할 수 있다.
상기 외주 펀치부는, 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 제1 외주 펀치부 및 상기 제1 외주 펀치부를 둘러싸는 제2 외주 펀치부를 포함할 수 있다.
상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 제1 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 제2 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 클 수 있다.
상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 제1 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 제2 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 클 수 있다.
상기 제1 외주 펀치부의 두께가 상기 제2 외주 펀치부의 두께보다 두꺼울 수 있다.
상기 파우치 케이스 제조장치는, 상기 파우치 필름을 가압하도록 상기 펀치부를 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다. 상기 구동부는, 상기 중앙 펀치부 상에 위치한 중앙 캠부; 상기 외주 펀치부 상에 위치한 외주 캠부; 및 상기 중앙 캠부와 상기 외주 캠부 각각과 연결된 캠샤프트부를 포함할 수 있고, 상기 중앙 캠부의 캠 작동각이 상기 외주 캠부의 캠 작동각보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조방법은, 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름을 고정하는 단계; 및 고정된 상기 파우치 필름을 펀치부로 가압하여 수납부를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 펀치부는, 중앙 펀치부 및 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 외주 펀치부를 포함한다. 상기 수납부를 형성하는 단계에서, 상기 중앙 펀치부는 상기 파우치 필름의 중앙 부분을 가압하고, 상기 외주 펀치부는 상기 파우치 필름의 외주 부분을 가압한다. 상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 크다.
상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 클 수 있다.
상기 수납부를 형성하는 단계에서, 먼저 상기 중앙 펀치부가 상기 파우치 필름의 중앙 부분을 가압하고, 다음 상기 외주 펀치부가 상기 파우치 필름의 외주 부분 가압할 수 있다.
상기 외주 펀치부는 복수로 구성될 수 있고, 상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 복수의 외주 펀치부는 상기 중앙 펀치부로부터 바깥쪽으로 차례로 위치할 수 있다.
상기 수납부를 형성하는 단계에서, 상기 복수의 외주 펀치부들 중 상기 중앙 펀치부와 가까이 위치한 외주 펀치부가 상기 중앙 펀치부와 멀리 위치한 외주 펀치부보다 먼저 상기 파우치 필름을 가압할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 펀치부의 조합으로 이루어진 동축형 펀치부를 마련하고, 펀치부의 곡률 반경을 조정함으로써, 상기 펀치부가 수납부를 형성하는 과정에서, 파우치 필름의 연신이 넓은 영역에서 비교적 균일한 형태로 이루어질 수 있다.
이에 따라 파우치 필름의 국부적인 연신을 예방하여, 평균 연신율을 줄일 수 있어, 파우치 필름의 크랙과 같은 외형 상 결함이나 파우치 필름의 파단을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 파우치형 이차전지에 사용되는 파우치 케이스를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 딥 드로잉 방식의 파우치 케이스의 제조 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 종래의 딥 드로잉 방식의 파우치 케이스의 제조 과정에서의 파우치 케이스의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치의 수직단면을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4의 “I”부분을 확대하여 나타낸 부분도이다.
도 6은 도 4의 절단선 J-J’에 해당하는 단면을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치에 의해 제조된 파우치 케이스의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 나타낸 사시도이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8의 구동부에 포함된 중앙 캠부 및 제1 내지 제3 외주 캠부 각각에 대한 yz평면 상 단면을 나타낸 단면도들이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치의 수직단면을 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 4의 “I”부분을 확대하여 나타낸 부분도이다. 도 6은 도 4의 절단선 J-J’에 해당하는 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치는, 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름(F)을 고정하는 고정부(200) 및 파우치 필름(F)에 수납부를 형성하도록 파우치 필름(F)을 가압하는 펀치부(300)를 포함한다. 펀치부(300)는, 중앙 펀치부(310) 및 중앙 펀치부(310)를 둘러싸는 외주 펀치부(320)를 포함한다. 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320)는 동축을 이루는 펀치들로써, 중앙 펀치부(310)는 파우치 필름(F)의 중앙부분을 가압하고, 외주 펀치부(320)는 파우치 필름(F)의 외주 부분을 가압한다.
우선, 본 실시예에 따른 고정부(200)는 하부 다이(210) 및 스트리퍼(220)를 포함할 수 있다. 하부 다이(210)는 파우치 필름(F)의 외주변을 받치면서, 수납부(S, 도 1 참고)에 대응되는 형상의 공간이 마련된 구조물이며, 스트리퍼(220)는 하부 다이(210) 상에서 파우치 필름(F)을 고정시키는 구조물이다. 즉, 파우치 필름(F)의 외주변은 하부 다이(210)와 스트리퍼(220) 사이에 위치한 채 고정될 수 있다.
펀치부(300)는, 고정된 파우치 필름(F) 중 수납부가 형성될 부분을 가압하는 딥 드로잉 방식으로 파우치 필름(F)에 수납부를 형성할 수 있다. 이러한 펀치부(300)는 단일 펀치부가 아니라, 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320)가 동축을 이루는 다수의 펀치들을 포함한다.
한편, 외주 펀치부(320)는 단수나 복수로 구성될 수 있다. 외주 펀치부(320)의 개수에 특별한 제한은 없다. 도 4 내지 도 6에는 외주 펀치부(320)가 복수로 구성되어, 제1 외주 펀치부(320a), 제2 외주 펀치부(320b) 및 제3 외주 펀치부(320c)를 포함하는 것을 나타내었다. 즉, 외주 펀치부(320)는 중앙 펀치부(310)를 둘러싸는 제1 외주 펀치부(320a), 제1 외주 펀치부(320a)를 둘러싸는 제2 외주 펀치부(320b) 및 제2 외주 펀치부(320b)를 둘러싸는 제3 외주 펀치부(320c)를 포함할 수 있다.
외주 펀치부(320)가 복수로 구성될 경우, 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 복수의 외주 펀치부들은 중앙 펀치부(310)로부터 바깥쪽으로 차례로 위치할 수 있다. 펀치부(300)의 가압 방향에 대해서는 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320)들 각각이 파우치 필름(F)과 대면할 수 있다. 여기서 펀치부(300)의 가압 방향은 도 4에 도시된 바와 같이, 펀치부(300)가 파우치 필름(F)을 향하는 방향을 의미한다. 따라서, 상기 수평 단면은 가압 이전의 파우치 필름(F)의 일면과 평행한 면일 수 있다.
이때, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 펀치부(300)의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra, Rb, Rc)보다 클 수 있다. 상기 수직 단면은 가압 이전의 파우치 필름(F)의 일면과 수직한 면일 수 있다. 또한 상기 곡률 반경은 각 펀치부의 수직 단면상 코너 부분이 형성하는 원호의 반경을 의미한다. 곡률 반경이 크다는 것을 각 펀치부의 수직 단면상 코너 부분이 완만한 곡률을 갖는다는 것을 의미한다.
구체적으로, 펀치부(300)의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0)은 제1 외주 펀치부(320a)의 코너의 곡률 반경(Ra)보다 클 수 있고, 제1 외주 펀치부(320a)의 코너의 곡률 반경(Ra)은 제2 외주 펀치부(320b)의 코너의 곡률 반경(Rb)보다 클 수 있으며, 제2 외주 펀치부(320b)의 코너의 곡률 반경(Rb)은 제3 외주 펀치부(320c)의 코너의 곡률 반경(Rc)보다 클 수 있다. 즉, 바꾸어 말하면, 중앙 펀치부(310)로부터 외측 방향으로 갈수록 수직 단면 상 펀치부들의 코너의 곡률 반경이 커지고, 코너 부분이 가파른 곡률을 형성할 수 있다.
도 6은 도 4의 절단선 J-J’에 해당하는 단면을 나타낸 단면도이다. 즉, 도 6은 본 실시예에 따른 펀치부(300)를 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면을 따라 자른 단면이다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 상술한 바 대로, 중앙 펀치부(310)를 둘러싸는 외주 펀치부(320)의 모습을 확인할 수 있다. 이때, 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0’)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra’, Rb’, Rc’)보다 클 수 있다. 상기 수평 단면은 상술한 바 대로, 가압 이전의 파우치 필름(F)의 일면과 평행한 면일 수 있다. 또한 상기 곡률 반경은 각 펀치부의 수평 단면 상 코너 부분이 형성하는 원호의 반경을 의미한다. 곡률 반경이 크다는 것을 각 펀치부의 수평 단면상 코너 부분이 완만한 곡률을 갖는다는 것을 의미한다.
구체적으로, 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0’)은 제1 외주 펀치부(320a)의 코너의 곡률 반경(Ra’)보다 클 수 있고, 제1 외주 펀치부(320a)의 코너의 곡률 반경(Ra’)은 제2 외주 펀치부(320b)의 코너의 곡률 반경(Rb’)보다 클 수 있으며, 제2 외주 펀치부(320b)의 코너의 곡률 반경(Rb’)은 제3 외주 펀치부(320c)의 코너의 곡률 반경(Rc’)보다 클 수 있다. 즉, 바꾸어 말하면, 중앙 펀치부(310)로부터 외측 방향으로 갈수록 수평 단면 상 펀치부들의 코너의 곡률 반경이 커지고, 코너 부분이 가파른 곡률을 형성할 수 있다.
즉, 도 4 내지 도 6을 함께 참고하면, 본 발명의 일 실시예예 따른 펀치부(300)는, 수직 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra, Rb, Rc)보다 클 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 펀치부(300)는, 수직 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra, Rb, Rc)보다 크면서, 동시에 수평 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0’)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra’, Rb’, Rc’)보다 클 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 펀치부(300)가 종래의 펀치부(30)에 비해 갖는 장점을 도 7 등과 함께 설명하도록 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조장치에 의해 제조된 파우치 케이스의 단면을 나타낸 모식도이다.
우선, 도 3을 다시 참고하면, 상술한 바 대로, 종래의 펀치부(30)는 단일 펀치부로 구성되어, 파우치 필름(F)을 목적하는 깊이까지 한번에 가압하여 수납부(S)를 형성하게 된다. 따라서, 큰 감김각을 형성하게 되고, 상부 부분(A 부분)에 걸리는 인장력이 과도하게 커져, 파우치 필름(F)의 국부적인 연신 및 파단이 발생할 수 있다.
반면, 도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 펀치부(300)는 동축을 이루는 다수의 펀치들 즉, 중앙 펀치부(310) 및 외주 펀치부(320)를 포함한다. 나아가, 외주 펀치부(320)도 복수로 구성될 수 있다. 이와 같이 동축을 이루는 다수의 펀치들이 순차적으로 파우치 필름(F)을 가압하기 때문에 목적하는 깊이까지 점진적으로 수납부(S)를 형성할 수 있다. 즉, 한번에 가압하여 수납부(S)를 형성하는 것이 아니라 수납부(S)가 형성되는 경계부분까지 점진적으로 수납부(S)의 면적을 넓혀가는 방식으로 수납부(S)를 형성할 수 있다. 여기서 상기 경계부분은 파우치 필름(F) 중 수납부(S)가 형성된 부분과 그렇지 않은 부분 사이의 경계를 의미한다.
한편, 본 실시예에 따른 펀치부(300)는, 가장 외측에 있는 외주 펀치부(도 4 등에서는 320c를 의미)에서 중앙 펀치부(310)로 갈수록 수직 단면 상 코너의 곡률 반경이 커지는 구조를 갖는다. 이러한 구조에서 중앙 펀치부(310)의 가압이 먼저 이루어지고, 이후에 외주 펀치부(320)의 가압이 이루어질 수 있다. 외주 펀치부(320)가 복수인 경우, 중앙 펀치부(310)와 가까운 외주 펀치부부터 차례로 가압이 이루어질 수 있다. 이때, 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320)들의 코너가 동일한 곡률 반경을 갖는 구조가 비교예로써 비교될 수 있다. 모두 동일한 곡률 반경을 갖는 경우, 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320) 각각의 가압이 이루어질 때마다, 파우치 필름(F)이 일정 깊이까지 한번에 연신된다. 이 경우, 감김각이 커 특정 부분에만 연신이 과도하게 집중될 우려가 있고, 당연히 크랙이나 파단 등의 가능성이 높아진다. 반면, 본 실시예에서와 같이 펀치부들 각각의 코너의 곡률 반경이 중심부로 갈수록 크게 설정된다면, 펀치부들의 코너와 대응하는 파우치 필름(F) 부분이 점진적으로 연신되는 효과를 구현할 수 있다. 일정 깊이까지 한번에 연신되는 것이 아니므로, 특정 부분만의 국부적 연신이 아닌 전체적으로 균일한 형태의 연신이 이루어질 수 있다. 크랙이나 파단 등의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있다.
또한, 크랙이나 파단이 가장 많이 일어날 수 있는 수납부(S)의 경계부분을 형성함에 있어, 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)와 같이 복수의 외주 펀치부를 구성한다면, 수납부(S)의 경계부분과 인접한 파우치 필름(F)의 연신이 보다 점진적으로 이루어질 수 있다. 즉, 상대적으로 곡률 반경이 큰 제1 외주 펀치부(320a)가 1차적으로 수납부(S)의 경계부분에서의 파우치 필름(F)을 약간 가압하고, 다음 곡률 반경이 점차 작아지는 제2 외주 펀치부(320b)와 제3 외주 펀치부(320c)가 차례로 수납부(S)의 경계부분에서의 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다. 이러한 방식으로, 목적하는 깊이까지 수납부를 형성하면서도 동시에 균일한 연신을 유도할 수 있다.
도 7과 함께 다시 설명하면, 수납부(S)의 경계부분에서 파우치 필름(F)이 점진적으로 연신되는 모습을 확인할 수 있다. 즉, 파우치 필름(F)의 연신 과정에서의 감김각을 축소시켜줌으로써, 펀치부(300)와 파우치 필름(F) 간의 마찰 접촉이 발생하는 부분(C’부분)의 상부 부분(A’부분) 및 하부 부분(B’부분)에 걸리는 인장력의 차이를 축소할 수 있다. 파우치 필름(F)의 연신이 상부 부분(A’부분) 및 하부 부분(B’부분) 모두에서 고르게 일어나기 때문에, 평균 연신율이 감소하고, 국부적으로 과도한 연신이 집중하여 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 6에서와 같이 수평 단면상 코너의 곡률 반경이 중심부에서 바깥 방향으로 갈수록 작아지도록 구성하는 것 역시 유사한 효과를 구현할 수 있다. 수납부(S, 도 1 참조)의 모서리 부분을 형성함에 있어, 파우치 필름(F)의 점진적인 연신을 유도할 수 있으므로, 마찬가지로 균일한 형태의 연신이 이루어져 크랙이나 파단 등의 발생 가능성을 크게 줄일 수 있다
한편, 도 5를 다시 참고하면, 제1 외주 펀치부(320a)의 두께(Ta)가 제2 외주 펀치부(320b)의 두께(Tb)보다 두꺼울 수 있다. 또한, 제2 외주 펀치부(320b)의 두께(Tb)가 제3 외주 펀치부(320c)의 두께(Tc)보다 두꺼울 수 있다. 즉, 외주 펀치부(320)가 복수로 구성될 때, 중앙 펀치부(310)로부터 멀어질수록 두께가 얇아질 수 있다. 중앙 펀치부(310)로부터 멀어질수록 상기 수직 단면 상 또는 상기 수평 단면 상 외주 펀치부들의 코너의 곡률 반경을 작게 형성함과 동시에, 중앙 펀치부(310)로부터 멀어질수록 외주 펀치부들의 두께를 얇게 설정한다면, 수납부(S)의 경계부분과 대응하는 파우치 필름(F)의 연신이 보다 세분화하여 이루어질 수 있다. 이는 상기 경계부분에서의 파우치 필름(F)의 균일한 연신에 도움이 될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부를 나타낸 사시도이다.
도 4 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예예 따른 파우치 케이스 제조장치는 파우치 필름(F)을 가압하도록 펀치부(300)를 구동시키는 구동부(400)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 구동부(400)는 중앙 펀치부(310) 상에 위치한 중앙 캠부(410), 외주 펀치부(320) 상에 위치한 외주 캠부(420) 및 중앙 캠부(410)와 외주 캠부(420) 각각과 연결된 캠샤프트부(430)를 포함할 수 있다. 이러한, 구동부(400)는, 펀치부(300) 상에 위치하여, 펀치부(300)를 파우치 필름(F) 방향으로 밀어낼 수 있다. 즉, 캠샤프트부(430)의 회전 운동이, 중앙 캠부(410)와 외주 캠부(420)에 의해 펀치부(300)들의 상하 운동으로 전환될 수 있다.
캠샤프트부(430)는 봉 형상의 부재로, 중앙 캠부(410)와 외주 캠부(420)를 회전시킬 수 있다.
외주 캠부(420)는 외주 펀치부(320)의 개수에 맞게 구성될 수 있다. 일례로, 외주 펀치부(320)가 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)로 구성될 때, 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c) 각각의 상부에 제1 내지 제3 외주 캠부(420a, 420b, 420c)가 위치할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 도 8의 구동부에 포함된 중앙 캠부 및 제1 내지 제3 외주 캠부 각각에 대한 yz평면 상 단면을 나타낸 단면도들이다.
도 8 및 도 9a 내지 도 9d를 참고하면, 중앙 캠부(410)의 캠 작동각(A0)이 외주 캠부(420)의 캠 작동각(Aa, Ab, Ac)보다 클 수 있다. 다시 말해, 중앙 캠부(410)는 다른 제1 내지 제3 외주 캠부(420a, 420b, 420c)에 비해 넓은 캠 작동각을 형성할 수 있다. 상기 캠 작동각은 각 캠부의 캠 노즈(cam nose)가 형성된 영역에 해당하는 각도로써, 캠부가 회전할 때 펀치부(300)들의 상하 운동을 일으킬 수 있는 구간의 길이와 대응되는 값이다. 즉, 캠 작동각이 넓다는 것은, 상응하는 펀치부의 가압 시간이 길다는 것을 의미한다. 중앙 캠부(410)의 캠 작동각(A0)이 가장 넓기 때문에 이에 상응하는 중앙 펀치부(310)가 가장 긴 시간 동안 가압이 이루어질 수 있다.
한편, 제1 외주 캠부(420a)의 캠 작동각(Aa)은 제2 외주 캠부(420b)의 캠 작동각(Ab)보다 클 수 있고, 제2 외주 캠부(420b)의 캠 작동각(Ab)은 제3 외주 캠부(420c)의 캠 작동각(Ac)보다 클 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c) 중에서, 제1 외주 캠부(420a)에 상응하는 제1 외주 펀치부(320a)가 가장 긴 시간 동안 가압이 이루어지고, 제3 외주 캠부(420c)에 상응하는 제3 외주 펀치부(320c)가 가장 짧은 시간 동안 가압이 이루어질 수 있다.
이러한, 중앙 캠부(410)와 제1 내지 제3 외주 캠부(420a, 420b, 420c)의 각도를 조절함으로써, 중앙 펀치부(310)가 먼저 파우치 필름(F)을 가압하고, 이후 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)가 차례로 파우치 필름(F)을 가압하는 것으로 파우치 케이스 제조장치를 설정할 수 있다. 중앙 펀치부(310)와 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)의 구동 모습은 아래에서 도 10 내지 도 13을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예예 따른 파우치 케이스 제조방법에 대해 자세히 설명하도록 한다. 구체적으로 앞서 설명한 파우치 케이스 제조장치를 이용한 파우치 케이스 제조방법일 수 있다.
먼저 도 1 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예예 따른 파우치 케이스 제조방법은, 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름(F)을 고정하는 단계; 및 고정된 파우치 필름(F)을 펀치부(300)로 가압하여 수납부(S)를 형성하는 단계를 포함한다. 펀치부(300)는, 중앙 펀치부(310) 및 중앙 펀치부(310)를 둘러싸는 외주 펀치부(320)를 포함한다. 상기 수납부(S)를 형성하는 단계에서, 중앙 펀치부(310)는 파우치 필름(F)의 중앙 부분을 가압하고, 외주 펀치부(320)는 파우치 필름(F)의 외주 부분을 가압한다.
이때, 도 5에 나타난 바와 같이, 펀치부(300)의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra, Rb, Rc)보다 크다. 또한, 도 6에 나타난 바와 같이, 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 중앙 펀치부(310)의 코너의 곡률 반경(R0’)이 외주 펀치부(320)의 코너의 곡률 반경(Ra’, Rb’, Rc’)보다 클 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 설명한 내용과 중복이므로 생략하도록 한다.
상기 파우치 필름(F)을 고정하는 단계에서, 앞서 설명한 바 대로, 파우치 필름(F)의 외주변이 하부 다이(210)와 스트리퍼(220) 사이에 위치한 채 고정될 수 있다.
한편, 상기 수납부(S)를 형성하는 단계에서, 먼저 중앙 펀치부(310)가 파우치 필름(F)의 중앙 부분을 가압하고, 다음 외주 펀치부(320)가 파우치 필름의 외주 부분 가압할 수 있다.
외주 펀치부(320)가 복수로 구성될 경우, 펀치부(300)의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 복수의 외주 펀치부(320)들은 중앙 펀치부(310)로부터 바깥쪽으로 차례로 위치할 수 있다. 이때 상기 수납부(S)를 형성하는 단계에서, 복수의 외주 펀치부(320)들 중 중앙 펀치부(310)와 가까이 위치한 외주 펀치부가 중앙 펀치부(310)와 멀리 위치한 외주 펀치부보다 먼저 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 13을 참고하여, 중앙 펀치부(310)와 외주 펀치부(320)들의 가압 순서에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저 도 10을 참고하면, 본 실시예에 따른 펀치부(300) 중 중앙 펀치부(310)가 가장 먼저 하향되면서, 고정되어 있는 파우치 필름(F)를 가압할 수 있다.
다음, 도 11을 참고하면, 중앙 펀치부(310)가 하향되어 있는 상태에서, 제1 외주 펀치부(320a)가 하향되면서, 파우치 필름(F)를 가압할 수 있다.
다음, 도 12를 참고하면, 중앙 펀치부(310) 및 제1 외주 펀치부(320a)가 하향되어 있는 상태에서, 제2 외주 펀치부(320b)가 하향되면서, 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다.
다음 도 13을 참고하면, 중앙 펀치부(310), 제1 외주 펀치부(320a) 및 제2 외주 펀치부(320b)가 하향되어 있는 상태에서, 제3 외주 펀치부(320c)가 하향되면서, 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다. 제3 외주 펀치부(320c)가 수납부가 형성될 영역의 가장 바깥쪽 경계부분을 최종적으로 가압함에 따라 파우치 케이스의 제조가 완료될 수 있다.
즉, 도 10 내지 도 13에 차례로 도시된 바와 같이, 중앙 펀치부(310), 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)가 차례대로 하향하여 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다. 즉, 수직 단면상 코너의 곡률 반경이 가장 큰 중앙 펀치부(310)가 파우치 필름(F)의 중앙부분을 가압한 상태에서, 수직 단면상 코너의 곡률 반경이 점차 작아지는 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)들이 상기 중앙부분에서부터 연신된 부분을 서서히 넓혀가는 방식으로 수납부를 형성할 수 있다. 일정 깊이까지 한번에 연신되는 것이 아니라, 파우치 필름(F)이 점진적으로 연신되는 것이므로, 특정 부분만의 국부적 연신이 아닌 전체적으로 균일한 형태의 연신이 이루어질 수 있다.
중앙 펀치부(310), 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)가 차례대로 하향하는 방식은, 앞서 도 8 및 도 9에서 설명한 바대로, 중앙 펀치부(310) 및 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c) 각각의 상부에 중앙 캠부(410) 및 제1 내지 제3 외주 캠부(420a, 420b, 420c)를 배치함으로써, 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 중앙 캠부(410) 및 제1 내지 제3 외주 캠부(420a, 420b, 420c)를 포함하는 구동부(400)에 의한 구동 방식은 하나의 예시에 해당하며, 중앙 펀치부(310), 제1 내지 제3 외주 펀치부(320a, 320b, 320c)가 차례대로 하향할 수 있다면 그 방법에 특별한 제한은 없다. 즉, 캠부의 위상차 방식이 아닌 NC (Numerical Control) Servo 제어 등의 방법이 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
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.
200: 고정부
300: 펀치부
310: 중앙 펀치부
320: 외주 펀치부
400: 구동부

Claims (13)

  1. 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름을 고정하는 고정부; 및
    상기 파우치 필름에 수납부를 형성하도록 상기 파우치 필름을 가압하는 펀치부를 포함하고,
    상기 펀치부는, 중앙 펀치부 및 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 외주 펀치부를 포함하며,
    상기 중앙 펀치부는 상기 파우치 필름의 중앙부분을 가압하고, 상기 외주 펀치부는 상기 파우치 필름의 외주 부분을 가압하며,
    상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조장치.
  2. 제1항에서,
    상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조장치.
  3. 제1항에서,
    상기 외주 펀치부는, 복수로 구성되고,
    상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 복수의 외주 펀치부는 상기 중앙 펀치부로부터 바깥쪽으로 차례로 위치하는 파우치 케이스 제조장치.
  4. 제1항에서,
    상기 외주 펀치부는, 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 제1 외주 펀치부 및 상기 제1 외주 펀치부를 둘러싸는 제2 외주 펀치부를 포함하는 파우치 케이스 제조장치.
  5. 제4항에서,
    상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 제1 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 제2 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조장치.
  6. 제4항에서,
    상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 제1 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 제2 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조장치.
  7. 제4항에서,
    상기 제1 외주 펀치부의 두께가 상기 제2 외주 펀치부의 두께보다 두꺼운 파우치 케이스 제조장치.
  8. 제1항에서,
    상기 파우치 필름을 가압하도록 상기 펀치부를 구동시키는 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 중앙 펀치부 상에 위치한 중앙 캠부; 상기 외주 펀치부 상에 위치한 외주 캠부; 및 상기 중앙 캠부와 상기 외주 캠부 각각과 연결된 캠샤프트부를 포함하고,
    상기 중앙 캠부의 캠 작동각이 상기 외주 캠부의 캠 작동각보다 큰 파우치 케이스 제조장치.
  9. 전지셀용 라미네이트 시트의 파우치 필름을 고정하는 단계; 및
    고정된 상기 파우치 필름을 펀치부로 가압하여 수납부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 펀치부는, 중앙 펀치부 및 상기 중앙 펀치부를 둘러싸는 외주 펀치부를 포함하며,
    상기 수납부를 형성하는 단계에서, 상기 중앙 펀치부는 상기 파우치 필름의 중앙 부분을 가압하고, 상기 외주 펀치부는 상기 파우치 필름의 외주 부분을 가압하고,
    상기 펀치부의 가압 방향과 평행한 수직 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조방법.
  10. 제9항에서,
    상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 중앙 펀치부의 코너의 곡률 반경이 상기 외주 펀치부의 코너의 곡률 반경보다 큰 파우치 케이스 제조방법.
  11. 제9항에서,
    상기 수납부를 형성하는 단계에서, 먼저 상기 중앙 펀치부가 상기 파우치 필름의 중앙 부분을 가압하고, 다음 상기 외주 펀치부가 상기 파우치 필름의 외주 부분 가압하는 파우치 케이스 제조방법.
  12. 제9항에서,
    상기 외주 펀치부는, 복수로 구성되고,
    상기 펀치부의 가압 방향과 수직한 수평 단면 상, 상기 복수의 외주 펀치부는 상기 중앙 펀치부로부터 바깥쪽으로 차례로 위치하는 파우치 케이스 제조방법.
  13. 제12항에서,
    상기 수납부를 형성하는 단계에서, 상기 복수의 외주 펀치부들 중 상기 중앙 펀치부와 가까이 위치한 외주 펀치부가 상기 중앙 펀치부와 멀리 위치한 외주 펀치부보다 먼저 상기 파우치 필름을 가압하는 파우치 케이스 제조방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024085696A1 (ko) * 2022-10-21 2024-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 성형 장치 및 성형 방법, 그리고 그에 의해 성형된 파우치형 전지 케이스
WO2024090911A1 (ko) * 2022-10-27 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 성형 장치 및 성형 방법, 그리고 그에 의해 성형된 파우치형 전지 케이스
KR20240059575A (ko) 2022-10-27 2024-05-07 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1045933A (zh) * 1989-03-29 1990-10-10 悦顺工业有限公司 深冲(拉)用冲压机
DE20319528U1 (de) * 2003-12-16 2004-03-04 Marbach Werkzeugbau Gmbh Thermoformwerkzeug
US8047834B2 (en) * 2005-08-19 2011-11-01 Dixie Consumer Products Llc Segmented pressware die set with anti-twist guide keys
CN201070653Y (zh) * 2007-05-18 2008-06-11 王瑞峰 多工位自动拉伸的冲床装置
KR101192619B1 (ko) * 2012-03-23 2012-10-18 주식회사 엘지화학 전지케이스
DE102012006038A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Mbb Fertigungstechnik Gmbh Umformwerkzeug zur Herstellung eines im Wesentlichen schalenförmigen, faserverstärkten Kunststoffteils
CN104736269B (zh) * 2012-10-23 2016-08-24 新日铁住金株式会社 冲压加工方法及带底容器
KR101467859B1 (ko) * 2013-02-18 2014-12-03 주식회사 엘지화학 이차전지용 전지케이스
CN203304396U (zh) * 2013-05-03 2013-11-27 周红卫 一种可压边拉深模
JP6024833B2 (ja) * 2013-11-29 2016-11-16 新日鐵住金株式会社 底付き円筒容器の成形方法
KR102201640B1 (ko) * 2016-05-03 2021-01-11 주식회사 엘지화학 전극조립체의 수납 부위를 깊게 성형할 수 있는 전지케이스 제조 장치 및 이를 이용한 제조 방법
JP2020179419A (ja) * 2019-04-26 2020-11-05 キヤノンマシナリー株式会社 絞り成形装置、絞り成形方法、二次電池製造装置、及び二次電池製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024085696A1 (ko) * 2022-10-21 2024-04-25 주식회사 엘지에너지솔루션 성형 장치 및 성형 방법, 그리고 그에 의해 성형된 파우치형 전지 케이스
WO2024090911A1 (ko) * 2022-10-27 2024-05-02 주식회사 엘지에너지솔루션 성형 장치 및 성형 방법, 그리고 그에 의해 성형된 파우치형 전지 케이스
KR20240059575A (ko) 2022-10-27 2024-05-07 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법

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