KR20220145648A - 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러 - Google Patents

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KR20220145648A
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임성훈
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유정완
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임용주
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현대자동차주식회사
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Abstract

파우치형 리튬이차전지의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 수명 특성을 증대할 수 있는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러가 소개된다.

Description

파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러 {SEALING ROLL FOR POUCH TYPE LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명은 전극조립체를 포함하는 파우치형 리튬이차전지를 실링하기 위한 실링용 롤러에 관한 것으로, 구체적으로는 실링에 필요한 실런트가 파우치의 바깥 방향으로 향하도록 조절할 수 있는 롤러에 관한 것이다.
리튬이차전지는 현재 스마트폰, 노트북 등의 전자기기는 물론, 전기자동차의 동력원으로써 각광을 받고 있는 전지 중 하나이다. 리튬이차전지는 크게 양극, 음극, 분리막, 전해액으로 구성되는데, 이를 포장하는 포장재로써 각형 또는 파우치형을 선택할 수 있다. 파우치형은 각형에 비해 에너지밀도가 높다는 장점이 있지만, 각형에 비해 내구성은 떨어진다는 문제가 있다.
리튬이차전지의 내구성은 리튬이차전지의 폭발과 같은 문제로 이어질 수 있어 개선해야하는 중대한 문제이다.
특히, 파우치형 리튬이차전지는 실링 과정에서 도 1과 같은 실링바(10)를 사용한다. 경우, 파우치(20) 내부의 실런트(21)는 고온 가압에 의해 파우치(20)의 양 옆으로 밀려 나오게 되며, 특히 도 2에 도시된 실링부(30)가 중복되는 부분(31)에서는 실런트가 전극조립체(40)가 위치한 쪽으로 과도한 양이 밀려 들어가게된다. 이에 따라 실링부(30)가 중복되는 부분(31)에서 실런트가 더 많이 돌출되어, 두께가 점점 커지게 된다. 과도한 실런트의 돌출에 따라 파우치에 크랙이 발생할 수 있고, 발생된 크랙으로 외기, 수분 등이 유입되어 배터리 내구성, 수명 특성에 악영향을 미칠 수 있다는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0082585 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 파우치형 리튬이차전지의 실링에 있어서 전극조립체 쪽으로 실런트가 과도하게 유입되어 크랙이 발생하여 배터리 내구성, 수명 특성에 악영향을 미치는 것을 막기 위해 실링시 실런트의 유동 방향을 전극조립체의 바깥 방향으로 할 수 있는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러를 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러는 전극조립체가 내재된 파우치형 리튬이차전지의 실링부를 상하 방향에서 가압하여 실링하는 롤러로서, 제1단면이 반원인 반원기둥 형상의 제1롤러부; 제1롤러부의 가장자리에 중심축을 공유하도록 형성되고 제2단면이 반원이며, 제2단면의 반지름은 제1단면의 반지름보다 작은 반원기둥 형상의 제2롤러부; 및 제1롤러부의 중심에 형성되며 제1롤러부를 회전시키는 회전부;를 포함한다.
회전부는 전극조립체보다 높게 위치할 수 있다.
제2롤러부의 제2단면 반지름의 길이는 전극조립체와 실링부의 사이 거리보다 작을 수 있다.
실링부의 실링 길이는 제1롤러부의 제1단면 반지름과 회전부의 회전각의 곱으로부터 정해질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 제1롤러부의 제1단면은 반원보다 큰 활꼴의 형상이며, 제2롤러부는 생략될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 회전부는 전극조립체보다 높게 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파우치형 리튬이차전지의 실링에 있어서, 실런트가 파우치에 내재된 전극조립체를 향하는 방향으로 과도하게 유입되는 것을 막아 파우치형 리튬이차전지에 크랙이 발생하는 것을 방지하여 파우치형 리튬이차전지의 내구성을 높이고 수명 특성을 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1 및 2는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러를 설명하기 위한 도면.
도 6 내지 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 파우치형 리튬이차전지 실리용 롤러를 설명하기 위한 도면.
이하, 상술한 목적, 문제점을 해결하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조해 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명을 이해하는 데 있어 동일 분야의 공지된 기술에 대한 상세한 설명이 발명의 핵심 내용을 이해하는데 도움이 되지 않는 경우, 그 설명을 생략하기로 하며, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며 통상의 기술자에 의해 변경되어 다양하게 실시될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러는 전극조립체가 내재된 파우치형 리튬이차전지의 실링부를 상하 방향에서 가압하여 실링하는 롤러로서, 제1단면이 반원인 반원기둥 형상의 제1롤러부; 제1롤러부의 가장자리에 중심축을 공유하도록 형성되고 제2단면이 반원이며, 제2단면의 반지름은 제1단면의 반지름보다 작은 반원기둥 형상의 제2롤러부; 및 제1롤러부의 중심에 형성되며 제1롤러부를 회전시키는 회전부;를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러(100)를 나타낸 것이다. 실링용 롤러는 크게 제1롤러부(110), 제2롤러부(120) 및 회전부(130)로 구성되어 있으며, 제1롤러부(110)와 제2롤러부(120)는 모두 단면이 반원인 반원기둥의 형상이다. 제1롤러부(110)를 반원의 형상으로 한 것은 전극조립체(300)의 간섭 없이 실링부(210)를 가압하여 파우치(200)를 실링하기 위한 것이며, 제2롤러부(210)를 반원의 형상으로 제1롤러부(110)의 가장자리에 형성한 것은 반원기둥 형상의 제1롤러부(110)만으로 실링할 경우, 실링이 시작되는 실링부(210)의 경계점에서 완벽한 실링이 어렵기 때문에, 제2롤러부(120)를 두어 제1롤러부(110)와 제2롤러부(120)가 함께 실링부(210)를 가압하기 위한 것이다. 제2롤러부(120)를 제1롤러부(110)의 가장자리에 마련할 경우에는 제1롤러부(110)와 제2롤러부(120) 모두 매끈한 곡선의 형태이기 때문에 실링이 시작되는 경계점에서부터 완벽한 실링이 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 파우치(200) 내부에 위치한 전극조립체(300)측 방향으로 실런트(211)가 과도하게 유입되지 않도록 하고, 전극조립체(300)의 바깥 방향으로 실런트(211)가 유동하며 실링이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.
이때, 제1롤러부(110)를 전극조립체(300)의 바깥 측으로 이동하도록 회전부(130)가 회전하며, 회전부(130)는 180도 이상 회전하지 않는다.
도 3의 일 실시예에 따르면, 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러는 오른쪽으로 이동하면서 회전부(130)의 회전이 이루어지며 실링부(210)를 가압하여 실링하게 되는 것이다.
또한, 제2롤러부(120)는 제1롤러부(110)를 통해 파우치의 실링부를 가압할 때 제1롤러부(110)와 제2롤러부(120)의 무게중심에 의해 제1롤러부(110)가 이동방향과 반대 방향으로 회전하는 것을 방지하는 효과를 가지고 있다.
이때, 실링부(210)는 실런트(211)를 포함하고 있는 파우치(200)를 구성하는 부분이며, 실런트(211)는 폴리프로필렌(PP)과 같이 접착력이 우수한 소재로 적용이 가능하다.
한편, 회전부(130)는 전극조립체(300)보다 높게 위치하는 것이 바람직하다. 회전부(130)는 제1롤러부(110)를 회전시켜 파우치형 리튬이차전지를 실링하는 구성에 해당한다. 회전부(130)가 전극조립체(300)보다 낮게 위치할 경우에는 전극조립체(300)와 회전부(130)가 맞닿게되어 전극조립체(300)에 손상이 가해지거나, 전극조립체(300)에 의한 간섭으로 실링이 제대로 이루어질 수 없다. 따라서 회전부(130)는 전극조립체(300)보다 높게 위치하는 것이 바람직하다. 회전부(130)가 전극조립체(300)보다 높게 위치한다는 것은 회전부(130)의 최하단이 전극조립체(300)의 최상단보다 높은 곳에 위치한다는 것을 의미하는 것이다.
또한, 제2롤러부(120)의 제2단면 반지름의 길이(R)는 전극조립체(300)와 실링부(210)의 사이 거리(L)보다 작은 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 실링부(210)와 전극조립체(300) 사이에는 소폭의 사이 거리(L)가 존재하는데 제2롤러부(120)가 제1롤러부(110)의 회전에 따라 함께 회전하면서 제2롤러부(120)가 전극조립체(300)에 맞닿는 것을 방지하기 위해서는 제2롤러부(120)의 제2단면 반지름의 길이(R)는 전극조립체(300)와 실링부(210)의 사이 거리(L)보다 작아야 하는 것이다.
한편, 실링부(210)의 실링 길이는 제1롤러부의 제1단면 반지름(r)과 회전부의 회전각(θ)의 곱으로부터 정해질 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 제1롤러부의 제1단면 반지름(r)과 회전부의 회전각(θ)의 곱으로 실링 길이가 정해진다. 기존의 도 1과 같은 실링바(10)로 실링하는 경우에는 정해진 실링 길이로만 실링할 수 있는 것과 달리 제1롤러부(110)의 반지름과 회전부(130)의 회전각의 곱으로부터 실링 길이를 정할 수 있으므로 유동적으로 실링 길이를 정할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러의 또 다른 실시예로서, 제1롤러부(110)의 제1단면은 반원보다 큰 활꼴의 형상이며, 제2롤러부는 생략될 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 일 실시예에서 제1롤러부(110)는 반원의 형상이었지만, 또 다른 실시예에서 제1롤러부(110`)는 반원보다 큰 활꼴의 형상으로 구성된다. 이 경우, 제1롤러부(110`)는 활꼴의 형상으로 실링이 이루어지는 경계점에서부터 매끄러운 면을 가지기 때문에 별도로 제2롤러부를 형성할 필요가 없다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에서도 일 실시예와 마찬가지로, 회전부(130)는 전극조립체(300)와의 간섭을 피하기 위하여 전극조립체보다 높게 위치하도록 마련하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
110 : 제1롤러부
120 : 제2롤러부
130 : 회전부

Claims (6)

  1. 전극조립체가 내재된 파우치형 리튬이차전지의 실링부를 상하 방향에서 가압하여 실링하는 롤러로서,
    제1단면이 반원인 반원기둥 형상의 제1롤러부;
    제1롤러부의 가장자리에 중심축을 공유하도록 형성되고 제2단면이 반원이며, 제2단면의 반지름은 제1단면의 반지름보다 작은 반원기둥 형상의 제2롤러부; 및
    제1롤러부의 중심에 형성되며 제1롤러부를 회전시키는 회전부;를 포함하는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    회전부는 전극조립체보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제2롤러부의 제2단면 반지름의 길이는 전극조립체와 실링부의 사이 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬이차전지 실리용 롤러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    실링부의 실링 길이는 제1롤러부의 제1단면 반지름과 회전부의 회전각의 곱으로부터 정해지는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1롤러부의 제1단면은 반원보다 큰 활꼴의 형상이며,
    제2롤러부는 생략되는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러.
  6. 청구항 5에 있어서,
    회전부는 전극조립체보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 리튬이차전지 실링용 롤러.
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