KR20230026860A - 파우치 외장재 실링용 실링툴 - Google Patents

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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 파우치 외장재를 열압착 실링하는 실링툴에 관한 것으로, 가열부재가 내장되는 실링블록; 및 상기 실링블록에 결합되어 상기 가열부재로부터 전달되는 열에 의하여 상기 파우치 외장재의 가장자리 실링면을 가열 및 가압하여 실링하는 실링판을 포함하고, 소정 실링온도로 가열되어 상기 실링판이 초기 위치로부터 만곡 변위되는 열 변형시에 열 변형 전의 상기 실링판의 가열 표면 중앙 지점과 상기 실링판이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 상기 실링판 가열 표면의 중앙 지점 간을 수직으로 이은 길이를 수직변형길이로 정의할 때, 상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 75% 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

파우치 외장재 실링용 실링툴{SEALING TOOL FOR POUCH CASE}
본 발명은 파우치 외장재 실링용 실링툴에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 실링판의 소재를 알루미늄베릴륨합금 및 인코넬합금 중 어느 하나로 하여, 실링판의 열변형을 개선하는 파우치 외장재 실링용 실링툴에 관한 것이다.
모바일, 자동차 및 에너지 저장 장치 분야에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 충방전이 가능한 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지가 가장 광범위하게 사용되고 있다.
특히, 자동차나 에너지저장장치와 같이 고출력 대용량이 필요한 경우, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩이 사용된다. 중대형 전지팩에는 높은 집적도로 적층될 수 있고, 용량 대비 중량이 작은 파우치형 이차전지가 주로 사용되고 있다. 상기 파우치형 이차전지는 금속층과 수지층의 라미네이트 시트를 외장재로 사용하는 파우치에 전극조립체가 수납되는 구조의 이차전지이다.
도 1은 종래의 실링툴의 실링판이 열변형되는 것을 나타낸 개략 사시도이다.
실링툴(100')은 가열부재(111')가 내장되는 실링블록(110')과, 상기 실링블록(110')에 결합되어 실링블록(110')의 가열부재(111')로부터 전달되는 열에 의하여 파우치 외장재의 가장자리의 실링면을 가열 및 가압하여 실링하는 실핑판(120')을 포함하여 구성된다. 가열부재(111')는 코일형상으로 이루어진 히팅코일이다.
이때 상기 실링판(120')은 열전도성, 강도, 내마모성이 모두 우수한 베릴륨구리합금을 소재로 하는 것이 일반적이다. 하지만, 베릴륨구리합금을 사용하는 경우, 실링판의 중앙부(120'a)에만 열이 몰리고, 실링판 양단부(120'b)까지 열이 고르게 퍼지지 않는다. 이로 인해, 도 1에 도시된 바와 같이, 실링판(120')이 외측을 향해 볼록하게 열변형되는 벤딩(Bending) 현상이 나타나게 된다. 상기 벤딩 현상에 의해 파우치 외장재의 실링면의 실링 두께가 불균일하게 된다. 구체적으로, 실링판의 파우치 외장재를 열압착하는 면 중 외측을 향해 볼록하게 열변형된 중앙부(120'a)에 비해 열변형되지 않은 양단부(120'b)는 충분한 압력을 받지 못해 실링이 제대로 이루어지지 않아 전해액이 누설되는 등의 문제점이 있다.
따라서, 열변형에 의한 벤딩 현상을 억제할 수 있는 실링판을 채택한 실링툴에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-1763980호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 실링판의 열변형을 개선할 수 있는 실링툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실링툴은, 전극 조립체가 파우치형 외장재에 수납되는 파우치형 전지의 파우치 외장재를 열압착 실링하는 실링툴로서, 가열부재가 내장되는 실링블록; 및 상기 실링블록에 결합되어 상기 가열부재로부터 전달되는 열에 의하여 상기 파우치 외장재의 가장자리 실링면을 가열 및 가압하여 실링하는 실링판을 포함하고, 소정 실링온도로 가열되어 상기 실링판이 초기 위치로부터 만곡 변위되는 열 변형시에 열 변형 전의 상기 실링판의 가열 표면 중앙 지점과 상기 실링판이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 상기 실링판 가열 표면의 중앙 지점 간을 수직으로 이은 길이를 수직변형길이로 정의할 때, 상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 75% 이하인 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 상기 소정 실링온도는 150 ~ 250℃이다.
구체적인 예로서, 상기 소정 실링온도는 200 ~ 230℃이다.
구체적인 예로서, 상기 베릴륨구리합금은 베릴륨 0.15~2.00 중량%을 포함하고 잔부는 구리이다.
하나의 예로서, 상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 55% 이상~75% 이하이다.
하나의 예로서, 상기 실링판은 알루미늄베릴륨합금으로 이루어진 것일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 알루미늄베릴륨합금은 AM162 합금일 수 있다.
또 다른 예로서 상기 실링판은 인코넬 합금으로 이루어진 것일 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 인코넬 합금은 인코넬 600, 인코넬 625, 인코넬 718 및 인코넬 X-750 중 하나일 수 있다.
상기 가열부재는 히팅 코일일 수 있다.
본 발명에 의하면, 베릴륨구리합금보다 열변형에 의한 벤딩 현상이 개선된 소재의 실링판을 구비한 실링툴을 사용함으로써, 균일한 두께로 파우치 외장재의 실링이 가능하다.
도 1은 종래의 실링툴의 실링판이 열변형된 것을 나타낸 개략 사시도이다.
도 2는 파우치 외장재에 형성된 수납부에 전극조립체가 수납되는 것을 나타낸 개략 사시도이다.
도 3은 파우치 외장재의 가장자리를 실링툴을 이용하여 실링하는 것을 나타낸 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 실링판의 열변형 정도를 나타낸 개략 정면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부 뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
도 2는 파우치 외장재에 형성된 수납부에 전극조립체가 수납되는 것을 나타낸 개략 사시도이고, 도 3은 파우치 외장재의 가장자리를 실링툴을 이용하여 실링하는 것을 나타낸 개략 사시도이다.
본 발명은 파우치형 전지의 파우치 외장재를 실링하는 것이므로, 파우치 외장재의 형성과정과 실링과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2에 나타난 바와 같이, 파우치 외장재(300)는 외부수지층(301)/금속층(302)/내부수지층(303)의 라미네이트 구조를 가지며, 이 파우치 외장재(300)의 가장자리를 열과 압력에 의해 상기 내부수지층(303)을 상호 접착시켜 실링한다.
외장재를 파우치형으로 하기 위하여, 먼저 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 외장재(300)를 딥 드로잉 공정으로 가공하여 형성된 수납부(310)에 전극조립체(200)를 수납한 후, A-A’선을 따라 파우치 외장재(300)를 접어서 수납부(310)를 덮는다. 도면부호 210은 전극조립체(200)의 리드 부분이다.
도 3에는 파우치 외장재(300)가 접혀진 모습이 도시되어 있다. 파우치 외장재(300)로 전극조립체(200)는 덮혀지지만, 전극조립체(200)의 리드(210)는 외부 단자와의 접속을 위하여 노출되어 있다. 본 실시예는 전극 리드(210)가 전지의 일측면에 모두 도출된 이른바 일방향성의 전지이지만, 전극 리드(210)가 전지의 길이방향 양측으로 각각 도출된 양방향성의 전지에 대해서도 본 발명의 실링툴을 적용할 수 있다.
이어서, 파우치 외장재(300)의 가장자리(320a,320b,3210c)를 도 1에 도시된 실링툴(100)을 사용하여 열압착 실링 후, 포메이션 공정을 행하여 전지를 활성화시킨다. 상기 포메이션 공정 시에는 다량의 가스가 발생하는 바, 이 다량의 가스를 가스포켓부(330)에 포집한 후 수납부(310)와 가스포켓부(330)의 경계선을 절취하여 가스를 배출하는 디개싱 공정을 수행한다. 마지막으로, 절취된 상기 수납부(310)와 가스포켓부(330)의 경계선을 실링툴(100)을 이용하여 최종적으로 열압착 실링하여 이차전지가 제조된다. 즉, 포메이션 공정 전후에 있어서 파우치형 전지에 대하여 열압착 실링은 2회 진행된다.
본 발명에 따른 실링툴(100)은 전극 조립체(200)가 파우치형 외장재에 수납되는 파우치형 전지의 파우치 외장재(300)를 열압착 실링하는 것으로서, 가열부재(111)가 내장되어 있는 실링블록(110); 및 상기 실링블록(110)에 결합되어 상기 가열부재(111)로부터 전달되는 열에 의하여 상기 파우치 외장재의 가장자리 실링면을 가열 및 가압하여 실링하는 실링판(120)을 포함한다. 본 발명의 실링툴(100)의 구조는 도 3에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 실링툴(100)의 구조 자체는 종래의 실링툴(100)과 동일하다. 따라서, 종래의 실링툴(100)과 공통되는 부분에 대하여는 동일한 부호를 붙이고 그에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실링판(120)을 가열부재로 가열하면 외측을 향해 볼록하게 열변형되는 벤딩 현상이 나타난다. 실링판(120)은 금속소재이므로, 이러한 벤딩 현상을 완전히 방지할 수는 없다. 벤딩 형상이 일어나면 파우치 외장재의 실링면의 실링 두께가 불균일하게 되므로, 벤딩 현상을 억제할 수 있는 소재의 실링판을 개발하는 것이 중요한 기술적 과제가 된다. 본 발명은 파우치 외장재를 직접 가압하는 실링판(120)을 종래와 베릴륨구리합금과는 다른 소재로 함으로써, 상기 실링판의 변형을 억제한 점에 특징이 있다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 실링판의 열변형 정도를 나타낸 개략 정면도이다. 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 실링판이 열에 의해 열변형에 의해 만곡변위된 것을 과장되게 크게 도시하였다.
도 4를 참조하면, 실링판(120)이 소정 실링온도로 가열되면 상기 실링판(120)이 초기 위치로부터 만곡 변위되는 열 변형이 일어난다. 이 때, 열 변형 전의 상기 실링판의 가열 표면 중앙 지점(S0)과 상기 실링판(120)이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 상기 실링판 가열 표면의 중앙 지점(S) 간을 수직으로 이은 길이(L)는 해당 실링판의 열변형을 가장 잘 나타내고 있다. 따라서, 본 명세서에서는, 상기 수직 길이 L, 즉 열 변형 전의 실링판의 가열 표면 중앙 지점(S0)과 실링판(120)이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 실링판 가열 표면의 중앙 지점(S) 간을 수직으로 이은 길이(L)를 수직변형길이 L로 정의한다. 이하에서는, 상기 수직변형길이 L을 기초로 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명의 실링판(120)의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 75% 이하인 것을 기술적 특징으로 한다.
여기서, 실링판의 가열 표면 중앙 지점은 실질적으로는 실링판 가열 표면의 중앙을 가로지르는 직선 중 하나의 임의의 지점이다. 실링판(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 외장재를 압착하기 위하여 길게 연장된 직육면체 형태로 형성되어 있다. 따라서, 실링판의 가열 표면 중앙 지점은 실질적으로는 실링판의 길이방향 중앙 지점에 해당한다. 보다 구체적으로는 실링판의 길이방향 중간을 수직으로 가로지르는 폭방향 중앙선 상의 임의의 한 지점에 해당한다.
상기 수직변형길이가 길수록 벤딩 현상이 과하게 발생하다는 것을 의미하며, 기존의 베릴륨구리합금 소재의 실링판을 사용한 경우와 비교하여, 본 발명은 확연하게 열변형이 작아진다. 본 발명에서는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판 대비 실링판의 수직변형길이가 75%이하인 것으로, 벤딩 현상이 최소 25% 이상 개선된 것을 제공하고 있다.
구체적인 예로서, 상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 55 내지 75% 이하일 수 있다.
상기 실링판(120)의 실링온도는 150 내지 250℃의 실링온도 일 수 있다. 만일, 상기 가열부재(111)로부터 열을 전달받아 가열된 실링판(120)의 온도가 150℃ 미만일 경우에는, 상기 실링판(120)의 온도가 지나치게 낮아, 파우치 외장재의 내부수지층을 접착시킬 수 있을 정도로 용융시킬 수 없으므로, 실링 불량이 발생할 수 있다. 이와 반대로, 가열부재(110)로부터 열을 전달받아 가열된 실링판(120)의 온도가 250℃를 초과할 경우에는, 상기 실링판(120)의 온도가 지나치게 높아, 파우치 외장재(300)의 실링면(320a, 320b, 320c)에 손상을 일으킬 수 있다.
구체적인 예로서, 본 발명의 실링툴(100)은 파우치 외장재의 4면 중 돌출된 전극 리드(210)가 위치해 있는 실링면(320c)에 적용하는 경우 실링온도는 200 내지 230℃일 수 있다. 전극 리드(210)가 위치해 있는 실링면(320c)은 다른 실링면(320a, 320b)에 비해 돌출된 전극 리드(210)로 인해서 실링 불량을 방지하기 위해 상대적으로 높은 온도가 필요하다. 구체적으로, 통상 50㎛ 내지 1000㎛의 두께를 갖는 전극리드(210)로 인해 실링툴(100)의 실링판(120)이 파우치 외장재(300)에 완전히 접합되기 어려우므로, 다른 실링면(320a, 320b)에 비해 높은 온도가 요구된다. 예를 들어, 일반적인 실링 온도는 150 내지 200℃ 보다 구체적으로 160 내지 190℃일 수 있다. 반면, 전극 리드(210)가 위치해 있는 실링면(320c)의 실링온도는 실링 불량을 방지하기 위해 상대적으로 고온인 200 내지 230℃일 수 있다. 따라서, 전극 리드(210)가 위치해 있는 실링면(320c)의 실링에 이용되는 실링툴(100)이 열변형에 더 취약하므로, 본 발명의 실링툴(100)을 상기 실링면(320c)에 적용시, 열변형에 의한 실링 불량을 더욱 효과적으로 개선할 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 파우치 외장재의 실링 시 사용되는 실링툴의 실링판은 베릴륨구리합금을 소재로 하고, 상기 베릴륨구리합금은 150℃이상의 고온인 실링온도에서 열변형이 일어나 실링 두께가 일정하지 않는다는 문제점이 있었다. 실링판 재료로 통상 사용되는 베릴륨구리합금은 0.15~2.00 중량%의 베릴륨과 잔부로서 구리를 포함한다. 다만, 종류에 따라 코발트, 니켈, 납, 철 등이 첨가될 수 있다. 그러나, 기본적으로 베릴륨구리합금은 연성의 구리 소재를 매트릭스로 하고 있어 실링시 열변형 정도가 비교적 크다.
이에 본 발명은, 실링판의 열변형을 개선하기 위해, 베릴륨구리합금을 대체하는 소재를 사용하여, 실링 품질 향상을 도모하고 있다.
본 발명의 실링판은 알루미늄베릴륨합금 및 인코넬합금 중 어느 하나일 수 있다.
상기 알루미늄베릴륨합금은 가벼운 무게, 높은 열전도성, 낮은 열팽창성, 높은 강성 등의 장점을 지닌 알루미늄과 베릴륨의 합금으로서, 기존의 베릴륨구리합금과 성질이 유사하며, 알루미늄처럼 가공이 용이하다. 구체적인 예로서, 상기 알루미늄베릴륨합금은 AM162 합금일 수 있다. AM162 합금은 알루미늄 38중량%, 베릴륨 62중량%를 포함한 합금이다.
상기 인코넬 합금은 니켈, 크롬, 및 철의 합금으로서, 내열성이 좋고, 높은 강성을 가지며, 900℃이상의 고온에서도 우수한 내산화성이 있는 장점이 있다. 구체적인 예로서, 상기 인코넬합금은 인코넬 600, 인코넬 625, 인코넬 718 및 인코넬 X-750 중 하나일 수 있다.
인코넬 600은, 15.5 중량%의 크롬(Cr), 6~7중량%의 철(Fe), 잔부가 니켈인 합금으로서, 내열성이 좋고 기계적 성질이 우수하며 부식에 강한 특성을 가진다.
인코넬 625는, 21.5중량%의 크롬(Cr), 9중량%의 몰리브덴(Mo) 및 니오븀(Nb)과 탄탈럼(Ta)을 합계로써 3.6중량% 함유하고 잔부가 니켈인 합금이다. 상기 합금은 극저온에서 980℃의 고온까지 높은 강도와 인성, 내산화성 피로강도를 갖는 내식성이 우수한 합금이다.
인코넬 718은 19중량%의 크롬(Cr), 18.5 중량%의철(Fe), 3중량%의 몰리브덴(Mo), 및 니오븀(Nb)과 탄탈럼(Ta)을 합계로써 5.1 중량% 함유하고 잔부가 니켈인 합금이다. 이 합금은 저온에서 고온까지 우수한 강도를 나타내는 시효 경화합금으로써 시효상태에서 용접이 가능하다.
인코넬 X-750은 15.5 중량%의 크롬(Cr), 7중량%의 철(Fe), 2.5중량%의 티타늄(Ti), 니오븀(Nb)과 탄탈럼(Ta)을 합계로써 1.0 중량% 함유하고 잔부가 니켈인 합금이다. 이 합금은 내식성과 내산화성이 우수한 시효경화형의 합금이다.
다만, 이상의 합금 성분들은 절대적인 것은 아니고, 필요에 따라 추가적인 성분이 포함될 수 있으며, 일부 구성원소들의 함량도 사용목적 및 용도, 실링온도 등에 따라 소량으로 변경될 수 있다. 인코넬 합금의 종류로서 상술한 것을 예시하였지만, 필요에 따라 다른 종류의 인코넬 합금을 적용할 수 있다.
상기 가열부재(111)는 실링시 필요한 온도까지 열을 전달하여 실링판(120)을 가열시킬 수 있는 수단이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적인 예로서, 상기 가열부재(111)는 히팅 코일일 수 있다. 상기 히팅코일은 전기를 공급받아 전기 저항에 의해 발열되는 것일 수 있다.
실시예
이하 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1~4
인코넬합금 소재의 실링판을 제조 후, 히팅 코일이 내장된 실링블록에 결합하여 실링툴을 제조하였다. 인코넬 합금으로서는 인코넬 718(실시예 1), 인코넬 600(실시예 2), 인코넬 625(실시예 3), 인코넬 X-750(실시예 4)를 각각 사용하였다.
실시예 5
실링판 소재로 알루미늄베릴륨합금을 사용하였다. 구체적으로 38중량%의 알루미늄 및 62중량%의 베릴륨을 포함하는 AlBeMet AM 162를 사용하였다.
비교예 1
베릴륨구리합금을 소재로 하는 실링판인 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 실링툴을 제조하였다. 상기 베릴륨구리합금은 98.0 중량%의 구리, 및 2.0%의 베릴륨을 포함하는 것을 사용하였다.
실험예 1
실시예 1 내지 5 및 비교예 1의 실링툴의 히팅코일에 전류를 인가하여 실링판을 가열하였다. 실링판의 온도를 상온에서 180℃까지 가열하고, 이 경우 실링판이 만곡 변위되는 열 변형시, 열 변형 전의 상기 실링판의 가열 표면 중앙 지점과 상기 실링판이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 상기 실링판 가열 표면의 중앙 지점 간을 수직으로 이은 길이를 수직변형길이를 측정하였다. 이때, 실링툴의 온도는 비접촉식 온도센서로 적외선으로 온도를 감지하는 적외선 온도계를 사용하여 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 2
전극 리드 주위의 실링면을 가열하는 경우를 상정하여 실링판의 온도가 220℃가 될 때까지 가열한 것 외에는 실험예 1과 동일하게 수직변형길이를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 기재하였다.
예 실링판 소재 수직길변형길이(μm) 베릴륨구리합금(비교예 1)
대비 수직변형길이(%)
비교예 1 베릴륨구리합금 79 100
실시예 1 인코넬 718 52 65.8
실시예 2 인코넬 600 54 68.4
실시예 3 인코넬 625 55 69.6
실시예 4 인코넬 X-750 58 73.4
실시예 5 AM 162 48 60.8
예 실링판 소재 수직길변형길이(μm) 베릴륨구리합금(비교예 1)
대비 수직변형길이(%)
비교예 1 베릴륨구리합금 85 100
실시예 1 인코넬 718 55 64.7
실시예 2 인코넬 600 57 67.1
실시예 3 인코넬 625 58 68.2
실시예 4 인코넬 X-750 62 72.9
실시예 5 AM 162 50 58.8
표 1 및 표 2를 참조하면, 실시예 1~5에 따른 실링판은 모두 베릴륨구리합금을 사용한 비교예 1에 비해 수직변형길이가 감소하여, 열변형이 개선되었음을 알 수 있다.
구체적으로, 베릴륨구리합금 대비 75% 이하의 수직변형길이를 보여, 열변형이 덜 발생했음을 알 수 있다. 그 중에서도 보다 고온으로 실링판이 가열된 실험예 2의 경우, 일반적인 실링온도를 상정한 실험예 1보다 수직변형길이가 감소한 정도가 더욱 개선되었음을 확인할 수 있었다. 특히 알루미늄베릴륨합금의 경우 비교예 1에 비하여 수직변형길이가 60% 미만으로 열변형의 대폭 감소되었음을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 실링판이 외측으로 볼록해지는 열변형에 의한 벤딩현상을 개선함으로써 실링 두께를 일정하게 할 수 있어 실링의 품질을 향상시킬 수 있는 실링툴을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.
100, 100': 실링툴
110, 110': 실링블록
111, 111': 가열부재
120, 120': 실링판
200: 전극조립체
210: 전극리드
300: 파우치 외장재
301: 외부수지층
302: 금속층
303: 내부 수지층
310: 수납부
320a, 320b, 320c: 실링면
330: 가스포켓부

Claims (10)

  1. 전극 조립체가 파우치형 외장재에 수납되는 파우치형 전지의 파우치 외장재를 열압착 실링하는 실링툴로서,
    가열부재가 내장되는 실링블록; 및
    상기 실링블록에 결합되어 상기 가열부재로부터 전달되는 열에 의하여 상기 파우치 외장재의 가장자리 실링면을 가열 및 가압하여 실링하는 실링판을 포함하고,
    소정 실링온도로 가열되어 상기 실링판이 초기 위치로부터 만곡 변위되는 열 변형시에 열 변형 전의 상기 실링판의 가열 표면 중앙 지점과 상기 실링판이 최대 만곡 변위되는 열 변형 후의 상기 실링판 가열 표면의 중앙 지점 간을 수직으로 이은 길이를 수직변형길이로 정의할 때, 상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 75% 이하인 것을 특징으로 하는 실링툴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 실링온도는 150 ~ 250℃인 실링툴.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정 실링온도는 200 ~ 230℃인 실링툴.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베릴륨구리합금은 베릴륨 0.15~2.00 중량%을 포함하고 잔부는 구리인 것을 특징으로 하는 실링툴.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링판의 수직변형길이는 베릴륨구리합금으로 이루어진 실링판의 수직변형길이의 55% 이상~75% 이하인 것을 특징으로 하는 실링툴.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링판은 알루미늄베릴륨합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실링툴.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 알루미늄베릴륨합금은 AM162 합금인 것을 특징으로 하는 실링툴.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링판은 인코넬 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 실링툴.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 인코넬 합금은 인코넬 600, 인코넬 625, 인코넬 718 및 인코넬 X-750 중 하나인 것을 특징으로 하는 실링툴.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열부재는 히팅 코일인 것을 특징으로 하는 실링툴.
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