KR20230043586A

KR20230043586A - 2차전지 극판용 가변성 타발기

Info

Publication number: KR20230043586A
Application number: KR1020210126657A
Authority: KR
Inventors: 김승용
Original assignee: 김승용
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-31

Abstract

하부 금형이 이동할 수 있는, 2차전지 극판용 가변성 타발기를 개시한다. 본 발명의 2차전지 극판용 가변성 타발기는 상부금형과 하부금형 사이에 위치하는 제1타발금형 및 제2타발금형을 포함하고, 상기 제1타발금형 또는 제2타발금형 일측에는 제어장치가 설치된다.

Description

2차전지 극판용 가변성 타발기{VARIABLE PUNCHING MOLD FOR SECONDARY BATTERY ELECTRODE PLATE}

본 발명은 2차전지 극판용 타발기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부 금형이 이동할 수 있는, 2차전지 극판용 가변성 타발기에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 충, 방전이 가능한 전지로서, 니켈-카드뮴, 니켈-메탈 하이브리드, 니켈-수소, 리튬이차전지 등이 있다.

이 가운데 리튬 이차전지는 다른 전지에 비하여 많은 장점을 가지고 있으나, 리튬의 반응성이 너무 커서 안정성 문제해결이 어려워 상용화되지 못하다가 근래에 들어서 상용화되지 못하다가 근래에 들어서 상용화되기 시작하였다.

리튬이온 2차전지의 장점으로는 첫째, 리튬은 다른 어느 금속보다 가볍기 때문에 에너지 밀도가 매우 크고, 둘째로 기전력이 크며, 셋째로 기억효과(충전하기 전에 전지가 완전히 방전되어 있어야 하는 성질)가 없어 완전히 방전시키지 않고 어느 정도 충전되어 있는 상태에서도 충전이 가능하며, 넷째 자가 방전에 의한 전력 손실이 매우 적다.

이와 같은 장점을 갖는 리튬 2차전지는 음극의 충전반응이 비교적 빠르게 이루어지는 리튬의 유입(intercalation) 반응으로 급속충전이 가능하고 리튬의 상태로 존재하므로 안정성을 갖춘 고전압전지임으로써, 충전용량이 크고 소형화가 가능하다는 점에서 휴대폰이나 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기에 주로 채택되고 있으며, 근래에는 전기 자동차의 배터리에도 사용되고 있다.

리튬 2차 전지는 양극(Cathode) 활물질을 금속 박막(Al foil) 형태의 양극 집전체에 도포하고, 음극(Anode) 활물질을 금속 박막(Cu foil) 형태의 음극 집전체에 도포하여 양극판과 음극판을 제조하고, 분리막(separator)을 양 전극판 사이에 넣고 감아서 제작된 젤리롤(JELLY ROLL)을 제작하고, 제작된 젤리롤을 원통형 또는 각형 금속용기에 삽입하고, 전해액(electrolyte)을 충진하고 밀봉하여 완성된다.

구체적으로, 리튬 2차전지 극판은 알루미늄으로 된 양극집전체 양면에 양극 활물질이 도포된 양극판과, 구리로 된 음극집전체의 양면에 음극 활물질이 도포된 음극판과, 양극판과 음극판의 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 분리막으로 구성되며, 양극판, 분리막, 음극판 순으로 다수개를 적층하고 전해액과 함께 밀봉하여 리튬 2차전지를 제조한다.

여기서 연속적으로 공급되는 극판을 적당한 길이로 절단하거나 일부를 커팅할 때 극판 타발금형을 사용한다.

극판 타발금형은 프레싱 금형으로서, 상하부 금형 사이로 스트랩 형상의 극판이 일측에서 연속적으로 투입되면, 상부금형에 구비된 펀치가 하강하면서 극판을 절단한다.

상기와 같은 타발금형은 2차전지를 타발할 때 사용하는 아주 일반적인 것이다.

위와 같은 타발금형은 상부는 상부대로, 하부는 하부대로 일체형으로 되어 있어서 타발하고자 하는 극판의 길이나 크기가 서로 상이할 때는 이에 맞는 금형을 별도로 제작하여야만 하여 왔다.

이러한 타발금형과는 별도로 작업 중 펀치를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위해 등록특허 제10-1934634호 및 등록특허 제10-2252500호에서는 펀치냉각수단이 구비된 리튬 2차전지 극판의 타발금형과 펀치윤활냉각수단이 구비된 리튬 2차전지 극판의 타발 금형을 개시한 바 있다.

상기 종래 특허를 참조하여 일반적인 타발금형을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 타발금형은 크게 상부금형(100), 하부금형(200), 펀칭플레이트(220), 상부다이(110), 펀치(120), 펀치홀더(130), 스트리퍼(140), 가이드포스트(300) 등으로 구성될 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술들에서는 위 기술한 바와 같이 고정형의 상, 하부금형을 사용하고 있어서 극판의 크기가 달라져 타발하고자 하는 거리의 위치가 변동되면 그에 맞는 별도의 금형을 준비해야만 하는데 이는 원가의 상승 요인이 된다.

[특허문헌 0001] 대한민국 등록특허 제10-1943634호(2019. 01. 23. 등록) [특허문헌 0002] 대한민국 등록특허 제10-2252500호(2021. 05. 10. 등록)

본 발명은 종래의 기술들과는 달리 타발하고자 하는 전지극판의 크기가 서로 다르더라도 별도의 금형을 제작함이 없이 원하는 부위를 절단이나 타발할 수 있게 하는, 2차전지 극판용 가변성 타발기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 위해;

이차전지 극판용 타발기으로서, 상부금형과 하부금형 사이에 위치하는 제1타발금형 및 제2타발금형을 포함하고, 상기 제1타발금형 또는 제2타발금형 일측에는 제어장치가 설치되는 이차전지 극판용 가변성 타발기을 제공한다.

상기에서의 상기 상, 하부금형에는 상기 양 측으로 가이드수단이 구비되고, 상기 타발금형의 외측에는 상기 가이드수단에 의해 신호에 따라 이동 또는 고정되는 이동수단이 설치될 수 있다.

또한 상기 제어장치는 상기 이동수단을 이동, 고정할 수 있는 신호수단이 구비되며, 하부에는 상기 제어장치를 이동시킬 수 있는 제어장치 이동수단이 설치될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 제1 또는 제2타발금형 중 어느 하나를 가변성 있게 이동시킬 수가 있어서 타발하고자 하는 극판의 크기에 관계 없이 사용할 수 있어 경제적이며, 타발금형을 재연마하여 원상복귀할 때도 용이하고 쉽게 할 수가 있어서, 경제적이면서도 용이하고 내구성 있게 사용할 수 있는, 2차전지 극판용 가변성 타발기를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 종래 타발기 사시도.
도 2는 본 발명의 타발기 사시도.
도 3은 본 발명의 타발기 정면도.
도 3a 및 도 3b는 극판의 개략도.

이하에서는 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 이해와 실시를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형이나 변경 또는 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

도 2는 본 발명의 가변성 타발기(10)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 가변성 타발기(10)의 정면도이다. 이하에서는 도 2 및 도 3을 통하여 본 발명의 가변성 타발기(10)의 구성 및 동작에 대해 설명한다.

상기 타발기(10)는 상부금형(20)과 하부금형(30) 사이의 제1타발금형(40) 및 제2타발금형(50)을 포함하고, 상기 제1 및 제2타발금형(40, 50) 외측에는 제어장치(60)가 설치된다.

상기에서, 하부금형(30)의 외측에는 가이드(31)가 설치되고, 이 가이드(31)를 통해서 타발금형(40, 50) 중 하나, 예를 들어 제2타발금형(50)이 이동할 수 있는 이동수단(32)이 제2타발금형(50)과는 고정으로 설치되어 이동수단(32)이 가이드(31)에 의해 안내되면서 가변이동(A)할 수 있게 되는데, 상기 가이드(31) 및 이송수단(32)은 하부금형(30)의 타측과, 상부금형(20)의 양 외측에도 설치될 수 있다.

상기에서의 제2타발금형(50)을 위치이동(A)시키기 위해서, 제2타발금형(50)의 외측에 제어장치(60)를 설치하는데, 상기 제어장치(60)에서는 예정된 신호를 제2타발금형(50) 측으로 보내면 타발금형(50) 외측의 신호수신기(도시되지 않음)가 신호를 수신하여 제2타발금형(50)을 세팅된 거리만큼 이동시킨다(A).

상기와 같이 타발금형(50)이 이동하면, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 극판(70)의 길이 차이가 나더라도 타발부(71)를 정확히 타발할 수 있게 되어 하나의 타발기(10)로 다양한 크기의 극판을 절단이나 타발할 수 있게 된다.

또한 타발금형(40, 50)의 장기간 사용 후에는 재연마 등이 필요한데, 일반적으로 모두 분해하여 행하나 본 발명에서는 제어장치(60)를 통해 타발금형(50)을 외측으로 이동시킨 후 제어장치(60) 일측의 서보모터(61)를 이용해 제어장치 이송수단(62)으로 상기 제어장치(60)를 일측(B의 왼쪽)으로 이동시킨 후 타발금형(50)을 꺼내 재연마 등을 할 수 있게 되어 용이하게 타발금형(40, 50)을 꺼내 재연마 등을 할 수 있게 되어 용이하게 타발금형(40, 50)을 재연마하여 사용할 수 있어서, 제품 로스를 줄일 수 있고 내구성이 증대됨은 물론 작업이 효율적으로 행해질 수 있게 된다.

10 : 타발기. 20 : 상부금형.
30 : 하부금형. 31 : 가이드.
32 : 이송수단. 40, 50 : 타발금형.
60 : 제어장치. 61 : 서보모터.
62 : 제어장치 이송수단. 70 : 극판.
71 : 타발부.

Claims

이차전지 극판용 타발기로서,
상부금형과 하부금형 사이에 위치하는 제1타발금형 및 제2타발금형을 포함하고, 상기 제1타발금형 또는 제2타발금형 일측에는 제어장치가 설치됨을 특징으로 하는, 이차전지 극판용 가변성 타발기.
제 1항에 있어서,
상기 상, 하부금형에는 상기 양 측으로 가이드수단이 구비되고,
상기 타발금형의 외측에는 상기 가이드수단에 의해 신호에 따라 이동 또는 고정되는 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이차전지 극판용 가변성 타발기,
제 1항에 있어서,
상기 제어장치는 상기 이동수단을 이동, 고정할 수 있는 신호수단이 구비되며, 하부에는 상기 제어장치를 이동시킬 수 있는 제어장치 이동수단이 설치되는 것을 특징으로 하는, 이차전지 극판용 가변성 타발기.