KR20230060674A - 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법에 관한 것으로, 수직으로 이동되어 오는 전극을 향하여 레이저를 쏘아 논플래그 구간의 길이가800mm일 경우 한번에 절단하여 속도를 4M이상 가공함과 동시에 전극피딩속도를 1차와 2차로 다르게 바꿔가면서 반복적으로 가공하도록 한 것이다.
본 발명은 가공조건을 세팅하는 제1과정, 전극피딩속도를 1차속도를 약 1.5m/sec로 하여 플래그를 가공하는 제2과정, 상기 제2과정에서 플래그 가공이 완료되면, 전극피딩속도를 2차속도로 빠르게 약 3-3.5m/sec로 변환하여 가공하는 제3과정, 레이저 논플래그 가공위치로 이동하여 논플래그 가공위치일 경우 논플래그가공을 수행하는 제4과정, 논플래그 가공이 완료되어 재료가 소진되면 종료하는 제5과정으로 이루어진다.

Description

원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법 {A method of laser processing a flag of a circular secondary battery}

본 발명은 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법에 관한 것으로, 특히 수직으로 이동되어 오는 전극을 향하여 레이저를 1차와 2차로 다르게 바꿔가면서 반복적으로 쏘아 논플래그 구간의 길이가 예를 들어, 800mm일 경우 한번에 절단할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 전기자동차용 리튬이온 2차 전지는 양극, 음극 활물질을 금속박에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 분리막을 양 전극사이에 넣고 감아서 젤리롤(JELLY ROLL)을 만들고, 이러한 젤리롤(전극롤)을 원통형 또는 각형 금속용기에 삽입하고, 전해액을 충진하고 밀봉하여 완성되는 것으로 상기 젤리롤은 이차전지를 와인딩하여 나온 제품을 말한다.

상기 젤리롤은 음극 극판을 먼저 감고, 그 위로 분리막, 그리고 분리막 위로 양극 극판이 감기며, 최상부에 양극이 분리막을 사이에 두고 음극을 감싸고 분리막이 표면으로 위치되어 최종 마무리되면서 완성된다.

통상적으로 전기자동차용 이차전지에 있어서, 레이저로 가공하여 플래그를 제조하는 노칭장치는, 전극필름(극판)의 노출부와 활물질이 도포된 코팅부의 일부를 절삭하여 단자부를 형성하는 장치로, 펀칭이나 레이저를 이용하여 노출부의 일부를 절삭함으로써 단자부를 형성한다.

종래에는 펀칭을 이용한 노칭장치가 주로 이용되었으나, 최근에는 전극의 손상이 펀칭에 비해 적고 효율적인 생산이 가능한 레이저를 이용한 노칭장치의 이용 이 증대되고 있다.

종래 이와 같은 레이저를 이용하는 경우, 기존 펀칭 장치와는 달리 레이저의 경로를 고려하여 효율적인 작업기 배치가 이루어져야 하지만 현재의 노칭장치는 레이저 효율이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 종래에 플래그 구간을 가공하는데에는 큰 문제가 없으나, 논플래그 구간은 제품마다 다르지만 대략 800mm를 한번에 레이저 절단속도를 4M이상으로 가공해야 품질에 이상없이 제품을 생산할 수 있다.

그러나, 종래에는 플래그 가공시 일정하게 1차속도로인 약 1.5m/sec로만 가공하므로 예를 들어, 논플래그 구간의 길이가 800mm인 경우 한번에 가공할 수 없는 결점이 있었다.

또한, 종래에는 상술한 바와 같은 전기자동차용 이차전지 제조시 플래그 포밍을 하지 않을 경우에는 도 1과 같이, 이차전지를 와인딩하여 나온 제품인 젤리롤의 양측 탭 모양이 뻣뻣하게 다 일어나 있게 되는 결점이 있었다.

특허출원번호 제10-2010-0053425호 특허출원번호 제10-2014-0061738호

본 발명은 상기와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 논플래그 구간의 길이가 예를 들어, 800mm의 경우, 한번에 레이저로 절단속도를 4M이상 가공하여 품질에 이상이 없는 제품을 제조할 수 있는 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 플래그 가공시 1차속도를 약 1.5m/sec로 하고, 논플래그 가공시에는 밑으로 빠르게 가속하면서 2차속도를 약 3-3.5m/sec로 변환시킴과 동시에 다시 한번에 끌어올려서 다시 1차속도로 가공하고 또한 빠르게 2차속도로 가공하는 과정을 반복적으로 수행하도록 하는 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 논플래그 구간의 길이가 800mm로 한정되지 않고, 또한 1차 속도와 2차 속도도 한정되지 않고 다양하게 변형 가능한 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법은, 플래그 가공시 전극피딩속도를 1차와 2차로 다르게 바꿔가면서 가공하도록 한 것으로, 전극의 피딩속도를 플래그가공시는 1차속도를 약 1.5m/sec로 하고, 논플래그 가공시는 밑으로 내려오면서 2차속도를 약 3-3.5m/sec로 빠르게 변환시켜 가공하며, 가공면적을 300mm정도로 넓게 가공하고, 가공면적내에서 가속과 감속을 할 경우 레이저의 가공위치를 바꿔가면서 가공함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 1차속도와 2차속도에 의한 플래그 가공을 반복적으로 수행함을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 플래그가공시 전극피딩속도를 1차로 약 1.5m/sec로 하고, 논플래그 가공시 2차속도를 약 3-3.5m/sec로 빠르게 변환시켜 가공하며, 가공면적을 300mm정도로 넓게 가공하고, 가공면적내에서 가속과 감속을 하고 레이저의 가공위치를 바꿔가면서 가공함으로써 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 효율적으로 가공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 레이저 노칭 플래그 가공방법을 수행하기 위한 기구적 구성을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 플래그 가공위치와 논플래그 가공위치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 플로우챠트

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 레이저노칭 플래그 가공장치의 구성도로, 이에 도시된 바와 같이, 난플래그 구간의 레이저 절단속도가 와인딩하는 속도보다 빠르기 때문에 노칭 후 전극들을 버퍼에 쌓아놓아 레이저 절단속도와 와인딩속도를 조정하기 위한 버퍼 롤러(1)와, 레이저 노칭시 무지부 부분을 일정하게 노칭하기 위해서 전극이 정방향으로만 이동하도록 도와주는 엘피씨 카메라(2)와, 다공성 금속 재질에 공기 투입시 통과되도록 미세한 작은 구멍이 형성되어 공압에 의해 부상된 전극을 펴주는 다공판(3)과, 이동되어오는 전극에 레이저를 쏘아 가공하기 위한 레이저(4)와, 전극의 이동속도를 제어하는 피드 롤러(5)와, 리와인딩하면서 전극둘레가 커짐에 따라 롤러도 같이 이동하여 가이드역할을 하는 추적 롤러(6) 및 버퍼 롤러(7)로 구성된다.

단, 상기 1차속도와 2차속도는 제어부의 제어에 의한 모터의 구동으로 이루어진다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 레이저노칭 플래그 가공방법을 설명한다.

전기자동차용 원통형 이차전지는 음극과 양극의 코팅이 없는 무지부 부분을 레이저로 가공하여 플래그를 형성하여 접고 그 위에 단자를 용접하여 전지를 만드는 것으로, 본 발명은 상기 플래그를 레이저로 가공하여 제조하는 방법을 제공한다.

통상적으로 레이저로 가공하여 플래그를 형성하는 공정을 노칭이라고 하며, 이차전지를 와인딩하기 전에 플래그를 접는 것을 플래그 포밍이라고 하며, 이차전지를 와인딩하여 나온 제품을 젤리롤이라고 한다.

본 발명에서는 도 3과 같이, 가공조건을 세팅하고(제1과정), 전극피딩속도를 1차속도로 하여 플래그를 가공하며(제2과정), 상기 제2과정에서 플래그 가공이 완료되면, 전극피딩속도를 2차속도로 바꾸어 가공하고(제3과정), 레이저 논플래그 가공위치로 이동하여 논플래그 가공위치일 경우 논플래그 가공을 수행하며(제4과정), 논플래그 가공이 완료되어 재료가 소진되면 종료한다(제5과정).

이때, 레이저(4)에서 레이저를 이동되어 오는 전극에 쏘아 주는데, 상기 제2과정에서 전극피딩속도를 1차속도로 플래그 가공시 약 1.5m/sec로 하고, 상기 제4과정에서 논플래그 가공시 논플래그 가공위치로 이동하여 모터의 구동에 의해 빠르게 가속하면서 2차 속도를 약 3-3.5m/sec로 변환시킨다.

따라서, 플래그 가공시에는 1.5m/sec로 가공하고, 논플래그 가공시에는 빠른 속도로 가공해 주어야 하므로 모터의 구동에 의해 밑으로 내려오면서 빠르게 가속하여 3-3.5m/sec로 한번에 가공해 준 다음에 바로 위로 끌어올려서 다시 1.5m/sec로 가공하고, 이어 3-3.5m/sec로 가공하는 공정을 반복적으로 수행한다.

즉, 기존에는 상기 1차속도인 1.5m/sec로만 계속 가공하므로 논플래그 구간의 길이가 800mm일 경우, 한번에 가공하지 못했으나, 본 발명에 의하면 플래그 가공시 1.5m/sec의 1차속도와 3-3.5m/sec의 빠른 2차속도를 반복수행함으로써 논플래그 구간의 길이가 800mm일 경우, 한번에 가공할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명은 논플래그 구간의 길이가 800m로 제한되는 것은 아니고, 또한 1차 속도 및 2차 속도도 상기 실시예에 제한되는 것은 아니며 다양한 실시예에 의하여 다양한 방법으로 적용 가능함은 물론이다.

1:버퍼 롤러 2:엘피씨 카메라
3:다공판 4:레이저
5:피드롤러 6:추적롤러
7:버퍼롤러

Claims (3)

1. 가공조건을 세팅하는 제1과정,
   전극피딩속도를 1차속도로 하여 플래그를 가공하는 제2과정,
   상기 제2과정에서 플래그 가공이 완료되면, 전극피딩속도를 2차속도로 바꾸어 가공하는 제3과정,
   레이저 논플래그 가공위치로 이동하여 논플래그 가공위치일 경우 논플래그가공을 수행하는 제4과정,
   논플래그 가공이 완료되어 재료가 소진되면 종료하는 제5과정을 차례로 수행하는 것을 특징으로 하는 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제2과정에서 플래그 가공시 1차속도를 약 1.5m/sec로 하고, 상기 제4과정에서 논플래그 가공시 밑으로 내려오면서 모터에 의해 빠르게 가속하여 2차속도를 약 3-3.5m/sec로 변환시키는 것을 특징으로 하는 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 1차속도와 2차속도를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 원형 이차전지의 플래그를 레이저로 가공하는 방법.

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