KR20230082462A

KR20230082462A - 파우치형 전지의 프리 폴딩장치

Info

Publication number: KR20230082462A
Application number: KR1020210170400A
Authority: KR
Inventors: 백주환; 오정수; 이진수; 황승진
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-08
Also published as: EP4272933A1; JP2024505052A; WO2023101253A1; CN116783059A; US20240113362A1

Abstract

개시되는 발명은 파우치형 전지의 프리 폴딩장치에 관한 것으로서, 하나의 예에서, 파우치형 전지의 프리 폴딩장치는, 한 쌍의 컬럼 및 상기 컬럼의 상부를 연결하는 가로대를 포함하는 메인 프레임;과, 상기 가로대의 하방으로 상기 한 쌍의 컬럼을 가로질러서 고정 설치되고, 상단이 평평한 포밍 돌출부를 구비하는 리브;와, 상기 컬럼을 따라 상하방향으로 이동시키는 선형 구동부를 포함하고, 상기 리브의 상방에 배치되는 푸셔 지지부; 및 상기 푸셔 지지부에 설치되고, 상기 포밍 돌출부에 대해 정렬된 푸셔;를 포함한다.

Description

파우치형 전지의 프리 폴딩장치{PRE FOLDING DEVICE FOR POUCH TYPE BATTERY}

본 발명은 파우치형 전지의 프리 폴딩장치에 관한 것으로서, 전극조립체가 수용되는 두 개의 수납부를 연결하는 돌출된 브릿지에 대해 예비가공을 수행함으로써 파우치형 전지의 품질을 향상하고 불량을 줄일 수 있는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고, 또한 화석연료를 대체할 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.

이차전지를 전지케이스의 형상면에서 보면, 대표적으로 전극조립체가 각각 원통형과 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그리고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 측면에서 우수한 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

이중에서 파우치형 전지는 형상 면에서는 얇은 두께로 이루어져 있고, 적층 배열이 용이하며, 형상을 일부 변형할 수 있다는 이점으로 인해 그 수요가 높다. 파우치형 전지는 전극조립체의 수납이 가능한 파우치 형태의 라미네이트 시트에 전극조립체와 전해액이 내장된 구조로 이루어져 있으며, 라미네이트 시트의 수지층은 열에 의한 융착이 가능한 특징이 있다.

도 1은 종래 파우치형 전지를 제조하는 일련의 공정 중의 하나인 폴딩 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 폴딩 공정은, 전극조립체(4)를 담은 반으로 접힌 라미네이트 시트(1)를 밀봉(실링)하기 전단계의 공정으로서, 라미네이트 시트에(1)는 전극조립체(4)를 수용하는 오목한 두 개의 수납부(2)(업계에서는, "컵"이라 부르기도 함)가 형성되어 있으며, 두 개 수납부(2)의 측벽을 이루는 중간의 돌출된 브릿지(3) 부분을 반으로 접음으로써 후속되는 밀봉 공정을 준비한다.

그런데, 파우치형 전지가 대형 셀로 제작되기 시작하면서 종래의 폴딩 공정을 개선할 필요성이 대두되었다. 즉, 파우치형 전지의 용량과 크기가 증대됨에 따라 라미네이트 시트의 두께도 종래 대비 120% 정도로 더 두꺼워졌다. 이는 대용량 파우치형 전지의 내압성을 확보하기 위한 필연적인 변화인데, 라미네이트 시트의 두께 증가는 폴딩 공정에 영향을 주었다.

두께가 증가한 라미네이트 시트의 강성 증가는, 도 1에서의 폴딩 공정에서, 두 개 수납부의 측벽을 이루는 중간의 브릿지 부분을 반으로 접을 때 브릿지가 완전히 펴지지 못하게 하였다. 이에 따라 제대로 펴지지 않은 브릿지의 첨부가 수납부 안의 전극조립체를 밀게 되었고, 이는 전극조립체의 바람직한 정렬 상태를 틀어버리는 결과로 이어졌다.

이러한 문제점을 해결하는 하나의 방안으로서, 전극조립체를 담지 않은 라미네이트 시트를 예비적인 1차 폴딩공정으로 반으로 접은 다음에 다시 원상태로 펴고, 이후에 전극조립체를 수납부에 담고서 반으로 완전히 접는 2차 폴딩공정으로 마무리하기도 하였다.

1차 폴딩공정을 통해 브릿지의 강성을 약화시키는 것은 종래의 문제를 해결하기에 효과적이긴 했지만, 전극조립체가 없는 빈 상태의 라미네이트 시트를 정확히 반으로 접는 것은 다소 복잡한 기구장치를 설계하도록 하였고, 또한 2번의 폴딩공정이 필요한 만큼 폴딩장치가 차지하는 설비면적이 증가하고 택타임이 늘어난다는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1603074호 (2016.03.08 등록)

본 발명은 예비적인 1차 폴딩공정 없이 1회의 메인 폴딩공정만으로 두께가 두꺼운 라미네이트 시트 재질의 파우치형 전지의 폴딩공정을 진행할 수 있도록 하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 파우치형 전지의 프리 폴딩장치에 관한 것이다. 하나의 예에서, 파우치형 전지의 프리 폴딩장치는, 한 쌍의 컬럼 및 상기 컬럼의 상부를 연결하는 가로대를 포함하는 메인 프레임;과, 상기 가로대의 하방으로 상기 한 쌍의 컬럼을 가로질러서 고정 설치되고, 상단이 평평한 포밍 돌출부를 구비하는 리브;와, 상기 컬럼을 따라 상하방향으로 이동시키는 선형 구동부를 포함하고, 상기 리브의 상방에 배치되는 푸셔 지지부; 및 상기 푸셔 지지부에 설치되고, 상기 포밍 돌출부에 대해 정렬된 푸셔;를 포함한다.

본 발명의 파우치형 전지의 프리 폴딩장치에 의하면, 전극조립체를 수용하는 오목한 두 개의 수납부 중간에 돌출형성된 브릿지를 포함하는 라미네이트 시트는 상기 브릿지가 상기 포밍 돌출부에 끼워지도록 투입되고, 상기 푸셔 지지부의 하강에 의해 상기 푸셔가 상기 브릿지의 첨부를 가압하여 평평하게 소성변형시키게 된다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 푸셔는, 롤러 주행부의 구동에 의해 상기 푸셔 지지부의 길이방향을 따라 이동하는 롤러인 것을 특징으로 한다.

상기 롤러는 상기 롤러 주행부의 구동에 의해 상기 포밍 돌출부 위를 주행할 수 있다.

그리고, 상기 롤러의 회전축에 연결되어 상기 롤러를 회전구동하는 롤러 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 푸셔는, 상기 포밍 돌출부의 길이에 대응하는 길이를 가진 바형 푸셔인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 푸셔의 폭은 상기 포밍 돌출부의 상단 폭보다 넓을 수 있다.

하나의 예에서, 상기 선형 구동부는 상기 푸셔 지지부의 하강 동작시에 인가되는 전원 부하가 기준값에 도달했을 때 하강 동작을 정지할 수 있다.

또 다른 예에 의하면, 상기 푸셔를 가열하는 가열수단이 구비될 수 있으며, 여기서 상기 가열수단은, 상기 라미네이트 시트의 내부 절연층을 이루는 열가소성 수지의 용융점 미만의 온도 범위로 상기 푸셔를 가열할 수 있다.

상기와 같은 구성을 구비한 파우치형 전지의 프리 폴딩장치를 이용하면, 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하는 수납부가 두께방향 양측으로 돌출되고, 상기 수납부의 측벽을 형성하는 일 모서리를 제외한 3면의 테두리가 열융착으로 밀봉된 파우치형 전지케이스;를 포함하는 파우치형 전지로서, 상기 수납부 측벽의 중간을 따라 소성가공된 평평부가 연장 형성된 파우치형 전지를 제공할 수 있다.

상기한 구성을 구비한 본 발명의 파우치형 전지의 프리 폴딩장치를 이용하면, 종래와 같이 라미네이트 시트를 예비적인 1차 폴딩공정으로 반으로 접은 다음에 다시 원상태로 펴고 그 이후에 전극조립체를 수납부에 담고서 반으로 완전히 접는 2차 폴딩공정의 2차례의 폴딩공정 없이, 한 번의 메인 폴딩공정만으로 파우치형 전지를 제조할 수 있다.

특히, 본 발명의 프리 폴딩장치는 파우치형 전지케이스의 수납부 측벽의 중간을 따라 소성가공된 평평부를 연장 형성하므로, 두꺼운 라미네이트 시트를 사용하는 경우에도 제대로 펴지지 않은 브릿지의 첨부가 수납부 안의 전극조립체를 밀어서 본래의 정렬 상태를 틀어버리는 문제가 발생하지 않게 된다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 상세한 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 파우치형 전지를 제조하기 위한 폴딩 공정을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 프리 폴딩장치에 대한 제1 실시형태를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 프리 폴딩장치의 작동을 설명하는 도면.
도 4는 도 2의 프리 폴딩장치를 이용한 파우치의 프리 폴딩과 메인 폴딩의 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 프리 폴딩장치에 대한 제2 실시형태를 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 이하에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 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 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

본 발명은 파우치형 전지의 프리 폴딩장치(이하, 간략히 "프리 폴딩장치"라 함)에 관한 것이다.

하나의 예에서, 프리 폴딩장치는, 뼈대를 이루는 메인 프레임과, 메인 프레임에 설치되는 리브 및 푸셔 지지부를 구비하며, 푸셔 지지부에는 푸셔가 설치된다.

메인 프레임은 한 쌍의 컬럼 및 상기 컬럼의 상부를 연결하는 가로대를 포함한다. 그리고, 리브는 상기 가로대의 하방으로 상기 한 쌍의 컬럼을 가로질러서 고정 설치되고, 상단이 평평한 포밍 돌출부를 구비한다. 아울러, 리브의 상방에 배치되는 푸셔 지지부는 상기 컬럼을 따라 상하방향으로 이동시키는 선형 구동부를 포함하고, 상기 푸셔 지지부에 설치되는 푸셔는 상기 리브의 포밍 돌출부에 대해 정렬되어 있다.

본 발명의 프리 폴딩장치에 의하면, 전극조립체를 수용하는 오목한 두 개의 수납부 중간에 돌출형성된 브릿지를 포함하는 라미네이트 시트는 상기 브릿지가 상기 포밍 돌출부에 끼워지도록 투입되고, 상기 푸셔 지지부의 하강에 의해 상기 푸셔가 상기 브릿지의 첨부를 가압하여 평평하게 소성변형시키게 된다.

이러한 프리 폴딩장치를 이용하면, 종래와 같이 라미네이트 시트를 예비적인 1차 폴딩공정으로 반으로 접은 다음에 다시 원상태로 펴고 그 이후에 전극조립체를 수납부에 담고서 반으로 완전히 접는 2차 폴딩공정의 2차례의 폴딩공정 없이, 한 번의 메인 폴딩공정만으로 라미네이트 시트를 접어서 파우치형 전지를 제조할 수 있다.

특히, 프리 폴딩장치는 파우치형 전지케이스의 수납부 측벽의 중간을 따라 소성가공된 평평부를 연장 형성하므로, 두꺼운 라미네이트 시트를 사용하는 경우에도 제대로 펴지지 않은 브릿지의 첨부가 수납부 안의 전극조립체를 밀어서 본래의 정렬 상태를 틀어버리는 문제가 발생하지 않게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 프리 폴딩장치에 대해 구체적으로 설명한다.

[제1 실시형태]

도 2는 본 발명의 프리 폴딩장치(10)에 대한 제1 실시형태를 도시한 도면, 그리고 도 3은 프리 폴딩장치(10)의 작동을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 프리 폴딩장치(10)는 메인 프레임(100)과, 리브(200), 푸셔 지지부(300), 그리고 푸셔(400)를 포함한다.

메인 프레임(100)은 프리 폴딩장치(10)의 뼈대를 이루는 프레임으로서, 연직방향으로 세워진 한 쌍의 컬럼(110) 및 컬럼(110)의 상부를 연결하는 가로대(120)를 포함한다. 메인 프레임(100)의 바닥에는 프리 폴딩장치(10)를 지탱하는 지지부재(130)가 있으며, 한 쌍의 컬럼(110) 사이는 비어있다.

리브(200)는 가로대(120)의 하방으로 한 쌍의 컬럼(110)을 가로질러서 고정 설치되는 횡부재에 해당한다. 리브(200)의 양 단부는 컬럼(110) 상에 고정되어 단단하게 지지되며, 리브(200)에는 상단이 평평한 포밍 돌출부(210)가 구비된다.

그리고, 리브(200)의 상방, 다시 말해 가로대(120)와 리브(200) 사이에는 컬럼(110)을 따라 상하방향으로 이동할 수 있는 푸셔 지지부(300)가 배치된다. 푸셔 지지부(300)는 컬럼(110)에 형성된 레일에 결합하여 상하로 선형이동이 가능하게 연결된다. 푸셔 지지부(300)의 상하이동은 선형 구동부(310), 예를 들어 리니어 모터에 의해 이루어진다.

도시된 실시형태에서는 푸셔 지지부(300)에 선형 구동부(310)가 장착되어 있지만, 메인 프레임(100)상에 선형 구동부(310)가 설치될 수도 있다. 이런 점에서, 선형 구동부(310)가 푸셔 지지부(300)를 상하이동시킨다는 기능을 고려하여 푸셔 지지부(300)에 포함되는 구성으로 표현한 것이며, 이러한 기재가 선형 구동부(310)의 장착위치를 푸셔 지지부(300)로 한정하는 것은 아니다.

푸셔(400)는 푸셔 지지부(300)에 설치되는 부재로서, 일종의 가압부재라 말할 수 있다. 푸셔(400)는 하방에 위치한 리브(200)의 포밍 돌출부(210)에 대해 정렬되어 있다. 즉, 푸셔(400)는 포밍 돌출부(210)를 일종의 받침대로 사용하여, 포밍 돌출부(210) 위에 올려진 라미네이트 시트(530)의 브릿지(534) 첨부를 누른다.

이를 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다면, 프리폴딩의 이전 공정에서 라미네이트 시트(530)는 전극조립체(510)를 수용하는 오목한 두 개의 수납부(532)와 그 중간에 브릿지(534)가 돌출형성된 형태로 성형된다. 브릿지(534)는 두 개의 수납부(532)를 구획하는 접혀진 연결부분인데, 브릿지(534)의 중앙이 180도로 펴짐으로써 전지케이스(520) 상으로는 수납부(532)의 측벽(533)을 형성하게 되는 부분이다.

이러한 형태로 성형된 라미네이트 시트(530)는 브릿지(534)가 리브(200)의 포밍 돌출부(210)에 끼워짐으로써 본 발명의 프리 폴딩장치(10)에 투입된다. 이렇게 라미네이트 시트(530)가 프리 폴딩장치(10)에 투입되면, 도 3에 도시된 것처럼 푸셔 지지부(300)는 선형 구동부(310)의 작동에 의해 리브(200)를 향해 하강하고, 하강한 푸셔 지지부(300)에 설치된 푸셔(400)는 포밍 돌출부(210)에 끼워진 브릿지(534)의 첨부를 가압하여 평평하게 소성변형시키게 된다.

여기서, 푸셔(400)의 폭은 포밍 돌출부(210)의 상단 폭보다 넓은 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해, 브릿지(534)의 첨부에 형성되는 평평부(535)의 폭은 포밍 돌출부(210)의 상단 폭에 대응하도록 설계하고, 포밍 돌출부(210)에 올려진 브릿지(534)를 가압하는 푸셔(400)의 폭은 포밍 돌출부(210)의 상단 폭보다 넓게 함으로써 소성가공되는 평평부(535)의 폭에 모자람이 없도록 구성할 수 있다. 필요하다면, 푸셔(400)의 재질을 라미네이트 시트(530)보다는 단단하지만 포밍 돌출부(210)보다는 무르게 함으로써 푸셔(400)와 라미네이트 시트(530) 사이의 밀착도를 더욱 향상시킬 수도 있다.

이상의 과정은 본 발명에서 정의하는 프리 폴딩에 해당하는 것으로서, 이러한 프리 폴딩은 라미네이트 시트(530)가 전극조립체(510)를 수납하지 않은 상태에서 진행된다. 또한, 본 발명에서의 프리 폴딩은 라미네이트 시트(530)를 반으로 접는 종래의 1차 폴딩과는 구별되는 것으로서, 메인 폴딩에 앞서서 진행되는 예비공정으로서 평평부(535)를 만드는 소성가공으로 이해되어야 한다.

프리 폴딩이 완료되면 브릿지(534)는 전 영역에 걸쳐 그 첨부가 평활한 평평부(535)를 이루게 된다. 프리 폴딩이 끝난 후에 전극조립체(510)가 수납부(532)에 수용되며, 브릿지(534)를 역으로 180도로 접는 메인 폴딩이 수행된다. 메인 폴딩을 끝마치면 180도로 접혀있던 브릿지(534)는 수납부(532)의 측벽(533)을 이루는 형태로 펴지게 되는데, 본 발명의 프리 폴딩장치(10)를 이용하면 브릿지(534)의 첨부가 평평부(535)를 형성함에 따라 종래처럼 브릿지(534)의 첨부가 수납부(532) 안의 전극조립체(510)를 밀어내는 문제가 발생하지 않게 된다. 즉, 브릿지(534)의 첨부가 평평부(535)를 형성함에 따라 처음보다 높이가 낮아져 있고, 또한 브릿지(534)의 첨부는 이미 소성변형된 상태이기 때문에 메인 폴딩공정에서 변형이 크게 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명의 예비 폴딩을 거친 라미네이트 시트(530)는 메인 폴딩이 끝난 후에도 브릿지(534)가 전극조립체(510)의 정렬을 흐트러트리지 않게 되는 것이다.

본 발명의 프리 폴딩장치(10)를 이용하면 다음과 같은 구성을 가진 파우치형 전지(500)를 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 파우치형 전지(500)의 형태적 특징은 도 4를 참조할 수 있다.

파우치형 전지(500)는 전극조립체(510) 및 전지케이스(520)를 포함하는데, 전지케이스(520)는 전극조립체(510)를 수용하는 수납부(532)가 두께방향 양측으로 돌출되고, 수납부(532)의 측벽(533)을 형성하는 일 모서리를 제외한 3면의 테두리가 열융착으로 밀봉되어 있다. 여기서, 전지케이스(520)는 수납부(532) 측벽(533)(즉, 라미네이트 시트가 단절 없이 연결된 측면)의 중간을 따라 소성가공된 평평부(535)가 연장 형성되어 있다. 이러한 수납부(532)의 측벽(533)은 브릿지(534)의 첨부가 평평하게 소성가공된 결과로서, 브릿지(534) 중앙의 평평부(535)는 전극조립체(510)의 정렬을 양호하게 유지시키고 외관품질도 향상시킨다.

다시 도 2로 돌아가, 제1 실시형태의 다른 구성에 대해서도 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 실시형태에서, 푸셔(400)는 롤러 주행부(412)의 구동에 의해 푸셔 지지부(300)의 길이방향을 따라 이동하는 롤러(410)로 구성되어 있다. 롤러(410)는 회전축을 구비하여 회전(자전)할 수 있으며, 브릿지(534)의 첨부를 가압한 롤러(410)는 롤러 주행부(412)의 구동에 의해 컬럼(110)을 가로지르는 방향(도면에서의 좌우방향)을 따라 회전 주행한다. 이로써, 푸셔(400)인 롤러(410)는 브릿지(534)의 전 영역에 대해 그 첨부를 평평하게 소성가공하게 된다.

또한, 롤러(410)를 자율적으로 회전시키는 롤러 구동부(414)를 더 포함할 수도 있다. 롤러(410)의 회전축에 연결된 롤러 구동부(414)는 동력에 의해 롤러(410)를 회전구동하며, 동력에 의해 회전하는 롤러(410)는 외부조건(예를 들면, 표면조도나 마찰력의 변동 등)의 영향을 받지 않으면서 브릿지(534)의 첨부를 더욱 균일하게 누를 수 있다.

그리고, 선형 구동부(310)는 푸셔 지지부(300)의 하강 동작시에 인가되는 전원 부하가 기준값에 도달했을 때 하강 동작을 정지할 수 있다. 물론 이러한 제어는 도시되지 않은 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 푸셔 지지부(300)의 하강 하한, 다시 말해 푸셔(400)가 브릿지(534)의 첨부를 누르는 압력 상한은 각종 센서를 통해 측정되고 제어될 수 있다. 그 하나의 예로서, 푸셔 지지부(300)가 하강할 때 선형 구동부(310)에 강한 부하가 작용하면 이것은 바로 푸셔(400)와 포밍 돌출부(210)가 맞닿아 실질적인 위치이동 없이 압력을 가하고 있음을 의미하므로, 선형 구동부(310)에 인가되는 전원을 감시하여 그 작동 하한을 설정할 수 있다.

[제2 실시형태]

도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 프리 폴딩장치(10)를 도시하고 있다.

도 5의 제2 실시형태에서, 전술한 제1 실시형태와 다른 점은, 푸셔(400)가 포밍 돌출부(210)의 길이에 대응하는 길이를 가진 바형 푸셔(420)라는 것에 있다. 즉, 제1 실시형태의 푸셔(400)는 롤러(410)인 반면, 제2 실시형태의 푸셔(400)는 기다란 바 형태를 가진 바형 푸셔(420)이다.

푸셔(400)를 포밍 돌출부(210)의 길이에 대응하는 기다란 바형 푸셔(420)로 구성하면, 제1 실시형태에 포함된 롤러 주행부(412)와 롤러 구동부(414)의 구성이 필요 없다는 이점이 생긴다. 즉, 프리 폴딩장치(10)의 구성이 간단해지고, 이에 따라 제어내용도 단순화된다.

다만, 바형 푸셔(420)의 1회 하강에 의해 브릿지(534)에 완전한 평평부(535)를 만들어야 하기 때문에, 브릿지(534)의 소성가공 측면에 있어서는 다소 불리한 점이 있을 수 있다.

이를 고려하여, 바형 푸셔(420)에 대해서도, 바형 푸셔(420)의 폭을 포밍 돌출부(210)의 상단 폭보다 넓게 하고, 바형 푸셔(420)의 재질을 라미네이트 시트(530)보다는 단단하지만 포밍 돌출부(210)보다는 무르게 하는 등의 구성을 적용할 수 있다.

나아가, 필요하다면 바형 푸셔(420)를 가열하는 가열수단(430)을 추가로 구비할 수도 있다. 바형 푸셔(420)의 온도가 올라감으로써 라미네이트 시트(530)의 성형성을 향상시킬 수 있다.

다만, 뜨거운 바형 푸셔(420)는 라미네이트 시트(530)의 내부 절연층을 이루는 열가소성 수지를 용융시킬 우려가 있다. 따라서, 가열수단(430)은 라미네이트 시트(530) 내부 절연층의 용융점 미만의 온도 범위로 바형 푸셔(420)를 가열하는 것이 적절하다.

예컨대, 라미네이트 시트(530)는 알루미늄 박막층, 알루미늄 박막층에 대해 전극조립체(510)와 대면하는 내측에 형성된 제1 수지층, 및 알루미늄 박막층에 대해 외측에 형성된 제2 수지층을 포함하는 3층 구조일 수 있다(도면 미도시). 제1 수지층은 내부 절연층을 이루는 열가소성 수지로서 폴리프로필렌(PP) 수지로 이루어질 수 있고, 제2 수지층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지일 수 있다. 폴리프로필렌 재질의 제1 수지층은 라미네이트 시트(530)의 긴밀한 융착을 위해 제2 수지층에 비해 용융점이 더 낮다. 예를 들어, 폴리프로필렌(PP) 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 비해 그 용융점이 약 100℃ 정도 낮은 170℃ 정도다.

이와 같이, 라미네이트 시트(530)의 내부 절연층이 폴리프로필렌(PP) 수지라면, 가열수단(430)은 폴리프로필렌(PP) 수지의 용융점인 170℃ 보다 낮은 온도범위, 예를 들어 100∼140℃ 범위의 온도로서 바형 푸셔(420)를 가열하는 것이 바람직할 것이다.

여기서, 가열수단(430)은 제2 실시형태의 바형 푸셔(420)에 구비되는 것으로 설명되었지만, 제1 실시형태의 푸셔(400)인 롤러(410)에도 가열수단(430)이 구비될 수 있을 것이다. 따라서, 가열수단(430)에 대한 이상의 설명은 가열수단(430)이 제2 실시형태의 바형 푸셔(420)에 구비되는 것이 더 유용하다는 취지로 이해될 필요가 있다.

이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 프리 폴딩장치 100: 메인 프레임
110: 컬럼 120: 가로대
200: 리브 210: 포밍 돌출부
300: 푸셔 지지부 310: 선형 구동부
400: 푸셔 410: 롤러
412: 롤러 주행부 414: 롤러 구동부
420: 바형 푸셔 430: 가열수단
500: 파우치형 전지 510: 전극조립체
520: 전지케이스 530: 라미네이트 시트
532: 수납부 533: 측벽
534: 브릿지 535: 평평부

Claims

한 쌍의 컬럼과, 상기 컬럼의 상부를 연결하는 가로대를 포함하는 메인 프레임;
상기 가로대의 하방으로 상기 한 쌍의 컬럼을 가로질러서 고정 설치되고, 상단이 평평한 포밍 돌출부를 구비하는 리브;
상기 컬럼을 따라 상하방향으로 이동시키는 선형 구동부를 포함하고, 상기 리브의 상방에 배치되는 푸셔 지지부; 및
상기 푸셔 지지부에 설치되고, 상기 포밍 돌출부에 대해 정렬된 푸셔;
를 포함하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제1항에 있어서,
전극조립체를 수용하는 오목한 두 개의 수납부 중간에 돌출형성된 브릿지를 포함하는 라미네이트 시트는 상기 브릿지가 상기 포밍 돌출부에 끼워지도록 투입되고,
상기 푸셔 지지부의 하강에 의해 상기 푸셔가 상기 브릿지의 첨부를 가압하여 평평하게 소성변형시키는 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제2항에 있어서,
상기 푸셔는,
롤러 주행부의 구동에 의해 상기 푸셔 지지부의 길이방향을 따라 이동하는 롤러인 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제3항에 있어서,
상기 롤러는 상기 롤러 주행부의 구동에 의해 상기 포밍 돌출부 위를 주행하는 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제4항에 있어서,
상기 롤러의 회전축에 연결되어 상기 롤러를 회전구동하는 롤러 구동부를 더 포함하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제2항에 있어서,
상기 푸셔는,
상기 포밍 돌출부의 길이에 대응하는 길이를 가진 바형 푸셔인 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제2항에 있어서,
상기 푸셔의 폭은 상기 포밍 돌출부의 상단 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제2항에 있어서,
상기 선형 구동부는 상기 푸셔 지지부의 하강 동작시에 인가되는 전원 부하가 기준값에 도달했을 때 하강 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제2항에 있어서,
상기 푸셔를 가열하는 가열수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
제9항에 있어서,
상기 가열수단은, 상기 라미네이트 시트의 내부 절연층을 이루는 열가소성 수지의 용융점 미만의 온도 범위로 상기 푸셔를 가열하는 것을 특징으로 하는 파우치형 전지의 프리 폴딩장치.
전극조립체; 및
상기 전극조립체를 수용하는 수납부가 두께방향 양측으로 돌출되고, 상기 수납부의 측벽을 형성하는 일 모서리를 제외한 3면의 테두리가 열융착으로 밀봉된 파우치형 전지케이스;
를 포함하고,
상기 측벽의 중간을 따라 소성가공된 평평부가 연장 형성된 것을 특징으로 하는 파우치형 전지.