KR20230094058A - 이차전지 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 이차전지 제조장치는 전극리드가 인출된 파우치의 실링부 양쪽에 각각 배치되고, 상기 실링부를 실링온도와 압력으로 압착하여 실링하는 한 쌍의 실링블록; 및 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록을 예열온도까지 예열하는 예열부재를 포함하며, 상기 예열부재는, 상기 한 쌍의 실링블록이 위치한 실링부의 표면을 예열온도까지 예열하는 제1 가열체; 및 상기 실링부를 향하는 한 쌍의 실링블록의 표면을 예열온도까지 예열하는 제2 가열체를 포함한다.

Description

이차전지 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 전극리드가 인출된 파우치의 실링부에 대한 실링력을 개선할 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다.
이와 같은 이차전지는 전극탭을 구비한 전극조립체, 상기 전극탭에 결합되는 전극리드, 상기 전극리드의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체를 수용하는 파우치, 및 상기 파우치의 실링부에 위치한 상기 전극리드에 구비되는 리드필름을 포함한다. 그리고 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부와, 상기 수용부의 테두리면을 따라 형성되면서 상기 수용부를 밀봉하는 실링부를 포함한다.
한편, 이차전지 제조방법은 파우치의 수용부에 전극조립체를 수용하는 수용공정, 한 쌍의 실링블록을 이용하여 파우치의 실링부를 실링하는 실링공정을 포함하며, 실링공정은 한 쌍의 실링블록의 온도를 올려 실링부에 열을 가함으로써 파우치의 실링부를 실링할 수 있다.
여기서 전극리드가 인출된 파우치의 실링부는 리드필름과 실링부가 열융착되면서 실링되는데, 이때 금속소재인 전극리드를 통한 열손실로 인해 실링력이 떨어지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 전극리드에 열원을 공급하는 리드히터 시스템을 도입하고 있으며, 이에 따라 전극리드를 통한 열손실을 최소화할 수 있고, 그 결과 실링부의 실링력을 높일 수 있다.
그러나 리드히터 시스템이 도입된 실링공정은 전극리드를 직접 가열하기 때문에 전극리드를 통한 열손실을 최소화할 수 있지만, 전극리드가 인출된 파우치 전체의 온도 편차가 발생하는 문제점이 있고, 이와 같은 문제점으로 인해 전극리드가 인출된 파우치의 실링부 전체의 실링력 편차가 발생할 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 특히 짧은 시간에 전극리드 또는 실링블록에 충분한 열량을 공급해주는데 한계가 있었다.
특허공개번호 제10-2019-0001910호.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 예열부재를 포함함으로써 파우치의 실링부를 실링하기 전에, 파우치의 실링부와 실링블록을 실링 온도 보다 낮은 예열 온도로 가열할 수 있고, 이에 따라 파우치의 실링부와 함께 전극리드도 예열 온도까지 가열되기 때문에 전극리드를 통한 열손실을 최소화할 수 있으며, 그 결과 전극리드가 인출된 파우치의 실링부에 대한 실링력을 높일 수 있다. 특히 전극리드가 인출된 파우치의 실링부를 균일하게 가열할 수 있고, 연속 생산시 실링블록의 온도가 낮아지는 것을 억제할 수 있다. 즉 실링블록을 통해 이차전지를 연속하여 실링하면 열원이 점차 낮아지게 되고, 이로 인해 실링공정 초반에 생산한 이차전지와 실링공정 중반 및 후반 생산한 이차전지의 실링강도에 차이가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명은 실링블록을 예열함으로써 실링블록의 열원이 낮아지는 것을 방지할 수 있고 그 결과 실링공정 전체에 대한 실링강도를 균일화할 수 있는 이차전지 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지 제조장치는 전극리드가 인출된 파우치의 실링부 양쪽에 각각 배치되고, 상기 실링부를 실링온도와 압력으로 압착하여 실링하는 한 쌍의 실링블록; 및 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록을 예열온도까지 예열하는 예열부재를 포함하며, 상기 예열부재는, 상기 한 쌍의 실링블록이 위치한 실링부의 표면을 예열온도까지 예열하는 제1 가열체; 및 상기 실링부를 향하는 한 쌍의 실링블록의 표면을 예열온도까지 예열하는 제2 가열체를 포함할 수 있다.
상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도는, 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가질 수 있다.
상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도가 서로 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도는 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있다.
상기 예열온도는, 100℃~230℃로 마련될 수 있다.
상기 제1 가열체 및 상기 제2 가열체는, 히팅 램프(Heating lamp)로 마련될 수 있다.
상기 예열부재는, 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제1 가열체와 상기 제2 가열체의 작동을 정지시켜서 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 예열을 중지하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 예열부재는, 상기 제1 가열체를 상기 한 쌍이 실링부를 향해 전진시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 제1 이동체와, 상기 제2 가열체를 한 쌍의 실링블록을 향해 이동시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 제2 이동체를 더 포함할 수 있다.
상기 예열온도는 상기 실링온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지 제조방법은 이차전지를 이송하되, 상기 이차전지는 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하는 이송단계; 상기 이차전지의 파우치에 형성된 실링부 양쪽에 한 쌍의 실링블록을 배치하는 배치단계; 예열부재를 이용하여 상호 대응하는 파우치의 실링부와 상기 한 쌍의 실링블록 표면을 예열온도까지 예열하는 예열단계; 및 예열온도로 예열된 실링블록을 실링온도까지 가열한 후, 예열온도까지 예열된 파우치의 실링부를 압착하여 실링하는 실링단계를 포함하고, 상기 예열단계는, 상기 한 쌍의 실링블록이 위치한 실링부의 표면을 예열부재의 제1 가열체로 예열온도까지 예열하는 열공정, 및 상기 실링부를 향하는 한 쌍의 실링블록의 표면을 예열부재의 제2 가열체로 예열온도까지 예열하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 예열단계에서 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도는 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가질 수 있다.
상기 예열단계에서 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도가 서로 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도는 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있다.
상기 예열온도는 100℃~230℃로 마련될 수 있다.
상기 제1 가열체 및 상기 제2 가열체는 히팅 램프(Heating lamp)를 사용할 수 있다.
상기 예열단계는, 온도감지센서를 통해 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 온도를 감지하는 공정과, 상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제어부를 통해 제1 가열체와 상기 제2 가열체의 작동을 정지시켜서 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 예열을 중지하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 이송단계는 이송 중인 상기 이차전지의 파우치에 형성된 실링부를 가열하여 예열하는 임시 예열공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 이차전지 제조장치 및 제조방법은 예열부재를 포함함으로써 파우치의 실링부를 실링하기 전에, 파우치의 실링부와 실링블록을 예열 온도까지 가열할 수 있고, 이에 따라 전극리드를 통한 열손실을 최소화하여 전극리드가 인출된 파우치의 실링부에 대한 실링력을 높일 수 있다. 특히 전극리드가 인출된 파우치의 실링부 전체를 균일하게 가열할 수 있고, 연속 생산시 손실되어 약해지는 실링블록의 온도를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치의 실링블록으로 파우치의 실링부를 압착한 상태를 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 이송단계를 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 배치단계 및 예열단계를 도시한 측면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 실링단계를 도시한 측면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 도시한 정면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지(10)는 도 1을 참조하면, 전극조립체(11)와, 전극조립체(11)의 전극탭에 결합되는 전극리드(13), 상기 전극리드(13)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체(11)를 수용하는 파우치(12), 및 상기 파우치의 실링부에 위치한 전극리드(13)에 구비되는 리드필름(14)을 포함한다.
전극조립체(11)는 복수의 분리막과 복수의 전극이 교대로 배치되는 구조를 가진다. 상기 복수의 전극은 양극과 음극일 수 있다. 그리고 복수의 전극에는 전극탭이 구비되고, 상기 전극탭에는 상기 전극리드(13)가 결합된다.
한편, 전극탭은 양극에 구비되는 양극탭과, 음극에 구비되는 음극탭을 포함하고, 전극리드는 양극탭에 결합되는 양극리드와, 음극탭에 결합되는 음극리드를 포함한다.
상기 파우치(12)는 전극조립체(11)를 수용하는 수용부(12a)와, 상기 수용부(12a)의 테두리면을 따라 형성되고 수용부(12a)를 밀봉하는 실링부(12b)를 포함한다.
그리고 리드필름(14)은 전극리드(13)와 파우치(12)의 실링부(12b) 사이의 밀봉력을 높이기 위한 것이다. 즉, 리드필름(14)은 상기 실링부(12b)에 위치한 전극리드(13)의 주면을 감싸는 형태로 마련된다.
상기와 같은 구조를 가진 이차전지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 통해 제조될 수 있다.
즉, 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 파우치(12)의 수용부(12a)에 전극조립체(11)를 수용한 다음, 한 쌍의 실링블록(110)을 이용하여 파우치(12)의 실링부(12b)를 실링하여 이차전지를 제조한다.
특히, 상기 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 파우치(12)의 실링부(12b)를 실링하기 전에 파우치(12)의 실링부(12b)와 실링블록(110)을 예열함으로써 전극리드(13)가 인출된 파우치(12)의 실링부(12b)의 실링력을 높일 수 있고, 전극리드로 빠져나가는 열손실을 제거 또는 최소화하여 실링력을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 전극리드(13)가 없는 파우치(12)의 실링부(12b)도 실링할 수 있지만, 본 발명에서는 전극리드(13)가 인출된 파우치의 실링부를 하나의 실시예로 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 한 쌍의 실링블록(110) 및 예열부재(120)를 포함한다.
한 쌍의 실링블록
한 쌍의 실링블록(110)은 전극조립체(11)가 수용된 파우치의 실링부를 실링하기 위한 것이다. 특히 한 쌍의 실링블록(110)은 전극리드(13)가 인출된 파우치의 실링부를 열과 압력으로 압착하여 실링하기 위한 것이다.
즉, 한 쌍의 실링블록(110)은 전극리드(13)가 인출된 파우치(12)의 실링부(12b) 양쪽에 대응되게 배치되고, 상기 실링부(12b)를 실링온도와 압력으로 압착하여 실링한다.
여기서 실링온도는 상기 실링부(12b)를 열융착하기 위한 실링블록의 가열된 온도를 말한다. 일례로, 실링온도는 190℃~230℃일 수 있다.
예열부재
예열부재(120)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치(12)의 실링부를 실링하기 전에 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도까지 예열하기 위한 것이다. 즉, 예열부재(120)는 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도까지 예열하면, 연속 생산시 손실되어 약해지는 실링블록의 온도를 억제할 수 있다. 즉 실링블록을 통해 이차전지를 연속하여 실링하면 열원이 약해지게 되고, 이로 인해 실링공정 초반에 생산한 이차전지와 실링공정 중반 및 후반 생산한 이차전지의 실링강도에 차이가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명은 실링블록을 예열함으로써 실링블록의 열원이 약해지는 것을 방지할 수 있고 그 결과 실링공정 전체에 대한 실링강도를 균일화할 수 있다. 또한 파우치(12)의 실링부(12b)와 함께 전극리드(13)도 예열되기 때문에 전극리드(13)로 빠져나가는 열손실을 제거 또는 최소화할 수 있다.
일례로, 예열부재(120)는 상기 한 쌍의 실링블록(110)이 위치한 실링부(12b)의 표면을 예열온도까지 예열하는 제1 가열체(121) 및 상기 실링부(12b)를 향하는 한 쌍의 실링블록(110)의 표면을 예열온도까지 예열하는 제2 가열체(122)를 포함한다.
이에 따라 예열부재(120)는 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도까지 상승시킴으로써 높은 실링강도를 가지기 위한 열에너지를 파우치에 공급하는 시간을 단축하여 생산성을 높일 수 있다. 더불어 연속 생산시 실링블록의 온도가 낮아지는 것을 억제함으로써 균일한 실링품질을 가진 이차전지를 생산할 수 있다. 다시 말해 강한 실링을 위해서는 열원인 실링블록이 파우치를 오랜시간 눌러주어야 하는데(예로 5초), 예비 가열을 추가할 경우 파우치의 실링부로부터 빠져 나가는 열손실을 최소화할 수 있고, 이에 따라 실링블록이 파우치를 눌러주는 시간도 크게 단축(예로 2초)할 수 있다. 그 결과 실링시간 단축과 실링강도 확보로 인해 생산성을 높일 수 있다(한편예로, 실링시간이 5초일 경우 시간당 720개(3600S/5S=720)의 이차전지를 생산할 수 있고, 실링시간이 2초일 경우 시간당 1800개(3600/2S=1800)의 이차전지를 생산할 수 있다. 즉 대략 2배의 생산성을 높일 수 있다).
특히, 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 함께 전극리드(13)가 함께 예열되기 때문에 상기 파우치(12)의 실링부(12b) 실링시 전극리드(13)로 빠져나가는 열손실을 방지 또는 최소화할 수 있고, 그 결과 상기 파우치(12)의 실링부(12b)를 높일 수 있다. 더욱이 예열부재(120)는 상기 파우치(12)의 실링부(12b) 전체의 온도 편차를 최소화할 수 있고, 그 결과 상기 파우치(12)의 실링부(12b) 전체를 균일하게 실링하여 실링불량을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도와 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록(110) 예열온도는 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가질 수 있다.
여기서 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도와 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록(110) 예열온도가 같은 온도를 가지면, 제1 가열체(121)와 제2 가열체(122)는 동일한 온도로 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 동시에 가열할 수 있다. 그리고 제1 가열체(121)와 제2 가열체(122)는 동일한 가열체를 사용할 수 있다.
한편, 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도와 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록(110) 예열온도가 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도는 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있다. 즉, 열에 의해 변형 가능성이 높은 실링부(12b)의 가열온도를 낮게 설정하고, 파우치(12)를 실링하기 위한 실링블록(110)의 가열온도를 높게 설정한다.
한편, 상기 실링부 및 실링블록의 예열온도는 100℃~230℃로 마련되고, 바람직하게는 150℃~200℃로 마련될 수 있다. 여기서 실링블록의 예열온도가 100℃ 이하이면, 실링블록을 예열온도에서 실링온도까지 상승시키는데 많은 시간이 소요되고, 실링블록의 예열온도가 230℃ 이상이면 실링블록을 예열온도에서 실링온도까지 상승시키는데 작은 시간이 소요되지만 실링블록을 예열온도까지 상승시키는데 많은 시간이 소요되기에 작업성이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 상기 제1 가열체(121) 및 상기 제2 가열체(122)는 히팅 램프(Heating lamp)를 사용할 수 있으며, 이에 따라 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110) 전체를 안정적으로 가열할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 예열부재(120)는, 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)의 온도를 감지하는 온도감지센서(123)와, 상기 온도감지센서(123)에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제1 가열체(121)와 상기 제2 가열체(122)의 작동을 정지시켜서 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)의 예열을 중지하는 제어부(124)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 예열부재(120)는 온도감지센서(123)와 제어부(124)를 포함함으로써 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도까지 안정적으로 예열할 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 예열부재(120)를 포함함으로써 전극리드(13)가 인출된 상기 파우치(12)의 실링부(12b)의 실링력을 높일 수 있고, 실링불량을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조장치를 이용한 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법은 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 이송단계, 배치단계, 예열단계, 실링단계를 포함한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 이송단계를 도시한 측면도이다.
이송단계
이송단계는 컨베이어 벨트(미도시) 등을 이용한 이송장치(20)로 이차전지(10)를 배치단계까지 이송한다. 한편, 이차전지(10)는 도 1을 참조하면, 전극조립체(11)와, 전극조립체(11)에 결합되는 전극리드(13), 상기 전극리드(13)의 선단이 외부로 인출된 상태로 상기 전극조립체(11)를 수용하는 파우치(12), 및 상기 파우치(12)에 위치한 전극리드(13)에 구비되는 리드필름(14)을 포함한다.
한편, 이차전지(10)는 앞에서 자세히 설명하였기 때문에 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 배치단계 및 예열단계를 도시한 측면도이다.
배치단계
배치단계는 상기 이차전지의 파우치(12)에 형성된 실링부(12b) 양쪽, 바람직하게는 전극리드(13)가 인출된 파우치(12)의 실링부(12b) 양쪽에 한 쌍의 실링블록(110)을 대응되게 배치한다. 이때 한 쌍의 실링블록(110)은 파우치(12)의 실링부(12b)로부터 소정거리 이격되게 배치된다.
예열단계
예열단계는 예열부재(120)를 이용하여 상호 대응하는 파우치(12)의 실링부(12b)와 상기 한 쌍의 실링블록(110) 표면을 예열온도까지 예열한다. 즉, 예열단계는 상기 한 쌍의 실링블록(110)이 위치한 실링부(12b)의 표면을 예열부재(120)의 제1 가열체(121)를 이용하여 예열온도까지 예열하는 공정, 및 상기 실링부(12b)를 향하는 한 쌍의 실링블록(110)의 표면을 예열부재(120)의 제2 가열체(122)를 이용하여 예열온도까지 예열하는 공정을 포함한다.
한편, 상기 예열단계에서 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도와 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도는 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가질 수 있다.
만약에 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도와 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록(110) 예열온도가 서로 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체(121)에 의해 예열된 실링부(12b)의 예열온도는 상기 제2 가열체(122)에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록(110) 예열온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있다. 이는 실링부(12b)는 실링블록(110) 보다 낮은 예열온도로 설정하여 실링부(12b)의 변형을 방지하고, 실링블록(110)은 실링부(12b) 보다 높은 예열온도로 설정하여 실링온도까지 상승시키는데 소요되는 시간을 단축시킨다.
상기 실링부 및 실링블록의 예열온도는 100℃~230℃로 마련되고, 바람직하게는 150℃~200℃로 마련될 수 있다.
상기 제1 가열체(121) 및 상기 제2 가열체(122)는 고온의 빛을 조사하는 히팅 램프(Heating lamp)를 사용할 수 있다. 이에 따라 실링부(12b)와 실링블록(110) 전체를 안정적이고 균일하게 예열온도까지 가열할 수 있다.
한편, 예열단계는 온도감지센서(123)를 통해 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)의 온도를 감지하는 공정과, 상기 온도감지센서(123)에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제어부(124)를 통해 제1 가열체(121)와 상기 제2 가열체(122)의 작동을 정지시켜서 상기 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)의 예열을 중지하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 예열단계는 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도까지 안정적으로 예열할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지 제조방법의 실링단계를 도시한 측면도이다.
실링단계
실링단계는 한 쌍의 실링블록(110)을 예열온도보다 높은 실링온도까지 가열한 후, 한 쌍의 실링블록(110)을 이용하여 예열온도까지 예열된 파우치(12)의 실링부(12b)를 압착하여 실링한다. 이때 한 쌍의 실링블록(110)은 예열된 파우치를 실링하게 함으로써 실링에 필요한 열원을 공급하는데 필요한 시간을 크게 단축시킬 수 있다. 특히 한 쌍의 실링블록(110)을 통해 파우치(12)의 실링부(12b)를 압착할 때 파우치(12)의 실링부(12b)로부터 인출된 전극리드(13)도 예열온도까지 가열된 상태이기 때문에 열손실을 방지할 수 있고, 그 결과 파우치(12)의 실링부(12b)에 대한 실링력 약화 및 불량을 방지할 수 있다.
즉, 전극리드(13)가 예열온도까지 예열되기 때문에 전극리드와 한 쌍의 실링블록(110)에 의해 가열 및 압착되는 파우치(12) 사이의 온도 편차의 최소화할 수 있고, 그에 따라 전극리드로 빠져나가는 열손실을 제거 또는 최소화할 수 있다.
이와 같은 단계가 완료되면 완제품 이차전지(10)를 제조할 수 있다.
한편, 상기 이송단계는 도 5를 참조하면, 이송 중인 상기 이차전지(10)의 파우치(12)에 형성된 실링부(12b)를 임시 가열체(120a)를 이용하여 가열하여 예열하는 임시 예열공정을 더 포함할 수 있으며, 상기 임시 가열체(120b) 이차전지(10)의 이송 라인을 따라 복수개가 설치되어 있다. 이에 따라 예열단계에서 파우치(12)의 실링부(12b)를 예열온도까지 상승시키는데 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있다. 여기서 임시 예열공정은 예열단계에서 파우치(12)의 실링부(12b)를 예열하는 온도 보다 낮은 온도로 파우치(12)의 실링부(12b)를 예열할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조장치]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 전극리드(13)가 인출된 파우치(12)의 실링부(12b) 양쪽에 대응되게 배치되고 파우치(12)의 실링부(12b)를 실링온도와 압력으로 실링하는 한 쌍의 실링블록(110), 한 쌍의 실링블록(110)을 통해 파우치(12) 실링부(12b)를 실링하기 전에 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록(110)을 실링온도보다 낮은 예열온도까지 예열하는 예열부재(120)를 포함한다.
예열부재(120)는 상기 한 쌍의 실링블록(110)이 위치한 실링부(12b)의 표면을 예열온도까지 예열하는 제1 가열체(121) 및 상기 실링부(12b)를 향하는 한 쌍의 실링블록(110)의 표면을 예열온도까지 예열하는 제2 가열체(122)를 포함한다.
한편, 예열부재(120)는 상기 제1 가열체(121)를 파우치(12)의 실링부(12b)를 향해 이동시키거나 또는 원위치로 제1 이동체(125)와, 제2 가열체(122)를 한 쌍의 실링블록(110)을 향해 이동시키거나 또는 원위치로 이동시키는 제2 이동체(126)를 포함한다. 상기 제1 이동체(125) 또는 상기 제2 이동체(126)는 실린더일 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지 제조장치(100)는 제1 이동체(125)와 제2 이동체(126)를 포함함으로써 파우치(12)의 실링부(12b)와 제1 가열체(121) 사이의 거리, 한 쌍의 실링블록(110)과 제2 가열체(122) 사이의 거리를 조절할 수 있고, 이에 따라 파우치(12)의 실링부(12b)와 한 쌍의 실링블록을 보다 균일하고 안정적으로 예열온도까지 예열할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
10: 이차전지
11: 전극조립체
12: 파우치
12a: 수용부
12b: 실링부
13: 전극리드
14: 리드필름
100: 이차전지 제조장치
110: 실링블록
120: 예열부재
121: 제1 가열체
122: 제2 가열체
123: 온도감지센서
124: 제어부
125: 제1 이동체
126: 제2 이동체

Claims (15)

  1. 전극리드가 인출된 파우치의 실링부 양쪽에 각각 배치되고, 상기 실링부를 실링온도와 압력으로 압착하여 실링하는 한 쌍의 실링블록; 및
    상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록을 예열온도까지 예열하는 예열부재를 포함하며,
    상기 예열부재는,
    상기 한 쌍의 실링블록이 위치한 실링부의 표면을 예열온도까지 예열하는 제1 가열체; 및
    상기 실링부를 향하는 한 쌍의 실링블록의 표면을 예열온도까지 예열하는 제2 가열체를 포함하는 이차전지 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도는, 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가지는 이차전지 제조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도가 서로 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도는 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도 보다 낮은 온도를 가지는 이차전지 제조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 예열온도는, 100℃~230℃로 마련되는 이차전지 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 가열체 및 상기 제2 가열체는, 히팅 램프(Heating lamp)로 마련되는 이차전지 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 예열부재는, 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제1 가열체와 상기 제2 가열체의 작동을 정지시켜서 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 예열을 중지하는 제어부를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 예열부재는, 상기 제1 가열체를 상기 한 쌍이 실링부를 향해 전진시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 제1 이동체와, 상기 제2 가열체를 한 쌍의 실링블록을 향해 이동시키거나 또는 원위치로 복귀시키는 제2 이동체를 더 포함하는 이차전지 제조장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 예열온도는 상기 실링온도 보다 낮은 온도를 가지는 이차전지 제조장치.
  9. 이차전지를 이송하되, 상기 이차전지는 전극조립체와, 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하는 이송단계;
    상기 이차전지의 파우치에 형성된 실링부 양쪽에 한 쌍의 실링블록을 배치하는 배치단계;
    예열부재를 이용하여 상호 대응하는 파우치의 실링부와 상기 한 쌍의 실링블록 표면을 예열온도까지 예열하는 예열단계; 및
    예열온도로 예열된 실링블록을 실링온도까지 가열한 후, 예열온도까지 예열된 파우치의 실링부를 압착하여 실링하는 실링단계를 포함하고,
    상기 예열단계는, 상기 한 쌍의 실링블록이 위치한 실링부의 표면을 예열부재의 제1 가열체로 예열온도까지 예열하는 공정, 및 상기 실링부를 향하는 한 쌍의 실링블록의 표면을 예열부재의 제2 가열체로 예열온도까지 예열하는 공정을 포함하는 이차전지 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 예열단계에서 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도는 같은 온도이거나 또는 서로 다른 온도를 가지는 이차전지 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 예열단계에서 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도와 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도가 서로 다른 온도를 가지면, 상기 제1 가열체에 의해 예열된 실링부의 예열온도는 상기 제2 가열체에 의해 예열된 한 쌍의 실링블록 예열온도 보다 낮은 온도를 가지는 이차전지 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 예열온도는 100℃~230℃로 마련되는 이차전지 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 가열체 및 상기 제2 가열체는 히팅 램프(Heating lamp)를 사용하는 이차전지 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 예열단계는, 온도감지센서를 통해 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 온도를 감지하는 공정과, 상기 온도감지센서에 의해 감지된 온도가 예열온도까지 상승하면 제어부를 통해 제1 가열체와 상기 제2 가열체의 작동을 정지시켜서 상기 파우치의 실링부와 한 쌍의 실링블록의 예열을 중지하는 공정을 더 포함하는 이차전지 제조방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 이송단계는 이송 중인 상기 이차전지의 파우치에 형성된 실링부를 가열하여 예열하는 임시 예열공정을 더 포함하는 이차전지 제조방법.
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KR20190001910A (ko) 2017-06-28 2019-01-07 아즈빌주식회사 조명 제어 방법 및 장치

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