KR20240066764A - 성형 장치, 파우치 셀 제조 방법 및 전지 케이스 - Google Patents

성형 장치, 파우치 셀 제조 방법 및 전지 케이스 Download PDF

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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은, 전극 조립체를 수용하는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조하는 성형 장치, 이를 이용한 파우치 셀 제조 방법, 및 전지 케이스에 관한 것이다.
본 발명에 따른 파우치 필름으로부터 전지 케이스를 제조하는 성형 장치는, 다이, 및 제1 펀치 및 제2 펀치를 포함하며, 상기 파우치 필름이 성형되도록 상기 다이를 향해 상기 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함하고, 상기 제1 펀치는, 전극과 분리막이 적층된 형태의 전극 조립체가 수용되도록 상기 파우치 필름을 성형하는 제1 컵 성형부, 및 상기 제1 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형돌기 및 타방향으로 연장된 제2 성형돌기를 포함하며, 상기 다이를 향해 돌출된 형상의 성형 돌출부를 포함하고, 상기 제2 펀치는, 상기 제1 컵 성형부와 함께 상기 파우치 필름에 상기 전극 조립체가 수용되는 공간을 성형하는 제2 컵 성형부, 및 상기 제2 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형홈 및 타방향으로 연장된 제2 성형홈을 포함하며, 만입된 형상으로 형성되는 성형 수용부를 포함하고, 상기 다이는, 상기 가압부가 성형하려는 형상으로 상기 파우치 필름이 성형되도록 형성될 수 있다.

Description

성형 장치, 파우치 셀 제조 방법 및 전지 케이스{MOLDING APPARATUS, METHOD FOR MANUFACTURING POUCH CELL AND BATTERY CASE}
본 발명은 성형 장치, 파우치 셀 제조 방법 및 전지 케이스에 관한 것으로, 좀 더 자세히는 전지 케이스를 성형하기 위한 성형 장치, 성형 장치를 이용한 파우치 셀 제조 방법 및 성형 장치로 제조된 전지 케이스에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
이차 전지는 대략 전극 조립체를 수용하는 케이스의 형상에 따라, 권취된 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 셀, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 셀 및 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치 셀 등으로 분류될 수 있다.
이 중 파우치 셀은 양극, 음극 및 분리막이 함께 적층된 전극 조립체가 파우치 내부에 배치될 수 있다.
도 1은 파우치 셀 제조 공정에 사용되는 종래의 전지 케이스(C)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 종래의 전지 케이스(C)가 내부에 전극 조립체(E)를 수용한 상태로 접힌 형상을 개략적으로 도시한 단면도이다.
일반적으로 파우치 셀의 제조 공정에서 사용되는 전지 케이스는, 파우치 필름을 펀치 등으로 성형하여 제조될 수 있다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(C)에는 전극 조립체(E)가 수용되는 공간이 형성될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 전극 조립체(E)가 수용되는 공간이 양쪽에 나뉘어 형성되는 종래의 전지 케이스(C)의 경우 내부에 수용되는 전극 조립체(E)를 기준으로 양쪽의 위치가 바르게 정렬되지 않아 미스매치(mismatch)가 발생할 가능성이 존재한다.
따라서, 전극 조립체(E)를 수용하는 부분에 대한 미스매치를 방지 및 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조하는 성형 장치, 이를 이용한 파우치 셀의 제조 방법 및 전지 케이스가 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극 조립체를 수용하는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조하는 성형 장치, 이를 이용한 파우치 셀의 제조 방법 및 전지 케이스를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 파우치 필름으로부터 전지 케이스를 제조하는 성형 장치는, 다이, 및 제1 펀치 및 제2 펀치를 포함하며, 상기 파우치 필름이 성형되도록 상기 다이를 향해 상기 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함하고, 상기 제1 펀치는, 전극과 분리막이 적층된 형태의 전극 조립체의 일부가 수용되도록 상기 파우치 필름을 성형하는 제1 컵 성형부, 및 상기 제1 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형돌기 및 타방향으로 연장된 제2 성형돌기를 포함하며, 상기 다이를 향해 돌출된 형상의 성형 돌출부를 포함하고, 상기 제2 펀치는, 상기 전극 조립체의 다른 일부가 수용되도록 상기 파우치 필름을 성형하는 제2 컵 성형부, 및 상기 제2 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형홈 및 타방향으로 연장된 제2 성형홈을 포함하며, 만입된 형상으로 형성되는 성형 수용부를 포함하고, 상기 다이는, 상기 가압부가 성형하려는 형상으로 상기 파우치 필름이 성형되도록 형성될 수 있다.
다른 일 예에서 상기 일방향은, 상기 제1 컵 성형부의 길이 방향일 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 타방향은, 상기 일방향과 수직한 방향일 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 제2 성형돌기는, 상기 제1 성형돌기의 일단으로부터 타방향으로 연장되고, 상기 제2 성형홈은, 상기 제1 성형홈의 일단으로부터 타방향으로 연장될 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 제1 펀치는, 상기 다이와 대향하는 일면에, 상기 제1 컵 성형부 및 상기 성형 돌출부가 배치되는 제1 판을 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 성형 돌출부는, 상기 제1 판에서, 상기 제1 컵 성형부와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 배치될 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 제2 펀치는, 상기 다이와 대향하는 일면에, 상기 제2 컵 성형부가 배치되며, 상기 성형 수용부가 형성되는 제2 판을 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 성형 수용부는, 상기 제2 판에서, 상기 제2 컵 성형부와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 형성될 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 가압부는, 상기 제1 컵 성형부 및 상기 제2 컵 성형부가 상기 성형 돌출부와 상기 성형 수용부 사이에 배치되도록 형성될 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 가압부의 양쪽에 각각 배치되어 상기 다이와 함께 상기 파우치 필름을 고정시키는 스트리퍼를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 성형 수용부는, 상기 성형 돌출부가 돌출된 높이보다 큰 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 파우치 셀 제조 방법은, (a) 제1 파우치 필름에 제1 컵부를 성형하는 단계, (b) 상기 제1 컵부의 성형 위치로부터 소정 거리 이격된 상기 제1 파우치 필름의 소정 위치에, 돌출된 형상의 돌출부를 성형하는 단계, (c) 제2 파우치 필름에, 상기 제1 컵부와 대응되는 제2 컵부를 성형하는 단계, (d) 상기 제2 파우치 필름에서 상기 소정 위치와 대응되는 위치에 상기 돌출부가 수용되는 형상의 수용홈을 성형하는 단계, 및 (e) 상기 돌출부와 상기 수용홈의 체결을 통해, 상기 제1 파우치 필름으로부터 형성된 제1 케이스와 상기 제2 파우치 필름으로부터 형성된 제2 케이스의 결합 위치를 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 일 예에서 상기 (b) 단계는, 일방향으로 연장된 제1 돌기 및 타방향으로 연장된 제2 돌기를 포함하는 형상으로 돌출부를 성형할 수 있다.
또 다른 일 예에서 (f) 상기 돌출부 및 상기 수용홈을 포함하는 부분이 제거되도록 절단 라인을 따라 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스의 일부를 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 단계가 동시에 진행될 수 있다.
본 발명에 다른 전지 케이스는, 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하며, 파우치 셀 제조에 사용되고, 상기 제1 케이스는, 전극과 분리막이 적층된 형태의 전극 조립체가 수용되도록 형성되는 제1 컵부, 및 상기 제1 컵부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 돌기 및 타방향으로 연장된 제2 돌기를 포함하며, 돌출된 형상으로 형성되는 돌출부를 포함하고, 상기 제2 케이스는, 상기 제1 컵부와 함께 상기 전극 조립체가 수용되도록 형성되는 제2 컵부, 및 상기 제2 컵부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 홈 및 타방향으로 연장된 제2 홈을 포함하며, 상기 돌출부가 삽입되도록 형성되는 수용홈을 포함하고, 상기 제1 컵부와 상기 제2 컵부의 위치가 정렬되도록 상기 돌출부가 상기 수용홈에 삽입될 수 있다.
다른 일 예에서 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스의 사이에 위치하여 서로를 잇는 브릿지부를 더 포함하고, 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스는, 서로 대면하도록 상기 브릿지부를 기준으로 접힐 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 제1 케이스는, 상기 제1 컵부와 상기 돌출부 사이에 형성되어 절단의 기준이 되는 절단 라인을 더 포함할 수 있다.
또 다른 일 예에서 상기 수용홈은, 상기 돌출부가 돌출된 높이보다 큰 깊이를 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 성형 장치는, 전극 조립체를 수용하는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조할 수 있다.
또한, 두 방향(2D)에 대한 미스매치를 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조할 수 있다.
또한, 파우치 셀 제조 공정에서 발생하는 가스 포집량이 증가되는 전지 케이스를 제조할 수 있다.
또한, 앞선 효과들에 의해 파우치 셀의 불량 발생률이 감소될 수 있다.
또한, 제1 파우치 필름과 제2 파우치 필름을 동시에 성형하므로, 앞서 설명한 효과를 발휘하는 전지 케이스를 제조하는 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시한 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함될 수 있다.
도 1은 종래의 전지 케이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 전지 케이스가 내부에 전극 조립체를 수용한 상태로 접힌 형상을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치로 제조되는 전지 케이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 전지 케이스가 합치된 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A'을 따라 잘린 단면을 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 다른 형태의 가압부를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 다른 형태의 가압부를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치로 제조되는 전지 케이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 전지 케이스가 합치된 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 장치를 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치를 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치로 제조되는 전지 케이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 13은 다른 형태의 가압부를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치로 제조되는 전지 케이스를 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
성형 장치 및 전지 케이스
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)를 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)는 다이(10) 및 가압부(20)를 포함할 수 있다. 이 때, 성형되는 파우치 필름(F)은 다이(10)와 가압부(20) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 다이(10)의 상면에 놓인 파우치 필름(F)을 향해 가압부(20)가 이동하면서 파우치 필름(F)을 가압하는 방식을 통해 파우치 필름(F)을 성형할 수 있다. 즉, 가압부(20)는 파우치 필름(F)의 상부에 배치될 수 있다.
한편, 성형 장치(1)는 파우치 필름(F)을 원하는 형상으로 성형하여 파우치 필름(F)으로부터 전지 케이스(2)를 제조하는 장치일 수 있다. 여기서, 전지 케이스(2)는 파우치 셀의 제조 과정에서 사용되는 케이스를 의미할 수 있고, 완성된 제품인 파우치 셀의 파우치와는 다른 형태일 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)의 가압부(20)는 제1 펀치(100) 및 제2 펀치(200)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 가압부(20)의 제1 펀치(100)는 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130)를 포함할 수 있다.
제1 펀치(100)의 제1 컵 성형부(120)는 전극 조립체의 일부가 수용되도록 파우치 필름(F)을 성형할 수 있다. 여기서, 전극 조립체는 음극, 양극 및 분리막이 적층된 형태를 가질 수 있다. 음극, 양극 및 분리막이 적층되어 형성되기 때문에 전극 조립체는 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다. 따라서, 전극 조립체의 일부를 수용하는 제2 컵부(410)를 성형하기 위한 제1 컵 성형부(120) 역시 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제1 펀치(100)의 성형 돌출부(130)는 다이(10)를 향해 돌출된 형상을 가질 수 있고, 제1 성형돌기(131) 및 제2 성형돌기(132)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 성형돌기(131)는 제1 컵 성형부(120)와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 제2 성형돌기(132)는 타방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 성형 돌출부(130)의 제1 성형돌기(131)는 전지 케이스(2)의 제1 홈(421)을 형성할 수 있고, 제2 성형돌기(132)는 전지 케이스(2)의 제2 홈(422)을 형성할 수 있다.
한편, 전지 케이스(2)의 수용홈(420)은 합치될 때 위치 정렬을 위한 부분이므로, 제2 컵부(410)만큼 깊게 형성되거나 제2 컵부(410)만큼 큰 부피를 가질 필요가 없을 수 있다. 따라서, 성형 돌출부(130)는 제1 컵 성형부(120)의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 제1 컵 성형부(120)의 단면적 넓이보다 작은 넓이의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 가압부(20)의 제2 펀치(200)는 제2 컵 성형부(220) 및 성형 수용부(230)를 포함할 수 있다.
제2 펀치(200)의 제2 컵 성형부(220)는 전극 조립체의 다른 일부가 수용되도록 파우치 필름(F)을 성형할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전극 조립체의 다른 일부를 수용하는 제1 컵부(310)를 성형하기 위한 제2 컵 성형부(220) 역시 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제2 펀치(200)의 성형 수용부(230)는 만입된 형상을 가질 수 있고, 제1 성형홈(231) 및 제2 성형홈(232)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 성형홈(231)은 제2 컵 성형부(220)와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 제2 성형홈(232)은 타방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 성형 수용부(230)의 제1 성형홈(231)은 전지 케이스(2)의 제1 돌기(321)를 형성할 수 있고, 제2 성형홈(232)은 전지 케이스(2)의 제2 돌기(322)를 형성할 수 있다.
한편, 전지 케이스(2)의 돌출부(320)는 합치될 때 위치 정렬을 위한 부분이므로, 제1 컵부(310)만큼 깊게 형성되거나 제1 컵부(310)만큼 큰 부피를 가질 필요가 없을 수 있다. 따라서, 성형 수용부(230)는 제2 컵 성형부(220)의 높이보다 낮은 높이를 가지고, 제2 컵 성형부(220)의 단면적 넓이보다 작은 넓이의 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이(10)는 가압부(20)가 성형하려는 형상으로 파우치 필름(F)이 성형되도록 형성될 수 있다. 즉, 다이(10)는 가압부(20)에서 돌출된 부분과 대향하는 부분은 만입된 형상을 가질 수 있고, 가압부(20)에서 만입된 부분과 대향하는 부분은 돌출된 형상을 가질 수 있다. 구체적으로는, 다이(10)는 가압부(20)의 형상과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 파우치 필름(F)을 사이에 두고 다이(10)와 가압부(20)가 서로 대향하는 상태에서 가압부(20)가 파우치 필름(F)을 가압함으로써, 파우치 필름(F)을 원하는 형상으로 성형할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)는 파우치 필름(F)을 성형하여 전극 조립체가 수용되는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있는 전지 케이스(2)를 제조할 수 있다. 특히, 성형 장치(1)는 두 방향(2D)에 대한 미스매치를 감소시킬 수 있는 전지 케이스(2)를 제조할 수 있다.
두 방향(2D)에 대한 미스매치를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있는 전지 케이스(2)를 제조하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 돌출부(130)는 제1 컵 성형부(120)의 길이 방향으로 연장된 제1 성형돌기(131) 및 제1 컵 성형부(120)의 길이 방향과 수직한 방향으로 연장된 제2 성형돌기(132)를 포함할 수 있다. 또한, 성형 수용부(230)는 제2 컵 성형부(220)의 길이 방향으로 연장된 제2 성형홈(231) 및 제2 컵 성형부(220)의 길이 방향과 수직한 방향으로 연장된 제2 성형홈(232)을 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)에 의해 제조된 전지 케이스(2)는 제1 돌기(321)가 제1 홈(421)에 끼워지면서 일 방향에 대한 미스매치를 감소시킬 수 있고, 제2 돌기(322)가 제2 홈(422)에 끼워지면서 타 방향에 대한 미스매치를 감소시킬 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)는 두 방향(2D)에 대한 미스매치를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.
효율적으로 파우치 필름(F)을 가압하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 펀치(100)는 제1 판(110)을 더 포함할 수 있고, 제2 펀치(200)는 제2 판(210)을 더 포함할 수 있다.
제1 판(110)의 다이(10)와 대향하는 일면에는 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130)가 배치될 수 있고, 제2 판(210)의 다이(10)와 대향하는 일면에는 제2 컵 성형부(220)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 판(210)의 일면에는 성형 수용부(230)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130)는 제1 판(110)의 일면으로부터 다이(10)를 향하는 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있고, 제2 컵 성형부(220)는 제2 판(210)의 일면으로부터 다이(10)를 향하는 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 성형 수용부(230)는 제2 판(210)의 일면에 만입된 형상으로 형성될 수 있다.
대략 직사각형 단면을 가지는 파우치 필름(F)을 성형하기 쉽도록, 제1 판(110) 및 제2 판(210)은 대략 직사각형 단면의 판 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)는 제1 판(110)과 제2 판(210)에 의해 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130)가 고정될 수 있고, 제1 판(110) 또는 제2 판(210)의 이동만으로 두 부분의 성형이 동시에 진행될 수 있다.
미스매치를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있는 전지 케이스(2)를 제조하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 돌출부(130)는 제1 판(110)의 두 귀퉁이에 각각 배치될 수 있고, 성형 수용부(230)는 제2 판(210)의 두 귀퉁이에 각각 형성될 수 있다. 구체적으로는, 성형 돌출부(130)는 제1 판(110)에서 제1 컵 성형부(120)와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 배치될 수 있고, 성형 수용부(230)는 제2 판(210)에서 제2 컵 성형부(220)와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 배치될 수 있다. 여기서, 귀퉁이는 구석 부분을 의미하는 용어로 사용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 판(110) 및 제2 판(210)은 대략 판 형상을 가지므로, 귀퉁이는 판 형상에서 네 꼭지점을 의미할 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 판(110)의 네 모서리 중에 제1 컵 성형부(120)와 상대적으로 가장 멀리 떨어진 모서리가 존재할 수 있다. 그 모서리와 연결된 두 모서리가 서로 만나는 두 위치가 성형 돌출부(130)가 각각 배치되는 위치가 될 수 있다. 마찬가지로, 제2 판(210)의 네 모서리 중에 제2 컵 성형부(220)와 상대적으로 가장 멀리 떨어진 모서리가 존재할 수 있다. 그 모서리와 연결된 두 모서리가 서로 만나는 두 위치가 성형 수용부(230)가 각각 배치되는 위치가 될 수 있다.
성형 돌출부(130) 및 성형 수용부(230)가 특정한 두 위치에 각각 형성되면, 이를 통해 제조되는 수용홈(420) 및 돌출부(320)가 상대적으로 전지 케이스(2)의 외곽부에 형성되므로, 전지 케이스(2)의 전체적인 정렬에 용이할 수 있다.
파우치 셀 제조 공정에서 발생하는 가스 포집량이 증가되는 전지 케이스(2)를 제조하기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 수용부(230)는 성형 돌출부(130)가 돌출된 높이보다 큰 깊이를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 제2 판(210)에서 성형 수용부(230)가 만입된 정도가 제1 판(110)에서부터 성형 돌출부(130)가 돌출된 정도보다 클 수 있다.
가스 포집량이 증가된 전지 케이스(2)의 구체적인 형태는 이후에 보다 자세히 설명하도록 한다.
한편, 성형 과정에서 파우치 필름(F)이 찢어지거나 손상되는 것을 방지하기 위하여, 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130)는 모서리가 아닌 라운드 처리된 끝부분을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 컵 성형부(220) 및 성형 수용부(230) 역시 라운드 처리된 끝부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 나타나지 않지만, 다이(10)와 가압부(20)가 고정된 파우치 필름(F)을 향해 함께 이동하여 파우치 필름(F)을 성형하는 방식도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조되는 전지 케이스(2)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 전지 케이스(2)가 합치된 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 6은 도 5의 A-A'을 따라 잘린 단면을 바라본 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)에 의해 제조된 전지 케이스(2)를 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는 서로 합치될 수 있는 제1 케이스(300) 및 제2 케이스(400)를 포함할 수 있다. 또한, 전지 케이스(2)의 제1 케이스(300)는 제1 컵부(310) 및 돌출부(320)를 포함할 수 있다.
제1 케이스(300)의 제1 컵부(310)는 전극 조립체의 일부가 수용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 전극 조립체는 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다. 따라서, 전극 조립체의 일부를 수용하는 제2 컵부(410) 역시 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제1 케이스(300)의 돌출부(320)는 돌출된 형상을 가질 수 있고, 제1 돌기(321) 및 제2 돌기(322)를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 제1 돌기(321)는 제1 컵부(310)와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 제2 돌기(322)는 타방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 여기서, 일방향은 제1 컵부(310)의 길이 방향과 평행한 방향이 될 수 있고, 타방향은 제1 컵부(310)의 길이 방향과 수직한 방향이 될 수 있다.
한편, 전지 케이스(2)의 제2 케이스(400)는 제2 컵부(410) 및 수용홈(420)을 포함할 수 있다.
제2 케이스(400)의 제2 컵부(410)는 전극 조립체의 다른 일부가 수용될 수 있다. 즉, 제1 컵부(310) 및 제2 컵부(410)에 전극 조립체가 배치될 수 있다. 일 예시로는, 대략 전극 조립체의 절반이 제1 컵부(310)에 배치되고, 전극 조립체의 나머지 절반이 제2 컵부(410)에 배치될 수 있다. 즉, 제1 컵부(310)와 제2 컵부(410)를 합친 부피가 대략 전극 조립체의 부피와 유사할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전극 조립체의 다른 일부를 수용하는 제2 컵부(410) 역시 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
제2 케이스(400)의 수용홈(420)은 만입된 형상을 가질 수 있고, 제1 홈(421) 및 제2 홈(422)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 홈(421)은 제2 컵부(410)와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 제2 홈(422)은 타방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 여기서, 일방향은 제2 컵부(410)의 길이 방향과 평행한 방향이 될 수 있고, 타방향은 제2 컵부(410)의 길이 방향과 수직한 방향이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 제1 컵부(310)와 제2 컵부(410)의 위치가 정렬되도록 돌출부(320)가 수용홈(420)에 삽입될 수 있다.
이와 관련하여, 도 5를 참조하면, 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)가 서로 대향하도록 합치될 수 있다. 파우치 셀 제조 과정에서는, 도 5와 같은 상태의 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)의 사이에 전극 조립체가 수용될 수 있다. 이 때, 제1 케이스(300)의 제1 컵부(310)와 제2 케이스(400)의 제2 컵부(410)가 서로 대응되는 위치로 정렬되어야 전극 조립체가 전지 케이스(2) 내부의 알맞은 위치에 수용될 수 있다. 즉, 제1 컵부(310)와 제2 컵부(410)의 위치가 틀어지면 최종 제품인 파우치 셀의 불량이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 제1 컵부(310)와 제2 컵부(410)의 위치가 틀어지는 것을 방지하기 위해 돌출부(320)가 수용홈(420)에 삽입되어 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)의 위치를 미리 정렬할 수 있다. 즉, 전지 케이스(2)는 전극 조립체가 수용되는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있다.
또한, 돌출부(320)가 서로 수직하게 배치된 제1 돌기(321) 및 제2 돌기(322)를 포함하고, 수용홈(420)이 서로 수직하게 배치된 제1 홈(421) 및 제2 홈(422)를 포함하므로, 두 방향(2D)에 대하여 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 케이스(2)는 전극 조립체가 수용되는 부분에 대한 미스매치가 없이 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)가 합치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 절단 라인(600)을 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 앞서 설명한 바와 같이, 전지 케이스(2)는 파우치 셀의 제조에 사용되는 것을 의미하고, 완성된 파우치 셀의 파우치와는 다른 형태일 수 있다. 즉, 전지 케이스(2)의 일부는 절단을 통해 제거될 수 있는데, 절단 라인(600)이 상기 절단의 기준이 될 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 절단 라인(600)은 제1 컵부(310)와 돌출부(320) 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 파우치 셀 제조 과정에서 돌출부(320) 및 수용홈(420)을 포함하는 전지 케이스(2)의 일부는 제거될 수 있다. 즉, 돌출부(320) 및 수용홈(420)은 파우치 셀의 제조 과정에서만 사용되고, 완성된 파우치 셀에 남아 있지 않으므로, 파우치 셀의 형상에는 영향을 주지 않을 수 있다.
가스 포집량을 증가시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 수용홈(420)의 만입된 깊이가 돌출부(320)의 돌출된 높이보다 큰 값을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 수용홈(420)의 제1 홈(421)이 만입된 깊이가 돌출부(320)의 제1 돌기(321)가 돌출된 높이보다 큰 값을 가지므로, 제1 홈(421)에 제1 돌기(321)가 결합된 상태에서 여유 공간이 형성될 수 있다. 이 여유 공간에 파우치 셀 제조 공정에서 발생되는 가스가 포집될 수 있다.
이와 관련하여, 파우치 셀 제조 공정 중 활성화 단계에서는, 파우치 셀의 내부에서 가스가 발생할 수 있다. 이 때, 종래의 파우치 셀은 발생된 가스가 포집될 수 있는 충분한 공간을 포함하지 않는 경우가 있었다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 가스가 포집될 수 있는 추가 공간을 포함하므로, 파우치 셀 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
도 7은 다른 형태의 가압부(20')를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1')를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1')는 가압부(20')의 형태가 일부 변경될 수 있다.
이하에서는, 앞서 설명한 성형 장치(1)와 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하고, 상이한 부분에 대하여 자세히 설명한다.
성형 장치(1')는 앞서 설명한 성형 장치(1)와 달리 다른 형태의 가압부(20')를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 제2 성형돌기(132')가 제1 성형돌기(131')의 일단으로부터 타방향으로 연장되고, 제2 성형홈(232')이 제1 성형홈(231')의 일단으로부터 타방향으로 연장될 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 성형돌기(132') 및 제2 성형돌기(132')가 서로 연결된 형상을 가지고, 제1 성형홈(231') 및 제2 성형홈(232')이 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 즉, 성형 돌출부(130')와 성형 수용부(230')는 대략 'L'자 형태로 형성될 수 있다.
성형 장치(1')는 이러한 형태의 성형 돌출부(130')와 성형 수용부(230')를 통해 동일한 형태의 돌출부(320') 및 수용홈(420')을 포함하는 전지 케이스(2')를 제조할 수 있다.
도 8은 다른 형태의 가압부(20')를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1')로 제조되는 전지 케이스(2')를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 전지 케이스(2')가 합치된 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8 및 9를 참조하면, 다른 형태의 가압부(20')를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1')로 제조되는 전지 케이스(2')는 제1 돌기(321') 및 제2 돌기(322')가 서로 연결된 형상을 가지고, 제1 홈(421') 및 제2 홈(422')이 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 즉, 돌출부(320')와 수용홈(420')은 대략 'L'자 형태로 형성될 수 있다.
전지 케이스(2')는 이러한 형태의 돌출부(320')와 수용홈(420')을 포함하여 보다 효율적으로 제1 케이스(300')와 제2 케이스(400')의 위치를 정렬시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-1)를 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1, 1')의 구성들과 동일한 구성들에 대한 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-1)는 제1 컵 성형부(120)와 성형 돌출부(130)가 독립적으로 파우치 필름(F)을 가압할 수 있고, 제2 컵 성형부(220)와 성형 수용부(230)가 독립적으로 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-1)는 다른 형태의 가압부(20-1)를 포함할 수 있다. 구체적으로는, 가압부(20-1)의 제1 펀치(100-1) 및 제2 펀치(200-1)가 일 실시예와 다른 형태를 가질 수 있다. 조금 더 구체적으로는, 제1 펀치(100-1)의 제1 컵 성형부(120)와 성형 돌출부(130)가 독립적으로 움직일 수 있도록 이격되어 형성되고, 제2 펀치(200-1)의 제2 컵 성형부(220)와 성형 수용부(230) 역시 독립적으로 움직일 수 있도록 이격되어 형성될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)의 가압부(20, 20')가 포함하는 제1 펀치(100, 100')는 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130, 130')가 제1 판(110)에 고정된 형태이므로, 제1 컵 성형부(120) 및 성형 돌출부(130, 130')가 함께 움직일 수밖에 없었다. 또한, 제2 펀치(200, 200') 역시 제2 컵 성형부(220) 및 성형 수용부(230, 230')가 제2 판(210)에 고정된 형태이므로, 제2 컵 성형부(220) 및 성형 수용부(230, 230')가 함께 움직일 수밖에 없었다.
반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-1)의 가압부(20-1)가 포함하는 제1 펀치(100-1)는 제1 컵 성형부(120)와 성형 돌출부(130)가 독립적으로 움직일 수 있고, 제2 펀치(200-1) 역시 제2 컵 성형부(220)와 성형 수용부(230)가 독립적으로 움직일 수 있다. 따라서, 파우치 필름(F)의 성형 과정에서 제1 펀치(100-1) 및 제2 펀치(200-1)가 보다 다양하게 동작할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)를 측면에서 바라본 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1, 1') 또는 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-1)의 구성들과 동일한 구성들에 대한 설명은 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)의 가압부(20)는, 제1 컵 성형부(120) 및 제2 컵 성형부(220)가 성형 돌출부(130)와 성형 수용부(230) 사이에 배치되도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 컵 성형부(120)가 성형 수용부(230)보다 제2 컵 성형부(220)와 더 인접한 상태로 배치될 수 있다.
도 11을 기준으로 가압부(20)의 배치 상태를 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)의 가압부(20)는 일측에서부터 성형 돌출부(130), 제1 컵 성형부(120), 제2 컵 성형부(220), 성형 수용부(230)의 순서로 배치될 수 있다.
제1 펀치(100)로부터 제2 펀치(200)까지 연속된 형상의 파우치 필름(F)을 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)로 성형하면, 제1 케이스(300) 및 제2 케이스(400)가 서로 연결된 형태의 전지 케이스(2-1)를 제조할 수 있다. 또한, 이러한 형태의 전지 케이스(2-1)를 제조할 때 성형 장치(1-2)의 가압부(20)는 파우치 필름(F)을 향한 한 번의 가압으로 파우치 필름(F)의 성형이 가능하다. 따라서, 전지 케이스(2-1) 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)는 스트리퍼(30)를 더 포함할 수 있다.
스트리퍼(30)는 파우치 필름(F)을 사이에 두고 다이(10)의 반대편에 배치되어 파우치 필름(F)을 향해 이동하여 파우치 필름(F)을 가압할 수 있다. 즉, 스트리퍼(30)는 파우치 필름(F)을 가압함으로써, 파우치 필름(F)을 고정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 스트리퍼(30)는 가압부(20)의 양쪽에 각각 배치되어 다이(10)와 함께 파우치 필름(F)을 고정시킬 수 있다. 즉, 스트리퍼(30)는 파우치 필름(F)을 가압할 때 파우치 필름(F)의 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있고, 파우치 필름(F)이 비교적 펼쳐진 상태에서 성형이 진행되도록 유도할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)는 스트리퍼(30)를 포함하여 파우치 필름(F) 성형의 정확도를 향상시킬 수 있다.
스트리퍼(30)는 파우치 필름(F)과 접촉하는 면이 넓은 동시에 파우치 필름(F)의 고정에 효율적인 형상을 가질 수 있다. 일례로, 스트리퍼(30)는 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1)를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 13은 다른 형태의 가압부(20')를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1')를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1)는, 앞서 설명한 바와 같이 제1 전지 케이스(300)와 제2 전지 케이스(400)가 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 여기서, 제1 전지 케이스(300)와 제2 전지 케이스(400)가 서로 연결되는 부분이 브릿지부(500)가 될 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1)는 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)의 사이에 위치하여 서로를 잇는 브릿지부(500)를 더 포함할 수 있다.
한편, 내부에 전극 조립체를 수용하기 위한 형태로서, 전지 케이스(2-1)는 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)가 서로 대면하도록 브릿지부(500)를 기준으로 접힐 수 있다. 따라서, 파우치 셀 제조 과정에서 제1 전지 케이스(300)와 제2 전지 케이스(400)는 서로 연결되는 부분인 브릿지부(500)가 접히면서 내부에 전극 조립체를 수용하도록 합치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1)는 파우치 셀 제조 공정에서 브릿지부(500)에 대한 실링은 생략될 수 있다.
도 13을 참조하면, 다른 형태의 가압부(20')를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(2-1)로 제조되는 전지 케이스(2-1')는 제1 돌기(321') 및 제2 돌기(322')가 서로 연결된 형상을 가지고, 제1 홈(421') 및 제2 홈(422')이 서로 연결된 형상을 가질 수 있다. 즉, 돌출부(320')와 수용홈(420')이 대략 'L'자 형태로 형성된다는 특징 외에 앞서 설명한 전지 케이스(2-1)와 동일한 형태를 가질 수 있다.
파우치 셀 제조 방법
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)를 이용하여 파우치 셀을 제조하는 파우치 셀 제조 방법에 관하여 설명한다. 구체적으로는, 성형 장치(1)를 이용하여 파우치 필름(F)을 성형하는 단계를 포함하는 파우치 셀 제조 방법에 관하여 설명한다.
파우치 셀 제조 방법은, (a) 제1 파우치 필름에 제1 컵부(310)를 성형하는 단계, (b) 제1 컵부(310)의 성형 위치로부터 소정 거리 이격된 제1 파우치 필름의 소정 위치에, 돌출된 형상의 돌출부(320)를 성형하는 단계, (c) 제2 파우치 필름에, 제1 컵부(310)와 대응되는 제2 컵부(410)를 성형하는 단계, (d) 제2 파우치 필름에서 소정 위치와 대응되는 위치에 돌출부(320)가 수용되는 형상의 수용홈(420)을 성형하는 단계, 및 (e) 돌출부(320)와 수용홈(420)의 체결을 통해, 제1 파우치 필름으로부터 형성된 제1 케이스(300)와 제2 파우치 필름으로부터 형성된 제2 케이스(400)의 결합 위치를 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (b) 단계와 관련하여, 성형 장치(1)의 가압부(20)가 포함하는 제2 펀치(200)의 성형 수용부(230)는 만입된 형상을 가질 수 있고, 제1 성형홈(231) 및 제2 성형홈(232)을 포함할 수 있다. 따라서, 파우치 셀 제조 방법의 (b) 단계에서는 일방향으로 연장된 제1 돌기(321) 및 타방향으로 연장된 제2 돌기(322)를 포함하는 형상으로 돌출부(320)가 성형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)를 이용하여 파우치 셀을 제조하는 파우치 셀 제조 방법은 (e) 단계를 포함하므로, 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)의 결합 위치를 정렬시킬 수 있다. 즉, 제1 케이스(300)와 제2 케이스(400)가 결합될 때 서로 위치가 틀어지는 것을 방지함으로써, 전극 조립체를 수용하는 부분에 대한 미스매치가 발생하는 불량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 성형 장치(1)로 제조된 전지 케이스(2)는, 절단 라인(600)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 파우치 셀 제조 방법은 (f) 돌출부(320) 및 수용홈(420)을 포함하는 부분이 제거되도록 절단 라인(600)을 따라 제1 케이스(300) 및 제2 케이스(400)의 일부를 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 파우치 셀 제조 공정에서 (f) 단계가 진행되기 전까지 전지 케이스(2)의 형상이 유지될 수 있다.
이상에서 설명한 파우치 셀 제조 방법은, 전극 조립체를 수용하는 부분에 두 방향(2D)에 대한 미스매치가 발생하는 것을 방지하거나 발생할 가능성을 감소시킬 수 있는 전지 케이스를 제조할 수 있고, 이를 통해 불량이 있는 파우치 셀을 제조할 가능성을 감소시킬 수 있다.
한편, 파우치 셀 제조 방법의 (a), (b), (c) 및 (d) 단계는 앞서 설명한 성형 장치(1)를 이용하여 진행될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)를 이용하면, 앞서 설명한 바와 같이 가압부(20)가 파우치 필름(F)을 향한 한 번의 가압으로 파우치 필름(F)의 성형이 가능하다. 즉, 이 경우 파우치 셀 제조 방법의 (a), (b), (c) 및 (d) 단계가 동시에 진행될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형 장치(1-2)를 이용하여 파우치 셀 제조 방법의 (a), (b), (c) 및 (d) 단계가 동시에 진행되면, 앞서 설명한 효과를 가지는 동시에 파우치 셀 제조 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
E: 전극 조립체
F: 파우치 필름
C: 종래 전지 케이스
1, 1'1-1, 1-2: 성형 장치
2, 2', 2-1, 2-1': 전지 케이스
10, 10': 다이
20, 20', 20-1: 가압부
30: 스트리퍼
100, 100', 100-1: 제1 펀치
110: 제1 판
120: 제1 컵 성형부
130, 130': 성형 돌출부
131, 131': 제1 성형돌기
132, 132': 제2 성형돌기
200, 200', 200-1: 제2 펀치
210: 제2 판
220: 제2 컵 성형부
230, 230': 성형 수용부
231, 231': 제1 성형홈
232, 232': 제2 성형홈
300, 300': 제1 케이스
310: 제1 컵부
320, 320': 돌출부
321, 321': 제1 돌기
322, 322': 제2 돌기
400, 400': 제2 케이스
410: 제2 컵부
420, 420': 수용홈
421, 421': 제1 홈
422, 422': 제2 홈
500: 브릿지부
600: 절단 라인

Claims (19)

  1. 파우치 필름으로부터 전지 케이스를 제조하는 성형 장치에 있어서,
    다이; 및
    제1 펀치 및 제2 펀치를 포함하며, 상기 파우치 필름이 성형되도록 상기 다이를 향해 상기 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함하고,
    상기 제1 펀치는,
    전극과 분리막이 적층된 형태의 전극 조립체의 일부가 수용되도록 상기 파우치 필름을 성형하는 제1 컵 성형부; 및
    상기 제1 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형돌기 및 타방향으로 연장된 제2 성형돌기를 포함하며, 상기 다이를 향해 돌출된 형상의 성형 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 펀치는,
    상기 전극 조립체의 다른 일부가 수용되도록 상기 파우치 필름을 성형하는 제2 컵 성형부; 및
    상기 제2 컵 성형부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 성형홈 및 타방향으로 연장된 제2 성형홈을 포함하며, 만입된 형상으로 형성되는 성형 수용부를 포함하고,
    상기 다이는,
    상기 가압부가 성형하려는 형상으로 상기 파우치 필름이 성형되도록 형성되는, 성형 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 일방향은,
    상기 제1 컵 성형부의 길이 방향인, 성형 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 타방향은,
    상기 일방향과 수직한 방향인, 성형 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 성형돌기는,
    상기 제1 성형돌기의 일단으로부터 타방향으로 연장되고,
    상기 제2 성형홈은,
    상기 제1 성형홈의 일단으로부터 타방향으로 연장되는, 성형 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 펀치는,
    상기 다이와 대향하는 일면에, 상기 제1 컵 성형부 및 상기 성형 돌출부가 배치되는 제1 판을 더 포함하는, 성형 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 성형 돌출부는,
    상기 제1 판에서, 상기 제1 컵 성형부와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 배치되는, 성형 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 펀치는,
    상기 다이와 대향하는 일면에, 상기 제2 컵 성형부가 배치되며, 상기 성형 수용부가 형성되는 제2 판을 더 포함하는, 성형 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 성형 수용부는,
    상기 제2 판에서, 상기 제2 컵 성형부와 소정 거리 이격된 두 귀퉁이에 각각 형성되는, 성형 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 제1 컵 성형부 및 상기 제2 컵 성형부가 상기 성형 돌출부와 상기 성형 수용부 사이에 배치되도록 형성되는, 성형 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가압부의 양쪽에 각각 배치되어 상기 다이와 함께 상기 파우치 필름을 고정시키는 스트리퍼를 더 포함하는, 성형 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 성형 수용부는,
    상기 성형 돌출부가 돌출된 높이보다 큰 깊이를 가지도록 형성되는, 성형 장치.
  12. (a) 제1 파우치 필름에 제1 컵부를 성형하는 단계;
    (b) 상기 제1 컵부의 성형 위치로부터 소정 거리 이격된 상기 제1 파우치 필름의 소정 위치에, 돌출된 형상의 돌출부를 성형하는 단계;
    (c) 제2 파우치 필름에, 상기 제1 컵부와 대응되는 제2 컵부를 성형하는 단계;
    (d) 상기 제2 파우치 필름에서 상기 소정 위치와 대응되는 위치에 상기 돌출부가 수용되는 형상의 수용홈을 성형하는 단계; 및
    (e) 상기 돌출부와 상기 수용홈의 체결을 통해, 상기 제1 파우치 필름으로부터 형성된 제1 케이스와 상기 제2 파우치 필름으로부터 형성된 제2 케이스의 결합 위치를 정렬시키는 단계를 포함하는, 파우치 셀 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    일방향으로 연장된 제1 돌기 및 타방향으로 연장된 제2 돌기를 포함하는 형상으로 돌출부를 성형하는, 파우치 셀 제조 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    (f) 상기 돌출부 및 상기 수용홈을 포함하는 부분이 제거되도록 절단 라인을 따라 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스의 일부를 절단하는 단계를 더 포함하는, 파우치 셀 제조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 (a), (b), (c) 및 (d) 단계가 동시에 진행되는, 파우치 셀 제조 방법.
  16. 제1 케이스 및 제2 케이스를 포함하며, 파우치 셀 제조에 사용되는 전지 케이스에 있어서,
    상기 제1 케이스는,
    전극과 분리막이 적층된 형태의 전극 조립체가 수용되도록 형성되는 제1 컵부; 및
    상기 제1 컵부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 돌기 및 타방향으로 연장된 제2 돌기를 포함하며, 돌출된 형상으로 형성되는 돌출부를 포함하고,
    상기 제2 케이스는,
    상기 제1 컵부와 함께 상기 전극 조립체가 수용되도록 형성되는 제2 컵부; 및
    상기 제2 컵부와 소정 거리 이격되어 일방향으로 연장된 제1 홈 및 타방향으로 연장된 제2 홈을 포함하며, 상기 돌출부가 삽입되도록 형성되는 수용홈을 포함하고,
    상기 제1 컵부와 상기 제2 컵부의 위치가 정렬되도록 상기 돌출부가 상기 수용홈에 삽입되는, 전지 케이스.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스의 사이에 위치하여 서로를 잇는 브릿지부를 더 포함하고,
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스는, 서로 대면하도록 상기 브릿지부를 기준으로 접히는, 전지 케이스.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 케이스는,
    상기 제1 컵부와 상기 돌출부 사이에 형성되어 절단의 기준이 되는 절단 라인을 더 포함하는, 전지 케이스.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 수용홈은,
    상기 돌출부가 돌출된 높이보다 큰 깊이를 가지도록 형성되는, 전지 케이스.
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