KR20240071211A - 이차 전지 가압 장치 - Google Patents

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김승철
김기웅
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 이차 전지 가압 장치에 관한 것으로서, 전극 조립체가 수납된 수납부와 상기 수납부의 테두리를 따라 형성된 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 가압 장치에 있어서, 상기 수납부를 향해 상기 실링부를 가압하는 제1 가압 블록을 포함하고, 상기 제1 가압 블록은, 상기 실링부의 길이 방향 중심부에 형성된 제1 실링부를 가압하는 제1 가압면; 상기 제1 가압면보다 가압 방향을 향해 더 돌출되고, 상기 실링부의 길이 방향 말단부에 형성된 제2 실링부를 가압하는 제2 가압면을 포함하는 이차 전지 가압 장치를 제공한다.

Description

이차 전지 가압 장치{SECONDARY BATTERY PRESSURIZATION DEVICE}
본 발명은 이차 전지 가압 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다. 이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(Electrode Assembly)를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해질 주입 후 실링한다. 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형 이차 전지는 일반적으로 알루미늄과 폴리머 수지의 라미네이트 시트의 전지 케이스로 포장되 어 있으므로 기계적 강성이 크지 않다. 따라서, 다수의 파우치형 이차 전지를 포함하여 전지 모듈을 구성할 때, 이차 전지를 외부의 충격 등으로부터 보호하고, 그 유동을 방지하며, 적층이 용이하도록 하기 위해 카트리지를 이용하는 경우가 많다. 이러한 카트리지에는 이차 전지가 수납됨으로서, 하나의 셀 카트리지 어셈블리가 마련되고, 다수의 셀 카트리지 어셈블리가 모여 하나의 이차 전지 모듈이 구성된다.
다만, 카트리지는 카트리지로 인한 이차 전지 모듈의 부피 증가를 최소화하기 위해 수납되는 이차 전지의 크기와 거의 일치하는 크기로 제작되는 것이 일반적이다. 이차 전지의 실링부를 이차 전지 케이스 방향으로 폴딩하는 사이드 폴딩 공정에서 실링부 끝단은 이차 전지 케이스에 고정될 수 없어 복원력에 의해 다시 이차 전지 외측 방향으로 돌출된다. 실링부 끝단이 이차 전지 외측 방향으로 돌출됨으로써 수납되는 이차 전지 크기와 일치하는 크기로 제작된 카트리지에 이차 전지를 신속하게 조립할 수 없다는 문제가 발생된다.
이에 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 사이드 폴딩 공정 이후 이차 전지의 실링부를 가압하여 실링부 끝단이 이차 전지 내측 방향으로 구부러지도록 이차 전지의 외형을 성형할 수 있는 이차 전지 가압 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 실시 예로서, 본 발명은 전극 조립체가 수납된 수납부와 상기 수납부의 테두리를 따라 형성된 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 가압 장치에 있어서, 상기 수납부를 향해 상기 실링부를 가압하는 제1 가압 블록을 포함하고, 상기 제1 가압 블록은, 상기 실링부의 길이 방향 중심부에 형성된 제1 실링부를 가압하는 제1 가압면; 상기 제1 가압면보다 가압 방향을 향해 더 돌출되고, 상기 실링부의 길이 방향 말단부에 형성된 제2 실링부를 가압하는 제2 가압면을 포함하는 이차 전지 가압 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 가압면은 평면 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 가압면은 상기 이차 전지의 길이 방향 중심 축과 나란하게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 가압면은 말단부로 갈수록 상기 제1 가압면에 대해 더 돌출된 경사면 또는 곡면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 가압면은 상기 제1 가압면과 나란하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 가압면의 길이 방향의 길이는 상기 수납부로부터 길이 방향을 향해 돌출된 제3 실링부의 폭 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 가압면과 상기 제2 가압면의 사이를 연결하는 연결면을 더 포함하고, 상기 연결면은 곡면으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 연결면은 상기 수납부의 모서리가 손상되는 것을 방지 가능할 수 있다.
또한, 상기 연결면의 곡률은 상기 수납부의 모서리부 곡률 이하일 수 있다.
또한, 상기 제2 가압면이 상기 제1 가압면에 대해 돌출된 길이는 상기 연결면의 곡률에 따라 형성되는 원의 반지름 이상일 수 있다.
또한, 상기 이차 전지를 중심으로 상기 제1 가압 블록과 대칭된 형상으로 형성되고, 대칭되게 배치된 제2 가압 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 실시 예로서, 본 발명은 전극 조립체가 수납된 수납부와 상기 수납부의 테두리를 따라 형성된 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 가압 장치에 있어서, 상기 수납부를 향해 상기 실링부를 가압하는 제1 가압 블록을 포함하고, 상기 제1 가압 블록은, 상기 실링부의 길이 방향 중심부에 형성된 제1 실링부보다 상기 실링부의 길이 방향 말단부에 형성된 제2 실링부를 더 강하게 가압하는 이차 전지 가압 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 하나의 실시 예로서, 음극, 분리막 및 양극이 적층된 전극 조립체; 내부에 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 실링된 실링부를 포함하는 전지 케이스를 포함하고, 상기 실링부는, 길이 방향의 중심부에 위치하며, 상기 수납부가 형성된 방향으로 폴딩된 제1 실링부 및 상기 제1 실링부의 길이 방향의 말단부에 위치하며, 상기 제1 실링부보다 내측 방향으로 구부러진 제2 실링부를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
또한, 상기 제2 실링부의 모서리와 상기 제1 실링부의 모서리가 만나며 형성하는 각도는 직각 이상의 각도일 수 있다.
또한, 상기 실링부는 상기 수납부의 폭방향을 따라 형성된 제3 실링부를 더 포함하고, 상기 제2 실링부의 모서리와 제3 실링부의 모서리가 만나며 형성하는 각도는 직각 이하의 각도일 수 있다.
또한, 상기 제1 실링부를 상기 수납부의 외측면에 고정시키는 접착 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 실링부가 사이드 폴딩된 이차 전지의 측면부를 가압하여 돌출된 실링부 끝단을 이차 전지의 내측 방향으로 구부릴 수 있어 이차 전지가 차지하는 공간을 감소시킬 수 있고, 이차 전지 모듈에 결합되는 카트리지에 이차 전지를 신속하게 조립할 수 있다.
도 1은 이차 전지 제조 방법을 순서에 따라 사시도로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 이차 전지 제조 방법에 따라 제조된 이차 전지로서, 제1 실링부를 한 번 폴딩한 이차 전지를 사시도로 나타낸 것이다.
도 3는 도 1의 종래 이차 전지 제조 방법에 따라 제조된 이차 전지로서, 제1 실링부를 두 번 폴딩한 이차 전지를 사시도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예로, 도 2의 이차 전지의 실링부를 가압하는 제1 가압 블록 및 제2 가압 블록을 사시도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시 예로, 도 3의 이차 전지의 실링부를 가압하는 제1 가압 블록 및 제2 가압 블록을 사시도로 나타낸 것이다.
도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 제1 가압 블록의 여러 실시 예를 평면도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시 예로, 도 4에서 제1 가압 블록 및 제2 가압 블록에 의해 실링부가 가압되어 제조된 이차 전지의 모습을 사시도로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 하나의 실시 예로, 도 5에서 제1 가압 블록 및 제2 가압 블록에 의해 실링부가 가압되어 제조된 이차 전지의 모습을 사시도로 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시 예에 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.
도 1을 참조하여 설명하면, 도 1에는 파우치 형 이차전지 제조 방법이 나타나 있다. 파우치 형 이차 전지 제조 과정은 제1 전지 케이스(130)에 형성된 수납부(110)에 전극 조립체를 수납하고, 제2 전지 케이스(140)로 제1 전지 케이스(130)를 덮고, 수납부(110)의 테두리를 따라 제1 전지 케이스(130) 및 제2 전지 케이스(140)을 실링하여 실링부(120)를 형성하고, 수납부(110)의 길이 방향을 따라 형성된 제1 실링부(121, 121a)를 수납부(110)가 형성된 방향으로 한 회 또는 복수 회 폴딩하는 사이드 폴딩 공정을 수행하며, 폴딩된 제1 실링부(121, 121a)를 수납부(110)의 외측면에 접촉하도록 고정할 수 있도록 접착 유닛(150)으로 테이핑하는 과정을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에는 도 1에 따라 제조된 이차 전지의 모습이 나타나며, 도 2는 하나의 실시 예로, 제1 실링부(121)를 1회 사이드 폴딩한 이차 전지의 모습이 나타나며, 도 3은 다른 하나의 실시 예로, 제1 실링부(121a)를 2회 사이드 폴딩한 이차 전지의 모습이 나타난다. 제1 실링부(121, 121a)를 수납부(110) 방향으로 폴딩하는 사이드 폴딩 공정 이후 수납부(110)의 외측면에 접착 유닛(150)에 의해 접촉 및 고정될 수 있다. 다만, 전지 케이스 소재가 소성 변형되는 금속 소재만으로 형성된 것이 아니므로 제1 실링부(121, 121a)를 폴딩하더라도 어느 정도 범위 내에서는 다시 언폴딩되어 제1 실링부(121, 121a)의 길이 방향 말단부가 이차 전지 외측 방향으로 벌어질 수 있다. 또한, 제1 실링부(121, 121a)가 접착 유닛(150)에 의해 접착되는 과정에서 제1 실링부(121, 121a)가 접착 유닛(150)에 의해 접착 범위만 가압이 되어 접착 유닛의 주변부는 접착 유닛(150)이 가압하는 방향과 반대인 이차 전지의 외측 방향으로 벌어질 수 있다. 이와 같이 제1 실링부(121,121a)의 길이 방향 말단부가 이차 전지 외측 방향으로 벌어지며 돌출되면 이차 전지(10)를 카트리지에 쉽게 결합할 수 없게 되는 문제가 발생된다.
이차 전지 사이드 가압 장치
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 이차 전지 사이드 가압 장치는 실링부(120)가 사이드 폴딩 공정이 수행된 이차 전지(10)의 측면부를 가압하여 이차 전지(10)의 외형을 성형하기 위한 장치일 수 있다. 이차 전지 사이드 가압 장치에 의해 성형된 이차 전지(10)는 이차 전지 모듈(미도시)에 결합되는 카트리지(미도시)와의 조립성이 향상될 수 있다.
이차 전지 사이드 가압 장치는 제1 가압 블록(200)을 포함할 수 있다. 제1 가압 블록(200)은 이차 전지(10)의 실링부(120) 중 외측 방향으로 돌출된 제1 실링부(121, 121a) 및 제2 실링부(122)를 이차 전지(10) 내측 방향으로 가압하여 이차 전지(10)를 성형하기 위한 구성일 수 있다.
제1 가압 블록(200)은 이차 전지(10)의 실링부(120)와 마주보며 실링부(120)를 가압하는 제1 가압면(210) 및 제2 가압면(220)을 포함할 수 있다.
제1 가압 블록(200)은 이차 전지(10)의 실링부(120)를 가압하기 위해 실링부(120)와 가까워지는 방향으로 이동되도록 구동장치(미도시)에 의해 구동될 수 있다. 구동 장치는 예를 들어, 액츄에이터 등 일 수 있다.
제1 가압면(210)은 실링부(120)의 길이 방향 중심부를 가압할 수 있다. 더 구체적으로 제1 가압면(210)은 제1 실링부(211)에 대응되는 위치에 배치되어 제1 실링부(211)를 가압할 수 있다.
제1 가압면(210)은 이차 전지(10)의 길이 방향 중심 축(x)과 나란하게 배치되어 제1 실링부(211)가 이차 전지(10)의 길이 방향 중심 축(x)과 나란하게 사이드 폴딩이 유지되도록 할 수 있다.
제1 가압면(210)은 평면 형상으로 형성될 수 있다. 제1 실링부(211)는 이차 전지(10)의 수납부(110)의 길이 방향을 따라 테두리에 형성되므로 제1 가압면(210)은 제1 실링부(211)를 수납부(110)의 외측면이 배치된 방향으로 가압하여 사이드 폴딩된 제1 실링부(211)가 수납부(110)의 외측면과 확실하게 접촉되도록 가압할 수 있다. 또한, 제1 가압면(210)은 이차 전지(10)의 길이 방향 중심 축(x)과 나란하게 사이드 폴딩된 제1 실링부(211)와의 접촉 면적을 최대화하며 가압할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 제2 가압면(220)은 제1 가압면(210)보다 가압 방향을 향해 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 제2 가압면(220)은 제1 가압면(210)보다 가압 방향을 향해 더 돌출되도록 형성되므로 수납부(110)와 접촉될 수 없는 제2 실링부(122, 122a)를 가압할 수 있고, 제2 실링부(122, 122a)를 이차 전지(10)의 내측 방향으로 절곡되도록 가압할 수 있다. 사이드 폴딩 공정 이후 제2 실링부(122, 122a)는 이차 전지(10)의 외측 방향으로 돌출되어 이차 전지 모듈(미도시)에 결합되는 카트리지(미도시)에 이차 전지(10)를 용이하게 조립할 수 없는 문제가 발생되므로 제1 가압 블록(200)에서 제2 가압면(220)를 제1 가압면(210)보다 더 돌출되도록 형성하여 제2 실링부(122, 122a)를 이차 전지(10)의 내측 방향으로 절곡되도록 형성할 수 있고, 카트리지(미도시)와의 조립성을 향상할 수 있다.
제1 가압 블록(200)은 실링부(210)의 길이 방향 말단부를 실링부(210)의 길이 방향 중심부보다 더 강하게 가압할 수 있다.
제2 가압면(220)은 제2 실링부(122, 122a)가 이차 전지(10)의 외측 방향으로 돌출되지 않도록 제2 가압면(220)의 형상에 상응하는 형상으로 변형시킬 수 있다.
하나의 실시 예로, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 제2 가압면(220)은 제1 가압면(210)과 나란하게 형성될 수 있다. 제2 가압면(220)이 제1 가압면(210)과 나란하게 형성됨으로써 제2 실링부(122, 122a)는 이차 전지(10)의 내측에서 제1 실링부(121, 121a)와 나란한 각도로 형성될 수 있다.
다른 하나의 실시 예로, 도 6의 (a)를 참조하여 설명하면, 제2 가압면(220a)은 제1 가압면(210)가 가까운 면일수록 제1 가압면(210)과의 각도가 점점 가파르게 증가되도록 형성될 수 있다. 제2 가압면(220a)은 제2 실링부(122, 122a)가 제1 실링부(121, 121a)와 가까운 부분이 이차 전지(10)의 내측 방향으로 절곡되도록 형성하여, 제2 실링부(122, 122a의 말단부가 이차 전지(10)의 내측에 위치하도록 형성할 수 있다.
또 다른 하나의 실시 예로, 도 6의 (b)를 참조하여 설명하면, 제2 가압면(220b)은 평면 형태로 형성될 수 있고, 제2 가압면(220)의 길이 방향 말단부로 갈수록 제1 가압면(210)에 대해 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 제2 가압면(220b)는 제2 실링부(122, 122a)의 말단부가 내측 방향을 향하도록 가압할 수 있다.
또 다른 하나의 실시 예로, 도 6의 (c)를 참조하여 설명하면, 제2 가압면(220c)는 곡면 형태로 형성될 수 있고, 제2 가압면(220)은 길이 방향 말단부에 가까운 면일수록 제1 가압면(210)과의 각도가 점점 가파르게 증가되도록 형성될 수 있다. 제2 가압면(220c)는 제2 실링부(122, 122a)의 말단부를 내측 방향으로 곡면이 형성되도록 가압할 수 있다.
제2 가압면(220)은 제1 가압면(210)과 연속적으로 형성되거나 미리 정해진 거리 이격된 위치에 형성될 수 있다.
제2 가압면(220)의 길이 방향의 길이는 수납부(110)로부터 길이 방향을 향해 돌출된 제2 실링부(122, 122a)의 폭 이상일 수 있다. 제2 가압면(220)은 제2 실링부(122, 122a)의 폭 이상의 길이로 형성되므로 제2 실링부(122, 122a)와 마주보는 모든 면과 접촉하며 제2 실링부(122, 122a)의 접촉면을 가압할 수 있다.
제1 가압 블록(200)은 연결면(230)을 더 포함할 수 있다.
연결면(230)은 제1 가압면(210)과 제2 가압면(220, 220a, 220b, 220c) 사이에 배치되어 제1 가압면(210)의 말단과 제2 가압면(220, 220a, 220b, 220c) 말단 사이를 곡면으로 연결할 수 있다.
연결면(230)은 수납부(110)의 두께 방향으로 형성된 모서리 부분이 제1 가압 블록(200)에 의해 충격 받아 손상되지 않도록 수납부(110)의 두께 방향 모서리를 감싸도록 곡면으로 형성될 수 있다.
연결면(230)의 곡면의 곡률은 수납부(110)의 두께 방향 모서리를 감싸며 손상을 가하지 않도록 수납부(110)의 두께 방향 모서리의 곡률 이하일 수 있다. 따라서 연결면(230)은 수납부(110)의 모서리를 가압하지 않아 수납부(110)의 모서리의 손상을 방지 가능하고, 수납부(110)의 모서리와 함께 제1 실링부(121, 121a)에 대해 제2 실링부(122, 122a)를 소정의 각도만큼 이차 전지(10)의 내측 방향으로 구부릴 수 있다.
제2 가압면(220)이 제1 가압면(210)에 대해 돌출된 길이는 연결면(230)의 곡률에 따라 형성되는 원의 반지름 이상일 수 있다.
이차 전지 사이드 가압 장치는 제1 가압 블록(200)가 대칭된 형상의 제2 가압 블록(300)을 더 포함할 수 있다.
제2 가압 블록(300)은 이차 전지(10)를 기준으로 제1 가압 블록(200)과 대칭된 위치에 대칭된 형상으로 형성될 수 있다. 제2 가압 블록(300)은 제1 가압 블록(200)과 함께 이차 전지(10)를 향해 서로 가까워지도록 이동하며 이차 전지(10)의 제1 실링부(121, 121a) 및 제2 실링부(122, 122a)를 가압할 수 있다.
제1 가압 블록(200)과 제2 가압 블록(300)은 한 쌍으로서 함께 이차 전지(10)의 실링부(120)를 가압할 수 있다.
제2 가압 블록(300)에 포함된 가압면들에 대한 설명은 위에서 설명한 것처럼 제1 가압 블록(200)에 포함된 제1 가압면(210), 제2 가압면(220) 및 연결면(230)에 대한 설명으로 갈음하기로 한다.
이차 전지(10)
이차 전지(10)는 전극 조립체(J) 및 파우치 케이스(100)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(J)는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극조립체, 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극 조립체, 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극조립체 등 일 수 있다. 전극 조립체(J)는 전지 케이스(100)의 수납부(110)에 수납될 수 있다.
전극 조립체(J)의 전극 탭에는 이차 전지의 외부로 전기를 공급하거나 외부로부터 공급받는 전극 리드가 스팟 용접 등의 방법으로 연결될 수 있다. 전극 리드는 일단이 전극 탭과 연결되고 타단이 전지 케이스(100) 외부로 돌출될 수 있다. 전극 리드는 전극 조립체의 양극 탭과 연결되는 양극 리드 및 음극 탭과 연결되는 음극 리드를 포함하며, 양극 리드 및 음극 리드는 각각 전지 케이스(100)의 여러 방향을 향해 돌출될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 양극 리드는 전지 케이스(100)의 일단부로 돌출되고, 음극 리드는 전지 케이스(100)의 타단부로 돌출되어 양극 리드와 음극 리드가 서로 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
전지 케이스(100)는 전극 리드의 일부가 노출되도록 전극 조립체(J)를 수용하고 실링될 수 있다. 전지 케이스(100)는 파우치 필름으로 제조하며, 전지 케이스(100)에는 전극 조립체(J)가 수납되는 수납부(110)가 형성되도록 파우치 필름의 일면에 드로잉(Drawing) 공정을 수행할 수 있다. 드로잉 공정을 통해 전지 케이스 일면이 연신되어 수납부(110)가 형성될 수 있다.
전지 케이스는 제1 케이스(130)과 제2 케이스(140)를 포함할 수 있고, 제1 케이스(130)에는 수납부(110)가 형성되어 전극 조립체(J)를 수납할 수 있다. 제2 케이스(140)는 수납부(110)에 전극 조립체를 수납한 제1 케이스(130)를 덮고, 제1 케이스(130) 및 제2 케이스(140)는 수납부(110)의 테두리를 따라 함께 실링된다. 제1 케이스(130) 및 제2 케이스(140)는 서로 분리된 구조로 형성되거나 일측이 서로 연결된 구조로 형성되는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제1 케이스(130) 및 제2 케이스(140)에는 수납부(110)의 테두리를 따라 4면의 모서리가 함께 실링되며 실링부(120)가 형성될 수 있다.
실링부(120)는 제1 실링부(121, 121a), 제2 실링부(122, 122a) 및 제3 실링부(123)를 포함할 수 있다.
제1 실링부(121, 121a)는 수납부(110)의 길이 방향을 따라 수납부(110)의 양 측면 테두리에 형성될 수 있다.
제1 실링부(121, 121a)는 사이드 폴딩 공정을 통해 수납부(110) 방향으로 폴딩된 구조로 형성될 수 있다. 제1 실링부(121, 121a)에는 제1 실링부(121, 121a)가 폴딩된 구조로 고정되도록 제1 실링부(121, 121a)와 수납부(110)의 외측면을 연결하는 접착 유닛(150)이 부착될 수 있다.
제3 실링부(123)는 수납부(110)의 폭 방향을 따라 수납부(110)의 양 측면 테두리에 형성될 수 있다.
제3 실링부(123)의 길이 방향은 제1 실링부(121, 121a)의 길이 방향과 수직일 수 있다.
양극 리드 및 음극 리드는 수납부(110)의 양 측면에 형성된 제3 실링부(123)를 통해 돌출될 수 있다.
제2 실링부(122, 122a)는 제1 실링부(121, 121a)의 말단부 영역과 제3 실링부(123)의 말단부 영역에 형성되며, 실링부(120)의 각 꼭지점 및 그 주변 영역을 형성할 수 있다.
제2 실링부(122, 122a)는 일단부가 제1 실링부(121, 121a)와 연결되고, 상기 일단부에 대해 수직인 방향에 제3 실링부(123)와 연결될 수 있다.
제1 실링부(121, 121a)는 전지 케이스(100)의 부피를 감소시키기 위해서 수납부(110)가 배치된 방향으로 1번 또는 2번 이상 폴딩될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명하면, 도 2에는 제1 실링부(121)가 수납부(110)가 배치된 방향으로 1번 폴딩된 구조가 나타나 있으며, 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3에는 제1 실링부(122a)가 수납부(110)가 배치된 방향으로 2번 폴딩된 구조가 나타나 있다. 제1 실링부(121, 121a)가 수납부(110)가 배치된 방향으로 폴딩되면, 제1 실링부(121, 121a)의 말단부에 연결된 제3 실링부(123) 역시 같은 방향으로 폴딩될 수 있다.
제1 실링부(121, 121a)가 폴딩되면 폴딩되는 방향에 수납부(110) 위치하므로 폴딩되는 각도가 제한될 수 있고, 제1 실링부(121, 121a)가 폴딩되더라도 파우치 필름의 탄성 복원력에 의해 소정의 각도만큼 폴딩되는 방향에 대해 반대 방향으로 언폴딩 될 수 있다. 따라서 제1 실링부(121, 121a)가 폴딩되어 폴딩 각도가 고정되도록 제1 수납부(110)의 외측면과 제1 실링부(121, 121a)를 테이프로 고정할 수 있다. 다만, 제2 실링부(122, 122a)는 제1 실링부(121, 121a)와 동일한 방향으로 폴딩되더라도 폴딩되는 방향에 수납부(110)가 존재하지 않아 테이프로 고정시킬 수 없다. 미고정된 제2 실링부(122, 122a)는 다시 소정의 각도만큼 언폴딩되어 이차 전지(10)의 외측 방향으로 돌출되는 문제가 발생될 수 있다. 제2 실링부(122, 122a)가 이차 전지(10)의 외측 방향으로 돌출됨으로써 이차 전지(10)는 상기 이차 전지(10)를 이차 전지 모듈의 프레임(미도시) 상에 결합시키 위한 카트리지 프레임(미도시)과 쉽게 조립할 수 없다.
이차 전지 가압 장치는 수납부(110)의 길이 방향 측면에 형성된 제1 실링부(121, 121a) 및 제2 실링부(122, 122a)를 가압하여 이차 전지(10) 외측 방향으로 돌출된 제2 실링부(122, 122a)를 제1 실링부(121, 121a)보다 내측 방향으로 구부리기위한 장치일 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 도 7 및 도 8에는 이차 전지 가압 장치에 의해 가압된 이차 전지(10)가 나타나며, 제1 실링부(121, 121a) 및 제2 실링부(122, 122a)가 가압되어 제2 실링부(122)가 이차 전지(10)의 내측 방향으로 구부러진 모습이 사시도로 나타나 있다.
제2 실링부(122, 122a)는 제1 실링부(121, 121a)의 길이 방향 말단부에 위치하며, 제1 실링부(121, 121a)보다 내측 방향으로 구부러지도록 형성될 수 있어 이차 전지(10)가 카트리지 프레임(미도시)에 용이하게 조립될 수 있어, 이차 전지 모듈(미도시) 또는 이차 전지 팩(미도시)의 제조의 제조 공정이 신속하게 진행될 수 있다.
제2 실링부(122, 122a)의 길이 방향을 따라 형성된 모서리와 제1 실링부(121, 121a)의 모서리가 만나며 형성하는 각도(A)는 직각 이상의 각도를 형성할 수 있다. 제2 실링부(122, 122a)가 제1 실링부(121, 121a) 보다 내측 방향으로 구부러지므로 제2 실링부(122, 122a)의 길이 방향을 따라 형성된 모서리와 제1 실링부(121, 121a)의 모서리가 만나며 형성하는 각도(A)는 90° 이상 180° 이하의 각도를 형성할 수 있다. 여기서 제2 실링부(122, 122a)의 길이 방향이란 제1 실링부(121, 121a)의 길이 방향을 따라 연장된 방향을 의미할 수 있다.
제2 실링부(122, 122a)의 폭 방향을 따라 형성된 모서리와 제3 실링부(123)의 모서리가 만나며 형성하는 각도(B)는 0° 이상 90° 이하의 각도를 형성할 수 있다. 제2 실링부(122, 122a)가 제1 실링부(121, 121a) 보다 내측 방향으로 구부러지므로 제2 실링부(122, 122a) 의 폭 방향을 따라 형성된 모서리 모서리와 제3 실링부(123)의 모서리가 만나며 형성하는 각도(B)는 직각 이하의 각도일 수 있다. 여기서 제2 실링부(122, 122a)의 폭 방향이란 제3 실링부(123)의 길이 방향을 따라 연장된 방향을 의미할 수 있다.
접착 유닛(150)은 제1 실링부(121, 121a)를 수납부(110)의 외측면에 접촉시켜 고정시킬 수 있다. 접착 유닛(150)은 예를 들어, 절연성 테이프일 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 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.
J: 전극 조립체
10 : 이차 전지
100 : 전지 케이스
110 : 수납부
120 : 실링부
121, 121a : 제1 실링부
122, 122a : 제2 실링부
123 : 제3 실링부
130 : 제1 케이스
140 : 제2 케이스
150 : 접착 유닛
200 : 제1 가압 블록
210 : 제1 가압면
220, 220a, 220b, 220c : 제2 가압면
230 : 연결면
300 : 제2 가압 블록

Claims (16)

  1. 전극 조립체가 수납된 수납부와 상기 수납부의 테두리를 따라 형성된 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 가압 장치에 있어서,
    상기 수납부를 향해 상기 실링부를 가압하는 제1 가압 블록을 포함하고,
    상기 제1 가압 블록은,
    상기 실링부의 길이 방향 중심부에 형성된 제1 실링부를 가압하는 제1 가압면;
    상기 제1 가압면보다 가압 방향을 향해 더 돌출되고, 상기 실링부의 길이 방향 말단부에 형성된 제2 실링부를 가압하는 제2 가압면을 포함하는 이차 전지 가압 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가압면은 평면 형상으로 형성된 이차 전지 가압 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 가압면은 상기 이차 전지의 길이 방향 중심 축과 나란하게 배치된 이차 전지 가압 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 가압면은 말단부로 갈수록 상기 제1 가압면에 대해 더 돌출된 경사면 또는 곡면을 포함하는 이차 전지 가압 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 가압면은 상기 제1 가압면과 나란하게 형성된 이차 전지 가압 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 가압면의 길이 방향의 길이는 상기 수납부로부터 길이 방향을 향해 돌출된 제3 실링부의 폭 이상인 이차 전지 가압 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 가압면과 상기 제2 가압면의 사이를 연결하는 연결면을 더 포함하고,
    상기 연결면은 곡면으로 형성된 이차 전지 가압 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결면은 상기 수납부의 모서리가 손상되는 것을 방지 가능한 이차 전지 가압 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결면의 곡률은 상기 수납부의 모서리부 곡률 이하인 이차 전지 가압 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 가압면이 상기 제1 가압면에 대해 돌출된 길이는 상기 연결면의 곡률에 따라 형성되는 원의 반지름 이상인 이차 전지 가압 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이차 전지를 중심으로 상기 제1 가압 블록과 대칭된 형상으로 형성되고, 대칭되게 배치된 제2 가압 블록을 더 포함하는 이차 전지 가압 장치.
  12. 전극 조립체가 수납된 수납부와 상기 수납부의 테두리를 따라 형성된 실링부가 폴딩된 이차 전지의 실링부를 가압하기 위한 이차 전지 가압 장치에 있어서,
    상기 수납부를 향해 상기 실링부를 가압하는 제1 가압 블록을 포함하고,
    상기 제1 가압 블록은,
    상기 실링부의 길이 방향 중심부에 형성된 제1 실링부보다 상기 실링부의 길이 방향 말단부에 형성된 제2 실링부를 더 강하게 가압하는 이차 전지 가압 장치.
  13. 음극, 분리막 및 양극이 적층된 전극 조립체;
    내부에 상기 전극 조립체가 수납되는 수납부 및 상기 수납부의 테두리를 따라 실링된 실링부를 포함하는 전지 케이스를 포함하고,
    상기 실링부는,
    길이 방향의 중심부에 위치하며, 상기 수납부가 형성된 방향으로 폴딩된 제1 실링부 및
    상기 제1 실링부의 길이 방향의 말단부에 위치하며, 상기 제1 실링부보다 내측 방향으로 구부러진 제2 실링부를 포함하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제2 실링부의 길이 방향을 따라 형성된 모서리와 상기 제1 실링부의 모서리가 만나며 형성하는 각도는 90°이상 180°이하의 각도인 이차 전지.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 실링부는 상기 수납부의 폭 방향을 따라 형성된 제3 실링부를 더 포함하고,
    상기 제2 실링부의 폭 방향을 따라 형성된 모서리와 제3 실링부의 모서리가 만나며 형성하는 각도는 90° 이하의 각도인 이차 전지.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 실링부를 상기 수납부의 외측면에 고정시키는 접착 유닛을 더 포함하는 이차 전지.
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