KR20240102275A - 이차전지용 클림핑장치 - Google Patents

이차전지용 클림핑장치 Download PDF

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KR20240102275A
KR20240102275A KR1020220184175A KR20220184175A KR20240102275A KR 20240102275 A KR20240102275 A KR 20240102275A KR 1020220184175 A KR1020220184175 A KR 1020220184175A KR 20220184175 A KR20220184175 A KR 20220184175A KR 20240102275 A KR20240102275 A KR 20240102275A
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jig
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신재길
김학균
박경훈
이제준
정지민
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Abstract

본 발명은 적어도 일단이 개방된 케이스, 상기 케이스의 개방된 상단부에 결합된 캡 어셈블리 및 상기 케이스와 상기 캡 어셈블리 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차전지용 클림핑장치로서, 상기 가스켓을 상기 케이스의 상단부가 감싸도록 상기 케이스 상단부를 클림핑하는 클림핑 지그 및 상기 클림핑 지그 일면에 구비되어, 상기 케이스 상단부에 노출된 이물질을 제거하는 이물질 제거부를 포함하는 이차전지용 클림핑장치에 관한 것이다.

Description

이차전지용 클림핑장치{CRIMPING DEVICE OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지용 클림핑장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 일면을 압착기로 압착하여 내부 단락을 측정하는 안정성 테스트를 거쳐 안정성을 확보할 수 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 전지 케이스에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
원통형 전지는 원통형 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전지케이스의 개구부에 캡 어셈블리를 결합한다. 이때, 캡 어셈블리의 가장자리와 전지케이스 내벽 사이에 가스켓이 위치될 수 있다.
원통형 전지는 클림핑 공정을 통해 상기 캔의 개구부에 상기 캡 어셈블리를 실장한다. 즉, 상기 캔의 개구부에 상기 캡 어셈블리를 삽입한 다음, 상기 캔의 개구 상단부를 클림핑하여 상기 캡 어셈블리를 실장한다.
종래 원통형 전지의 제조공정은 클림핑 공정 시 전지케이스를 가압하는 가압력에 의해 전지케이스 내부 전해액, 가스켓, 오일 등이 외부로 배출되어 이물질로 인해 치수 불량이 검출되는 문제가 있었다.
한국공개공보 제10-2022-0115331호
전술한 종래기술의 문제점에 착안하여, 본 발명은 클림핑 치수 검사에서 이물질에 의해 오차가 발생되는 것을 방지하는 이차전지용 클림핑장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는 적어도 일단이 개방된 케이스, 상기 케이스의 개방된 상단부에 결합된 캡 어셈블리 및 상기 케이스와 상기 캡 어셈블리 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차전지용 클림핑장치로서, 상기 가스켓을 상기 케이스의 상단부가 감싸도록 상기 케이스 상단부를 클림핑하는 클림핑 지그 및 상기 클림핑 지그 일면에 구비되어, 상기 케이스 상단부에 노출된 이물질을 제거하는 이물질 제거부를 포함하는 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 클림핑 지그는 상기 케이스의 상단부와 접촉하고 상기 케이스의 상단부를 절곡시키는 클림핑홈이 구비되는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 클림핑홈은 라운딩되어 구비되는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 클림핑홈의 곡률 반경은 10mm 이하인 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거부는 상기 클림핑홈과 인접한 상기 클림핑 지그 일면에 위치되는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거부는 브러쉬 또는 압축 공기 분사부를 포함하는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이물질 제거부는 회전하여 상기 케이스 개방 상단부에 위치된 이물질을 제거하는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 클림핑 지그를 상기 케이스 개방 상단부를 향해 하강시키거나 또는 반대 방향으로 상승시키는 제1 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 클림핑 지그를 상기 케이스의 둘레를 따라 회전시키는 제2 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 브러쉬는 상기 케이스 보다 경도가 낮은 물질을 포함하는 것인 이차전지용 클림핑장치를 제공한다.
본 발명의 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치는 클림핑 지그에 이물질 제거부가 결합되어 클림핑 후 바로 클림핑부를 세척하여 클림핑 치수 검사 시 이물질에 의해 치수 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치의 클림핑 전 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치의 클림핑 후 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치를 도시한 단면도이다.
본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 "특징"으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 클림핑장치(100)를 도시한 단면도이다.
이차전지는 적어도 일단이 개방된 케이스(120), 케이스(120)의 개방된 상단부에 결합된 캡 어셈블리(130) 및 케이스(120)와 캡 어셈블리 사이에 개재된 가스켓(140)을 포함한다.
케이스 상단부(121)는 본 발명에 따른 이차전지용 클림핑장치(200)에 의해 클림핑되기 전에는 케이스(120)의 축 방향과 수평하게 구비되고, 본 발명에 따른 이차전지용 클림핑장치(200)에 의해 클림핑될 경우, 가스켓(140)의 상면과 접촉되여 밀봉할 수 있다. 즉, 캡 어셈블리(130)는 케이스의 상단부(121)가 클림핑되기 전에는 케이스(120) 내부에 수납된 형태로 구비되고, 클림핑된 후에는 케이스(120)와 결합될 수 있다.
이차전지용 클림핑장치(200)는 케이스(120)와 캡 어셈블리(130)를 결합하는 장치로서, 클림핑 지그(210) 및 이물질 제거부(220)를 포함한다.
클림핑 지그(210)는 캡 어셈블리(130)의 최외각에 구비된 가스켓(140)을 감싸도록 케이스의 상단부(121)를 클림핑한다. 클림핑 지그(210)는 클림핑홈(211)이 구비될 수 있다. 클림핑홈(211)은 케이스의 상단부(121)과 접촉하고 케이스의 상단부(121)를 가압하여 절곡시킬 수 있다.
다시 말해, 클림핑 지그(210)가 케이스(120)가 위치된 방향으로 하강하면서 케이스의 상단부(121)는 클림핑 지그(210)의 클림핑홈(211)에 삽입된다. 그리고, 클림핑홈(211)이 케이스의 상단부(121)를 가압하여 케이스의 상단부(121)는 케이스(120)의 안쪽 방향으로 절곡되면서 가스켓(140)을 감싸도록 클림핑된다.
이때, 케이스의 상단부(121)는 클림핑되어 클림핑부(121a)가 형성될 수 있다. 그리고, 클림핑홈(211)은 클림핑부(121a) 또는 가스켓(140)의 형태와 대응되는 형태로 구비될 수 있다.
클림핑홈(211)은 라운딩되어 구비될 수 있고, 클림핑홈(211)의 곡률 반경은 10㎜이하일 수 있다. 바람직하게, 클림핑홈(211)의 곡률 반경은 1㎜ 내지 8㎜이고, 더 바람직하게는 1㎜ 내지 6㎜일 수 있다.
예를 들어, 클림핑홈(211)은 케이스(120)의 외벽에서 가스켓(140)의 케이스(120) 안쪽 방향에 위치된 단부까지 라운딩되어 형성될 수 있다.
클림핑홈(211)이 상기 곡률 반경을 만족함으로써, 클림핑홈(211)에 의해 형성되는 클림핑부(121a)가 곡률 반경이 커 가스켓(140)과 접촉되지 않아 케이스(120)가 밀봉되지 않는 문제를 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 클림핑 지그(210)는 링 형태로 구비될 수 있다. 클림핑 지그(210)의 외부 지름은 케이스(120) 외벽 지름과 동일하거나 더 클 수 있다. 그리고, 클림핑 지그(210)의 내부 지름은 가스켓(140)의 내부 지름과 동일할 수 있다. 여기서, 가스켓(140)의 내부 지름은 가스켓(140)의 단부 중 캡 어셈블리(130) 안쪽 방향에 위치된 단부에 의한 지름을 의미한다.
다른 실시예에 있어서, 클림핑 지그(210)는 원판 형태로 구비될 수 있다. 클림핑 지그(210)는 클림핑 지그(210)가 케이스의 상단부(121)를 과도하게 클림핑하지 않도록 하는 지지면(미도시)를 더 포함할 수 있다. 지지면은 클림핑 지그(210)의 중심에 구비되어 클림핑홈(211)의 내측 단부에서 연장 구비될 수 있다. 지지면은 클림핑 지그(210)가 하강함에 따라 캡 어셈블리(130)와 접촉하게 되고 지지면이 캡 어셈블리(130)와 접촉하면 클림핑 지그(210)의 하강이 멈춰 케이스의 상단부(121)가 과도하게 클림핑되는 것을 방지할 수 있다.
이물질 제거부(220)는 클림핑 지그(210) 일면에 구비되어, 케이스 개방 상단부(211)에 노출된 이물질을 제거한다. 다시 말해, 이물질 제거부(220)는 클림핑 지그(210)에 의해 형성된 클림핑부(121a)의 표면에 노출된 이물질을 제거할 수 있다.
이물질 제거부(220)는 클림핑홈(211)과 인접한 클림핑 지그(210) 일면에 위치될 수 있다. 상세하게, 이물질 제거부(220)는 케이스(210)의 외벽에서 외측 방향으로 구비된 클림핑 지그(210)의 일면에 위치될 수 있다. 다시 말해, 클림핑 지그(210)는 케이스(120)와 마주보는 제2 면 및 제2 면의 반대면인 제1 면을 포함한다. 이물질 제거부(220)는 제2 면의 둘레에 위치될 수 있다.
클림핑 지그(210)가 케이스의 상단부(121)를 가압할 때, 케이스(120) 내부에 수용된 전해액, 가스켓 등의 이물질이 클림핑부(121a)로 노출되게 된다. 이물질은 시간이 지남에 따라 고체로 굳어져 제거가 용이하지 않게 되는데, 본 발명에 따른 이물질 제거부(220)는 이물질이 고체로 굳어지기 전 제거하여 크림핑 형상 및 치수 오차를 최소화하여 이차전지의 불량률을 감소시킬 수 있다.
이물질 제거부(220)는 하나 또는 2 이상이 구비될 수 있다. 이물질 제거부(220)가 하나 구비될 경우, 이물질 제거부(220)는 링 형태로 클림핑 지그(210)의 제2 면의 둘레에 위치될 수 있다. 이물질 제거부(220)가 2 이상 구비될 경우, 이물질 제거부(220)는 클림핑 지그(210)의 제2 면의 둘레를 따라 이격되어 위치될 수 있다.
그리고, 이물질 제거부(220)는 회전하여 케이스의 상단부(121)에 노출된 이물질을 제거할 수 있다. 본 발명에 따른 이차전지용 클림핑장치(200)는 이물질 제거부(220)에 동력을 공급하는 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 이차전지용 클림핑장치(200)는 이물질 제거부(220)와 클림핑 지그(210)를 연결하고, 모터에서 공급받은 동력을 이용해 이물질 제거부(220)를 회전시키는 연결부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이물질 제거부(220)는 클림핑부(121a)에 노출된 이물질을 제거할 수 있다면 특별히 형태는 한정하지 않으나, 일 실시예에 있어서, 브러쉬 또는 압축 공기 분사부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 브러쉬는 케이스(120) 보다 경도가 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브러쉬는 나일론 및 스펀지 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 브러쉬의 경도는 브러쉬 중 이물질 및 케이스(120)와 직접 접촉하는 솔의 경도를 의미한다. 브러쉬가 케이스(120) 보다 경도가 클 경우, 이물질 제거 시 케이스(120)에 흠집을 발생시키는 문제가 발생할 수 있다.
이차전지용 클림핑장치(200)는 이물질 제거부(220)의 위치를 조절하는는 위치 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 위치 조절부는 이물질 제거부(220)가 위치된 클림핑 지그(210)의 일면과 이물질 제거부(220) 사이에 구비될 수 있다.
위치 조절부는 이물질 제거부(220)와 케이스(120)의 측면 또는 이물질 제거부(220)와 클림핑부(121a)가 이루는 각도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 이물질 제거부(220)의 브러쉬 솔은 클림핑 지그(210)의 이동방향과 수평으로 구비될 수 있다. 즉, 이물질 제거부(220)는 클림핑되기 전 케이스의 상단부(121)와 수평하게 위치될 수 있다. 클림핑 지그(210)에 의해 케이스의 상단부(121)가 클림핑된 후, 클림핑 지그(210)가 상측으로 이동할 때 위치 조절부는 이물질 제거부(220)를 클림핑부(121a)와 90° 내지 180°의 각도를 이룰 수 있게 이동시킬 수 있다.
이차전지용 클림핑장치(200)는 제1 이동부재(230) 및 제2 이동부재(240) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
제1 이동부재(230)는 클림핑 지그(210)를 케이스의 상단부(211)를 향해 하강시키거나 또는 반대 방향으로 상승시킬 수 있다. 즉, 제1 이동부재(230)는 클림핑 지그(210)가 케이스의 상단부(211)를 클림핑 할 수 있게 이동시킬 수 있다.
제2 이동부재(24)는 클림핑 지그(210)를 케이스(120)의 둘레를 따라 회전시킬 수 있다. 즉, 제2 이동부재(240)는 이물질 제거부(220)가 클림핑부(121a)에 노출된 이물질을 제거할 수 있게 클림핑 지그(210)를 이동시킬 수 있다.
이차전지용 클림핑장치(200)는 케이스(120)를 유기물 부식 방지액으로 세정 및 코팅하는 세정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 세정부는 케이스(120) 전체를 유기물 부식 방지액으로 세정하거나, 클림핑부(121a)의 표면만 유기물 부식 방지액으로 세정할 수 있다.
세정부는 브러쉬, 노즐 또는 분무기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유기물 부식 방지액을 묻힌 브러쉬로 케이스(120)의 표면을 닦아주거나, 노즐을 통해 증류수를 토출하거나, 분무기를 통해 증류수를 분무하여 이물질 제거 및 유기물 부식 방지액 코팅을 할 수 있다.
이차전지의 제조방법은 일면이 개방되어 개방 상단부를 포함하는 케이스의 내부 공간에 하부 절연플레이트, 전극 조립체 및 상부 절연플레이트를 인입하는 준비단계, 상부 절연플레이트 윗부분의 케이스 외벽을 안쪽으로 가압하여 비딩부를 형성하는 비딩단계, 케이스 내부에 전해액을 주입하는 전해액주입단계, 비딩부의 상단에 가스켓을 안착시키는 안착단계, 캡 어셈블리를 가스켓에 안착시키는 조립단계, 케이스의 상단부가 가스켓을 감싸도록 클림핑 지그를 이용하여 케이스의 상단부를 클림핑하여 클림핑부를 형성하는 클림핑단계를 포함한다.
클림핑단계는 이물질 제거부를 이용하여 클림핑부의 표면에 노출된 이물질을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 클림핑단계는 클림핑 지그를 하강시켜 케이스의 상단부를 가압하고, 클림핑 지그가 클림핑을 완료한 후 가압을 해제하기 위해 상승할 때 클림핑 지그 일면에 위치된 이물질 제거부가 클림핑부 표면에 접촉하여 회전, 경도 및 압력에 의해 이물질을 제거할 수 있다. 즉, 이차전지의 제조방법은 클림핑부 형성 직후 클림핑부 표면의 이물질을 제거함으로써, 이물질이 고체로 굳어지기 전 제거가 가능할 수 있다.
이차전지의 제조방법 중 클림핑단계는 이차전지용 클림핑장치의 설명을 인용할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 전극 조립체
120: 케이스
121: 케이스의 상단부
121a: 클림핑부
130: 캡 어셈블리
140: 가스켓
200: 이차전지용 클림핑장치
210: 클림핑 지그
211: 클림핑홈
220: 이물질 제거부
230: 제1 이동부재
240: 제2 이동부재

Claims (10)

  1. 적어도 일단이 개방된 케이스, 상기 케이스의 개방된 상단부에 결합된 캡 어셈블리 및 상기 케이스와 상기 캡 어셈블리 사이에 개재된 가스켓을 포함하는 이차전지용 클림핑장치로서,
    상기 가스켓을 상기 케이스의 상단부가 감싸도록 상기 케이스 상단부를 클림핑하는 클림핑 지그 및
    상기 클림핑 지그 일면에 구비되어, 상기 케이스 상단부에 노출된 이물질을 제거하는 이물질 제거부
    를 포함하는 이차전지용 클림핑장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클림핑 지그는 상기 케이스의 상단부와 접촉하고 상기 케이스의 상단부를 절곡시키는 클림핑홈이 구비되는 것인 이차전지용 클림핑장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클림핑홈은 라운딩되어 구비되는 것인 이차전지용 클림핑장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 클림핑홈의 곡률 반경은 10mm 이하인 것인 이차전지용 클림핑장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 이물질 제거부는 상기 클림핑홈과 인접한 상기 클림핑 지그 일면에 위치되는 것인 이차전지용 클림핑장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이물질 제거부는 브러쉬 또는 압축 공기 분사부를 포함하는 것인 이차전지용 클림핑장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이물질 제거부는 회전하여 상기 케이스 개방 상단부에 위치된 이물질을 제거하는 것인 이차전지용 클림핑장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 클림핑 지그를 상기 케이스 개방 상단부를 향해 하강시키거나 또는 반대 방향으로 상승시키는 제1 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 클림핑장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 클림핑 지그를 상기 케이스의 둘레를 따라 회전시키는 제2 이동부재를 더 포함하는 이차전지용 클림핑장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 브러쉬는 상기 케이스 보다 경도가 낮은 물질을 포함하는 것인 이차전지용 클림핑장치.
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