WO2019124795A1 - 파우치 케이스 실링 장치 - Google Patents

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WO2019124795A1
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pouch
sealing
terrace
protrusion
pouch case
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정태진
강달모
문정오
신은규
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주식회사 엘지화학
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a pouch case sealing apparatus, and more particularly, to a pouch case sealing apparatus for sealing a pouch terrace of a pouch case of a battery cell.
  • Secondary batteries having high electrical characteristics such as high energy density and high ease of application according to the product group can be applied not only to portable devices but also to electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electric driving sources It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • Such a secondary battery is not only a primary advantage that the use of fossil fuel can be drastically reduced, but also produces no by-products resulting from the use of energy, and thus is attracting attention as a new energy source for enhancing environmental friendliness and energy efficiency.
  • Types of secondary batteries widely used today include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, and nickel-zinc batteries.
  • the operating voltage of such a unitary secondary battery cell that is, the unit battery cell is about 2.5V to 4.6V. Therefore, when a higher output voltage is required, a plurality of battery cells may be connected in series to form a battery pack. In addition, a plurality of battery cells may be connected in parallel according to a charge / discharge capacity required for the battery pack to form a battery pack. Therefore, the number of battery cells included in the battery pack can be variously set according to the required output voltage or the charge / discharge capacity.
  • a battery module including at least one battery cell is first configured, and other components are added using the at least one battery module, Is generally used.
  • the battery cells constituting the battery module or the battery pack are generally provided as a pouch type secondary battery having an advantage that they can be easily stacked.
  • a conventional battery cell 1 which is a pouch type secondary battery includes an electrode assembly 10, a pouch case 50 for packaging the electrode assembly 10, and a pouch case 50 protruding out of the pouch case 50 And a pair of electrode leads (70) electrically connected to the electrode assembly (10).
  • the pouch case 50 includes a pouch main body 52 having a receiving space for accommodating the electrode assembly 10 and a pouch case sealing device 50 extending from the pouch main body 52, And a pouch terrace 56 which is heat-welded by the pouch 5.
  • the conventional pouch sealing device 50 is configured to include a pair of sealing jigs to seal four or three sides of the pouch case 50.
  • a pair of sealing jigs to seal four or three sides of the pouch case 50.
  • three-sided sealing for sealing only three of four sides of the pouch main body 52 is increasing.
  • the conventional pouch sealing apparatus 50 seals the pouch case 50 by thermally welding the pair of sealing jigs while pressing the pouch terrace 56.
  • the protruding portion b of the pouch terrace 56 is disposed in the form of a so-called bat ear, it acts as a factor for forming an unnecessary dead space in the battery module or the battery pack, thereby lowering the energy density Or the efficiency of the assembling process is deteriorated.
  • Another object of the present invention is to provide a pouch case sealing apparatus capable of increasing the energy density of a battery cell.
  • Still another object of the present invention is to provide a pouch case sealing apparatus capable of increasing the efficiency of assembling battery cells.
  • the present invention provides a pouch case sealing apparatus for sealing a pouch case including a pouch main body for accommodating an electrode assembly of a battery cell and a pouch terrace extending from the pouch main body, A pair of sealing jigs for pressing and heating the pouch terrace in the vertical direction of the pouch terrace so that the pouch terrace is thermally fused; And a pair of sealing jigs formed on a pressing surface of the pouch body for preventing the end portion of the pouch terrace from projecting outwardly from the pouch body in the horizontal direction when the pouch terrace is thermally fused with the pouch terrace, And a pouch case sealing unit for sealing the pouch case.
  • the terrace projection preventing unit includes: a protrusion preventing guide projection projecting obliquely from a pressing surface of one of the sealing jigs; And a protrusion preventing guide groove having a shape corresponding to the protrusion preventing guide protrusion and formed on a pressing surface of the other sealing jig.
  • protrusion preventing guide protrusion and the protrusion preventing guide groove are engaged with each other with an end portion of the pouch terrace sandwiched therebetween so that the end portion of the pouch terrace is inserted into the pouch main body It can be bent in one direction.
  • the protrusion preventing guide protrusion and the protrusion preventing guide groove may be provided at one end of the pressing surface of the pair of sealing jigs.
  • the protrusion preventing guide protrusion and the protrusion preventing guide groove may be formed in a triangular shape.
  • the terrace projection preventing unit may be integrally formed with the pair of sealing jigs.
  • the pouch case may be sealed at at least three sides.
  • a pouch case sealing apparatus capable of preventing the end portion of the pouch terrace from protruding toward the non-sealing surface side when the pouch case of the battery cell is sealed.
  • a pouch case sealing apparatus capable of increasing the energy density of a battery cell.
  • FIG. 1 to 3 are views for explaining sealing of a pouch case of a battery cell through a pouch case sealing apparatus according to a related art.
  • FIGS. 4 and 5 are views for explaining a pouch case sealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figs. 6 and 7 are views for explaining a terrace projection preventing unit according to various embodiments of the pouch case sealing apparatus of Fig.
  • FIGS. 8 to 12 are views for explaining the operation of the pouch case sealing apparatus of FIG.
  • FIGS. 4 and 5 are views for explaining a pouch case sealing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch case sealing apparatus 100 includes a pouch main body 52 for accommodating the electrode assembly 10 of the battery cell 1 and a pouch main body 52 extending from the pouch main body 52
  • the pouch case 50 can be sealed at four or three sides of the pouch case 50, That is, the pouch case 50 of the battery cell 1 may be sealed at at least three sides.
  • the pouch case sealing apparatus 100 performs three-sided sealing that seals only three of four sides of the pouch body 52 in terms of securing the capacity of the battery cell 1 and space utilization .
  • the pouch case sealing apparatus 100 may include sealing jigs 110 and 130 and terrace protrusion preventing units 150 and 160.
  • the pouch case sealing apparatus 100 may include other components for sealing the pouch case 50 such as the jig elevating portion and the jig driving portion.
  • the sealing jig 110 and 130 can press the pouch terrace 56 in the vertical direction of the pouch case 50 so as to seal the pouch case 50 to be thermally fused.
  • the sealing jigs 110 and 130 may be provided as a pair.
  • the pair of sealing jigs 110 and 130 may be provided with pressing surfaces 115 and 135 for pressing the pouch terrace 56 in the pressing direction of the pouch terrace 56.
  • the terrace protrusion preventing units 150 and 160 are formed on the pressing surfaces 115 and 135 of the pair of sealing jigs 110 and 130. When the pouch terrace 56 is thermally fused, It is possible to prevent the end of the terrace 56 from protruding outside the pouch body 52 in the horizontal direction of the pouch body 52.
  • the terrace projection preventing units 150 and 160 may be integrally formed on the respective pressing surfaces 115 and 135.
  • the terrace protrusion preventing units 150 and 160 may be provided as a pair.
  • the pair of terrace protrusion preventing units 150 and 160 may include a protrusion preventing guide protrusion 150 and a protrusion preventing guide groove 160.
  • the protrusion preventing guide protrusion 150 may be formed on one of the sealing jigs 150 and the protrusion preventing guide groove 160 may be formed on the other one of the sealing jigs 160.
  • the protrusion prevention guide protrusion 150 is formed on a sealing jig 150 disposed on the upper side of the pair of the sealing jigs 150 and 160, And may be formed on the sealing jig 160 disposed below the sealing jig 160.
  • the protrusion preventing guide protrusion may be formed on a sealing jig disposed on the upper side, and the protrusion preventing guide protrusion may be formed on a sealing jig disposed on the lower side.
  • the protrusion preventing guide protrusion 150 may protrude obliquely from the pressing surface 115 of any one of the sealing jigs 110.
  • the protrusion preventing guide protrusion 150 is formed in a substantially triangular shape and may be provided at one end of the pressing surface 115 of any one of the sealing jigs 110.
  • the protrusion prevention guide protrusions 150 are formed in the protrusion preventing guide grooves 160 and the protrusion preventing guide protrusions 160 described below with the ends of the pouch terrace 56 interposed therebetween when the pair of sealing jigs 110, So that the end of the pouch terrace 56 can be bent in at least one of the up and down directions of the pouch body 52.
  • the protrusion preventing guide protrusion 150 may include a first inclined surface 152, a second inclined surface 154, and a guide surface 156.
  • the first inclined surface 152 may protrude downward from the pressing surface 115 of one of the sealing jigs 110.
  • the first inclined surface 152 is formed in the upper and lower direction of the pouch case 50 of the battery cell 1 when the pouch case 50 of the pair of sealing jigs 110 and 130 is pressed, And can protrude to a height not exceeding the bottom of the main body 52.
  • the pouch terrace 56 may protrude from the bottom of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 after the pouch case 50 is sealed.
  • the second inclined surface 154 may protrude upward from the first inclined surface 152.
  • the second inclined surface 154 may be longer than the first inclined surface 152 to secure a bending space.
  • the second inclined surface 154 may protrude to a height not exceeding the upper portion of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 of the battery cell 1.
  • the pouch terrace 56 may protrude outside the upper portion of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 after the pouch case 50 is sealed.
  • the guide surface 156 may extend from the second inclined surface 154 along the horizontal direction of one of the sealing jigs 110.
  • the guide surface 156 may protrude from the pouch body 52 in the horizontal direction of the pouch case 50 when the pouch terrace 56 comes out of the second inclined surface 145 Can be additionally prevented.
  • the protrusion preventing guide groove 160 has a shape corresponding to the protrusion preventing guide protrusion 150 and may be formed on the pressing surface 165 of the other sealing jig 160.
  • the protrusion preventing guide groove 160 may have a triangular shape corresponding to the protrusion preventing guide protrusion 150 and may be provided at one end of the pressing surface 135 of the other sealing jig 130. [ have.
  • the protrusion preventing guide groove 160 is engaged with the protrusion preventing guide protrusion 150 with the end of the pouch terrace 56 interposed therebetween when the pair of sealing jigs 110,
  • the end of the pouch terrace 56 can be bent in at least one of the up and down directions of the pouch body 52.
  • the protrusion preventing guide groove 160 may include a first inclined surface 162, a second inclined surface 164, and a guide surface 166.
  • the first inclined surface 162 is inclined downward from the pressing surface 135 of the other sealing jig 130 and the protruding prevention guide protrusion 150 may be formed at corresponding positions of the first inclined surface 152.
  • the first inclined surface 162 is formed in the pouch case 50 in the vertical direction of the pouch case 50 of the battery cell 1 when the pouch case 50 of the pair of sealing jigs 110, 52 so as to have a depth not exceeding the bottom portion thereof.
  • the pouch terrace 56 may protrude outward from the bottom of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 after the pouch case 50 is sealed.
  • the second inclined surface 164 is inclined upward from the first inclined surface 162 and is inclined upward from the second inclined surface of the protruding prevention guide protrusion 150 in the vertical direction of the other sealing jig 130 154, respectively.
  • the second inclined surface 164 may be longer than the first inclined surface 162 to secure a bending space.
  • the second inclined surface 164 may protrude to a height not exceeding the upper portion of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 of the battery cell 1.
  • the pouch terrace 56 may protrude outside the upper portion of the pouch body 52 in the vertical direction of the pouch case 50 after the pouch case 50 is sealed.
  • the guide surface 166 extends from the second inclined surface 164 along the horizontal direction of the one of the sealing jigs 110 and corresponds to the corresponding one of the guide surfaces 156 of the non- As shown in FIG.
  • the guide surface 166 of the protrusion prevention guide protrusion 150 It is possible to prevent the pouch terrace 56 from protruding to the outside of the upper portion of the pouch body 52 together with the guide surface 156.
  • the guide surface 166 may be formed with the guide surface 156 of the protrusion preventing guide protrusion 150 so that when the pouch terrace 56 comes out of the second inclined surface 145, It is further possible to prevent the casing 50 from projecting out of the pouch body 52 in the horizontal direction.
  • Figs. 6 and 7 are views for explaining a terrace projection preventing unit according to various embodiments of the pouch case sealing apparatus of Fig.
  • the terrace protrusion preventing units 180 and 185 may include a protrusion preventing guide protrusion 180 and a protrusion preventing guide groove 185.
  • the protrusion preventing guide protrusion 180 and the protrusion preventing guide groove 185 may be formed in a rectangular shape unlike the previous embodiment.
  • the terrace projection preventing units 190 and 195 may include a protrusion preventing guide protrusion 190 and a protrusion preventing guide groove 195, respectively.
  • the protrusion preventing guide protrusion 190 and the protrusion preventing guide groove 195 may be formed in a semicircular shape unlike the previous embodiment.
  • the shape of the terrace protrusion preventing unit may be a triangular, square, or semicircular shape as long as it can prevent the pouch terrace 56 from protruding from the pouch case 50.
  • the present invention is not limited to this shape, and other shapes that can prevent the pouch terrace 56 from protruding, for example, a trapezoidal shape and the like may be possible.
  • FIGS. 8 to 12 are views for explaining the operation of the pouch case sealing apparatus of FIG.
  • the pouch case sealing apparatus 100 includes a pair of sealing jigs 110 and 130 for sealing the pouch case 50 of the battery cell 1, The terrace 56 can be pressed.
  • the terrace protrusion preventing unit 150, 160 may bend the end portion of the pouch terrace 56. Accordingly, the end of the pouch terrace 56 may be disposed so as not to extend beyond the end of the pouch body 52 in the horizontal direction of the pouch case 50. Specifically, the end of the pouch terrace 56 is folded along the non-sealing surface side of the pouch body 52 where the pouch body 52 is not sealed, (D) further than the non-sealing surface of the pouch body 52 in the horizontal direction of the pouch body 52 (left side in the figure).
  • the pouch case sealing apparatus 100 prevents the protrusion of the end portion of the pouch terrace 56 toward the non-sealing surface side when the pouch case 50 of the battery cell 1 is sealed. can do.
  • the pouch case sealing apparatus 100 can remarkably increase the energy density of the battery cell 1 because a dead space due to the conventional protruding bur is not formed.
  • the pouch case sealing apparatus 100 does not cause interference or the like between neighboring components or the like which may be caused by the conventional protruding burr, the assembly efficiency of the battery cell 1 , Can also be significantly increased.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀의 파우치 케이스를 실링하기 위한 파우치 케이스 실링 장치는, 파우치 케이스를 실링할 수 있게 파우치 테라스의 상하 방향에서 파우치 테라스를 가압하여 열 융착시키는 한 쌍의 실링 지그 및 한 쌍의 실링 지그의 가압면에 형성되며, 파우치 테라스의 가압에 따른 열 융착 시 파우치 테라스의 단부가 파우치 본체의 수평 방향에서 파우치 본체 외측으로 돌출되는 것을 방지하는 테라스 돌출 방지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파우치 케이스 실링 장치
본 발명은 파우치 케이스 실링 장치로서, 보다 구체적으로는, 배터리 셀의 파우치 케이스의 파우치 테라스를 실링하기 위한 파우치 케이스 실링 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 12월 21일 자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2017-0177307호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.6V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다. 여기서, 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성하는 배터리 셀들은 일반적으로 용이하게 상호 적층할 수 있는 이점을 갖는 파우치형 이차 전지로 구비된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 이러한 파우치형 이차 전지인 종래 배터리 셀(1)은, 전극 조립체(10), 전극 조립체(10)를 패키징하는 파우치 케이스(50) 및 파우치 케이스(50) 밖으로 돌출되며, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극 리드(70)를 포함하여 구성된다.
여기서, 파우치 케이스(50)는 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간이 마련되는 파우치 본체(52) 및 파우치 본체(52)로부터 연장되며 파우치 케이스(50)의 실링을 위해 파우치 케이스 실링 장치(5)에 의해 열 융착되는 파우치 테라스(56)를 포함하여 구성된다.
종래 파우치 실링 장치(50)는 한 쌍의 실링 지그를 포함하도록 구성되어, 파우치 케이스(50)의 4면 또는 3면을 실링한다. 최근 들어, 배터리 셀(1)의 용량 확보 및 공간 활용 측면에서 파우치 본체(52)의 네 측면 중 3면만을 실링하는 3면 실링이 증가하는 추세이다. 이러한 종래 파우치 실링 장치(50)는 한 쌍의 실링 지그가 파우치 테라스(56)를 가압하면서 열 융착시켜 파우치 케이스(50)를 실링한다.
그러나, 종래 파우치 실링 장치(50)의 경우, 배터리 셀(1)의 파우치 케이스(50) 실링 시, 도 3에 개시된 바와 같이, 파우치 테라스(56)의 적어도 일단부가 가압에 따른 압착으로 인해 파우치 본체(52)의 수평 방향에서 비실링되는 일측면 밖으로 소정 거리(b) 돌출되는 문제가 있다.
이러한 파우치 테라스(56)의 돌출 부분(b)은 일명 박쥐 귀(Bat ear)라고 불리는 버 형태로 배치되기에, 배터리 모듈이나 배터리 팩 구성 시 불필요한 데드 스페이스를 형성하는 인자로 작용하여 에너지 밀도를 낮추거나 또는 조립 공정 효율을 저해하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 파우치 케이스의 실링 시 파우치 테라스의 단부의 비 실링면 측으로의 돌출을 방지할 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 배터리 셀의 에너지 밀도를 높일 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공하기 위한 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 배터리 셀의 조립 공정 효율을 높일 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 셀의 전극 조립체를 수용하는 파우치 본체와 상기 파우치 본체로부터 연장되는 파우치 테라스를 포함하는 파우치 케이스를 실링하기 위한 파우치 케이스 실링 장치로서, 상기 파우치 케이스를 실링할 수 있게 상기 파우치 테라스의 상하 방향에서 상기 파우치 테라스를 가압하여 열 융착시키는 한 쌍의 실링 지그; 및 상기 한 쌍의 실링 지그의 가압면에 형성되며, 상기 파우치 테라스의 가압에 따른 열 융착 시 상기 파우치 테라스의 단부가 상기 파우치 본체의 수평 방향에서 상기 파우치 본체 외측으로 돌출되는 것을 방지하는 테라스 돌출 방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치를 제공한다.
상기 테라스 돌출 방지 유닛은, 어느 하나의 실링 지그의 가압면으로부터 경사지게 돌출되는 돌출 방지 가이드 돌기; 및 상기 돌출 방지 가이드 돌기에 대응되는 형상을 가지며, 다른 하나의 실링 지그의 가압면에 형성되는 돌출 방지 가이드 홈;을 포함할 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은, 상기 한 쌍의 실링 지그의 가압에 따른 열 융착 시, 상기 파우치 테라스의 단부를 사이에 두고 맞물리면서 상기 파우치 테라스의 단부를 상기 파우치 본체의 상하 방향 중 적어도 일 방향으로 절곡시킬 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은, 상기 한 쌍의 실링 지그의 가압면 일단부에 마련될 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은, 삼각 형상으로 형성될 수 있다.
상기 테라스 돌출 방지 유닛은, 상기 한 쌍의 실링 지그에 일체로 형성될 수 있다.
상기 파우치 케이스는, 적어도 3면에서 실링될 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 파우치 케이스의 실링 시 파우치 테라스의 단부의 비 실링면 측으로의 돌출을 방지할 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 에너지 밀도를 높일 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공할 수 있다.
아울러, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 조립 공정 효율을 높일 수 있는 파우치 케이스 실링 장치를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 파우치 케이스 실링 장치를 통한 배터리 셀의 파우치 케이스의 실링을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 실링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 4의 파우치 케이스 실링 장치의 다양한 실시예들에 따른 테라스 돌출 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 12는 도 4의 파우치 케이스 실링 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 케이스 실링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 파우치 케이스 실링 장치(100)는, 배터리 셀(1)의 전극 조립체(10)를 수용하는 파우치 본체(52)와 상기 파우치 본체(52)로부터 연장되는 파우치 테라스(56)를 포함하는 파우치 케이스(50)를 실링하기 위한 것으로서, 상기 파우치 케이스(50)의 4면 또는 3면을 실링할 수 있다. 즉, 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)는 적어도 3면에서 실링될 수 있다.
이하, 본 실시예에서는, 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)가 상기 배터리 셀(1)의 용량 확보 및 공간 활용 측면에서 파우치 본체(52)의 네 측면 중 3면만을 실링하는 3면 실링을 수행하는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는, 실링 지그(110, 130) 및 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)을 포함할 수 있다. 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는 언급한 구성 이외에도 지그 승강부 및 지그 구동부 등의 상기 파우치 케이스(50)를 실링하기 위한 기타 다른 구성품들을 포함할 수 있음은 물론이다.
상기 실링 지그(110, 130)는, 상기 파우치 케이스(50)를 실링할 수 있게 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 테라스(56)를 가압하여 열 융착시킬 수 있다.
이러한 상기 실링 지그(110, 130)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)에는, 상기 파우치 테라스(56)의 가압 방향에서 상기 파우치 테라스(56)를 가압하는 가압면(115, 135)이 마련될 수 있다.
상기 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)은, 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)의 가압면(115, 135)에 형성되며, 상기 파우치 테라스(56)의 가압에 따른 열 융착 시 상기 파우치 테라스(56)의 단부가 상기 파우치 본체(52)의 수평 방향에서 상기 파우치 본체(52) 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 상기 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)은 각각의 가압면(115, 135)에 일체로 형성될 수 있다.
상기 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)은, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 상기 한 쌍의 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)은, 돌출 방지 가이드 돌기(150) 및 돌출 방지 가이드 홈(160)을 포함할 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는 어느 하나의 실링 지그(150)에 형성되고, 상기 돌출 방지 가이드 홈(160)은 다른 하나의 실링 지그(160)에 형성될 수 있다. 예로써, 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는 상기 한 쌍의 실링 지그(150, 160) 중 상측에 배치되는 실링 지그(150)에 형성되고, 상기 돌출 방지 가이드 홈(160)은 상기 한 쌍의 실링 지그(160) 중 하측에 배치되는 실링 지그(160)에 형성될 수 있다. 반대로, 상기 돌출 방지 가이드 돌기가 상측에 배치되는 실링 지그에 형성되며, 상기 돌출 방지 가이드 돌기가 하측에 배치되는 실링 지그에 형성되는 것도 가능할 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는, 상기 어느 하나의 실링 지그(110)의 가압면(115)으로부터 경사지게 돌출될 수 있다. 이러한 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는 대략 삼각 형상으로 형성되며, 상기 어느 하나의 실링 지그(110)의 가압면(115)의 일단부에 마련될 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)의 가압에 따른 열 융착 시, 상기 파우치 테라스(56)의 단부를 사이에 두고 후술하는 돌출 방지 가이드 홈(160)과 맞물리면서 상기 파우치 테라스(56)의 단부를 상기 파우치 본체(52)의 상하 방향 중 적어도 일 방향으로 절곡시킬 수 있다.
이러한 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)는, 제1 경사면(152), 제2 경사면(154) 및 가이드면(156)을 포함할 수 있다.
상기 제1 경사면(152)은 상기 어느 하나의 실링 지그(110)의 가압면(115)으로부터 하방으로 경사지게 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 제1 경사면(152)은 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)의 상기 파우치 케이스(50) 가압 시, 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 저부를 넘지 않는 높이로 돌출될 수 있다. 그 이상으로 돌출될 경우, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 후 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 저부 외측으로 돌출될 수 있기 때문이다.
상기 제2 경사면(154)은, 상기 제1 경사면(152)으로부터 상방으로 경사지게 돌출될 수 있다. 이러한 상기 제2 경사면(154)은 절곡 공간 확보를 위해 상기 제1 경사면(152)보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 경사면(154)은 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 상부를 넘지 않는 높이로 돌출될 수 있다. 그 이상으로 돌출될 경우, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 후 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 상부 외측으로 돌출될 수 있기 때문이다.
상기 가이드면(156)은, 상기 제2 경사면(154)으로부터 상기 어느 하나의 실링 지그(110)의 수평 방향을 따라 연장될 수 있다. 이러한 상기 가이드면(156)은, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 시, 만약, 상기 파우치 테라스(56)가 상기 제2 경사면(145) 밖으로 빠져 나올 경우, 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 본체(52)의 상부 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 가이드면(156)은, 만약, 상기 파우치 테라스(56)가 상기 제2 경사면(145) 밖으로 빠져 나올 경우, 상기 파우치 케이스(50)의 수평 방향에서 상기 파우치 본체(52) 밖으로 돌출되는 것을 추가적으로 방지할 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 홈(160)은, 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)에 대응되는 형상을 가지며, 다른 하나의 실링 지그(160)의 가압면(165)에 형성될 수 있다.
이러한 상기 돌출 방지 가이드 홈(160)은 대략 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)에 대응되는 삼각 형상으로 형성되며, 상기 다른 하나의 실링 지그(130)의 가압면(135)의 일단부에 마련될 수 있다.
상기 돌출 방지 가이드 홈(160)는 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)의 가압에 따른 열 융착 시, 상기 파우치 테라스(56)의 단부를 사이에 두고 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)과 맞물리면서 상기 파우치 테라스(56)의 단부를 상기 파우치 본체(52)의 상하 방향 중 적어도 일 방향으로 절곡시킬 수 있다.
이러한 상기 돌출 방지 가이드 홈(160)은, 제1 경사면(162), 제2 경사면(164) 및 가이드면(166)을 포함할 수 있다.
상기 제1 경사면(162)은, 상기 다른 하나의 실링 지그(130)의 가압면(135)으로부터 하방으로 경사지게 형성되며, 상기 다른 하나의 실링 지그(130)의 상하 방향에서 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)의 상기 제1 경사면(152)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 제1 경사면(162)은 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)의 상기 파우치 케이스(50) 가압 시, 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 저부를 넘지 않는 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 그 이상의 깊이를 가질 경우, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 후 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 저부 외측으로 돌출될 수 있기 때문이다.
상기 제2 경사면(164)은, 상기 제1 경사면(162)으로부터 상방으로 경사지게 돌출되며, 상기 다른 하나의 실링 지그(130)의 상하 방향에서 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)의 상기 제2 경사면(154)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 이러한 상기 제2 경사면(164)은 절곡 공간 확보를 위해 상기 제1 경사면(162)보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제2 경사면(164)은 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 상부를 넘지 않는 높이로 돌출될 수 있다. 그 이상으로 돌출될 경우, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 후 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 케이스(50)의 상하 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 상부 외측으로 돌출될 수 있기 때문이다.
상기 가이드면(166)은, 상기 제2 경사면(164)으로부터 상기 어느 하나의 실링 지그(110)의 수평 방향을 따라 연장되며, 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)의 상기 가이드면(156)의 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
이러한 상기 가이드면(166)은, 상기 파우치 케이스(50)의 실링 시, 만약, 상기 파우치 테라스(56)가 상기 제2 경사면(145) 밖으로 빠져 나올 경우, 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)의 상기 가이드면(156)과 함께 상기 파우치 테라스(56)가 상기 파우치 본체(52)의 상부 외측으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 상기 가이드면(166)은, 만약, 상기 파우치 테라스(56)가 상기 제2 경사면(145) 밖으로 빠져 나올 경우, 상기 돌출 방지 가이드 돌기(150)의 상기 가이드면(156)과 함께 상기 파우치 케이스(50)의 수평 방향에서 상기 파우치 본체(52) 밖으로 돌출되는 것을 추가적으로 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 4의 파우치 케이스 실링 장치의 다양한 실시예들에 따른 테라스 돌출 방지 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 파우치 케이스 실링 장치(10)에서, 테라스 돌출 방지 유닛(180, 185)은, 돌출 방지 가이드 돌기(180) 및 돌출 방지 가이드 홈(185)를 포함할 수 있다. 상기 돌출 방지 가이드 돌기(180) 및 돌출 방지 가이드 홈(185)은 앞선 실시예와 달리 사각 형상으로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 테라스 돌출 방지 유닛(190, 195)은, 돌출 방지 가이드 돌기(190) 및 돌출 방지 가이드 홈(195)를 포함할 수 있다. 상기 돌출 방지 가이드 돌기(190) 및 돌출 방지 가이드 홈(195)은 앞선 실시예와 달리 반원 형상으로 형성될 수 있다.
이처럼, 상기 테라스 돌출 방지 유닛의 형상은 상기 파우치 케이스(50)의 상기 파우치 테라스(56)의 돌출을 방지할 수 있다면, 삼각 형상, 사각 형상 또는 반원 형상으로 마련될 수 있다. 아울러, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며, 상기 파우치 테라스(56)의 돌출을 방지할 수 있는 기타 다른 형상, 예로써, 사다리꼴 형상 등도 가능할 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)의 구체적인 동작에 대해 보다 자세히 살펴 본다.
도 8 내지 도 12는 도 4의 파우치 케이스 실링 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 실링을 위해 상기 한 쌍의 실링 지그(110, 130)을 통해 상기 파우치 테라스(56)를 가압할 수 있다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 이때, 상기 테라스 돌출 방지 유닛(150, 160)은, 상기 파우치 테라스(56)의 단부를 절곡시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 파우치 테라스(56)의 단부는, 상기 파우치 케이스(50)의 수평 방향에서 상기 파우치 본체(52)의 단부를 넘지 않게 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 파우치 본체(52)가 실링되지 않는 상기 파우치 본체(52)의 비 실링면측을 기준으로, 상기 파우치 테라스(56)의 단부는, 상기와 같은 절곡을 통해, 상기 파우치 케이스(50)의 수평 방향에서, 상기 파우치 본체(52)의 비 실링면보다 소정 거리(d) 더 안쪽(도면 상의 좌측)에 배치될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는, 상기 배터리 셀(1)의 상기 파우치 케이스(50)의 실링 시 상기 파우치 테라스(56)의 단부의 비 실링면 측으로의 돌출을 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는, 종래와 같은 돌출 버로 인한 데드 스페이스가 형성되지 않기에, 상기 배터리 셀(1)의 에너지 밀도를 현저히 높일 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 상기 파우치 케이스 실링 장치(100)는, 종래와 같은 돌출 버로 인해 야기될 수 있는 주변 구성품들 등간의 간섭 등이 발생되지 않기에, 상기 배터리 셀(1)의 조립 공정 효율, 또한, 현저히 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (7)

  1. 배터리 셀의 전극 조립체를 수용하는 파우치 본체와 상기 파우치 본체로부터 연장되는 파우치 테라스를 포함하는 파우치 케이스를 실링하기 위한 파우치 케이스 실링 장치에 있어서,
    상기 파우치 케이스를 실링할 수 있게 상기 파우치 테라스의 상하 방향에서 상기 파우치 테라스를 가압하여 열 융착시키는 한 쌍의 실링 지그; 및
    상기 한 쌍의 실링 지그의 가압면에 형성되며, 상기 파우치 테라스의 가압에 따른 열 융착 시 상기 파우치 테라스의 단부가 상기 파우치 본체의 수평 방향에서 상기 파우치 본체 외측으로 돌출되는 것을 방지하는 테라스 돌출 방지 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테라스 돌출 방지 유닛은,
    어느 하나의 실링 지그의 가압면으로부터 경사지게 돌출되는 돌출 방지 가이드 돌기; 및
    상기 돌출 방지 가이드 돌기에 대응되는 형상을 가지며, 다른 하나의 실링 지그의 가압면에 형성되는 돌출 방지 가이드 홈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은,
    상기 한 쌍의 실링 지그의 가압에 따른 열 융착 시, 상기 파우치 테라스의 단부를 사이에 두고 맞물리면서 상기 파우치 테라스의 단부를 상기 파우치 본체의 상하 방향 중 적어도 일 방향으로 절곡시키는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은,
    상기 한 쌍의 실링 지그의 가압면 일단부에 마련되는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 돌출 방지 가이드 돌기와 상기 돌출 방지 가이드 홈은,
    삼각 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 테라스 돌출 방지 유닛은,
    상기 한 쌍의 실링 지그에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 케이스는,
    적어도 3면에서 실링되는 것을 특징으로 하는 파우치 케이스 실링 장치.
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