WO2021015590A1 - 이차전지 실링공정용 가압장치 - Google Patents

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정종홍
김상진
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정종홍
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention (Disclosure) relates to a pressurizing device for a secondary battery sealing process, and specifically, to a pressurizing device for a secondary battery sealing process capable of providing a uniform pressing force regardless of the sealing position in the sealing process of a secondary battery pouch. will be.
  • a typical pouch-type secondary battery cell has a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode plate, and a separator is stacked and accommodated in a pouch foil together with an electrolyte.
  • the pouch foil is an encapsulation structure having a sealing portion joined by heating and pressing the ends thereof.
  • the pouch foil with its ends joined to form a sealing part protects the electrode assembly accommodated therein from external physical impact.
  • the electrode assembly and the electrolyte accommodated therein are prevented from chemically reacting with the external environment or leaking to the outside.
  • the pouch foil itself is prevented from being damaged by preventing chemical modification of the exposed end of the pouch foil.
  • the sealing portion of the pouch foil must have uniform bonding characteristics in the longitudinal direction.
  • the uniformity of the bonding thickness is one of the most important factors.
  • the sealing portion is formed by heating and pressing the pouch foil, if the thickness of the sealing portion is not uniform, it means that the pressure or heat applied to the pouch foil is uneven.
  • the general thickness standard of the sealing part is 15 ⁇ m.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional pressurizing device for a secondary battery sealing process.
  • the structure of a conventional pressurizing device for a secondary battery sealing process provides a sealing bar p10 in which a heater p11 is built in the longitudinal direction and a driving force for sealing to the sealing bar p10. It includes a driving unit (p20).
  • the driving unit p20 does not provide a uniform driving force to the entire length in the longitudinal direction of the sealing bar p10, and has a structure that provides driving force at a specific position.
  • the structure of the driving unit p20 capable of providing a uniform driving force to the entire length direction of the sealing bar p10 is very complex and not reasonable in terms of cost.
  • the sealing bar p10 when the driving unit p20 presses the pouch foil 1 by providing a driving force to the sealing bar p10, the sealing bar p10 is bent (p10a). The curved sealing bar p10a cannot apply uniform pressure to the pouch foil 1.
  • An object of the present invention is to provide a pressurizing device for a secondary battery sealing process capable of providing a uniform pressing force regardless of a sealing position in the sealing process of a secondary battery pouch.
  • An object of the present invention is to provide a pressurizing device for a secondary battery sealing process capable of uniformly forming a bonding thickness of a pouch foil by a sealing process of a secondary battery pouch.
  • a pressurizing device for a secondary battery sealing process includes: a pressurizing unit for applying a linear reciprocating motion; A pressure driving bar provided at an end of the pressing part; A plurality of expansion blocks spaced apart from each other in the longitudinal direction of the pressure driving bar; A sealing bar provided on an opposite side of the pressure driving bar based on the plurality of expansion blocks, a sealing heater embedded therein, and having a pressing surface in contact with a pouch foil to be sealed; A sensor provided on the sealing bar to detect a displacement or a pressing force of the pressing surface according to a position; And a controller configured to control an expansion rate of each of the plurality of expansion blocks based on the displacement or pressing force sensed by the sensor.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process has a plurality of sub-heaters provided in each of the plurality of expansion blocks, and the control unit includes the displacement or pressure detected by the sensor.
  • the plurality of subheaters are controlled based on the force to control the expansion rates of the plurality of expansion blocks.
  • a first is inserted between the plurality of expansion blocks and the sealing bar and blocks heat transfer between the sealing bar and the plurality of expansion blocks. It has an insulating layer (isolator);
  • the first heat insulating layer is inserted between the plurality of expansion blocks to reduce a temperature difference between the plurality of expansion blocks, It has a; a first buffer member to be transmitted to the heat insulating layer.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to any one of the various aspects describing the present invention is provided with the plurality of expansion blocks having different expansion rates at the same temperature,
  • the controller controls the sealing heater to control the expansion rates of the plurality of expansion blocks.
  • the plurality of expansion blocks are arranged to increase the expansion rate in a direction away from the pressurization unit.
  • the pressurization device for a secondary battery sealing process is inserted between the pressure driving bar and the plurality of expansion blocks and blocks heat transfer between the pressure driving bar and the plurality of expansion blocks.
  • a second insulating layer isolation;
  • a second buffer member inserted between the second heat insulating layer and the plurality of expansion blocks to reduce a temperature difference between the plurality of expansion blocks and transmit the second heat insulating layer to the second heat insulating layer.
  • the present invention it is possible to improve the bending of the sealing bar by the pressing unit by disposing a plurality of expansion blocks having a sub-heater installed between the pressing unit and the sealing bar, and controlling the temperature of the sub-heater.
  • the present invention it is possible to improve the bending of the sealing bar by the pressing unit by disposing a plurality of expansion blocks having different expansion rates due to heat between the pressing unit and the sealing bar, and controlling the temperature according to the position of the sealing bar.
  • FIG. 1 is a view for explaining a conventional pressurizing device for a secondary battery sealing process.
  • FIG. 2 is a view for explaining an embodiment of a pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG 3 is a view for explaining a sub-heater in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a first heat insulating layer and a first buffer member in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of controlling the expansion rate of a plurality of expansion blocks by controlling a sealing heater in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a second heat insulating layer and a second buffer member in yet another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the expansion force of the expansion block when the expansion block is a six-sided shape in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining the expansion force of the expansion block when the expansion block in FIG. 7 is cylindrical.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process includes a pressurizing unit 10, a pressure driving bar 20, a plurality of expansion blocks 30, a sealing bar 40, and a sensor 50. And a control unit 60.
  • the pressing unit 10 applies a linear reciprocating motion, and the pressing drive bar 20 is provided at the end of the pressing unit 10.
  • the plurality of expansion blocks 30 are disposed to be spaced apart in the longitudinal direction of the pressure driving bar 20.
  • the sealing bar 40 is provided on the opposite side of the pressure driving bar 20 based on the plurality of expansion blocks 30.
  • a sealing heater 41 is embedded therein, and has a pressing surface 42 in contact with the pouch foil 1 to be sealed.
  • the sensor 50 is provided on the sealing bar 40 to detect a displacement or a pressing force of the pressing surface 42 according to the position.
  • the controller 60 controls the expansion rate of each of the plurality of expansion blocks 30 based on the displacement or pressing force sensed by the sensor 50.
  • the expansion rate is the rate of change to the original length or volume due to thermal expansion.
  • the pressurizing apparatus for a secondary battery sealing process has a structure in which a plurality of expansion blocks 30 are disposed between the sealing bar 40 and the pressure driving bar 20.
  • the pressure driving bar 20 applies a driving force by a linear reciprocating motion applied by the pressure unit 10 to the sealing bar 40 through the plurality of expansion blocks 30.
  • the pressure driving bar 20 and the sealing bar 40 are physically connected through a plurality of expansion blocks 30 whose expansion rates are controlled, but are thermally blocked from each other.
  • the plurality of expansion blocks 30 are expanded on the spot (31), but by varying the expansion rate of each of the plurality of expansion blocks 30 based on the measured value of the sensor 50, the length of the sealing bar 40
  • the driving force by the pressure driving bar 20 is uniformly applied in the direction.
  • the pressing unit 10 may have a cylinder that generates a driving force and a drive shaft that performs linear reciprocating motion by the cylinder. At this time, the cylinder may be driven hydraulically or pneumatically.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a sub-heater in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process has a plurality of subheaters 31 provided in each of the plurality of expansion blocks 30.
  • the controller 60 controls the plurality of subheaters 31 based on the displacement or pressing force sensed by the sensor 50 to control the expansion rates of the plurality of expansion blocks 30.
  • FIG. 4 is a view for explaining a first heat insulating layer and a first buffer member in yet another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process is inserted between a plurality of expansion blocks 30 and a sealing bar 40, and a sealing bar 40 and a plurality of expansion blocks 30 It has a first insulating layer (isolator, 70) to block heat transfer between.
  • the first heat insulating layer 70 blocks heat inflow from the sealing bar 40 to the plurality of expansion blocks 30.
  • the temperature of the plurality of expansion blocks 30 can be controlled by a heating action by the plurality of sub-heaters 31, and the plurality of expansion blocks 30 can be controlled at different expansion rates, respectively.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process is inserted between the first heat insulating layer 70 and the plurality of expansion blocks 30 to reduce the temperature difference between the plurality of expansion blocks 30 to reduce the first heat insulating layer. It may have a first buffer member 80 to be transmitted to the 70.
  • the temperature of the first heat insulating layer 70 changes in the direction in which the plurality of expansion blocks 30 are arranged.
  • the first heat insulating layer 70 becomes the plurality of expansion blocks 30 In the area in contact with and in the area not in contact with, a sharp difference in temperature appears.
  • This temperature difference causes the amount of expansion and contraction in the longitudinal direction of the first heat insulating layer 70 to vary, and there is a possibility of cracking or breaking.
  • the first buffer member 80 reduces a rapid temperature change between the first heat insulating layer 70 and the plurality of expansion blocks 30, thereby smoothing the temperature gradient according to the position of the first heat insulating layer 70.
  • the first buffer member 80 is preferably composed of a metal plate having good thermal conductivity, so that heat transferred from the plurality of expansion blocks 30 can be rapidly dispersed in the longitudinal direction.
  • the heat dispersed in the longitudinal direction transmits heat uniformly in the longitudinal direction of the first heat insulating layer 70, thereby preventing the first heat insulating layer 70 from being damaged due to the temperature difference as described above.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of controlling the expansion rate of a plurality of expansion blocks by controlling a sealing heater in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • a plurality of expansion blocks 30 are provided to have different expansion rates at the same temperature, and the control unit 60 includes a sealing heater 41 To control the expansion rates of the plurality of expansion blocks 30.
  • the plurality of expansion blocks 30 are preferably arranged to increase the expansion rate in a direction away from the pressing unit 10.
  • the entire sealing bar 40 heated by the sealing heater 41 is heated at the same time, thereby simultaneously transferring heat energy to the plurality of expansion blocks 30.
  • FIG. 6 is a view for explaining a second heat insulating layer and a second buffer member in another embodiment of the pressurizing device for a secondary battery sealing process according to the present invention.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process includes a second isolator 91 and a second buffer member 82.
  • the second heat insulating layer 91 is inserted between the pressure driving bar 20 and the plurality of expansion blocks 30 and blocks heat transfer between the pressure driving bar 20 and the plurality of expansion blocks 30.
  • the second buffer member 92 is inserted between the second insulating layer 91 and the plurality of expansion blocks 30 to reduce the temperature difference between the plurality of expansion blocks 30 and transmit it to the second insulating layer 91. do.
  • the plurality of expansion blocks 30 of the pressurization device for a secondary battery sealing process according to the present invention must be heated so that each expands at a specific expansion rate.
  • the plurality of expansion blocks 30 according to the present invention may be heated by heat generated from the plurality of subheaters 31 or sealing heaters 41.
  • the plurality of expansion blocks 30 When the plurality of expansion blocks 30 are heated by the plurality of sub-heaters 31, the plurality of expansion blocks 30 must be insulated at the boundary between the pressure driving bar 20 and the sealing bar 40.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process preferably includes a first heat insulating layer 70 and a first buffer member 80 and a second heat insulating layer 91 and a second buffer member 92 Equipped.
  • the plurality of expansion blocks 30 when the plurality of expansion blocks 30 are heated by heat generated from the sealing heater 41, the plurality of expansion blocks 30 must be insulated at the boundary with the pressure driving bar 20, and the sealing bar 40 The wah must have good heat transfer.
  • the pressurizing device for a secondary battery sealing process preferably includes a second heat insulating layer 91 and a second buffer member 92.
  • the pressure driving bar 20 may be made of a thermally conductive material or an insulating material. At this time, if the pressure driving bar 20 is made of a heat insulating material, the second heat insulating layer 91 and the second buffer member 92 are not required.
  • FIG. 7 is a view for explaining the expansion action of the expansion block in a case where the expansion block is a hexahedral body in another embodiment of the pressurization device for a secondary battery sealing process according to the present invention
  • FIG. It is a diagram explaining the expansion action of the expansion block in the case of.
  • the plurality of expansion blocks 30 have a hexahedral shape.
  • the expansion block 30 When the expansion block 30 is expanded, it can be divided into a vertical expansion action (a1) and an expansion action (b1) in the other direction.
  • a plurality of expansion blocks 30 are cylindrical, and at this time, the pressure driving bar 20 and the sealing bar 40 are recessed portions that are aligned with the plurality of cylindrical expansion blocks 30 ( 21).
  • a hexahedral expansion block 30 is used, and a hexahedral depression is formed in the pressure driving bar 20 and the sealing bar 40, the expansion action in the other direction (b1) as shown in FIG. ) May further act on the curvature correction of the sealing bar 40.
  • the expansion force is concentrated in the protruding corner of the expansion block 30 and the corners of the pressing movable bar 20 and sealing bar 40 fitted thereto, thereby causing a risk of damage.
  • the pressure driving bar 20 and the sealing bar 40 are preferably formed with recesses in which some of the plurality of expansion blocks 30 are aligned.
  • the plurality of expansion blocks 30 are preferably cylindrical in shape.

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Abstract

개시되는 이차전지 실링공정용 가압장치는, 직선왕복운동을 인가하는 가압부; 상기 가압부의 말단에 구비되는 가압구동 바; 상기 가압구동 바의 길이방향으로 이격되어 배치되는 복수의 팽창블럭; 상기 복수의 팽창블럭을 기준으로 상기 가압구동 바의 반대측에 구비되며, 내부에 실링히터가 내장되고, 실링 대상인 파우치 포일과 접촉되는 가압면을 가지는 실링 바; 상기 실링 바에 구비되어 위치에 따른 상기 가압면의 변위 또는 누름력을 감지하는 센서; 및 상기 센서에 의해 감지된 상기 변위 또는 누름력을 기준으로 상기 복수의 팽창블럭 각각의 팽창률을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

이차전지 실링공정용 가압장치
본 발명(Disclosure)은, 이차전지 실링공정용 가압장치에 관한 것으로서, 구체적으로 이차전지 파우치의 실링공정에서 실링 위치에 관계없이 균일한 누름력을 제공할 수 있는 이차전지 실링공정용 가압장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적인 파우치형 이차전지셀은, 양극과 음극판 및 분리막을 포함하는 전극 조립체가 적층되어, 전해액과 함께 파우치 포일(foil)에 수용된 구조이다. 파우치 포일은 그 끝단이 가열 압착되어 접합된 실링부를 갖는 봉지구조이다.
끝단이 접합되어 실링부가 형성된 파우치 포일은, 내부에 수용되는 전극 조립체를 외부의 물리적 충격으로부터 보호한다. 또한 내부에 수용되는 전극 조립체 및 전해액이 외부 환경과 화학적으로 반응하거나 외부로 누출되는 것을 방지한다. 뿐만 아니라, 노출된 파우치 포일 끝단면의 화학적 변성을 방지함으로써 파우치 포일 자체의 파손을 방지한다.
따라서 파우치형 이차전지에서 파우치 포일의 실링부는, 그 길이 방향으로 균일한 접합 특성을 가져야 한다.
실링부의 균일한 접합 특성을 구현함에 있어서, 접합 두께의 균일성은 가장 중요한 요소중에 하나이다.
상술한 바와 같이 실링부는, 파우치 포일이 가열 압착됨으로써 형성되므로, 실링부의 두께가 균일하지 않으면, 파우치 포일에 인가된 압력 또는 열이 불균일하다는 것을 의미한다. 실링부의 일반적인 두께 규격은 15㎛이다.
도 1은 종래의 이차전지 실링공정용 가압장치를 설명하는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 이차전지 실링공정용 가압장치의 구조는, 내부에 히터(p11)가 길이 방향으로 내장된 실링 바(p10)와 실링을 위한 구동력을 실링 바(p10)에 제공하는 구동부(p20)를 포함한다.
구동부(p20)는 실링 바(p10)의 길이방향으로 전체에 균일한 구동력을 제공하지 못하고, 특정 위치에서 구동력을 제공하는 구조이다.
실링 바(p10)의 길이방향 전체에 균일한 구동력을 제공할 수 있는 구동부(p20)의 구조는, 매우 복잡하고 비용 면에서 합리적이지 않다.
그런데, 실링 바(p10)의 길이가 확장되면, 실링 바(p10)에 인가되는 구동력의 불균일이 더 커진다.
도 1을 참조하면, 구동부(p20)가 실링 바(p10)에 구동력을 제공하여 파우치 포일(1)을 가압할 때, 실링 바(p10)가 휘어진다(p10a). 휘어진 실링 바(p10a)는, 파우치 포일(1)에 균일한 압력을 인가하지 못한다.
따라서 가열 압착되는 파우치 포일(1)의 두께 균일성이 확보되지 못하며, 길이방향을 따른 접합 특성이 균일성을 확보하지 못하는 문제점이 있다.
한편, 최근 이차전지의 대형화되면서, 실링부의 길이가 길어지고 있다. 이에 따라 길이가 확장된 실링 바를 장착한 실링공정용 가압장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명(Disclosure)은, 이차전지 파우치의 실링공정에서 실링 위치에 관계없이 균일한 누름력을 제공할 수 있는 이차전지 실링공정용 가압장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 이차전지 파우치의 실링공정에 의해 파우치 포일의 접합두께를 균일하게 형성할 수 있는 이차전지 실링공정용 가압장치의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 직선왕복운동을 인가하는 가압부; 상기 가압부의 말단에 구비되는 가압구동 바; 상기 가압구동 바의 길이방향으로 이격되어 배치되는 복수의 팽창블럭; 상기 복수의 팽창블럭을 기준으로 상기 가압구동 바의 반대측에 구비되며, 내부에 실링히터가 내장되고, 실링 대상인 파우치 포일과 접촉되는 가압면을 가지는 실링 바; 상기 실링 바에 구비되어 위치에 따른 상기 가압면의 변위 또는 누름력을 감지하는 센서; 및 상기 센서에 의해 감지된 상기 변위 또는 누름력을 기준으로 상기 복수의 팽창블럭 각각의 팽창률을 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 상기 복수의 팽창블럭 각각에 구비되는 복수의 서브히터;를 가지며, 상기 제어부는, 상기 센서에 의해 감지된 상기 변위 또는 누름력을 기준으로 상기 복수의 서브히터를 제어하여 상기 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 상기 복수의 팽창블럭과 상기 실링 바 사이에 삽입되며 상기 실링 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이의 열 전달을 차단하는 제1 단열층(isolator);을 가진다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 상기 제1 단열층과 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되어, 상기 복수의 팽창블럭 간의 온도차이를 감소시켜 상기 제1 단열층에 전달하도록 하는 제1 완충부재;를 가진다.
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 상기 복수의 팽창블럭은 동일한 온도에서 팽창률을 달리하는 것으로 구비되며, 상기 제어부는, 상기 실링히터를 제어하여 상기 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 상기 복수의 팽창블럭은, 상기 가압부로부터 멀어지는 방향으로 팽창률이 커지도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 상기 가압구동 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되며 상기 가압구동 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이의 열 전달을 차단하는 제2 단열층(isolator); 및 상기 제2 단열층과 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되어, 상기 복수의 팽창블럭 간의 온도차이를 감소시켜 상기 제2 단열층에 전달하도록 하는 제2 완충부재;를 가진다.
본 발명에 따르면, 가압부와 실링 바 사이에 서브히터가 내장된 팽창블럭을 복수 개 배치하고, 서브히터의 온도를 제어함으로써 가압부에 의한 실링 바의 휨을 개선할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 가압부와 실링 바 사이에 열에 의한 팽창률을 달리하는 팽창블럭을 복수 개 배치하고, 실링 바의 위치에 따라 온도를 제어함으로서 가압부에 의한 실링 바의 휨을 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 이차전지 실링공정용 가압장치를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 다른 일 실시형태에서 서브 히터를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 제1 단열층 및 제1 완충부재를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 실링히터를 제어하여 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어하는 방법을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 제2 단열층과 제2 완충부재를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서, 팽창블럭이 육면체인 경우의 팽창블럭의 팽창력을 설명하는 도면.
도 8은 도 7에서 팽창블럭이 원통형인 경우의 팽창블럭의 팽창력을 설명하는 도면.
이하, 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 가압부(10), 가압구동 바(20), 복수의 팽창블럭(30), 실링 바(40), 센서(50) 및 제어부(60)를 포함한다.
가압부(10)는, 직선왕복운동을 인가하고, 가압구동 바(20)는, 가압부(10)의 말단에 구비된다.
복수의 팽창블럭(30)은, 가압구동 바(20)의 길이방향으로 이격되어 배치된다.
실링 바(40)는, 복수의 팽창블럭(30)을 기준으로 가압구동 바(20)의 반대측에 구비된다. 그 내부에 실링히터(41)가 내장되고, 실링 대상인 파우치 포일(1)과 접촉되는 가압면(42)을 가진다.
센서(50)는, 실링 바(40)에 구비되어 위치에 따른 가압면(42)의 변위 또는 누름력을 감지한다.
제어부(60)는, 센서(50)에 의해 감지된 변위 또는 누름력을 기준으로 복수의 팽창블럭(30) 각각의 팽창률을 제어한다.
팽창률은 열팽창에 따른 원래의 길이 또는 체적에 대한 변화 비율이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 실링 바(40)와 가압구동 바(20) 사이에, 복수의 팽창블럭(30)이 배치된 구조이다.
가압구동 바(20)는, 가압부(10)가 인가하는 직선왕복운동에 의한 구동력을 복수의 팽창블럭(30)을 통하여 실링 바(40)에 인가한다.
즉, 가압구동 바(20)와 실링 바(40)는, 팽창률이 제어되는 복수의 팽창블럭(30)을 매개로 물리적으로 연결되지만, 열적으로는 서로 차단된 구조이다.
이때 복수의 팽창블럭(30)은, 그 자리에서 팽창하되(31), 센서(50)의 측정값을 기준으로 복수의 팽창블럭(30) 각각의 팽창률을 달리함으로써, 실링 바(40)의 길이방향으로 가압구동 바(20)에 의한 구동력을 균일하게 인가한다.
따라서 복수의 팽창블럭(30) 각각의 팽창률을 제어함으로써 실링 바(40)이 길이방향으로 휘어지는 현상을 개선할 수 있다.
결론적으로, 가압면(42)의 변위 또는 누름력을 기준으로, 복수의 팽창블럭(30) 각각의 팽창률이 제어됨으로써, 실링 바(40)의 휘어짐을 실시간으로 보정할 수 있다.
본 실시형태에 따른 가압부(10)는 구동력을 생성하는 실린더와 실린더에 의해 직선 왕복운동을 하는 구동축을 가질 수 있다. 이때 실린더는 유압 또는 공압으로 구동될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 다른 일 실시형태에서 서브 히터를 설명하는 도면이다.
본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 복수의 팽창블럭(30) 각각에 구비되는 복수의 서브히터(31)를 가진다.
이때 제어부(60)는, 센서(50)에 의해 감지된 변위 또는 누름력을 기준으로 복수의 서브히터(31)를 제어하여 복수의 팽창블럭(30)의 팽창률을 제어한다.
즉, 복수의 팽창블럭(30) 각각을 직접 가열함으로써, 실링 바(40)의 길이방향 휘어짐을 보정하는데 필요한, 복수의 팽창블럭(30) 각각의 팽창률을 제어한다.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 제1 단열층 및 제1 완충부재를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 복수의 팽창블럭(30)과 실링 바(40) 사이에 삽입되며, 실링 바(40)와 복수의 팽창블럭(30) 사이의 열 전달을 차단하는 제1 단열층(isolator,70)을 가지진다.
즉 제1 단열층(70)은, 실링 바(40)로부터 복수의 팽창블럭(30)으로의 열 유입을 차단한다.
따라서 복수의 팽창블럭(30)의 온도를, 복수의 서브히터(31)에 의한 가열 작용으로 제어할 수 있으며, 복수의 팽창블럭(30)을 각각 서로 다른 팽창률로 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 제1 단열층(70)과 복수의 팽창블럭(30) 사이에 삽입되어, 복수의 팽창블럭(30) 간의 온도차이를 감소시켜 제1 단열층(70)에 전달하도록 하는 제1 완충부재(80)를 가질 수 있다.
즉 제1 완충부재(80)는, 복수의 팽창블럭(30) 각각을 가열하여 서로 다른 팽창률을 나타낼 때, 복수의 팽창블럭(30)이 배열된 방향으로, 제1 단열층(70)의 온도 변화를 감소시킨다.
제1 완충부재(80)의 기능을 구체적으로 설명하면, 복수의 서브히터(31)를 작동하여 복수의 팽창블럭(30)을 가열하면, 제1 단열층(70)이 복수의 팽창블럭(30)과 접하는 부위와 접하지 않는 부위에서, 온도가 급격한 차이가 나타난다.
이러한 온도 차이는 제1 단열층(70)의 길이 방향으로 신축량이 달라지게 하며, 크랙(crack) 또는 파손될 가능성이 있다.
제1 완충부재(80)는, 제1 단열층(70)과 복수의 팽창블럭(30) 사이에 급격한 온도 변화를 감소시킴으로써, 제1 단열층(70)의 위치에 따른 온도구배를 완만하게 한다.
따라서 제1 완충부재(80)는, 바람직하게는 열전도성이 좋은 금속판으로 구성됨으로써 복수의 팽창블럭(30)에서 전달된 열을, 그 길이방향으로 빠르게 분산시킬 수 있다.
길이방향으로 분산된 열은, 제1 단열층(70)의 길이방향으로 균일하게 열을 전달하여, 상술한 바와 같은 온도차이에 따른 제1 단열층(70)의 파손 현상을 방지한다.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 실링히터를 제어하여 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 복수의 팽창블럭(30)은 동일한 온도에서 팽창률을 달리하는 것으로 구비되며, 제어부(60)는, 실링히터(41)를 제어하여 복수의 팽창블럭(30)의 팽창률을 제어한다.
이때, 복수의 팽창블럭(30)은, 바람직하게는 가압부(10)로부터 멀어지는 방향으로 팽창률이 커지도록 배치된다.
실링히터(41)에 의해 가열된 실링 바(40)는, 그 전체가 동시에 가열되어, 복수의 팽창블럭(30)에 동시에 열 에너지를 전달한다.
이때 복수의 팽창블럭(30)을, 가압부(10)로부터 멀어지는 방향으로 팽창률이 커지도록 배치함으로써, 자동적으로 실링 바(40)의 휘어짐 보정이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서 제2 단열층과 제2 완충부재를 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 제2 단열층(isolator, 91) 및 제2 완충부재(82)를 가진다.
제2 단열층(91)은, 가압구동 바(20)와 복수의 팽창블럭(30) 사이에 삽입되며 가압구동 바(20)와 복수의 팽창블럭(30) 사이의 열 전달을 차단한다.
제2 완충부재(92)는, 제2 단열층(91)과 복수의 팽창블럭(30) 사이에 삽입되어, 복수의 팽창블럭(30) 간의 온도차이를 감소시켜 제2 단열층(91)에 전달하록 한다.
본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 복수의 팽창블럭(30)은, 각각이 특정한 팽창률로 팽창하도록 가열되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 팽창블럭(30)은, 복수의 서브히터(31) 또는 실링히터(41)로부터 생성되는 열로 가열될 수 있다.
복수의 팽창블럭(30)이 복수의 서브히터(31)로 가열되면, 복수의 팽창블럭(30)은 가압구동 바(20) 및 실링 바(40)와의 경계에 단열처리되어야 한다.
따라서 이 경우의 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는 , 바람직하게는, 제1 단열층(70)와 제1 완충부재(80) 및 제2 단열층(91)과 제2 완충부재(92)를 구비한다.
반면에 복수의 팽창블럭(30)이 실링히터(41)로부터 생성되는 열로 가열되면, 복수의 팽창블럭(30)은, 가압구동 바(20)와의 경계는 단열처리되어야 하며, 실링 바(40)와는 열전달이 원활해야 한다.
따라서 이 경우의 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치는, 바람직하게는, 제2 단열층(91)과 제2 완충부재(92)를 구비한다.
또한 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 실시형태에서, 가압구동 바(20)는 열전도성 재질 또는 단열재질로 구성될 수 있다. 이때, 가압구동 바(20)가 단열재질로 구성되면 제2 단열층(91) 및 제2 완충부재(92)는 필요치 않다.
도 7은 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치의 또 다른 일 실시형태에서, 팽창블럭이 육면체인 경우의 팽창블럭의 팽창 작용을 설명하는 도면이며, 도 8은 도 7에서 팽창블럭이 원통형인 경우의 팽창블럭의 팽창 작용을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시형태에 따른 복수의 팽창블럭(30)은 육면체 형상이다. 팽창블럭(30)의 팽창하면 수직 방향의 팽창 작용(a1)과 그외 방향의 팽창 작용(b1)으로 나눌 수 있다.
도 7에서 확인할 수 있듯이, 육면체형상의 복수의 팽창블럭(30)을 채용하면, 수직 방향의 팽창 작용(a1)은 실링 바(40)의 휘어짐 보정에 직접 작용한다.
그러나 그외 방향의 팽창 작용(b1)은, 그 벡터(vector) 성분중 수직 방향의 벡터 성분만 실링 바(40)의 휘어짐 보정에 작용한다.
한편, 도 8을 참조하면, 복수의 팽창블럭(30)이 원통형상이며, 이때 가압구동 바(20)와 실링 바(40)는, 원통형상의 복수의 팽창블럭(30)과 맞춤되는 함몰부(21)를 갖는다.
도 8에서 확인할 수 있듯이, 도 7과 비교하여 그외 방향의 팽창 작용(b2)에서 실링 바(40)의 휨현상에 작용하는 벡터 성분이 더 크다.
만일, 도 7에서, 육면체 형상의 팽창블럭(30)을 사용하고, 가압구동 바(20)와 실링 바(40)에 육면체 형상의 함몰부가 형성되면, 도 8과 같이 그외 방향의 팽창 작용(b1)이 실링 바(40)의 휘어짐 보정에 더 그게 작용할 수 있다.
그러나 이렇게 되면, 팽창블럭(30)의 돌출된 모서리와 그에 맞춤되는 가압가동 바(20)와 실링 바(40)의 모서리에 팽창력이 집중되어, 파손의 위험이 발생한다.
따라서 본 발명에 따른 이차전지 실링공정용 가압장치에서, 가압구동 바(20)와 실링 바(40)는, 바람직하게는, 복수의 팽창블럭(30)의 일부가 맞춤되는 함몰부가 형성된다. 이때, 복수의 팽창블럭(30)은, 바람직하게는, 원통형형상이다.

Claims (7)

  1. 직선왕복운동을 인가하는 가압부;
    상기 가압부의 말단에 구비되는 가압구동 바;
    상기 가압구동 바의 길이방향으로 이격되어 배치되는 복수의 팽창블럭;
    상기 복수의 팽창블럭을 기준으로 상기 가압구동 바의 반대측에 구비되며, 내부에 실링히터가 내장되고, 실링 대상인 파우치 포일과 접촉되는 가압면을 가지는 실링 바;
    상기 실링 바에 구비되어 위치에 따른 상기 가압면의 변위 또는 누름력을 감지하는 센서; 및
    상기 센서에 의해 감지된 상기 변위 또는 누름력을 기준으로 상기 복수의 팽창블럭 각각의 팽창률을 제어하는 제어부;를 포함하는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 팽창블럭 각각에 구비되는 복수의 서브히터;를 가지며,
    상기 제어부는, 상기 센서에 의해 감지된 상기 변위 또는 누름력을 기준으로 상기 복수의 서브히터를 제어하여 상기 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어하는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 팽창블럭과 상기 실링 바 사이에 삽입되며 상기 실링 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이의 열 전달을 차단하는 제1 단열층(isolator);을 가지는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 단열층과 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되어, 상기 복수의 팽창블럭 간의 온도차이를 감소시켜 상기 제1 단열층에 전달하도록 하는 제1 완충부재;를 가지는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 팽창블럭은 동일한 온도에서 팽창률을 달리하는 것으로 구비되며,
    상기 제어부는, 상기 실링히터를 제어하여 상기 복수의 팽창블럭의 팽창률을 제어하는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 팽창블럭은, 상기 가압부로부터 멀어지는 방향으로 팽창률이 커지도록 배치되는 이차전지 실링공정용 가압장치.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 가압구동 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되며 상기 가압구동 바와 상기 복수의 팽창블럭 사이의 열 전달을 차단하는 제2 단열층(isolator); 및
    상기 제2 단열층과 상기 복수의 팽창블럭 사이에 삽입되어, 상기 복수의 팽창블럭 간의 온도차이를 감소시켜 상기 제2 단열층에 전달하도록 하는 제2 완충부재;를 가지는 이차전지 실링공정용 가압장치.
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