WO2021133004A1 - 배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버 - Google Patents

배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버 Download PDF

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WO2021133004A1
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battery cell
injection
cell cover
mold
manufacturing
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여운억
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a battery cell cover and to a battery cell cover including the same.
  • an electric vehicle mainly refers to a vehicle that obtains power by driving an AC or DC motor using the power of a battery, and an indispensable thing for such an electric vehicle is a battery serving as a power source.
  • batteries used in electric vehicles are modularized.
  • a positive plate, a negative plate, and a separator are installed inside a cell case, and a storage battery filled with electrolyte is provided, and is charged to a rated capacity by a generator and consumes electricity.
  • a battery cell cover is used for the purpose of avoiding cell-to-cell contact and stacking cells.
  • the manufacture of such a battery cell cover is formed of a plastic material and is also manufactured through a molding die. Therefore, in order to manufacture a relatively thin battery cell cover, there is a disadvantage in that it is difficult for the plastic injection material to spread evenly into the space inside the mold. For this reason, it is difficult to expect good quality molding results.
  • the present invention has been devised to solve the above technical problem, and an embodiment of the present invention is a thin film battery applied to a battery module for an electric vehicle through a thin film injection process manufactured through a mold for molding a plastic or synthetic resin injection product
  • An object of the present invention is to provide a cell cover.
  • An embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a battery cell cover that can fundamentally prevent the occurrence of defective or unmolded parts such as burrs by providing specific process conditions during injection molding of a thin film battery cell cover. intended to provide
  • one embodiment of the present invention is to provide a battery cell cover that can reduce the volume and weight of the battery module for the electric vehicle by lightening the battery cell cover coupled to the battery cell included in the battery module of the electric vehicle. The purpose.
  • one embodiment of the present invention is to provide a thin-film battery cell cover produced by a mold that depressurizes the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection material is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of the mold. do.
  • an embodiment of the present invention aims to provide a battery cell cover manufactured by a mold that is formed so that the mold is symmetrical with respect to the injection hole so that a pair of battery cell covers can be manufactured.
  • Another object of the present invention is to provide a mold that depressurizes the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection product is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of the mold.
  • an embodiment of the present invention aims to provide a mold for manufacturing a pair of battery cell covers by forming a mold to be symmetrical about an injection hole.
  • Another object of the present invention is to provide a method of depressurizing the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection product is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of a mold.
  • an embodiment of the present invention aims to provide a method for manufacturing a pair of battery cell covers by forming a mold to be symmetrical about an injection hole.
  • a method of manufacturing a battery cell cover coupled to a battery cell comprising:
  • the injection product filled in the mold is cured
  • the gas or air may be removed simultaneously or sequentially.
  • the time difference between the injection molding process and the gas or air exhaust process may be within a range of 0.01 to 0.05 seconds.
  • the time for which the gas or air is discharged may be in the range of 0.25 to 0.35 seconds.
  • the pressure (pressure) for injecting the injection molding may have a range of 250 to 500bar.
  • the pressure at which the gas or air is discharged may have a range of 150 to 250 bar.
  • the filling speed in the mold of the Extrusions may be proportional to the injection pressure (P M).
  • the discharge rate (V) of the gas or air may be proportional to the discharge pressure (Pa).
  • the discharge rate (V) may satisfy the following relation (1),
  • the injection amount (Q) of the injection product may satisfy the following relational expression,
  • the step of discharging the gas or air by a cutting process to at least a portion of the injection-molded product before curing after the step of discharging the gas or air; may further include.
  • the present invention may provide a battery cell cover manufactured by the method for manufacturing the battery cell cover.
  • the battery cell cover may have a thin film thickness (t) in the range of 0.15 to 0.2mm.
  • the method for manufacturing a battery cell cover according to the present invention and the battery cell cover including the same are a thin film battery cell cover applied to a battery module for an electric vehicle through a thin film injection process manufactured through a mold for molding a plastic or synthetic resin injection product. can do.
  • an embodiment of the present invention provides specific process conditions during the injection molding manufacturing of the battery cell cover of the thin film, so that the occurrence of defective or unmolded parts such as burrs can be fundamentally prevented. method can be provided.
  • an embodiment of the present invention can provide a battery cell cover capable of reducing the volume and weight of a battery module for an electric vehicle by lightening the battery cell cover coupled to the battery cell included in the battery module of the electric vehicle. have.
  • an embodiment of the present invention can provide a thin-film battery cell cover produced by a mold that depressurizes the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection product is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of the mold.
  • an embodiment of the present invention can provide a battery cell cover manufactured by a mold that is formed so that the mold is symmetrical about the injection hole, and a pair of battery cell covers can be manufactured.
  • an embodiment of the present invention may provide a mold that depressurizes the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection product is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of the mold.
  • an embodiment of the present invention may provide a mold for manufacturing a pair of battery cell covers by forming the mold to be symmetrical about the injection hole.
  • an embodiment of the present invention may provide a method of depressurizing the space between the upper and lower molds so that the plastic or synthetic resin injection product is uniformly filled into the space between the upper and lower molds of the mold.
  • an embodiment of the present invention may provide a method of manufacturing a pair of battery cell covers by forming a mold to be symmetrical about an injection hole.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a battery cell cover according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a battery cell cover in an injection-molded state according to an embodiment of the present invention according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 (a) is a side view of the battery cell cover according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 (b) is a cut-away perspective view of the battery cell cover according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 (a) is an exploded perspective view of a battery cell cover including an adhesive film according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 (b) is a portion of the battery cell cover to which an adhesive film is attached according to an embodiment of the present invention; is an enlarged view
  • FIG. 5 is a perspective view of a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cutaway view of a mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a battery cell cover according to an embodiment of the present invention.
  • the battery cell cover in the injection-molded state means the cover-injected product 1 and specifies that it is a member different from the battery cell cover 100 .
  • the cover injection product 1 is in an uncured liquid injection molding state
  • the battery cell cover 100 may refer to a member cut in part for use as the battery cell cover 100 after curing.
  • the liquid and the injection molded product will be described separately based on the shape without distinction of the state after curing.
  • the cover injection 1 may include a battery cell cover 100 and a cutout 10 .
  • the battery cell covers 100 and 100 ′ may be positioned between the batteries to prevent direct contact between the batteries in a structure in which the batteries are stacked.
  • the area of the main covers 110 and 110 ′ which is the main area of the battery cell covers 100 and 100 ′, may correspond to the area of the coupling surface of the battery to be coupled to be in the above position.
  • the battery cell covers 100 and 100 ′ may have at least one surface bent from the end toward the battery.
  • the bent portions 120 and 120' may be formed from two surfaces and a part of one surface.
  • bent portions 120 and 120 ′ extend from the main buckets 110 and 110 ′ as an inclined surface, they can be formed thinner than other portions of the battery cell covers 100 and 100 ′.
  • the inclined surface is gradually narrowed in the extending direction, and may be formed as the thinnest part of the battery cell covers 100 and 100'.
  • two battery cell covers 100 and 100 ′ may be formed by injecting an injection product once.
  • the number of manufactures may be changed depending on the mold, it is not limited to the example of FIG. 2 because it may vary depending on the change form and whether or not those skilled in the art.
  • the cut portion 10 may include a first cut portion 11 and a second cut portion 12 .
  • the first cut part 11 is a part that is hardened in the path that moves along the injection hole of the mold when the injection product is injected
  • the second cut part 12 is the injection product passed through the injection hole and is guided toward the battery cell cover 100. It can be a hardened part in the section.
  • the first cut portion 11 may correspond to a length in the vertical direction of the upper mold when the injection hole is formed in the upper mold among the upper and lower molds of the mold.
  • the first cut portion 11 may correspond to an inclined length when the extension direction of the injection hole formed in the upper mold is formed to be inclined.
  • the injection-molded product passing through the injection hole may be moved to the space where the battery cell cover 100 is to be formed by the second cutting part 12 .
  • the injection-molded product may be guided in the direction of movement by the mold. The content in which the injection-molded product is guided will be described in detail with reference to FIG. 2 .
  • FIG. 3 is a side view and a cut-away perspective view of the battery cell cover 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 (a) is a side view of the battery cell cover 100 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 ( b) is a cut-away perspective view of the battery cell cover 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the cover injection product 1 may be divided into a battery cell cover 100 and a cut part 10 , and the two components may be separated and separated by a cut line 13 .
  • the cutting line 13 means a point separated by the cutting means.
  • the battery cell cover 100 is manufactured.
  • the injection-molded product is cured, in order to have a uniform shape of the battery cell cover 100, the injection-molded product is required to be completely filled in the mold.
  • to be completely filled means that the injection material is injected into the inner space of the mold formed by the upper and lower molds of the mold and buffered, and in FIGS. 3(a) and 3(b), in the mold in which the suction hole is formed for the buffering.
  • the injection product may be injected and sucked into the discharge hole by the suction means.
  • This suction depressurizes the inner space of the mold to induce the injection to move into the depressurized space, and through suction, it is possible to overcome the disadvantage that it is difficult to move the inside of the narrow mold due to the viscosity of the liquid injection product. . In addition, it can be expected to shorten the molding time by promoting the movement.
  • a part of the injection-molded material may be introduced into the suction hole formed in the mold by the above-described suction, and the injected injection-molded material may be cured in the form of the suction units 101 and 101 ′.
  • the suction parts 101 and 101 ′ may be detached from the battery cell cover 100 .
  • the drop-off may be removed from the mold after the injection product is cured, and included in a separation process in which the battery cell cover 100 and the cut part 10 are separated based on the cut line 13 , and may be cut. That is, before the battery cell cover 100 is positioned between the batteries, the suction units 101 and 101 ′ may be removed from the battery cell cover 100 .
  • the second cut portion 12 includes a first guide portion 14 and a second guide portion 15 formed by guiding the injection molded product.
  • the first guide portion 14 is a structure formed by a guide structure formed in the mold, and may extend in the direction of the battery cell cover 100 from the rear end side of the injection hole based on the flow of the injection product.
  • the plurality of first guide parts 14 may extend in the direction of the battery cell cover 100 and may extend apart from each other.
  • the second guide portion spaced apart from each other may be a groove portion formed by the guide structure protruding from the mold.
  • the liquid injection product may preferentially flow toward the relatively low first guide part 15 .
  • the location of the injection-molded material entering the battery cell cover 100 is moved away from each other at a predetermined distance, so the distribution area of the injection-molded material can be widened and injection of the injection-molded material more uniformly in the distribution target area.
  • the battery cell cover 100 may be formed.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view and an enlarged view of the battery cell cover 100 including the adhesive films 150 and 150' according to an embodiment of the present invention.
  • the battery cell cover 100 may further include adhesive films 150 and 150 ′.
  • the battery cell cover 100 may be positioned between the five or four battery cells and adhered thereto.
  • the battery cell cover 100 may be coupled to the adhesive films 150 and 150 ′ coated with an adhesive material.
  • the adhesive films 150 and 150 ′ may be adhered to the portion where the battery cells are stacked, that is, the surface of the main cover 100 of the battery cell cover 100 .
  • the adhesive films 150 and 150' that are in contact with the surface air may be interposed on the adhesive surface.
  • the adhesive surfaces 150 and 150' of the adhesive film have through holes 151 and 151'. can be formed.
  • the air that is likely to be interposed through the through holes 151 and 151 ′ may be discharged to the outside through the through holes 151 and 151 ′. That is, since the through holes 151 and 151' are formed, it can be expected to facilitate storage of the battery case 100 including the adhesive films 150 and 150' and to increase the adhesive force of the adhesive films 150 and 150'.
  • FIG 5 is a perspective view of a mold 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the mold 200 may include an upper mold 210 and a lower mold 220 .
  • the upper mold 210 may be formed by passing an injection hole 211 through which the injection product can be injected into the upper mold 210 , and the upper surface of the cover injection product 1 which is formed after the injection product is injected into the mold 200 . It may include a pattern of any possible shape.
  • first injection material guide portions 224 which are inclined portions to which the injection material moving downward by its own weight and suction can be guided, and a second injection material guide portion spaced apart from the first injection material guide portion ( 225) may be formed.
  • the first injection material guide portion 224 may be formed in a engraved shape from the lower mold 220 , and the injection product cured at this point may form a part of the second cut portion 12 .
  • the injection product fills the cavity 201 inside the mold 200 from the second cut portion 12 side to the battery cell cover 100 side, according to the example of FIG. 4 , two first injection products formed in two different directions
  • the guide part 224 may promote that the injection product may be uniformly injected into the cavity 201 of the mold 200 during the filling.
  • the injection-molded material when the injection-molded material is injected into the battery cell cover 100 side, it can be filled and moved in a semicircular shape. Since the semi-circle is spaced apart by a predetermined distance and filled at a plurality of positions to start filling in a larger area, a more uniform injection-molded material is formed. injection can be facilitated.
  • FIG. 6 is a cutaway view of the mold 200 according to an embodiment of the present invention.
  • a part of the upper mold 210 of the mold 200 is cut, so that the battery cell cover 100 filled or cured inside the mold 200 can be seen.
  • three discharge holes 250 are formed in one battery cell cover 100 , and suction parts 101 and 101 ′ are formed in the discharge holes 250 .
  • the formation of the suction parts 100 and 101 ′ in the discharge hole 250 may mean that the injection material is filled in the cavity 201 of the mold 200 .
  • a sealing member (not shown) may be included in at least one of the upper mold 210 and the lower mold 220 to be positioned on surfaces in contact with each other.
  • the sealing member may be supplied from the outside of the mold 200 .
  • the contact line formed after the contact of the upper mold 210 and the lower mold 220 may be sealed by an external sealing member to maintain airtightness.
  • the thickness of the battery cell covers 100 and 100 ′ manufactured through the above-described mold 200 may be 1 mm or less, for example, 0.2 to 0.7 mm. Preferably it may be less than 0.3.
  • 0.2mm may be a bent portion (120, 120' in FIGS. 1 and 2)
  • 0.7mm may be a main cover (110, 110' in FIGS. 2 and 3).
  • the thickness may be different for each location, unlike the main cover (110, 110' in FIGS. 1 and 2).
  • FIGS. 7 to 8 are the molding results of the battery cell cover according to an embodiment of the present invention. These are pictures for comparison.
  • the mold 200 may be prepared.
  • the preparation includes preparation of the sealing member described with reference to FIG. 6 as necessary.
  • the injection product formed in the upper die 210 may be injected (S100).
  • the cavity 201 which is the inner space of the mold 200
  • the air inside the cavity 201 cannot escape to the outside. Therefore.
  • the gas and/or air is discharged to the outside of the mold 200 by the discharge hole 250 that may be formed in one or more of the upper die 210 and the lower die 220 (S200). That is, gas and/or air located in the cavity 201 may be discharged.
  • the injection product since the cavity 201 may be decompressed, the injection product may be injected into the mold 200 by the pressure difference.
  • gas may be generated when the injection product is injected into the mold 200 , and the gas may be simultaneously or continuously discharged together with the air present in the mold 200 .
  • the injection pressure for injecting the injection molding may be performed in the range of approximately 250 to 500 bar.
  • the injection pressure may be 300 to 400 bar, more preferably 380 bar.
  • burrs may occur in the final molded product, and when the injection pressure is less than 260 bar, molding is not performed properly or air bubbles due to non-discharging of the gas and/or air
  • the above range may be suitable as the occurrence may increase some thickness in the final molded product.
  • the step of discharging the gas and/or air ( S200 ) may be performed in a range of about 0.01 to 0.05 seconds. Preferably, it may be approximately 0.03 seconds. Further, the process of discharging the gas and/or air may be performed in the range of 150 to 250 bar for approximately 0.25 to 0.35 seconds, and preferably may be performed at 180 bar for 0.3 seconds. In this process delay time and execution time range, the best molding condition can be guaranteed.
  • a process S200-1 of cutting by a printing method may be performed. That is, bubbles may be generated during the curing process of the injection molded product, and in this case, the defect rate may increase due to the increase in volume, or quality deterioration such as physical properties may occur due to the presence of impurities in these bubbles. It is possible to fundamentally prevent defects caused by the generation of air bubbles.
  • the injection molding may be cured.
  • the curing time may vary from several seconds to several hours depending on the temperature and the type of the injection product (S300).
  • the mold 200 is separated into an upper mold 210 and a lower mold 220, and the battery cell covers 100 and 100' to be manufactured from the cured injection molded product are cut.
  • the cutting of the battery cell covers 100 and 100 ′ may be made for separation from the cutting part ( 10 in FIG. 2 ).
  • the boundary line between the battery cell covers 100 and 100 ′ and the cutting part ( 10 in FIG. 2 ) is cut off the line ( 13) may be cut along the cutting line 13 .
  • the cutting refers to the separation of the cutting part 10 and the battery cell covers 100 and 100', including the meaning of cutting using a tool (S400).
  • the battery cell cover manufactured as described above may satisfy the following relational expression (1). That is, the injection pressure value (P m*in ) of the injection product injected into the mold 200, the discharge pressure value (P a*out ) of the discharged gas and/or air, and the diameter of the discharge path of the mold 200 ( The discharge rate (V) can be calculated according to d), and through this, the target thickness (t) of the molded article to be finally molded can be set.
  • the discharge velocity (V) of the gas and/or air is directly proportional to the injection pressure value (P m*in ) and the discharge pressure value (P a*out ) of the gas and/or air discharged , may have an inversely proportional relationship to the discharge path diameter d of the mold 200 . Therefore, according to the relation (1), the injection pressure (P m*in ), the discharge pressure (Pa *out ), and the diameter (d) of the discharge path of the mold 200 are adjusted to obtain the desired thickness of the final molded product, etc. By making it possible to manufacture, it is possible to manufacture a battery cell cover having excellent quality.
  • the injection amount Q of the injection-molded product may be calculated through the following relational expression (2).
  • This injection amount (Q) may be proportional to the discharge rate (V) and the cross-sectional area (A).
  • the molding results were confirmed after the battery cell covers 100 and 100' were manufactured under the process conditions according to Table 1 while satisfying the above-described relational conditions.
  • the thickness of the battery cell cover manufactured according to the preferred embodiment 1 of the present invention can be manufactured with the most excellent molding thickness in the range of about 0.15 to 0.2mm.
  • the viscosity of the injection-molded product may be adjusted.
  • the relationship between the viscosity of the injection-molded product itself or the viscosity of the injection-molded product and the thickness of the battery cell covers 100 and 100' to be manufactured may be considered.

Abstract

본 발명은 배터리 셀과 결합되는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법에 있어서, 금형에 사출물을 소정의 주입압력(P M)으로 주입하는 단계, 상기 사출물이 상기 금형 내의 캐비티(cavity)에 충진이 되면서 소정의 시간차로 상기 캐비티 내의 가스 또는 공기가 소정의 배출압력(P a)으로 배출되는 단계 및 상기 금형 내에 충진이 된 상기 사출물이 경화되고 상기 사출물이 경화된 경화물이 분리되는 단계를 포함하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버
본 발명은 배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 전기자동차(Electric Vehicle; EV)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차를 말하며, 이러한 전기자동차에 필수불가결한 것이 바로 동력원이 되는 배터리이다.
보통, 전기자동차에 사용되는 배터리는 모듈화되어 있는데, 셀(cell) 케이스 내부에 양극판, 음극판 및 격리판을 설치하고 전해액을 충진한 축전지가 구비된 형태이며, 발전기에 의해 정격용량으로 충전되고 전기소모의 증가에 따라 방전되는 전기화학 작용을 반복한다. 이와 같이, 배터리는 전기자동차에 있어 핵심이 되는 장치이기 때문에 외부 충격으로부터 보호하기 위해 커버로 밀폐되어 수밀성을 갖도록 유지된다. 또한, 셀 간 접촉을 피하고 셀을 적층시키기 위한 목적으로 배터리 셀 커버가 사용되기도 한다. 이러한 배터리 셀 커버의 제작은 플라스틱 소재로 형성되며 성형금형을 통해 제작되기도 한다. 때문에, 비교적 얇은 배터리 셀 커버를 제작하기 위해 플라스틱 사출물이 금형 내부의 공간으로 골고루 퍼져나가기 어렵다는 단점이 있다. 이로 인하여 우수한 품질의 성형결과를 기대하기 어렵다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 플라스틱 또는 합성수지 사출물을 성형하는 금형을 통해 제작되는 박막사출 공정을 통해 전기자동차용 배터리 모듈에 적용되는 박막의 배터리 셀 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 박막의 배터리 셀 커버 사출 성형 제조시에 특정 공정조건을 제공하여 버(burr) 등의 불량 또는 미성형 부분의 발생이 근본적으로 방지될 수 있는 배터리 셀 커버의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예는 전기자동차의 배터리 모듈에 포함되는 배터리 셀과 결합되는 배터리 셀 커버를 경량화하여, 전기자동차용 배터리 모듈의 부피 및 무게를 감소할 수 있는 배터리 셀 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 금형에 의해 제작되는 박막의 배터리 셀 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버가 제작 가능한 금형에 의해 제작되는 배터리 셀 커버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버를 제작하는 금형을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버를 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 셀 커버를 제조하는 방법은,
배터리 셀과 결합되는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법에 있어서,
금형에 사출물을 소정의 주입압력(P M)으로 주입하는 단계;
상기 사출물이 상기 금형 내의 캐비티(cavity)에 충진이 되면서 소정의 시간차로 상기 캐비티 내의 가스 또는 공기가 소정의 배출압력(P M)으로 배출되는 단계; 및
상기 금형 내에 충진이 된 상기 사출물이 경화되고,
상기 사출물이 경화된 경화물이 분리되는 단계;를 포함를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스 또는 공기는 동시 또는 연속적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사출물이 주입되는 과정 및 상기 가스 또는 공기가 배출되는 과정의 시간차는 0.01 내지 0.05초 범위 이내일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스 또는 공기가 배출되는 시간은 0.25 내지 0.35초 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사출물을 주입하는 압력(pressure)은 250 내지 500bar 범위를 갖을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스 또는 공기가 배출되는 압력(pressure)은 150 내지 250bar 범위를 갖을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사출물의 상기 금형 내의 충진속도는 상기 주입압력(P M)에 비례할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스 또는 공기의 배출속도(V)는 상기 배출압력(Pa)에 비례할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 배출속도(V)는 하기의 관계식(1)을 만족할 수 있다,
Figure PCTKR2020018720-appb-img-000001
본 발명의 일 실시예에서, 상기 사출물의 주입량(Q)은 하기 관계식을 만족할 수 있다,
Figure PCTKR2020018720-appb-img-000002
본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스 또는 공기 배출 단계 이후 경화되기 전에 상기 사출물의 적어도 일부에 커팅(cutting) 과정에 의하여 상기 가스 또는 공기가 배출되는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 배터리 셀 커버 제조 방법에 의해 제조되는 배터리 셀 커버를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 배터리 셀 커버는 박막 두께(t)가 0.15 내지 0.2mm 범위를 갖을 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버는 플라스틱 또는 합성수지 사출물을 성형하는 금형을 통해 제작되는 박막사출 공정을 통해 전기자동차용 배터리 모듈에 적용되는 박막의 배터리 셀 커버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 박막의 배터리 셀 커버 사출 성형 제조시에 특정 공정조건을 제공하여 버(burr) 등의 불량 또는 미성형 부분의 발생이 근본적으로 방지될 수 있는 배터리 셀 커버의 제조방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예는 전기자동차의 배터리 모듈에 포함되는 배터리 셀과 결합되는 배터리 셀 커버를 경량화하여, 전기자동차용 배터리 모듈의 부피 및 무게를 감소할 수 있는 배터리 셀 커버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 금형에 의해 제작되는 박막의 배터리 셀 커버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버가 제작 가능한 금형에 의해 제작되는 배터리 셀 커버를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 금형을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버를 제작하는 금형을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 금형의 상형 및 하형 사이 공간으로 플라스틱 또는 합성수지 사출물이 균일하게 충진되도록 상형 및 하형 사이 공간을 감압시키는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 주입구를 중심으로 금형이 대칭되도록 형성되어 한 쌍의 배터리 셀 커버를 제작하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버를 제작하는 방법을 나타낸 순서도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 사출물 상태의 배터리 셀 커버 사시도이고,
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버의 측면도, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버의 절단사시도이고,
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 점착필름을 포함하는 배터리 셀 커버의 분해 사시도, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 점착필름이 부착된 배터리 셀 커버의 부분확대도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형의 절개도이고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버의 성형 결과를 비교하여 나타내는 사진들이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버를 제작하는 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 배터리 셀 커버의 제조방법 및 이를 포함하는 배터리 셀 커버의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출물 상태의 배터리 셀 커버 사시도이다. 여기서 사출물 상태인 배터리 셀 커버는 커버사출물(1)을 의미하고 배터리 셀 커버(100)와는 다른 부재임을 명시한다. 따라서, 커버사출물(1)은 경화되지 않은 액상의 사출물 상태이고, 배터리 셀 커버(100)는 경화된 이후 배터리 셀 커버(100)로 사용하기 위해 일부를 절단한 부재를 의미할 수 있다. 그러나 이하에서는 액상 및 사출물이 경화된 이후 상태의 구분없이 형상을 기준으로 구분하여 설명하기로 한다.
도 2를 먼저 참조하면, 커버사출물(1)은 배터리 셀 커버(100) 및 절단부(10)를 포함할 수 있다. 여기서, 배터리 셀 커버(100, 100')는 배터리가 적층되는 구조에서 배터리 간의 직접적인 접촉이 되지 않도록 배터리 사이에 위치될 수 있다. 나아가, 상기 위치가 될 수 있도록 결합을 위하여 배터리 셀 커버(100, 100')의 주요 면적인 주커버(110,110')의 면적은 결합될 배터리의 결합면의 면적에 대응될 수 있다. 따라서, 배터리 셀 커버(100, 100')는 단부로부터 배터리 측으로 절곡되는 면이 적어도 한 면 이상 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 예시와 같이 배터리 셀 커버(100, 100')가 사각형의 경우에는 두 면 및 한 면의 일부로부터 절곡부(120, 120')가 형성될 수 있다. 이러한 절곡부(120, 120')는 특히, 주버커(110, 110')로부터 경사면으로 이루어져서 연장되므로 배터리 셀 커버(100,100')의 다른 부분보다 더욱 얇게 형성될 수 있다. 상기 경사면은 연장방향으로 점점 좁아지는 형태로서, 배터리 셀 커버(100, 100')에서 가장 얇은 부분으로 형성될 수 있다.
그리고, 도 2의 예시에 의하면 배터리 셀 커버(100, 100')의 제조는 한 번의 사출물이 주입됨으로써, 두 개의 배터리 셀 커버(100, 100')가 형성될 수 있다. 물론 이러한 제조 수는 금형에 따라 변경될 수 있으므로 당업자의 변경 형태 및 여부에 따라 달라질 수 있는 점이므로 도 2의 예시에 한정되지 않음은 물론이다.
한편, 여기서 절단부(10)는 제1절단부(11) 및 제2절단부(12)를 포함할 수 있다. 제1절단부(11)는 사출물이 주입될 때 금형의 주입구를 따라 이동하는 경로에서 경화된 부분이고, 제2절단부(12)는 사출물이 상기 주입구를 지나 배터리 셀 커버(100) 측으로 안내되어 이동되는 구간에서 경화된 부분이 될 수 있다.
따라서, 도 2의 경우, 상기 제1절단부(11)는 상기 주입구가 금형의 상형과 하형 중 상형에 형성된 경우 상형의 수직방향으로의 길이에 해당할 수 있다. 물론 사출물을 경사지도록 주입하는 것이 필요한 경우 상형에 형성되는 주입구의 연장방향이 경사지도록 형성되었을 때는 제1절단부(11)는 경사진 길이에 해당할 수 있다.
그리고, 주입구를 지난 사출물은 제2절단부(12)에 의해 배터리 셀 커버(100)가 형성될 공간으로 이동될 수 있는데 이동되는 과정에서 사출물은 금형에 의해 이동방향을 안내받을 수 있다. 상기 사출물이 안내되는 내용에 대하여 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버(100)의 측면도 및 절단사시도로서, 도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버(100)의 측면도, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버(100)의 절단사시도이다.
도 3(a)를 참조하면, 커버사출물(1)은 배터리 셀 커버(100) 및 절단부(10)로 구분될 수 있는데, 상기 두 구성은 절단선(13)에 의해 구분 및 분리될 수 있다. 절단선(13)은 커팅수단에 의해 분리되는 지점을 의미한다.
이러한 커팅과정을 거치면 배터리 셀 커버(100)가 제조되는데, 사출물이 경화된 후에 배터리 셀 커버(100)의 형상이 균일성을 갖기 위해서 사출물은 금형에 완전하게 충진되는 것이 요구된다. 여기서 완전하게 충진되는 것이란, 금형의 상형과 하형이 형성한 금형 내부 공간에 사출물이 주입되어 완충되는 것을 의미하며, 도 3(a) 및 3(b)에서는 상기 완충을 위해 흡입공이 형성되는 금형에 사출물이 주입되고 흡입수단에 의해 배출공 측으로 흡입될 수 있다.
이러한 흡입은 금형의 내부 공간을 감압시켜서 사출물이 감압된 공간으로 이동될 수 있도록 유도할 수 있고, 흡입을 통해 액상의 사출물이 가진 점성으로 인해 좁은 주형내부를 이동하는 것이 어렵다는 단점을 극복할 수 있다. 또한, 이동을 촉진하여 성형시간의 단축을 기대할 수 있다. 상술한 흡입에 의해 금형에 형성되는 흡입공으로 사출물이 일부 유입될 수 있고 유입된 사출물은 경화되어 흡입부(101, 101')의 형태로 경화되어 나타날 수 있다.
나아가, 상기 흡입부(101, 101')는 배터리 셀 커버(100)로부터 탈락될 수 있다. 여기서 탈락은, 사출물이 경화된 후에 금형으로부터 탈거되고, 배터리 셀 커버(100)와 절단부(10)가 절단선(13)을 기준으로 분리되는 분리과정에 포함되어 절단될 수 있다. 즉, 배터리 셀 커버(100)가 배터리 간에 위치되기 전 흡입부(101, 101')는 배터리 셀 커버(100)로부터 제거될 수 있다.
한편, 도 3(b)를 참조하면, 제2절단부(12)는 배터리 셀 커버(100)에 사출물이 금형 내에서 안내되는 방향이 도시되었다. 제2절단부(12)의 경우 사출물이 안내되어 형성된 제1가이드부(14) 및 제2가이드부(15)를 포함한다. 제1가이드부(14)는 금형에 형성되는 안내구조에 의해 형성된 구조로서, 사출물의 흐름을 기준으로 주입구의 후측 단부측으로부터 배터리 셀 커버(100) 방향으로연장될 수 있다. 여기서, 복수 개의 제1가이드부(14)는 배터리 셀 커버(100) 방향으로 연장되되, 서로 멀어지며 연장될 수 있다. 그리고 서로 멀어지는 간격인 제2가이드부는 금형에서의 돌출된 안내구조에 의해 형성된 홈부분이 될 수 있다. 액상의 사출물은 상대적으로 낮은 제1가이드부(15) 측으로 우선적인 흐름을 보일 수 있다.
이러한 상기 흐름은 배터리 셀 커버(100)로의 진입되는 사출물의 위치가 서로 소정의 간격을 두고 멀어진 상태로 상기 진입이 되므로, 사출물의 분포면적이 넓어질 수 있고 분포대상 면적에 더욱 균일한 사출물의 주입이 되는 과정을 통해 배터리 셀 커버(100)는 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 점착필름(150, 150')을 포함하는 배터리 셀 커버(100)의 분해사시도 및 확대도로서, 도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 점착필름(150, 150')을 포함하는 배터리 셀 커버(100)의 분해사시도, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 점착필름(150, 150')이 부착된 배터리 셀 커버(100, 100')의 부분 확대도이다.
도 4(a) 및 4(b)를 참조하면, 배터리 셀 커버(100)는 점착필름(150, 150')을 더 포함할 수 있다. 배터리 셀 커버(100)는, 예를 들어 다섯 개 또는 네 개의 배터리 셀이 적층되어 하나의 팩으로 구성될 때 상기 다섯 개 또는 네개로 구성되는 배터리 셀 간에 위치되어 점착될 수 있다. 이 때의 점착을 위해 배터리 셀 커버(100)에는 점착물질이 도포된 점착필름(150, 150')이 결합될 수 있다. 점착필름(150, 150')은 배터리 셀이 적층되는 부분 즉, 배터리 셀 커버(100)의 주커버(100) 면에 점착될 수 있다.
나아가, 면접촉이 되는 점착필름(150, 150')은 점착면에 공기가 개재될 수 있는데 이러한 점을 방지하기 위해 점착필름의 점착면(150, 150')에는 통공(151, 151')이 형성될 수 있다. 상기 통공(151, 151')을 통해서 상기 개재될 가능성이 있는 상기 공기는 통공(151, 151')을 통해 외측으로 배출될 수 있다. 즉, 통공(151, 151')이 형성됨으로써, 점착필름(150, 150')을 포함한 배터리 케이스(100)의 보관용이 및 점착필름(150, 150')의 점착력의 증가 등을 기대할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형(200)의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 금형(200)은 상형(210) 및 하형(220)을 포함할 수 있다. 상형(210)은 사출물이 주입될 수 있는 주입구(211)가 상형(210)에 관통되어 형성될 수 있고, 사출물이 금형(200) 내로 주입된 후에 형성되는 커버 사출물(1)의 상면을 성형할 수 있는 형상의 패턴을 포함할 수 있다.
그리고, 하형(220)에는 자중 및 흡입에 의해 하방으로 이동하는 사출물이 안내될 수 있는 경사부인, 복수 개의 제1사출물가이드부(224) 및 상기 제1사출물가이드부를 이격시키는 제2사출물가이드부(225)가 형성될 수 있다.
여기서, 제1사출물가이드부(224)는 하형(220)으로부터 음각으로 형성될 수 있고, 이 지점에서 경화된 사출물은 제2절단부(12) 중 일부를 형성할 수 있다. 제2절단부(12) 측으로부터 배터리 셀 커버(100) 측으로 사출물이 금형(200) 내부의 캐비티(201)를 충진할 때, 도 4의 예시에 따르면, 서로 다른 두 방향으로 형성된 두 개의 제1사출물 가이드부(224)는 상기 충진 시에 사출물이 금형(200)의 캐비티(201) 내에서 균일하게 주입될 수 있는 것을 도모할 수 있다.
예를 들어 사출물이 배터리 셀 커버(100) 측으로 주입되면 반원 형상으로 이동되며 충진될 수 있는데, 상기 반원이 일정거리 이격되어 복수 개의 위치에서 충진됨으로써 더 넓은 면적으로 충진이 시작되므로 더욱 균일한 사출물의 주입을 도모할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형(200)의 절개도이다.
도 6을 참조하면, 금형(200) 중 상형(210)의 일부가 절개되어 금형(200) 내부에 충진 또는 경화된 배터리 셀 커버(100)를 확인할 수 있다. 도 6의 예시에 따르면, 배출공(250)이 하나의 배터리 셀 커버(100)에 세 개 형성되어 있고 배출공(250) 내에 흡입부(101, 101')가 형성되어 있다. 이러한 배출공(250) 내의 흡입부(100, 101') 형성은 금형(200)의 캐비티(201) 내에 사출물이 충진되어 있다는 것을 의미할 수 있다.
이와 같이, 상형(210)과 하형(220)의 사출물이 주입되기 전에 접촉될 때는 기밀이 유지될 수 있다. 상기 기밀을 유지하기 위해 상형(210) 및 하형(220) 중 적어도 하나에 실링부재(미도시)가 포함되어 서로 접촉되는 면에 위치될 수 있다. 물론, 실링부재는 금형(200)의 외부로부터 공급될 수도 있다. 예를 들면, 상형(210) 및 하형(220)의 접촉 후에 형성되는 접촉라인을 외부의 실링부재에 의해 실링 처리되어 기밀이 유지될 수도 있다.
한편, 상술한 금형(200)을 통해 제조되는 배터리 셀 커버(100, 100')의 두께는 1mm 이하일 수 있고, 예를 들면, 0.2 내지 0.7mm 일 수 있다. 바람직하게는 0.3 미만일 수 있다. 이러한 경우 0.2mm는 절곡부(도 1 및 도 2의 120, 120')가 될 수 있고, 0.7mm는 주커버(도 2 및 도 3의 110, 110')가 될 수 있다. 그리고, 절곡부(도 2 및 도 3의 120, 120')의 경우, 상기 두께는 주커버(도 1 및 도 2의 110, 110')와 달리 위치마다 두께가 다르도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 절곡부(도 2및 도 3의 120, 120')는 주커버(도 2 및 도 3의 110, 110')로부터 멀어질수록 얇게 형성되는 경사진 형태의 단면으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 두께가 얇게 형성될수록 사출물의 점성에 의해 캐비티(201) 내에서 사출물의 이동이 어려우므로 더 높은 압력으로 흡입할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버(100, 100')를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 커버의 성형결과를 비교하여 나타내는 사진들이다.
우선, 금형(200)이 준비될 수 있다. 여기서 준비는 필요에 따라 도 6을 참조하여 설명한 상기 실링부재의 준비를 포함한다. 그리고, 금형(200)의 상형(210) 및 하형(220)이 기밀이 유지되도록 접촉한 후에 상형(210)에 형성되는 사출물을 주입할 수 있다(S100).
여기서, 금형(200)의 내부 공간인 캐비티(201)는 기밀이 유지된 상태이므로, 외측으로 캐비티(201) 내부의 공기가 빠져나갈 수 없다. 따라서. 상형(210) 및 하형(220) 중 하나 이상에 형성될 수 있는 배출공(250)에 의해 가스 및/또는 공기를 금형(200) 외측으로 배출한다(S200). 즉, 캐비티(201)에 위치하는 가스 및/또는 공기를 배출할 수 있다. 이 과정에서 캐비티(201)가 감압될 수 있으므로 압력차에 의해 사출물은 금형(200) 내부로 주입될 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 상기 사출물이 금형(200)에 주입되는 경우에 가스가 발생될 수 있는데 상기 가스는 금형(200)에 존재하는 상기 공기와 함께 동시 또는 연속적으로 배출될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 사출물이 주입되는 단계(S100)에서, 상기 사출물을 주입하는 주입압력은 대략 250 내지 500bar 범위에서 수행될 수 있다. 바람직하게, 상기 주입압력은 300 내지 400bar일 수 있고, 더욱 바람직하게는 380 bar일 수 있다. 이 때, 상기 주입압력이 500bar 를 초과할 경우에는 최종 성형품에 버(burr) 등이 발생할 수 있고, 상기 주입압력이 260bar 미만인 경우에는 성형이 제대로 이루어지지 않거나 상기 가스 및/공기 미배출로 인한 기포 발생으로 최종 성형품에 일부 두께가 두꺼워질 수 있으므로 상기의 범위가 적합할 수 있다.
또, 상기 가스 및/또는 공기가 배출되는 단계(S200)는 대략 0.01 내지 0.05초 범위에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 대략 0.03초일 수 있다. 나아가, 상기 가스 및/또는 공기를 배출하는 과정은 대략 0.25 내지 0.35초 동안 150 내지 250bar 범위에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 0.3초 동안 180bar 로 수행될 수 있다. 이러한 공정 지연시간 및 수행시간 범위에서 가장 우수한 성형상태를 보장할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 및/또는 공기가 배출되는 단계(S200) 후, 인쇄방식으로 커팅(cutting) 처리되는 과정(S200-1)이 수행될 수 있다. 즉, 사출물의 경화과정에서 기포가 발생될 수 있으며 이 경우에 부피증가에 따른 불량율이 높아지거나 또는 이러한 기포내의 불순물 존재에 의한 물성 등의 품질저하가 발생될 수 있으므로, 상기 커팅 처리에 의하여 최종 성형품의 기포발생에 의한 불량을 근본적으로 방지할 수 있다.
이후 주입과정이 완료되어 캐비티(201)가 사출물에 의해 충진되면, 사출물은 경화될 수 있다. 경화되는 시간은 온도 및 사출물의 종류 등에 따라 달라 수 초에서 수 시간까지 달라질 수 있다(S300).
이와 같이, 사출물이 경화되는 과정이 종료된 후에는, 금형(200)이 상형(210)과 하형(220)으로 분리 탈거되고 경화된 사출물로부터 제조하고자 하는 배터리 셀 커버(100, 100')가 절단될 수 있다. 배터리 셀 커버(100, 100')의 절단은 절단부(도 2의 10)와의 분리를 위해 이루어 질 수 있는데 배터리 셀 커버(100, 100')와 절단부(도 2의 10)의 경계선을 절단선(13)이라고 할 때 절단선(13)을 따라 절단될 수 있다. 상기 절단은 도구를 이용한 절단의 의미를 포함하는 절단부(10)와 배터리 셀 커버(100, 100')의 분리를 의미한다(S400).
이와 같이 제조된 배터리 셀 커버는 하기와 같은 관계식(1)을 만족할 수 있다. 즉, 금형(200) 내에 주입되는 상기 사출물의 주입압력 값(P m*in), 배출되는 상기 가스 및/또는 공기의 배출압력 값(P a*out) 및 금형(200)의 배출로 직경(d)에 따라 배출속도(V)를 계산할 수 있고, 이를 통하여 최종 성형 가공되는 성형품의 목표 두께(t)를 설정할 수 있다.
Figure PCTKR2020018720-appb-img-000003
환언하면, 상기 가스 및/또는 공기의 배출속도(V)는 상기 사출물의 주입압력 값(P m*in) 및 배출되는 상기 가스 및/또는 공기의 배출압력 값(P a*out)과 정비례하고, 금형(200)의 배출로 직경(d)에는 반비례하는 관계를 갖을 수 있다. 따라서, 상기 관계식(1)에 따라 상기 주입압력(P m*in), 배출압력(P a*out) 및 금형(200)의 배출로 직경(d)을 조절하여 소망하는 최종 성형품의 두께 등을 제작 가능하도록 함으로써, 우수한 품질을 갖는 배터리 셀 커버를 제조할 수 있다.
또한, 상기와 같이 계산된 배출속도(V) 값에 따라서 역으로 상기 사출물의 주입량(Q)을 하기의 관계식(2)를 통하여 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2020018720-appb-img-000004
환언하면, 상기 주입압력(P m*in) 및 배출압력(P a*out)을 고정하여 상기 가스 및/또는 공기의 배출속도(V)를 계산한 후에 금형(200)의 단면적(A), 즉 금형(200)의 배출로 직경(d)에 대한 함수값(f(d))을 계산하여 상기 사출물의 최초 주입량(Q)을 결정할 수 있다. 이러한 주입량(Q)은 배출속도(V)와 상기 단면적(A)에 비례할 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에서는, 전술한 관계식 조건을 만족하면서 하기 표 1에 따른 공정조건으로 배터리 셀 커버(100, 100')를 제조한 후에 그 성형 결과를 확인하였다.
Figure PCTKR2020018720-appb-img-000005
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 주입압력이 220인 경우의 비교예 1, 상기 가스 또는 공기의 배출압력이 120이 경우의 비교예 2 및 배출시간이 0.15초인 경우의 비교예 3의 경우에, 도 7에 나타난 바와 같이, 배터리 셀 커버의 미성형 부분이 발생되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 상기 실시예 1과 동일한 주입압력을 갖더라도 상기 비교예 2 및 비교예 3의 배출압력 및 배출시간 공정조건으로 제조된 배터리 셀 커버의 경우에 미성형 부분이 발생되었고, 상기 실시예 1과 동일한 배출압력과 배출시간을 갖는 공정 조건으로 제조되더라도 비교예 1의 주입압력 공정조건으로 제조된 배터리 셀 커버의 경우에 미성형 부분이 발생되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예 1에 따라 제조된 배터리 셀 커버의 두께는 대략 0.15 내지 0.2mm의 범위로 가장 우수한 성형두께를 갖고 제조될 수 있었다.
경우에 따라서는, 상기 사출물이 이동하는 금형의 배출로 단면적의 크기 외에 사출물의 점성과 관련하여 조절될 수도 있다. 예를 들면, 사출물 자체의 점성 또는 사출물의 점성과 제조하고자 하는 배터리 셀 커버(100, 100')의 두께 간의 관계를 고려할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 배터리 셀과 결합되는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법에 있어서,
    금형에 사출물을 소정의 주입압력(P M)으로 주입하는 단계;
    상기 사출물을 상기 금형 내의 캐비티(cavity)에 충진이 되면서 소정의 시간차로 상기 캐비티 내의 가스 또는 공기가 소정의 배출압력(P a)으로 배출되는 단계; 및
    상기 금형 내에 충진이 된 상기 사출물이 경화되고,
    상기 사출물이 경화된 경화물이 분리되는 단계;를 포함하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 또는 공기는 동시 또는 연속적으로 제거되는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간차는 0.01 내지 0.05초 범위 이내인 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 또는 공기가 배출되는 시간은 0.25 내지 0.35초 범위 이내인 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출물을 주입하는 압력(pressure)은 250 내지 500bar 범위를 갖는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 또는 공기가 배출되는 압력(pressure)은 150 내지 250bar 범위를 갖는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출물의 충진 속도는 상기 주입압력(P M)에 비례하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 또는 공기의 배출속도(V)는 상기 배출압력(Pa)에 비례하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출속도(V)는 하기의 관계식(1)을 만족하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법,
    Figure PCTKR2020018720-appb-img-000006
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출물의 주입량(Q)은 하기 관계식을 만족하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법,
    Figure PCTKR2020018720-appb-img-000007
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 또는 공기 배출 단계 이후 경화되기 전에 상기 사출물의 적어도 일부에 커팅(cutting) 과정에 의하여 상기 가스 또는 공기가 배출되는 단계;를 더 포함하는 배터리 셀 커버를 제조하는 방법.
  12. 제 1 항에 따른 배터리 셀 커버를 제조하는 방법에 의해 제조되는 배터리 셀 커버.
  13. 제 12 항에 따른 배터리 셀 커버는 박막 두께(t)가 0.15 내지 0.2mm 범위를 갖는 배터리 셀 커버.
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