WO2021246651A1 - 파우치 포밍장치 및 포밍방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a pouch forming apparatus and a forming method, and more particularly, to a pouch forming apparatus and a forming method in which cracks are prevented during pouch forming.
  • a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged, and these secondary batteries are widely used in phones, notebook computers, camcorders, and electric vehicles.
  • the secondary battery is classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch, wherein the pouch-type secondary battery is an electrode assembly in which electrodes and separators are alternately stacked;
  • a pouch accommodating the electrode assembly, and an electrode lead coupled to an electrode tab provided in the electrode assembly, wherein the electrode tab and the electrode lead are coupled through welding.
  • the pouch includes upper and lower cases in which accommodating portions for accommodating the electrode assembly are formed, and the upper and lower cases are connected by a bent portion.
  • a pouch having such a structure is manufactured by a pouch forming device.
  • the pouch forming device includes a die having a forming groove in which the pouch film is disposed, and a punch provided on the die and inserted into the forming groove of the die to form a cup-shaped electrode assembly accommodating part in the pouch film.
  • the inner wall of the receiving portion is vertically elongated.
  • An object of the present invention is to provide a pouch forming apparatus and a forming method capable of preventing cracks from occurring accordingly.
  • the present invention for achieving the above object is a pouch forming apparatus comprising: a die in which forming grooves are respectively formed with a partition wall interposed therebetween on an upper surface on which a pouch film is disposed; and a punch member having a punch for forming a pair of receiving grooves in the pouch film while respectively inserting the pouch film into the forming grooves in a pressurized state, wherein the forming grooves are connected to the partition wall and form forming grooves and a vertical space positioned above the bottom part, and an inclined space connected to the vertical space and formed as one inner wall facing the partition wall is formed of an inclined surface, wherein the punch includes the pouch film in a pressurized state.
  • An inner surface of one side of the receiving groove located between the inclined surfaces of the may be formed as an inclined surface.
  • It may include a coupling means for detachably coupling the inclined block to the vertical block.
  • the coupling means may include a coupling groove formed in the vertical block, and a coupling protrusion formed in the inclined block and coupled to the coupling groove.
  • the inclined block includes a first block having an inclined surface of a first angle, a second block having an inclined surface of a second angle, and an n-th block having an n-th inclination angle, among the first, second and n-th blocks.
  • a block having an inclination angle corresponding to the inclined surface of the inclined space may be coupled to the vertical block.
  • the inclination angle of the inclined block may be 30 to 60°.
  • It may further include a fixing member for fixing the inclined block to the punch member.
  • a finishing member for closing a gap between the vertical block and the inclined block may be further included between the vertical block and the inclined block.
  • the finishing member includes a coupling part fitted between the vertical block and the inclined block and coupled thereto, and a support part for supporting the bottom surface of the vertical block and the inclined block, respectively, wherein the bottom surface of the support part is the vertical block and the inclined block It can be located on the same horizontal line as the bottom of
  • a pouch film is disposed on a die in which forming grooves are respectively formed with a barrier rib interposed therebetween, wherein the forming groove is a vertical space located above the bottom of the forming groove connected to the barrier rib; , a pouch arrangement step of dividing the pouch into an inclined space connected to the vertical space and formed as an outer inner wall facing the partition wall is formed of an inclined surface; Prepare a punch member having a punch, wherein the punch is provided as a vertical block inserted into the vertical space while the pouch film is pressed, and an inclined block inserted into the inclined space while the pouch film is pressed.
  • a punch member preparation step in which the inclined block has an outer surface corresponding to the inclined surface of the inclined space as an inclined surface; and forming a pair of receiving grooves in the pouch film while respectively inserting the pouch film disposed on the die in a pressurized state through the punch member having the punch, the inclined surface of the inclined block and the forming groove
  • the outer inner wall of the receiving groove facing the partition wall by the inclined surface of the pouch forming step may include forming the inclined surface.
  • the inclined block includes a first block having an inclined surface of a first angle, a second block having an inclined surface of a second angle, and an n-th block having an n-th inclined angle, Among the second and nth blocks, a block having an inclination angle corresponding to the inclined surface of the forming groove may be coupled to the vertical block.
  • the punch member preparation step may further include a step of fixing the inclined block to the punch member through a fixing member when the inclined block is coupled to the vertical block.
  • the pouch forming apparatus of the present invention includes a die having a forming groove and a punch member having a punch, and by providing any one of the sidewalls of the die and any one or more of the side surfaces of the punch as an inclined surface, forming on a pouch film At least one of the inner walls of the accommodating part may be formed with an inclined surface, and thus the elongation of the inner wall of the accommodating part may be greatly reduced, and as a result, cracks may be prevented from occurring in the inner wall of the accommodating part.
  • the forming groove of the die forms a vertical space and an inclined space
  • the punch includes a vertical block inserted into the vertical space and an inclined block inserted into the inclined space. Due to this feature, when the receiving groove is formed in the pouch through the die and the punch, the outer inner wall of the receiving unit located between the inclined space and the inclined block can be formed as an inclined surface.
  • the forming device for a secondary battery of the present invention is characterized in that it includes a coupling means for detachably coupling the inclined block and the vertical block. Due to such a feature, any one of a plurality of inclined blocks having various inclination angles can be used in combination with the vertical block, and accordingly, a receiving groove having various inclination angles can be formed.
  • the coupling means includes a coupling groove and a coupling protrusion respectively provided in the vertical block and the inclined block. Due to these features, the vertical block and the inclined block can be easily combined or separated.
  • the forming device for a secondary battery of the present invention is characterized in that it further includes a fixing member for fixing the vertical block and the inclined block not to move. Due to this characteristic, it is possible to greatly prevent an accident in which the inclined block and the vertical block are separated when the pouch film is formed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pouch according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing a pouch forming device for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view in a state in which the secondary battery pouch forming device of FIG. 2 is coupled.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of use of the pouch forming device for a secondary battery according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a pouch forming method for a secondary battery according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pouch according to a second embodiment of the present invention.
  • the pouch 10 is for accommodating an electrode assembly, and includes a case 11 on one side for accommodating one side of the electrode assembly 20 and an electrode assembly.
  • the other side case 12 for accommodating the other side of (20), and a bent part 13 for connecting the one side and the other side case 11, 12.
  • the one side case 11 includes one side receiving groove 11a for accommodating one side of the electrode assembly 20, and one side sealing surface 11b formed on the edge surface of the one side receiving groove 11a, and the other side
  • the case 12 includes the other side receiving groove 12a for accommodating the other side of the electrode assembly 20 and the other side sealing surface 12b formed on the edge surface of the other side receiving groove 12a.
  • the one side and the other side receiving grooves 11a and 12a are connected, it becomes a receiving part for accommodating the entire electrode assembly 20, and the sealing surface for sealing the receiving part while the one side and the other side sealing surfaces 11b and 12b are sealed.
  • the pouch 10 having such a structure is manufactured by the pouch forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the pouch forming apparatus according to the first embodiment of the present invention has a structure that prevents cracks during pouch manufacturing.
  • the pouch forming apparatus 100 is an apparatus for manufacturing a pouch by forming a pouch film, and a die ( 110), and a punch member 120 for manufacturing the pouch 10 by forming the pouch film 10a disposed on the die 110.
  • forming grooves 112 of the same size and shape are formed on the upper surface on which the pouch film 10a is disposed, with the partition wall 111 interposed therebetween.
  • the forming groove 112 is connected to the partition wall 111 and has a vertical space 112a located above the bottom of the forming groove 112 , and is connected to the vertical space 112a and faces the partition wall 111 .
  • One inner wall (112b-1) includes an inclined space (112b) formed as the inclined surface is formed.
  • the forming groove 112 includes, referring to FIG. 3 , a vertical space 112a formed on one side connected to the partition wall 111 and an inclined space 112b formed on the other side, and the vertical space ( 112a) and the inclined space 112b have a connected structure.
  • the inner wall 112b-1 of one side of the inclined space 112b facing the partition wall 111 is formed as an inclined surface whose width gradually increases from the bottom to the top of the receiving groove 112, referring to FIG. 3 . .
  • the punch member 120 is a punch ( 121) is provided.
  • the punch 121 includes a vertical block 121a inserted into the vertical space 112a in a state where the pouch film 10a is pressed, and the inclined space 112b in a state in which the pouch film 10a is pressed.
  • the one side inner wall (112b-1) and the corresponding one side surface (121b-1) includes an inclined block (121b) made of an inclined surface.
  • one side 121b-1 of the inclined block 121b and one inner wall 112b-1 of the inclined space 112b are formed as inclined surfaces having the same inclination angle.
  • the pouch film 10a is disposed on the upper surface of the die 110 , and then the punch member 120 having the punch 121 .
  • the punch 121 is inserted into the forming groove 112 of the die 110, and a pair of The receiving grooves 11a and 12a are formed.
  • one inner surface of the receiving grooves 11a and 12a located between the inclined surface of the inclined space 112b and the inclined surface of the inclined block 121b is formed into an inclined surface, and thus the elongation is greatly reduced and cracks are prevented. can do.
  • the pouch forming apparatus 100 includes a coupling means for detachably coupling the inclined block 121b to the vertical block 121a. That is, by detachably coupling the inclined block 121b to the vertical block 121a through a coupling means, it can be replaced with a new inclined block when the inclined block 121b is worn out, thereby increasing the efficiency of use.
  • the coupling means includes a coupling groove 121a-1 formed in the vertical block 121a, and a coupling protrusion 121b- formed in the inclined block 121b and coupled to the coupling groove 121a-1. 2) is included. That is, the coupling means can easily couple the vertical block 121a and the inclined block 121b through the coupling of the coupling groove 121a-1 and the coupling protrusion 121b-2, and the coupling groove 121a- 1) and the separation of the coupling protrusion 121b-2, the vertical block 121a and the inclined block 121b can be easily separated.
  • the coupling protrusion 121b-2 has a hollow therein, and accordingly, when the coupling groove 121a-1 and the coupling protrusion 121b-2 are coupled, the coupling protrusion 121b-2 is hollow. It can be deformed by being partially pressed in the direction, so that the coupling groove 121a-1 and the coupling protrusion 121b-2 can be more easily coupled.
  • the inclined block 121b includes a first block having an inclined surface of a first angle, a second block having an inclined surface of a second angle, and an nth inclination angle. and a block having an inclination angle corresponding to the inclined surface of the inclined space among the first, second, and n-th blocks is coupled to the vertical block 121a. Accordingly, punches having various inclination angles can be obtained, and as a result, a receiving groove having a desired inclination angle can be formed when manufacturing a pouch.
  • the inclination angle of the inclined block 121b is 30 to 60° with respect to the bottom surface of the receiving groove, and preferably has an inclination angle of 45°. That is, if the inclination angle of the inclined block 121b is 30° or less, it is possible to prevent cracks from occurring rather than to the vertical plane, but cracks may occur due to the steep inclination, and if the inclination angle of the inclined block 121b is 60° or more, As the unnecessary space in which the electrode assembly is not accommodated is greatly expanded, the battery performance is greatly reduced. Accordingly, the inclination angle of the inclined block 121b is formed to be 30 to 60° with respect to the bottom surface of the receiving groove.
  • the pouch forming apparatus 100 further includes a fixing member 123 for fixing the inclined block 121b to the punch member 120 .
  • the fixing member 123 passes through the punch member 120 and then presses the inclined block 121b to fix it or to fix it while being coupled. Accordingly, the inclined block 121b coupled to the vertical block 121a can be fixed so as not to be separated.
  • the pouch forming method according to the first embodiment of the present invention includes a pouch arrangement step, a punch member preparation step, and a pouch forming step.
  • the pouch forming method according to the first embodiment of the present invention uses the pouch forming apparatus 100 described above, and the pouch forming apparatus 100 includes a die 110 and a punch member 120 .
  • the pouch film 10a is placed on the upper surface of the die 110 . That is, the pouch film 10a is disposed on the upper surface of the die 110 in which the forming groove 112 is formed with the partition wall 111 interposed therebetween.
  • the forming groove 112 includes a vertical space 112a positioned above the bottom of the forming groove 112 connected to the partition wall 111 , and connected to the vertical space 112a and facing the partition wall 111 .
  • the beam is divided into an inclined space 112b formed as the outer inner wall 112b-1 is formed of an inclined surface.
  • the punch member preparation step prepares the punch member 120 having the punch 121 .
  • the punch 121 includes a vertical block 121a inserted into the vertical space 112a in a state where the pouch film 10a is pressed, and the inclined space 112b in a state in which the pouch film 10a is pressed. ) is provided as an inclined block 121b inserted into the inclined block 121b, and an outer surface corresponding to the inclined surface of the inclined space 112b is provided as an inclined surface.
  • the vertical block 121a and the inclined block 121b are coupled by a coupling means. That is, the coupling means includes a coupling groove 121a-1 formed in the vertical block 121a, and a coupling protrusion 121b-2 formed in the inclined block 121b and coupled to the coupling groove 121a-1. Including, the vertical block 121a and the inclined block 121b can be easily coupled through the coupling groove 121a-1 and the coupling protrusion 121b-2.
  • the inclined block 121b includes a first block having an inclined surface of a first angle, a second block having an inclined surface of a second angle, and an n-th block having an n-th inclined surface, Among the first, second, and n-th blocks, a block having an inclination angle corresponding to the inclined surface of the forming groove is coupled to the vertical block. Accordingly, it is possible to assemble the punch member 120 having inclined blocks of various inclination angles.
  • the punch member preparation step is a process of fixing the inclined block (121b) to the punch member (120) through the fixing member (123) include more Accordingly, it is possible to prevent the vertical block 121a and the inclined block 121b from being separated by external shock and vibration.
  • the pouch film 10a disposed on the die 110 is pressed through the punch member 120 having the punch 121 .
  • a pair of receiving grooves are formed in the pouch film 10a while the punches 121 are respectively inserted into the forming grooves 112 .
  • the outer inner wall of the receiving groove facing the partition wall 111 is formed as an inclined surface.
  • the pouch 10 as shown in FIG. 1 can be manufactured.
  • the pouch forming apparatus 100 is provided between the vertical block 121a and the inclined block 121b, and the vertical block 121a and the inclined block ( 121b), a closing member 130 for closing the gap between them is further included.
  • the finishing member 130 may have an irregular surface during pouch forming due to the gap between the vertical block 121a and the inclined block 121b.
  • the vertical block 121a and the inclined block 121b By closing the gap between them, it is possible to prevent the formation of irregular surfaces during pouch forming.
  • the finishing member 130 includes a coupling portion 131 fitted between the vertical block 121a and the inclined block 121b to support the bottom surfaces of the vertical block 121a and the inclined block 121b, respectively. and a support 132 .
  • the support part 132 is inserted into the insertion groove formed on the bottom surface of the vertical block 121a and the inclined block 121b, thereby increasing the coupling force between the support part 132 and the vertical block 121a and the inclined block 121b.
  • the bottom surface of the support part 132 is positioned on the same horizontal line as the bottom surfaces of the vertical block 121a and the inclined block 121b, and accordingly, the support part 132 and the vertical block 121a and the inclined block 121b are positioned between the bottom surfaces. It is possible to prevent a step difference from occurring.
  • the pouch forming apparatus 100 since the pouch forming apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention includes the closing member 130, it is possible to prevent irregular surfaces from occurring during pouch forming.

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Abstract

본 발명의 파우치 포밍장치는 파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 포밍홈에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용홈을 포밍하는 펀치를 구비한 펀치부재를 포함하며, 상기 포밍홈은, 상기 격벽과 연결되고 포밍홈 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간과, 상기 수직공간과 연결되고 상기 격벽과 마주보는 일측 내벽이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간을 포함하고, 상기 펀치는, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 수직공간에 삽입되는 수직블록과, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 경사공간에 삽입되되 상기 일측 내벽 내벽과 대응하는 일측면이 경사면으로 이루어진 경사블록을 포함하며, 상기 경사공간의 경사면과 상기 경사블록의 경사면 사이에 위치한 상기 수용홈의 일측 내면은 경사면으로 포밍된다.

Description

파우치 포밍장치 및 포밍방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 06월 04일자 한국특허출원 제10-2020-0067820호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 파우치 포밍장치 및 포밍방법에 관한 것으로서, 특히 파우치 포밍시 크랙발생을 방지한 파우치 포밍장치 및 포밍방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 파우치, 및 상기 전극조립체에 구비된 전극탭과 결합되는 전극리드를 포함하되, 상기 전극탭과 상기 전극리드는 용접을 통해 결합된다.
여기서 상기 파우치는 전극조립체를 수용하는 수용부가 형성된 상부 및 하부 케이스를 포함하고, 상기 상부 및 하부 케이스는 절곡부에 의해 연결되는 구조를 가진다.
이와 같은 구조를 가진 파우치는 파우치 포밍 장치에 의해 제조된다.
즉, 상기 파우치 포밍장치는 파우치 필름이 배치되는 포밍홈이 형성된 다이와, 상기 다이 상부에 구비되고 상기 다이의 포밍홈에 삽입되면서 파우치 필름에 컵 형태의 전극조립체 수용부를 포밍하는 펀치를 구비한 펀치부재를 포함한다.
그러나 상기 파우치 포밍장치는 파우치 필름을 포밍하여 수용부를 형성할 때 상기 수용부의 내벽은 수직으로 연신되면서 형성되는데, 이때 상기 수용부 내벽의 연신율 증대로 인해 크랙이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 파우치 필름을 포밍하여 수용부를 형성할 때 상기 수용부의 일측 내벽을 경사면으로 포밍함으로써 상기 수용부의 일측 내벽 연신율을 크게 감소시킬 수 있고, 그에 따라 크랙 발생을 방지할 수 있는 파우치 포밍장치 및 포밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명이 파우치 포밍장치는 파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 포밍홈에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용홈을 포밍하는 펀치를 구비한 펀치부재를 포함하며, 상기 포밍홈은, 상기 격벽과 연결되고 포밍홈 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간과, 상기 수직공간과 연결되고 상기 격벽과 마주보는 일측 내벽이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간을 포함하고, 상기 펀치는, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 수직공간에 삽입되는 수직블록과, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 경사공간에 삽입되되 상기 일측 내벽과 대응하는 일측면이 경사면으로 이루어진 경사블록을 포함하며, 상기 경사공간의 경사면과 상기 경사블록의 경사면 사이에 위치한 상기 수용홈의 일측 내면은 경사면으로 포밍될 수 있다.
상기 경사블록을 상기 수직블록에 착탈이 가능하게 결합하는 결합수단을 포함할 수 있다.
상기 결합수단은, 상기 수직블록에 형성되는 결합홈과, 상기 경사블록에 형성되고 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기를 포함할 수 있다.
상기 경사블록은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 경사공간의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록이 상기 수직블록에 결합될 수 있다.
상기 경사블록의 경사각은 30~60°일 수 있다.
상기 경사블록을 상기 펀치부재에 고정하는 고정부재를 더 포함할 수 있다.
상기 수직블록과 상기 경사블록 사이에는 상기 수직블록과 상기 경사블록 사이의 틈새를 마감하기 위한 마감부재가 더 포함될 수 있다.
상기 마감부재는 상기 수직블록과 상기 경사블록 사이에 끼워져 결합되는 결합부와, 상기 수직블록과 상기 경사블록의 저면을 각각 지지하는 지지부를 포함하되, 상기 지지부의 저면은 상기 수직블록과 상기 경사블록의 저면과 동일한 수평선상에 위치할 수 있다.
한편, 본 발명의 파우치 포밍방법은 상면에 격벽을 사이에 두고 포밍홈이 각각 형성되는 다이에 파우치 필름을 배치하되, 상기 포밍홈은 상기 격벽과 연결되는 포밍홈 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간과, 상기 수직공간과 연결되고 상기 격벽과 마주보는 외측 내벽이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간으로 구획되는 파우치 배치단계; 펀치를 구비한 펀치부재를 준비하되, 상기 펀치는 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 수직공간에 삽입되는 수직블록과, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 경사공간에 삽입되 경사블록으로 구비되고, 상기 경사블록은 상기 경사공간의 경사면과 대응하는 외측면이 경사면으로 구비되는 펀치부재 준비단계; 및 상기 펀치를 구비한 펀치부재를 통해 상기 다이에 배치된 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 포밍홈에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용홈을 포밍하되, 상기 경사블록의 경사면과 포밍홈의 경사면에 의해 상기 격벽과 마주보는 상기 수용홈의 외측 내벽은 경사면으로 포밍되는 파우치 포밍단계를 포함할 수 있다.
상기 펀치부재 준비단계에서 상기 경사블록은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 포밍홈의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록을 상기 수직블록에 결합할 수 있다.
상기 펀치부재 준비단계는 상기 수직블록에 상기 경사블록을 결합하면, 고정부재를 통해 상기 경사블록을 상기 펀치부재에 고정하는 공정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 파우치 포밍장치는 포밍홈을 구비한 다이, 펀치를 구비한 펀치부재를 포함하되, 상기 다이의 측벽 중 어느 하나, 상기 펀치의 측면 중 어느 하나 이상을 경사면으로 구비함으로써, 파우치 필름에 포밍되는 수용부의 내벽 중 하나 이상을 경사면으로 형성할 수 있으며, 이에 따라 수용부의 내벽 연신률을 크게 감소시킬 수 있고, 그 결과 수용부의 내벽에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 파우치 포밍장치에서 다이의 포밍홈은 수직공간과, 경사공간을 형성하고, 상기 펀치는 수직공간에 삽입되는 수직블록과 경사공간에 삽입되는 경사블록을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 상기 다이와 펀치를 통해 파우치에 수용홈을 포밍할 경우 상기 경사공간과 상기 경사블록 사이에 위치한 상기 수용부의 외측 내벽을 경사면으로 포밍할 수 있다.
특히, 본 발명의 이차전지용 포밍장치는 경사블록과 수직블록을 착탈이 가능하게 결합하는 결합수단을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 다양한 경사각을 가진 복수의 경사블록 중 어느 하나를 상기 수직블록에 결합하여 사용할 수 있고, 그에 따라 다양한 경사각을 가진 수용홈을 포밍할 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지용 포밍장치에서 결합수단은 수직블록과 경사블록에 각각 구비되는 결합홈과 결합돌기를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 수직블록과 경사블록을 간편하게 결합하거나 또는 분리시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지용 포밍장치는 수직블록과 상기 경사블록를 움직이지 않게 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 파우치 필름의 포밍시 경사블록와 수직블록이 분리되는 사고를 크게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 파우치 포밍장치를 도시한 분리사시도.
도 3은 도 2의 이차전지용 파우치 포밍장치가 결합된 상태에서의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 파우치 포밍장치의 사용상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지용 파우치 포밍방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치]
본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치(10)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체를 수용하기 위한 것으로, 전극조립체(20)의 일측을 수용하는 일측 케이스(11)와, 전극조립체(20)의 타측을 수용하는 타측 케이스(12), 상기 일측 및 타측 케이스(11)(12)를 연결하는 절곡부(13)를 포함한다.
상기 일측 케이스(11)는 전극조립체(20)의 일측을 수용하는 일측 수용홈(11a)과, 상기 일측 수용홈(11a)의 테두리면에 형성되는 일측 실링면(11b)을 포함하고, 상기 타측 케이스(12)는 전극조립체(20)의 타측을 수용하는 타측 수용홈(12a)과 상기 타측 수용홈(12a)의 테두리면에 형성되는 타측 실링면(12b)을 포함한다.
여기서 상기 일측 및 타측 수용홈(11a)(12a)이 연결되면서 전극조립체(20) 전체를 수용하는 수용부가 되고, 상기 일측 및 타측 실링면(11b)(12b)이 실링되면서 상기 수용부를 밀봉하는 실링부가 된다.
이와 같은 구조를 가진 파우치(10)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치에 의해 제조되며, 특히 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치는 파우치 제조시 크랙 발생을 방지하는 구조를 가진다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치를 보다 상세히 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치]
본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 필름을 포밍하여 파우치를 제조하는 장치로, 파우치 필름(10a)이 배치되는 다이(110), 상기 다이(110)에 배치된 파우치 필름(10a)을 포밍하여 파우치(10)를 제조하는 펀치부재(120)를 포함한다.
다이
다이(110)는 파우치 필름(10a)이 배치되는 상면에 격벽(111)을 사이에 두고 동일한 크기와 형태의 포밍홈(112)이 각각 형성된다.
상기 포밍홈(112)은 상기 격벽(111)과 연결되고 포밍홈(112) 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간(112a)과, 상기 수직공간(112a)과 연결되고 상기 격벽(111)과 마주보는 일측 내벽(112b-1)이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간(112b)을 포함한다.
즉, 상기 포밍홈(112)은 도 3을 참조하면, 격벽(111)과 연결되는 일측에 형성되는 수직공간(112a)과, 타측에 형성되는 경사공간(112b)을 포함하며, 상기 수직공간(112a)과 경사공간(112b)는 연결되는 구조를 가진다.
여기서 상기 격벽(111)과 마주보는 경사공간(112b)의 일측 내벽(112b-1)은 도 3을 참조하면, 수용홈(112)의 바닥부에서 상단으로 갈수록 폭이 점차 증대되는 경사면으로 형성된다.
펀치부재
펀치부재(120)는 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 포밍홈(112)에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름(10a)에 한 쌍의 수용홈(11a)(12a)을 포밍하는 펀치(121)를 구비한다.
여기서 상기 펀치(121)는 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 수직공간(112a)에 삽입되는 수직블록(121a)과, 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 경사공간(112b)에 삽입되되, 상기 일측 내벽(112b-1)과 대응하는 일측면(121b-1)이 경사면으로 이루어진 경사블록(121b)을 포함한다.
즉, 상기 경사블록(121b)의 일측면(121b-1)과 상기 경사공간(112b)의 일측 내벽(112b-1)은 동일한 경사각을 가진 경사면으로 형성된다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 다이(110)의 상면에 파우치 필름(10a)을 배치한 다음, 펀치(121)를 구비한 펀치부재(120)로 상기 다이(110) 상면에 배치된 파우치 필름(10a)에 밀착되게 하강시키면, 펀치(121)가 다이(110)의 포밍홈(112)에 삽입되면서 파우치 필름(10a)의 표면에 한 쌍의 수용홈(11a)(12a)을 포밍한다. 이때 상기 경사공간(112b)의 경사면과 상기 경사블록(121b)의 경사면 사이에 위치한 상기 수용홈(11a)(12a)의 일측 내면은 경사면으로 포밍되며, 이에 따라 연신률이 크게 감소되면서 크랙 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 상기 경사블록(121b)을 상기 수직블록(121a)에 착탈이 가능하게 결합하는 결합수단을 포함한다. 즉 결합수단을 통해 상기 경사블록(121b)을 상기 수직블록(121a)에 착탈이 가능하게 결합함으로써 경사블록(121b)의 마모시 새 경사블록으로 교체 장착할 수 있고, 이에 따라 사용의 효율성을 높일 수 있다.
일례로, 상기 결합수단은 상기 수직블록(121a)에 형성되는 결합홈(121a-1)과, 상기 경사블록(121b)에 형성되고 상기 결합홈(121a-1)에 결합되는 결합돌기(121b-2)를 포함한다. 즉, 상기 결합수단은 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 결합을 통해 상기 수직블록(121a)와 상기 경사블록(121b)을 간편하게 결합할 수 있고, 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 분리를 통해 상기 수직블록(121a)와 상기 경사블록(121b)를 간편하게 분리시킬 수 있다.
한편, 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 밀착면에는 요철이 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 결합력을 높일 수 있고, 그 결과 외부 충격 또는 진동에 의해 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 결합력이 약화되는 것을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 결합돌기(121b-2)는 내부에 중공이 형성되며, 이에 따라 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)의 결합시 상기 결합돌기(121b-2)가 상기 중공 방향으로 일부 눌리게 변형될 수 있고, 그에 따라 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)를 보다 용이하게 결합할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)에서 경사블록(121b)은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 경사공간의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록이 상기 수직블록(121a)에 결합된다. 이에 따라 다양한 경사각을 가지는 펀치를 얻을 수 있고, 그 결과 파우치 제조시 원하는 경사각을 가진 수용홈을 포밍할 수 있다.
여기서 상기 경사블록(121b)의 경사각은 수용홈의 바닥면을 기준으로 30~60°이며, 바람직하게는 45°의 경사각을 가진다. 즉, 상기 경사블록(121b)의 경사각이 30°이하이면, 수직면과 보다는 크랙 발생을 방지할 수 있지만, 급경사로 인해 크랙이 발생할 수 있고, 상기 경사블록(121b)의 경사각이 60°이상이면, 전극조립체가 수용되지 않는 불필요한 공간이 크게 확대되면서 전지 성능을 크게 떨어진다. 이에 따라 상기 경사블록(121b)의 경사각은 수용홈의 바닥면을 기준으로 30~60°로 형성한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 경사블록(121b)을 상기 펀치부재(120)에 고정하는 고정부재(123)를 더 포함한다.
상기 고정부재(123)는 펀치부재(120)를 관통한 후 경사블록(121b)를 가압하여 고정하거나 또는 결합되면서 고정한다. 이에 따라 상기 수직블록(121a)에 결합된 경사블록(121b)를 분리되지 않게 고정할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍방법은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 배치단계, 펀치부재 준비단계, 및 파우치 포밍단계를 포함한다.
여기서 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치 포밍방법은 앞에서 설명한 파우치 포밍장치(100)를 이용하며, 상기 파우치 포밍장치(100)는 다이(110)와 펀치부재(120)를 포함한다.
파우치 배치단계
파우치 배치단계는 다이(110)의 상면에 파우치 필름(10a)를 배치한다. 즉 상기 파우치 필름(10a)은 격벽(111)을 사이에 두고 포밍홈(112)이 각각 형성된 다이(110)의 상면에 배치된다.
여기서 상기 포밍홈(112)은 상기 격벽(111)과 연결되는 포밍홈(112) 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간(112a)과, 상기 수직공간(112a)과 연결되고 상기 격벽(111)과 마주보는 외측 내벽(112b-1)이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간(112b)으로 구획된다.
펀치부재 준비단계
펀치부재 준비단계는 펀치(121)를 구비한 펀치부재(120)를 준비한다.
여기서 상기 펀치(121)는 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 수직공간(112a)에 삽입되는 수직블록(121a)과, 상기 파우치 필름(10a)을 가압한 상태로 상기 경사공간(112b)에 삽입되는 경사블록(121b)으로 구비되고, 상기 경사블록(121b)은 상기 경사공간(112b)의 경사면과 대응하는 외측면이 경사면으로 구비된다.
여기서 수직블록(121a)과 경사블록(121b)은 결합수단에 의해 결합된다. 즉, 결합수단은 상기 수직블록(121a)에 형성되는 결합홈(121a-1)과, 상기 경사블록(121b)에 형성되고 상기 결합홈(121a-1)에 결합되는 결합돌기(121b-2)를 포함하며, 상기 결합홈(121a-1)과 결합돌기(121b-2)를 통해 수직블록(121a)과 경사블록(121b)을 간편하게 결합할 수 있다.
한편, 상기 펀치부재 준비단계에서 상기 경사블록(121b)은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 포밍홈의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록을 상기 수직블록에 결합한다. 이에 따라 다양한 경사각의 경사블록을 가진 펀치부재(120)를 조립할 수 있다.
한편, 수직블록(121a)과 경사블록(121b)의 결합이 완료되면, 상기 펀치부재 준비단계는 고정부재(123)를 통해 상기 경사블록(121b)을 상기 펀치부재(120)에 고정하는 공정을 더 포함한다. 이에 따라 외부 충격 및 진동에 의해 수직블록(121a)과 경사블록(121b)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
파우치 포밍단계
파우치 포밍단계는 상기 펀치(121)를 구비한 펀치부재(120)를 통해 상기 다이(110)에 배치된 파우치 필름(10a)을 가압한다. 이때 펀치(121)가 상기 포밍홈(112)에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름(10a)에 한 쌍의 수용홈이 포밍된다. 특히 상기 경사블록(121b)의 경사면과 포밍홈의 경사면이 밀착되면서 상기 격벽(111)과 마주보는 상기 수용홈의 외측 내벽을 경사면으로 포밍한다.
상기와 같이 파우치 포밍단계가 완료되면 도 1에 도시된 바와 같은 파우치(10)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치 포밍장치]
본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 수직블록(121a)과 경사블록(121b) 사이에 구비되고, 수직블록(121a)과 경사블록(121b) 사이의 틈새를 마감하는 마감부재(130)가 더 포함된다.
즉, 마감부재(130)는 수직블록(121a)과 경사블록(121b) 사이의 틈새로 인해 파우치 포밍시 불규칙면이 형성될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 수직블록(121a)과 경사블록(121b) 사이의 틈새를 마감함에 따라 파우치 포밍시 불규칙면이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
일례로, 상기 마감부재(130)는 수직블록(121a)과 경사블록(121b) 사이에 끼워져 결합되는 결합부(131)와, 수직블록(121a)과 경사블록(121b)의 저면을 각각 지지하는 지지부(132)를 포함한다. 여기서 지지부(132)는 수직블록(121a)과 경사블록(121b)의 저면에 형성된 삽입홈에 삽입되며, 이에 따라 지지부(132)와 수직블록(121a) 및 경사블록(121b)과의 결합력을 높일 수 있다.
특히 상기 지지부(132)의 저면은 수직블록(121a)과 경사블록(121b)의 저면과 동일한 수평선상에 위치하며, 이에 따라 지지부(132)와 수직블록(121a) 및 경사블록(121b) 사이에 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치 포밍장치(100)는 마감부재(130)를 포함함으로써 파우치 포밍시 불규칙면이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
100: 파우치 포밍장치
110: 다이
111: 격벽
112: 포밍홈
112a: 수직공간
112b: 수평공간
112b-1: 일측 내벽
120: 펀치부재
121: 펀치
121a: 수직블록
121a-1: 결합홈
121b: 경사블록
121b-1: 일측면
121b-2: 결합돌기

Claims (11)

  1. 파우치 필름이 배치되는 상면에 격벽을 사이에 두고 포밍홈이 각각 형성되는 다이; 및
    상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 포밍홈에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용홈을 포밍하는 펀치를 구비한 펀치부재를 포함하며,
    상기 포밍홈은, 상기 격벽과 연결되고 포밍홈 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간과, 상기 수직공간과 연결되고 상기 격벽과 마주보는 일측 내벽이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간을 포함하고,
    상기 펀치는, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 수직공간에 삽입되는 수직블록과, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 경사공간에 삽입되되 상기 일측 내벽과 대응하는 일측면이 경사면으로 이루어진 경사블록을 포함하며,
    상기 경사공간의 경사면과 상기 경사블록의 경사면 사이에 위치한 상기 수용홈의 일측 내면은 경사면으로 포밍되는 파우치 포밍장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사블록을 상기 수직블록에 착탈이 가능하게 결합하는 결합수단을 포함하는 파우치 포밍장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 결합수단은, 상기 수직블록에 형성되는 결합홈과, 상기 경사블록에 형성되고 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기를 포함하는 파우치 포밍장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 경사블록은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며,
    상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 경사공간의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록이 상기 수직블록에 결합되는 파우치 포밍장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사블록의 경사각은 30~60°인 파우치 포밍장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사블록을 상기 펀치부재에 고정하는 고정부재를 더 포함하는 파우치 포밍장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직블록과 상기 경사블록 사이에는 상기 수직블록과 상기 경사블록 사이의 틈새를 마감하기 위한 마감부재가 더 포함되는 파우치 포밍장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 마감부재는 상기 수직블록과 상기 경사블록 사이에 끼워져 결합되는 결합부와, 상기 수직블록과 상기 경사블록의 저면을 각각 지지하는 지지부를 포함하되,
    상기 지지부의 저면은 상기 수직블록과 상기 경사블록의 저면과 동일한 수평선상에 위치하는 파우치 포밍장치.
  9. 상면에 격벽을 사이에 두고 포밍홈이 각각 형성되는 다이에 파우치 필름을 배치하되, 상기 포밍홈은 상기 격벽과 연결되는 포밍홈 바닥부의 상부에 위치하는 수직공간과, 상기 수직공간과 연결되고 상기 격벽과 마주보는 외측 내벽이 경사면으로 이루어짐에 따라 형성되는 경사공간으로 구획되는 파우치 배치단계;
    펀치를 구비한 펀치부재를 준비하되, 상기 펀치는 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 수직공간에 삽입되는 수직블록과, 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 경사공간에 삽입되는 경사블록으로 구비되고, 상기 경사블록은 상기 경사공간의 경사면과 대응하는 외측면이 경사면으로 구비되는 펀치부재 준비단계; 및
    상기 펀치를 구비한 펀치부재를 통해 상기 다이에 배치된 파우치 필름을 가압한 상태로 상기 포밍홈에 각각 삽입하면서 상기 파우치 필름에 한 쌍의 수용홈을 포밍하되, 상기 경사블록의 경사면과 포밍홈의 경사면에 의해 상기 격벽과 마주보는 상기 수용홈의 외측 내벽은 경사면으로 포밍되는 파우치 포밍단계를 포함하는 파우치 포밍방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 펀치부재 준비단계에서 상기 경사블록은 제1 각도의 경사면을 가진 제1 블록과, 제2 각도의 경사면을 가진 제2 블록, 제n 경사각을 가진 제n 블록을 포함하며,
    상기 제1, 제2 및 제n 블록 중 상기 포밍홈의 경사면과 대응하는 경사각을 가진 블록을 상기 수직블록에 결합하는 파우치 포밍방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 펀치부재 준비단계는 상기 수직블록에 상기 경사블록을 결합하면, 고정부재를 통해 상기 경사블록을 상기 펀치부재에 고정하는 공정을 더 포함하는 파우치 포밍방법.
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