WO2022014743A1 - 이차전지 파우치 프레스 금형 - Google Patents

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WO2022014743A1
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press
mold
pouch
secondary battery
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김재군
백만인
유태훈
소현우
나재현
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엘지전자 주식회사
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery pouch press mold.
  • a secondary battery is a device that converts electrical energy into chemical energy, stores it, and generates electricity when needed. Both charging and discharging occur at one electrode, and the anode (Anode, -pole) and the cathode (Cathode, +pole) are distinguished based on the discharge response.
  • a secondary battery includes a positive and negative electrode plate coated with an active material on a current collector, a separator separating the positive and negative plates, an electrolyte that transfers ions through the separator, a case accommodating the positive and negative plates, the separator and the negative electrode; and a lead tab connected to the negative electrode plate and drawn out.
  • the secondary battery may be classified into a cylindrical type, a prismatic type, and a pouched type according to its shape.
  • the pouch-type secondary battery is widely used in the secondary battery industry because its shape, including the pouch, can be relatively free, the manufacturing process is relatively easy, and the manufacturing cost is low.
  • Republic of Korea Utility Model Publication No. 20-2015-0003358 U discloses a secondary battery pouch molding apparatus, comprising: a pressing unit provided to be movable up and down; a die part provided under the pressing part, having a pouch sheet positioned on the upper part, and having a groove formed on the lower part for forming a secondary battery pouch; It is provided between the pouch sheet and the pressing part and includes a liquid pressing part that can be changed in shape by pressing from the pressing part, and the shape of the liquid pressing part is changed in response to the groove of the die part by the pressing of the pressing part. Accordingly, the pouch sheet positioned under the liquid pressing unit is molded to evenly distribute the stress applied to the pouch sheet when the pouch is molded to prevent cracking of the pouch.
  • An object of the present invention is to provide a secondary battery pouch press mold that maximizes moldability by pressing the pouch sheet in multiple stages.
  • a press upper die at least two over-forming punches arranged to be elevated in the press upper die, and a plurality of shaping molds arranged in the press upper die to be elevated between the over forming punch and the press upper die It includes a punch, a press lower mold in which a bridge forming protrusion for protrudingly forming a bridge on the pouch sheet protrudes from the upper surface, and a pouch sheet holder disposed to be raised and lowered on the press lower mold and fixing the pouch sheet together with the press upper mold.
  • the plurality of shaping punches include a center punch in which a bridge shaping groove into which a bridge is inserted is recessed on a lower surface.
  • a space in which at least two over-forming punches and a plurality of shaping punches are accommodated may be formed.
  • the press mold may include a press unit formed to face the pouch sheet holder.
  • the press-under mold includes a central portion in which the bridge forming protrusion is formed, and an edge portion having a height lower than the central portion and in which the gas cylinder is disposed.
  • the pouch seat holder is disposed around the central portion.
  • the plurality of orthopedic punches includes a side punch having a flat surface on its lower surface.
  • This embodiment includes an upper lifter for lowering the press upper mold, a first hydraulic/pneumatic booster for raising and lowering at least two over-forming punches, and a second hydraulic/pneumatic booster for lowering the plurality of shaping punches.
  • the present embodiment further includes a controller for sequentially lowering the press upper die, lowering at least two overforming punches, lowering the press upper die again, and lowering the plurality of shaping punches.
  • the press upper mold can be lowered to a first height, the at least two overforming punches can be lowered to a second height, the press upper mold can be lowered to a third height, and the plurality of shaping punches can be lowered to a second height can descend to
  • the second height may be lower than the first height.
  • the third height may be lower than the first height and higher than the second height.
  • the formability of the pouch sheet can be maximized by forming the pouch sheet in three stages.
  • the size of the bridge and the round part of the pouch sheet may be minimized, the height of the battery mounting space in the pouch sheet may be maximized, and the internal capacity may be maximized.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery pouch molded by a secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view when the secondary battery pouch shown in Figure 1 is folded;
  • FIG 3 is a cross-sectional view when a secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention is opened.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view when the press upper mold shown in FIG. 3 is lowered to a first height
  • FIG. 5 is a cross-sectional view when the over-forming punch shown in FIG. 4 is lowered to a second height
  • FIG. 6 is a cross-sectional view when the press upper mold shown in FIG. 5 is lowered to a third height
  • FIG. 7 is a cross-sectional view when the orthopedic punch shown in FIG. 6 is lowered to a second height
  • FIG. 8 is a view showing a hydraulic-pneumatic booster cylinder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a control block diagram of a secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery pouch molded by a secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view when the secondary battery pouch shown in FIG. 1 is folded.
  • the pouch sheet 6 as shown in FIG. 1 may be pressed into a three-dimensional shape by the secondary battery pouch press mold according to the present embodiment.
  • the pouch sheet 6 may be pressed in a shape in which the portion between the edge portions 61 and 62 of both sides is depressed downward, and the bridge 64 may protrude upwardly at the approximate center of the depressed portion.
  • the cross-sectional shape of the bridge 64 may be a hollow inside 65 , and an upper end of the bridge 64 may be a round part 66 having a rounded shape.
  • the bridge 64 may have a bridge width P in a horizontal direction and a bridge height in a vertical direction.
  • half of the round portion 66 of the bridge 64 can be rotated in an upward direction around the top, and both edge portions 61 and 62 ) may face up and down, and may be a secondary battery pouch.
  • a lower sheet 67 may be formed between the one edge portion 61 and the bridge 64
  • an upper sheet 68 may be formed between the other edge portion 62 and the bridge 64 .
  • the pouch sheet 6 may be a battery mounting space S1 between the lower sheet 67 and the upper sheet 68 .
  • the pouch sheet 6 has a large bridge width P, and when the round portion 66 is large, the height of the battery mounting space S1 is low, and the internal capacity is small.
  • the pouch sheet 6 has a small bridge width P and a small round portion 66 to maximize the height of the battery mounting space S1 and maximize internal capacity.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view when the secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention is opened
  • FIG. 4 is a cross-sectional view when the press upper mold shown in FIG. 3 is lowered to a first height
  • FIG. 3 is a cross-sectional view when the over-forming punch is lowered to a second height
  • FIG. 6 is a cross-sectional view when the press upper mold shown in FIG. 5 is lowered to a third height
  • FIG. It is a cross-sectional view when the shaping punch is lowered to the second height.
  • the secondary battery pouch press mold includes a press upper mold (1), an over-forming punch (2), a shaping punch (3), a lower press mold (4), and a pouch sheet holder (5).
  • the press mold 1 may be a movable mold for press molding the pouch sheet 6 into a predetermined shape.
  • the press mold 1 may have a space S2 in which at least two over-forming punches 2 and a plurality of shaping punches 3 are accommodated.
  • the press mold 1 includes a press part 12 formed to face the pouch sheet holder 5 .
  • the press unit 12 may come into contact with the upper surface of the pouch sheet 6 when descending.
  • the press part 12 may be a part for fixing the edge parts 61 and 62 of the pouch sheet 6 .
  • the press mold 1 may include an upper body 14 , and the press unit 12 may protrude from a bottom surface of the upper body 14 .
  • the space S1 may be formed under the upper body 14 .
  • the space S1 may be formed by the press unit 12 .
  • the press upper die 1 can be lowered in multiple stages. As shown in FIG. 2 , the press upper mold 1 may be first descended to a first height H1 .
  • the press upper mold 1 is lowered to a first height H1 so that the over-forming punch 2 and the shaping punch 3 can approach the pouch sheet 6 .
  • the over-forming punch 2 may be disposed so as to be liftable from the press upper mold 1 .
  • At least two over-forming punches 2 may be disposed.
  • At least two over-forming punches 2 are at least one first over-forming punch 22 for pressing around one edge portion 61 as shown in FIG. 5 and, as shown in FIG. 5, the other edge At least one second over forming punch 24 for pressing around the portion 62 may be included.
  • a lower surface of the first over-forming punch 22 and a lower surface of the second over-forming punch 24 may be flat surfaces.
  • the portion pressed by the first over-forming punch 22 may be a part of the lower sheet 67
  • the portion pressed by the second over-forming punch 24 may be a part of the upper sheet 68 . have.
  • the over-forming punches 22 and 24 may press the pouch sheet 6 so that the pouch sheet 6 is stretched as a whole, as shown in FIG. 6 .
  • the shaping punch 3 may be disposed between the over forming punch 2 and the press upper mold 1 .
  • the shaping punch 3 may be disposed so as to be able to move up and down in the press mold 1 .
  • a plurality of shaping punches 3 may be disposed.
  • the plurality of orthopedic punches 3 may include a center punch 32 .
  • the center punch 32 may have a bridge forming groove 34 into which the bridge is inserted into the lower surface 33 may be depressed.
  • the plurality of shaping punches 3 include side punches 36 .
  • the side punch 36 may have a flat surface 37 formed on its lower surface.
  • a plurality of side punches 36 may be provided.
  • the side punch 36 is between the first over-forming punch 22 and the first side punch 37 between the one side press unit 12 and the second over forming punch 24 and the other side press unit 12 . It may include a second side punch 38 of the.
  • a bridge forming protrusion 44 may protrude from the upper surface 42 of the press lower mold 4 .
  • the bridge forming protrusion 44 may be a protrusion for forming the bridge 64 to protrude from the pouch sheet 6 .
  • the bridge forming protrusion 44 may be formed to have a cross-sectional shape close to a rectangle.
  • the bridge forming protrusion 44 may be formed to have a long rod shape as a whole.
  • the press lower mold 4 includes a central portion 46 and an edge portion 48 .
  • the central portion 46 may be formed with a bridge forming protrusion 44 , and the upper surface of the central portion 46 may be the upper surface 42 of the press lower mold 4 .
  • the edge portion 48 has a lower height than the central portion 46 , and a gas cylinder 58 may be disposed on the edge portion 48 .
  • the pouch sheet holder 5 may be disposed to be raised and lowered on the press-down mold 4 .
  • the pouch sheet holder 5 can fix the pouch sheet 6 together with the press mold 1 as shown in FIGS. 4 to 7 .
  • the pouch sheet holder 5 may be in contact with the lower surface of the pouch sheet 6 when the pouch sheet 6 is seated.
  • the pouch sheet holder 5 may be a part for fixing the edge portions 61 and 62 of the pouch sheet 6 together with the press portion 12 .
  • the pouch seat holder 5 may be disposed around the central portion 46 .
  • the pouch sheet holder 5 has an upper surface 52 that is in contact with the lower surface of the pouch sheet 6, and has a lower height than the upper surface 52, and as shown in FIG. 6, the press upper mold 1 has a third height ( It may include an intermediate surface 54 that coincides with the upper surface 42 of the central portion 46 when lowered to H3).
  • the middle surface 54 may form the inner surface of the secondary battery pouch press mold together with the upper surface 42 of the central part 46, as shown in FIG. 7, and the shape of the bottom surface of the pouch sheet 6 is the middle surface ( 54 ) and the upper surface 42 of the central portion 46 .
  • the pouch sheet holder 5 may further include a lower surface 56 spaced apart from the edge portion 48 in the vertical direction.
  • the secondary battery pouch press mold may include a gas cylinder 58 disposed between the pouch sheet holder 5 and the press lower mold 4 .
  • the gas cylinder 58 can support the pouch seat holder 5 .
  • the gas cylinder 58 may be a vessel filled with high-pressure gas.
  • the gas cylinder 58 has its upper surface lowered when the pouch sheet holder 5 is pressed by the press upper mold 1 , and its upper surface can be lowered when the pouch sheet holder 5 is not pressed by the press upper mold 1 .
  • the upper surface may be raised.
  • the lowering of the press upper mold (1), the lowering of at least two overforming punches (2), the re-lowering of the press upper mold (1), and the lowering of the plurality of shaping punches (3) can be performed sequentially. have.
  • the pouch sheet 6 is first pressed when the at least two over-forming punches 2 are lowered, the second press is pressed when the press upper mold 1 is re-lowered, and the third is pressed when the plurality of shaping punches 3 are lowered. .
  • the press upper mold 1 may be lowered to a first height H1. Thereafter, at least two over-forming punches 2 may be lowered to a second height H2. Thereafter, the press upper mold 1 may be lowered again to the third height H3. Finally, the plurality of orthopedic punches 3 may be lowered to a second height H2.
  • the second height H2 may be lower than the first height H1 .
  • the third height H3 may be lower than the first height H1 and higher than the second height H2 .
  • the powder sheet 6 may be primarily stretched inside the edge portions 61 and 62 as shown in FIG.
  • the central portion of the pouch sheet 6 may be stretched after the bridge forming protrusion 44 is seated.
  • the elongation of the powder sheet 6 by the over-forming punches 22 and 24 may be maximized, and the elongated portion may implement the final shape.
  • the inner side of the putter sheet 6 is stretched evenly throughout the edges 61 and 62 to maximize formability, and since the primary stretched portion is secondaryly stretched, the width P of the bridge 64 is It can be minimized and the shape of the round part 66 can be implemented to be small.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a hydraulic/pneumatic booster cylinder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a control block diagram of a secondary battery pouch press mold according to an embodiment of the present invention.
  • This embodiment includes an upper elevator 7 for lowering the press upper mold 1, a first hydraulic/pneumatic booster 8 for raising and lowering at least two over-forming punches 2, and a plurality of shaping punches 3 for lowering A second pneumatic booster 9 may be included.
  • the upper elevator 7 may be composed of a cylinder capable of lowering the press upper mold 1 in multiple stages or may include an actuator such as a linear motor capable of lowering the press upper mold 1 in multiple stages.
  • the first hydraulic-pneumatic booster 8 includes a first hydraulic-pneumatic booster cylinder 82 , a first hydraulic-pneumatic booster cylinder 82 , and a plurality of hydraulic-pneumatic lines 84 including at least two over-forming punches 2 .
  • the second hydraulic-pneumatic booster 9 includes a second hydraulic-pneumatic booster cylinder 92 , a second hydraulic-pneumatic booster cylinder 92 and a plurality of orthopedic punches 3 , and a plurality of hydraulic-pneumatic lines 94 .
  • the lowering of the press upper die 1, the lowering of at least two overforming punches 2, the re-lowering of the press upper die 1, and the lowering of the plurality of shaping punches 3 are sequentially performed It further includes a controller (10).
  • the present embodiment may include an input unit 10' such as an operation panel through which the operator can input various commands.
  • an input unit 10' such as an operation panel through which the operator can input various commands.

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Abstract

이차전지 파우치 프레스 금형은 프레스 상형 금형과, 프레스 상형 금형에 승강 가능하게 배치된 적어도 2개의 오버 포밍 펀치와, 오버 포밍 펀치와 프레스 상형 금형의 사이에서 승강 가능되도록 프레스 상형 금형에 배치된 복수개 정형 펀치와, 파우치 시트에 브릿지를 돌출되게 성형하기 위한 브릿지 성형 돌기가 상면에 돌출된 프레스 하형 금형과, 프레스 하형 금형 위에 승강되게 배치되고 프레스 상형 금형과 함께 파우치 시트를 고정하는 파우치 시트 홀더를 포함하고, 복수개 정형 펀치는 하면에 브릿지가 삽입되는 브릿지 성형 홈이 함몰된 센터 펀치를 포함한다.

Description

이차전지 파우치 프레스 금형
본 발명은 이차전지 파우치 프레스 금형에 관한 것이다.
이차전지는 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어내는 소자로서, 한 개의 전극에서 충전과 방전이 모두 일어나고, 산화전극(Anode, -극)과 환원전극(Cathode, +극)은 방전 반응을 기준으로 구별된다.
이차전지는 집전체에 활물질이 도포된 양극판 및 음극판과, 양극판과 음극판을 분리하는 분리막(separator)과, 분리막을 통하여 이온을 전달하는 전해액과, 양극판과 분리막 및 음극판을 수용하는 케이스와, 양극판과 음극판에 연결되어 밖으로 인출되는 리드탭 등을 포함한다.
이차전지는 그 형상에 따라 원통형 (cylinder type), 각형(prismatic type) 및 파우치형(pouched type) 등으로 분류될 수 있다.
파우치형 이차전지는 파우치를 포함하여 그 형상이 비교적 자유로울 수 있고, 제조 공정이 비교적 쉽고, 제조 비용이 낮아서 이차전지 업계에서 널리 사용되고 있다.
대한민국 공개실용신안공보 20-2015-0003358 U (2015년09월11일 공개)는 이차전지 파우치 성형장치가 개시되어 있고, 승하강 이동 가능하게 구비하는 가압부와; 상기 가압부의 아래에 마련되고, 상부에 파우치 시트가 위치하며 하부에 이차전지 파우치를 성형하기 위한 홈이 형성된 다이부와; 상기 파우치 시트와 상기 가압부 사이에 마련되고 상기 가압부로부터의 가압에 의해 형상 변경 가능한 리퀴드 가압부를 포함하며, 상기 가압부의 가압에 의해 상기 리퀴드 가압부가 상기 다이부의 상기 홈에 대응하여 형상이 변경됨에 따라 상기 리퀴드 가압부의 아래에 위치 하는 상기 파우치 시트를 성형하여 파우치의 성형시 파우치 시트에 가해지는 스트레스를 고르게 분산시켜 파우치의 크랙을 방지한다.
본 발명은 파우치 시트를 다단 프레스하여 성형성을 극대화한 이차전지 파우치 프레스 금형을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예는 프레스 상형 금형과, 프레스 상형 금형에 승강 가능하게 배치된 적어도 2개의 오버 포밍 펀치와, 오버 포밍 펀치와 프레스 상형 금형의 사이에서 승강 가능되도록 상기 프레스 상형 금형에 배치된 복수개 정형 펀치와, 파우치 시트에 브릿지를 돌출되게 성형하기 위한 브릿지 성형 돌기가 상면에 돌출된 프레스 하형 금형과, 프레스 하형 금형 위에 승강되게 배치되고 프레스 상형 금형과 함께 파우치 시트를 고정하는 파우치 시트 홀더를 포함한다.
복수개 정형 펀치는 하면에 브릿지가 삽입되는 브릿지 성형 홈이 함몰된 센터 펀치를 포함한다.
프레스 상형 금형은 적어도 2개의 오버 포밍 펀치와 복수개 정형 펀치가 수용되는 공간이 형성될 수 있다.
프레스 상형 금형은 파우치 시트 홀더를 향하게 형성된 프레스부를 포함할 수 있다.
파우치 시트 홀더와 프레스 하형 금형 사이에 배치된 가스 실런더를 포함한다.
프레스 하형 금형은 브릿지 성형 돌기가 형성된 중앙부와, 중앙부 보다 높이가 낮고 상기 가스 실린더가 배치된 가장자리부를 포함한다.
파우치 시트 홀더는 중앙부 주위에 배치된다.
복수개 정형 펀치는 하면에 평편한 면이 형성된 사이드 펀치를 포함한다.
본 실시 예는 프레스 상형 금형을 하강시키는 상부 승강기와, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치를 승강시키기는 제1 유공압 부스터와, 복수개 정형 펀치를 하강시키는 제2 유공압 부스터을 포함한다.
본 실시 예는 프레스 상형 금형의 하강과, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치의 하강과, 프레스 상형 금형의 재하강과, 복수개 정형 펀치의 하강을 순차적으로 실시하는 컨트롤러를 더 포함한다.
프레스 상형 금형은 제1높이로 하강할 수 있고, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치는 제2높이로 하강할 수 있으며, 프레스 상형 금형은 제3높이로 재하강할 수 있으며, 복수개 정형 펀치는 제2높이로 하강할 수 있다.
제2높이는 제1높이 보다 낮을 수 있다.
제3높이는 제1높이 보다 낮고, 제2높이 보다 높을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 파우치 시트를 3단 프레스 형성하여 파우티 시트의 성형성을 극대화할 수 있다.
또한, 파우치 시트의 브리지 및 라운드부 크기가 최소화되게 성형될 수 있어, 파우치 시트 내 배터리 실장 공간의 높이를 최대화할 수 있고, 내부 용량을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형에 의해 성형된 이차전지 파우치가 도시된 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 이차전지 파우치를 폴딩 했을때의 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형이 형개되었을 때의 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 프레스 상형 금형이 제1높이로 하강되었을 때의 단면도,
도 5는 도 4에 도시된 오버 포밍 펀치가 제2높이로 하강되었을 때의 단면도,
도 6는 도 5에 도시된 프레스 상형 금형이 제3높이로 하강되었을 때의 단면도,
도 7는 도 6에 도시된 정형 펀치가 제2높이로 하강되었을 때의 단면도,
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 유공압 부스터 실린더가 도시된 도,
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형의 제어 블록도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형에 의해 성형된 이차전지 파우치가 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이차전지 파우치를 폴딩 했을때의 단면도이다.
본 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형에 의해 도 1에 도시된 바와 같은 파우치 시트(6)가 입체적 형상으로 프레스될 수 있다.
파우치 시트(6)는 양측 가장자리부(61)(62)의 사이 부분이 하측으로 함몰된 형상으로 프레스 될 수 있고, 함몰된 부분의 대략 중앙에 브릿지(64)가 상측 방향으로 돌출될 수 있다.
브릿지(64)의 단면 형상은 내부(65)가 빈 형상일 수 있고, 상단은 라운드진 형상의 라운드부(66)일 수 있다.
브릿지(64)은 수평방향으로 브릿지 폭(P)을 갖을 수 있고 수직방향으로 브릿지 높이를 갖을 수 있다.
파우치 시트(6)가 도 2에 도시된 바와 같이, 폴딩되었을 때, 브릿지(64)의 라운드부(66) 절반은 상단을 중심으로 상측 방향으로 회전될 수 있고, 양측 가장자리부(61)(62)는 상하방향으로 마주볼 수 있으며, 이차전지 파우치가 될 수 있다.
파우치 시트(6)는 일측 가장자리부(61)와 브릿지(64)의 사이가 로어 시트(67)가 될 수 있고, 타측 가장자리부(62)와 브릿지(64)의 사이가 어퍼 시트(68)가 될 수 있다.
파우치 시트(6)는 로어 시트(67)과 어퍼 시트(68) 사이가 배터리 실장 공간(S1)이 될 수 있다.
이러한 파우치 시트(6)는 브릿지 폭(P)이 크게 형성되고, 라운드부(66)가 클 경우, 배터리 실장 공간(S1)의 높이가 낮게 되고, 내부 용량이 작게 된다.
파우치 시트(6)는 브릿지 폭(P)이 작고, 라운드부(66)가 작게 형성되어, 배터리 실장 공간(S1)의 높이를 최대화하고 내부 용량을 극대화하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형이 형개되었을 때의 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 프레스 상형 금형이 제1높이로 하강되었을 때의 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 오버 포밍 펀치가 제2높이로 하강되었을 때의 단면도이고, 도 6는 도 5에 도시된 프레스 상형 금형이 제3높이로 하강되었을 때의 단면도이며, 도 7는 도 6에 도시된 정형 펀치가 제2높이로 하강되었을 때의 단면도이다.
이차전지 파우치 프레스 금형은 프레스 상형 금형(1)와, 오버 포밍 펀치(2)와, 정형 펀치(3)와, 프레스 하형 금형(4)과, 파우치 시트 홀더(5)를 포함한다.
프레스 상형 금형(1)는 파우치 시트(6)을 소정 형상으로 프레스 성형하기 위한 가동 금형일 수 있다.
프레스 상형 금형(1)은 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)와 복수개 정형 펀치(3)가 수용되는 공간(S2)이 형성될 수 있다.
프레스 상형 금형(1)은 파우치 시트 홀더(5)를 향하게 형성된 프레스부(12)를 포함한다. 프레스부(12)는 하강시 파우치 시트(6)의 상면과 접촉될 수 있다
프레스부(12)는 파우치 시트(6)의 가장자리부(61)(62)를 고정시키는 부분일 수 있다.
프레스 상형 금형(1)은 상부 바디(14)을 포함할 수 있고 프레스부(12)는 상부 바디(14)의 저면에서 돌출될 수 있다.
공간(S1)은 상부 바디(14)의 아래에 형성될 수 있다. 공간(S1)은 프레스부(12)에 의해 형성될 수 있다.
프레스 상형 금형(1)은 다단 하강할 수 있다. 프레스 상형 금형(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1높이(H1)로 1차 하강될 수 있다.
프레스 상형 금형(1)은 제1높이(H1)로 하강되어 오버 포밍 펀치(2)와 정형 펀치(3)를 파우치 시트(6)에 접근시킬 수 있다.
오버 포밍 펀치(2)는 프레스 상형 금형(1)에 승강 가능하게 배치될 수 있다.
오버 포밍 펀치(2)는 적어도 2개 배치될 수 있다.
적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)는 도 5에 도시된 바와 같이 일측 가장자리부(61) 주변을 프레스하는 적어도 하나의 제1오버 포밍 펀치(22)와, 도 5에 도시된 바와 같이, 타측 가장자리부(62) 주변을 프레스하는 적어도 하나의 제2오버 포밍 펀치(24)을 포함할 수 있다.
제1오버 포밍 펀치(22)의 하면과 제2오버 포밍 펀치(24)의 하면은 평평한 면 일 수 있다.
제1오버 포밍 펀치(22)에 의해 프레스된 부분은 로어 시트(67)의 일부가 될 수 있고, 제2오버 포밍 펀치(24)에 의해 프레스된 부분은 어퍼 시트(68)가 일부가 될 수 있다.
오버 포밍 펀치(22)(24)는 도 6에 도시된 바와 같이 파우치 시트(6)가 전체적으로 늘어지도록 파우치 시트(6)을 가압할 수 있다.
정형 펀치(3)는 오버 포밍 펀치(2)와 프레스 상형 금형(1)의 사이에 배치될 수 있다. 정형 펀치(3)는 프레스 상형 금형(1)에 승강 가능하게 배치될 수 있다.
정형 펀치(3)는 복수개 배치될 수 있다.
복수개 정형 펀치(3)는 센터 펀치(32)를 포함할 수 있다.
센터 펀치(32)는 하면(33)에 브릿지가 삽입되는 브릿지 성형 홈(34)이 함몰될 수 있다.
복수개 정형 펀치(3)는 사이드 펀치(36)를 포함한다. 사이드 펀치(36)는 하면에 평편한 면(37)이 형성될 수 있다.
사이드 펀치(36)는 복수개 제공될 수 있다. 사이드 펀치(36)는 제1오버 포밍 펀치(22)와, 일측 프레스부(12) 사이의 제1사이드 펀치(37)와, 제2오버 포밍 펀치(24)와, 타측 프레스부(12) 사이의 제2사이드 펀치(38)를 포함할 수 있다.
프레스 하형 금형(4)은 상면(42)에 브릿지 성형 돌기(44)가 돌출될 수 있다.
브릿지 성형 돌기(44)는 파우치 시트(6)에 브릿지(64)를 돌출되게 성형하기 위한 돌기일 수 있다.
브릿지 성형 돌기(44)는 단면 형상이 직사각형에 가깝게 형성될 수 있다. 브릿지 성형 돌기(44)는 전체적으로 막대 형상으로 길게 형성될 수 있다.
프레스 하형 금형(4)은 중앙부(46)와 가장자리부(48)를 포함한다.
중앙부(46)는 브릿지 성형 돌기(44)가 형성될 수 있고, 중앙부(46)의 상면은 프레스 하형 금형(4)의 상면(42)이 될 수 있다.
가장자리부(48)는 중앙부(46) 보다 높이가 낮고, 가장자리부(48)에는 가스 실런더(58, Gas cylinder)가 배치될 수 있다.
파우치 시트 홀더(5)는 프레스 하형 금형(4) 위에 승강되게 배치될 수 있다. 파우치 시트 홀더(5)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 프레스 상형 금형(1)과 함께 파우치 시트(6)를 고정할 수 있다. 파우치 시트 홀더(5)는 파우치 시트(6)가 안착되었을 때 파우치 시트(6)의 하면과 접촉될 수 있다.
파우치 시트 홀더(5)는 프레스부(12)와 함께 파우치 시트(6)의 가장자리부(61)(62)를 고정시키는 부분일 수 있다.
파우치 시트 홀더(5)는 중앙부(46) 주위에 배치될 수 있다.
파우치 시트 홀더(5)는 파우치 시트(6)의 하면이 접촉되는 상면(52)와, 상면(52) 보다 높이가 낮고 도 6에 도시된 바와 같이, 프레스 상형 금형(1)가 제3높이(H3)로 하강되었을 때 중앙부(46)의 상면(42)와 일치되는 중간면(54)을 포함할 수 있다.
중간면(54)는 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙부(46)의 상면(42)과 함께 이차전지 파우치 프레스 금형의 내측면을 형성할 수 있고, 파우치 시트(6) 저면 형상은 중간면(54)과 중앙부(46)의 상면(42)에 의해 결정될 수 있다.
파우치 시트 홀더(5)는 가장자리부(48)와 상하방향으로 이격되는 하면(56)을 더 포함할 수 있다.
이차전지 파우치 프레스 금형은 파우치 시트 홀더(5)와 프레스 하형 금형(4) 사이에 배치된 가스 실린더(58)를 포함할 수 있다.
가스 실린더(58)는 파우치 시트 홀더(5)를 떠 받칠 수 있다. 가스 실린더(58)은 고압의 가스가 채워진 용기일 수 있다. 가스 실린더(58)은 파우치 시트 홀더(5)가 프레스 상형 금형(1)에 의해 눌릴 때 그 상면이 낮춰질 수 있고, 파우치 시트 홀더(5)가 프레스 상형 금형(1)에 의해 눌리지 않을 때 그 상면이 상승될 수 있다.
한편, 프레스 상형 금형(1)의 하강과, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)의 하강과, 프레스 상형 금형(1)의 재하강과, 복수개 정형 펀치(3)의 하강은 순차적으로 실시될 수 있다.
파우치 시트(6)는 적어도 2개 오버 포밍 펀치(2)의 하강시 1차 프레스되고, 프레스 상형 금형(1)의 재하강시 2차 프레스되며, 복수개 정형 펀치(3)의 하강시 3차 프레스된다.
프레스 상형 금형(1)는 제1높이(H1)로 하강될 수 있다. 이후 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)는 제2높이(H2)로 하강될 수 있다. 이후, 프레스 상형 금형(1)는 제3높이(H3)로 재 하강될 수 있다. 마지막으로, 복수개 정형 펀치(3)는 제2높이(H2)로 하강될 수 있다.
제2높이(H2)는 제1높이(H1) 보다 낮을 수 있다.
제3높이(H3)는 제1높이(H1) 보다 낮고, 제2높이(H2) 보다 높을 수 있다.
오버 포밍 펀치(22)(24)가 제2높이(H2)로 하강되었을 때, 파우터 시트(6)는 도 5에 도시된 바아 같이, 가장자리부(61)(62) 내측이 1차적으로 연신될 수 있고, 특히 파우치 시트(6)의 중앙부분은 브릿지 성형 돌기(44)의 안착된 후 연신될 수 있다.
이후, 도 7에 도시된 바와 정형 펀치(3)가 제2높이(H2)로 하강되면 1차적으로 연신되었던 부분은 정형펀치(3)는 재연신되고, 오버 포딩으로 연신된 소재가 최종 형상으로 구현될 수 있다.
즉, 오버 포밍 펀치(22)(24)에 의해 파우터 시트(6)의 연신은 최대화될 수 있고, 연신된 부분이 최종 형상을 구현할 수 있다.
이 경우, 파우터 시트(6)는 가장자리부(61)(62) 내측이 전체적으로 고르게 연신되어 성형성이 극대화되고, 1차 연신된 부분이 2차 연신되므로, 브릿지(64)의 폭(P)이 최소화될 수 있고 라운드부(66) 형상을 작게 구현할 수 있다.
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 유공압 부스터 실린더가 도시된 도이고, 9은 본 발명의 실시 예에 따른 이차전지 파우치 프레스 금형의 제어 블록도이다.
본 실시예는 프레스 상형 금형(1)을 하강시키는 상부 승강기(7)와, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)를 승강시키는 제1 유공압 부스터(8)와, 복수개 정형 펀치(3)를 하강시키는 제2 유공압 부스터(9)을 포함할 수 있다.
상부 승강기(7)는 프레스 상형 금형(1)를 다단 하강시킬 수 있는 실린더로 구성되거나 프레스 상형 금형(1)를 다단 하강시킬 수 있는 리니어 모터 등의 액추에이터을 포함할 수 잇다.
제1유공압 부스터(8)는 제1유공압 부스터 실린더(82)와, 제1유공압 부스터 실린더(82)와 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)를 복수개 유공압 라인(84)을 포함한다.
제2유공압 부스터(9)는 제2유공압 부스터 실린더(92)와, 제2유공압 부스터 실린더(92)와 복수개 정형 펀치(3)를 복수개 유공압 라인(94)을 포함한다.
본 실시예는 프레스 상형 금형(1)의 하강과, 적어도 2개의 오버 포밍 펀치(2)의 하강과, 프레스 상형 금형(1)의 재하강과, 복수개 정형 펀치(3)의 하강을 순차적으로 실시하는 컨트롤러(10)를 더 포함한다.
본 실시예는 작업자가 각종 명령을 입력할 수 있는 조작 패널 등의 입력부(10')를 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 프레스 상형 금형과,
    상기 프레스 상형 금형에 승강 가능하게 배치된 적어도 2개의 오버 포밍 펀치와,
    상기 오버 포밍 펀치와 프레스 상형 금형의 사이에서 승강 가능되도록 상기 프레스 상형 금형에 배치된 복수개 정형 펀치와,
    파우치 시트에 브릿지를 돌출되게 성형하기 위한 브릿지 성형 돌기가 상면에 돌출된 프레스 하형 금형과,
    상기 프레스 하형 금형 위에 승강되게 배치되고 상기 프레스 상형 금형과 함께 상기 파우치 시트를 고정하는 파우치 시트 홀더를 포함하고,
    상기 복수개 정형 펀치는 하면에 상기 브릿지가 삽입되는 브릿지 성형 홈이 함몰된 센터 펀치를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 상형 금형은 상기 적어도 2개의 오버 포밍 펀치와 복수개 정형 펀치가 수용되는 공간이 형성된 이차전지 파우치 프레스 금형.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 상형 금형은 상기 파우치 시트 홀더를 향하게 형성된 프레스부를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파우치 시트 홀더와 상기 프레스 하형 금형 사이에 배치된 가스 실런더를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프레스 하형 금형은
    상기 브릿지 성형 돌기가 형성된 중앙부와
    상기 중앙부 보다 높이가 낮고 상기 가스 실린더가 배치된 가장자리부를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 파우치 시트 홀더는 상기 중앙부 주위에 배치된 이차전지 파우치 프레스 금형.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개 정형 펀치는 하면에 평편한 면이 형성된 사이드 펀치를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 상형 금형을 하강시키는 상부 승강기와,
    상기 적어도 2개의 오버 포밍 펀치를 승강시키기는 제1 유공압 부스터와,
    상기 복수개 정형 펀치를 하강시키는 제2 유공압 부스터를 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 상형 금형의 하강과,
    상기 적어도 2개의 오버 포밍 펀치의 하강과,
    상기 프레스 상형 금형의 재하강과,
    상기 복수개 정형 펀치의 하강을 순차적으로 실시하는 컨트롤러를 더 포함하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프레스 상형 금형을 제1높이로 하강하고,
    상기 적어도 2개의 오버 포밍 펀치를 제2높이로 하강하며,
    상기 프레스 상형 금형을 제3높이로 재하강하고,
    상기 복수개 정형 펀치를 제2높이로 하강하는 이차전지 파우치 프레스 금형.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2높이는 제1높이 보다 낮은 이차전지 파우치 프레스 금형.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제3높이는 제1높이 보다 낮고, 제2높이 보다 높은 이차전지 파우치 프레스 금형.
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