WO2022098093A1 - 이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치 - Google Patents

이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치 Download PDF

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WO2022098093A1
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secondary battery
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이충희
오세영
김근희
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a secondary battery pouch and a secondary battery pouch manufactured by the same. It relates to a secondary battery pouch manufacturing apparatus capable of improving the quality of the finally formed pouch product, and to a secondary battery pouch manufactured thereby.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet.
  • FIG. 1 shows an example of a pouch-type secondary battery. Specifically, FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a secondary battery pouch and an electrode assembly embedded therein.
  • the pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 20 formed by alternately stacking electrodes and separators, and a pouch 10 into which the electrode assembly is inserted. And the pouch includes cup portions 11 and 12 of the pouch having a recessed shape so that the electrode assembly is directly accommodated. The cup portion of the pouch is provided with a left cup portion 11 and a right cup portion 12 so as to surround the electrode assembly from both sides. A peripheral portion 14 of the pouch is formed around the periphery of the cup portion of the pouch to seal the pouch from the outside.
  • the pouch shown in FIG. 1 shows the pouch 10 in the form of two cup portions formed on a flat pouch surface.
  • This type of pouch can be manufactured through a secondary battery pouch manufacturing apparatus formed with a mold die.
  • the width of the pouch bridge portion which is a connection portion between the left cup portion and the right cup portion
  • the space loss in the battery pack can be reduced, so the need for reducing the width of the pouch bridge portion is high.
  • the width of the pouch bridge portion is smaller, the pressure acting on the pouch bridge forming portion increases, which increases the probability of cracks occurring on the pouch surface of the pouch bridge, which is problematic. Accordingly, there is a problem in that the width of the pouch bridge must be reduced while preventing pouch cracks from occurring.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to relieve the pressure applied to the pouch bridge, which is a narrow connection part between the two cup parts, when forming a pouch having two cup parts, thereby forming the final product. It is to provide a secondary battery pouch manufacturing apparatus that can improve the quality of the pouch product to be molded. Another object of the present invention is to provide a secondary battery pouch manufactured through such a secondary battery pouch manufacturing apparatus.
  • a secondary battery pouch manufacturing apparatus includes a lower die having a receiving groove formed thereon for forming a cup portion of the pouch on a base surface on which the pouch is placed, a punch for forming the cup portion of the pouch while being inserted into the receiving groove of the lower die; and a stripper provided to press the periphery of the pouch from the upper side, which is located on the periphery of the portion to be molded into the cup portion of the pouch by the punch, wherein two receiving grooves, a left receiving groove and a right receiving groove, are formed in the lower die, A bridge part connecting the two receiving grooves is formed between the left receiving groove and the right receiving groove, and the bridge part is a column formed with two straight lines on the side of the bridge, and a top formed in a curve at the top of the column. Including part, the height (h) of the tower part measured from the upper end of the column part is a value smaller than 1/2 of the column part width (W).
  • the height (h) of the tower part measured from the upper end of the column part may be a value greater than 1/10 of the column part width (W).
  • the column width (W) is 0.9mm ⁇ 1.1mm, the height (h) of the tower portion may be 0.09mm ⁇ 0.55mm.
  • the column width (W) is 0.9mm ⁇ 1.1mm
  • the height (h) of the tower portion may be 0.2mm ⁇ 0.4mm.
  • the curved shape of the top may be a shape that becomes part of the ellipse.
  • the top point which is the highest point of the tower, may be located on the center line L, which is an imaginary straight line crossing the center of the column.
  • the top part may have a left-right symmetrical shape with respect to the center line (L).
  • the cross-sectional shape of the top part may be all the same along the longitudinal direction Y of the bridge part.
  • the secondary battery pouch according to the present invention has a cup portion of the pouch in which two cup portions of the left cup portion and the right cup portion are formed, and the periphery of the pouch extending outward from the upper ends of the left cup portion and the right cup portion, and between the left cup portion and the right cup portion.
  • a pouch bridge connecting the cup portion is included, and the pouch bridge includes a pouch column having two straight sides on the side of the cross-sectional view, and a pouch top formed in a curve on the top of the pouch column, measured from the top of the pouch column.
  • the height (h) of one pouch top is less than 1/2 of the pouch column width (W).
  • the height (h) of the pouch top measured from the top of the pouch column may be greater than 1/10 of the pouch column width (W).
  • a secondary battery pouch manufacturing apparatus includes a lower die having a receiving groove formed thereon for forming a cup portion of the pouch on a base surface on which the pouch is placed, a punch for forming the cup portion of the pouch while being inserted into the receiving groove of the lower die; and a stripper provided to press the periphery of the pouch from the upper side, which is located on the periphery of the portion to be molded into the cup portion of the pouch by the punch, wherein two receiving grooves, a left receiving groove and a right receiving groove, are formed in the lower die, A bridge part connecting the two receiving grooves is formed between the left receiving groove and the right receiving groove, and the bridge part is a column formed with two straight lines on the side of the bridge, and a top formed in a curve at the top of the column.
  • the height (h) of the top part measured from the top of the column part is a value smaller than 1/2 of the width (W) of the column part, and accordingly, when forming a pouch having two cup parts, the width between the two cup parts By relieving the pressure applied to the pouch bridge, which is the narrow connection part, and molding it, the quality of the finally molded pouch product can be improved. In addition, it is possible to manufacture a secondary battery pouch with excellent quality thereby.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a secondary battery pouch and an electrode assembly embedded therein.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3A is a plan view of the lower die viewed from above in the apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Fig. 3(b) is a cross-sectional view taken along line I-I' of Fig. 3(a).
  • FIG. 4 is an enlarged view of part S of FIG. 3(b).
  • Example 5 is a partial cross-sectional view of a pouch bridge of a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch manufacturing apparatus according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 3A is a plan view of the lower die viewed from above in the apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the secondary battery pouch manufacturing apparatus 100 includes a lower die 110 , a punch 150 , and a stripper 130 .
  • the lower die 110 is positioned below for pouch molding, and may have a base surface 114 on which the pouch is placed.
  • the lower die 110 has receiving grooves 111 and 112 for forming the cup portions 11 and 12 of the pouch on the base surface 114 on which the pouch is placed.
  • the punch 150 may be configured to form the cup portions 11 and 12 of the pouch while being inserted into the receiving groove of the lower die 110 .
  • the stripper 130 may be configured to press the peripheral portion 14 of the pouch from the upper side, which is located around the portion to be molded into the cup portion of the pouch by the punch 150 . To this end, the stripper 130 may be positioned on the upper side of the lower die to face the lower die 110 .
  • the stripper 130 and the lower die 110 hold the periphery of the pouch by pressing from the top and bottom, and the punch 150 is held in the state where the periphery 14 of the pouch is gripped by the stripper 130 and the lower die 110.
  • the cup portion of the pouch may be molded while being inserted into the receiving groove.
  • a left accommodating groove 111 and a right accommodating groove 112 may be formed in the lower die 110 .
  • the left cup portion 11 may be formed through the left receiving groove 111
  • the right cup portion 12 may be formed through the right receiving groove 112 .
  • a bridge portion 113 connecting the two receiving grooves may be formed between the left receiving groove 111 and the right receiving groove 112 .
  • the punch 150 is a left punch 151 inserted into the left receiving groove 111 . and a right punch 152 inserted into the right receiving groove 112 .
  • Fig. 3(b) is a cross-sectional view taken along line I-I' of Fig. 3(a). 4 is an enlarged view of part S of FIG. 3(b).
  • the bridge part is formed with two straight lines on the side of the bridge, based on a cross-sectional view It may include a column part and a top part formed in a curve on the upper end of the column part.
  • the height (h) of the tower part measured from the upper end of the column part may have a value smaller than 1/2 of the width (W) of the column part.
  • the upper end of the bridge part is formed gently enough, so when forming a pouch having two cup parts, the width between the two cup parts It can be molded by relieving the pressure applied to this narrow connection, the pouch bridge. Accordingly, the quality of the finally formed pouch product can be improved.
  • the pressure applied to the pouch bridge increases. there is.
  • the height (h) of the top measured from the top of the pillar, may be greater than 1/10 of the width (W) of the pillar.
  • the top part When the height (h) of the top part is smaller than 1/10 of the width (W) of the pillar part, since the top part has a shape close to a plane, a problem in which both ends of the pouch bridge are excessively bent may occur. In addition, manufacturing the lower die with the top part close to a plane may cause a problem in that it becomes difficult to manufacture the lower die itself.
  • the column width (W) may be 0.9mm ⁇ 1.1mm, and the height (h) of the top portion may be 0.09mm ⁇ 0.55mm.
  • the minimum value of the height (h) of the tower part is 1/10 of the width (W) of the column part, it may be 0.09 mm, which is 1/10 of 0.9 mm. Since the minimum value of the height (h) of the tower part is 1/2 of the width (W) of the column part, it may be 0.55mm, which is 1/2 value of 1.1mm.
  • the height (h) of the top portion may be 0.2mm ⁇ 0.4mm.
  • the height (h) of the top has a value of 0.2mm ⁇ 0.4mm Excellent pouch products that can be realized can be realized.
  • the shape of the curve of the top part may be a shape that becomes a part of the ellipse.
  • the top point which is the highest point of the tower, may be located on the center line L, which is an imaginary straight line crossing the center of the column.
  • the top portion may have a left-right symmetrical shape with respect to the center line (L).
  • the most stable pouch molding may be possible, and a pouch of excellent quality may be realized without occurrence of fine wrinkles on the surface of the pouch.
  • the cross-sectional shape of the top part shown in FIG. 4 may be the same in the longitudinal direction Y of the bridge part (refer to FIG. 3(a) ). Accordingly, a balanced secondary battery may be manufactured.
  • Example 5 is a partial cross-sectional view of a pouch bridge of a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch manufacturing apparatus according to Example 1 of the present invention.
  • Embodiment 2 of the present invention relates to a secondary battery pouch manufactured through the apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the secondary battery pouch according to Embodiment 2 of the present invention includes a cup portion of the pouch in which two cup portions of a left cup portion and a right cup portion are formed, and a periphery of the pouch extending outward from the upper ends of the left cup portion and the right cup portion, and the left cup portion and A pouch bridge connecting the two cups is included between the right cups.
  • the pouch bridge may include a pouch column having two straight lines on the side of the pouch bridge and a pouch top formed in a curve at the top of the pouch column, based on a cross-sectional view.
  • the height (h') of the pouch top measured from the top of the pouch column may have a value smaller than 1/2 of the pouch column width (W').
  • This may be in the form of a pouch bridge formed by the lower die bridge part of the apparatus for manufacturing a secondary battery pouch according to Example 1 of the present invention shown in FIG. 4 .
  • the height (h) of the top part is formed to be smaller than 1/2 of the width (W) of the pillar part, cracks or whitening does not occur on the pouch surface of the pouch bridge part. and can be formed with excellent quality.
  • the height (h') of the pouch top measured from the top of the pouch pillar may be a value greater than 1/10 of the pouch pillar width (W').

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Abstract

본 발명은 이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것으로서, 두 개의 컵부를 가지는 파우치 성형 시, 두 개의 컵부 사이의 폭이 좁은 연결부인 파우치 브릿지에 가해지는 압력을 완화시켜 성형함으로써 최종 성형 되는 파우치 제품의 품질을 우수하게 할 수 있는 이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이차전지 파우치 제조장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 하부 다이, 하부 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치, 및 펀치에 의하여 파우치의 컵부로 성형되는 부분의 주변에 위치하는 파우치의 주변부를 상측에서 가압하기 위하여 마련된 스트리퍼를 포함하고, 하부 다이에는 좌측 수용홈과 우측 수용홈의 두 개의 수용홈이 형성되며, 좌측 수용홈과 우측 수용홈 사이에는 두 수용홈을 잇는 브릿지부가 형성되고, 브릿지부는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 기둥부와 기둥부의 상단에 곡선으로 형성되는 탑(top)부를 포함하며, 기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값이다.

Description

이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 11월 04일자 한국특허출원 제10-2020-0146226호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것으로서, 두 개의 컵부를 가지는 파우치 성형 시, 두 개의 컵부 사이의 폭이 좁은 연결부인 파우치 브릿지에 가해지는 압력을 완화시켜 성형함으로써 최종 성형 되는 파우치 제품의 품질을 우수하게 할 수 있는 이차전지 파우치 제조장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하고 있다. 구체적으로 도 1은 이차전지 파우치와 그에 내장되는 전극조립체를 도시하고 있는 분해 사시도이다.
파우치형 이차전지(1)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극조립체(20)와 상기 전극조립체가 내부에 삽입되는 파우치(10)를 포함한다. 그리고 파우치는 전극조립체가 직접 수용되도록 만입된 형상을 가지는 파우치의 컵부(11, 12)를 포함한다. 파우치의 컵부는 전극 조립체를 양측에서 감싸도록 하기 위하여 좌측 컵부(11)와 우측 컵부(12)로 마련된다. 파우치의 컵부 둘레 주변에는 파우치를 외부로부터 밀폐하기 위하여 실링이 이루어지는 파우치의 주변부(14)가 형성되어 있다.
도 1에서 도시 되는 파우치는 평평한 파우치 면에 두 개의 컵부가 형성된 형태의 파우치(10)를 도시하고 있다. 이러한 형태의 파우치는 금형 다이로 형성되는 이차전지 파우치 제조장치를 통해서 제조할 수 있다.
이차전지에서, 좌측 컵부와 우측 컵부의 연결부인 파우치 브릿지 부분은 폭을 감소시킬수록 배터리 팩 내 공간 손실을 줄일 수 있으므로 파우치 브릿지 부분은 폭을 줄일 필요성이 높다. 그런데 또한 파우치 브릿지 부분의 폭이 작을수록 파우치 브릿지 성형부에 작용하는 압력이 증가하여 파우치 브릿지의 파우치면에 크랙이 발생할 확률이 높아지므로 문제된다. 따라서 파우치 브릿지의 폭을 줄이면서도 파우치 크랙이 발생하지 않도록 해야하는 문제가 발생하였다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 두 개의 컵부를 가지는 파우치 성형 시, 두 개의 컵부 사이의 폭이 좁은 연결부인 파우치 브릿지에 가해지는 압력을 완화시켜 성형함으로써 최종 성형 되는 파우치 제품의 품질을 우수하게 할 수 있는 이차전지 파우치 제조장치를 제공하는 것이다. 또한 그러한 이차전지 파우치 제조장치를 통해 제조된 이차전지 파우치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치 제조장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 하부 다이, 하부 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치, 및 펀치에 의하여 파우치의 컵부로 성형되는 부분의 주변에 위치하는 파우치의 주변부를 상측에서 가압하기 위하여 마련된 스트리퍼를 포함하고, 하부 다이에는 좌측 수용홈과 우측 수용홈의 두 개의 수용홈이 형성되며, 좌측 수용홈과 우측 수용홈 사이에는 두 수용홈을 잇는 브릿지부가 형성되고, 브릿지부는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 기둥부와 기둥부의 상단에 곡선으로 형성되는 탑(top)부를 포함하며, 기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값이다.
기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/10 값보다 큰 값일 수 있다.
기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm이고, 탑부의 높이(h)는 0.09mm ~ 0.55mm일 수 있다.
기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm이고, 탑부의 높이(h)는 0.2mm ~ 0.4mm일 수 있다.
탑부의 곡선 형상은 타원의 일부가 되는 형상일 수 있다.
탑부의 가장 높은 점인 탑점은, 기둥부의 중앙을 가로지르는 가상의 직선인 중앙선(L) 상에 위치할 수 있다.
탑부는 중앙선(L)을 기준으로 좌우 대칭 형상일 수 있다.
탑부의 단면 형상은 브릿지부의 길이 방향(Y)을 따라서 모두 같은 것일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치는 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치의 컵부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부의 상단에서 외측으로 연장하는 파우치의 주변부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지를 포함하고, 파우치 브릿지는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 파우치 기둥과 파우치 기둥의 상단에 곡선으로 형성되는 파우치 탑을 포함하며, 파우치 기둥의 상단에서 측정한 파우치 탑의 높이(h)는 파우치 기둥 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값이다.
파우치 기둥의 상단에서 측정한 파우치 탑의 높이(h)는 파우치 기둥 폭(W)의 1/10 값보다 큰 값일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치 제조장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 하부 다이, 하부 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치, 및 펀치에 의하여 파우치의 컵부로 성형되는 부분의 주변에 위치하는 파우치의 주변부를 상측에서 가압하기 위하여 마련된 스트리퍼를 포함하고, 하부 다이에는 좌측 수용홈과 우측 수용홈의 두 개의 수용홈이 형성되며, 좌측 수용홈과 우측 수용홈 사이에는 두 수용홈을 잇는 브릿지부가 형성되고, 브릿지부는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 기둥부와 기둥부의 상단에 곡선으로 형성되는 탑(top)부를 포함하며, 기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값이며, 그에 따라 두 개의 컵부를 가지는 파우치 성형 시, 두 개의 컵부 사이의 폭이 좁은 연결부인 파우치 브릿지에 가해지는 압력을 완화시켜 성형함으로써 최종 성형 되는 파우치 제품의 품질을 우수하게 할 수 있다. 또한 그에 의하여 품질이 우수한 이차전지 파우치를 제조할 수 있다.
도 1은 이차전지 파우치와 그에 내장되는 전극조립체를 도시하고 있는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치 도시하는 사시도이다.
도 3(a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에서 하부 다이를 위에서 바라본 평면도이다.
도 3(b)는 도 3(a)의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3(b)의 S부분 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에 의해 제조된 이차전지 파우치의 파우치 브릿지 부분 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치 도시하는 사시도이다. 도 3(a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에서 하부 다이를 위에서 바라본 평면도이다.
도 2 및 도 3(a)를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치(100)는 하부 다이(110), 펀치(150), 및 스트리퍼(130)를 포함한다.
하부 다이(110)는 파우치 성형을 위해 아래에 위치되고, 파우치가 놓여지는 베이스면(114)을 상부에 구비할 수 있다. 그리고 하부 다이(110)는 파우치가 놓여지는 베이스면(114) 상에 파우치의 컵부(11, 12)를 성형하기 위한 수용홈(111, 112)이 형성되어 있다. 펀치(150)는 하부 다이(110)의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부(11, 12)를 성형하는 구성일 수 있다. 스트리퍼(130)는 펀치(150)에 의하여 파우치의 컵부로 성형되는 부분의 주변에 위치하는 파우치의 주변부(14)를 상측에서 가압하기 위하여 마련된 구성일 수 있다. 이를 위해 스트리퍼(130)는 하부 다이(110)와 마주하도록 하부 다이의 상측에 위치될 수 있다.
스트리퍼(130)와 하부 다이(110)는 파우치의 주변부를 상하에서 가압하여 파지하고, 파우치의 주변부(14)가 스트리퍼(130)와 하부 다이(110)에 의하여 파지된 상태에서 펀치(150)가 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부가 성형될 수 있다.
하부 다이(110)에는 좌측 수용홈(111)과 우측 수용홈(112)의 두 개의 수용홈이 형성될 수 있다. 좌측 수용홈(111)을 통해 좌측 컵부(11)가 형성될 수 있고, 우측 수용홈(112)을 통해 우측 컵부(12)가 형성될 수 있다. 좌측 수용홈(111)과 우측 수용홈(112) 사이에는 두 수용홈을 잇는 브릿지부(113)가 형성될 수 있다.
하부 다이(110)에는 좌측 수용홈(111)과 우측 수용홈(112)의 두 개의 수용홈이 형성되는데, 이에 대응하여 펀치(150)는 좌측 수용홈(111)에 삽입되는 좌측 펀치(151)와, 우측 수용홈(112)에 삽입되는 우측 펀치(152)를 포함할 수 있다.
도 3(b)는 도 3(a)의 I-I'에 따른 단면도이다. 도 4는 도 3(b)의 S부분 확대도이다.
도 3(a), 도 3(b), 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에서, 브릿지부는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 기둥부와 기둥부의 상단에 곡선으로 형성되는 탑(top)부를 포함할 수 있다. 이때, 기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값을 가질 수 있다.
탑부의 높이(h)가 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값을 가질 경우, 브릿지부의 상단이 충분히 완만하게 형성되므로, 두 개의 컵부를 가지는 파우치 성형 시, 두 개의 컵부 사이의 폭이 좁은 연결부인 파우치 브릿지에 가해지는 압력을 완화시켜 성형할 수 있다. 그에 따라 최종 성형 되는 파우치 제품의 품질을 우수하게 할 수 있다.
만약, 탑부의 높이(h)가 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 크게 되면 파우치 브릿지에 가해지는 압력이 커지므로 파우치 브릿지 부분에서 파우치 표면에 크랙이 가거나 백화현상이 생기는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에서 기둥부의 상단에서 측정한 탑부의 높이(h)는 기둥부 폭(W)의 1/10 값보다는 큰 값일 수 있다.
탑부의 높이(h)가 기둥부 폭(W)의 1/10 값보다 작을 경우, 탑부가 평면에 가까운 모양으로 되므로, 파우치 브릿지 양측 단부가 과도하게 꺾어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한 탑부를 평면에 가까운 형태로 하부 다이를 제조하는 것은 하부 다이 자체를 제조하는 것이 어려워지는 문제도 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에서는, 구체적으로, 기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm이고, 탑부의 높이(h)는 0.09mm ~ 0.55mm일 수 있다.
즉, 탑부의 높이(h)의 최소값은 기둥부 폭(W)의 1/10 값이므로, 0.9mm의 1/10 값인 0.09mm 일 수 있다. 탑부의 높이(h)의 최소값은 기둥부 폭(W)의 1/2 값이므로, 1.1mm의 1/2 값인 0.55mm일 수 있다.
더 바람직하게, 기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm일 때, 탑부의 높이(h)는 0.2mm ~ 0.4mm일 수 있다. 기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm일 때, 탑부의 높이(h)는 0.2mm ~ 0.4mm인 값을 가지면, 크랙이 없으면서도 하부 다이 제조의 용이성과 전지 내부 공간 효율을 가장 극대화할 수 있는 우수한 파우치 제품을 구현할 수 있다.
도 4를 참조하면, 탑부의 곡선의 형상은 타원의 일부가 되는 형상일 수 있다. 그리고 탑부의 가장 높은 점인 탑점은, 기둥부의 중앙을 가로지르는 가상의 직선인 중앙선(L) 상에 위치할 수 있다. 여기서, 탑부는 중앙선(L)을 기준으로 좌우 대칭 형상일 수 있다.
이와 같이 형태로 탑부가 형성될 때, 가장 안정적인 파우치 성형이 가능할 수 있고, 파우치 표면의 잔주름 발생 없이 우수한 품질의 파우치를 구현할 수 있다.
한편, 도 4에서 도시 되는 탑부의 단면 형상은 브릿지부의 길이 방향(Y)을 따라서 모두 같은 것일 수 있다(도 3(a) 참조하면). 그에 따라 균형 잡힌 이차전지가 제조될 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치에 의해 제조된 이차전지 파우치의 파우치 브릿지 부분 단면도이다.
본 발명의 실시예 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조장치를 통해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것이다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치는, 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치의 컵부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부의 상단에서 외측으로 연장하는 파우치의 주변부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지를 포함한다.
도 5를 참조하면, 파우치 브릿지는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 파우치 기둥과 파우치 기둥의 상단에 곡선으로 형성되는 파우치 탑을 포함할 수 있다.
그리고, 파우치 기둥의 상단에서 측정한 파우치 탑의 높이(h')는 파우치 기둥 폭(W')의 1/2 값보다 작은 값을 가질 수 있다.
이는 도 4에서 도시 되는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 제조 장치의 하부 다이 브릿지부에 의하여 형성된 파우치 브릿지의 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치는, 탑부의 높이(h)가 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작게 형성되므로, 파우치 브릿지 부분의 파우치 표면에 크랙이 가거나 백화현상이 생기지 않고 품질이 우수하게 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치에서, 파우치 기둥의 상단에서 측정한 파우치 탑의 높이(h')는 파우치 기둥 폭(W')의 1/10 값보다 큰 값일 수 있다.
이 경우, 파우치 브릿지 양측 단부가 과도하게 꺾어지는 문제가 발생하지 않아 우수한 품질의 이차전지 파우치가 제조될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 이차전지
10: 파우치
11: 좌측 컵부
12: 우측 컵부
13: 파우치 브릿지
14: 파우치의 주변부
15: 파우치의 컵부
20: 전극조립체
100: 이차전지 파우치 제조장치
110: 하부 다이
111: 좌측 수용홈
112: 우측 수용홈
113: 브릿지부
113-1: 기둥부
113-2: 탑부
113-3: 탑점
113-4: 탑부의 곡선
114: 베이스면
130: 스트리퍼
150: 펀치
151: 좌측 펀치
152: 우측 펀치
213: 파우치 브릿지
213-1: 파우치 기둥
213-2: 파우치 탑

Claims (10)

  1. 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 하부 다이;
    상기 하부 다이의 상기 수용홈 내로 삽입되면서 상기 파우치의 컵부를 성형하는 펀치; 및
    상기 펀치에 의하여 상기 파우치의 컵부로 성형되는 부분의 주변에 위치하는 상기 파우치의 주변부를 상측에서 가압하기 위하여 마련된 스트리퍼를 포함하고,
    상기 하부 다이에는 좌측 수용홈과 우측 수용홈의 두 개의 수용홈이 형성되며,
    상기 좌측 수용홈과 상기 우측 수용홈 사이에는 두 수용홈을 잇는 브릿지부가 형성되고,
    상기 브릿지부는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 기둥부와 상기 기둥부의 상단에 곡선으로 형성되는 탑(top)부를 포함하며,
    상기 기둥부의 상단에서 측정한 상기 탑부의 높이(h)는 상기 기둥부 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기둥부의 상단에서 측정한 상기 탑부의 높이(h)는 상기 기둥부 폭(W)의 1/10 값보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm이고,
    상기 탑부의 높이(h)는 0.09mm ~ 0.55mm인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 기둥부 폭(W)이 0.9mm ~ 1.1mm이고,
    상기 탑부의 높이(h)는 0.2mm ~ 0.4mm인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑부의 곡선 형상은 타원의 일부가 되는 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑부의 가장 높은 점인 탑점은,
    상기 기둥부의 중앙을 가로지르는 가상의 직선인 중앙선(L) 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탑부는 상기 중앙선(L)을 기준으로 좌우 대칭 형상인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 탑부의 단면 형상은 상기 브릿지부의 길이 방향(Y)을 따라서 모두 같은 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 제조장치.
  9. 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치의 컵부; 및
    상기 좌측 컵부와 우측 컵부의 상단에서 외측으로 연장하는 파우치의 주변부; 및
    상기 좌측 컵부와 상기 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지를 포함하고,
    상기 파우치 브릿지는, 단면도를 기준으로, 측변이 두 개의 직선으로 형성되는 파우치 기둥과 상기 파우치 기둥의 상단에 곡선으로 형성되는 파우치 탑을 포함하며,
    상기 파우치 기둥의 상단에서 측정한 상기 파우치 탑의 높이(h)는 상기 파우치 기둥 폭(W)의 1/2 값보다 작은 값인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 파우치 기둥의 상단에서 측정한 상기 파우치 탑의 높이(h)는 상기 파우치 기둥 폭(W)의 1/10 값보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
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