WO2022145895A1 - 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법 - Google Patents

파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법 Download PDF

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pouch
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sealing
battery case
sealing device
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최광희
이관보
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Definitions

  • the present invention relates to a pouch-type battery case sealing apparatus and a pouch-type secondary battery sealing method thereby. Specifically, in the process of sealing the outer periphery of a battery case made of a laminate sheet by applying heat and pressure when manufacturing a pouch-type battery, the upper sealing block for pressing the laminate sheet controls the direction in which the pressure is applied to the laminate sheet. It relates to a pouch-type battery case sealing device and a pouch-type secondary battery sealing method thereby.
  • a cylindrical secondary battery or a prismatic secondary battery made of a metal material can be classified into a pouch-type battery made of a laminate sheet.
  • Pouch-type batteries are used in various devices because they are stacked with a high degree of integration and thus have high energy density per weight, low manufacturing cost, and easy shape deformation.
  • a pouch-type battery is typically used as a battery case by molding a laminate sheet including an outer coating layer, a metal barrier layer, and an inner adhesive layer.
  • a pouch-type battery is manufactured by embedding and sealing an electrode assembly and an electrolyte in the receiving part formed on the laminate sheet.
  • the electrode assembly 20 is embedded in the receiving part 13 of the battery case 10 including the pouch-type lower part 11 and the upper part 12 .
  • the electrode assembly 20 is exposed to the outside of the battery case 10 by welding the positive and negative tabs 21 and 22 to the two electrode leads 31 and 32, respectively.
  • the outer periphery of the case 10 is sealed with a pair of insulating films 41 and 42 interposed between the upper and lower portions of the electrode leads 31 and 32 .
  • the outer periphery of the case 10 is sealed while the inner adhesive layer of the laminate sheet is heated, melted and compressed by a sealing tool in the form of a rectangular parallelepiped long in the longitudinal direction.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the pouch-type battery sealing device 500 according to Patent Document 1.
  • the outer periphery of the pouch-type battery is disposed between the holder 100 and the sealing block 200 . Sealing is performed by heating and fusing the outer periphery of the pouch-type battery while the holder 100, which can be raised and lowered by the lifting means 110, descends.
  • the holder 100 and the lifting means 110 are fixed or tiltable in only one direction.
  • the holder 100 and the lifting means 110 were fixed.
  • the demand for secondary batteries has rapidly increased, and accordingly, various attempts have been made to shorten the process time for each step.
  • the holder 100 fixed to the lifting means 100 sufficiently pressurized the outer periphery of the laminate sheet to perform sealing.
  • the tilting of the holder along the direction of the sealing block 200 there is an attempt to quickly and uniformly pressurize. Nevertheless, by tilting in only one direction, the problem that the occurrence of defects in the pouch-type secondary battery does not decrease and the yield is also reduced continues.
  • Patent Document 1 discloses an electrode assembly having a structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode as a battery cell in which the surplus is welded; and a battery case having a structure including a sealing surplus part with an outer periphery sealed in a state in which the electrode assembly is accommodated, wherein the battery case includes a first resin layer, a metal layer and a second number from a portion facing the electrode assembly.
  • the sealing surplus part has a structure in which a first sheet part and a second sheet part facing each other in the laminate sheet are joined, and at least a part of the sealing surplus part is and a resin layer fusion portion formed by the first resin layer of the first sheet portion and the first resin layer of the second sheet portion, and a metal layer welding portion formed by the metal layer end portion of the first sheet portion and the metal layer end portion of the second sheet portion.
  • Patent Document 1 discloses the first and second sealing tools on the upper and lower parts of the seat part and discloses a technique for rotating the sealing tools to be inclined at a predetermined angle, but this is a configuration of tilting in only one direction as mentioned above, Moreover, Patent Document 1 cannot be a solution for the configuration for uniform sealing of the entire sealing portion to be solved in the present invention as a means for further pressing some sealing portions rather than the entire sealing portion.
  • Patent Document 2 relates to a sealing device used to seal a packaging material for a secondary battery, and relates to a first sealing tool, a second sealing tool that faces the first sealing tool and performs sealing at an end of the first sealing tool. a first pulling unit attached thereto, and a second pulling unit attached to an end of the second sealing tool corresponding to the first pulling unit, wherein in the sealing process, the first pulling unit closes the end of the first sealing tool to the second sealing Pulling in the tool direction, the second pulling unit pulls the end of the second sealing tool in the direction of the first sealing tool.
  • Patent Document 3 is a device for bending the sealing surplus in the direction of the electrode assembly accommodating part in a battery cell in which the sealing surplus part is formed on the outer periphery of the electrode assembly accommodating part.
  • the guide member In a state in which the outer end portion of the sealing surplus portion is bent in the second direction, the guide member returns to the position before pressing, and the bending member rotates in the first direction and the third direction perpendicular to the second direction to seal and actuates to further bend the outer end portion of the surplus in the third direction.
  • Patent Document 4 relates to a structure of a capacitor and its package, in which a capacitor cell fixed with an adapter 10 under the electrode terminals 4 and 5 is accommodated in two molds 21 coupled to each other, and the adapter 10 is pressed by the mold 21 It is clamped and the capacitor part 2 is floated with respect to the mold 21 with the adapter 10 as a fulcrum, thereby facilitating the handling of the capacitor cell and positioning with the mold 21.
  • Patent Documents 2 to 4 do not seem to recognize the problem to be solved in the present invention because there is no configuration for freely moving the sealing tool.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0073097 (2016.06.24)
  • Patent Document 1' Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0073097 (2016.06.24)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Publication No. 1816333 (2018.01.02)
  • Patent Document 2' Republic of Korea Patent Publication No. 1816333 (2018.01.02)
  • Patent Document 3 Republic of Korea Patent Publication No. 2088214 (2020.03.06)
  • Patent Document 3' Patent Document 3'
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-278263 (October 12, 2006) ('Patent Document 4')
  • the present invention is to solve the above problems, and it is possible to increase the sealing efficiency by uniformly operating on the sealing surface around the outer periphery of the pouch-type secondary battery when sealing, and also to shorten the sealing time. And it aims to provide a pouch-type secondary battery sealing method thereby.
  • the present invention provides a pouch-type battery case sealing device including an upper sealing block and a lower sealing block, wherein a sealing surface of the pouch-type battery case is disposed on an X-Y plane, the upper sealing block and the lower The sealing block is arranged parallel to the Y-axis, and the upper sealing block is fixed to a fixed shaft that moves vertically in the Z-axis direction and moves vertically in the Z-axis direction, and the upper sealing block and the fixed shaft are connected to a joint in the form of a hip joint.
  • a pouch-type battery case sealing device coupled by
  • the coupling part may be disposed in the center of the upper sealing block, and the upper sealing block may perform a tilting motion with respect to the XY plane with respect to the Z axis. Meanwhile, a guide may be formed around the upper sealing block to prevent rotation about the Z-axis.
  • the coupling portion may include: a first insertion portion extending from the fixed shaft and having a spherical end; a first support part fixed to the upper sealing block and fixed to which the first insertion part is inserted; or
  • the coupling portion may include a second insertion portion extending from the upper sealing block and having a spherical end; It may include a; disposed at the end of the fixed shaft, the second support portion is inserted into the fixed second insertion portion.
  • the fixed shaft may move in the same manner as a precession movement with respect to the Z-axis around the coupling part.
  • the present invention also provides a pouch-type battery case sealing device in which the joint in the form of a hip joint is replaced by a joint by two or more joints.
  • Another aspect of the present invention provides a method for sealing a pouch-type battery using the pouch-type battery sealing device.
  • Another aspect of the present invention provides a pouch-type battery sealed using the pouch-type battery sealing device.
  • the present invention can also be provided as a possible combination capable of combining the means for solving the above problems.
  • the present invention is a pouch-type battery case sealing that can increase the sealing efficiency as well as shorten the sealing time by uniformly operating on the sealing surface around the outer periphery of the pouch-type secondary battery when sealing the pouch-type secondary battery. It is possible to provide an apparatus and a method for sealing a pouch-type secondary battery thereby.
  • the sealing device according to the present invention can not only secure a uniform sealing surface in a short period of time, but also lower the sealing defect rate.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a pouch-type battery according to the prior art.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a pouch-type battery sealing device according to Patent Document 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pouch-type battery sealing device performing a tilting motion based on only one axis according to the prior art.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pouch-type battery sealing device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a pouch-type battery sealing device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic diagram of a pouch-type battery sealing device 1000 that performs a tilting motion based on only one axis according to the prior art.
  • the pouch-type battery sealing device 1000 includes an upper sealing block 1100 and a lower sealing block 1200 .
  • the pouch-type battery sealing apparatus 1000 according to the prior art as well as the pouch-type battery sealing apparatuses 2000 and 3000 according to the present invention are identically sealed in the outer periphery of the pouch-type battery case to the upper sealing block 1100, 2100, 3100) and the lower sealing block (1200, 2200, 3200) is located between.
  • the sealing surface of the pouch-type battery case is arranged on the X-Y plane, the upper sealing blocks 1100, 2100, 3100 and the lower sealing blocks 1200, 2200, 3200 are arranged parallel to the Y axis, the The upper sealing block (1100, 2100, 3100) is fixed to the fixed shaft (1110, 2110, 3110) which moves vertically in the Z-axis direction and moves vertically in the Z-axis direction, and the upper sealing block (1100, 2100, 3100) and The fixed shafts 1110 , 2110 , and 3110 are coupled by coupling parts 1120 , 2120 , 3120 .
  • the coupling part 1120 is formed of only a uniaxial coupling. Accordingly, the upper sealing block 1100 only rotates in a plane parallel to the YZ plane around the center of the coupling part 1120 .
  • the rotational motion may also be referred to as a spin motion about the X-axis.
  • the pouch-type battery sealing devices 2000 and 3000 according to the first and second embodiments of the present invention are coupled by the coupling parts 2120 and 3120 in the form of a hip joint.
  • the coupling portions 2120 and 3120 may be disposed in the center of the upper sealing blocks 2100 and 3100), and the upper sealing blocks 2100 and 3100 are aligned along the Z-axis, to be more precise, the coupling portions 2120 and 3120. ) can be tilted in the XY plane based on the center of the At this time, since the tilting movement is not desirable to rotate around the Z-axis, a guide (not shown) may be formed around the upper sealing blocks 2100 and 3100 to prevent the rotational movement about the Z-axis. .
  • the upper sealing blocks 2100 and 3100 may be of two types: a spin motion centered on the X-axis and a spin motion centered on the Y-axis. Therefore, the pouch-type battery sealing apparatus according to the present invention enables more efficient sealing compared to the conventional apparatuses 500 and 1000, thereby reducing the process time.
  • the coupling part 2120 includes a first insertion part 2124 extending from the fixed shaft 2110 and having a spherical end; It is fixed to the upper sealing block 2100 and may include a first support part 2126 into which the first insertion part 2124 is inserted and fixed.
  • 4 is an enlarged view A of the first insertion part 2124 and the first support part 2126, respectively.
  • the first insertion part 2124 and the first support part 2126 may be coupled by an interference fit, and a separate lubricant may be added therebetween.
  • the coupling part 3120 includes a second insertion part 3124 extending from the upper sealing block 3100 and having a spherical end; It is disposed at the distal end of the fixed shaft 3110 and may be configured in a form including a second support portion 3126 into which the second insertion portion 3124 is inserted and fixed. 5 is an enlarged view B of the second insertion part 3124 and the second support part 3126, respectively.
  • the second insertion part 3124 and the second support part 3126 may be coupled by an interference fit, and a separate lubricant may be added therebetween.
  • the fixed shafts 2110 and 3110 may move around the coupling portions 2120 and 3120 in the same manner as a precession movement with respect to the Z-axis. This is to further press the upper sealing blocks 2100 and 3100 in a tilted direction with respect to the lower sealing blocks 2200 and 3200.
  • the central axis of the fixed shafts 2120 and 3120 when tilted by a t-angle from the Z-axis becomes R, and the R can precess along the upper circle.
  • the parts for vertical, tilt, and car washing related to the driving of the upper end of the fixed shafts 2120 and 3120 are not specifically limited, and are not shown in the drawings, and such a configuration can be selected by a person skilled in the art as needed.
  • the coupling parts 2120 and 3120 in the form of a hip joint may be replaced by a coupling part 4120 by two or more joints.
  • a representative example of the joint by these two or more joints is shown in FIG. 6 .
  • C and C' are portions coupled to the upper sealing block and the fixed shaft or the fixed shaft and the upper sealing block, respectively.
  • Another aspect of the present invention provides a method for sealing a pouch-type battery using the pouch-type battery sealing device. Another aspect of the present invention provides a pouch-type battery sealed using the pouch-type battery sealing device.
  • 2124, 3124 first insertion part, second insertion part
  • R The central axis of the fixed axis when tilted by a t angle from the z-axis for precession
  • the upper sealing block pressing the laminate sheet presses the laminate sheet in a direction It relates to an adjustable pouch-type battery case sealing device and a pouch-type secondary battery sealing method thereby, which can be industrially used.

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Abstract

본원발명은 파우치형 전지를 제조할 때 라미네이트 시트로 이루어진 전지 케이스의 외주변을 열과 압력을 가하여 실링을 하는 과정에 있어서, 상기 라미네이트 시트를 압착하는 상부실링블럭이 상기 라미네이트 시트에 가압을 하는 방향을 조절할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것이다. 대표도 : 도 4

Description

파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법
본 출원은 2020년 12월 28일자 대한민국 특허 출원 제 2020-0184336호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 대한민국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원발명은 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것이다. 구체적으로 파우치형 전지를 제조할 때 라미네이트 시트로 이루어진 전지 케이스의 외주변을 열과 압력을 가하여 실링을 하는 과정에 있어서, 상기 라미네이트 시트를 압착하는 상부실링블럭이 상기 라미네이트 시트에 가압을 하는 방향을 조절할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것이다.
모바일 기기와 전기자동차 등의 에너지원으로 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 높은 에너지 밀도와 높은 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
리튬 이차전지는 형상 및 소재에 따라, 금속 소재로 이루어진 원통형 이차전지 또는 각형 이차전지; 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지 등으로 구분할 수 있다. 파우치형 전지는 높은 집적도로 적층되어 중량당 에너지 밀도가 높으며, 제조비용이 낮고 형태 변형이 용이한 장점 때문에 다양한 디바이스에 사용되고 있다.
파우치형 전지는 통상적으로 외부 피복층, 금속 차단층, 및 내부 접착층을 포함하는 라미네이트 시트를 성형하여 전지케이스로 사용한다. 상기 라미네이트 시트에 형성된 수납부에 전극조립체와 전해액을 내장하고 실링하여 파우치형 전지를 제조한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 파우치형 전지(50)는 파우치형 하부(11)와 상부(12)로 구성된 전지케이스(10)의 수납부(13)에 전극조립체(20)가 내장된다. 전극조립체(20)는 양극과 음극 탭들(21, 22)이 두 개의 전극 리드(31, 32)에 각각 용접되어 전지케이스(10) 외부로 노출된다. 그리고 전극리드(31, 32)의 상부와 하부에는 한 쌍의 절연 필름(41, 42)을 개재시킨 상태에서 케이스(10) 외주변을 실링한다.
케이스(10)의 외주변은 길이 방향으로 긴 직육면체 형태의 실링툴에 의해서 라미네이트 시트의 내부 접착층이 가열 용융 및 압착되면서 실링이 된다.
도 2는 특허문헌 1에 따른 파우치형 전지 실링장치(500)의 분해 사시도이다. 파우치형 전지의 외주변은 홀더(100)와 실링블럭(200) 사이에 배치된다. 승강수단(110)에 의해서 승강이 가능한 홀더(100)가 하강하면서 파우치형 전지 외주변을 가열, 융착함으로써 실링이 이루어진다. 상기 홀더(100)와 승강수단(110)은 고정되어 있거나, 한쪽 방향으로만 틸팅이 가능한 형태이다.
과거에는 상기 홀더(100)와 승강수단(110)이 고정이 되었다. 최근 들어 이차전지에 대한 수요가 급증하고 이에 따라서 각 단계별 공정 시간을 단축하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 과거의 경우, 상기 승강수단(100)에 고정된 상기 홀더(100)가 라미네이트 시트 외주변을 충분히 가압하여 실링을 하였다. 상기 홀더를 상기 실링블럭(200)의 방향을 따라서 틸팅이 가능하게 개선함으로써, 가압을 빠르고 균일하게 수행하려는 시도가 있다. 그럼에도 불구하고 하나의 방향으로만 틸팅함으로써, 오히려 파우치형 이차전지의 불량 발생이 줄어들지 않고 수율 또한 저하되는 문제가 지속되고 있다.
특허문헌 1은 잉여부가 용접되어 있는 전지셀로서 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수납한 상태로 외주변이 밀봉된 밀봉 잉여부를 포함하는 구조의 전지케이스;를 포함하고 있고, 상기 전지케이스는 전극조립체에 대면하는 부위로부터 제 1 수지층, 금속층 및 제 2 수지층이 순차적으로 적층되어 있는 구조의 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 상기 밀봉 잉여부는 라미네이트 시트 중의 서로 대면하는 제 1 시트부와 제 2 시트부가 접합된 구조로 이루어져 있고, 상기 밀봉 잉여부의 적어도 일부는, 제 1 시트부의 제 1 수지층과 제 2 시트부의 제 1 수지층에 의해 만들어진 수지층 융착부와, 상기 제 1 시트부의 금속층 단부와 제 2 시트부의 금속층 단부에 의해 만들어진 금속층 용접부를 포함하고 있다.
특허문헌 1은 시트부의 상/하부에 제1, 2 실링툴을 개시하고 상기 실링툴들이 소정의 각도 기울어지도록 회전하는 기술을 개시하고는 있으나, 이는 앞에서 언급한 한 방향으로만 틸팅하는 구성이며, 더욱이 특허문헌 1은 전체 실링부가 아닌 일부 실링부를 더 가압하는 수단으로서 본원발명에서 해결하고자 하는 전체 실링부의 균일한 실링을 위한 구성에 대해서는 해결책이 될 수 없다.
특허문헌 2는 이차 전지 포장재를 실링하기 위하여 사용되는 실링(sealing) 장치에 관한 것으로서, 제1 실링툴, 제1 실링툴과 마주보며 실링을 수행하는 제2 실링툴, 제1 실링툴의 단부에 부착된 제1 당김 유닛, 및 제1 당김 유닛에 대응하여 제2 실링툴의 단부에 부착된 제2 당김 유닛을 포함하고, 실링 과정에서 제1 당김 유닛은 제1 실링툴의 단부를 제2 실링툴 방향으로 당기고, 제2 당김 유닛은 제2 실링툴의 단부를 제1 실링툴 방향으로 당기고 있다.
특허문헌 3은 발명은 전극조립체 수납부의 외주변에 실링 잉여부가 형성되어 있는 전지셀에서 실링 잉여부를 전극조립체 수납부의 방향으로 절곡하는 장치로서, 상기 실링 잉여부의 외측 단부 부위가 지그의 외변을 넘어 돌출된 상태로 전지셀이 장착되는 셀 고정 지그; 상기 실링 잉여부의 전극조립체 수납부와 접하는 내측 단부 부위를 지면에 대해 수직인 제 1 방향으로 하향 가압하여 절곡점을 형성하는 가이드 부재; 및 상기 절곡점을 기준으로 실링 잉여부의 외측 단부 부위가 제 1 방향에 대향하는 제 2 방향으로 절곡되도록, 제 2 방향으로 이동하면서 실링 잉여부의 외측 단부 부위를 상향 가압하는 절곡 부재;를 포함하고 있고, 상기 실링 잉여부의 외측 단부 부위가 제 2 방향으로 절곡된 상태에서, 상기 가이드 부재는 가압 전 위치로 복귀하고, 상기 절곡 부재는 제 1 방향 및 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향으로 회전하여 실링 잉여부의 외측 단부 부위를 제 3 방향으로 추가 절곡하도록 작동한다.
특허문헌 4는 축전체 및 그 패키지의 구조에 관한 것으로서, 전극 단자 4,5의 밑을 어댑터 10에서 고정한 축전체 셀을 서로 결합되는 2개의 틀 21 내에 수납하고, 틀 21에 의해 어댑터 10을 가압 협지하고 어댑터 10을 지점으로서 축전부 2를 틀 21에 대해서 플로팅시키고, 이것에 의해 축전체 셀 취급을 용이화해 틀 21로 위치 맞춤을 한다.
특허문헌 2 내지 4는 실링툴을 자유자재로 움직이기 위한 구성이 없으므로 본원발명에서 해결하고자 하는 문제점을 전혀 인식하지 못하고 있는 것으로 보인다.
이와 같이 본원발명에서 중요한 문제로 인식하고 있는 파우치형 전지의 실링에 있어서, 짧은 시간에 실링면에 균일하게 작동하여 실링 효율을 높일 수 있는 기술은 아직까지 제시되지 않았다.
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 제2016-0073097호 (2016.06.24) ('특허문헌 1')
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제1816333호 (2018.01.02) ('특허문헌 2')
(특허문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제2088214호 (2020.03.06) ('특허문헌 3')
(특허문헌 4) 일본 공개특허공보 제2006-278263호 (2006.10.12) ('특허문헌 4')
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실링시 파우치형 이차전지 외주변의 실링면에 균일하게 작동하여 실링 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 실링 시간 또한 단축할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서 본원발명은 상부실링블럭, 하부실링블럭을 포함하는 파우치형 전지케이스 실링장치에 있어서, 상기 파우치형 전지케이스의 실링면은 X-Y 평면에 배치되고, 상기 상부실링블럭과 상기 하부실링블럭은 Y축에 평행하게 배치되며, 상기 상부실링블럭은 Z축 방향으로 상하이동하는 고정축에 고정되어 Z축 방향으로 상하이동하고, 상기 상부실링블럭과 상기 고정축은 고관절 형태의 결합부에 의해서 결합되는 파우치형 전지케이스 실링장치를 제공한다.
상기 결합부는 상기 상부실링블럭의 중앙에 배치될 수 있으며, 상기 상부실링블럭은 상기 Z축을 기준으로 XY 평면에 대한 틸팅 운동을 할 수 있다. 한편, 상기 상부실링블럭은 상기 Z축을 중심으로 회전운동을 하지 못하도록 주변에 가이드가 형성될 수 있다.
상기 결합부는, 상기 고정축에서 연장되고 말단이 구 형태인 제1삽입부; 상기 상부실링블럭에 고정되며, 상기 제1삽입부가 삽입되어 고정되는 제1지지부;를 포함하거나,
상기 결합부는, 상기 상부실링블럭에서 연장되고 말단이 구 형태인 제2삽입부; 상기 고정축의 말단에 배치되며, 상기 제2삽입부가 삽입되어 고정되는 제2지지부;를 포함할 수 있다.
상기 고정축은 상기 결합부를 중심으로 상기 Z축에 대한 세차운동과 같은 형태로 움직일 수 있다.
본원발명은 또한 상기 고관절 형태의 결합부가 2개 이상의 관절에 의한 결합부로 대치되는 파우치형 전지케이스 실링장치를 제공한다.
본원발명의 다른 양태로는 상기 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 파우치형 전지를 실링하는 방법을 제공한다.
본원발명의 또 다른 양태로는 상기 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 실링한 파우치형 전지를 제공한다.
본원발명은 또한 상기 과제의 해결 수단을 조합할 수 있는 가능한 조합으로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 파우치형 이차전지의 실링시 파우치형 이차전지 외주변의 실링면에 균일하게 작동하여 실링 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 실링 시간 또한 단축할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법을 제공할 수 있다.
본원발명에 따른 실링장치는 짧은 시가에 균일한 실링면을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 실링의 불량률 또한 낮출 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 특허문헌 1에 따른 파우치형 전지 실링장치의 분해 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 하나의 축만을 기준으로 틸팅 운동을 하는 파우치형 전지 실링장치의 모식도이다.
도 4는 본원발명의 제1실시예에 따른 파우치형 전지 실링장치의 모식도이다.
도 5는 본원발명의 제2실시예에 따른 파우치형 전지 실링장치의 모식도이다.
도 6의 결합부의 다른 예시이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
이하, 본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 3은 종래 기술에 따른 하나의 축만을 기준으로 틸팅 운동을 하는 파우치형 전지 실링장치(1000)의 모식도이다.
파우치형 전지 실링장치(1000)는 상부실링블럭(1100) 및 하부실링블럭(1200)을 포함한다. 종래 기술에 따른 파우치형 전지 실링장치(1000)는 물론 본원발명에 따른 파우치형 전지 실링장치(2000, 3000)도 동일하게 실링이 이루어지는 파우치형 전지 케이스의 외주부는 상기 상부실링블럭(1100, 2100, 3100) 및 하부실링블럭(1200, 2200, 3200) 사이에 위치한다.
또한, 상기 파우치형 전지케이스의 실링면은 X-Y 평면에 배치되고, 상기 상부실링블럭(1100, 2100, 3100)과 상기 하부실링블럭(1200, 2200, 3200)은 Y축에 평행하게 배치되며, 상기 상부실링블럭(1100, 2100, 3100)은 Z축 방향으로 상하이동하는 고정축(1110, 2110, 3110)에 고정되어 Z축 방향으로 상하이동하고, 상기 상부실링블럭(1100, 2100, 3100)과 상기 고정축(1110, 2110, 3110)은 결합부(1120, 2120, 3120)에 의해서 결합된다.
종래 기술에 따른 파우치형 전지 실링장치(1000)는 상기 결합부(1120)가 1축 형태의 결합으로만 이루어져 있다. 따라서 상기 상부실링블럭(1100)은 결합부(1120)의 중심부를 중심으로 YZ 평면에 평행한 면에서 회전운동만을 한다. 상기 회전운동은 X축을 중심으로 하는 스핀운동으로도 언급할 수 있다.
반면에 본원발명의 제1실시예 및 제2실시예에 따른 파우치형 전지 실링장치(2000, 3000)은고관절 형태의 결합부(2120, 3120)에 의해서 결합된다.
상기 결합부(2120, 3120)는 상기 상부실링블럭(2100, 3100))의 중앙에 배치될 수 있으며, 상기 상부실링블럭(2100, 3100)은 상기 Z축, 정확하게는 상기 결합부(2120, 3120)의 중심을 기준으로 XY 평면에 대한 틸팅 운동을 할 수 있다. 이때의 틸팅 운동은 Z축을 중심으로 하는 회전운동을 바람직하지 않기 때문에 상기 상부실링블럭(2100, 3100)이 상기 Z축을 중심으로 회전운동을 하지 못하도록 주변에 가이드(도면 미도시)가 형성될 수 있다.
상기 상부실링블럭(2100, 3100)은 X축을 중심으로 한 스핀운동, Y축을 중심으로 하는 스핀운동 2가지가 될 수 있다. 따라서 본원발명에 따른 파우치형 전지 실링장치는 종래의 장치(500, 1000)에 대비하여 더 효율적인 실링이 가능하며, 이를 통해서 공정 시간을 단축할 수 있다.
상기 결합부(2120)는 상기 고정축(2110)에서 연장되고 말단이 구 형태인 제1삽입부(2124); 상기 상부실링블럭(2100)에 고정되며, 상기 제1삽입부(2124)가 삽입되어 고정되는 제1지지부(2126)를 포함할 수 있다. 도 4는 상기 제1삽입부(2124) 및 상기 제1지지부(2126)의 확대도 A를 별도로 표시하였다. 상기 제1삽입부(2124)와 상기 제1지지부(2126)는 억지끼움 결합에 의해서 결합될 수 있으며, 이들 사이에는 별도의 윤활유가 부가될 수 있다.
상기 결합부(3120)는 상기 상부실링블럭(3100)에서 연장되고 말단이 구 형태인 제2삽입부(3124); 상기 고정축(3110)의 말단에 배치되며, 상기 제2삽입부(3124)가 삽입되어 고정되는 제2지지부(3126)를 포함하는 형태로도 구성될 수 있다. 도 5는 상기 제2삽입부(3124) 및 상기 제2지지부(3126)의 확대도 B를 별도로 표시하였다. 상기 제2삽입부(3124)와 상기 제2지지부(3126)는 억지끼움 결합에 의해서 결합될 수 있으며, 이들 사이에는 별도의 윤활유가 부가될 수 있다.
한편, 상기 고정축(2110, 3110)은 상기 결합부(2120, 3120)를 중심으로 상기 Z축에 대한 세차운동과 같은 형태로 움직일 수 있다. 이는 상기 상부실링블럭(2100, 3100)을 상기 하부실링블럭(2200, 3200)에 대해서 틸팅된 방향으로 더 가압하기 위한 것이다. 세차운동을 위해서 Z축으로부터 t각도만큼 기울어졌을 때의 고정축(2120, 3120)의 중심축이 R이 되며 상기 R이 상부의 원을 따라 세차운동을 할 수 있다. 상기 고정축(2120, 3120)의 상단부 구동과 관련한 상하, 틸트, 세차에 대한 부분은 구체적으로 한정하지 않았으며, 도면에 미도시 하였고, 이러한 구성은 통상의 기술자가 필요에 따라서 선택할 수 있는 것이다.
본원발명은 또한 상기 고관절 형태의 결합부(2120, 3120)가 2개 이상의 관절에 의한 결합부(4120)로 대치될 수 있다. 이러한 2개 이상의 관절에 의한 결합부의 대표적인 예시를 도 6에 나타내었다. 도 6에서 C와 C'은 각각 상부실링블럭과 고정축 또는 고정축과 상부실링블럭에 결합되는 부분이다.
본원발명의 다른 양태로는 상기 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 파우치형 전지를 실링하는 방법을 제공한다. 본원발명의 또 다른 양태로는 상기 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 실링한 파우치형 전지를 제공한다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
10 : 전지케이스
11 : 하부
12 : 상부
13 : 수납부
20 : 전극조립체
21, 22 : 전극 탭
31, 32 : 전극리드
41, 42 : 절연필름
50 : 파우치형 전지
100 : 홀더
110 : 승강수단
200 : 실링블럭
300 : 이격 부재
500 : 종래기술에 따른 파우치형 전지 실링장치
1000 : 종래기술에 따른 파우치형 전지 실링장치
2000 : 본원발명의 제1실시예에 따른 파우치형 전지 실링장치
3000 : 본원발명에 제2실시예에 따른 파우치형 전지 실링장치
1100, 2100, 3100 : 상부실링블럭
1200, 2200, 3200 : 하부실링블럭
1110, 2110, 3110 : 고정축
1120, 2120, 3120, 4120 : 결합부
2124, 3124 : 제1삽입부, 제2삽입부
2126, 3126 : 제1지지부, 제2지지부
R : 세차운동을 위해서 z축으로부터 t각도만큼 기울어졌을 때의 고정축의 중심축
A, B : 결합부의 확대도
본원발명은 파우치형 전지를 제조할 때 라미네이트 시트로 이루어진 전지 케이스의 외주변을 열과 압력을 가하여 실링을 하는 과정에 있어서, 상기 라미네이트 시트를 압착하는 상부실링블럭이 상기 라미네이트 시트에 가압을 하는 방향을 조절할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치 및 이에 의한 파우치형 이차전지 실링방법에 관한 것인바, 산업상 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 상부실링블럭, 하부실링블럭을 포함하는 파우치형 전지케이스 실링장치에 있어서,
    상기 파우치형 전지케이스의 실링면은 X-Y 평면에 배치되고,
    상기 상부실링블럭과 상기 하부실링블럭은 Y축에 평행하게 배치되며,
    상기 상부실링블럭은 Z축 방향으로 상하이동하는 고정축에 고정되어 Z축 방향으로 상하이동하고,
    상기 상부실링블럭과 상기 고정축은 고관절 형태의 결합부에 의해서 결합되는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  2. 제1항에 있어서 ,
    상기 결합부는 상기 상부실링블럭의 중앙에 배치되어 있는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  3. 제1항에 의해서
    상기 상부실링블럭은 상기 Z축을 기준으로 XY 평면에 대한 틸팅 운동을 할 수 있는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  4. 제1항에 의해서
    상기 상부실링블럭은 상기 Z축을 중심으로 회전운동을 하지 못하도록 주변에 가이드가 형성된 파우치형 전지케이스 실링장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 고정축에서 연장되고 말단이 구 형태인 제1삽입부;
    상기 상부실링블럭에 고정되며, 상기 제1삽입부가 삽입되어 고정되는 제1지지부;
    를 포함하는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 상부실링블럭에서 연장되고 말단이 구 형태인 제2삽입부;
    상기 고정축의 말단에 배치되며, 상기 제2삽입부가 삽입되어 고정되는 제2지지부;
    를 포함하는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고정축은 상기 결합부를 중심으로 상기 Z축에 대한 세차운동과 같은 형태로 움직임이 가능한 파우치형 전지케이스 실링장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고관절 형태의 결합부가 2개 이상의 관절에 의한 결합부로 대치되는 파우치형 전지케이스 실링장치.
  9. 제1항 내지 제8항에 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 파우치형 전지를 실링하는 방법.
  10. 제1항 내지 제8항에 중 어느 한 항에 따른 파우치형 전지 실링장치를 이용하여 실링한 파우치형 전지.
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