WO2022191508A1 - 다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법 - Google Patents

다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법 Download PDF

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WO2022191508A1
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roller
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정지민
이제준
김학균
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-roller system, an apparatus for forming a battery can and a forming method.
  • the battery can of the cylindrical secondary battery model developed recently has a larger inner diameter, which is made of a material having a thicker thickness. Therefore, a larger load is applied in forming the battery can of such a cylindrical secondary battery, and a longer process time is required.
  • Cylindrical secondary battery battery cans are typically made of several types of CBD (Cylindrical beading, beading process), CCR 1-2-3 (Cylindrical crimping 1-2-3, crimping process), CSZ (Cylindrical sizing), etc. It is sequentially molded through the process, which takes a lot of processing time. Therefore, in order to achieve a target production volume for a battery can, a plurality of molding facilities are inevitably installed in parallel.
  • CBD Cylindrical beading, beading process
  • CCR 1-2-3 Cylindrical crimping 1-2-3, crimping process
  • CSZ Cylindrical sizing
  • battery cans are molded by installing a plurality of molding facilities in parallel, so that battery cans can be mass-produced as much as possible within a predetermined time.
  • the battery can needs to be re-fixed according to the movement of the equipment, and a deviation of the setting value may occur during re-fixation.
  • one object of the present invention is to provide a multi-roller system, a battery can forming apparatus and a forming method according to an embodiment of the present invention, thereby reducing the time required for transporting equipment, This is to prevent the deviation of the setting value that occurs when re-fixing according to the transfer of the equipment.
  • the present invention provides a multi-roller system, an apparatus for forming a battery can and a forming method according to the following aspects.
  • the two or more pairs of rollers rotate about an axis of rotation independent of each other, and the height change is controlled, respectively,
  • At least one cross section of the two or more pairs of rollers has a different shape
  • a multi-roller system is provided wherein each pair of rollers are each different in spacing from the cell can.
  • an apparatus for forming a battery can there is provided an apparatus for forming a battery can
  • a fixing unit provided to fix the battery can
  • An apparatus for forming a battery can including the above-described multi-roller system is provided.
  • An electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are sequentially stacked and wound in a battery can is placed, an electrolyte is injected, and is formed at a side end adjacent to an open part of the battery can and is press-fitted inward a first step of forming a beaded part and stacking a gasket and a cap assembly on the beading part;
  • a fourth step of pressing the end of the open part of the battery can in which the inclined section is formed to form a closed section in which the end of the open part of the battery can is parallel to the side of the battery can;
  • a fifth step of forming a flat section parallel to the lower surface of the battery can by pressing the end of the open part of the battery can in which the inclined section and the closed section are formed
  • At least two of the third to fifth steps provide a method of forming a battery can using the multi-roller system described above.
  • a complex molding process can be efficiently achieved while unifying the process.
  • the molding quality for the battery can is improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a conventional roller system is shown.
  • FIG. 2 is a perspective view of a multi-roller system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view showing an inclined section formed by an A' roller.
  • FIG. 4 is a front view showing a closed section formed by a roller B'.
  • FIG. 5 is a front view showing a flat section formed by a C' roller.
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms.
  • the above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
  • the term “and/or” includes a combination of a plurality of related items or a portion of a plurality of related items.
  • FIG. 1 is a perspective view of a roller system according to the prior art, in which a pair of first rollers A for pressing (or molding) an end of an open portion of a battery can 1 are shown.
  • the first roller is applied only to one process, for example, one process may be the first crimping process.
  • the battery can pressurized by the first roller must be transferred to another roller system.
  • another roller system may have a second roller installed.
  • process deviation according to the transfer occurs.
  • the two or more pairs of rollers rotate about an axis of rotation independent of each other, and the height change is controlled, respectively,
  • At least one cross section of the two or more pairs of rollers has a different shape
  • the distance between each pair of rollers and the battery can is different
  • two or more pairs of rollers applied to the battery can 1 include, for example, a first roller (A), a second roller (B) and a third roller (C), and the battery can 1 ) there is a fixing unit (2) for fixing it.
  • These first to third rollers (A to C) rotate relative to each other or different rotation axes, and the height change is controlled, respectively.
  • at least one cross section of the two or more pairs of rollers has a different shape.
  • the fact that at least one cross-section of the roller has a different shape means that an area approaching the battery can is different, or when the roller is cut in the width direction, the shape of the cross-section is different.
  • first to third rollers may approach and pressurize the battery can 1 with a time difference.
  • first to third rollers may have the same or different pressures applied to the battery can 1 .
  • one process is performed by the roller approaching the battery can first by fixing the battery can once and using that the distances between the rollers of each pair of the first to third rollers and the battery can are different, respectively. After that, the subsequent processes are sequentially performed.
  • the roller approaching the battery can first by fixing the battery can once and using that the distances between the rollers of each pair of the first to third rollers and the battery can are different, respectively. After that, the subsequent processes are sequentially performed.
  • the two or more pairs of rollers are arranged in two or more pairs of rollers.
  • a pair of first rollers for pressing the end of the open part of the battery can to form an inclined section in which the end of the open part of the battery can is inclined toward the central axis of the battery can;
  • a pair of third rollers for pressing the side of the open part of the battery can in which the inclined section and the closed section are formed to form a flat section parallel to the lower surface of the battery can
  • the end 10 of the open part of the battery can 1 is closed by the first roller A (in FIG. 3 , the cross-section of the first roller ( A') is shown), the inclined section 14 is shown, which is pressed and inclined toward the central axis of the battery can.
  • the gasket 11 is also inclined toward the central axis of the battery can by the first roller A.
  • the end 10 of the open part of the battery can in which the inclined section 14 is formed is a second roller B (in FIG. 4 , a cross section B′ of the second roller is shown). Pressurized by , a closed section 15 is shown perpendicular to the side 12 of the battery can. This sealing section 15 may serve to seal the battery can 1 by a subsequent third roller.
  • the battery can in which the inclined section 14 and the closed section 15 are formed is disposed between the beading part 100 and the end 10 of the open part by a third roller (C) ( FIG. At 5, a flat section 16 is formed by pressing by the cross-section C' of the third roller (shown). As a result, the crimping portion 200 is formed.
  • the process of forming the inclined section 14 , the sealing section 15 , and the flat section 16 described above is referred to as a crimping process, and is a process of sealing the upper cap by coupling the electrolyte solution into the battery can.
  • the shapes of the cross-sections of the first to third rollers are different from each other.
  • a person skilled in the art may change the pressure applied by the first to third rollers, the pressing position, the pressing area, and the like.
  • a person skilled in the art can control the height change, rotation direction, rpm, movement speed, etc. of the first to third rollers, respectively, and change it so that the desired pressure molding (eg, crimping process) is possible. have.
  • the cylindrical secondary battery 3 includes a battery can 1 and a jelly-roll type electrode assembly accommodated in the battery can 1 (a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked and wound) (not shown) ), a beading part 100 for mounting the cap assembly 13 coupled to the upper part of the battery can 1 , and a crimping part 200 for sealing the battery.
  • the cap assembly 13 is an upper cap forming a cathode terminal, a positive temperature coefficient element (PTC) that blocks current by greatly increasing battery resistance when the temperature inside the battery increases, and blocks current when the pressure inside the battery rises or and/or a safety vent for evacuating gas, an insulating member for electrically separating the safety vent from the cap plate at a certain portion, and a cap plate to which a tab connected to a cathode is connected may have a sequentially stacked structure.
  • the cap assembly 13 is mounted on the beading part 100 press-fitted to the inside by beading the upper end of the battery can 1 with the gasket 11 mounted thereon.
  • the multi-roller system may include at least two pairs of first rollers (A) to third rollers (C).
  • the crimping process by the first rollers (A) to the third rollers (C) is performed in 1 to 3 steps in detail, and the crimping process may be sequentially performed by the first to third rollers. have.
  • the cross-sections of the first to third rollers have different shapes depending on the desired molding, height control is performed, respectively, and the rotational axis is also independent.
  • the inclined section of the end of the open portion of the battery can provides a multi-roller system that forms an angle greater than 0 degrees and less than 90 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section of the end of the open portion of the battery can to form an angle of more than 0 degrees, more than 10 degrees, more than 20 degrees, more than 30 degrees, or more than 40 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section of the end of the open portion of the battery can form an angle of less than 90 degrees, less than 80 degrees, less than 70 degrees, less than 60 degrees, or less than 50 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section 14 of the end 10 of the open part of the battery can 1 forms an angle of about 30 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the length of the flat section provides a multi-roller system that is 5% or more and 30% or less based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section may be 5% or more, 10% or more, or 15% or more based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section may be 30% or less, 25% or less, or 20% or less based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section 16 when the length of the flat section 16 satisfies the above range, the length of the flat section 16 sufficiently provides a space in which a subsequent welding process can be performed, thereby reducing the defect rate. and to ensure structural stability.
  • the length of the flat section 16 is less than 5%, the length of the flat section is too small, so it may not be possible to sufficiently provide a space in which a subsequent welding process can be performed. It may increase the defect rate that may occur in the process, or in the portion where the welding is performed, it is not possible to exhibit a stable bonding force, thereby reducing structural stability.
  • the end 10 of the open part of the battery can may contact the electrode terminal formed in the upper central portion of the cap assembly 13 , thereby , there is a problem in that the performance of the secondary battery may be deteriorated due to the occurrence of a short circuit.
  • the pressure applied by the second roller provides a multi-roller system that is 101% or more and 300% or less with respect to the pressure applied by the first roller.
  • the pressure applied by the second roller is 101% or more, 110% or more, 120% or more, 130% or more, 140% or more, 150% or more of the pressure applied by the first roller. , 160% or more, 170% or more, 180% or more, or 190% or more.
  • the pressure applied by the second roller is 300% or less, 290% or less, 280% or less, 270% or less, 260% or less, 250% or less of the pressure applied by the first roller. , 240% or less, 230% or less, 220% or less, or 210% or less.
  • the pressure applied by the second roller when the pressure applied by the second roller is less than 101% of the pressure applied by the first roller, to form a flat section 16 in the crimping part 200 . , it may not be easy to further bend the end 10 of the open part of the battery can.
  • the pressure applied by the second roller exceeds 300% of the pressure applied by the first roller, the magnitude of the pressure becomes excessively large, resulting in deformation of the end 10 of the open part of the battery can. It may be difficult to control, and accordingly, the defect rate of the product may increase due to excessive deformation in the process of forming the flat section in the crimping part.
  • a fixing unit provided to fix the battery can
  • It provides an apparatus for forming a battery can including a multi-roller system according to any one of the above embodiments.
  • the fixing unit 2 surrounds the middle or lower portion of the battery can 1 so that the battery can 1 is fixed.
  • the fixed unit 2 a chuck, jaw, or the like may be used.
  • the number of fixing units may vary depending on the molding state of the battery can or the size of the applied model.
  • An electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are sequentially stacked and wound on the battery can is placed to inject an electrolyte solution, and is formed at a side end adjacent to the open part of the battery can and faces inward.
  • a fourth step of pressing the end of the open part of the battery can in which the inclined section is formed to form a closed section in which the end of the open part of the battery can is parallel to the side of the battery can;
  • a fifth step of forming a flat section parallel to the lower surface of the battery can by pressing the end of the open part of the battery can in which the inclined section and the closed section are formed
  • At least two of the third to fifth steps provide a method of forming a battery can using any one of the above-described multi-roller systems.
  • first electrode refers to the anode and the term “second electrode” refers to the cathode, but vice versa.
  • the cathode includes a cathode current collector and a cathode active material applied to at least one surface of the cathode current collector.
  • Examples of the cathode current collector may be aluminum or an alloy, but is not limited thereto.
  • Examples of the cathode active material may be a lithium-containing transition metal oxide, but is not limited thereto.
  • the anode includes an anode current collector and an anode active material applied to at least one surface of the anode current collector.
  • Examples of the anode current collector may be copper or an alloy, but is not limited thereto.
  • Examples of the anode active material may be a carbon material, but is not limited thereto.
  • the separation membrane is a membrane interposed between the cathode and the anode, and serves to separate the cathode and the anode, while facilitating the movement of ions required to block the circuit.
  • An example of the separation membrane may be a microporous film composed of a polyolefin-based membrane, but is not limited thereto.
  • the battery can is a substantially cylindrical container with an opening formed on one side, and is made of a conductive metal material.
  • the side surface of the battery can and the opposite surface of the opening are generally formed integrally. That is, the battery can generally has a shape in which the upper end is open and the lower end has a closed area except for the central part, based on the height direction.
  • a lower surface of the battery may have an approximately flat shape.
  • the battery can accommodates the electrode assembly through an opening formed on one side in the height direction.
  • the battery can may also accommodate the electrolyte through the opening.
  • an electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are sequentially stacked and wound on the battery can is placed and an electrolyte is injected, and then formed at a side end adjacent to the opening of the battery can Then, the battery can is formed to have a beading portion press-fitted inwardly to prepare a battery can having a beaded portion, and then a gasket and a cap assembly are stacked on the beaded portion. Up to this point corresponds to the stage before the crimping process.
  • a first roller A presses the end 10 of the open portion of the battery can 1 , so that the battery can Forms an inclined section 14 inclined toward the central axis of the.
  • the second roller B (in FIG. 4 , a cross-section B ′ of the second roller is shown) is formed at the end 10 of the open part of the battery can in which the inclined section 14 is formed. to form a closed section 15 perpendicular to the side 12 of the battery can.
  • This sealing section 15 may serve to seal the battery can 1 by a subsequent third roller.
  • the third roller C (the cross-section C′ of the third roller is shown in FIG. 5 ) is a battery can having an inclined section 14 and a closed section 15 formed therein.
  • a flat section 16 is formed by pressing between the beading portion 100 and the end portion 10 of the open portion.
  • the process of forming the inclined section 14 , the sealing section 15 , and the flat section 16 described above is referred to as a crimping process, and is a process of sealing the upper cap by coupling the electrolyte solution into the battery can.
  • the process is a granular crimping process, and may be sequentially performed from the first granular step to the third step.
  • the cross-sections of the first to third rollers have different shapes depending on the desired molding, height control is possible, and the rotation axis is also independent.
  • a method of forming a battery can in which the inclined section of the end of the open part of the battery can forms an angle greater than 0 degrees and less than 90 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section of the end of the open portion of the battery can to form an angle of more than 0 degrees, more than 10 degrees, more than 20 degrees, more than 30 degrees, or more than 40 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section of the end of the open portion of the battery can form an angle of less than 90 degrees, less than 80 degrees, less than 70 degrees, less than 60 degrees, or less than 50 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the inclined section 14 of the end 10 of the open part of the battery can 1 forms an angle of about 30 degrees with respect to the central axis of the battery can.
  • the length of the flat section is 5% or more and 30% or less based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section may be 5% or more, 10% or more, or 15% or more based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section may be 30% or less, 25% or less, or 20% or less based on the diameter of the battery can.
  • the length of the flat section 16 when the length of the flat section 16 satisfies the above range, the length of the flat section 16 sufficiently provides a space in which a subsequent welding process can be performed, thereby reducing the defect rate. and to ensure structural stability.
  • the length of the flat section 16 is less than 5%, the length of the flat section is too small, so it may not be possible to sufficiently provide a space in which a subsequent welding process can be performed.
  • the end 10 of the open part of the battery can may contact the electrode terminal formed in the upper central portion of the cap assembly 13 , thereby , there is a problem in that the performance of the secondary battery may be deteriorated due to the occurrence of a short circuit.
  • the pressure pressed to form the closed section provides a molding method of a battery can that is 101% or more and 300% or less with respect to the pressure pressed to form the inclined section.
  • the pressure applied by the second roller is 101% or more, 110% or more, 120% or more, 130% or more, 140% or more, 150% or more of the pressure applied by the first roller. , 160% or more, 170% or more, 180% or more, or 190% or more.
  • the pressure applied by the second roller is 300% or less, 290% or less, 280% or less, 270% or less, 260% or less, 250% or less of the pressure applied by the first roller. , 240% or less, 230% or less, 220% or less, or 210% or less.
  • A' cross section of the first roller

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Abstract

본 명세서는 두쌍 이상의 롤러를 포함하는 다중 롤러 시스템에 관한 것으로서, 상기 두쌍 이상의 롤러는, 서로 독립적인 회전축을 기준으로 회전하고, 각각 높이 변화가 제어되며, 상기 두쌍 이상의 롤러의 단면이 각각 다른 형상을 갖고, 각각의 상기 두쌍 이상의 롤러 간 차등 간격을 두고 전지 캔에 접근하여 가압하는 다중 롤러 시스템을 제공한다.

Description

다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법
본 출원은 2021년 3월 8일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2021-0030312호의 출원일의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것이다.
기존의 모델(1865/2170)과 비교할 때, 근래 개발되는 원통형 이차전지 모델의 전지 캔은 더 큰 내경을 가지고, 이는 더 두꺼운 두께를 갖는 재질로 만들어진다. 따라서, 이러한 원통형 이차전지의 전지 캔을 성형함에 있어서 더 큰 하중이 가해지고, 더 긴 공정 시간을 필요로 한다.
원통형 이차전지의 전지 캔은, 통상적으로 CBD(Cylindrical beading, 비딩 공정), CCR 1-2-3(Cylindrical crimping 1-2-3, 크림핑 공정), CSZ(Cylindrical sizing, 사이징 공정) 등의 여러 공정을 통해 순차적으로 성형되며, 이로 인해 공정 시간이 많이 소요된다. 따라서, 전지 캔에 대해 목표 생산량을 달성하기 위해서는 다수의 성형 설비가 병렬로 설치될 수밖에 없다.
현재, 다수 개의 성형 설비를 병렬로 설치하여 전지 캔을 성형함으로써 정해진 시간 안에 최대한 전지 캔을 대량 생산할 수 있도록 하지만, 병렬 설치된 설비에 대해 설비의 이송시간이 소요된다. 또한, 설비의 이동에 따라 전지 캔의 재고정이 필요하고, 재고정 시 셋팅 값의 편차가 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 이는 성형 품질의 차이로 이어지는 문제점도 있다.
상술한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명의 일 목적은, 본 발명의 일 실시상태에 따른 다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법을 제공하고, 이로써 설비의 이송에 소요되는 시간을 줄이고, 설비의 이송에 따른 재고정 시 발생되는 셋팅 값의 편차를 방지하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 본 명세서에서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 후술하는 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 측면에 따른 다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 두쌍 이상의 롤러를 포함하는 다중 롤러 시스템으로서,
상기 두쌍 이상의 롤러는, 서로 독립적인 회전축을 기준으로 회전하고, 각각 높이 변화가 제어되며,
상기 두쌍 이상의 롤러의 적어도 하나의 단면이 각각 다른 형상을 갖고,
각 쌍의 롤러와 전지 캔과의 간격은 각각 상이한 것인 다중 롤러 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 캔의 성형 장치로서,
전지 캔을 고정하도록 구비된 고정 유닛; 및
상술한 다중 롤러 시스템을 포함하는 전지 캔의 성형 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 캔의 성형 방법으로서,
전지 캔에 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체를 위치시켜 전해액을 주입한 다음, 상기 전지 캔의 개방부에 인접한 측단부에 형성되며 내측을 향해 압입된 비딩부를 갖도록 성형하고, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하는 제1 단계;
상기 전지 캔을 고정하는 제2 단계;
상기 비딩부 보다 상방의 개방부의 단부를 가압하여, 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간을 형성하는 제3 단계;
상기 경사 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 측부에 대해 평행하는 밀폐 구간을 형성하는 제4 단계; 및
상기 경사 구간 및 상기 밀폐 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 하면에 대해 평행하는 평탄 구간을 형성하는 제5 단계
를 포함하고,
상기 제3 단계 내지 제5 단계 중 적어도 2개의 단계는 상술한 다중 롤러 시스템을 이용하는 것인 전지 캔의 성형 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 병렬적으로 나열된 종래의 전지 캔 성형 공정을 일원화시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 캔의 여러 가압 지점에 압력을 인가하므로, 힘 전달의 측면에서 유리할 수 있고, 이로써 롤러에 각각 부과되는 부하를 최소화시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 일 측면에 따르면, 공정이 일원화되면서도 복합적인 성형 공정이 효율적으로 달성될 수 있다.
또는, 본 발명의 일 측면에 따르면, 연속 작업을 통해 비교적 적은 힘으로 성형을 신속하게 수행할 수 있으므로, 공정 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.
또는, 본 발명의 일 측면에 따르면, 설비 이송이 없어, 이송에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 나아가, 설비 이송으로 인해 발생되는 재고정 시 셋팅 값의 편차도 최소화할 수 있다. 따라서, 신속성 및 공정간의 편차를 최소화하는 상승 효과를 기대할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 측면에 따르면, 전지 캔에 대한 성형 품질이 향상된다.
다만, 본 발명을 통해 얻을 수 있는 효과는 상술한 효과들에만 제한되는 것은 아니며, 본 명세서에서 언급되지 않는 또 다른 기술적 효과들은 후술하는 발명의 설명으로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 롤러 시스템의 사시도가 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 롤러 시스템의 사시도가 도시되어 있다.
도 3은 A' 롤러에 의해 경사 구간을 형성하는 정면도가 도시되어 있다.
도 4는 B' 롤러에 의해 밀폐 구간을 형성하는 정면도가 도시되어 있다.
도 5는 C' 롤러에 의해 평탄 구간을 형성하는 정면도가 도시되어 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 구현예를 포함할 수 있으나, 특정 구현예들을 도면에 예시하고, 이를 토대로 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 의도가 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 명세서에서, "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련 항목들의 조합 또는 복수의 관련 항목들 중 일부를 포함한다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 단수로 표현된 경우, 본 명세서에서 별도로 명시되지 않는 한, 복수를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "갖는다" 등의 용어는, 본 명세서에서 별도로 명시되지 않는 한, 본 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 공정, 구성요소, 부재 등 또는 이들의 조합이 존재 자체를 의미하는 것이며, 다른 특징, 숫자 등을 배제하는 것을 의미하지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 기술 용어 또는 과학 용어를 포함하여 본 명세서에 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
이하, 종래 기술과 본 발명에 따른 바람직한 구현예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 롤러 시스템의 사시도로서, 전지 캔(1)의 개방부의 단부를 가압(또는 성형)하는 한쌍의 제1 롤러(A)가 도시되어 있다. 여기서, 제1 롤러는 하나의 공정에만 적용되며, 예를 들어, 하나의 공정은 제1 크림핑 공정일 수 있다. 후속 공정이 진행되기 위해서는 제1 롤러에 의해 가압된 전지 캔을 또 다른 롤러 시스템으로 이송시켜야 한다. 예를 들어, 또 다른 롤러 시스템은 제2 롤러가 설치된 것일 수 있다. 여기서, 이송에 따른 공정 편차가 발생된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 두쌍 이상의 롤러를 포함하는 다중 롤러 시스템으로서,
상기 두쌍 이상의 롤러는, 서로 독립적인 회전축을 기준으로 회전하고, 각각 높이 변화가 제어되며,
상기 두쌍 이상의 롤러의 적어도 하나의 단면이 각각 다른 형상을 갖고,
각 쌍의 롤러와 전지 캔과의 간격은 각각 상이한 것인
다중 롤러 시스템을 제공한다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 전지 캔(1)에 적용되는 두쌍 이상의 롤러로, 예컨대 제1 롤러(A), 제2 롤러(B) 및 제3 롤러(C) 가 있고, 전지 캔(1)을 고정하는 고정 유닛(2)이 있다. 이러한 제1 내지 제3 롤러(A 내지 C)는 서로 독립적인 또는 서로 다른 회전축을 기준으로 회전하고, 높이 변화가 각각 제어된다. 또한, 상기 두쌍 이상의 롤러의 적어도 하나의 단면이 각각 다른 형상을 갖는다. 여기서 롤러의 적어도 하나의 단면이 다른 형상을 갖는다는 것은 전지 캔에 접근하는 영역이 상이하거나, 롤러를 폭 방향으로 절단할 때 그 단면의 형상이 상이함을 의미한다.
또한, 이러한 제1 내지 제3 롤러는 전지 캔(1)에 시간차를 두고 접근하여 가압할 수 있다.
또한, 이러한 제1 내지 제3 롤러는 전지 캔(1)에 인가되는 압력이 서로 같거나 상이할 수 있다.
상기 실시예에 따르면, 전지 캔을 한번 고정시키고, 제1 내지 제3 롤러의 각 쌍의 롤러와 전지 캔과의 간격이 각각 상이한 것을 이용하여, 전지 캔에 먼저 접근한 롤러에 의해 하나의 공정이 진행된 다음, 후속 공정이 순차적으로 진행된다. 그리하여, 종래 기술과 달리, 제1 롤러에 의해 가압된 전지 캔을 또 다른 롤러 시스템에 이송시킬 필요가 없다. 이로써, 이송에 따른 공정 편차가 발생되지 아니한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 두쌍 이상의 롤러는,
상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간을 형성하도록 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하는 한 쌍의 제1 롤러;
상기 전지 캔의 측부에 수직하는 밀폐 구간을 형성하도록 상기 경사 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하는 한 쌍의 제2 롤러; 및
상기 전지 캔의 하면에 대해 평행하는 평탄 구간을 형성하도록 상기 경사 구간 및 밀폐 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 측부를 가압하는 한 쌍의 제3 롤러
중 적어도 2개의 쌍을 포함하는 것인 다중 롤러 시스템을 제공한다.
구체적으로, 도 2 및 3을 참조하면, 원통형 이차전지(3)에서, 전지 캔(1)의 개방부의 단부(10)가 제1 롤러(A)에 의해(도 3에서는 제1 롤러의 단면(A')이 도시됨) 가압되어, 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간(14)이 도시되어 있다. 경우에 따라, 가스켓(11)도 제1 롤러(A)에 의해 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진다.
또한, 도 2 및 4를 참조하면, 경사 구간(14)이 형성된 전지 캔의 개방부의 단부(10)가 제2 롤러(B)(도 4에서는 제2 롤러의 단면(B')이 도시됨)에 의해 가압되어, 전지 캔의 측부(12)에 수직인 밀폐 구간(15)이 도시되어 있다. 이 밀폐 구간(15)는 후속의 제3 롤러에 의해 전지 캔(1)을 밀폐하는 역할을 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 5를 참조하면, 경사 구간(14) 및 밀폐 구간(15)이 형성된 전지 캔이 비딩부(100)와 개방부의 단부(10)의 사이에서 제3 롤러(C)(도 5에서는 제3 롤러의 단면(C')이 도시됨)에 의해 가압되어, 평탄 구간(16)이 형성된다. 이로써 크림핑부(200)가 형성된다.
앞서 설명한, 경사 구간(14), 밀폐 구간(15) 및 평탄 구간(16)이 형성되는 공정은 크림핑 공정으로 지칭되며, 전지 캔에 전해액 주입 후 상단 캡을 결합하여 밀봉하는 공정이다. 또한, 제1 롤러 내지 제3 롤러의 단면의 형상은 각기 다르다. 또한, 필요에 따라, 당업자가 상기 제1 롤러 내지 제3 롤러가 인가하는 압력, 가압 위치, 가압 면적 등을 변경할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 당업자가 상기 제1 롤러 내지 제3 롤러의 높이 변화, 회전 방향, rpm, 이동속도 등을 각각 제어하여, 목적으로 하는 가압 성형(예컨대, 크림핑 공정)이 가능하도록 변경할 수 있다.
원통형 이차전지(3)는 전지 캔(1), 전지 캔(1)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형의 전극 조립체(제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조)(미도시), 전지 캔(1)의 상부에 결합되는 캡 어셈블리(13)를 장착하기 위한 비딩부(100), 및 전지를 밀봉하기 위한 크림핑부(200)를 포함한다.
여기서 캡 어셈블리(13)는 캐소드 단자를 형성하는 상단 캡, 전지 내부의 온도 상승시 전지저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 PTC 소자(Positive temperature coefficient element), 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하거나 및/또는 가스를 배기하는 안전벤트, 일정 부분에서 안전벤트를 캡 플레이트로부터 전기적으로 분리시키는 절연부재, 캐소드에 연결된 탭이 접속되어 있는 캡 플레이트가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 또한, 캡 어셈블리(13)는 가스켓(11)이 장착된 상태로, 전지 캔(1)의 상단부를 비딩 가공함으로써 내측으로 압입된 비딩부(100) 상에 장착된다.
앞서 설명한, 상기 다중 롤러 시스템은 제1 롤러(A) 내지 제3 롤러(C) 중 적어도 2개의 쌍을 포함할 수 있다.
앞서 설명한, 상기 제1 롤러(A) 내지 제3 롤러(C)에 의한 크림핑 공정은 세부적으로 1 내지 3단계로 이뤄지는 것으로서, 제1 내지 제3 롤러에 의해 순차적으로 크림핑 공정이 수행될 수 있다.
또한, 도 3 내지 5를 참조하면, 제1 내지 제3 롤러의 단면은 목적으로 하는 성형에 따라 서로 형상이 상이하고, 각각 높이 제어가 행해지며, 회전축도 독립적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과 90도 미만의 각도를 이루는 것인 다중 롤러 시스템을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과, 10도 초과, 20도 초과, 30도 초과, 또는 40도 초과의 각도를 이룰 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 90도 미만, 80도 미만, 70도 미만, 60도 미만, 또는 50도 미만의 각도를 이룰 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 전지 캔(1)의 개방부의 단부(10)의 경사 구간(14)은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 약 30도의 각도를 이룬다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상 30% 이하인 것인 다중 롤러 시스템을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상, 10% 이상, 또는 15% 이상일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 30% 이하, 25% 이하, 또는 20% 이하일 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 평탄 구간(16)의 길이가 상기 범위를 만족하는 경우, 평탄 구간(16)의 길이가 후속의 용접 공정이 수행될 수 있는 공간을 충분히 제공하여, 불량률을 감소시키고, 구조적 안정성을 보장할 수 있다. 다만, 만일 평탄 구간(16)의 길이가 5% 미만의 경우, 상기 평탄 구간의 길이가 지나치게 작아, 후속의 용접 공정이 수행될 수 있는 공간을 충분히 제공하지 못할 수 있고, 이에 따라, 상기 용접 수행 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 증가시키거나, 상기 용접이 수행된 부위에서, 안정적인 결합력을 발휘할 수 없어, 구조적 안정성을 저하시킬 수 있다. 또한, 만일 평탄 구간(16)의 길이가 30% 초과의 경우, 상기 전지 캔의 개방부의 단부(10)가 캡 어셈블리(13)의 상단 중앙 부위에 형성되는 전극 단자와 접촉할 수 있으며, 이로 인해, 단락이 발생함으로써 이차전지의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 이상 300% 이하인 것인 다중 롤러 시스템을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 이상, 110% 이상, 120% 이상, 130% 이상, 140% 이상, 150% 이상, 160% 이상, 170% 이상, 180% 이상, 또는 190% 이상일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 300% 이하, 290% 이하, 280% 이하, 270% 이하, 260% 이하, 250% 이하, 240% 이하, 230% 이하, 220% 이하, 또는 210% 이하일 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력이 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 미만일 경우에는, 상기 크림핑부(200)에 평탄 구간(16)을 형성하도록, 전지 캔의 개방부의 단부(10)를 더 절곡하기 용이하지 않을 수 있다. 또한, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력이 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 300%를 초과할 경우에는, 압력의 크기가 지나치게 커져, 전지 캔의 개방부의 단부(10)에 대한 변형을 조절하기 어려울 수 있고, 이에 따라, 상기 크림핑부에 평탄 구간을 형성하는 과정에서 과도한 변형으로 인해 발생하는 제품의 불량률이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 캔의 성형 장치로서,
전지 캔을 고정하도록 구비된 고정 유닛; 및
상기 실시예 중 어느 하나에 따른 다중 롤러 시스템을 포함하는 전지 캔의 성형 장치를 제공한다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 고정 유닛(2)은 전지 캔(1)이 고정되도록 전지 캔(1)의 중부 또는 하부를 감싼다. 고정 유닛(2)의 예로는 chuck, 또는 jaw 등이 사용될 수 있다. 또한, 전지 캔의 성형 상태 또는 적용 모델의 크기 등에 따라 고정 유닛의 개수가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 캔의 성형 방법으로서,
상기 전지 캔에 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체를 위치시켜 전해액을 주입한 다음, 상기 전지 캔의 개방부에 인접한 측단부에 형성되며 내측을 향해 압입된 비딩부를 갖도록 성형하고, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하는 제1 단계;
상기 전지 캔을 고정하는 제2 단계;
상기 비딩부 보다 상방의 개방부의 단부를 가압하여, 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간을 형성하는 제3 단계;
상기 경사 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 측부에 대해 평행하는 밀폐 구간을 형성하는 제4 단계; 및
상기 경사 구간 및 상기 밀폐 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 하면에 대해 평행하는 평탄 구간을 형성하는 제5 단계
를 포함하고,
상기 제3 단계 내지 제5 단계 중 적어도 2개의 단계는 상술한 다중 롤러 시스템 중 어느 하나를 이용하는 것인 전지 캔의 성형 방법을 제공한다.
상기 실시예에서, 용어 "제1 전극"은 애노드를 지칭하고, 용어 "제2 전극"은 캐소드를 지칭하지만, 그 반대일 수 있다.
상기 캐소드는 캐소드 집전체와 캐소드 집전체의 적어도 일면에 도포되는 캐소드 활물질을 포함한다. 캐소드 집전체의 예로는 알루미늄 또는 합금 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 캐소드 활물질의 예로는 리튬 함유 전이금속 산화물 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 애노드는 애노드 집전체와 애노드 집전체의 적어도 일면에 도포되는 애노드 활물질을 포함한다. 애노드 집전체의 예로는 구리 또는 합금 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 애노드 활물질의 예로는 탄소 재료 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 분리막은 상기 캐소드 및 상기 애노드 사이에 개재된 막으로서, 캐소드와 애노드를 분리하면서, 회로를 차단하는데 요구되는 이온의 이동을 용이하게 하는 역할을 한다. 분리막의 예로는 폴리올레핀계 막으로 구성된 미세 다공성 필름 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 전지 캔은, 일 측에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 도전성을 갖는 금속 재질로 구성된다. 상기 전지 캔의 측면, 그리고 상기 개방부의 반대면은 일체로 형성되는 것이 일반적이다. 즉, 상기 전지 캔은, 그 높이 방향을 기준으로, 상단은 개방되어 있고, 하단은 중앙부를 제외한 나머지 영역이 폐쇄된 형태를 갖는 것이 일반적이다. 상기 전지 캔의 하면은 대략 플랫한 형태를 가질 수 있다. 상기 전지 캔은, 그 높이 방향 일측에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체를 수용한다. 상기 전지 캔은, 상기 개방부를 통해 전해질도 함께 수용할 수 있다.
첫째로, 상기 전지 캔에 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체를 위치시켜 전해액을 주입하고, 그 다음 상기 전지 캔의 개방부에 인접한 측단부에 형성되며 내측을 향해 압입된 비딩부를 갖도록 성형하여, 비딩부가 형성된 전지 캔을 준비하고 나서, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층한다. 여기까지가, 크림핑 공정 전 단계에 대응된다.
그 다음, 도 2 내지 5를 참조하면, 제1 롤러 내지 제3 롤러로 인해 수행되는 크림핑 공정이 도시되어 있다.
도 2 및 3을 참조하면, 제1 롤러(A)(도 3에서는 제1 롤러의 단면(A')이 도시됨)가 전지 캔(1)의 개방부의 단부(10)를 가압하여, 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간(14)을 형성한다.
또한, 도 2 및 4를 참조하면, 제2 롤러(B)(도 4에서는 제2 롤러의 단면(B')이 도시됨)가 경사 구간(14)이 형성된 전지 캔의 개방부의 단부(10)를 가압하여, 전지 캔의 측부(12)에 수직인 밀폐 구간(15)을 형성한다. 이 밀폐 구간(15)은 후속의 제3 롤러에 의해 전지 캔(1)을 밀폐하는 역할을 할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 5를 참조하면, 제3 롤러(C)(도 5에서는 제3 롤러의 단면(C')이 도시됨)가 경사 구간(14) 및 밀폐 구간(15)이 형성된 전지 캔이 비딩부(100)와 개방부의 단부(10)의 사이를 가압하여, 평탄 구간(16)을 형성한다. 앞서 설명한, 경사 구간(14), 밀폐 구간(15) 및 평탄 구간(16)이 형성되는 공정은 크림핑 공정으로 지칭되며, 전지 캔에 전해액 주입 후 상단 캡을 결합하여 밀봉하는 공정이다.
앞서 설명한, 공정은 세분화된 크림핑 공정으로서, 세분화된 제1 단계에서 제3 단계로 순차적으로 수행될 수 있다.
또한, 도 3 내지 6을 참조하면, 제1 내지 제3 롤러의 단면은 목적으로 하는 성형에 따라 서로 형상이 상이하고, 각각 높이 제어가 가능하며, 회전축도 독립적이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과 90도 미만의 각도를 이루는 전지 캔의 성형 방법을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과, 10도 초과, 20도 초과, 30 도 초과, 또는 40도 초과의 각도를 이룰 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 90도 미만, 80도 미만, 70도 미만, 60도 미만, 또는 50도 미만의 각도를 이룰 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 전지 캔(1)의 개방부의 단부(10)의 경사 구간(14)은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 약 30도의 각도를 이룬다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상 30% 이하인 것인 전지 캔의 성형 방법을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상, 10% 이상, 또는 15% 이상일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 30% 이하, 25% 이하, 또는 20% 이하일 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 평탄 구간(16)의 길이가 상기 범위를 만족하는 경우, 평탄 구간(16)의 길이가 후속의 용접 공정이 수행될 수 있는 공간을 충분히 제공하여, 불량률을 감소시키고, 구조적 안정성을 보장할 수 있다. 다만, 만일 평탄 구간(16)의 길이가 5% 미만의 경우, 상기 평탄 구간의 길이가 지나치게 작아, 후속의 용접 공정이 수행될 수 있는 공간을 충분히 제공하지 못할 수 있고, 이에 따라, 상기 용접 수행 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 증가시키거나, 상기 용접이 수행된 부위에서, 안정적인 결합력을 발휘할 수 없어, 구조적 안정성을 저하시킬 수 있다. 또한, 만일 평탄 구간(16)의 길이가 30% 초과의 경우, 상기 전지 캔의 개방부의 단부(10)가 캡 어셈블리(13)의 상단 중앙 부위에 형성되는 전극 단자와 접촉할 수 있으며, 이로 인해, 단락이 발생함으로써 이차전지의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밀폐 구간을 형성하도록 가압되는 압력은 상기 경사 구간을 형성하도록 가압되는 압력에 대해 101% 이상 300% 이하인 것인 전지 캔의 성형 방법을 제공한다.
추가 실시예에 따르면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 이상, 110% 이상, 120% 이상, 130% 이상, 140% 이상, 150% 이상, 160% 이상, 170% 이상, 180% 이상, 또는 190% 이상일 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 300% 이하, 290% 이하, 280% 이하, 270% 이하, 260% 이하, 250% 이하, 240% 이하, 230% 이하, 220% 이하, 또는 210% 이하일 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력이 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 미만일 경우에는, 상기 크림핑부(200)에 평탄 구간(16)을 형성하도록, 전지 캔의 개방부의 단부(10)를 더 절곡하기가 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력이 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 300%를 초과할 경우에는, 압력의 크기가 지나치게 커져, 전지 캔의 개방부의 단부(10)에 대한 변형을 조절하기 어려울 수 있고, 이에 따라, 상기 크림핑부(200)에 평탄 구간(16)을 형성하는 과정에서 과도한 변형으로 인해 발생하는 제품의 불량률이 증가할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
[부호의 설명]
1: 전지 캔
2: 고정 유닛
3: 원통형 이차전지
10: (전지 캔의) 개방부의 단부
11: 가스켓
12: 전지 캔의 측부
13: 캡 어셈블리
14: 경사 구간
15: 밀폐 구간
16: 평탄 구간
100: 비딩부
200: 크림핑부
A: 제1 롤러
B: 제2 롤러
C: 제3 롤러
A': 제1 롤러의 단면
B': 제2 롤러의 단면
C': 제3 롤러의 단면

Claims (10)

  1. 두쌍 이상의 롤러를 포함하는 다중 롤러 시스템으로서,
    상기 두쌍 이상의 롤러는, 서로 독립적인 회전축을 기준으로 회전하고, 각각 높이 변화가 제어되며,
    상기 두쌍 이상의 롤러의 적어도 하나의 단면이 각각 다른 형상을 갖고,
    각 쌍의 롤러와 전지 캔과의 간격은 각각 상이한 것인
    다중 롤러 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 두쌍 이상의 롤러는,
    상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간을 형성하도록 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하는 한 쌍의 제1 롤러;
    상기 전지 캔의 측부에 수직하는 밀폐 구간을 형성하도록 상기 경사 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하는 한 쌍의 제2 롤러; 및
    상기 전지 캔의 하면에 대해 평행하는 평탄 구간을 형성하도록 상기 경사 구간 및 상기 밀폐 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 측부를 가압하는 한 쌍의 제3 롤러
    중 적어도 2개의 쌍을 포함하는 것인 다중 롤러 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과 90도 미만의 각도를 이루는 것인 다중 롤러 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 평탄 구간의 길이는 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상 30% 이하인 것인 다중 롤러 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 롤러에 의해 가압되는 압력은 상기 제1 롤러에 의해 가압되는 압력에 대해 101% 이상 300% 이하인 것인 다중 롤러 시스템.
  6. 이차전지용 전지 캔의 성형 장치로서,
    전지 캔을 고정하도록 구비된 고정 유닛; 및
    청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 다중 롤러 시스템을 포함하는 것인 전지 캔의 성형 장치.
  7. 전지 캔의 성형 방법으로서,
    전지 캔에 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 순차적으로 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체를 위치시켜 전해액을 주입한 다음, 상기 전지 캔의 개방부에 인접한 측단부에 형성되며 내측을 향해 압입된 비딩부를 갖도록 성형하고, 상기 비딩부에 가스켓과 캡 어셈블리를 적층하는 제1 단계;
    상기 전지 캔을 고정하는 제2 단계;
    상기 비딩부 보다 상방의 개방부의 단부를 가압하여, 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 중심축을 향해 기울어진 경사 구간을 형성하는 제3 단계;
    상기 경사 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 개방부의 단부가 상기 전지 캔의 측부에 대해 평행하는 밀폐 구간을 형성하는 제4 단계; 및
    상기 경사 구간 및 상기 밀폐 구간이 형성된 상기 전지 캔의 개방부의 단부를 가압하여 상기 전지 캔의 하면에 대해 평행하는 평탄 구간을 형성하는 제5 단계
    를 포함하고,
    상기 제3 단계 내지 제5 단계 중 적어도 2개의 단계는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 다중 롤러 시스템을 이용하는 것인 전지 캔의 성형 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전지 캔의 개방부의 단부의 상기 경사 구간은 상기 전지 캔의 중심축을 기준으로 0도 초과 90도 미만의 각도를 이루는 것인 전지 캔의 성형 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 평탄 구간의 길이는, 상기 전지 캔의 직경을 기준으로 5% 이상 30% 이하인 것인 전지 캔의 성형 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 밀폐 구간을 형성하도록 가압되는 압력은 상기 경사 구간을 형성하도록 가압되는 압력에 대해 101% 이상 300% 이하인 것인 전지 캔의 성형 방법.
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