WO2023018209A1 - 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치 - Google Patents

3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치 Download PDF

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WO2023018209A1
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WO
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protrusions
secondary battery
forming
folding line
type secondary
Prior art date
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PCT/KR2022/011901
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Inventor
정종홍
김상진
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주식회사 클레버
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention (Disclosure) relates to an apparatus for forming protrusions of a three-sided sealing pouch-type secondary battery, and more particularly, a folding line that is a folding reference line on the protrusions so as to fold the protrusions (shark fins) of the three-side sealing pouch-type secondary battery. It relates to an apparatus for forming protruding parts of a three-sided sealing pouch-type secondary battery that enables molding.
  • Secondary batteries are widely used as power sources for mobile devices such as mobile phones and laptops.
  • the use of lithium secondary batteries is rapidly increasing due to the advantages of high operating voltage and high energy density per unit weight.
  • lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxide as a positive electrode active material and carbon material as a negative electrode active material, and are classified into lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, and lithium polymer batteries depending on the type of electrolyte, and depending on the shape of the battery It is also classified into cylindrical, prismatic, and pouch-type secondary batteries.
  • pouch-type secondary batteries are not limited in shape and size, are easy to assemble through thermal fusion, and are easy to discharge gas or liquid when abnormal behavior occurs, so they are suitable for manufacturing lightweight and thin cells. are being focused
  • a pouch secondary battery has a structure in which an electrode assembly is embedded in a pouch exterior made of an aluminum laminate sheet. That is, the pouch-type secondary battery forms a storage part for mounting an electrode assembly on an aluminum laminate sheet, and a separate aluminum laminate sheet separated from the aluminum laminate sheet or an extended aluminum laminate in a state in which the electrode assembly is mounted on the storage part It is manufactured by heat-sealing the sheet.
  • a three-side sealing pouch-type secondary battery 10 has two compartments of a shape and size that perfectly correspond to one pouch laminate sheet 12 (14) are formed, and under a state in which an electrode assembly (not shown) is mounted in one of the housing parts 14, the central portion between the housing units 14 is bent to overlap the housing units 14, and the bending It is manufactured by sealing the remaining three sides except for the finished side.
  • the depth of the housing portion 14 formed in the pouch laminate sheet 12 can be reduced to approximately half the thickness of the electrode assembly, and one of the four sides 16; It is referred to as 'closed surface') can maintain a sealed state.
  • the pouch laminate sheet 12 on the side of the sealing surface 16 is pressed during sealing on the three sides of the sealing surface 16 as shown in FIG.
  • a burr-shaped protrusion 18 is formed between the both ends and the terrace 20.
  • the three-side sealing pouch-type secondary battery 10 manufactured by the protrusion 18 thus formed has a design error, and as a result, it is not easy to assemble the three-side sealing pouch-type secondary battery 10 to a battery module or the like. There was another problem I didn't have.
  • the present invention is a three-sided sealing pouch-type secondary battery protrusion molding device that enables to form a folding line, which is a folding reference line, on the protrusion so as to fold the protrusion (shark fin) of the three-side sealing pouch-type secondary battery. for the purpose of providing
  • An object of the present invention is to provide an apparatus for forming a protrusion of a three-sided sealing pouch-type secondary battery capable of forming a folding line while securing electrical insulation of an adhesive layer.
  • an apparatus for forming a protrusion of a three-side sealing pouch-type secondary battery is a sealing surface and a water seal of a three-side sealing pouch-type secondary battery.
  • the folding lines are formed to have a length corresponding to the terrace sealing area, and the folding lines are It may be molded to maintain a gap of 1 mm or more from the receiving part.
  • the protrusions formed on the upper surfaces of the lower molds to the outside of the sealing surface and the front and rear ends of the housing, A molding surface on which a lower surface of the terrace connected to the protrusions is placed may be formed.
  • a concave folding line molding groove may be formed on the molding surface along the longitudinal direction of the sealing surface.
  • a heating element may be embedded in the lower molds.
  • the lower molds are guided together with the upper molds to the folding line forming position by the operation of the X-axis transfer means to form the projections Fields and the lower surface of the terrace connected to the protrusions are placed on the molding surface, and upon completion of forming the folding line, the upper molds and the upper molds may be returned by the operation of the X-axis transfer means.
  • the lower surfaces of the upper molds extend along the longitudinal direction of the sealing surface and are matched with the folding line forming groove to form the folding
  • a convex folding line forming projection can be formed to allow the line to be shaped.
  • one end side or both ends of the folding line molding protrusion is formed so that the cross-sectional shape is gradually reduced toward the side surface of the upper mold.
  • the folding for forming the extended end of the folding line at a position adjacent to the sealing surface and the front and rear ends of the housing unit Pressing areas for flatly pressing the protrusions and both sides of the terraces may be formed outside the extended ends of the line forming protrusion and the folding line forming groove.
  • a heating element may be embedded in the upper molds.
  • the upper molds are guided to the folding line forming position together with the lower molds by the operation of the X-axis transfer means, and the Z It is lowered by the operation of the shaft transfer unit and presses between the protrusions placed on the molding surface and the terrace so that the folding lines are bent and molded between the protrusions and the terrace, and upon completion of forming the folding line, the It is raised by the operation of the Z-axis transfer means, and can be returned by the operation of the X-axis transfer means together with the lower dies.
  • a folding line which is a folding reference line
  • the molten adhesive layer can flow to the part where electrical insulation is destroyed due to the forming of the folding line, thereby securing the electrical insulation of the adhesive layer.
  • FIG. 1 is a plan view showing a three-sided sealing pouch-type secondary battery related to the present invention.
  • FIG. 2 is a process diagram schematically illustrating a process of folding protrusions of a three-sided sealing pouch-type secondary battery related to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an apparatus for forming a protrusion of a three-sided sealing pouch-type secondary battery according to the present invention shown in FIG. 2;
  • Figure 4 is a front view showing an enlarged upper mold and lower mold shown in Figure 3;
  • Figure 5 is a side view of the upper mold and lower mold shown in Figure 4.
  • FIG. 6 is a view showing folding lines formed on protrusions of a three-side sealing pouch-type secondary battery by the apparatus for forming the protrusion of a three-side sealing pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • FIG. 2 is a process diagram schematically illustrating a process of folding protrusions of a three-sided sealing pouch-type secondary battery related to the present invention.
  • both ends of the sealing surface 16 of the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 related to the present invention and both terraces 20 connected to both ends of the sealing surface 16;
  • the shark fins formed on the terrace are folded into a predetermined shape while sequentially passing through a folding line forming process (S1), a folding process (S2), and a heating press process (S3).
  • the folding line forming process (S1) is a process of forming folding lines (L; see FIG. 6), which are folding reference lines, between the protrusions 18 and the terraces 20 formed on both ends of the sealing surface 16,
  • the process (S2) is a process of folding the protrusions 18 upward on the basis of the folding line (L)
  • the heating press process (S3) is a process of folding the protrusions 18 so that the folded protrusions 18 do not return to their original shapes ( 18) is the process of completing the shape.
  • the protrusions 18 are folded over 270° to be horizontal with the sealing surface 16 .
  • a cooling process of cooling the protrusions 18 heated in the heating press process (S3) may be further included after the heating press process (S3).
  • devices performing the folding line forming process (S1), the folding process (S2), and the heating press process (S3) are installed side by side on one side of the process progress path (D) as shown.
  • the cell transfer shuttle (not shown) of the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 is laid in such a way that the sealing surface 16 faces one side of the process path D. , and the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 mounted on the cell transfer shuttle undergoes a folding line formation process (S1), a folding process (S2), and a heating press process (S3) by the operation of the cell transfer shuttle. will go through sequentially.
  • the process progress path D is formed along the Y-axis direction (see FIG. 2) as shown, and the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 is attached to the cell transfer shuttle for folding of the protrusions 18. It refers to the path that is loaded and transported.
  • the apparatus 100 for forming the protrusion of a three-sided sealing pouch-type secondary battery according to the present invention is a device that performs the folding line forming process (S1) among the above-described processes.
  • FIGS. 3 to 5 are views illustrating an apparatus for forming a protrusion of a three-sided sealing pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • an apparatus 100 for forming a protrusion of a three-sided sealing pouch-type secondary battery according to the present invention includes lower molds 120a and 120b and upper molds 130a and 130b.
  • the lower molds 120a and 120b are connected to the lower surfaces of the protrusions 18 formed on the front and rear ends of the sealing surface 16 and the storage unit 14 (this room), and the terrace 20 connected to the protrusions 18. ) is placed on the lower surface.
  • the lower molds 120a and 120b are a pair so as to face the sealing surface 16 of the three-side sealing pouch-type secondary battery 10 and the protrusions 18 formed on the front and rear ends of the receiving part 14 (this room), respectively. provided as
  • the lower molds 120a and 120b are provided in a substantially hexahedral shape as shown, and on the upper surfaces of the lower molds 120a and 120b, the sealing surface 16 of the three-sided sealing pouch type secondary battery 10 and the receiving part ( 14; Protrusions 18 formed outside the front and rear ends and molding surfaces 124a and 124b on which the terraces 20 are placed are formed.
  • the molding surfaces 124a and 124b are deposited on the upper surfaces of the lower molds 120a and 120b to continue with the front surfaces of the lower molds 120a and 120b facing the process path D, as shown.
  • Concave folding line molding grooves 126a and 126b extending in the longitudinal direction of the sealing surface 16, that is, in the Y-axis direction, are formed on the molding surfaces 124a and 124b.
  • a conventional pneumatic cylinder is shown as the X-axis conveyance means on the accompanying drawings, anyone will appreciate that the X-axis conveyance means is not limited to the pneumatic cylinder.
  • the upper molds 130a and 130b press the protrusions 18 placed on the lower molds 120a and 120b and the terrace 20 connected to the protrusions 18 to form the protrusions 18 and the terrace 20.
  • the folding lines (L) in between are formed by bending.
  • the upper molds 130a and 130b have protrusions 18 formed on the sealing surface 16 of the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 and the front and rear ends of the receiving part 14. ) are provided as a pair to face each other.
  • the upper molds 130a and 130b are provided in a substantially hexahedral shape, and folding line molding protrusions 134a and 134b are formed on the lower surfaces of the upper molds 130a and 130b.
  • the folding line molding protrusions 134a and 134b extend in the Y-axis direction and are aligned with the folding line molding grooves 126a and 126b of the lower molds 120a and 120b.
  • one end side or both ends of the folding line molding protrusions 134a and 134b are formed such that the cross-sectional shape is gradually reduced toward the side surface side of the upper mold 130a and 130b. This is to bend the extended end side of the folding line (L) adjacent to the front and rear ends of the sealing surface 16 and the receiving part 14 to have a gentle curvature when forming the folding line (L).
  • the folding line forming protrusions 134a and 134b forming the extended ends of the folding line L at positions adjacent to the front and rear ends of the sealing surface 16 and the receiving unit 14 (this room) and the folding line forming Pressing areas (not shown) may be formed outside the extended ends of the grooves 126a and 126b to prevent damage to the protrusions 18 and the folding ribs L that press the terraces 20 on both sides flat. .
  • the molds 130a and 130b are lowered along the Z-axis direction by the operation of a normal Z-axis transfer means, and the protrusions 18 placed on the molding surfaces 124a and 124b of the lower molds 120a and 120b,
  • the protrusions 18 and the terraces 20 are spread evenly and flatly by pressing between the protrusions 18 and the terraces 20 that follow, and at the same time, the folding lines L between the protrusions 18 and the terraces 20 are bent. make it molded
  • the folding line molding protrusions 134a and 134b of the upper molds 130a and 130b are between the protrusions 18 and the terrace 20 placed on the molding surfaces 124a and 124b of the lower molds 120a and 120b. is guided into the folding line forming grooves 126a and 126b and pressurized so that the folding line L is bent.
  • the upper molds (130a, 130b) rise along the Z-axis direction by the operation of the above-mentioned Z-axis transportation means, and at the same time, by the operation of the above-mentioned X-axis transportation means, the lower molds (120a, 130b) 120b) is returned along the X-axis direction.
  • conventional heating elements 122a and 122b for heating the lower molds 120a and 120b to maintain a temperature of about 200 ° C are built in, and similarly Inside the upper molds 130a and 130b, when forming the folding line L, conventional heating elements 132a and 132b for heating the upper molds 130a and 130b to maintain a temperature of about 200 ° C. are embedded.
  • the lower molds 120a and 120b and the upper molds 130a and 130b heated by the heating elements 122a, 122b, 132a, and 132b have the protrusions 18 and the terraces 20 when forming the folding line L. Heat is transferred to the adhesive layer to melt the adhesive layer, and the molten adhesive layer flows to the part where electrical insulation is destroyed while being pressed by the lower molds 120a and 120b and the upper molds 130a and 130b, thereby destroying the insulating layer of electrical insulation. restore
  • the heating elements 122a, 122b, 132a, and 132b are operated to form the lower molds 120a and 120b. and heating the upper molds 130a and 130b.
  • the lower molds 120a and 120b and the upper molds 130a and 130b are moved to the folding line forming position.
  • the sealing surface 16 of the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 and the receiving part 14 (this room) front and rear sides are outwardly
  • the lower surfaces of the formed protrusions 18 and the lower surfaces of the terraces 20 connected to the protrusions 18 are placed.
  • the upper molds 130a and 130b press the protrusions 18 and the terraces 20 placed on the molding surfaces 124a and 124b of the lower molds 120a and 120b to form the protrusions 18 and the terraces ( 20) is spread evenly and evenly, and at the same time, the folding line forming protrusions 134a and 134b of the upper molds 130a and 130b move between the protrusions 18 and the terrace 20 into the folding line forming grooves 126a and 126b. By guiding and pressing, the folding lines (L) are bent and molded.
  • the folding lines L are numbered from the ends of both terraces 20 facing both ends of the sealing surface 16 when the three-sided sealing pouch-type secondary battery 10 is viewed from a plane. It is formed so as to form a straight line with the sealing surface 16 to the adjacent position of the payment (14; home), the folding lines (L) are formed to have a length corresponding to the sealing area of the terraces 20 on both sides, and the folding line (L) The fields and the accommodating portion 14 (this room) are formed so as to maintain a gap of 1 mm or more.
  • the lower molds 120a and 120b and the upper molds 130a and 130b transfer heat to the protrusions 18 and the terrace 20 to melt the adhesive layer, and the melted adhesive layer melts the lower molds 120a and 120b. And while being pressed by the upper molds (130a, 130b), it flows to the part where the insulation is electrically destroyed.
  • the upper molds 130a and 130b are returned by operating the Z-axis transfer unit, and at the same time, the lower molds 120a and 120b and the upper mold are operated by operating the X-axis transfer unit. Returns (130a, 130b).
  • the apparatus 100 for forming the protrusions of the three-side sealing pouch-type secondary battery according to the present invention thus formed can easily form folding lines, which are folding reference lines, on the protrusions 18 of the three-side sealing pouch-type secondary battery 10. This allows the protruding portion 18 to be easily folded in a subsequent process.
  • the protrusion forming apparatus 100 of the three-sided sealing pouch-type secondary battery according to the present invention applies heat and pressure when forming the folding line (L), it is melted into a part where electrical insulation is destroyed due to the forming of the folding line (L). It is possible to fluidize the adhesive layer, thereby ensuring electrical insulation of the adhesive layer.

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Abstract

개시되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치는, 3면 실링 파우치형 이차전지의 밀폐면 및 수납부 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 테라스의 하부면이 안치되는 하부금형; 및 상기 하부금형들에 안치된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스를 가압해 상기 돌출부들과 상기 테라스 사이에 폴딩 라인들이 형성되게 하는 상부금형;을 포함한다.

Description

3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치
본 발명(Disclosure)은, 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에 관한 것으로, 상세하게는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부(shark fin)들을 폴딩시킬 수 있도록 돌출부에 폴딩 기준선인 폴딩 라인을 성형할 수 있게 하는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
이차전지는 휴대폰 및 노트북 등 모바일 기기의 전원으로 널리 사용되고 있다. 특히 리튬 이차전지의 사용은 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 이점으로 인해 사용이 급속도로 증가되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물을 양극 활물질로, 탄소재를 음극 활물질로 사용하며, 전해질의 형태에 따라 리튬이온 저지, 리튬이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류되기도 하며, 전지의 외형에 따라 원통형, 각형 및 파우치형 이차전지로 분류되기도 한다.
대표적으로, 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높다.
특히, 파우치형 이차전지는 형태 및 크기에 제약이 없고, 열융착을 통한 조립이 쉬우며, 이상 거동 발생 시 기체나 액체를 내보내는 효과가 용이하여 경량의 얇은 두께의 셀 제작에 적합하기에 관심이 집중되고 있다.
일반적으로, 파우치 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치 외장재에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. 즉 파우치형 이차전지는 알루미늄 라미네이트 시트에 전극조립체의 장착을 위한 수납부를 포밍하고, 수납부에 전극조립체를 장착한 상태에서 알루미늄 라미네이트 시트에 분리되어 있는 별도의 알루미늄 라이네이트 시트 또는 연장되어 있는 알루미늄 라미네이트 시트를 열융착하여 제조된다.
한편, 분리형의 파우치 외장재에서는 2개의 알루미늄 라미네이트 시트를 상호 겹쳐 밀봉하는 방식으로 결합되므로, 이차전지의 제조 과정에서 전극조립체를 내장한 상태로 양측 수납부를 정위치에 상호 중첩시켜야 한다. 또한 두 단위의 알루미늄 라미네이트 시트는 4면에서 결합되어 실링부를 형성하기에 실링된 4면 모두에서 대기와 접하게 되어 장기간의 사용 시 공기의 유입 가능성이 매우 높아지게 되고, 그로 인하여 전지의 수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 1개의 알루미늄 라미네이트 시트에 서로 대응하는 2개의 수납부를 포밍하여 상호 중첩시키고 3면을 실링하는 방법에 대한 기술들이 소개되고 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 3면 실링 파우치형 이차전지를 나타낸 도면으로, 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 하나의 파우치 라미네이트 시트(12)에 두 개의 완벽히 대응되는 모양과 크기의 수납부(14)들을 포밍하고, 어느 하나의 수납부(14)에 전극조립체(도시되지 않음)를 장착한 상태 하에서 수납부(14)들 사이의 중앙 부분을 절곡하여 수납부(14)들을 포개고, 절곡된 면을 제외한 나머지 3면을 실링하여 제조된다.
이러한 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 파우치 라미네이트 시트(12)에 포밍되는 수납부(14)의 깊이를 대략 전극조립체의 두께 절반으로 감소시킬 수 있고, 4면 중 1면(16; 이하 '밀폐면'이라 한다.)이 밀폐된 상태를 유지할 수 있다.
그러나, 전술한 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 3면에 대한 실링 시 밀폐면(16) 측의 파우치 라미네이트 시트(12)가 눌려지면서 도 1에 도시된 바와 같은 밀폐면(16)의 양단 측과 테라스(20; terrace) 사이에는 버(burr) 형태의 돌출부(18; shark fin)가 형성되는 문제점이 있었다.
이렇게 형성된 돌출부(18)에 의해 제조된 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 설계 오차가 발생하게 되고, 이에 의해 3면 실링 파우치형 이차전지(10)들을 전지 모듈 등에 조립할 때 조립이 용이하지 않은 또 다른 문제점이 있었다.
본 발명(Disclosure)은, 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부(shark fin)들을 폴딩시킬 수 있도록 돌출부에 폴딩 기준선인 폴딩 라인을 성형할 수 있게 하는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 접착층에 대한 전기적 절연성을 확보하면서 폴딩 라인을 형성할 수 있게 하는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치의 제공을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치는, 3면 실링 파우치형 이차전지의 밀폐면 및 수납부 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 테라스의 하부면이 안치되는 하부금형; 및 상기 하부금형들에 안치된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스를 가압해 상기 돌출부들과 상기 테라스 사이에 폴딩 라인들이 형성되게 하는 상부금형;을 포함하며, 상기 폴딩 라인들은 상기 밀폐면과 마주하는 상기 테라스 양측 끝단에서부터 상기 밀폐면 및 상기 수납부 인접 위치까지 상기 밀폐면과 일직선을 이루도록 성형되되, 상기 폴딩 라인들은 상기 테라스 실링 영역에 대응하는 길이를 가지도록 성형되고, 상기 폴딩 라인들은 상기 수납부와 1㎜이상의 간격을 유지하도록 성형될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 하부금형들의 상부면 상에는 상기 밀폐면 및 수납부 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 상기 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스의 하부면이 안치되는 성형 가공면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 성형 가공면에는 상기 밀폐면의 길이방향을 따라 오목한 폴딩 라인 성형홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 하부금형들의 내부에는 발열체가 내장될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 하부금형들은 X축 이송수단의 작동에 의해 상기 상부금형들과 함께 폴딩 라인 성형위치로 안내되어 상기 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스의 하부면을 상기 성형 가공면에 안치시키고, 상기 폴딩 라인 성형 완료 시 상기 상부금형들과 함께 상기 X축 이송수단의 작동에 의해 복귀될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 상부금형들의 하부면 상에는 상기 밀폐면의 길이방향을 따라 연장되고 상기 폴딩 라인 성형홈에 정합되어 상기 폴딩 라인이 성형되게 하는 볼록한 폴딩 라인 성형돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 폴딩 라인 성형돌기의 일단 측 또는 양단 측은 상기 상부금형의 측면 측으로 단면 형상이 점층적으로 축소되게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 밀폐면 및 상기 수납부 선단 측 및 후단 측에 인접한 위치에 상기 폴딩 라인의 연장단을 성형하는 상기 폴딩 라인 성형돌기 및 상기 폴딩 라인 성형홈의 연장단 외측으로는 상기 돌출부들 및 양측 상기 테라스를 평평하게 가압하는 가압영역이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 상부금형들의 내부에는 발열체가 내장될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에서, 상기 상부금형들은 X축 이송수단의 작동에 의해 상기 하부금형들과 함께 폴딩 라인 성형위치로 안내되고, Z축 이송수단의 작동에 의해 하강해 상기 성형 가공면에 안치된 상기 돌출부들과 상기 테라스 사이를 가압해 상기 돌출부들 및 상기 테라스 사이에 상기 폴딩 라인들이 굽힘 성형되게 하며, 상기 폴딩 라인 성형 완료 시 상기 Z축 이송수단의 작동에 의해 상승하며, 동시에 상기 하부금형들과 함께 상기 X축 이송수단의 작동에 의해 복귀될 수 있다.
본 발명에 의하면, 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부들에 폴딩 기준선인 폴딩 라인을 용이하게 형성할 수 있게 하며, 그로 인해 후행 공정에서 돌출부를 용이하게 폴딩시킬 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 폴딩 라인 성형 시 열과 압력을 부여하기 때문에 폴딩 라인 성형으로 인해 전기적 절연성이 파괴된 부분으로 용융된 접착층을 유동시킬 수 있으며, 그로 인해 접착층에 대한 전기적 절연성을 확보할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 3면 실링 파우치형 이차전지를 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명과 관련된 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부들이 폴딩되는 공정을 개략적 나타낸 공정도.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 상부금형 및 하부금형을 확대하여 나타낸 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 상부금형 및 하부금형을 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치에 의해 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부들에 성형된 폴딩 라인을 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명과 관련된 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부들이 폴딩되는 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명과 관련된 3면 실링 파우치형 이차전지(10; 도 1 참조)의 밀폐면(16)의 양단 측과, 밀폐면(16)의 양단 측과 이어지는 양측 테라스(20; terrace)에 형성되는 돌출부(18; shark fin)들은 폴딩 라인 형성공정(S1), 폴딩 공정(S2) 및 히팅 프레스 공정(S3)을 순차적으로 거치면서 기 설정된 형상으로 폴딩(folding)된다.
폴딩 라인 형성공정(S1)은 밀폐면(16)의 양단 측에 형성되는 테라스(20)와 돌출부(18)들 사이에 폴딩 기준선인 폴딩 라인(L; 도 6 참조)들을 성형하는 공정이고, 폴딩 공정(S2)은 폴딩 라인(L)을 기준으로 돌출부(18)들을 상부 측으로 폴딩시키는 공정이며, 히팅 프레스 공정(S3)은 폴딩된 돌출부(18)들이 본래의 형상으로 되돌아오지 않도록 폴딩된 돌출부(18)들의 형상을 완성시키는 공정이다.
바람직하게는, 돌출부(18)들은 밀폐면(16)과 수평을 이루도록 270ㅀ 이상 폴딩(folding)된다.
더욱 바람직하게는, 히팅 프레스 공정(S3) 이후에는 히팅 프레스 공정(S3)에서 가열된 돌출부(18)를 냉각시키는 냉각공정이 더 포함될 수 있다.
한편, 폴딩 라인 형성공정(S1), 폴딩 공정(S2) 및 히팅 프레스 공정(S3)을 수행하는 장치들은 도시된 바와 같이 공정진행경로(D)의 일측으로 나란히 설치된다.
그리고 돌출부(18)들 폴딩을 위해서 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 밀폐면(16) 측이 공정진행경로(D)의 일측과 마주하도록 눕혀진 상태로 셀 이송 셔틀(도시되지 않음)에 진공 흡착되며, 이렇게 셀 이송 셔틀에 탑재된 3면 실링 파우치형 이차전지(10)는 셀 이송 셔틀의 작동에 의해 폴딩 라인 형성공정(S1), 폴딩 공정(S2) 및 히팅 프레스 공정(S3)을 순차적으로 거치게 된다.
여기서, 공정진행경로(D)는 도시된 바와 같이 Y축 방향(도 2 참조)을 따라 형성되는 것으로, 돌출부(18)들의 폴딩을 위해 3면 실링 파우치형 이차전지(10)가 셀 이송 셔틀에 탑재되어 이송되는 경로를 의미한다.
본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치(100)는 전술한 공정 중 폴딩 라인 성형공정(S1)을 수행하는 장치이다.
첨부된 도면 중에서, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치(100)는 하부금형(120a, 120b) 및 상부금형(130a, 130b)을 포함한다.
먼저, 하부금형(120a, 120b)은 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방)의 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부(18)들의 하부면과 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20)의 하부면이 안치된다.
하부금형(120a, 120b)은 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방) 선단 측 및 후단 측에 형성된 돌출부(18)들에 각각 마주하도록 한 쌍으로 제공된다.
하부금형(120a, 120b)들은 도시된 바와 같이 대략 육면체 형상으로 제공되며, 하부금형(120a, 120b)들의 상부면 상에는 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방) 선단 및 후단 외측으로 형성되는 돌출부(18)와 테라스(20)가 안치되는 성형 가공면(124a, 124b)이 형성된다.
이때, 성형 가공면(124a, 124b)은 도시된 바와 같이 공정진행경로(D)와 마주하는 하부금형(120a, 120b)들의 전면과 이어지도록 하부금형(120a, 120b)들의 상부면 상에 침강되게 형성되고, 성형 가공면(124a, 124b)에는 밀폐면(16)의 길이방향, 즉 Y축 방향으로 연장되는 오목한 폴딩 라인 성형홈(126a, 126b)이 형성된다.
이러한 하부금형(120a, 120b)들은 폴딩 라인(L) 성형 시 통상의 X축 이송수단의 작동에 의해 상부금형(130a, 130b)들과 함께 X축 방향을 따라 폴딩 라인 성형위치로 안내되는데, 이때 성형 가공면(124a, 124b)에는 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방) 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부(18)들의 하부면과 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20)의 하부면이 안치된다. 그리고 폴딩 라인(L) 성형 완료 시 상부금형(130a, 130b)들과 함께 전술한 X축 이송수단의 작동에 의해 X축 방향을 따라 복귀된다.
첨부된 도면 상에서는 X축 이송수단으로 통상의 공압 실린더가 도시되어 있지만, X축 이송수단을 공압 실린더로 한정하는 것이 아님을 누구나 알 수 있을 것이다.
상부금형(130a, 130b)은 하부금형(120a, 120b)들에 안치된 돌출부(18)들과, 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20)를 가압해 돌출부(18)들과 테라스(20) 사이에 폴딩 라인(L)들이 굽힘 성형되게 한다.
상부금형(130a, 130b)은 하부금형(120a, 120b)들과 마찬가지로 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 밀폐면(16) 및 수납부(14) 선단 측 및 후단 측에 형성된 돌출부(18)들에 각각 마주하도록 한 쌍으로 제공된다.
상부금형(130a, 130b)들은 도시된 바와 같이 대략 육면체 형상으로 제공되며, 상부금형(130a, 130b)들의 하부면 상에는 폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b)가 형성된다.
폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b)들은 도시된 바와 같이 Y축 방향으로 연장되며 하부금형(120a, 120b)의 폴딩 라인 성형홈(126a, 126b)에 정합된다.
이때, 폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b)의 일단 측 또는 양단 측은 상부금형(130a, 130b)의 측면 측으로 단면 형상이 점층적으로 축소되게 형성된다. 이는 폴딩 라인(L) 성형 시 밀폐면(16) 및 수납부(14)의 선단 측 및 후단 측에 인접한 폴딩 라인(L)의 연장단 측을 완만한 곡률로 굽혀지게 하기 위함이다.
바람직하게는, 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방) 선단 측 및 후단 측에 인접한 위치에 폴딩 라인(L)의 연장단을 형성하는 폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b) 및 폴딩 라인 성형홈(126a, 126b)의 연장단 외측으로는 돌출부(18)들 및 양측 테라스(20)를 평평하게 가압하는 폴딩 라이(L)들의 손상을 방지하는 가압영역(도시되지 않음)이 형성될 수 있다.
이러한 상부금형(130a, 130b)들은 폴딩 라인(L) 성형 시 전술한 X축 이송수단의 작동에 의해 하부금형(120a, 120b)들과 함께 X축 방향을 따라 폴딩 라인 성형위치로 안내되고, 상부금형(130a, 130b)들은 통상의 Z축 이송수단의 작동에 의해 Z축 방향을 따라 하강해 하부금형(120a, 120b)들의 성형 가공면(124a, 124b)에 안치된 돌출부(18)들과, 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20) 사이를 가압해 돌출부(18)들 및 테라스(20)를 고르고 판판하게 펼치면서 동시에 돌출부(18)들과 테라스(20) 사이에 폴딩 라인(L)들이 굽힘 성형되게 한다.
즉, 상부금형(130a, 130b)의 폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b)들은 하부금형(120a, 120b)들의 성형 가공면(124a, 124b)에 안치된 돌출부(18)들과 테라스(20) 사이를 폴딩 라인 성형홈(126a, 126b) 내부로 인도하며 가압해 폴딩 라인(L)이 굽힘 성형되게 한다.
그리고 폴딩 라인(L) 성형 완료 시 상부금형(130a, 130b)들 전술한 Z축 이송수단의 작동에 의해 Z축 방향을 따라 상승하며 동시에 전술한 X축 이송수단의 작동에 의해 하부금형(120a, 120b)과 함께 X축 방향을 따라 복귀된다.
첨부된 도면 상에서는 Z축 이송수단으로 통상의 공압 실린더가 도시되어 있지만, Z축 이송수단을 공압 실린더로 한정하는 것이 아님을 누구나 알 수 있을 것이다.
한편, 하부금형(120a, 120b)들의 내부에는 폴딩 라인(L) 성형 시 하부금형(120a, 120b)들을 대략 200℃의 온도를 유지하도록 가열하는 통상의 발열체(122a, 122b)가 내장되고, 마찬가지로 상부금형(130a, 130b)들의 내부에는 폴딩 라인(L) 성형 시 상부금형(130a, 130b)들을 대략 200℃의 온도를 유지하도록 가열하는 통상의 발열체(132a, 132b)가 내장된다.
이렇게 발열체(122a, 122b, 132a, 132b)에 의해 가열되는 하부금형(120a, 120b)들 및 상부금형(130a, 130b)들은 폴딩 라인(L) 성형 시 돌출부(18)들과 테라스(20)들의 접착층에 열을 전달해 접착층을 용융시키는데, 용융된 접착층은 하부금형(120a, 120b) 및 상부금형(130a, 130b)에 의해 가압되면서 전기적으로 절연성이 파괴된 부분으로 유동해 전기적 절연성이 파괴된 절연층을 복원시킨다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치(100)의 작동상태를 간략하게 설명한다.
선행공정에서 3면 실링 파우치형 이차전지(10)가 셀 이송 셔틀에 탑재되어 폴딩 라인 성형위치로 안내되면, 우선 발열체(122a, 122b, 132a, 132b)를 작동시켜 하부금형(120a, 120b)들 및 상부금형(130a, 130b)를 가열시킨다.
그리고 X축 이송수단을 작동시켜 하부금형(120a, 120b)들 및 상부금형(130a, 130b)들을 폴딩 라인 성형위치로 이동시킨다.
이때, 하부금형(120a, 120b)들의 성형 가공면(124a, 124b)에는 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 밀폐면(16) 및 수납부(14; 본방) 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부(18)들의 하부면과 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20)의 하부면이 안치된다.
전술한 바와 같이 하부금형(120a, 120b)의 성형 가공면(124a, 124b)에 돌출부(18)들의 하부면과 돌출부(18)들과 이어지는 테라스(20)의 하부면이 안치되면, Z축 이송수단을 작동시켜 상부금형(130a, 130b)들을 하부금형(120a, 120b)의 성형 가공면(124a, 124b) 측으로 하강시킨다.
이때, 상부금형(130a, 130b)들은 하부금형(120a, 120b)들의 성형 가공면(124a, 124b)에 안치된 돌출부(18)들과 테라스(20)를 가압해 돌출부(18)들 및 테라스(20)를 고르고 판판하게 펼치며, 동시에 상부금형(130a, 130b)들의 폴딩 라인 성형돌기(134a, 134b)들은 돌출부(18)들과 테라스(20) 사이를 폴딩 라인 성형홈(126a, 126b) 내부로 인도하며 가압해 폴딩 라인(L)들이 굽힘 성형되게 한다.
이때, 폴딩 라인(L)들은 도 6에 도시된 바와 같이 3면 실링 파우치형 이차전지(10)를 평면에서 봤을 때 밀폐면(16)의 양단 측과 마주하는 양측 테라스(20)의 끝단에서부터 수납부(14; 본방) 인접 위치까지 밀폐면(16)과 일직선을 이루도록 형성되되, 폴딩 라인(L)들은 양측 테라스(20)의 실링 영역에 대응하는 길이를 가지도록 형성되며, 폴딩 라인(L)들과 수납부(14; 본방)은 1㎜이상의 간격을 유지하도록 형성된다.
그리고 이와 동시에 하부금형(120a, 120b)들 및 상부금형(130a, 130b)들은 돌출부(18)들과 테라스(20)에 열을 전달해 접착층을 용융시키며, 용융된 접착층은 하부금형(120a, 120b) 및 상부금형(130a, 130b)에 의해 가압되면서 전기적으로 절연성이 파괴된 부분으로 유동된다.
한편, 폴딩 라인(L)의 성형이 완료되면, Z축 이송수단을 작동시켜 상부금형(130a, 130b)들을 복귀시키고, 동시에 X축 이송수단의 작동시켜 하부금형(120a, 120b)들과 상부금형(130a, 130b)들을 복귀시킨다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치(100)는 3면 실링 파우치형 이차전지(10)의 돌출부(18)들에 폴딩 기준선인 폴딩 라인을 용이하게 성형할 수 있게 하며, 그로 인해 후행 공정에서 돌출부(18)를 용이하게 폴딩시킬 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치(100)는 폴딩 라인(L) 성형 시 열과 압력을 부여하기 때문에 폴딩 라인(L) 성형으로 인해 전기적 절연성이 파괴된 부분으로 용융된 접착층을 유동시킬 수 있으며, 그로 인해 접착층에 대한 전기적 절연성을 확보할 수 있게 한다.

Claims (10)

  1. 3면 실링 파우치형 이차전지의 밀폐면 및 수납부 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 테라스의 하부면이 안치되는 하부금형; 및
    상기 하부금형들에 안치된 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스를 가압해 상기 돌출부들과 상기 테라스 사이에 폴딩 라인들이 형성되게 하는 상부금형;을 포함하며,
    상기 폴딩 라인들은 상기 밀폐면과 마주하는 상기 테라스 양측 끝단에서부터 상기 밀폐면 및 상기 수납부 인접 위치까지 상기 밀폐면과 일직선을 이루도록 성형되되,
    상기 폴딩 라인들은 상기 테라스 실링 영역에 대응하는 길이를 가지도록 성형되고, 상기 폴딩 라인들은 상기 수납부와 1㎜이상의 간격을 유지하도록 성형되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부금형들의 상부면 상에는 상기 밀폐면 및 수납부 선단 측 및 후단 측 외측으로 형성된 상기 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스의 하부면이 안치되는 성형 가공면이 형성되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 성형 가공면에는 상기 밀폐면의 길이방향을 따라 오목한 폴딩 라인 성형홈이 형성되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부금형들의 내부에는 발열체가 내장되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부금형들은 X축 이송수단의 작동에 의해 상기 상부금형들과 함께 폴딩 라인 성형위치로 안내되어 상기 돌출부들과, 상기 돌출부들과 이어지는 상기 테라스의 하부면을 상기 성형 가공면에 안치시키고, 상기 폴딩 라인 성형 완료 시 상기 상부금형들과 함께 상기 X축 이송수단의 작동에 의해 복귀되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부금형들의 하부면 상에는 상기 밀폐면의 길이방향을 따라 연장되고 상기 폴딩 라인 성형홈에 정합되어 상기 폴딩 라인이 성형되게 하는 볼록한 폴딩 라인 성형돌기가 형성되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 폴딩 라인 성형돌기의 일단 측 또는 양단 측은 상기 상부금형의 측면 측으로 단면 형상이 점층적으로 축소되게 형성되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 밀폐면 및 상기 수납부 선단 측 및 후단 측에 인접한 위치에 상기 폴딩 라인의 연장단을 성형하는 상기 폴딩 라인 성형돌기 및 상기 폴딩 라인 성형홈의 연장단 외측으로는 상기 돌출부들 및 양측 상기 테라스를 평평하게 가압하는 가압영역이 형성되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부금형들의 내부에는 발열체가 내장되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부금형들은 X축 이송수단의 작동에 의해 상기 하부금형들과 함께 폴딩 라인 성형위치로 안내되고, Z축 이송수단의 작동에 의해 하강해 상기 성형 가공면에 안치된 상기 돌출부들과 상기 테라스 사이를 가압해 상기 돌출부들 및 상기 테라스 사이에 상기 폴딩 라인들이 굽힘 성형되게 하며, 상기 폴딩 라인 성형 완료 시 상기 Z축 이송수단의 작동에 의해 상승하며, 동시에 상기 하부금형들과 함께 상기 X축 이송수단의 작동에 의해 복귀되는 3면 실링 파우치형 이차전지의 돌출부 성형장치.
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