WO2023149729A1 - 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치 및 폴딩방법 - Google Patents

파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치 및 폴딩방법 Download PDF

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WO2023149729A1
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folding
heating
sealing part
pouch
heating step
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조희윤
최용수
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Definitions

  • the present invention relates to a folding device and a folding method for folding a sealing portion formed along the rim of a pouch-type secondary battery, and more particularly, to a problem of a conventional structure in which excessive pressure is applied to the sealing portion and damage occurs to the sealing portion. It relates to a folding device and folding method for a pouch-type secondary battery sealing unit capable of solving the problem.
  • secondary batteries capable of charging and discharging are being developed not only for digital devices but also for vehicles such as electric vehicles.
  • Secondary batteries can be classified in various ways according to the material and external shape of the cathode and anode, but among them, lithium secondary batteries using lithium compounds have high capacity and low self-discharge rate, replacing conventional nickel-cadmium secondary batteries. It is being used.
  • the lithium secondary battery can be manufactured in various shapes, and is typically manufactured in a cylindrical type, a prismatic type, or a pouch type.
  • the pouch-type secondary battery includes a pouch and an electrode assembly built into the pouch to charge and discharge electrical energy.
  • the electrode assembly is configured by alternately stacking negative electrodes and positive electrodes together with separators, and the electrode tabs composed of negative electrode tabs protruding from the negative electrodes and positive electrode tabs protruding from the positive electrodes are bonded to electrode leads and are connected to one side of the electrode lead. The ends are made to protrude out of the pouch.
  • the positive electrode tab and the negative electrode tab may be disposed on opposite sides of each other or may be disposed on the same side to be spaced apart from each other.
  • the pouch is made of a structure that can be separated into two parts (eg, a structure that can be separated into an upper part and a lower part) so that one side and the other side of the electrode assembly can be covered and accommodated, and the electrode assembly and the electrolyte are inside.
  • the sealing portion (1) When mounted on the separated two parts are bonded to form the sealing portion (1).
  • the pouch 2 may be manufactured such that an upper portion and a lower portion of the pouch 2 are each formed with grooves of a predetermined size so as to accommodate the electrode assembly, and the edges of the grooves are formed flat along the circumference. there is.
  • the sealing unit 1 of the pouch 2 is heated through the heating blocks 3a and 3b.
  • the heating blocks 3a and 3b are composed of an upper mold 3a and a lower mold 3b that can slide away from or close to each other, and the upper mold 3a and lower mold 3b are provided in a heated state to a predetermined temperature. .
  • the upper mold 3a and the lower mold 3b pressurize and heat the sealing part 1 up and down, thereby sealing the sealing part 1 heat-seal. And, in a state where the lower mold 3b supports the sealing part 1 downward, the upper mold 3a slides in the lateral direction (left-right direction in FIG. 1) to fold the sealing part 1.
  • the sealing unit 1 may be folded through a separate folding device (not shown) after being separated from the heating block.
  • the heating method through pressurization of the upper and lower molds 3a and 3b may cause damage such as insulation breakdown to the synthetic resin layer made of thermoplastic resin included in the pouch 1.
  • the heating blocks 3a and 3b have a problem in that it is difficult to maintain sealing quality due to a temperature deviation occurring as they are repeatedly used.
  • the present invention solves the problem of damage to the synthetic resin layer by the pressure generated by direct contact when heating the sealing part, and a pouch-type secondary battery sealing part folding device capable of heating the sealing part while maintaining a uniform temperature, and
  • the main purpose is to provide a folding method.
  • the present invention provides a folding method and a folding device for a pouch-type secondary battery in which a sealing portion protrudes in a lateral direction (left-right direction based on the drawing) along the circumference of a pouch containing an electrode assembly. do.
  • a folding method is a method for folding a sealing portion of a pouch-type secondary battery, comprising: a sealing portion heating step of heating the sealing portion; and a folding step of pressing and folding the heated sealing portion, wherein the heating step includes a non-contact heating step of heating the sealing portion by irradiating light with a heating lamp.
  • the sealing part includes a layer made of a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is polypropylene.
  • the light emitted from the heating lamp is an infrared ray.
  • the heating step further includes a contact heating step of heating the heated heating block by bringing it into contact with the sealing part.
  • the heating step is configured so that the non-contact heating step is performed after the contact heating step is performed, or the contact heating step is performed after the non-contact heating step is performed.
  • either one of the contact heating step and the non-contact heating step proceeds first, then a part of the folding step proceeds, and after the other one of the contact heating step and the non-contact heating step proceeds, the rest of the folding step proceeds. It is done.
  • a non-contact heating step in which a heating lamp irradiates light to heat the sealing part is performed a plurality of times. After this is done, the rest of the folding step takes place.
  • a taping step of attaching a fixing tape so that the folded sealing portion is fixed is completed.
  • a folding device is a folding device for a pouch-type secondary battery sealing portion in which the sealing portion protrudes in the lateral direction of a pouch containing an electrode assembly, and includes a heating unit for heating the sealing portion; and a folding unit for pressing and folding the heated sealing unit, wherein the heating unit includes a heating lamp for heating the sealing unit by radiating light. At this time, the heating lamp is disposed at each of the upper and lower sides of the sealing unit to simultaneously heat the upper and lower surfaces of the sealing unit.
  • the heating unit includes an upper mold and a lower mold that can slide away from or close to each other, and at least one of the upper mold and lower mold is heated to a predetermined temperature so that when the sealing part enters between the upper mold and the lower mold, the sealing part fits. It further includes a heating block that touches and heats. At this time, the heating lamp and the heating block are configured to slide so that the positions of each other can be changed.
  • the folding unit may include a fixing unit for fixing a bending point of the sealing unit when folding is performed; and a pressing unit for pressing the sealing unit in a direction in which folding is performed.
  • the present invention having the above technical features solves the conventional problem of damage caused by pressure acting on the sealing part (by direct contact of the heating block) because heating is performed by irradiating infrared rays from the heating lamp to the sealing part.
  • the heating temperature can be maintained uniformly compared to the conventional contact heating method, the sealing quality of the sealing part can be kept constant.
  • contact heating can be performed by bringing the heated heating block into contact with the sealing portion to heat, it is possible to heat the sealing portion while applying appropriate pressure.
  • the contact heating is additionally performed before and after the non-contact heating is performed, the pressure applied to the sealing portion can be lowered compared to the conventional method. Therefore, damage to the sealing portion can be prevented.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which folding of a pouch-type secondary battery sealing unit is performed according to a conventional method.
  • FIG. 2 is a view showing the folding of the pouch-type secondary battery sealing part in a state in which non-contact heating is performed in the heating step according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view illustrating the following steps after the steps shown in FIG. 2 are performed;
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the sealing part is folded through the same steps as in FIG. 2, but contact heating is performed in the first heating step and non-contact heating is performed in the second heating step.
  • FIG. 5 is a view showing that the sealing part is folded through the same steps as in FIG. 2, but non-contact heating is performed in the first heating step and contact heating is performed in the second heating step.
  • the present invention relates to a method and a folding device for folding the sealing portion of a pouch-type secondary battery in which the sealing portion 1 protrudes in a lateral direction (left-right direction with reference to FIG. 2) along the circumference of a pouch 2 containing an electrode assembly.
  • the present invention provides a method of folding the sealing portion 1 of a pouch-type secondary battery as a first embodiment.
  • the folding method according to the present invention includes a heating step and a folding step, but the heating step includes a non-contact heating step in which direct contact between the sealing part 1 and the heat source does not occur.
  • the heating step is a process of heating the sealing part 1 to a predetermined temperature, and is performed at least twice or more during the folding method provided in this embodiment, but at least one of them is a heating lamp 11 It consists of a non-contact heating step of heating by irradiating light to the sealing part (1).
  • the heating lamp 11 described herein provides an output capable of heating the sealing part 1 to a predetermined temperature so that the heating lamp 11 can heat the sealing part 1 through radiant heat, and provides an output for heating the sealing part 1 to a predetermined temperature. (1) It is considered that light can be irradiated evenly throughout.
  • FIG. 2 is a view including a state in which the pouch-type secondary battery sealing part is folded in a state in which non-contact heating is performed in the heating step according to the present invention. That is, FIG. 2 is a view showing the progress of the first heating step ⁇ A>, the first folding step ⁇ B>, the second folding step ⁇ C>, and the second heating step ⁇ D>, and FIG. After the steps shown in 2 are completed, the following steps (third folding step ⁇ E>, fourth folding step ⁇ F>, taping step ⁇ G>) are shown.
  • the folding method according to the present invention is performed by repeating each of the heating step and the folding step a plurality of times.
  • the first heating step ⁇ A> is performed in a state in which the sealing part 1 is spread flat.
  • the sealing part 1 is heated to a predetermined temperature by irradiating infrared rays to the upper and lower surfaces of the sealing part 1 in a state where the heating lamps 11 are disposed on the upper and lower sides of the sealing part 1, respectively.
  • infrared rays irradiated in this embodiment are near infrared rays belonging to the shortest wavelength region.
  • Near-infrared rays are infrared rays having a wavelength in the range of 750 nm to 4 ⁇ m, and heating can be performed in a relatively shorter time than mid-infrared rays or far-infrared rays, and there is an advantage in that safety of workers can be secured even when exposed for a long time.
  • Heating may be performed by irradiating ultraviolet rays having a shorter wavelength instead of infrared rays, but when using ultraviolet rays, the safety of the worker cannot be guaranteed. to provide. Therefore, the heating lamp may be a halogen lamp, an LED lamp, a diode lamp, or the like capable of irradiating near infrared rays.
  • the sealing part 1 includes a layer made of a thermoplastic resin, and the thermoplastic resin is polypropylene. Therefore, when heat is applied, the flexibility of the sealing portion 1 increases (it becomes more flexible).
  • the folding step may be performed by a folding unit 20 included in a folding device to be described later.
  • the folding part 20 includes fixing parts 21 and 23 for fixing the bending point of the sealing part 1 when folding is performed and a pressing part 22 for pressing the sealing part 1 in the direction in which folding is performed. , 24). Therefore, in a state where the fixing parts 21 and 23 support the sealing part so that the sealing part is fixed, the pressing parts 22 and 24 slide so that the predetermined point of the sealing part 1 is bent, and the sealing part 1 is folded. It is done.
  • the folding step is the first folding step ⁇ B> shown in FIG. 2 and the second folding step ⁇ C> shown in FIG. 3 according to the length and thickness of the sealing part 1 and according to the number of times of folding.
  • the third folding step ⁇ E> and the fourth folding step ⁇ F> may be divided into a plurality of times. That is, the folding steps may be selectively deleted, repeated or added according to the length and thickness of the sealing part 1 .
  • the fixing parts 21 and 23 and the pressing parts 22 and 24 may be provided for different types of devices.
  • the fixing part 21 in the first folding step ⁇ B>, in order to bend the sealing part 1 at a right angle, the fixing part 21 is provided in the form of a plate with a slit or hole, and when the sealing part enters the slit or hole, the pressing part 22 By sliding in the vertical direction, the sealing part can be folded at an angle of 90°.
  • the fixing part 23 may be provided (in the form of a plate or block) to support the lower surface of the sealing part 1 so that the sealing part 1 is folded at 180 °, and the pressing part 24 ) can slide on the fixing part 23 in a horizontal direction (left-right direction in FIG. 2) to fold the sealing part 1 at an angle of 180°.
  • the second heating step ⁇ D> is performed.
  • the fourth folding step ⁇ F> is performed to maintain the shape of the folded part or to adjust the folding angle. is done selectively.
  • a taping step of attaching the fixing tape 30 is performed so that the folded sealing part is fixed.
  • the heating step may be added as needed or performed only once during the folding step.
  • At least one of the plurality of heating steps consists of a non-contact heating step in which the heating lamp 11 irradiates light to the sealing part 1 to heat it (at this time, if the heating step is performed once, it is a non-contact heating step) ).
  • the heating step may further include a contact heating step of heating the heated heating blocks 12a and 12b by contacting the sealing part 1 so that an appropriate pressure can be applied when heating the sealing part 1. .
  • the heating step provided in this embodiment is configured such that the non-contact heating step is performed after the contact heating step is performed, or the contact heating step is performed after the non-contact heating step is performed.
  • either one of the contact heating step and the non-contact heating step proceeds first, then a part of the folding step proceeds, and after the other one of the contact heating step and the non-contact heating step proceeds, the rest of the folding step proceeds. It is done.
  • FIG. 4 is a view showing that the sealing part is folded through the same steps as in FIG. 2, but contact heating is performed in the first heating step and non-contact heating is performed in the second heating step.
  • FIG. 5 is the same step as FIG. 2 The folding of the sealing part is performed through, but the non-contact heating is performed in the first heating step and the contact heating is performed in the second heating step.
  • the heating step is performed a plurality of times, but as shown in FIG. 4, the contact heating step through the heating blocks 12a and 12b first proceeds, and then some of the folding steps proceed, and in that state the heating lamp ( After the non-contact heating step in which 11) irradiates and heats the sealing unit 1 with light, the remaining steps of the folding step may be sequentially performed.
  • the non-contact heating step is performed first, then part of the folding step is performed, and the contact heating step is performed again in that state, and then the rest of the folding step is performed.
  • the folding method provided in the first embodiment is performed as a non-contact heating step at least once while a plurality of heating steps are in progress, but a contact heating step may also be optionally included.
  • the present invention provides a device for folding the sealing portion 1 of a pouch-type secondary battery as a second embodiment.
  • a folding device according to the present invention is a folding device for a pouch-type secondary battery sealing unit in which the sealing unit protrudes in the lateral direction of a pouch containing an electrode assembly, and includes a heating unit and a folding unit 20.
  • the heating unit is configured to heat the sealing unit 1 to a predetermined temperature, and includes a heating lamp 11 for heating the sealing unit 1 by irradiating light, and the heating lamp 11 It is disposed on each of the upper and lower sides of the part 1 to heat the upper and lower surfaces of the sealing part 1 at the same time.
  • the heating unit provided in this embodiment may further include heating blocks 12a and 12b in addition to the heating lamp 11 for heating the sealing unit by irradiating light thereon.
  • the heating blocks 12a and 12b include upper molds 12a and lower molds 12b that can slide away from or close to each other, and at least one of the upper molds 12a and lower molds 12b is maintained at a predetermined temperature.
  • the sealing part 1 enters between the upper mold 12a and the lower mold 12b by being heated, it comes into contact with the sealing part 1 and heats it. At this time.
  • the upper mold 12a and the lower mold 12b may apply appropriate pressure to the sealing part 1 .
  • heating lamp 11 and the heating blocks 12a and 12b are configured to slide so that the positions of each other can be changed.
  • the folding unit 20 is configured to press and fold the heated sealing unit 1 .
  • the folding part includes fixing parts 21 and 23 for fixing the bending point of the sealing part when folding is performed and pressing parts 22 and 24 for pressing the sealing part 1 in the direction in which folding is performed.
  • the fixing parts 21 and 23 have slits or holes so that the sealing part can enter (as described above) to efficiently fix the sealing part according to the length and thickness of the sealing part 1 and according to the number of times of folding. It can be provided in the form of a fine plate. Alternatively, the fixing part may be provided in a plate or block shape to support the bottom surface while the sealing part is folded at 180°.
  • pressing parts 22 and 24 may be configured to slide so that appropriate pressure is applied in various directions so that folding can be performed according to the rotational position of the sealing part 1.
  • the present invention having the above technical characteristics solves the problem of the conventional method in which pressure is applied to the sealing part 1 and damage occurs because the heating is performed by irradiating infrared rays from the heating lamp 11 to the sealing part 1 can do.
  • the heating temperature can be maintained uniformly compared to the conventional contact heating method, the sealing quality of the sealing unit 1 can be maintained constant.
  • the sealing portion 1 can be heated while applying appropriate pressure.
  • the contact heating is additionally performed before and after the non-contact heating is performed, the pressure applied to the sealing part 1 can be lowered compared to the conventional method. Therefore, damage to the sealing portion can be prevented.

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Abstract

본 발명에 따른 폴딩방법은 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법으로써, 상기 실링부를 가열하는 실링부 가열단계; 및 가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩단계;를 포함하고, 상기 가열단계는 가열램프가 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계;를 포함한다. 본 발명에 따른 폴딩장치는 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치로써, 상기 실링부를 가열하는 가열부; 및 가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩부;를 포함하고, 상기 가열부는 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 가열램프를 포함하며, 상기 가열램프는 실링부의 상측과 하측 각각에서 배치되어 상기 실링부의 상면과 하면을 동시에 가열한다.

Description

파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치 및 폴딩방법
관련 출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 02월 07일자 한국특허출원 제10-2022-0015836호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 파우치형 이차전지의 테두리를 따라 형성되는 실링부를 폴딩하기 위한 폴딩장치 및 폴딩방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 실링부에 과도한 압력이 가해져 실링부에 손상이 발생하는 종래 구조의 문제를 해소할 수 있는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치 및 폴딩방법에 관한 것이다.
개인 휴대단말, 전기 자동차 분야를 포함하여 여러 분야에서 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
일차전지와는 달리 충방전이 가능한 이차전지는 디지털 기기뿐만 아니라 전기 자동차 등과 같은 운송수단용으로도 개발이 이뤄지고 있다.
이차전지는 양극과 음극의 재질 및 외부 형상에 따라 다양하게 분류될 수 있으나, 이 중에서 리튬 화합물을 사용하는 리튬 이차전지는 용량이 크고 자가 방전율이 적어 종래의 니켈-카드뮴 이차전지 등을 대신하여 널리 사용되고 있다.
그리고, 상기 리튬 이차전지는 다양한 형태로 제조 가능한데, 대표적으로 원통형(cylinder type), 각형(prismatic type), 파우치형(pouch type)으로 제조되는 것이 일반적이다.
이중, 파우치형 이차전지는 파우치와 상기 파우치에 내장되어 전기 에너지를 충방전하는 전극조립체를 포함한다.
상기 전극조립체는 음극과 양극이 분리막과 함께 교대로 적층되어 구성되며, 상기 음극들에서 돌출된 음극탭 및 양극들에서 돌출된 양극탭로 구성되는 전극탭은 전극리드와 접합되며 상기 전극리드의 일측 끝단은 파우치 외부로 돌출되도록 제조된다. 이때, 상기 양극과 음극의 제조 방식에 따라서 양극탭과 음극탭은 서로 반대측 변에 위치하도록 배치될 수도 있고, 동일한 변에서 서로 이격되도록 배치될 수도 있다.
한편, 상기 파우치는 전극조립체의 일측면과 타측면을 덮어서 수용할 수 있도록 두 부분으로 분리될 수 있는 구조(가령, 상부와 하부로 분리될 수 있는 구조)로 제조되고, 전극조립체와 전해액이 내부에 탑재되면 분리된 두 부분은 접합되어 실링부(1)를 형성된다.
예를 들어, 상기 파우치(2)는 상부와 하부 각각이 전극조립체가 수용될 수 있도록 소정의 크기로 파인 형태로 홈이 각각 형성되고, 상기 홈의 테두리는 둘레를 따라 평평하게 형성되게 제조될 수 있다.
따라서, 상기 전극조립체가 탑재된 후, 파우치(2)의 상부와 하부가 닫히면 서로의 테두리는 맞닿게 되고, 그 상태에서 서로 열융착되어 밀봉이 이뤄지는 실링부(1)가 파우치(2)의 테두리를 따라 형성된다.
종래 방식에 따라 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩이 이뤄지는 모습이 나타난 도 1을 참조하면, 파우치(2)의 실링부(1)는 히팅블럭(3a, 3b)을 통해 가열이 이뤄졌다. 상기 히팅블럭(3a, 3b)은 서로 간에 멀어지거나 근접하도록 활주가능한 상형(3a)과 하형(3b)으로 구성되며, 상형(3a)과 하형(3b)은 미리정해진 온도로 가열된 상태로 제공된다.
그리고, 상기 상형(3a)과 하형(3b) 사이로 실링부(1)가 진입하면 상기 상형(3a)과 하형(3b)은 위아래로 실링부(1)를 가압하며 가열하여 상기 실링부(1)를 열융착시킨다. 그리고, 하형(3b)이 실링부(1)를 아래로 받쳐주는 상태에서 상형(3a)이 측방향(도 1에서 좌우방향)으로 활주하여 실링부(1)를 폴딩시키도록 구성되었다. 또는 실링부(1)는 히팅블럭에서 이탈한 후 별도의 폴딩장치(미도시)를 통하여 폴딩이 이뤄지기도 하였다.
하지만, 이와 같이 상형(3a)과 하형(3b)의 가압을 통한 가열방식은 파우치(1)에 포함된 열가소성 수지로 제조된 합성수지층에 절연 파괴와 같은 손상을 유발할 가능성이 있었다. 또한, 히팅블럭(3a, 3b)은 반복 사용함에 따라 온도편차가 발생하여 실링품질을 유지하기 어려운 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 실링부를 가열할 때 직접적인 접촉에 의해 발생하는 압력에 의해 합성수지층이 손상되는 문제점을 해소하고, 균일한 온도를 유지하며 실링부를 가열할 수 있는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치 및 폴딩방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전극조립체를 내장한 파우치의 둘레를 따라 측방향(도면 기준 좌우 방향)으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지의 실링부 폴딩방법 및 폴딩장치를 제공한다.
본 발명에 따른 폴딩방법은, 파우치형 이차전지의 실링부 폴딩방법으로써, 상기 실링부를 가열하는 실링부 가열단계; 및 가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩단계;를 포함하고, 상기 가열단계는 가열램프가 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실링부는 열가소성 수지로 제조된 층을 포함하되, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene)이다.
상기 가열램프에서 조사되는 빛은 적외선이다.
상기 가열단계는 가열된 히팅블럭을 실링부에 접촉시켜 가열하는 접촉식가열단계;를 더 포함한다.
상기 가열단계는 접촉식가열단계가 이루어진 후, 비접촉식가열단계가 진행되거나, 또는 비접촉식가열단계가 이루어진 후, 접촉식가열단계가 진행되게 구성된다.
이때, 상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 어느 하나가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 다른 하나가 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄진다.
상기 가열단계는 가열램프가 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계가 복수 회 진행되되, 비접촉식가열단계가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 그 상태에서 비접촉식가열단계가 다시 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄진다.
그리고, 폴딩단계가 완료된 후, 폴딩된 실링부의 고정이 이뤄지도록 고정테이프를 부착시키는 테이핑단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 폴딩장치는, 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치로써, 상기 실링부를 가열하는 가열부; 및 가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩부;를 포함하고, 상기 가열부는 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 가열램프를 포함한다. 이때, 상기 가열램프는 실링부의 상측과 하측 각각에서 배치되어 상기 실링부의 상면과 하면을 동시에 가열한다.
상기 가열부는, 서로 간에 멀어지거나 근접하도록 활주가능한 상형과 하형을 포함하고, 상기 상형과 하형 중 적어도 어느 하나 이상은 미리정해진 온도로 가열되어 상기 상형과 하형 사이에 실링부가 진입하면 상기 실링부에 맞닿아 가열하는 히팅블럭;을 더 포함한다. 이때, 가열램프와 히팅블럭은 서로의 위치가 바뀔 수 있도록 활주가 가능하게 구성된다.
상기 폴딩부는, 폴딩이 이뤄질 때 상기 실링부의 꺽이는 지점을 고정시키는 고정부; 및 폴딩이 이뤄지는 방향으로 상기 실링부를 가압하는 가압부;를 포함한다.
위와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명은, 가열램프에서 실링부로 적외선을 조사하여 가열이 이뤄지기 때문에 (히팅블럭의 직접 접촉에 의해) 실링부에 압력이 작용하여 손상이 발생하는 종래의 문제를 해소할 수 있다.
또한, 종래의 접촉식가열방식 대비 가열온도를 균일하게 유지할 수 있어 실링부의 실링품질을 일정하게 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 가열된 히팅블럭을 실링부에 접촉시켜 가열하는 접촉식가열이 이뤄질 수 있으므로, 실링부에 적절한 압력을 가하며 가열할 수 있다. 이때, 접촉식가열은 비접촉식가열이 이뤄지기 전후에 추가로 이뤄지는 것이므로, 실링부에 가하는 압력을 종래의 방식대비 낮출 수 있다. 따라서, 실링부의 손상을 방지할 수 있다.
도 1 은 종래 방식에 따라 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩이 이뤄지는 모습이 나타난 도면.
도 2 는 본 발명에 따라 가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄진 상태에서 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩이 이뤄지는 모습이 나타난 도면.
도 3 은 도 2 에 나타난 단계들이 이뤄진 후 그 다음 단계들이 이뤄지는 모습이 나타난 도면.
도 4 는 도 2 와 동일한 단계를 통해 실링부의 폴딩이 이뤄지되, 제1가열단계에서 접촉식가열이 이뤄지고 제2가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄진 모습이 나타난 도면.
도 5 는 도 2 와 동일한 단계를 통해 실링부의 폴딩이 이뤄지되, 제1가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄지고 제2가열가열단계에서 접촉식가열이 이뤄진 모습이 나타난 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 전극조립체를 내장한 파우치(2)의 둘레를 따라 측방향(도 2 기준 좌우 방향)으로 실링부(1)가 돌출된 파우치형 이차전지의 실링부 폴딩방법 및 폴딩장치에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
본 발명은 파우치형 이차전지의 실링부(1)를 폴딩하는 방법을 제1실시예로써 제공한다.
본 발명에 따른 폴딩방법은, 가열단계와 폴딩단계를 포함하되 상기 가열단계는 실링부(1)와 열원의 직접적인 접촉이 발생하지 않는 비접촉가열단계를 포함한다.
상기 가열단계는 실링부(1)를 미리정해진 온도까지 가열하는 공정으로써, 이 실시예에서 제공되는 폴딩방법이 진행되는 동안 적어도 두 번 이상은 이뤄지되 그 중 적어도 한 번 이상은 가열램프(11)에서 실링부(1)로 빛을 조사하여 가열하는 비접촉식가열단계로 이루어진다. 상기 가열램프(11)는 복사열을 통해 실링부(1)를 가열할 수 있도록 여기에서 설명되는 가열램프(11)는 실링부(1)를 미리 정해진 온도까지 가열할 수 있는 출력을 제공하며 실링부(1) 전체에 균등하게 빛을 조사할 수 있는 것으로 간주된다.
도 2 는 본 발명에 따라 가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄진 상태에서 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩이 이뤄지는 모습을 포함하는 도면이다. 즉, 도 2 는 제1가열단계<A>, 제1폴딩단계<B>, 제2폴딩단계<C>, 제2가열단계<D>가 진행되는 모습들이 도시된 도면이고, 도 3 은 도 2 에 나타난 단계들이 이뤄진 후 그 다음 단계들(제3폴딩단계<E>, 제4폴딩단계<F>, 테이핑단계<G>)이 이뤄지는 모습이 나타난 도면이다.
도면에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 폴딩방법은 가열단계 및 폴딩단계 각각이 복수 회 반복되어 수행된다.
제1가열단계<A>는 실링부(1)가 평평하게 펼쳐진 상태에서 이뤄진다. 가열램프(11)가 실링부(1)의 상측과 하측 각각에 배치된 상태에서 상기 실링부(1)의 상측과 하측 표면으로 적외선을 조사함으로써 실링부(1)를 미리정해진 온도까지 가열한다.
한편, 이 실시예에서 조사되는 적외선은 가장 단파장 영역에 속하는 근적외선인 것이 바람직하다. 근적외선은 750nm 내지 4㎛ 범위의 파장을 갖는 적외선으로써 중적외선이나 원적외선 보다 비교적 단시간에 가열이 이뤄질 수 있고, 장시간 노출시에도 작업자의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 적외선을 대신하여 더 짧은 파장을 갖는 자외선을 조사하여 가열이 이뤄질 수도 있으나, 자외선을 사용하는 경우에는 작업자의 안정성을 담보할 수 없으므로, 본원에서는 가열효율이 높고 안정성을 확보할 수 있는 근적외선을 열원으로 제공한다. 따라서, 상기 가열램프는 근적외선을 조사할 수 있는 할로겐 램프, LED램프, 다이오드 램프 등이 사용될 수 있다.
이때, 상기 실링부(1)는 열가소성 수지로 제조된 층을 포함하되, 상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene)이다. 따라서, 열이 가해지면 실링부(1)는 가요성(flexibility)이 증대된다(더 유연해진다).
그리고, 상기 실링부(1)가 정해진 온도까지 가열되면 폴딩단계가 이뤄진다. 상기 폴딩단계는 후술될 폴딩장치에 포함된 폴딩부(20)에 의해 이뤄질 수 있다.
상기 폴딩부(20)는, 폴딩이 이뤄질 때 상기 실링부(1)의 꺽이는 지점을 고정시키는 고정부(21, 23) 및 폴딩이 이뤄지는 방향으로 상기 실링부(1)를 가압하는 가압부(22, 24)를 포함한다. 따라서, 고정부(21, 23)가 실링부가 고정되도록 지지한 상태에서 가압부(22, 24)가 실링부(1)의 미리정해진 지점이 꺾이도록 활주하여 상기 실링부(1)의 폴딩단계가 이뤄진다.
이때, 상기 폴딩단계는 실링부(1)의 길이, 두께에 따라서 그리고, 폴딩횟수에 따라 도 2 에 도시된 제1폴딩단계<B>, 제2폴딩단계<C> 및 도 3 에 도시된 제3폴딩단계<E>, 제4폴딩단계<F>로 복수 회 나눠져 수행될 수 있다. 즉, 상기 폴딩단계들은 실링부(1)의 길이, 두께에 따라 선택적으로 삭제될 수도 있고 반복되거나 추가될 수 있다.
그리고, 각 폴딩단계에 따라, 고정부(21, 23)와 가압부(22, 24)는 다른 종류의 장치가 제공될 수 있다. 가령, 제1폴딩단계<B>에서는 실링부(1)를 직각으로 꺾기 위해 고정부(21)는 슬릿 또는 홀이 파인 판 형태로 제공되어 상기 슬릿 또는 홀로 실링부가 진입하면 가압부(22)가 수직방향으로 활주함으로써 실링부를 90°각도로 폴딩할 수 있다.
그리고, 제2폴단계에서는 실링부(1)를 180°로 접히도록 고정부(23)는 실링부(1)의 하면을 받쳐줄 수 있도록 (판 또는 블럭 형태로) 제공될 수 있으며 가압부(24)는 상기 고정부(23) 위를 수평방향(도 2 에서 좌우방향)으로 활주하여 실링부(1)를 180°각도로 폴딩할 수 있다.
폴딩단계가 진행되는 동안 실링부(1)가 일정 온도 이하로 냉각되면 제2가열단계<D>가 이뤄진다.
그 다음으로, 제1폴딩단계<B>와 유사한 방식으로 제3폴딩단계<E>가 이뤄진 후, 폴딩된 부분의 모양을 유지하기 위해 또는 폴딩 각도를 조절하기 위해 제4폴딩단계<F>가 선택적으로 이뤄진다.
마지막으로, 폴딩단계가 완료된 후, 폴딩된 실링부의 고정이 이뤄지도록 고정테이프(30)를 부착시키는 테이핑단계가 이뤄진다.
한편, 이 실시예에서는 폴딩단계가 이뤄지는 동안 두 번의 가열단계가 진행되는 것으로 설명되었으나, 상기 가열단계는 폴딩단계가 이뤄지는 동안 필요에 따라 추가되거나 한 번만 이뤄질 수도 있다.
다만, 복수 회의 가열단계들 중 적어도 한 번 이상은 가열램프(11)가 실링부(1)에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계로 이뤄진다(이때, 가열단계가 한번 이뤄지는 경우 비접촉식가열단계로 이뤄진다).
그러나, 실링부(1)의 가열 시 적절한 압력이 작용할 수 있도록 상기 가열단계는 가열된 히팅블럭(12a, 12b)을 실링부(1)에 접촉시켜 가열하는 접촉식가열단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 이 실시예에서 제공되는 상기 가열단계는 접촉식가열단계가 이루어진 후, 비접촉식가열단계가 진행되거나, 또는 비접촉식가열단계가 이루어진 후, 접촉식가열단계가 진행되게 구성된다.
이때, 상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 어느 하나가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 다른 하나가 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄진다.
도 4 는 도 2 와 동일한 단계를 통해 실링부의 폴딩이 이뤄지되, 제1가열단계에서 접촉식가열이 이뤄지고 제2가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄진 모습이 나타난 도면이며, 도 5 는 도 2 와 동일한 단계를 통해 실링부의 폴딩이 이뤄지되, 제1가열단계에서 비접촉식가열이 이뤄지고 제2가열가열단계에서 접촉식가열이 이뤄진 모습이 나타난 도면이다.
즉, 상기 가열단계는 복수 회 진행되되, 도 4 에 나타난 바와 같이 히팅블럭(12a, 12b)을 통한 접촉식가열단계가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 그 상태에서 가열램프(11)가 실링부(1)에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계가 진행된 다음에, 폴딩단계의 나머지 단계들이 순차적으로 이뤄질 수 있다.
또는, 도 5 에 나타난 바와 같이 비접촉식가열단계가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 그 상태에서 접촉식가열단계가 다시 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄질 수 있다.
즉, 제1실시예에서 제공되는 폴딩방법은 복수 회의 가열단계가 진행되는 동안 한번 이상은 비접촉식가열단계로 이뤄지되, 접촉식가열단계도 선택적으로 포함될 수도 있다.
제2실시예
본 발명은 파우치형 이차전지의 실링부(1)를 폴딩하는 장치를 제2실시예로써 제공한다. 본 발명에 따른 폴딩장치는, 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치로써, 가열부 및 폴딩부(20)를 포함하여 구성된다.
상기 가열부는 실링부(1)를 미리 정해진 온도로 가열할 수 있도록 구성되되, 상기 실링부(1)에 빛을 조사하여 가열시키는 가열램프(11)를 포함하며, 상기 가열램프(11)는 실링부(1)의 상측과 하측 각각에서 배치되어 상기 실링부(1)의 상면과 하면을 동시에 가열한다.
더 상세하게는 이 실시예에서 제공되는 가열부는, 상기 실링부에 빛을 조사하여 가열하는 가열램프(11) 외에도 히팅블럭(12a, 12b)을 더 포함할 수 있다.
상기 히팅블럭(12a, 12b)은 서로 간에 멀어지거나 근접하도록 활주가능한 상형(12a)과 하형(12b)을 포함하고, 상기 상형(12a)과 하형(12b) 중 적어도 어느 하나 이상은 미리정해진 온도로 가열되어 상기 상형(12a)과 하형(12b) 사이에 실링부(1)가 진입하면 상기 실링부(1)에 맞닿아 가열한다. 이때. 상형(12a)과 하형(12b)은 실링부(1)에 적절한 압력을 가해질 수 있다.
그리고, 가열램프(11)와 히팅블럭(12a, 12b)은 서로의 위치가 바뀔 수 있도록 활주가 가능하게 구성된다.
아울러, 상기 폴딩부(20)는 가열된 실링부(1)를 가압하여 폴딩하도록 구성된다. 전술한 바와 같이 상기 폴딩부는, 폴딩이 이뤄질 때 상기 실링부의 꺽이는 지점을 고정시키는 고정부(21, 23) 및 폴딩이 이뤄지는 방향으로 상기 실링부(1)를 가압하는 가압부(22, 24)를 포함한다.
상기 고정부(21, 23)는 실링부(1)의 길이, 두께에 따라서 그리고, 폴딩횟수에 따라 실링부를 효율적으로 고정시킬 수 있도록 (전술한 바와 같이) 실링부가 진입할 수 있도록 슬릿 또는 홀이 파인 판 형태로 제공될 수 있다. 또는, 상기 고정부는 실링부가 180°로 접히는 동안 저면을 받쳐줄 수 있도록 판 또는 블럭 형태로 제공될 수 있다.
그리고, 가압부(22, 24)는 실링부(1)의 회전위치에 따라 폴딩이 이뤄질 수 있도록 다양한 방향으로 적절한 압력이 가해지도록 활주가 가능하게 구성될 수 있다.
위와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명은, 가열램프(11)에서 실링부(1)로 적외선을 조사하여 가열이 이뤄지기 때문에 실링부(1)에 압력이 작용하여 손상이 발생하는 종래 방식의 문제을 해소할 수 있다.
또한, 종래의 접촉식가열방식 대비 가열온도를 균일하게 유지할 수 있어 실링부(1)의 실링품질을 일정하게 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 가열된 히팅블럭(12a, 12b)을 실링부(1)에 접촉시켜 가열하는 접촉식가열이 이뤄질 수 있으므로, 실링부(1)에 적절한 압력을 가하며 가열할 수 있다. 이때, 접촉식가열은 비접촉식가열이 이뤄지기 전후에 추가로 이뤄지는 것이므로, 실링부(1)에 가하는 압력을 종래의 방식대비 낮출 수 있다. 따라서, 실링부의 손상을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
1 : 실링부
11 : 가열램프
12a : 상형
12b : 하형
20 : 폴딩부
21, 23 : 고정부
22, 24 : 가압부

Claims (13)

  1. 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법으로써,
    상기 실링부를 가열하는 실링부 가열단계; 및
    가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩단계;를 포함하고,
    상기 가열단계는 가열램프가 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링부는 열가소성 수지로 제조된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열가소성 수지는 폴리프로필렌(polypropylene)인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열램프에서 조사되는 빛은 적외선인 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열단계는 가열된 히팅블럭을 실링부에 접촉시켜 가열하는 접촉식가열단계;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열단계는 접촉식가열단계가 이루어진 후, 비접촉식가열단계가 진행되는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열단계는 비접촉식가열단계가 이루어진 후, 접촉식가열단계가 진행되는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 어느 하나가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고,
    상기 접촉식가열단계와 비접촉식가열단계 중 다른 하나가 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄지는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열단계는 가열램프가 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 비접촉식가열단계가 복수 회 진행되되,
    비접촉식가열단계가 먼저 진행된 다음에 폴딩단계 중 일부 과정이 진행되고, 그 상태에서 비접촉식가열단계가 다시 진행된 후에, 폴딩단계의 나머지 과정이 이뤄지는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩방법.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴딩단계가 완료된 후, 폴딩된 실링부의 고정이 이뤄지도록 고정테이프를 부착시키는 테이핑단계;를 포함하는 파우치형 이차전지의 실링부 폴딩방법.
  11. 전극조립체를 내장한 파우치의 측방향으로 실링부가 돌출된 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치로써,
    상기 실링부를 가열하는 가열부; 및
    가열된 실링부를 가압하여 폴딩하는 폴딩부;를 포함하고,
    상기 가열부는 실링부에 빛을 조사하여 가열시키는 가열램프를 포함하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    서로 간에 멀어지거나 근접하도록 활주가능한 상형과 하형을 포함하고, 상기 상형과 하형 중 적어도 어느 하나 이상은 미리정해진 온도로 가열되어 상기 상형과 하형 사이에 실링부가 진입하면 상기 실링부에 맞닿아 가열하는 히팅블럭;을 더 포함하고,
    상기 가열램프와 히팅블럭은 서로의 위치가 바뀔 수 있도록 활주가 가능한 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 폴딩부는,
    폴딩이 이뤄질 때 상기 실링부의 꺽이는 지점을 고정시키는 고정부; 및
    폴딩이 이뤄지는 방향으로 상기 실링부를 가압하는 가압부;를 포함하는 파우치형 이차전지 실링부의 폴딩장치.
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