WO2024005557A1 - 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법 - Google Patents

파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2024005557A1
WO2024005557A1 PCT/KR2023/009078 KR2023009078W WO2024005557A1 WO 2024005557 A1 WO2024005557 A1 WO 2024005557A1 KR 2023009078 W KR2023009078 W KR 2023009078W WO 2024005557 A1 WO2024005557 A1 WO 2024005557A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pouch
forming
unit
cold
die
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/009078
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김익준
이응현
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Publication of WO2024005557A1 publication Critical patent/WO2024005557A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/08—Deep drawing or matched-mould forming, i.e. using mechanical means only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/264—Auxiliary operations prior to the thermoforming operation, e.g. cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/30—Moulds
    • B29C51/40—Venting means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B29C51/421—Heating or cooling of preforms, specially adapted for thermoforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B29C51/427—Cooling of the material with a fluid blast
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/42—Heating or cooling
    • B29C51/428—Heating or cooling of moulds or mould parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/26—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C51/46—Measuring, controlling or regulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C43/361—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles with pressing members independently movable of the parts for opening or closing the mould, e.g. movable pistons
    • B29C2043/3615—Forming elements, e.g. mandrels or rams or stampers or pistons or plungers or punching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/36—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C2043/366—Moulds for making articles of definite length, i.e. discrete articles plates pressurized by an actuator, e.g. ram drive, screw, vulcanizing presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7146—Battery-cases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a pouch forming device for forming a receiving portion for accommodating a battery assembly in a pouch sheet and a pouch forming method using the same.
  • secondary batteries are classified into coin-type secondary batteries, square-type secondary batteries, cylindrical secondary batteries, and pouch-type secondary batteries.
  • the electrode assembly mounted inside the battery case has a stacked structure of electrodes and a separator.
  • Electrode assemblies are of the jelly roll type, which is wound with a separator interposed between a sheet-like positive electrode and a negative electrode coated with an active material, and the stacked type and stacked type, in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked sequentially with a separator interposed. It can be classified into stacked/folded type where unit cells are wound with a long length of separation film.
  • Pouch-type secondary batteries have the advantages of simple structure, high electric capacity per unit volume, low manufacturing cost, small weight, and easy shape change.
  • Pouch-type secondary batteries require slurry mixing, electrode (anode/cathode material) coating, electrode plate pressing, electrode slitting and electrode plate punching/notching, and electrode plate drying. It is formed through the following processes: drying, plate lamination, plate stacking, pouch packaging, electrolyte injection, formation, and pouch degassing.
  • the receiving portion is formed by pressing a partial area of the pouch sheet.
  • an organic lubricant is generally added to films such as pouch sheets, and after film formation, the lubricant oozes out onto the film surface, and good slipperiness is achieved through the lubricant.
  • the pouch sheet includes an aluminum (Al) layer, and when deep forming of the pouch sheet is performed, the aluminum layer is fractured and cracks are generated in the pouch sheet.
  • Al aluminum
  • the present invention aims to provide a pouch forming device and a pouch forming method using the same that can increase the amount of lubricant of the pouch sheet by lowering the temperature of the pouch sheet in advance during the forming process of the pouch sheet and reduce friction during deep forming. Make it a task you want to do.
  • a cold unit for cold forming the pouch sheet and a pouch sheet that has passed through the cold unit are supplied, and forming is performed to form a receiving portion in which the electrode assembly is accommodated in the pouch sheet.
  • a pouch forming device comprising a unit is provided.
  • the cold unit may include a cold chamber having a space through which the pouch sheet passes, and a temperature control unit for controlling the temperature of the space of the cold chamber.
  • the temperature control unit may be provided to supply compressed air into the space.
  • the temperature control unit may be provided to maintain the temperature of the space below room temperature.
  • the temperature control unit may maintain the temperature of the space at 5°C to 10°C.
  • the forming unit includes a die having a seating surface on which the pouch sheet supplied from the cold unit is seated and a forming groove formed on the seating surface, and a portion of the pouch sheet is formed inside the forming groove to form the receiving portion. It may include a punch for press-fitting and a stripper for pressing the edge area of the pouch sheet seated on the die.
  • the die may be provided to be movable so that the seating surface is closer to or farther away from the punch.
  • the punch when the die moves in a direction approaching the punch, the punch may be arranged to be inserted into the forming groove.
  • the seating surface of the die and the stripper may be maintained in contact.
  • the die may include one or more discharge passages fluidly connected to the forming groove. Additionally, the discharge passage may be provided to discharge air within the forming groove to the outside of the die when the punch is inserted into the forming groove.
  • the pouch forming device may include a control unit that controls the cold unit and the forming unit.
  • the control unit may be provided to control the forming unit based on the cold temperature of the cold unit.
  • a pouch forming method using the pouch forming device comprising the steps of cold-forming the pouch sheet in the process of passing through the cold unit and receiving the electrode assembly in the pouch sheet that has passed through the cold unit.
  • a pouch forming method comprising forming a portion is provided.
  • the temperature of the cold unit may be maintained lower than room temperature.
  • the temperature of the cold unit may be maintained at 5°C to 10°C.
  • the pouch forming device and pouch forming method using the same related to an embodiment of the present invention have the following effects.
  • the amount of lubricant of the pouch sheet can be increased by lowering the temperature of the pouch sheet in advance.
  • the sliding performance of the pouch sheet can be improved, and when press-fitting, friction is minimized, which has the effect of reducing the pressure load required for the forming process.
  • the critical forming depth of the pouch sheet can be improved, and thus the energy density per battery cell can be improved.
  • Figure 1 is a block diagram for explaining a process in which a pouch forming device according to an embodiment of the present invention is used.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a pouch forming device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic diagram showing a pouch sheet on which the forming process has been completed.
  • Figure 1 is a block diagram for explaining a process in which a pouch forming device according to an embodiment of the present invention is used.
  • the pouch forming method may be performed during the pouch packaging process performed between the electrode plate stacking process and the electrolyte injection process, among the processes for manufacturing a pouch-type secondary battery.
  • the pouch forming process is a process for forming a receiving portion 1013 in which the battery assembly 10 (see FIG. 7) is accommodated in the pouch sheet 1012 (see FIG. 7).
  • the pouch forming device is a device for performing a pouch forming process.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a pouch forming device according to an embodiment of the present invention
  • Figures 3 to 6 are schematic diagrams for explaining an operating state of the pouch forming device according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch forming device 1000 is supplied with a cold unit 1100 for cold forming the pouch sheet 1010 and the pouch sheet 1010 that has passed through the cold unit 1100, and the pouch sheet 1010 is supplied. It includes a forming unit 1200 for forming a receiving portion 1013 in which the electrode assembly 10 is accommodated (1010).
  • the pouch sheet that passes through the cold unit 1100 and is supplied to the forming unit 1200 is denoted by the symbol 1010
  • the pouch sheet on which the receiving portion 1013 is formed after the forming process in the forming unit 1200 is denoted by the symbol 1012. It is referred to as.
  • the forming unit 1200 is a device that forms a receiving portion 1013 in the pouch sheet 1010, and the cold unit 1100 cools the temperature of the pouch sheet 1010 supplied (M) to the forming unit 1200. It is a device that does this.
  • the pouch sheet 1010 supplied to the cold forming unit 1100 and the forming unit 1200 includes aluminum (Al) and may be provided in the form of a sheet.
  • the cold unit 1100 is a device for controlling the temperature of the pouch sheet 1010 before supplying the pouch sheet 1010 to the forming unit 1200.
  • the cold unit 1100 is provided to lower the temperature of the pouch sheet 1010 by cold cooling the pouch sheet 1010 to a predetermined temperature.
  • the cold unit 1100 includes a cold chamber 1110 having a space 1113 through which the pouch sheet 1010 passes, and a temperature control unit for controlling the temperature of the space 1113 of the cold chamber 1110 ( 1130).
  • the cold unit 1100 may be configured in various ways to cold the pouch sheet 1010.
  • the cold unit 1100 may control the temperature of the pouch sheet 1010 passing through the cold chamber 1110 using compressed air. That is, the temperature control unit 1130 may be provided to supply compressed air into the space 1113. The compressed air may be adjusted to a predetermined temperature and supplied into the cold chamber 1110.
  • the temperature control unit 1130 may include a cooling device (compressor, evaporator, condenser, expansion valve, etc.) that uses a refrigerant to control the temperature of the space 1113, and the cooling device It is also possible to control the temperature of the pouch sheet 1010 passing through the cold chamber 1110.
  • a cooling device compressor, evaporator, condenser, expansion valve, etc.
  • the temperature control unit 1130 may be provided to maintain the temperature of the space 1113 lower than room temperature. In particular, the temperature control unit 1130 adjusts the temperature of the space 1113 to 5°C to 10°C. It can be arranged to maintain at °C. Additionally, the temperature control unit 1130 may be controlled by the control unit 1300, which will be described later.
  • the pouch sheet 1010 is transported at room temperature before the forming process. At this time, by passing the pouch sheet 1010 through the cold chamber 1110, the pouch sheet 1010 can be cooled in advance at a temperature lower than room temperature. there is.
  • the forming unit 1200 is provided to form a receiving portion 1013 to accommodate the electrode assembly 10 inside the pouch sheet 1010 during the secondary battery packaging process.
  • the temperature of the pouch sheet 1010 supplied (M) to the forming unit 1200 is lowered by the cold forming unit 1100.
  • the forming unit 1200 has a seating surface 1231 on which the pouch sheet 1010 supplied (M) from the cold forming unit 1100 is seated, and a seating surface 1231 formed on the seating surface 1231.
  • a die 1230 having a forming groove 1232, a punch 1220 for press-fitting a portion of the pouch sheet into the forming groove 1232 to form the receiving portion, and a pouch sheet seated on the die 1230 ( It may include a stripper 1212 for pressurizing the edge area of 1010).
  • the pouch sheet 1010 cold-rolled by the cold unit 1100 is supplied between the die 1230 of the forming unit 1200, the punch 1220, and the stripper 1212.
  • the die 1230 is located at the bottom of the pouch sheet 1010, and the punch 1220 and stripper 1212 are located at the top of the pouch sheet 1010.
  • the size and shape of the receiving portion 1213 formed in the pouch sheet 1012 vary depending on the size and shape of the forming groove 1232 formed in the die 1230.
  • the die 1230 is provided to rise toward the pouch sheet 1010. Additionally, referring to FIG. 6, the die 1230 is provided to descend to its initial position when the forming process of the pouch sheet 1012 is completed.
  • the die 1230 is provided so that the seating surface 1231 can move closer to or away from the punch 1220.
  • a die moving unit 1240 is connected to the die 1230.
  • the die moving unit 1240 is connected to the lower end of the die 1230 and provides power to raise the die 1230 toward the pouch sheet 1012 or lower it away from the pouch sheet 1012.
  • the die moving unit 1240 may be provided with a servo motor, but is not necessarily limited thereto.
  • the die moving unit 1240 is provided with a servo motor, there is an advantage in that the rising and falling height of the die 1230 with respect to the pouch sheet 1012 can be adjusted in detail.
  • the die moving part 1240 may be connected to the die 1230 via an axis-shaped moving connection part 1242.
  • the die 1230 may include one or more discharge passages 1234 fluidly connected to the forming groove 1223, and the discharge passage 1234 allows the punch 1220 to move inside the forming groove 1232.
  • the air inside the forming groove 1232 may be discharged to the outside of the die 1230.
  • At least one discharge passage 1234 may be formed in the die 1230, and the discharge passage 1234 communicates with the forming groove 1232 formed in the die 1230.
  • the discharge passage 1234 may be formed such that its upper end communicates with the forming groove 1232 formed in the die 1230 and its lower end passes through the lower end of the die 1230 and communicates with the outside.
  • the air existing between the forming groove 1232 and the pouch sheet 1012 flows through the discharge passage ( It is discharged to the outside of the die 1230 through 1234).
  • At least one discharge passage 1234 may be provided on one side of the die moving unit 1240, but may also be provided on both sides of the die moving unit 1240.
  • the two discharge passages 1234 may be provided at a predetermined distance from each other.
  • the punch 1220 is provided to press-fit the pouch sheet 1010 seated on the seating surface 1231 of the die 1230.
  • the punch 1220 presses the pouch sheet 1012 together with the die 1230 in the direction of the forming groove 1232 by the upward movement of the die 1230, thereby forming the pouch sheet 1012.
  • a receiving portion 1013 is formed.
  • the punch 1220 is disposed at a position where the pressing portion 1221 faces the forming groove 1232 of the die 1230. At this time, when the pressing portion 1221 of the punch 1220 is inserted into the forming groove 1232, a portion of the pouch sheet is pressed in, thereby forming the receiving portion 1013 in the pouch sheet 1012.
  • the width direction length of the pressing portion 1221 of the punch 1220 may be provided to be smaller than the width direction length of the forming groove 1232.
  • the stripper 1212 is arranged to press the edge area of the pouch sheet together with the die 1230, and as the stripper 1212 contacts the seating surface of the die 1230, the pouch sheet 1012 is accommodated. It is provided to form an outer portion 1014 around the portion 1013.
  • the location where the outer portion 1014 is formed refers to the edge area surrounding the receiving portion 1013 formed on the pouch sheet 1012.
  • the stripper 1212 forms an outer portion 1014 by joining the edge area of the pouch sheet 1012 located between the die 1230 and the punch 1220 with the pressing end 1213.
  • the outer portion 1014 formed by the stripper 1212 is supported by the seating surface 1231 of the die 1230.
  • the punch 1220 presses the pouch sheet 1012 seated on the die 1230 while its position is fixed on the movable support unit 1210.
  • the movable support unit 1210 may be provided in the form of a block. At this time, the connection portion 1211 of the stripper 1212 is inserted into the movable support portion 1210, and the stripper 1212 is provided to be movable (elevated/lowered) within the movable support portion 1210, and the movable support portion ( A punch 1220 is fixed to 1210).
  • the punch 1220 and the stripper 1212 do not descend toward the pouch sheet 1010, but the pouch sheet is seated on the seating surface 1231 of the die 1230 by the upward motion of the die 1230.
  • the punch 1220 and the stripper 1212 come into contact with the pouch sheet 1010 seated on the seating surface 1231 of the die 1230 and pressurize the pouch sheet 1010. do.
  • the die 120 is moved by the punch 1220 and the stripper 1212 by the die moving unit 1240. It rises again in a direction closer to .
  • the pouch sheet 1012 seated on the seating surface 1231 of the die 1230 is connected to the seating surface 1231 of the die 1230, the pressing end 1213 of the stripper 1212, and the pressing part of the punch 1220.
  • the pressing portion 1221 of the punch 1220 is inserted into the forming groove 1232, the receiving portion 1013 is formed in the pouch sheet 1012, and the pressing end 1213 of the stripper 1212 and As the seating surface 1231 of the die 1230 presses the edge area of the pouch sheet 1012, the outer portion 1014 is formed.
  • the pouch forming device 1000 may include a control unit 1300.
  • the control unit 1300 may be provided to control the cold unit 1100 and the forming unit 1200.
  • control unit 1300 may control the transfer speed of the transfer unit. Through this, the control unit 1300 can control the speed at which the pouch sheet passes through the cold chamber 1110, and through this, the degree of cooling of the pouch sheet can be adjusted.
  • control unit 1300 may control the temperature control unit 1130 to adjust the temperature of the space 1113. That is, the cold temperature (temperature of the space portion) of the cold unit 1100 can be adjusted.
  • control unit 1300 may control the raising and lowering operations of the die 1230 by controlling the die moving unit 1240.
  • control unit 1300 controls the pouch sheet 1012 from the punch 1220 and the stripper 1212 after the die 1230 is raised and the pouch sheet 1012 comes into contact with the punch 1220 and the stripper 1212. You can also adjust the pressure applied. That is, the control unit 1300 may be provided to adjust the depth (forming depth) of the receiving portion and the forming pressure.
  • control unit 1300 may be provided to control the forming unit 1200 based on the cold temperature (temperature of the space portion) of the cold unit 1100.
  • control unit 1300 may increase the foaming depth by controlling the forming unit 1200, and the pouch sheet may be cooled in the process of passing through the cold chamber. If the cold is not sufficiently achieved, the control unit 1300 may control the forming unit 1200 to reduce the forming depth.
  • the die 1230 is lowered by the die moving unit 1240 in a direction away from the punch 1220 and the stripper 1212, that is, to the initial position. It works.
  • a receiving portion 1013 is formed in the central area of the pouch sheet 1012, and an outer portion 1014 is formed in an edge area surrounding the receiving portion 1013.
  • the pouch forming method according to an embodiment of the present invention is a pouch forming method using the pouch forming device 1000, comprising the steps of cold forming a pouch sheet in the process of passing through a cold unit and forming an electrode assembly on the pouch sheet that has passed through the cold unit. It includes forming a receiving portion in which is received.
  • the pouch forming method may include a cold forming step, a seating step, and a receiving portion forming step.
  • the cold stage is a stage for cold forming the pouch sheet 1010 using the cold unit 1100.
  • the seating step is a step of seating the pouch sheet 1010 cold rolled by the cold unit 1100 on the seating surface 1231 of the die 1230.
  • the pouch sheet 1010 is supplied (M) to the forming unit 1200 after its temperature is lowered while passing through the cold forming unit 1100.
  • the pouch sheet 1010 is supplied (M) to the space between the stripper 1212 and the punch 1220 of the forming unit 1200 and the die 1230.
  • the die 1230 is raised toward the pouch sheet 1010 by the die moving unit 1240, and the pouch sheet 1010 is seated on the seating surface 1231.
  • the receiving portion forming step is a step for forming the receiving portion 1013 in the pouch sheet 1012 in which the battery assembly is accommodated.
  • the die 1230 With the pouch sheet 1012 seated on the seating surface 1231 of the die 1230, the die 1230 is raised toward the punch 1220 and the stripper 1212 by the die moving unit 1240.
  • the pouch sheet 1012 seated on the seating surface 1231 of the die 1230 is pressed between the punch 1220 and the stripper 1212.
  • the pressing portion 1221 of the punch 1220 is inserted into the forming groove 1232 formed in the die 1230, and the pouch located on the forming groove 1232 of the die 1230 A receiving portion 1013 is formed in a partial area of the sheet 1012.
  • the pouch forming method may include forming an outer portion of the pouch sheet.
  • the outer portion forming step is a step of forming the outer portion 1014 at the edge area of the pouch sheet 1012 using a stripper 1212.
  • the pouch sheet 1012 has the stripper 1212 except for the central area press-fitted by the punch 1220. ), thereby forming the outer portion 1014 by pressing the edge area.
  • the outer portion forming step and the receiving portion forming step are performed simultaneously.
  • the air existing between the forming groove 1232 and the pouch sheet 1012 passes through the discharge passage 1234 into the die ( 1230) is discharged to the outside.
  • the die 1230 is lowered by the die moving unit 1240 and returned to its original position.
  • the amount of lubricant of the pouch sheet can be increased by previously lowering the temperature of the pouch sheet before the forming process of the pouch sheet.

Abstract

본 발명은 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치는 파우치 시트를 냉간시키기 위한 냉간 유닛 및 냉간 유닛을 통과한 파우치 시트가 공급되며, 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하기 위한 포밍 유닛을 포함한다.

Description

파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법
본 발명은 파우치 시트에 전지 조립체를 수용하는 수용부를 형성하기 위한 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2022년 7월 1일자 한국 특허 출원 제10-2022-0081405호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 이차전지, 각형 이차전지, 원통형 이차전치 및 파우치형 이차전지 등으로 구분된다.
이차전지에서 전지 케이스의 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조를 갖는다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리롤(jelly roll)형, 분리막이 개재된 상태에서 다수의 양극과 음극을 순차적으로 적층한 스택형 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 구분할 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄(AL) 파우치형 전지 케이스에 내장한 파우치형 이차전지가 많이 사용되는 추세이다.
파우치형 이차전지는 구조가 간단하고 단위 부피당 전기 용량이 크며, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변경이 용이한 이점이 있다.
파우치형 이차전지는 슬러리 믹싱(slurry mixing), 전극(양극재/음극재) 코팅(coating), 극판 프레스(pressing), 극판 슬리팅(slitting) 및 극판 노칭/펀칭(punching/notching), 극판 드라이(drying), 극판 라미네이션(lamination), 극판 스태킹(stackign), 파우치 패키징(pouch packaging), 전해액 주액, 화성(formation), 파우치 디게싱(pouch degassing)의 공정 순으로 진행되어 형성된다.
한편, 패키징 공정에서는 파우치 시트에 전지 조립체를 수용하기 위한 수용부를 형성하는 파우치 포밍(forming) 작업이 수행된다.
상기 수용부는 파우치 시트의 일부 영역을 압입함으로써 형성된다.
이때, 파우치 시트와 같은 필름에는 일반적으로 유기 활제가 첨가되어 있으며, 제막 후에 활제가 필름 표면에 배어 나오게 되며, 활제를 통해 양호한 미끄럼성을 발현하게 된다.
한편, 파우치 시트는 알루미늄(Al) 층을 포함하며, 파우치 시트의 딥 포밍(deep forming)을 수행하게 되면 알루미늄 층이 파단되고, 파우치 시트에 크랙(crack)이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 파우치 시트의 포밍 공정 시 마찰력이 증가되어 미끄럼 성능이 저하됨에 따라, 수용부를 압입하기 위한 압력 부하가 많이 걸리게 된다.
본 발명은 파우치 시트의 포밍 공정 시, 파우치 시트의 온도를 미리 하강시켜서 파우치 시트의 활제량을 증가시키고, 딥 포밍 진행시 마찰을 줄일 수 있는 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치 시트를 냉간시키기 위한 냉간 유닛 및 냉간 유닛을 통과한 파우치 시트가 공급되며, 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하기 위한 포밍 유닛을 포함하는, 파우치 포밍 장치가 제공된다.
또한, 상기 냉간 유닛은, 파우치 시트가 통과하는 공간부를 갖는 냉간 챔버 및 상기 냉간 챔버의 공간부의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는 상기 공간부 내로 압축 공기를 공급하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는 상기 공간부의 온도를 상온보다 낮게 유지시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 온도 조절부는 상기 공간부의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 포밍 유닛은, 상기 냉간 유닛으로부터 공급된 파우치 시트가 안착되는 안착면 및 상기 안착면에 형성된 포밍홈을 갖는 다이(die), 상기 수용부를 형성하기 위하여 파우치 시트의 일부 영역을 포밍홈 내부로 압입하기 위한 펀치(punch) 및 다이 상에 안착된 파우치 시트의 가장 자리 영역을 가압하기 위한 스트리퍼(stripper)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이는 안착면이 펀치와 가까워지거나 펀치로부터 멀어지도록 이동 가능하게 마련될 수 있다.
또한, 상기 펀치와 가까워지는 방향으로 다이가 이동할 때, 펀치는 포밍홈 내부로 삽입되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 펀치가 포밍홈 내부로 삽입될 때, 다이의 안착면과 스트리퍼는 접촉 상태를 유지하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 다이는, 포밍홈과 유체 이동 가능하게 연결된 하나 이상의 배출 통로를 포함할 수 있다. 또한, 상기 배출통로는 펀치가 포밍홈 내부로 삽입될 때, 포밍홈 내 공기를 다이 외부로 배출시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 파우치 포밍 장치는 상기 냉간 유닛 및 포밍 유닛을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 냉간 유닛의 냉간 온도에 기초하여 포밍 유닛을 제어하도록 마련될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 파우치 포밍 장치를 이용한 파우치 포밍방법으로서, 냉간 유닛을 통과하는 과정에서 파우치 시트를 냉간시키는 단계 및 냉간 유닛을 통과한 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계를 포함하는 파우치 포밍 방법이 제공된다.
또한, 파우치 시트의 냉간 시, 상기 냉간 유닛의 온도를 상온보다 낮게 유지시키도록 마련될 수 있다.
또한, 파우치 시트의 냉간 시, 상기 냉간 유닛의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시키도록 마련될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법은, 다음과 같은 효과를 갖는다.
파우치 시트의 포밍 공정 이전에, 파우치 시트의 온도를 미리 하강시킴으로써, 파우치 시트의 활제량을 증가시킬 수 있다.
또한, 파우치 시트의 딥 포밍 시, 파우치 시트의 미끄럼 성능을 향상시킬 수 있고, 압입 시, 마찰이 최소화됨으로 인해, 포밍 공정에 필요한 압력 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 파우치 시트의 한계 포밍 깊이를 향상시킬 수 있고, 이에 따라 전지 셀(cell) 당 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치가 사용되는 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
도 7은 포밍 공정이 완료된 파우치 시트를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치가 사용되는 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 파우치 포밍 방법은 파우치형 이차전지를 제조하는 공정 중에서, 극판 스태킹 공정과 전해액 주액 공정 사이에 수행되는 파우치 패키징 공정 중에 수행될 수 있다.
상기 파우치 포밍 공정은 파우치 시트(1012, 도 7 참조)에 전지 조립체(10, 도 7 참조)가 수용되는 수용부(1013)을 형성하기 위한 공정이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치는 파우치 포밍 공정을 수행하기 위한 장치이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치를 나타낸 개략도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치의 일 작동상태를 설명하기 위한 개략도들이다.
또한, 도 7은 포밍 공정이 완료된 파우치 시트를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍장치(1000)는 파우치 시트(1010)를 냉간시키기 위한 냉간 유닛(1100) 및 상기 냉간 유닛(1100)을 통과한 파우치 시트(1010)가 공급되며, 파우치 시트(1010)에 전극 조립체(10)가 수용되는 수용부(1013)를 형성하기 위한 포밍 유닛(1200)을 포함한다.
본 문서에서, 냉간 유닛(1100)을 통과하여 포밍 유닛(1200)으로 공급되는 파우치 시트는 부호 1010으로 지칭하고, 포밍 유닛(1200)에서 포밍 공정 이후 수용부(1013)가 형성된 파우치 시트를 부호 1012로 지칭한다.
상기 포밍 유닛(1200)은 파우치 시트(1010)에 수용부(1013)를 형성하는 장치이며, 냉간 유닛(1100)은 포밍 유닛(1200)으로 공급(M)되는 파우치 시트(1010)의 온도를 냉각시키는 장치이다.
여기서, 냉간 유닛(1100) 및 포밍 유닛(1200)으로 공급되는 파우치 시트(1010)는 알루미늄(Al)을 포함하며, 시트(sheet) 형태로 마련될 수 있다.
상기 냉간 유닛(1100)은 포밍 유닛(1200)으로 파우치 시트(1010)를 공급하기 전에 파우치 시트(1010)의 온도를 조절하기 위한 장치이다. 특히, 냉간 유닛(1100)은 파우치 시트(1010)를 소정 온도로 냉간시킴으로써 파우치 시트(1010)의 온도를 낮추도록 마련된다.
상기 냉간 유닛(1100)은, 파우치 시트(1010)가 통과하는 공간부(1113)를 갖는 냉간 챔버(1110) 및 냉간 챔버(1110)의 공간부(1113)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부(1130)를 포함할 수 있다.
냉간 유닛(1100)은 파우치 시트(1010)를 냉간시키기 위해 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
일 예로, 냉간 유닛(1100)은 압축 공기(compressed air)를 이용하여 냉간 챔버(1110)를 통과하는 파우치 시트(1010)의 온도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 온도 조절부(1130)는 상기 공간부(1113) 내로 압축 공기를 공급하도록 마련될 수 있다. 상기 압축 공기는 소정 온도로 조절되어 냉간 챔버(1110) 내부로 공급될 수 있다.
다른 일예로, 온도 조절부(1130)은 상기 공간부(1113)의 온도를 조절하기 위하여 냉매를 이용하는 방식의 냉각장치(압축기, 증발기, 응축기 및 팽창밸브 등)를 포함할 수 있으며, 상기 냉각장치를 통해 통해, 냉간 챔버(1110)를 통과하는 파우치 시트(1010)의 온도를 조절할 수도 있다.
이러한 경우, 냉매에 의해 냉간 챔버(1110)의 공간부(1113)의 온도가 낮아짐에 따라, 냉간 챔버(1110)를 통과하는 파우치 시트(1010)의 온도를 낮출 수 있게 된다.
상기 온도 조절부(1130)는 상기 공간부(1113)의 온도를 상온보다 낮게 유지시키도록 마련될 수 있고, 특히, 온도 조절부(1130)는 상기 공간부(1113)의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시키도록 마련될 수 있다. 또한, 온도 조절부(1130)는 후술할 제어부(1300)에 의해 제어될 수 있다.
통상 파우치 시트(1010)는 포밍 공정 이전에 상온 상태에서 이송되고 있으며, 이때, 파우치 시트(1010)를 냉간 챔버(1110)를 통과시킴으로써, 파우치 시트(1010)를 상온 보다 낮은 온도에서 미리 냉각시킬 수 있다.
상기 제어부(1300)는 온도 조절부(1130)를 통해 공간부(1113)의 온도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 파우치 포밍 장치(1000)는 롤-투-롤(roll to roll)과 같은 이송부를 통해 파우치 시트(1010)를 냉간 유닛(1100) 및 포밍 유닛(1200)으로 이송할 수 있다.
이와 같이, 냉간 유닛(1100)을 이용하여 파우치 시트(1010)의 온도를 낮추게 되면, 포밍 공정 이전에 파우치 시트(1010)의 활제량이 증가되고 파우치 시트(1010)의 미끄럼 성능이 향상된다.
포밍 유닛(1200)은 이차전지의 패키징 공정 중에, 파우치 시트(1010)의 내부에 전극 조립체(10가 수용되도록 하는 수용부(1013)를 형성하도록 마련된다.
도 3을 참조하면, 포밍 유닛(1200)으로 공급(M)되는 파우치 시트(1010)는 냉간 유닛(1100)에 의해 온도가 낮아진 상태이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 상기 포밍 유닛(1200)은, 냉간 유닛(1100)으로부터 공급(M)된 파우치 시트(1010)가 안착되는 안착면(1231) 및 상기 안착면(1231)에 형성된 포밍홈(1232)을 갖는 다이(1230), 상기 수용부를 형성하기 위하여 파우치 시트의 일부 영역을 포밍홈(1232) 내부로 압입하기 위한 펀치(1220) 및 다이(1230) 상에 안착된 파우치 시트(1010)의 가장 자리 영역을 가압하기 위한 스트리퍼(1212)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 냉간 유닛(1100)에 의해 냉간된 파우치 시트(1010)는 포밍 유닛(1200)의 다이(1230)와 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212) 사이로 공급된다.
상기 다이(1230)는 파우치 시트(1010)의 하부에 위치하고, 상기 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)는 파우치 시트(1010)의 상부에 위치한다.
이때, 다이(1230)는 파우치 시트(1010)의 하부에서 파우치 시트(101)를 지지할 수 있다. 상기 다이(1230)는 파우치 시트(1010)가 안착되는 안착면(1231)을 갖는다. 상기 안착면(1231)은 다이(1230)의 상단부에 마련될 수 있다.
상기 다이(1230)의 안착면(1231)에는 포밍홈(1232)이 형성된다. 포밍홈(1232)는 안착면(1231)의 일부 영역이 내측(하부)으로 함몰되어 형성된다.
또한, 다이(1230)에 형성된 포밍홈(1232)의 크기 및 형태에 따라 파우치 시트(1012)에 형성되는 수용부(1213)의 크기 및 형태가 달라지게 된다.
도 4를 참조하면, 파우치 시트(1010)의 포밍 공정을 위해 다이(1230)는 파우치 시트(1010)를 향하여 상승하도록 마련된다. 또한, 도 6을 참조하면, 다이(1230)는 파우치 시트(1012)의 포밍 공정이 완료되면 최초의 위치로 하강하도록 마련된다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 다이(1230)는 안착면(1231)이 펀치(1220)와 가까워지거나 펀치(1220)로부터 멀어지도록 이동 가능하게 마련된다. 이를 위해, 다이(1230)에는 다이 이동부(1240)가 연결된다.
이때, 펀치(1220)와 가까워지는 방향으로 다이(1230)가 이동할 때, 펀치(1220)는 포밍홈(1232) 내부로 삽입되도록 마련되며, 펀치(1220)가 포밍홈(1232) 내부로 삽입될 때, 다이(1230)의 안착면(1231)과 스트리퍼(1212)는 접촉 상태를 유지하도록 마련된다.
상기 다이 이동부(1240)는 다이(1230)의 하단부에 연결되어 다이(1230)를 파우치 시트(1012)를 향하여 상승시키거나 파우치 시트(1012)으로부터 멀어지도록 하강시키는 동력을 제공한다.
또한, 다이 이동부(1240)는 서보 모터(servo motor)로 마련될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다이 이동부(1240)가 서보 모터로 마련되는 경우에는 파우치 시트(1012)에 대한 다이(1230)의 상승 및 하강 높이를 세부적으로 조절할 수 있는 이점이 있다.
이때, 다이 이동부(1240)는 축(axis) 형태의 이동 연결부(1242)를 매개로 하여 다이(1230)와 연결될 수도 있다.
한편, 다이(1230)는, 포밍홈(1223)과 유체 이동 가능하게 연결된 하나 이상의 배출 통로(1234)를 포함할 수 있고, 상기 배출통로(1234)는 펀치(1220)가 포밍홈(1232) 내부로 삽입될 때, 포밍홈(1232) 내 공기를 다이(1230) 외부로 배출시키도록 마련될 수 있다.
도 5를 참조하면, 다이(1230)에는 적어도 하나의 배출 통로(1234)가 형성될 수 있고, 배출 통로(1234)는 다이(1230)에 형성된 포밍홈(1232)과 연통된다. 배출 통로(1234)는 상단부가 다이(1230)에 형성된 포밍홈(1232)과 연통되고, 하단부가 다이(1230)의 하단부를 관통하여 외부와 연통되도록 형성될 수 있다.
포밍 공정 중, 다이(1230), 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)에 의해 파우치 시트(1012)가 가입될 때, 포밍홈(1232)과 파우치 시트(1012) 사이에 존재하는 공기는 배출 통로(1234)를 통해서 다이(1230)의 외부로 배출되게 된다.
상기 배출 통로(1234)는 다이 이동부(1240)를 기준으로 어느 일 측에 적어도 하나가 마련될 수 있으나, 다이 이동부(1240)를 기준으로 양 측에 각각 마련될 수도 있다.
상기 배출 통로(1234)가 다이 이동부(1240)의 양 측에 각각 마련되는 경우, 두 개의 배출 통로(1234)는 서로 소정 간격을 두고 마련될 수 있다.
또한, 상기 펀치(1220)는 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착된 파우치 시트(1010)를 압입하도록 마련된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 펀치(1220)는 다이(1230)의 상승 동작에 의해 다이(1230)와 함께 파우치 시트(1012)를 포밍홈(1232)의 방향으로 압입함으로써 파우치 시트(1012)에 수용부(1013)를 형성한다.
상기 펀치(1220)는 누름부(1221)가 다이(1230)의 포밍홈(1232)과 마주보는 위치에 배치된다. 이때, 상기 펀치(1220)의 누름부(1221)가 포밍홈(1232)에 삽입되면, 파우치 시트의 일부 영역이 압입됨에 따라 파우치 시트(1012)에 수용부(1013)가 형성된다.
이때, 펀치(1220)의 누름부(1221)의 폭 방향 길이는 포밍홈(1232)의 폭 방향 길이보다 작게 마련될 수 있다.
또한, 상기 스트리퍼(1212)는 다이(1230)와 함께 파우치 시트의 가장자리 영역을 가압하도록 배치되고, 상기 스트리퍼(1212)는 다이(1230)의 안착면과 접촉됨에 따라, 파우치 시트(1012)의 수용부(1013) 주변에 외곽부(1014)를 형성하도록 마련된다.
이때, 외곽부(1014)가 형성되는 위치는 파우치 시트(1012)에 형성된 수용부(1013)를 둘러싸는 가장 자리 영역을 의미한다.
상기 스트리퍼(1212)는 다이(1230)와 펀치(1220) 사이에 위치한 파우치 시트(1012)의 가장 자리 영역을 누름 단부(1213)로 가입하여 외곽부(1014)를 형성한다.
이때, 스트리퍼(1212)에 의해 형성된 외곽부(1014)는 다이(1230)의 안착면(1231)에 의해 지지된다.
한편, 펀치(1220)는 이동 지지부(1210)에 위치가 고정된 상태에서 다이(1230)에 안착된 파우치 시트(1012)를 가압하게 된다.
또한, 이동 지지부(1210)는 블록(block)의 형태로 마련될 수 있다. 이때, 이동 지지부(1210)의 내부에는 스트리퍼(1212)의 연결부(1211)가 삽입되고, 스트리퍼(1212)는 이동 지지부(1210)의 내부에서 이동(승/하강) 가능하게 마련되며, 이동 지지부(1210)에는 펀치(1220)가 고정된다.
도 4를 참조하면, 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)는 파우치 시트(1010) 쪽으로 하강하지 않고, 다이(1230)의 상승 동작에 의해 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착된 파우치 시트(1010)가 상승하게 되면, 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)는 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착된 파우치 시트(1010)와 접촉하게 되고, 상기 파우치 시트(1010)를 가압하게 된다.
도 5를 참조하면, 다이(1230)의 안착면(1231)에 파우치 시트(1012)가 안착된 상태에서, 다이 이동부(1240)에 의해 다이(120)는 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)와 가까워지는 방향으로 다시 상승된다.
그러면, 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착된 파우치 시트(1012)는 다이(1230)의 안착면(1231), 스트리퍼(1212)의 누름 단부(1213) 및 펀치(1220)의 누름부(1221)에 각각 접촉하게 되고, 다이(1230)가 상승함에 따라 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)에 의해 가압되어 파우치 시트(1012)의 수용부(1013) 및 외곽부(1014)가 각각 형성된다.
즉, 펀치(1220)의 누름부(1221)가 포밍홈(1232) 내부로 삽입됨에 따라, 파우치 시트(1012)에 수용부(1013)가 형성되고, 스트리퍼(1212)의 누름 단부(1213) 및 다이(1230)의 안착면(1231)이 파우치 시트(1012)의 가장자리 영역을 가압하면서, 외곽부(1014)가 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍장치(1000)는 제어부(1300)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(1300)는 상기 냉간 유닛(1100) 및 포밍 유닛(1200)을 제어하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제어부(1300)는 이송부의 이송 속도를 조절할 수도 있다. 이를 통해, 상기 제어부(1300)는 파우치 시트가 냉간 챔버(1110)를 통과하는 속도를 제어할 수 있고, 이를 통해, 파우치 시트의 냉각 정도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부(1300)는 온도 조절부(1130)를 제어하여 공간부(1113)의 온도를 조절할 수도 있다. 즉, 냉간 유닛(1100)의 냉간 온도(공간부의 온도)를 조절할 수 있다.
또한, 제어부(1300)는 다이 이동부(1240)를 제어하여 다이(1230)의 상승 및 하강 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(1300)는 다이(1230)가 상승되어 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)에 파우치 시트(1012)가 접촉된 이후에 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)로부터 파우치 시트(1012)에 가해지는 압력을 조절할 수도 있다. 즉, 상기 제어부(1300)는 수용부의 깊이(포밍 깊이), 및 포밍 압력을 조절하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제어부(1300)는 상기 냉간 유닛(1100)의 냉간 온도(공간부의 온도)에 기초하여 포밍 유닛(1200)을 제어하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 냉간 챔버를 통과하는 과정에서 파우치 시트에 냉간이 충분히 이루어진 경우, 상기 제어부(1300)는 포밍 유닛(1200)을 제어함으로써 포밍 깊이를 증가시킬 수도 있고, 냉간 챔버를 통과하는 과정에서 파우치 시트에 냉간이 충분히 이루어지지 않은 경우, 상기 제어부(1300)는 포밍 유닛(1200)을 제어함으로써 포밍 깊이를 감소시킬 수도 있다.
도 6을 참조하면, 파우치 시트(1012)의 포밍 작업이 완료되면, 다이(1230)는 다이 이동부(1240)에 의해 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)와 멀어지는 방향, 즉 최초의 위치로 하강 동작된다.
도 7을 참조하면, 포밍 공정 이후, 파우치 시트(1012)의 중앙 영역에 수용부(1013)가 형성되고, 수용부(1013)를 둘러싸는 가장 자리 영역에는 외곽부(1014)가 형성된다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여, 상술한 파우치 포밍장치(1000)를 이용한 파우치 포밍 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 방법은 상기 파우치 포밍 장치(1000)를 이용한 파우치 포밍방법으로서, 냉간 유닛을 통과하는 과정에서 파우치 시트를 냉간시키는 단계 및 냉간 유닛을 통과한 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같이, 파우치 시트의 냉간 시, 상기 냉간 유닛의 온도를 상온보다 낮게 유지시키도록 마련될 수 있다. 또한, 파우치 시트의 냉간 시, 상기 냉간 유닛의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시키도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 방법은 냉간 단계, 안착 단계, 및 수용부 형성 단계를 포함할 수 있다.
냉간 단계는 냉간 유닛(1100)을 이용하여 파우치 시트(1010)를 냉간시키기 위한 단계이다.
또한, 안착 단계는 냉간 유닛(1100)에 의해 냉간된 파우치 시트(1010)를 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착시키는 단계이다.
파우치 시트(1010)는 냉간 유닛(1100)을 통과하면서 온도가 낮아진 이후에 포밍 유닛(1200)으로 공급(M)된다.
또한, 포밍 유닛(1200)의 스트리퍼(1212) 및 펀치(1220)와 다이(1230)의 사이 공간으로 파우치 시트(1010)가 공급(M)된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 다이(1230)는 다이 이동부(1240)에 의해 파우치 시트(1010) 쪽으로 상승되어 안착면(1231)에 파우치 시트(1010)가 안착된다.
도 5를 참조하면, 수용부 형성 단계는 파우치 시트(1012)에 전지 조립체가 수용되는 수용부(1013)를 형성하기 위한 단계이다.
다이(1230)의 안착면(1231)에 파우치 시트(1012)가 안착된 상태에서, 다이(1230)는 다이 이동부(1240)에 의해 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212) 쪽으로 상승된다.
다이(1230)가 미리 설정된 최종 위치까지 상승됨에 따라, 다이(1230)의 안착면(1231)에 안착된 파우치 시트(1012)가 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212) 사이에서 가압된다.
이때, 다이(1230)의 상승으로 펀치(1220)의 누름부(1221)가 다이(1230)에 형성된 포밍홈(1232)으로 삽입되며, 다이(1230)의 포밍홈(1232) 상에 위치된 파우치 시트(1012)의 일부 영역에 수용부(1013)가 형성된다.
상기 파우치 포밍 방법은 파우치 시트의 외곽부 형성 단계를 포함할 수 있다.
외곽부 형성 단계는 파우치 시트(1012)의 가장 자리 영역에 스트리퍼(1212)에 의해 외곽부(1014)를 형성하는 단계이다.
수용부 형성 단계에서 다이(1230)가 펀치(1220) 및 스트리퍼(1212)와 맞물리는 위치까지 상승되면, 파우치 시트(1012)에는 펀치(1220)에 의해 압입되는 중앙 영역을 제외하고, 스트리퍼(1212)에 의해 가장 자리 영역이 가압됨으로써 외곽부(1014)가 형성된다.
여기서, 외곽부 형성 단계 및 수용부 형성 단계는 동시에 수행된다.
또한, 파우치 시트(1012)에 수용부(1013) 및 외곽부(1014)가 형성될 때, 포밍홈(1232)과 파우치 시트(1012) 사이에 존재하는 공기는 배출 통로(1234)를 통해 다이(1230)의 외부로 배출된다.
도 6을 참조하면, 파우치 시트(1012)에 수용부(1013) 및 외곽부(1014)를 형성하는 작업이 완료되면, 다이(1230)는 다이 이동부(1240)에 의해 하강되어 원래의 위치로 복귀된다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법에 따르면, 파우치 시트의 포밍 공정 이전에, 파우치 시트의 온도를 미리 하강시킴으로써, 파우치 시트의 활제량을 증가시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 파우치 시트를 냉간시키기 위한 냉간 유닛; 및
    냉간 유닛을 통과한 파우치 시트가 공급되며, 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하기 위한 포밍 유닛을 포함하는, 파우치 포밍 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉간 유닛은,
    파우치 시트가 통과하는 공간부를 갖는 냉간 챔버 및
    상기 냉간 챔버의 공간부의 온도를 조절하기 위한 온도 조절부를 포함하는 파우치 포밍 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도 조절부는 상기 공간부 내로 압축 공기를 공급하도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    온도 조절부는 상기 공간부의 온도를 상온보다 낮게 유지시키도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    온도 조절부는 상기 공간부의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시키는 파우치 포밍 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    포밍 유닛은, 냉간 유닛으로부터 공급된 파우치 시트가 안착되는 안착면 및 상기 안착면에 형성된 포밍홈을 갖는 다이;
    상기 수용부를 형성하기 위하여 파우치 시트의 일부 영역을 포밍홈 내부로 압입하기 위한 펀치; 및
    상기 다이 상에 안착된 파우치 시트의 가장 자리 영역을 가압하기 위한 스트리퍼를 포함하는 파우치 포밍 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    다이는 안착면이 펀치와 가까워지거나 펀치로부터 멀어지도록 이동 가능하게 마련된 파우치 포밍 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 펀치와 가까워지는 방향으로 상기 다이가 이동할 때, 상기 펀치는 포밍홈 내부로 삽입되는 파우치 포밍 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펀치가 상기 포밍홈 내부로 삽입될 때, 상기 다이의 안착면과 스트리퍼는 접촉 상태를 유지하는 파우치 포밍 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    다이는, 포밍홈과 유체 이동 가능하게 연결된 하나 이상의 배출 통로를 포함하는 파우치 포밍 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 배출통로는 펀치가 포밍홈 내부로 삽입될 때, 포밍홈 내 공기를 다이 외부로 배출시키도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 냉간 유닛 및 포밍 유닛을 제어하는 제어부를 추가로 포함하며,
    상기 제어부는 상기 냉간 유닛의 냉간 온도에 기초하여 포밍 유닛을 제어하는 파우치 포밍 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 파우치 포밍 장치를 이용한 파우치 포밍 방법으로서,
    냉간 유닛을 통과하는 과정에서 파우치 시트를 냉간시키는 단계; 및
    냉간 유닛을 통과한 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 수용부를 형성하는 단계를 포함하는 파우치 포밍 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 냉간 유닛의 온도를 상온보다 낮게 유지시키는 파우치 포밍방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 냉간 유닛의 온도를 5℃ 내지 10℃로 유지시키는 파우치 포밍 방법.
PCT/KR2023/009078 2022-07-01 2023-06-29 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법 WO2024005557A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0081405 2022-07-01
KR1020220081405A KR20240003795A (ko) 2022-07-01 2022-07-01 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024005557A1 true WO2024005557A1 (ko) 2024-01-04

Family

ID=89381134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/009078 WO2024005557A1 (ko) 2022-07-01 2023-06-29 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240003795A (ko)
WO (1) WO2024005557A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10272684A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Shin Etsu Polymer Co Ltd キャリアテープの製造方法
CN104411476B (zh) * 2012-05-09 2017-09-15 益利嘉公司 成形设备和方法以及由此制造的物品
CN109986860B (zh) * 2019-04-10 2020-05-05 中南大学 一种纤维金属复合层板及其成形模具、成形方法
CN111703056A (zh) * 2020-05-13 2020-09-25 宁波信泰机械有限公司 一种复合材料电池包上盖及其制备方法
WO2022065815A1 (ko) * 2020-09-25 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 휘발성 윤활제 공급부를 포함하는 파우치형 전지케이스 성형 장치 및 이를 이용한 파우치형 전지케이스의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5675681B2 (ja) 2011-03-29 2015-02-25 日新製鋼株式会社 ラミネート式電池の外装材の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10272684A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Shin Etsu Polymer Co Ltd キャリアテープの製造方法
CN104411476B (zh) * 2012-05-09 2017-09-15 益利嘉公司 成形设备和方法以及由此制造的物品
CN109986860B (zh) * 2019-04-10 2020-05-05 中南大学 一种纤维金属复合层板及其成形模具、成形方法
CN111703056A (zh) * 2020-05-13 2020-09-25 宁波信泰机械有限公司 一种复合材料电池包上盖及其制备方法
WO2022065815A1 (ko) * 2020-09-25 2022-03-31 주식회사 엘지에너지솔루션 휘발성 윤활제 공급부를 포함하는 파우치형 전지케이스 성형 장치 및 이를 이용한 파우치형 전지케이스의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240003795A (ko) 2024-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018101618A1 (ko) 배터리 셀 디가싱 장치
WO2020050537A1 (ko) 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치
WO2018101619A1 (ko) 배터리 셀 디가싱 장치
WO2019078453A1 (ko) 균열 방지 구조를 포함하는 파우치형 전지케이스 및 이의 제조방법
WO2021153842A1 (ko) 디개싱 유닛을 구비한 가압 활성화 장치
WO2018182129A1 (ko) 전극적층방법 및 이를 수행하는 전극적층장치
WO2019054642A1 (ko) 파우치형 이차전지 및 파우치 필름 포밍 장치
WO2021054605A1 (ko) 저전압 불량 파우치형 이차전지 셀을 검출하기 위한 가압 단락 검사장치
WO2021118160A1 (ko) 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조용 프리 디개스 장치
WO2024005557A1 (ko) 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법
WO2017160030A1 (ko) 제조 공정성이 향상된 전지케이스의 제조 장치 및 이를 이용한 제조 방법
WO2022108305A1 (ko) 전극 지지용 롤 및 이를 포함하는 전극 제조 장치
WO2023163294A1 (ko) 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치
WO2023243916A1 (ko) 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법
WO2021141311A1 (ko) 이차전지 제조장치 및 이차전지 제조방법
WO2023101279A1 (ko) 지그재그 스태킹 장치
WO2022124629A1 (ko) 전지 셀의 충방전 장치 및 이를 이용한 전지 셀의 충방전 방법
WO2018084451A1 (ko) 캡플레이트 반제품의 제조장치
WO2021201338A1 (ko) 스톱핑 수단을 이용한 이차전지 패키징 시스템의 파우치 벤딩 가이드 장치 및 파우치 벤딩 방법
WO2024054021A1 (ko) 파우치형 전지셀의 포메이션 방법
WO2023054982A1 (ko) 전지셀 가압장치
WO2022191508A1 (ko) 다중 롤러 시스템, 전지 캔의 성형 장치 및 성형 방법
WO2023282610A1 (ko) 파우치 실링장치
WO2022245139A1 (ko) 이차전지용 리드탭 모서리 라운딩 가공장치
WO2022149871A1 (ko) 파우치형 이차전지 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23831915

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1