WO2024049060A1 - 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치 - Google Patents

이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치 Download PDF

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WO2024049060A1
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WO
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receiving groove
pouch
secondary battery
cup
bridge portion
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김신철
이승엽
이충희
이선일
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery pouch forming device and a secondary battery pouch manufactured using the same.
  • the present invention relates to a secondary battery pouch forming device and to a secondary battery pouch manufactured by the same.
  • the pouch bridge portion is easily unfolded, thereby achieving the effects of preventing cell damage, improving cell positioning accuracy, and preventing wrinkles in the cell sealing portion.
  • It relates to a secondary battery pouch forming device capable of producing secondary batteries of excellent quality and a secondary battery pouch manufactured thereby.
  • lithium secondary batteries such as lithium-ion batteries and lithium-ion polymer batteries, which have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and square batteries in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or square metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is housed in a pouch-shaped case of aluminum laminate sheet. It can be.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing a portion of a conventional pouch-type secondary battery. Specifically, Figure 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery pouch and an electrode assembly built into it.
  • the pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 20 formed by alternately stacking electrodes and separators, and a pouch 10 into which the electrode assembly is inserted. And the pouch includes cup portions 11 and 12 of the pouch having a recessed shape to directly accommodate the electrode assembly. The cup portion of the pouch may be provided with a left cup portion 11 and a right cup portion 12 to surround the electrode assembly from both sides.
  • the portion connecting the left cup portion 11 and the right cup portion 12 may be the pouch bridge portion 13.
  • the left cup part 11 may be folded to the upper part of the right cup part 12 around the pouch bridge part 13. Through this folding process, the cup portions 11 and 12 of the pouch form a receiving space, and the electrode assembly 20 can be accommodated in this receiving space.
  • the pouch bridge portion 13 did not unfold well when the left cup portion 11 was folded to the top of the right cup portion 12.
  • the depth of pouch molding increases and the resulting pouch thickness increases.
  • the pouch bridge portion 13 does not unfold well as shown in Figure 1 when folded after molding the pouch. .
  • the pouch bridge portion 13 is not spread well and has a shape that protrudes toward the electrode assembly 20, cell damage may occur where the pouch bridge portion 13 damages the electrode assembly 20.
  • the pouch bridge portion 13 is not properly spread, the exterior of the cell may not be formed precisely, so the position may not be accurately measured by a vision camera, etc.
  • the present invention was created to solve the above problems, and the object of the present invention is to ensure that the pouch bridge portion is well spread when folding the pouch, thereby achieving the effects of preventing cell damage, improving cell positioning accuracy, and preventing wrinkles in the cell sealing portion.
  • the object of the present invention is to provide a secondary battery pouch forming device capable of producing secondary batteries of excellent quality and a secondary battery pouch manufactured thereby.
  • the secondary battery pouch forming device includes a die in which a receiving groove for forming the cup portion of the pouch is formed on the base surface on which the pouch is placed, and a punch that is inserted into the receiving groove of the die to form the cup portion of the pouch.
  • the die includes a left receiving groove having an indented shape, a right receiving groove formed on the side of the left receiving groove and having an indented shape, and a bridge connecting the left receiving groove and the right receiving groove between the left receiving groove and the right receiving groove. It includes a portion, and the bridge portion is formed in a recessed shape so that the height of the central portion is lower than the height of both ends based on the longitudinal direction.
  • the bridge portion may continuously decrease in height from both ends to the center.
  • the bridge portion may be formed in a cross-section cut by a virtual vertical plane that passes through the bridge portion and divides the left and right receiving grooves into a part or all of a U-shape.
  • the bridge portion may be formed in a cross-section cut by a virtual vertical plane that passes through the bridge portion and divides the left and right accommodating grooves into a part or all of a circular or oval shape.
  • the height of the central portion of the bridge portion may be 9 mm to 10 mm, and the height of both ends of the bridge portion may be 11 mm to 12 mm.
  • the punch may include a punch protrusion having a protruding shape to correspond to the indented shape of the bridge portion.
  • the secondary battery pouch forming device includes a die in which a receiving groove for forming the cup portion of the pouch is formed on the base surface on which the pouch is placed, and a punch that is inserted into the receiving groove of the die to form the cup portion of the pouch.
  • the die includes a left receiving groove having an indented shape, a right receiving groove formed on the side of the left receiving groove and having an indented shape, and a bridge connecting the left receiving groove and the right receiving groove between the left receiving groove and the right receiving groove.
  • the left receiving groove portion and the right receiving groove portion have a horizontal bottom surface in the central region and an inclined bottom surface in both end regions based on a direction parallel to the longitudinal direction of the bridge portion.
  • the bottom surfaces of the left and right receiving grooves may be inclined so that their height increases as they approach the bridge portion.
  • the inclination angle formed by the bottom surfaces of the left and right receiving grooves with the horizontal plane may be 1 degree to 10 degrees.
  • the left receiving groove and the right receiving groove each include a bottom surface and a side wall surface extending upward from the perimeter of the bottom surface, and the height of the side wall surface of the left receiving groove measured based on the bottom surface of the left receiving groove is equal to the central area and both ends. may be identical to each other in the area.
  • the height of the side wall of the right receiving groove measured based on the bottom surface of the right receiving groove may be the same in the central region and both end regions.
  • the left receiving groove and the right receiving groove may be formed in shapes that are symmetrical to each other about the bridge portion.
  • the secondary battery pouch forming device includes a die in which a receiving groove for forming the cup portion of the pouch is formed on the base surface on which the pouch is placed, and a punch that is inserted into the receiving groove of the die to form the cup portion of the pouch.
  • the die includes a left receiving groove having an indented shape, a right receiving groove formed on the side of the left receiving groove and having an indented shape, and a bridge connecting the left receiving groove and the right receiving groove between the left receiving groove and the right receiving groove.
  • the bridge portion is formed in a recessed shape so that the height of the central portion is lower than the height of both ends based on the longitudinal direction, and the left receiving groove portion and the right receiving groove portion are located in the central area based on the direction parallel to the longitudinal direction of the bridge portion.
  • the bottom surface is formed horizontally, and the bottom surface is formed to be inclined at both end areas.
  • the secondary battery pouch includes a pouch cup portion in which two cup portions, a left cup portion and a right cup portion, are formed, and a pouch bridge portion connecting the two cup portions between the left cup portion and the right cup portion, and the pouch bridge portion is a central portion based on the longitudinal direction. It is formed in a recessed shape so that its height is lower than the height of both ends.
  • the height of the central portion of the pouch bridge portion may be 2 mm to 4 mm, and the height of both ends of the pouch bridge portion may be 4 mm to 6 mm.
  • the secondary battery pouch includes a pouch cup part in which two cup parts, a left cup part and a right cup part, are formed, and a pouch bridge part connecting the two cup parts between the left cup part and the right cup part, and the left cup part and the right cup part are the pouch bridge part.
  • the floor surface is formed horizontally in the central area, and the floor surface is formed inclined at both end areas.
  • the secondary battery pouch includes a pouch cup portion in which two cup portions, a left cup portion and a right cup portion, are formed, and a pouch bridge portion connecting the two cup portions between the left cup portion and the right cup portion, and the pouch bridge portion is a central portion based on the longitudinal direction. It is formed in an indented shape so that its height is lower than the height of both ends, and the bottom surface of the left and right cup parts is formed horizontally in the central area based on the direction parallel to the longitudinal direction of the pouch bridge part, and the floor is formed in both end areas. The surface is formed to be inclined.
  • the present invention relates to a secondary battery pouch forming device and a secondary battery pouch manufactured by the same, which allows the pouch bridge portion to unfold well when folding the pouch, thereby achieving the effects of preventing cell damage, improving cell positioning precision, and preventing wrinkles in the cell sealing portion. Accordingly, a secondary battery of excellent quality can be implemented.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing a portion of a conventional pouch-type secondary battery.
  • Figure 2 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the bridge portion taken along line C-C' of Figure 2.
  • Figure 4(a) is a perspective view showing the punch of the secondary battery pouch forming device according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 4(b) is a cross-sectional view of the punch shown in Figure 4(a).
  • Figure 5 is a perspective view showing a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view taken at position S1 in Figure 6.
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken at positions S2 and S3 in Figure 6.
  • Figure 9 is a perspective view showing a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken at position P1 in Figure 9.
  • Figure 11 is a cross-sectional view taken at positions P2 and P3 in Figure 9.
  • Figure 12 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 3 of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the bridge portion taken along line C-C' of Figure 2.
  • Figure 4(a) is a perspective view showing the punch of the secondary battery pouch forming device according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 4(b) is a cross-sectional view of the punch shown in Figure 4(a).
  • Figure 5 is a perspective view showing a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus according to Example 1 of the present invention.
  • the secondary battery pouch forming apparatus 100 may include a die 110 and a punch 150.
  • the die 110 may be configured to have a receiving groove for forming the cup portion 133 of the pouch formed on the base surface 113 on which the pouch is placed.
  • the die 110 includes a left receiving groove 111 having an indented shape, a right receiving groove 112 formed on the side of the left receiving groove 111 and having an indented shape, and a left receiving groove 111. It includes a bridge portion 120 connecting the left receiving groove 111 and the right receiving groove 112 between the right receiving grooves 112.
  • the punch 150 may be inserted into the receiving groove of the die 110 to form the cup portion of the pouch.
  • a pouch can be formed by placing a flat pouch base material on the base surface 113 and lowering the punch 150.
  • the punch 150 can form a pouch with a shape corresponding to the shape of the die 110.
  • the pouch may be formed as the punch 150 is inserted into the groove of the die 110.
  • a pouch formed in this way may have the same shape as the secondary battery pouch 130 shown in FIG. 5.
  • the bridge portion 120 is indented so that the height of the central portion 121 is lower than the height of both end portions 122 based on the longitudinal direction (L). It is formed into a shape. Referring to FIGS. 2 and 3 , the height of the bridge portion 120 may continuously decrease from both ends 122 to the center portion 121 .
  • the bridge portion 120 has a cross section cut by a virtual vertical plane that divides the left and right receiving grooves while passing through the bridge portion 120 and is formed in a shape similar to part or all of a U-shape. You can. When cut in a virtual vertical plane, the cross-sectional shape of the bridge portion 120 as shown in FIG. 3 may appear. As shown in FIG. 3, the cross section of the bridge portion 120 along the line C-C' may be formed in a curved shape, and in particular, the cross section may be formed as a part or all of a U-shape.
  • the bridge portion 120 may be formed in a cross-section cut by a virtual vertical plane that passes through the bridge portion 120 and divides the left and right receiving grooves, such that part or all of a circle or ellipse is formed.
  • the height h1 of the central portion 121 of the bridge portion 120 may be 9 mm to 10 mm, and the height h2 of both ends 122 of the bridge portion 120 may be 11 mm to 12 mm. . Accordingly, the bridge portion 120 may have a shape in which both ends 122 are taller and the height decreases toward the central portion 121 .
  • the punch 150 may include a punch protrusion 151 having a protruding shape to correspond to the indented shape of the bridge portion 120.
  • the punch protrusion 151 may be a portion located at a position corresponding to the bridge portion 120 of the die 110.
  • the pouch base material may be positioned between the punch protrusion 151 and the bridge portion 120 of the die 110 and pressed. Accordingly, the pouch bridge portion 140 may be molded into a shape corresponding to the shape of the bridge portion 120 of the die 110. If the portion of the punch 150 corresponding to the bridge portion 120 has a flat shape rather than a protruding shape, the space of the central portion 121 may be insufficient compared to both ends 122 of the bridge portion 120. Therefore, when the punch 150 is provided in a protruding shape such as a U shape, the height difference can be compensated.
  • FIG. 4(b) shows a cross section of the punch protrusion 151 shown in FIG. 4(a).
  • the cross section of the punch protrusion 151 may have a shape corresponding to the cross section of the bridge portion 120 of the die 110. That is, the cross-sectional shape of the punch protrusion 151 may be formed as part or all of a U-shape, and may be formed as part or all of a circle or oval shape.
  • the secondary battery pouch 130 shown in FIG. 5 can be manufactured.
  • the secondary battery pouch 130 manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 100 according to Example 1 of the present invention may include a pouch cup portion 133 and a pouch bridge portion 140. .
  • the pouch cup portion 133 may include two cup portions, a left cup portion 131 and a right cup portion 132.
  • the pouch cup portion 133 may have two cup portions, a left cup portion 131 and a right cup portion 132.
  • the pouch bridge portion 140 may be configured to connect two cup portions between the left cup portion 131 and the right cup portion 132.
  • the part formed by the left receiving groove 111 of the die 110 may be the left cup part 131, and the part formed by the right receiving groove 112 may be the right cup part 132. And the part formed by the bridge part 120 of the die 110 may be the pouch bridge part 140.
  • the pouch bridge portion 140 has the height of the central portion 141 based on the longitudinal direction (L'). It may be formed in a recessed shape so as to be lower than the height of both ends 142.
  • the height of the central portion 141 of the pouch bridge portion may be 2 mm to 4 mm, and the height of both ends 142 of the pouch bridge portion may be 4 mm to 6 mm. Accordingly, the pouch bridge portion may have a shape in which the height of both ends 142 is higher and the height decreases toward the center portion 141.
  • the pouch bridge portion 140 when the central portion 141 is formed in a recessed shape so that the height is lower than the height of both end portions 142, the pouch bridge portion 140 can be easily unfolded when the pouch is folded.
  • the pouch bridge portion 140 was not fully unfolded. That is, as shown in FIG. 1, the pouch bridge portion 140 had a shape that protruded in the inner direction (I) of the secondary battery, as if the V shape had been turned 90 degrees counterclockwise. In this case, as shown in FIG. 1, interference between the internal electrode assembly and the pouch bridge portion 140 may occur and damage to the electrode assembly may occur. In particular, there was a problem in that the central portion 141 of the pouch bridge portion 140 did not unfold well. Both ends 142 of the pouch bridge portion 140 are formed with outer corners, so they can be easily unfolded due to stronger tension applied during folding, while the central portion 141 is not easily unfolded due to weak tension. There was a problem with it not working.
  • the width of the pouch bridge portion 140 is formed to be relatively shorter in the central portion 141 of the pouch bridge portion 140. It can be. That is, both ends 142 of the pouch bridge portion 140 formed by the high height portion of the bridge portion 120 of the die 110 are formed to have a long width and length, and the bridge portion 120 of the die 110
  • the central portion 141 of the pouch bridge portion 140 formed by the low-height portion may be formed to have a shorter width. Accordingly, the central portion 141 of the pouch bridge portion 140 can be unfolded better even if a small amount of tension is applied during folding.
  • the pouch bridge portion 140 of the secondary battery pouch 130 manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 100 according to Example 1 of the present invention can be unfolded significantly better when the pouch is folded.
  • the pouch bridge portion 140 may move further in the outward direction E than shown in FIG. 1 and be straightened. In that case, interference with the electrode assembly may not occur and damage to the electrode assembly may be prevented.
  • the secondary battery pouch forming device and secondary battery according to Example 1 of the present invention can achieve the effects of improving cell positioning precision and preventing wrinkles in the cell sealing area. .
  • the pouch bridge portion 140 When the pouch bridge portion 140 is well spread, the exterior of the cell is precisely formed, so the position can be precisely measured by a vision camera, etc. This can lead to improved positioning accuracy. In addition, if the pouch bridge portion 140 is well spread, the problem of wrinkles occurring when sealing the periphery of the pouch can be prevented due to improved precision.
  • the secondary battery pouch forming device and secondary battery according to Example 1 of the present invention can implement secondary batteries of excellent quality.
  • Figure 6 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view taken at position S1 in Figure 6.
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken at positions S2 and S3 in Figure 6.
  • Figure 9 is a perspective view showing a secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken at position P1 in Figure 9.
  • Figure 11 is a cross-sectional view taken at positions P2 and P3 in Figure 9.
  • Embodiment 2 of the present invention differs from Embodiment 1 in that it is characterized in that part of the bottom surface of the left and right receiving grooves of the die has an inclined shape.
  • Example 1 Contents in common with Example 1 will be omitted as much as possible and Example 2 will be described focusing on the differences. In other words, it is obvious that if content not explained in Example 2 is needed, it can be regarded as the content of Example 1.
  • the secondary battery pouch forming apparatus 200 according to Example 2 of the present invention may include a die 210 and a punch.
  • the die 210 may be configured to have a receiving groove for forming the cup portion of the pouch formed on the base surface 213 on which the pouch is placed.
  • the die 210 includes a left receiving groove 211 having an indented shape, a right receiving groove 212 formed on the side of the left receiving groove 211 and having an indented shape, and a left receiving groove 211. It includes a bridge portion 220 between the right receiving groove 212 and the left receiving groove 211 and the right receiving groove 212.
  • the punch may be inserted into the receiving groove of the die 210 to form the cup portion of the pouch.
  • the punch has a shape corresponding to the groove of the die 210, and the pouch can be formed by being inserted into the recessed groove of the die 210.
  • a pouch formed in this manner may have the same shape as the secondary battery pouch 230 shown in FIGS. 9 to 11.
  • the left receiving groove 211 and the right receiving groove 212 are aligned with the longitudinal direction (L) of the bridge portion 220. Based on the parallel direction, the floor surface is formed horizontally in the central area 214, and the floor surface is formed to be inclined in both end areas 215.
  • Figure 7 is a cross-sectional view taken at position S1 in Figure 6.
  • the cross-sectional view cut at position S1 may mean a cross-sectional view in the central area 214.
  • the bottom surface of the receiving groove in the central area 214 is not inclined, that is, is formed horizontally.
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken at positions S2 and S3 in Figure 6.
  • the cross-sectional view cut at positions S2 and S3 may refer to the cross-sectional view at both end areas 215.
  • the bottom surfaces of the receiving grooves at both end areas 215 are inclined.
  • the cross sections of the receiving grooves at positions S2 and S3 may be the same, and this cross section may be the cross section shown in FIG. 8.
  • the bottom surface 211-1 of the left receiving groove and the bottom surface 212-1 of the right receiving groove increase in height as they approach the bridge portion 220. It can be formed to be inclined. Specifically, in both end areas 215, the inclination angle ⁇ formed by the bottom surface 211-1 of the left receiving groove and the bottom surface 212-1 of the right receiving groove with the horizontal plane is 1 degree to 10 degrees. You can.
  • the left receiving groove 211 and the right receiving groove 212 have a bottom surface and a side wall surface 211- extending upward from the circumference of the bottom surface, respectively. 2) may be included. It is possible to implement a shape in which the bottom and side surfaces are indented together.
  • the height of the side wall surface 211-2 of the left receiving groove 211 measured based on the bottom surface 211-1 of the left receiving groove may be the same in the central area 214 and both end areas 215. there is. This is explained in detail as follows.
  • the height of the side wall surface 211-2 of the left receiving groove 211 measured based on the bottom surface 211-1 of the left receiving groove in the central area 214 may be t1.
  • the height of the side wall surface 211-2 of the left receiving groove 211 measured based on the bottom surface 211-1 of the left receiving groove at both end areas 215 may be t2.
  • the side wall surface 211-2 of the right receiving groove 212 measured based on the bottom surface 212-1 of the right receiving groove part.
  • the height of may be the same in the central area 214 and both end areas 215. This is explained in detail as follows.
  • the height of the side wall of the right receiving groove 212 measured based on the bottom surface 212-1 of the right receiving groove in the central area 214 may be t3.
  • the height of the side wall of the right receiving groove 212 measured based on the bottom surface 212-1 of the right receiving groove at both end regions 215 may be t4.
  • the left receiving groove 211 and the right receiving groove 212 may be formed in shapes that are symmetrical to each other about the bridge portion 220.
  • being symmetrical with respect to the bridge portion 220 means that the left receiving groove portion 211 and the right receiving groove portion 212 have a symmetrical shape based on an imaginary plane that cuts the bridge portion 220 perpendicularly. It can mean.
  • the secondary battery pouch 230 shown in FIGS. 9 to 11 can be manufactured.
  • the secondary battery pouch 230 manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 200 according to Example 2 of the present invention may include a pouch cup portion 233 and a pouch bridge portion 240. .
  • the pouch cup portion 233 may include two cup portions, a left cup portion 231 and a right cup portion 232.
  • the pouch cup portion 233 may have two cup portions, a left cup portion 231 and a right cup portion 232.
  • the pouch bridge portion 240 may be configured to connect two cup portions between the left cup portion 231 and the right cup portion 232.
  • the part formed by the left receiving groove 211 of the die 210 may be the left cup part 231, and the part formed by the right receiving groove 212 may be the right cup part 232. And the part formed by the bridge part 220 of the die 210 may be the pouch bridge part 240.
  • the left cup portion 231 and the right cup portion 232 have horizontal bottom surfaces in the central region 234 based on the direction parallel to the longitudinal direction (L') of the pouch bridge portion 240. It is formed to be slanted, and the bottom surface of both end areas 235 may be formed to be inclined. This may be a result of the shape of the pouch cup portion 233 being formed to correspond to the shape of the receiving groove portion of the die 210.
  • Figure 10 is a cross-sectional view taken at position P1 in Figure 9.
  • the cross-sectional view cut at the P1 position may mean a cross-sectional view in the central area 234.
  • the bottom surface of the receiving groove in the central area 234 is not inclined, that is, is formed horizontally.
  • Figure 11 is a cross-sectional view taken at positions P2 and P3 in Figure 9.
  • Cross-sectional views cut at positions P2 and P3 may refer to cross-sectional views at both end areas 235.
  • the bottom surfaces of the receiving grooves at both end regions 235 are inclined.
  • the cross-sections of the receiving grooves at the P2 and P3 positions may be the same, and this cross-sectional view is shown in Figure 11. It may be a cross-sectional view being shown.
  • the bottom surface 231-1 of the left cup portion 231 and the bottom surface 232-1 of the right cup portion 232 are close to the pouch bridge portion 240. It can be formed to be inclined so that the height increases as it gets older. Specifically, in both end regions 235, the inclination angle ⁇ ' formed by the bottom surface 231-1 of the left cup portion 231 and the bottom surface 232-1 of the right cup portion 232 with the horizontal plane is 1. It can be between degrees and 10 degrees.
  • the left cup part 231 and the right cup part 232 are formed on the bottom and upper sides around the bottom surface, respectively. It may include a side wall surface (231-2) extending to. It is possible to implement a shape in which the bottom and side surfaces are indented together.
  • the height of the side wall surface (231-2) of the left cup part (231) measured based on the bottom surface (231-1) of the left cup part (231) is the same in the central area (234) and both end areas (235). You can. This is explained in detail as follows.
  • the height of the side wall surface 231-2 of the left cup 231 measured in the central area 234 based on the bottom surface 231-1 of the left cup 231 may be y1.
  • the height of the side wall surface of 232 may be the same in the central region 234 and both end regions 235. This is explained in detail as follows.
  • the height of the side wall of the right cup 232 measured in the central area 234 based on the bottom surface 232-1 of the right cup 232 may be y3.
  • the height of the side wall surface of the right cup portion 232 measured at both end regions 235 based on the bottom surface 232-1 of the right cup portion 232 may be y4.
  • the left cup part 231 and the right cup part 232 are centered around the pouch bridge part 240.
  • being symmetrical with respect to the pouch bridge portion 240 means that the left cup portion 231 and the right cup portion 232 have a symmetrical shape with respect to an imaginary plane that cuts the pouch bridge portion 240 perpendicularly. It can mean.
  • the secondary battery pouch 230 of the present invention has the left cup portion 231 and the right cup portion 232 in the central area 234.
  • the bottom surface may be formed horizontally, and the bottom surface may be formed to be inclined at both end areas 235. Accordingly, when the pouch is folded, the pouch bridge portion 240 can be unfolded significantly better.
  • the pouch 230 of the present invention has a sloping bottom at both end regions 235, the pouch is folded in half so that the edge of the left cup portion 231 and the edge of the right cup portion 232 meet each other. The bottom portion of the end area 235 moves more. This may result in the corners of both end areas 235 pulling more on the central area 234 of the pouch. As a result, the pouch bridge portion 240 can be spread significantly better in the central area 234.
  • the pouch bridge portion 240 When the pouch bridge portion 240 is spread significantly better, the pouch bridge portion 240 may move further in the outward direction E than shown in FIG. 1 and unfold in a straight line. In that case, interference with the electrode assembly may not occur and damage to the electrode assembly may be prevented.
  • the secondary battery pouch forming device 200 and the secondary battery according to Example 2 of the present invention achieve the effect of improving cell positioning precision and preventing wrinkles in the cell sealing area. can do.
  • the pouch bridge portion 240 When the pouch bridge portion 240 is well spread, the exterior of the cell is precisely formed, so the position can be precisely measured by a vision camera, etc. This can lead to improved positioning accuracy. In addition, if the pouch bridge portion 240 is well spread, the problem of wrinkles occurring when sealing the periphery of the pouch can be prevented due to improved precision.
  • the secondary battery pouch forming apparatus 200 and the secondary battery according to Example 2 of the present invention can implement secondary batteries of excellent quality.
  • Figure 12 is a perspective view showing the die of the secondary battery pouch forming device according to Example 3 of the present invention.
  • Example 3 of the present invention is different from Examples 1 and 2 in that it is a secondary battery pouch forming apparatus that has the features of Example 1 and Example 2 described above, and a secondary battery pouch manufactured thereby.
  • Example 2 Contents in common with Examples 1 and 2 will be omitted as much as possible and Example 2 will be described focusing on the differences. In other words, it is obvious that if content not explained in Example 3 is needed, it can be regarded as the content of Examples 1 and 2.
  • the secondary battery pouch forming apparatus 300 according to Example 3 of the present invention may include a die 310 and a punch.
  • the die 310 may be configured to have a receiving groove for forming the cup portion of the pouch formed on the base surface 313 on which the pouch is placed.
  • the die 310 includes a left receiving groove 311 having an indented shape, a right receiving groove 312 formed on the side of the left receiving groove 311 and having an indented shape, and a left receiving groove 311. It includes a bridge portion 320 between the right receiving groove 312 and the left receiving groove 311 and the right receiving groove 312.
  • the punch may be inserted into the receiving groove of the die 310 to form the cup portion of the pouch.
  • the punch has a shape corresponding to the groove of the die 310, and the pouch can be formed by being inserted into the recessed groove of the die 310.
  • the bridge portion 320 has a height of the central portion 321 relative to the longitudinal direction (L) at both ends 322. It is formed in a shape that is indented to be lower than the height of.
  • the bridge portion 320 may continuously decrease in height from both ends 322 to the center portion 321.
  • the cross section of the bridge portion 320 along the line G-G' shown in FIG. 12 may have the same shape as shown in FIG. 3 . Therefore, the content explained based on FIG. 3 in the description of Example 1 above can be equally applied to the secondary battery pouch forming apparatus 300 of Example 3.
  • the bridge portion 320 may be formed in a cross-section that is partially or entirely U-shaped, or partially or entirely circular or oval-shaped. Additionally, the height h1 of the central portion 321 of the bridge portion 320 may be 9 mm to 10 mm, and the height h2 of both ends 322 of the bridge portion 320 may be 11 mm to 12 mm.
  • the left receiving groove 311 and the right receiving groove 312 are located in the longitudinal direction (L) of the bridge portion 320. ), the floor surface is formed horizontally in the central area 314, and the floor surface is formed to be inclined in both end areas 315, based on the direction parallel to the direction.
  • the cross section of the bottom surface of the receiving groove cut by R1 shown in FIG. 12 may be the same as that shown in FIG. 7, and the cross section of the bottom surface of the receiving groove cut by R2 and R3 may be the same shape as shown in FIG. 8. Therefore, the content explained based on FIGS. 7 and 8 in the description of Example 2 above can be equally applied to the secondary battery pouch forming device 300 of Example 3.
  • the bottom surfaces of the left receiving groove 311 and the right receiving groove 312 may be inclined so that their height increases as they approach the bridge portion 320, and the left receiving groove 311 And the inclination angle ( ⁇ ) formed by the bottom surface of the right receiving groove 312 with the horizontal plane may be 1 degree to 10 degrees.
  • the left receiving groove 311 and the right receiving groove each include a bottom surface and a side wall extending upward from the circumference of the bottom surface, and the left receiving groove 311 is measured based on the bottom surface of the left receiving groove 311.
  • the height of the side wall surface may be the same in the central area 314 and both end areas 315.
  • the height of the side wall of the right receiving groove 312 measured based on the bottom surface of the right receiving groove 312 may be the same in the central region 314 and both end regions 315.
  • the left receiving groove 311 and the right receiving groove 312 may be formed in shapes that are symmetrical to each other about the bridge portion 320.
  • the secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 300 according to Example 3 of the present invention may also have the characteristics of the secondary battery pouch manufactured in Example 1 and Example 2.
  • the secondary battery pouch (not shown) manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 300 according to Example 3 of the present invention may include a pouch cup portion and a pouch bridge portion.
  • the pouch bridge portion is formed in a concave shape so that the height of the central portion is lower than the height of both ends based on the longitudinal direction, and the left cup portion and the right cup portion have a bottom surface in the central area based on the direction parallel to the longitudinal direction of the pouch bridge portion. It is formed horizontally, and the bottom surface is formed to be inclined at both end areas.
  • the secondary battery pouch manufactured by the secondary battery pouch forming apparatus 300 according to Example 3 of the present invention has the characteristics of the secondary battery pouch manufactured in Example 1 and Example 2, Figure 5 Based on the characteristics of the secondary battery pouch described in Example 1 and the characteristics of the secondary battery pouch described in Example 2 based on FIGS. 9 to 11, the secondary battery pouch forming device (300) according to Example 3 ) can be applied as is to the secondary battery pouch manufactured by.
  • the secondary battery pouch forming device 300 according to Example 3 and the secondary battery pouch manufactured thereby allow the pouch bridge portion to unfold well when folding the pouch, preventing cell damage, improving cell positioning accuracy, and preventing wrinkles from forming at the cell sealing portion.
  • the prevention effect can be achieved, and thus a secondary battery of excellent quality can be implemented.

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Abstract

본 발명은 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것으로서, 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부가 잘 펴지도록 하여, 셀 손상 방지, 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있어 그에 따라 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있는 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것이다.

Description

이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 08월 31일자 한국특허출원 제10-2022-0110313호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것으로서, 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부가 잘 펴지도록 하여, 셀 손상 방지, 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있어 그에 따라 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있는 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일부를 도시하고 있는 단면도이다. 구체적으로 도 1은 이차전지 파우치와 그에 내장되는 전극조립체를 도시하고 있는 단면도이다.
파우치형 이차전지(1)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극조립체(20)와 상기 전극조립체가 내부에 삽입되는 파우치(10)를 포함한다. 그리고 파우치는 전극조립체가 직접 수용되도록 만입된 형상을 가지는 파우치의 컵부(11, 12)를 포함한다. 파우치의 컵부는 전극 조립체를 양측에서 감싸도록 하기 위하여 좌측 컵부(11)와 우측 컵부(12)로 마련될 수 있다.
좌측 컵부(11)와 우측 컵부(12)를 서로 잇는 부분이 파우치 브릿지부(13)일 수 있다. 파우치 브릿지부(13)를 중심으로 좌측 컵부(11)가 우측 컵부(12)의 상부로 폴딩될 수 있다. 이러한 폴딩 과정에 의해서 파우치의 컵부(11, 12)가 수용공간을 형성하고 이 수용공간 내에 전극조립체(20)가 수용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 종래에는 좌측 컵부(11)가 우측 컵부(12)의 상부로 폴딩될 때, 파우치 브릿지부(13)가 잘 펴지지 않는 문제가 있었다. 점점 이차전지가 대용량화 되어감에 따라 파우치 성형의 깊이가 증가되고 그에 따른 파우치 두께의 증가로 인해, 파우치 성형 후 폴딩 시 파우치 브릿지부(13)가 도 1에서 도시되는 것과 같이 잘 펴지지 않는 문제가 있었다. 이처럼 파우치 브릿지부(13)가 잘 펴지지 않고 전극조립체(20) 측으로 돌출된 형상을 가지게 되면, 파우치 브릿지부(13)가 전극조립체(20)를 손상시키는 셀 손상이 발생할 수 있었다. 그리고 또한 파우치 브릿지부(13)가 잘 펴지지 않으면 셀의 외관이 정밀하게 형성되지 않게 되기 때문에 비전 카메라 등에서 정밀하게 위치가 측정되지 못할 수 있었다. 이는 위치 정밀도 저하를 야기할 수 있었다. 그리고 또한 파우치 브릿지부(13)가 잘 펴지지 않으면 정밀도 저하로 인해 파우치 주변부를 실링할 때 주름이 발생하는 문제가 발생할 수 있었다. 이에 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부(13)가 잘 펴지도록 하는 것의 필요성이 높았다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부가 잘 펴지도록 하여, 셀 손상 방지, 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있어 그에 따라 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있는 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치 성형장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이, 및 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고, 다이는, 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부, 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부, 및 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 사이에서 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고, 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된다.
브릿지부는 양 단부에서 중앙부로 갈수록 높이가 연속적으로 낮아질 수 있다.
브릿지부는 브릿지부를 통과하면서 좌측 수용홈과 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다.
브릿지부는 브릿지부를 통과하면서 좌측 수용홈과 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 원 또는 타원 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다.
브릿지부의 중앙부의 높이는 9mm ~ 10mm이고, 브릿지부의 양 단부의 높이는 11mm ~ 12mm일 수 있다.
펀치는 브릿지부의 만입된 형상에 대응하도록 돌출된 형상을 가지는 펀치 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치 성형장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이, 및 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고, 다이는, 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부, 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부, 및 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 사이에서 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고, 좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부는 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
양 단부영역에서, 좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부의 바닥면은 브릿지부에 가까워질수록 높이가 높아지도록 경사지게 형성될 수 있다.
양 단부영역에서, 좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부의 바닥면이 수평면과 이루는 경사 각도는 1도 ~ 10도 일 수 있다.
좌측 수용홈부와 우측 수용홈는 각각 바닥면 및 바닥면의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽면을 포함하고, 좌측 수용홈부의 바닥면을 기준으로 측정한 좌측 수용홈부의 측벽면의 높이는 중앙영역과 양 단부영역에서 서로 동일할 수 있다.
우측 수용홈부의 바닥면을 기준으로 측정한 우측 수용홈부의 측벽면의 높이는 중앙영역과 양 단부영역에서 서로 동일할 수 있다.
좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부는 브릿지부를 중심으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치 성형장치는 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이, 및 다이의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고, 다이는, 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부, 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부, 및 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 사이에서 좌측 수용홈부와 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고, 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되며, 좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부는 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치는 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고, 파우치 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된다.
파우치 브릿지부의 중앙부의 높이는 2mm ~ 4mm이고, 파우치 브릿지부의 양 단부의 높이는 4mm ~ 6mm 일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치는 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고, 좌측 컵부 및 우측 컵부는 파우치 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치는 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부, 및 좌측 컵부와 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고, 파우치 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되며, 좌측 컵부 및 우측 컵부는 파우치 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
본 발명은 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치는 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부가 잘 펴지도록 하여, 셀 손상 방지, 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있어 그에 따라 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일부를 도시하고 있는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2의 C-C'에 따른 브릿지부의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 펀치를 도시하는 사시도이다.
도 4(b)는 도 4(a)에서 도시되는 펀치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치에 의하여 제조된 이차전지 파우치를를 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6의 S1 위치에서 자른 단면도이다.
도 8은 도 6의 S2, S3 위치에서 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치에 의하여 제조된 이차전지 파우치를 도시하는 사시도이다.
도 10은 도 9의 P1 위치에서 자른 단면도이다.
도 11은 도 9의 P2, P3 위치에서 자른 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 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.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다. 도 3은 도 2의 C-C'에 따른 브릿지부의 단면도이다. 도 4(a)는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 펀치를 도시하는 사시도이다. 도 4(b)는 도 4(a)에서 도시되는 펀치의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치에 의하여 제조된 이차전지 파우치를를 도시하는 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)는 다이(110)와 펀치(150)를 포함할 수 있다.
다이(110)는 파우치가 놓여지는 베이스면(113) 상에 파우치의 컵부(133)를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 구성일 수 있다.
구체적으로 다이(110)는 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부(111), 좌측 수용홈부(111)의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부(112), 및 좌측 수용홈부(111)와 우측 수용홈부(112) 사이에서 좌측 수용홈부(111)와 우측 수용홈부(112) 잇는 브릿지부(120)를 포함한다.
펀치(150)는 다이(110)의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 구성일 수 있다. 베이스면(113) 상에 평평한 형상의 파우치 모재를 올려두고 펀치(150)를 하강하여 파우치를 성형할 수 있다. 펀치(150)는 다이(110)의 형상에 대응하는 형상을 가지고 파우치를 성형할 수 있다. 펀치(150)가 다이(110)에 만입된 형상의 홈부에 삽입되면서 파우치가 성형될 수 있다. 이와 같은 방식으로 성형된 파우치는 도 5에 도시되는 이차전지 파우치(130)와 같은 형상이 될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)에서, 브릿지부(120)는 길이방향(L)을 기준으로 중앙부(121)의 높이가 양 단부(122)의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 브릿지부(120)는 양 단부(122)에서 중앙부(121)로 갈수록 높이가 연속적으로 낮아질 수 있다.
도 3을 참조하면, 브릿지부(120)는 브릿지부(120)를 통과하면서 좌측 수용홈과 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다. 가상의 수직 평면으로 잘리는 경우 도 3과 같은 브릿지부(120)의 단면 형상이 나타날 수 있다. 도 3에서 도시되는 것과 같이, C-C'에 의한 브릿지부(120)의 단면은 곡선 형상으로 형성될 수 있고, 특히 단면이 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다.
또한, 브릿지부(120)는 브릿지부(120)를 통과하면서 좌측 수용홈과 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 원 또는 타원 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 브릿지부(120)의 중앙부(121)의 높이(h1)는 9mm ~ 10mm이고, 브릿지부(120)의 양 단부(122)의 높이(h2)는 11mm ~ 12mm일 수 있다. 그에 따라 브릿지부(120)는 양 단부(122)의 높이가 더 높고, 중앙부(121)로 갈수록 높이가 낮아지는 형상일 수 있다.
도 4(a)를 참조하면, 펀치(150)는 브릿지부(120)의 만입된 형상에 대응하도록 돌출된 형상을 가지는 펀치 돌출부(151)를 포함할 수 있다. 펀치 돌출부(151)는 다이(110)의 브릿지부(120)에 대응하는 위치에 있는 부분일 수 있다. 펀치 돌출부(151)와 다이(110)의 브릿지부(120) 사이에 파우치 모재가 위치하여 가압될 수 있다. 그에 따라 파우치 브릿지부(140)는 다이(110)의 브릿지부(120)의 형상에 대응하는 형상으로 성형될 수 있다. 만약 펀치(150)에서 브릿지부(120)에 대응하는 부분이 돌출 형상이 아닌 평면 형상일 경우 브릿지부(120)의 양 단부(122) 대비 중앙부(121)의 공간이 부족하게 될 수 있다. 따라서 펀치(150)를 U자 형 등으로 돌출된 형상으로 마련할 경우 높이 차이를 보상할 수 있다.
도 4(b)는 도 4(a)에서 도시되는 펀치 돌출부(151)의 단면을 도시하고 있다. 펀치 돌출부(151)의 단면은 다이(110)의 브릿지부(120) 단면의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 즉, 펀치 돌출부(151)의 단면 형상은 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있고, 또한, 원 또는 타원 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다.
이상 설명한 이차전지 파우치 성형장치(100)를 통해 파우치를 성형할 경우 도 5에서 도시되는 이차전지 파우치(130)가 제조될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)에 의해 제조된 이차전지 파우치(130)는 파우치 컵부(133)와 파우치 브릿지부(140)를 포함할 수 있다.
여기서 파우치 컵부(133)는 좌측 컵부(131)와 우측 컵부(132)의 두 개의 컵부를 포함할 수 있다. 파우치 컵부(133)는 좌측 컵부(131)와 우측 컵부(132)의 두 개의 컵부가 형성되는 구성일 수 있다. 파우치 브릿지부(140)는 좌측 컵부(131)와 상기 우측 컵부(132) 사이에 두 컵부를 잇는 구성일 수 있다.
다이(110)의 좌측 수용홈부(111)에 의해서 성형되는 부분이 좌측 컵부(131)이고, 우측 수용홈부(112)에 의하여 성형되는 부분이 우측 컵부(132)일 수 있다. 그리고 다이(110)의 브릿지부(120)에 의하여 성형되는 부분이 파우치 브릿지부(140)일 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)에 의해 제조된 이차전지 파우치(130)는 파우치 브릿지부(140)는 길이방향(L')을 기준으로 중앙부(141)의 높이가 양 단부(142)의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성될 수 있다.
구체적으로 파우치 브릿지부의 중앙부(141)의 높이가 2mm ~ 4mm이고, 파우치 브릿지부의 양 단부(142)의 높이는 4mm ~ 6mm일 수 있다. 그에 따라 파우치 브릿지부는 양 단부(142)의 높이가 더 높고, 중앙부(141)로 갈수록 높이가 낮아지는 형상일 수 있다.
파우치 브릿지부(140)에서, 중앙부(141)의 높이가 양 단부(142)의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되는 경우, 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부(140)가 잘 펴질 수 있다.
도 1을 참조하면 종래에는 파우치 브릿지부(140)가 잘 펴지지 않은 상태로 있었다. 즉, 도 1에서 도시되듯이, 파우치 브릿지부(140)가 V자를 반시계방향으로 90도 돌려 돌려 놓은 것처럼 이차전지 내측 방향(I)으로 돌출된 형태를 가지고 있었다. 이 경우 도 1에서 도시되는 것처럼 내부 전극조립체와 파우치 브릿지부(140)가 간섭이 일어나고 전극조립체의 손상이 발생할 수 있다. 특히, 파우치 브릿지부(140)의 중앙부(141)가 잘 펴지지 않아 문제되었다. 파우치 브릿지부(140)의 양 단부(142)는 외각 모서리가 형성된 부분이라서 폴딩 시 더 강한 텐션(장력) 가해지기에 잘 펴질 수 있는 반면, 중앙부(141)는 이러한 텐션(장력)이 약해서 잘 펴지지 않게 되는 문제가 있었다.
그런데 본 발명에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)에 의해 제조된 이차전지 파우치(130)는 파우치 브릿지부(140)의 중앙부(141)에서 파우치 브릿지부(140)의 폭이 상대적으로 더 짧게 형성될 수 있다. 즉, 다이(110) 브릿지부(120)의 높이가 높은 부분에 의하여 성형된 파우치 브릿지부(140)의 양 단부(142)는 폭 길이가 길게 형성되고, 다이(110) 브릿지부(120)의 높이가 낮은 부분에 의하여 성형된 파우치 브릿지부(140)의 중앙부(141)는 폭 길이가 더 짧게 형성될 수 있다. 따라서, 파우치 브릿지부(140)의 중앙부(141)는 폴딩 시 텐션(장력)이 작게 걸리더라도 더 잘 펴질 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치(100)에 의해 제조된 이차전지 파우치(130)는 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부(140)가 현저히 더 잘 펴질 수 있다. 이 경우 도 1에서 도시되는 것보다 파우치 브릿지부(140)가 외측 방향(E)으로 더 이동하여 일직선으로 펴질 수 있다. 그렇게 되면 전극조립체와 간섭이 되지 않을 수 있어 전극조립체의 손상이 방지될 수 있다.
이러한, 전극조립체의 손상 방지, 그에 따른 셀의 손상 방지 이외에도 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치 및 이차전지는 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있다.
파우치 브릿지부(140)가 잘 펴지면 셀의 외관이 정밀하게 형성되기 때문에 비전 카메라 등에서 정밀하게 위치가 측정될 수 있다. 이는 위치 정밀도 향상을 야기할 수 있다. 그리고 또한 파우치 브릿지부(140)가 잘 펴지면 정밀도 향상으로 인해서 파우치 주변부를 실링할 때 주름이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.
그에 따라 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지 파우치 성형장치 및 이차전지는 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다. 도 7은 도 6의 S1 위치에서 자른 단면도이다. 도 8은 도 6의 S2, S3 위치에서 자른 단면도이다. 도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치에 의하여 제조된 이차전지 파우치를 도시하는 사시도이다. 도 10은 도 9의 P1 위치에서 자른 단면도이다. 도 11은 도 9의 P2, P3 위치에서 자른 단면도이다.
본 발명의 실시예 2는 다이의 좌측 수용홈부 및 우측 수용홈부의 바닥면의 일부가 경사진 형태를 가지는 것을 특징으로 한다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다.
실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 2에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)는 다이(210)와 펀치를 포함할 수 있다.
다이(210)는 파우치가 놓여지는 베이스면(213) 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 구성일 수 있다.
구체적으로 다이(210)는 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부(211), 좌측 수용홈부(211)의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부(212), 및 좌측 수용홈부(211)와 우측 수용홈부(212) 사이에서 좌측 수용홈부(211)와 우측 수용홈부(212) 잇는 브릿지부(220)를 포함한다.
펀치는 다이(210)의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 구성일 수 있다. 펀치는 다이(210)의 홈부에 대응하는 형상을 가지며, 다이(210)의 만입된 형상의 홈부에 삽입되면서 파우치가 성형될 수 있다. 이와 같은 방식으로 성형된 파우치는 도 9 내지 도 11에 도시되는 이차전지 파우치(230)와 같은 형상이 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에서, 좌측 수용홈부(211) 및 우측 수용홈부(212)는 브릿지부(220)의 길이방향(L)과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역(214)에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역(215)에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
도 7은 도 6의 S1 위치에서 자른 단면도이다. S1 위치에서 자른 단면도는 상기 중앙영역(214)에서의 단면도를 의미할 수 있다. 도 7의 단면도에서 도시되듯이, 중앙영역(214)에서 수용홈부의 바닥면은 경사지지 않게 즉, 수평하게 형성된다.
도 8은 도 6의 S2와 S3 위치에서 자른 단면도이다. S2와 S3 위치에서 자른 단면도는 상기 양 단부영역(215)에서의 단면도를 의미할 수 있다. 도 8의 단면도에서 도시되듯이, 양 단부영역(215)에서 수용홈부의 바닥면은 경사지게 형성된다. 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에서는 S2와 S3 위치에서의 수용홈부의 단면이 서로 동일할 수 있으며, 이 단면도가 도 8에서 도시되고 있는 단면도일 수 있다.
도 8을 참조하면, 양 단부영역(215)에서, 좌측 수용홈부의 바닥면(211-1) 및 우측 수용홈부의 바닥면(212-1)은 브릿지부(220)에 가까워질수록 높이가 높아지도록 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 양 단부영역(215)에서, 좌측 수용홈부의 바닥면(211-1) 및 우측 수용홈부의 바닥면(212-1)이 수평면과 이루는 경사 각도(θ)는 1도 ~ 10도 일 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에서, 좌측 수용홈부(211)와 우측 수용홈부(212)는 각각 바닥면 및 바닥면의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽면(211-2)을 포함할 수 있다. 바닥면과 측면면이 함께 만입된 형상을 구현할 수 있다.
그리고 좌측 수용홈부의 바닥면(211-1)을 기준으로 측정한 좌측 수용홈부(211)의 측벽면(211-2)의 높이는 중앙영역(214)과 양 단부영역(215)에서 서로 동일할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저 도 7을 참조하면, 중앙영역(214)에서 좌측 수용홈부의 바닥면(211-1)을 기준으로 측정한 좌측 수용홈부(211)의 측벽면(211-2)의 높이는 t1일 수 있다. 그리고 도 8을 참조하면, 양 단부영역(215)에서 좌측 수용홈부의 바닥면(211-1)을 기준으로 측정한 좌측 수용홈부(211)의 측벽면(211-2)의 높이는 t2일 수 있다. 이때 t1과 t2는 같은 값을 가질 수 있다(t1=t2).
그리고, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에서, 우측 수용홈부의 바닥면(212-1)을 기준으로 측정한 우측 수용홈부(212)의 측벽면(211-2)의 높이는 중앙영역(214)과 양 단부영역(215)에서 서로 동일할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저 도 7을 참조하면, 중앙영역(214)에서 우측 수용홈부의 바닥면(212-1)을 기준으로 측정한 우측 수용홈부(212)의 측벽면의 높이는 t3일 수 있다. 그리고 도 8을 참조하면, 양 단부영역(215)에서 우측 수용홈부의 바닥면(212-1)을 기준으로 측정한 우측 수용홈부(212)의 측벽면의 높이는 t4일 수 있다. 이때 t3과 t4는 같은 값을 가질 수 있다(t3=t4).
그리고, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에서, 좌측 수용홈부(211) 및 우측 수용홈부(212)는 브릿지부(220)를 중심으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로 브릿지부(220)를 중심으로 서로 대칭이라는 것의 의미는, 좌측 수용홈부(211) 및 우측 수용홈부(212)는 브릿지부(220)를 수직하게 자르는 가상의 평면을 기준으로 대칭 형상을 가진다는 것을 의미할 수 있다.
이 경우 t1=t3이고, t2=t4일 수 있다. 그리고 앞서 설명한 바에 따르면 t1=t2이고, t3=t4이므로, 결과적으로 t1=t2=t3=t4일 수 있다. 즉, t1, t2, t3, t4는 모두 같은 값을 가질 수 있다.
이상 설명한 이차전지 파우치 성형장치(200)를 통해 파우치를 성형할 경우 도 9 내지 도 11에서 도시되는 이차전지 파우치(230)가 제조될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조된 이차전지 파우치(230)는 파우치 컵부(233)와 파우치 브릿지부(240)를 포함할 수 있다.
여기서 파우치 컵부(233)는 좌측 컵부(231)와 우측 컵부(232)의 두 개의 컵부를 포함할 수 있다. 파우치 컵부(233)는 좌측 컵부(231)와 우측 컵부(232)의 두 개의 컵부가 형성되는 구성일 수 있다. 파우치 브릿지부(240)는 좌측 컵부(231)와 상기 우측 컵부(232) 사이에 두 컵부를 잇는 구성일 수 있다.
다이(210)의 좌측 수용홈부(211)에 의해서 성형되는 부분이 좌측 컵부(231)이고, 우측 수용홈부(212)에 의하여 성형되는 부분이 우측 컵부(232)일 수 있다. 그리고 다이(210)의 브릿지부(220)에 의하여 성형되는 부분이 파우치 브릿지부(240)일 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 좌측 컵부(231) 및 우측 컵부(232)는 파우치 브릿지부(240)의 길이방향(L')과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역(234)에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역(235)에서는 바닥면이 경사지게 형성될 수 있다. 이는 다이(210)의 수용홈부의 형상에 대응하게 파우치 컵부(233)의 모양이 형성되기 때문에 나타나는 결과일 수 있다.
도 10은 도 9의 P1 위치에서 자른 단면도이다. P1 위치에서 자른 단면도는 상기 중앙영역(234)에서의 단면도를 의미할 수 있다. 도 10의 단면도에서 도시되듯이, 중앙영역(234)에서 수용홈부의 바닥면은 경사지지 않게 즉, 수평하게 형성된다.
도 11은 도 9의 P2와 P3 위치에서 자른 단면도이다. P2와 P3 위치에서 자른 단면도는 상기 양 단부영역(235)에서의 단면도를 의미할 수 있다. 도 11의 단면도에서 도시되듯이, 양 단부영역(235)에서 수용홈부의 바닥면은 경사지게 형성된다. 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조된 이차전지 파우치(230)에서는 P2와 P3 위치에서의 수용홈부의 단면이 서로 동일할 수 있으며, 이 단면도가 도 11에서 도시되고 있는 단면도일 수 있다.
도 11을 참조하면, 양 단부영역(235)에서, 좌측 컵부(231)의 바닥면(231-1) 및 우측 컵부(232)의 바닥면(232-1)은 파우치 브릿지부(240)에 가까워질수록 높이가 높아지도록 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 양 단부영역(235)에서, 좌측 컵부(231)의 바닥면(231-1) 및 우측 컵부(232)의 바닥면(232-1)이 수평면과 이루는 경사 각도(θ')는 1도 ~ 10도 일 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조된 이차전지 파우치(230)에서, 좌측 컵부(231)와 우측 컵부(232)는 각각 바닥면 및 바닥면의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽면(231-2)을 포함할 수 있다. 바닥면과 측면면이 함께 만입된 형상을 구현할 수 있다.
그리고 좌측 컵부(231)의 바닥면(231-1)을 기준으로 측정한 좌측 컵부(231)의 측벽면(231-2)의 높이는 중앙영역(234)과 양 단부영역(235)에서 서로 동일할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저 도 10을 참조하면, 중앙영역(234)에서 좌측 컵부(231)의 바닥면(231-1)을 기준으로 측정한 좌측 컵부(231)의 측벽면(231-2)의 높이는 y1일 수 있다. 그리고 도 11을 참조하면, 양 단부영역(235)에서 좌측 컵부(231)의 바닥면(231-1)을 기준으로 측정한 좌측 컵부(231)의 측벽면(231-2)의 높이는 y2일 수 있다. 이때 y1과 y2는 같은 값을 가질 수 있다(y1=y2).
그리고, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조된 이차전지 파우치(230)에서, 우측 컵부(232)의 바닥면(232-1)을 기준으로 측정한 우측 컵부(232)의 측벽면의 높이는 중앙영역(234)과 양 단부영역(235)에서 서로 동일할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
먼저 도 10을 참조하면, 중앙영역(234)에서 우측 컵부(232)의 바닥면(232-1)을 기준으로 측정한 우측 컵부(232)의 측벽면의 높이는 y3일 수 있다. 그리고 도 11을 참조하면, 양 단부영역(235)에서 우측 컵부(232)의 바닥면(232-1)을 기준으로 측정한 우측 컵부(232)의 측벽면의 높이는 y4일 수 있다. 이때 y3과 y4는 같은 값을 가질 수 있다(y3=y4).
그리고, 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조된 이차전지 파우치(230)에서, 좌측 컵부(231) 및 우측 컵부(232)는 파우치 브릿지부(240)를 중심으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로 파우치 브릿지부(240)를 중심으로 서로 대칭이라는 것의 의미는, 좌측 컵부(231) 및 우측 컵부(232)는 파우치 브릿지부(240)를 수직하게 자르는 가상의 평면을 기준으로 대칭 형상을 가진다는 것을 의미할 수 있다.
이 경우 y1=y3이고, y2=y4일 수 있다. 그리고 앞서 설명한 바에 따르면 y1=y2이고, y3=y4이므로, 결과적으로 y1=y2=y3=y4일 수 있다. 즉, y1, y2, y3, y4는 모두 같은 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200)에 의해 제조됨에 따라 본 발명의 이차전지 파우치(230)는, 좌측 컵부(231) 및 우측 컵부(232)가 중앙영역(234)에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역(235)에서는 바닥면이 경사지게 형성될 수 있다. 그에 따라 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부(240)가 현저히 더 잘 펴질 수 있다.
본 발명의 이차전지 파우치(230)는 양 단부영역(235)에서 바닥면이 경사지게 형성된 만큼, 파우치를 반으로 접어 좌측 컵부(231)의 테두리와 우측 컵부(232)의 테두리가 서로 만나게 폴딩 시 양 단부영역(235) 바닥면 부분은 더 많이 이동하게 된다. 그렇게 되면 양 단부영역(235)의 모서리 부분은 파우치의 중앙영역(234)을 더 많이 당기게 되는 결과를 낳을 수 있다. 그 결과 중앙영역(234)에서 파우치 브릿지부(240)가 현저히 더 잘 펴질 수 있다
파우치 브릿지부(240)가 현저히 더 잘 펴지는 경우, 도 1에서 도시되는 것보다 파우치 브릿지부(240)가 외측 방향(E)으로 더 이동하여 일직선으로 펴질 수 있다. 그렇게 되면 전극조립체와 간섭이 되지 않을 수 있어 전극조립체의 손상이 방지될 수 있다.
이러한, 전극조립체의 손상 방지, 그에 따른 셀의 손상 방지 이외에도 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200) 및 이차전지는 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있다.
파우치 브릿지부(240)가 잘 펴지면 셀의 외관이 정밀하게 형성되기 때문에 비전 카메라 등에서 정밀하게 위치가 측정될 수 있다. 이는 위치 정밀도 향상을 야기할 수 있다. 그리고 또한 파우치 브릿지부(240)가 잘 펴지면 정밀도 향상으로 인해서 파우치 주변부를 실링할 때 주름이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.
그에 따라 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지 파우치 성형장치(200) 및 이차전지는 우수한 품질의 이차전지를 구현할 수 있다.
실시예 3
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치의 다이를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시예 3은 앞서 설명한 실시예 1의 특징과 실시예 2의 특징을 함께 가지고 있는 이차전지 파우치 성형장치 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우치라는 점에서 실시예 1 및 2와 차이가 있다.
실시예 1 및 2와 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다. 즉, 실시예 3에서 설명하지 않은 내용이 필요한 경우 실시예 1 및 2의 내용으로 간주될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)는 다이(310)와 펀치를 포함할 수 있다.
다이(310)는 파우치가 놓여지는 베이스면(313) 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 구성일 수 있다.
구체적으로 다이(310)는 만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부(311), 좌측 수용홈부(311)의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부(312), 및 좌측 수용홈부(311)와 우측 수용홈부(312) 사이에서 좌측 수용홈부(311)와 우측 수용홈부(312) 잇는 브릿지부(320)를 포함한다.
펀치는 다이(310)의 수용홈 내로 삽입되면서 파우치의 컵부를 성형하는 구성일 수 있다. 펀치는 다이(310)의 홈부에 대응하는 형상을 가지며, 다이(310)의 만입된 형상의 홈부에 삽입되면서 파우치가 성형될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에서, 브릿지부(320)는 길이방향(L)을 기준으로 중앙부(321)의 높이가 양 단부(322)의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된다. 여기서 브릿지부(320)는 양 단부(322)에서 중앙부(321)로 갈수록 높이가 연속적으로 낮아질 수 있다.
도 12에서 도시되는 G-G'에 의한 브릿지부(320)의 단면은 도 3에서 도시되는 것과 같은 형상일 수 있다. 따라서 위 실시예 1의 설명에서 도 3을 바탕으로 설명한 내용은 본 실시예 3의 이차전지 파우치 성형장치(300)에도 동일하게 적용될 수 있다.
브릿지부(320)는 단면이 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성되거나, 원 또는 타원 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성될 수 있다. 또한, 브릿지부(320)의 중앙부(321)의 높이(h1)는 9mm ~ 10mm이고, 브릿지부(320)의 양 단부(322)의 높이(h2)는 11mm ~ 12mm일 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에서, 좌측 수용홈부(311) 및 우측 수용홈부(312)는 브릿지부(320)의 길이방향(L)과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역(314)에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역(315)에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
도 12에서 도시되는 R1으로 자른 수용홈부 바닥면의 단면은 도 7과 같을 수 있고, R2, R3에 의한 수용홈부 바닥면의 단면은 도 8에서 도시되는 것과 같은 형상일 수 있다. 따라서 위 실시예 2의 설명에서 도 7 및 도 8을 바탕으로 설명한 내용은 본 실시예 3의 이차전지 파우치 성형장치(300)에도 동일하게 적용될 수 있다.
양 단부영역(315)에서, 좌측 수용홈부(311) 및 우측 수용홈부(312)의 바닥면은 브릿지부(320)에 가까워질수록 높이가 높아지도록 경사지게 형성될 수 있고, 좌측 수용홈부(311) 및 우측 수용홈부(312)의 바닥면이 수평면과 이루는 경사 각도(θ)는 1도 ~ 10도 일 수 있다.
좌측 수용홈부(311)와 우측 수용홈는 각각 바닥면 및 바닥면의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽면을 포함하고, 좌측 수용홈부(311)의 바닥면을 기준으로 측정한 좌측 수용홈부(311)의 측벽면의 높이는 중앙영역(314)과 양 단부영역(315)에서 서로 동일할 수 있다.
또한, 우측 수용홈부(312)의 바닥면을 기준으로 측정한 우측 수용홈부(312)의 측벽면의 높이는 중앙영역(314)과 양 단부영역(315)에서 서로 동일할 수 있다. 그리고 좌측 수용홈부(311) 및 우측 수용홈부(312)는 브릿지부(320)를 중심으로 서로 대칭되는 형상으로 형성될 수 있다.
이러한, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에 의해 제조된 이차전지 파우치 역시 실시예 1과 실시예 2에서 제조된 이차전지 파우치의 특징들을 함께 가지고 있을 수 있다.
본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에 의해 제조된 이차전지 파우치(미도시)는 파우치 컵부와 파우치 브릿지부를 포함할 수 있다
그리고, 파우치 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되며, 좌측 컵부 및 우측 컵부는 파우치 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에 의해 제조된 이차전지 파우치는 실시예 1과 실시예 2에서 제조된 이차전지 파우치의 특징들을 함께 가지고 있기 때문에, 도 5를 바탕으로 앞의 실시예 1에서 설명한 이차전지 파우치의 특징들과 도 9 내지 도 11을 바탕으로 앞의 실시예 2에서 설명한 이차전지 파우치의 특징들도 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300)에 의해 제조된 이차전지 파우치에 그대로 적용될 수 있다.
따라서, 실시예 3에 따른 이차전지 파우치 성형장치(300) 및 그에 의해 제조된 이차전지 파우는, 파우치 폴딩 시 파우치 브릿지부가 잘 펴지도록 하여, 셀 손상 방지, 셀 위치 정밀도 향상, 셀 실링부 주름 발생 방지의 효과를 달성할 수 있으며, 그에 따라 우수한 품질의 이차전지를 구현할 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]
100, 200, 300: 이차전지 파우치 성형장치
110, 210, 310: 다이
111, 211, 311: 좌측 수용홈부
211-1: 좌측 수용홈부의 바닥면
211-2: 측벽면
112, 212, 312: 우측 수용홈부
212-1: 우측 수용홈부의 바닥면
113, 213, 313: 베이스면
214, 314: 중앙영역
215, 315: 양 단부영역
120, 220, 320: 브릿지부
121, 321: 중앙부
122, 322: 양 단부
130, 230: 이차전지 파우치
131, 231: 좌측 컵부
231-1: 좌측 컵부의 바닥면
231-2: 측벽면
232-1: 우측 컵부의 바닥면
132, 232: 우측 컵부
133, 233: 파우치 컵부
234: 파우치 중앙영역
235: 파우치 양 단부영역
140, 240: 파우치 브릿지부
141: 중앙부
142: 양 단부
150: 펀치
151: 펀치 돌출부

Claims (17)

  1. 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이; 및
    상기 다이의 상기 수용홈 내로 삽입되면서 상기 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고,
    상기 다이는,
    만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부;
    상기 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부; 및
    상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 사이에서 상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고,
    상기 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 양 단부에서 상기 중앙부로 갈수록 높이가 연속적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 브릿지부를 통과하면서 상기 좌측 수용홈과 상기 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 U자 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 브릿지부는 상기 브릿지부를 통과하면서 상기 좌측 수용홈과 상기 우측 수용홈을 가르는 가상의 수직 평면으로 잘려진 단면이 원 또는 타원 형상의 일부 또는 전부와 같은 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 브릿지부의 상기 중앙부의 높이(h1)는 9mm ~ 10mm이고,
    상기 브릿지부의 상기 양 단부의 높이(h2)는 11mm ~ 12mm인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펀치는 상기 브릿지부의 상기 만입된 형상에 대응하도록 돌출된 형상을 가지는 펀치 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  7. 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이; 및
    상기 다이의 상기 수용홈 내로 삽입되면서 상기 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고,
    상기 다이는,
    만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부;
    상기 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부; 및
    상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 사이에서 상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고,
    상기 좌측 수용홈부 및 상기 우측 수용홈부는 상기 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 양 단부영역에서,
    상기 좌측 수용홈부 및 상기 우측 수용홈부의 바닥면은 상기 브릿지부에 가까워질수록 높이가 높아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 양 단부영역에서,
    상기 좌측 수용홈부 및 상기 우측 수용홈부의 바닥면이 수평면과 이루는 경사 각도(θ)는 1도 ~ 10도 인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈는 각각 바닥면 및 상기 바닥면의 둘레에서 상측으로 연장하는 측벽면을 포함하고,
    상기 좌측 수용홈부의 바닥면을 기준으로 측정한 상기 좌측 수용홈부의 측벽면의 높이는 상기 중앙영역과 상기 양 단부영역에서 서로 동일한 것(t1=t2)을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 우측 수용홈부의 바닥면을 기준으로 측정한 상기 우측 수용홈부의 측벽면의 높이는 상기 중앙영역과 상기 양 단부영역에서 서로 동일한 것(t3=t4)을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 좌측 수용홈부 및 상기 우측 수용홈부는 상기 브릿지부를 중심으로 서로 대칭되는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  13. 파우치가 놓여지는 베이스면 상에 파우치의 컵부를 성형하기 위한 수용홈이 형성되어 있는 다이; 및
    상기 다이의 상기 수용홈 내로 삽입되면서 상기 파우치의 컵부를 성형하는 펀치를 포함하고,
    상기 다이는,
    만입된 형상을 가지는 좌측 수용홈부;
    상기 좌측 수용홈부의 측부에 형성되고 만입된 형상을 가지는 우측 수용홈부; 및
    상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 사이에서 상기 좌측 수용홈부와 상기 우측 수용홈부 잇는 브릿지부를 포함하고,
    상기 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되며,
    상기 좌측 수용홈부 및 상기 우측 수용홈부는 상기 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 성형장치.
  14. 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부; 및
    상기 좌측 컵부와 상기 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고,
    상기 파우치 브릿지부는 길이방향(L')을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 파우치 브릿지부의 상기 중앙부의 높이는 2mm ~ 4mm이고,
    상기 파우치 브릿지부의 상기 양 단부의 높이는 4mm ~ 6mm인 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
  16. 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부; 및
    상기 좌측 컵부와 상기 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고,
    상기 좌측 컵부 및 상기 우측 컵부는 상기 파우치 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
  17. 좌측 컵부와 우측 컵부의 두 개의 컵부가 형성되는 파우치 컵부; 및
    상기 좌측 컵부와 상기 우측 컵부 사이에 두 컵부를 잇는 파우치 브릿지부를 포함하고,
    상기 파우치 브릿지부는 길이방향을 기준으로 중앙부의 높이가 양 단부의 높이보다 낮도록 만입된 형상으로 형성되며,
    상기 좌측 컵부 및 상기 우측 컵부는 상기 파우치 브릿지부의 길이방향과 나란한 방향을 기준으로 중앙영역에서는 바닥면이 수평하게 형성되고, 양 단부영역에서는 바닥면이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치.
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