WO2024128733A1 - 가열 부위를 타겟팅할 수 있는 파우치 실링 장치 - Google Patents

가열 부위를 타겟팅할 수 있는 파우치 실링 장치 Download PDF

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WO2024128733A1
WO2024128733A1 PCT/KR2023/020362 KR2023020362W WO2024128733A1 WO 2024128733 A1 WO2024128733 A1 WO 2024128733A1 KR 2023020362 W KR2023020362 W KR 2023020362W WO 2024128733 A1 WO2024128733 A1 WO 2024128733A1
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WO
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heat
sealing
sealing tool
tool
absorbing
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PCT/KR2023/020362
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English (en)
French (fr)
Inventor
곽명준
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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    • 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 sealing device for fusion sealing a pouch containing an electrode assembly in a pouch-type battery cell.
  • Secondary batteries which are easy to apply depending on the product group and have electrical characteristics such as high energy density, are common not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HEVs) driven by electrical driving sources. It is being applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid vehicles
  • Types of secondary batteries currently widely used include lithium ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries.
  • the operating voltage of this unit secondary battery cell that is, the unit battery cell, is approximately 2.5V to 4.5V. Therefore, when a higher output voltage is required, a battery pack may be formed by connecting a plurality of battery cells in series. Additionally, a battery pack may be constructed by connecting multiple battery cells in parallel depending on the charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack and the type of electrical connection can be set in various ways depending on the required output voltage and/or charge/discharge capacity.
  • secondary batteries include cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is housed in a cylindrical or square metal can, depending on the shape of the battery case, and the electrode assembly is housed in a pouch-type case made of a pouch film made of metal foil. It is classified as a pouch-type battery.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a pouch-type battery cell
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the sealing portion of the pouch-type battery cell.
  • a pouch-type battery cell is formed by receiving an electrode assembly 11 formed by alternately stacking a plurality of electrodes and separators in a pouch 14 made of a metal sheet material.
  • the pouch 14 surrounds the electrode assembly 11 and is sealed at the first sealing part 143a and the second sealing part 143b.
  • Electrode tabs 12 extend from the plurality of electrodes and are welded to the electrode lead 13, and the electrode lead 13 protrudes out of the pouch 14 through the first sealing portion 143a.
  • the lead film 131 made of thermoplastic synthetic resin provided on the electrode lead 13 is interposed between the pouch 14 and the electrode lead 13.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the pouch insulation layer.
  • the pouch 14 includes a metal layer 141 and an internal insulating layer 142a and an external insulating layer 142b coated on the inner and outer surfaces of the metal layer 141, respectively.
  • Each of the insulating layers 142 is made of thermoplastic synthetic resin, and the inner insulating layer 142a connects the electrode assembly 11, the electrode tab 12, and the metal layer 141, and the outer insulating layer 142b. ) serves to insulate the outside of the pouch 14 and the metal layer 141 from each other.
  • FIGS 4 and 5 show the structure and arrangement of a general sealing device.
  • a sealing device 2 is used to seal the pouch 14.
  • a sealing device for sealing the first sealing part 143a will be exemplified, but the same applies to the second sealing part 143b.
  • the sealing device 2 includes a sealing tool 21 that presses and heats the first sealing portion 143a, a sealing block 22 connected to the sealing tool 21, and accommodating the sealing block 22. It consists of an insulating frame 24 and a heating rod 23 inserted into the sealing block 22.
  • the sealing devices 2 are comprised of a pair, and are disposed on both sides in the height direction of the first sealing portion 143a. At this time, the sealing tool 21 is provided with a groove 211 having a shape corresponding to the electrode lead 13.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing the sealing device of Figure 4 sealing a pouch.
  • the heating rod 23 heats the sealing block 22
  • the sealing tool 21 is heated through the sealing block 22, and the sealing tool 21 forms the first sealing portion 143a.
  • the pouch 14 can be sealed by fusing the internal insulating layer 142a and the lead film 131 by applying pressure and heating.
  • the melting point of polypropylene resin which is mainly used as a material for the internal insulating layer 142a and the lead film 131, is about 160 degrees Celsius, and the sealing tool 21 must be heated to a higher temperature than this.
  • the heat energy of the sealing tool 21 is not only transmitted directly to the first sealing part 143a, but also conduction heat conducted from the first sealing part 143a along the metal layer 141, And in the form of radiant heat and convection heat transmitted from the sealing tool 21 to the pouch 14 through radiation and convection, it can also be transmitted to the remaining parts of the pouch 14 except the first sealing portion 143a. there is. Due to such conductive heat, radiant heat, and convection heat, the insulating layer 142 may be melted and damaged, and thus, there is a risk that the insulating performance of the pouch 14 may deteriorate.
  • the present invention was created against the background of the prior art as described above, and its purpose is to provide a structure of a sealing device that can minimize heat transfer to areas other than the sealing portion when sealing a pouch.
  • Another object of the present invention is to provide a structure of a sealing device that can improve the insulation performance of a battery cell and reduce the defect rate by preventing damage to the internal and external insulation layers of the pouch.
  • Another object of the present invention is to provide a structure of a sealing device that can cool the remaining parts except the sealing part to below room temperature during sealing.
  • Another technical problem of the present invention is to provide a structure of a sealing device that accurately targets a heating area during sealing, heating only the desired area, and leaving the remaining area unheated.
  • the present invention also seeks to provide a structure for a sealing device with minimized heat loss and improved energy efficiency.
  • the present invention also seeks to provide a structure of a sealing device that can be quickly heated to a high temperature and maintain a constant heated state.
  • Another object of the present invention is to provide a sealing device that can achieve the above-mentioned object and that has a simple structure and can be manufactured with only a few parts.
  • the present invention provides a structure of a sealing device including a pair of sealing tool assemblies including a heat dissipating sealing tool, a heat absorbing sealing tool, and a heat dissipating device.
  • Embodiment 1 of the present invention can be applied to a sealing device for fusion sealing a first sealing portion provided along the width direction at both longitudinal ends of a pouch included in a pouch-type battery cell.
  • the battery cell may include an electrode lead extending from the inside of the pouch and protruding through the first sealing portion.
  • the heat dissipation sealing tool may be formed to extend along the width direction.
  • the heat dissipation sealing tool may be provided with a first groove corresponding to the shape of the electrode lead.
  • the first groove may be provided by being recessed toward the other side in the height direction over a portion of the central width direction of one end of the heat dissipation sealing tool in the height direction.
  • the width direction length of the first groove may correspond to the width of the electrode lead, and its depth may correspond to the thickness of the electrode lead or half thereof.
  • the heat-absorbing sealing tool may be formed to extend along the width direction.
  • the heat-absorbing sealing tool may be provided with a second groove corresponding to the shape of the electrode lead.
  • the second groove may be provided by being recessed toward the other side in the height direction over a portion of the central width direction of one end of the heat absorbing sealing tool in the height direction.
  • the length of the second groove may correspond to the width of the electrode lead, and the depth of the second groove may correspond to the thickness of the electrode lead or half thereof.
  • the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool may be juxtaposed with each other along the longitudinal direction.
  • one heat-absorbing sealing tool may be provided for each sealing tool assembly, or two or more heat-absorbing sealing tools may be provided for each sealing tool assembly.
  • the heat-absorbing sealing tool When the heat-absorbing sealing tool is provided one for each sealing tool assembly, it may be disposed inside the heat-dissipating sealing tool in the longitudinal direction, and when two heat-absorbing sealing tools are provided, one on the outer and inner side of the heat-dissipating sealing tool in the longitudinal direction. can be placed.
  • the heat dissipating device may be interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool, and may radiate heat to the heat dissipating sealing tool and simultaneously absorb heat to the heat absorbing sealing tool. For example, as a voltage is applied to the heat dissipation device, heat dissipation occurs from one surface, heat absorption occurs from the other surface, one surface is in contact with the heat dissipation sealing tool, and the other surface is in contact with the heat absorption sealing tool, It may be interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool.
  • a plurality of heat dissipating devices may be provided to contact each large surface of the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool.
  • the heat dissipating device may be provided in a grid-like manner on a side of the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool in a direction intersecting the sealing direction.
  • the heat dissipation device may be a thermoelectric element that radiates heat from one side and absorbs heat from the other side when a direct current voltage is applied.
  • Thermoelectric elements are manufactured by connecting multiple pairs of P-type semiconductors and N-type semiconductors electrically in series and thermally in parallel, and can maintain a constant temperature difference between one side and the other when a constant direct current voltage is applied. It is a type of semiconductor device.
  • the sealing tool assembly may include an insulating plate disposed in a portion of the space between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool where the heat dissipating device is not provided.
  • the insulation plate may be made of an insulation material.
  • the insulating plate is a plate of insulating material interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool, and may be provided with a through hole into which the heat dissipating device can be mounted.
  • the insulation frame may cover five sides of each sealing tool assembly excluding one side or the other side in the height direction toward the first sealing portion.
  • Embodiment 2 of the present invention can be applied to a sealing device for fusion sealing a first sealing portion provided along the longitudinal direction at one end in the width direction of a pouch included in a pouch-type battery cell.
  • the battery cell may include an electrode lead extending from the inside of the pouch and protruding through the first sealing portion.
  • the heat dissipation sealing tool may be formed to extend along the longitudinal direction.
  • the heat-absorbing sealing tool may be formed to extend along the longitudinal direction.
  • the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool may be juxtaposed with each other along the width direction.
  • one heat-absorbing sealing tool may be provided for each sealing tool assembly, or two or more heat-absorbing sealing tools may be provided for each sealing tool assembly.
  • the heat-absorbing sealing tool When the heat-absorbing sealing tool is provided one for each sealing tool assembly, it may be disposed on the inner side in the width direction compared to the heat-dissipating sealing tool, and when two heat-absorbing sealing tools are provided, one on the outer and inner side of the heat-dissipating sealing tool in the width direction. can be placed.
  • the heat dissipating device may be interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool, and may radiate heat to the heat dissipating sealing tool and simultaneously absorb heat to the heat absorbing sealing tool. For example, as a voltage is applied to the heat dissipation device, heat dissipation occurs from one surface, heat absorption occurs from the other surface, one surface is in contact with the heat dissipation sealing tool, and the other surface is in contact with the heat absorption sealing tool, It may be interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool.
  • a plurality of heat dissipating devices may be provided to contact each large surface of the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool.
  • the heat dissipating device may be provided in a grid-like manner on a side of the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool in a direction intersecting the sealing direction.
  • the heat dissipation device may be a thermoelectric element that dissipates heat from one side and absorbs heat from the other side when a direct current voltage is applied.
  • Thermoelectric elements are manufactured by connecting multiple pairs of P-type semiconductors and N-type semiconductors electrically in series and thermally in parallel, and can maintain a constant temperature difference between one side and the other when a constant direct current voltage is applied. It is a type of semiconductor device.
  • the sealing tool assembly may include an insulating plate disposed in a portion of the space between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool where the heat dissipating device is not provided.
  • the insulation plate may be made of an insulation material.
  • the insulating plate is a plate of insulating material interposed between the heat dissipating sealing tool and the heat absorbing sealing tool, and may be provided with a through hole into which the heat dissipating device can be mounted.
  • the insulation frame may cover five sides of each sealing tool assembly excluding one side or the other side in the height direction toward the first sealing portion.
  • the heat absorbing sealing tool absorbs heat from the remaining part of the pouch excluding the sealing part, thereby preventing heat transfer to parts other than the sealing part and preventing damage to the insulating layer, thereby protecting the battery. It is possible to provide a structure for a sealing device that can prevent cell defects and improve performance.
  • the present invention has a simple structure that can simultaneously heat to 150 degrees Celsius or more and cool to room temperature or lower just by applying a voltage, and also heat absorbed by the endothermic sealing tool. By directly transferring energy back to the heat dissipation sealing tool, it is possible to provide a structure for a sealing device with excellent heat energy efficiency.
  • the sealing device can intensively heat and seal only a desired area by juxtaposing a heat-absorbing sealing tool on both sides of a heat-radiating sealing tool.
  • Another advantage of the present invention is that it is possible to provide a structure of a sealing device in which heat loss is minimized by covering the front of the heat-dissipating sealing tool, excluding the sealing portion, by the heat-absorbing sealing tool, the insulating plate, and the insulating frame. .
  • Another advantage of the present invention is that a plurality of heat dissipation devices are provided in contact with the heat dissipation sealing tool and the wide surface of the heat absorption sealing tool, thereby forming a structure of the sealing device in which heating and cooling can occur quickly and the temperature can be maintained at a constant level. can be provided.
  • the present invention may have various other effects, and these will be described in each embodiment, or the description of effects that can be easily inferred by a person skilled in the art will be omitted.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a pouch-type battery cell
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the first sealing portion of the pouch-type battery cell.
  • Figure 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the pouch insulation layer.
  • Figures 4 and 5 show the structure and arrangement of a general sealing device.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing the sealing device of Figure 4 sealing a pouch.
  • Example 7 and 8 are exploded perspective views and perspective views showing the structure of the sealing tool assembly according to Example 1 of the present invention.
  • FIGS 9 and 10 show the structure of the thermoelectric element and the heating and cooling action of the thermoelectric element according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 11 shows a sealing tool assembly being accommodated in an insulating frame according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 12 shows the arrangement of a sealing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Figure 13 is a cross-sectional view showing the sealing device according to Example 1 of the present invention sealing the pouch.
  • Figure 14 shows the movement of heat when the sealing device according to Example 1 of the present invention seals the pouch.
  • 15 and 16 are exploded perspective views and perspective views showing the structure of the sealing tool assembly according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 17 shows a sealing tool assembly being accommodated in an insulating frame according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 18 shows the arrangement of a sealing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • Figure 19 is a cross-sectional view showing the sealing device according to Example 2 of the present invention sealing the pouch.
  • first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component, and unless specifically stated to the contrary, the first component may also be the second component.
  • top (or bottom) of a component or the arrangement of any component on the “top (or bottom)” of a component means that any component is placed in contact with the top (or bottom) of the component. Additionally, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but the other component is “interposed” between each component. It should be understood that “or, each component may be “connected,” “combined,” or “connected” through other components.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a pouch-type battery cell
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the first sealing portion of the pouch-type battery cell.
  • the pouch-type battery cell 1 may include an electrode assembly 11, an electrode tab 12, an electrode lead 13, and a pouch 14.
  • the electrode assembly 11 may be formed by repeatedly stacking a plurality of electrodes with a separator interposed therebetween.
  • the electrode may include an anode and a cathode. That is, the electrode assembly 11 may be formed by repeatedly stacking a plurality of anodes and cathodes alternately with a separator interposed therebetween.
  • the electrode tab 12 may extend from each electrode of the electrode assembly 11.
  • the plurality of electrode tabs 12 extending from the plurality of electrodes may be stacked with the same poles to form one tab. That is, a plurality of the anode and the cathode may be connected in parallel with the same poles to form the electrode tab 12.
  • the pouch 14 may be made of a metal sheet material.
  • the pouch 14 can surround and accommodate the electrode assembly 11.
  • the pouch 14 is sealed by a first sealing portion 143a extending along the width direction at both longitudinal ends thereof and a second sealing portion 143b extending along the longitudinal direction at one end thereof in the width direction. It can be. Each of the above seals may be fused. The sealing method of the pouch 14 will be described later.
  • the electrode lead 13 may be provided connected to the electrode tab 12.
  • the connection may be by welding.
  • the welding can be done by various methods such as ultrasonic welding, resistance welding, and laser welding.
  • the electrode lead 13 may extend along the longitudinal direction and protrude out of the pouch 14 through the first sealing portion 143a.
  • a lead film 131 may be provided on the electrode lead 13.
  • the lead film 131 may be provided at a position corresponding to the first sealing portion 143a and interposed between the two layers of the pouch 14.
  • the lead film 131 may be made of a fusionable material such as thermoplastic synthetic resin.
  • the lead film 131 may be made of an electrically insulating material.
  • the lead film 131 may be made of polypropylene.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the pouch insulation layer.
  • the pouch 14 may include a metal layer 141 and an insulating layer 142.
  • the insulating layer 142 may include an internal insulating layer 142a and an external insulating layer 142b.
  • the metal layer 141 may be made of a metal sheet material.
  • the metal layer 141 may be made of an electrically conductive metal material.
  • the metal layer 141 may be made of aluminum.
  • the insulating layer 142 may be made of an electrically insulating material.
  • the insulating layer may be made of electrically insulating synthetic resin.
  • the internal insulating layer 142a may be coated on the inner surface of the metal layer 141.
  • the internal insulating layer 142a may be made of a fusionable material such as thermoplastic synthetic resin.
  • the internal insulating layer 142a may be made of polypropylene.
  • the internal insulating layer 142a may serve to insulate the electrode assembly 11, the electrode tab 12, the electrode lead 13, and the metal layer 141 from each other.
  • the external insulating layer 142b may be coated on the outer surface of the metal layer 141.
  • the external insulating layer 142b may be made of the same material as the internal insulating layer 142a.
  • the external insulating layer 142b may serve to insulate the metal layer 141 from the outside of the pouch 14. For example, when a plurality of battery cells 1 are stacked to form a battery module, the external insulating layer 142b serves to insulate each pouch metal layer of the battery cell 1 and other neighboring battery cells from each other. can do.
  • the first sealing portion 143a may be fusion sealed.
  • the fusion sealing may be achieved by fusion of the internal insulating layer 142a and the lead film 131.
  • the sealing between the two layers of pouches 14 is achieved by fusion of the internal insulating layer 142a
  • the sealing between the pouch 14 and the electrode lead 13 is achieved by fusion of the lead film 131. This can be done by fusion.
  • the pouch 14 can be sealed with each of the metal layers 141 insulated from each other, and the electrode lead 13 can also be sealed with the metal layers of the pouch 14 insulated from each other.
  • both the lead film 131 and the internal insulating layer 142a are made of polypropylene
  • the melting point of polypropylene is about 160 degrees Celsius, so in order to seal the first sealing portion 143a, the first sealing part 143a is used.
  • a sealing device that can heat and pressurize the portion 143a to 160 degrees Celsius or higher is required.
  • the second sealing portion 143b may be fusion sealed.
  • the fusion sealing may be achieved by fusion of the internal insulating layer 142a. Accordingly, the pouch 14 can be sealed with each metal layer 141 insulated from each other.
  • the melting point of polypropylene is about 160 degrees Celsius, so in order to seal the second sealing portion 143b, the second sealing portion 143b must be heated to 160 degrees Celsius.
  • a sealing device that can heat and pressurize more than the above is required.
  • first sealing part 143a will be exemplified, but the structure and problems of the second sealing part 143b are also common.
  • a general sealing device 2 includes a sealing tool 21, a sealing block 22, a heating rod 23, and an insulating frame 24.
  • the sealing tool 21 is made of a metal material and is formed to extend along the width direction.
  • a groove portion 211 having a width corresponding to the width of the electrode lead 13 and a depth corresponding to the thickness of the electrode lead 13 is provided along a portion of the central section in the width direction of the sealing tool 21.
  • the sealing block 22 is connected to the sealing tool 21.
  • the sealing block 22 is made of a metal material and is formed to extend along the width direction.
  • a first hole 221 is formed in the sealing block 22 along the width direction of the sealing block 22.
  • the insulating frame 24 is a frame that is open on one side in the height direction, and the sealing block 22 is accommodated therein.
  • the insulating frame 24 is made of an insulating material. Second holes 241 corresponding to the first holes 221 are formed at both ends of the insulation frame 24 in the width direction.
  • the heating rod 23 is inserted into the first hole 221 through the second hole 241.
  • the heating rod 23 can be heated, and by heating the heating rod 23, the sealing block 22 and the sealing tool 21 can be heated.
  • the sealing devices 2 are formed as a pair facing each other on both sides in the height direction, with the sealing tools 21 facing inward.
  • the sealing device 2 is disposed on both sides of the first sealing portion 143a in the height direction.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing the sealing device of Figure 4 sealing a pouch.
  • the heated sealing tool 21 heats and pressurizes the first sealing portion 143a
  • the lead film 131 and the internal insulating layer 142a are melted, re-solidified, and fused together.
  • the pouch 14 and the electrode lead 13 are sealed.
  • the heat transferred from the sealing tool 21 to the pouch 14 may be conducted along the metal layer 141 to other parts of the pouch 14 other than the first sealing portion 143a. Additionally, heat is transferred from the sealing tool 21 to the pouch 14 through radiation and convection. Due to such conductive heat, radiant heat, and convection heat, parts of the pouch 14 other than the first sealing portion 143a are also heated, and the inner insulating layer 142a and/or the outer insulating layer 142b are melted and damaged. It can be. If the insulating layer 142 is damaged, the performance of the battery cell 1 may deteriorate, and there is a risk that a short circuit may occur, leading to ignition.
  • the present invention provides a structure of a sealing device including a heat dissipating sealing tool, a heat absorbing sealing tool, and a pair of sealing tool assemblies including a heat dissipating device.
  • the sealing device according to Example 1 of the present invention can be used to seal the first sealing portion.
  • the sealing device according to the present invention may include a pair of sealing tool assemblies including a heat dissipating sealing tool 31, a heat absorbing sealing tool 32, and a heat dissipating device 33.
  • the heat dissipation sealing tool 31 may be made of a metal material and may be formed to extend along the width direction.
  • the heat dissipation sealing tool 31 may be provided with a first groove 311 corresponding to the shape of the electrode lead 13.
  • the first groove portion 311 may be provided by being recessed toward the other side in the height direction over a portion of the central width direction of one end of the heat dissipation sealing tool in the height direction.
  • the width direction length of the first groove 311 may correspond to the width of the electrode lead 13, and its depth may correspond to the thickness of the electrode lead 13 or half thereof.
  • the heat-absorbing sealing tool 32 may be made of a metal material and may be formed to extend along the width direction.
  • the heat-absorbing sealing tool 32 may be provided with a second groove 321 corresponding to the shape of the electrode lead 13.
  • the second groove 321 may be provided by being recessed toward the other side in the height direction over a portion of the width-wise central portion of one end of the heat-absorbing sealing tool in the height direction.
  • the width direction length of the second groove 321 may correspond to the width of the electrode lead 13, and its depth may correspond to the thickness of the electrode lead 13 or half thereof.
  • the heat-absorbing sealing tool 32 may be juxtaposed with the heat-dissipating sealing tool 31 along the longitudinal direction. At this time, the heat-absorbing sealing tools 32 may be included one or two in each sealing tool assembly. When the heat-absorbing sealing tools 32 are provided one by one in the sealing tool assembly, the heat-absorbing sealing tools 32 may be located inside the heat-dissipating sealing tool 31 in the longitudinal direction. When two heat-absorbing sealing tools 32 are provided in the sealing tool assembly, the heat-absorbing sealing tools 32 may be located on both sides of the heat-dissipating sealing tool 31 in the longitudinal direction.
  • the heat dissipating device 33 may be provided between the heat dissipating sealing tool 31 and the heat dissipating sealing tool 32.
  • the heat dissipation device 33 may dissipate heat on one side and absorb heat on the other side.
  • the heat dissipating device 33 may be provided so that one surface is in contact with the heat dissipation sealing tool 31 and the other surface is in contact with the heat dissipation sealing tool 32. Accordingly, the heat dissipating device 33 may heat the heat dissipating sealing tool 31 and cool the heat dissipating sealing tool 32.
  • the heat dissipating device 33 radiates heat on one side and absorbs heat on the other side, thereby heating the heat dissipating sealing tool 31 and cooling the heat absorbing sealing tool 32. It may be possible.
  • a plurality of heat dissipating devices 33 may be provided in contact with each wide surface of the heat dissipating sealing tool 31 and the heat dissipating sealing tool 32 .
  • the heat dissipating device 33 may be provided in a grid-like manner on a side of the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32 in a direction intersecting the sealing direction.
  • the heat dissipating device 33 is provided in plural contact with the heat dissipating sealing tool 31 and the heat dissipating sealing tool 32, heating and cooling can occur quickly and at a high level, and the heating and cooling state is It is easy to keep constant.
  • the sealing tool assembly may include an insulating plate 34.
  • the insulating plate 34 may be interposed in a portion of the space between the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32 where the heat dissipating device 33 is not provided.
  • the insulation plate 34 may be made of an insulation material.
  • the insulating plate 34 is a plate of insulating material interposed between the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32, and has a through hole into which the heat dissipating device 33 can be mounted. You can. By providing the insulating plate 34, heat transfer between the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32 occurs only through the portion where the heat dissipating device 33 is provided, and in other portions. The heat energy of the heat dissipating sealing tool 31 can be prevented from being transferred to the heat absorbing sealing tool 32.
  • thermoelectric element 33 may be a thermoelectric device (Peltier device).
  • Thermoelectric elements are manufactured by connecting multiple pairs of P-type semiconductors and N-type semiconductors electrically in series and thermally in parallel, and can maintain a constant temperature difference between one side and the other when a constant direct current voltage is applied. It is a type of semiconductor device.
  • the thermoelectric element 33 emits heat energy absorbed from the heat-absorbing sealing tool 32 to the heat-dissipating sealing tool 31, thereby reducing the temperature difference between the heat-absorbing sealing tool 31 and the heat-absorbing sealing tool 32. It can be kept constant.
  • a direct current voltage is applied to the thermoelectric element 33 when both the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32 are at room temperature, the heat dissipating sealing tool 31 may be heated to a temperature above room temperature. And, the heat-absorbing sealing tool 32 can be heated to a temperature below room temperature.
  • Figure 11 shows a sealing tool assembly being accommodated in an insulating frame according to Example 1 of the present invention.
  • the sealing device may include a pair of insulating frames 35 that each accommodate a pair of the sealing tool assemblies.
  • the insulating frame 35 may be made entirely of an insulating material, or may be provided with an insulating layer that covers each side, particularly preferably each side in the vertical direction, from the inside or the outside.
  • the insulation frame 35 may cover five sides of the sealing tool assembly excluding one or the other side in the height direction toward the first sealing part.
  • the sealing device according to this embodiment is provided to cover the sealing tool assembly itself, so that it is horizontal from the sealing tool assembly. Heat loss due to radiant heat and convection heat generated along the direction can be reduced more effectively, and thus energy efficiency is excellent.
  • Figure 12 shows the arrangement of a sealing device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the sealing device is formed as a pair including a pair of the sealing tool assemblies and a pair of the insulating frames 35 each accommodating them, and the pair of sealing devices each includes the first It may be located on both sides in the height direction of the sealing portion 143a.
  • first groove 311 and/or the second groove 321 are provided in the heat dissipation sealing tool 31 and/or the heat absorption sealing tool 32, each of the sealing tool assemblies is provided with the first groove portion 321.
  • the groove portion 311 and/or the second groove portion 321 may be arranged to face inward in the height direction where the first sealing portion 143a is provided.
  • FIG 13 is a cross-sectional view showing the sealing device according to Example 1 of the present invention sealing the pouch.
  • the heat dissipation sealing tool 31 fuses the internal insulating layer 142a and the lead film 131 by pressing and heating the first sealing portion 143a from both sides in the height direction.
  • the first sealing portion 143a can be sealed.
  • the heat-absorbing sealing tool 32 is in contact with the pouch 14 on both sides in the longitudinal direction of the first sealing part 143a, can cool the contact area, and can cool the first sealing part 143a. Damage to the insulating layer 142 in the excluded area can be prevented.
  • Figure 14 shows the movement of heat when the sealing device according to Example 1 of the present invention seals the pouch.
  • the thermoelectric element 33 absorbs heat energy from the heat-absorbing sealing tool 32 and radiates heat to the heat-dissipating sealing tool 31.
  • the temperature difference between the heat-absorbing sealing tool 32 and the heat-dissipating sealing tool 31 can be kept constant, whereby the heat-absorbing sealing tool 31 is heated above room temperature, and the heat-absorbing sealing tool 32 is heated to room temperature. It can be cooled below.
  • heat transfer due to conduction, radiation, and convection from the heat dissipation sealing tool 31 to the heat absorption sealing tool 32 is blocked by the heat insulation plate 34, so that the heat dissipation sealing tool 31 and the heat absorption Between the sealing tools 32 , only one-way heat transfer can occur from the heat-absorbing sealing tool 32 to the heat-dissipating sealing tool 31 . Even if there is heat energy transferred from the heat-dissipating sealing tool 31 to the heat-absorbing sealing tool 32, it may be re-transferred to the heat-dissipating sealing tool 31 through the thermoelectric element 33. In addition, due to the insulation plate 34 and the heat-absorbing sealing tool 32, heat loss due to conduction, radiation, and convection from the heat-dissipating sealing tool 31 to the outside can also be blocked.
  • the heat energy absorbed by the heat dissipation sealing tool 31 is transmitted through the surface of the first sealing part 143a that the heat dissipation sealing tool 31 contacts. It can be conducted to the insulating layer 142a and the lead film 131.
  • the heat energy remaining after melting the internal insulating layer 142a and the lead film 131 is conducted to both sides in the longitudinal direction of the first sealing portion 143a through the pouch 14, and is connected to the heat-absorbing sealing tool 32. ) can absorb that conducted heat energy. That is, the heat-absorbing sealing tool 32 conducts from the heat-dissipating sealing tool 31 to the first sealing portion 143a, melts the lead film 131 and the internal insulating layer 142a, and recycles the remaining heat.
  • thermoelectric element 33 It can be absorbed and re-supplied to the heat dissipation sealing tool 31 through the thermoelectric element 33.
  • the heat-absorbing sealing tool 32 can absorb heat energy not only from the pouch 14 but also from external air and re-supply it to the thermoelectric element 33.
  • the sealing device according to Example 1 of the present invention can reabsorb and utilize the remaining energy used to seal the first sealing portion 143a, and the insulating plate 34 and the heat-absorbing sealing tool ( 32), and the insulation frame 35 blocks heat loss through conduction, radiation, and convection from the heat dissipation sealing tool 31 to the outside, resulting in high energy efficiency.
  • it targets and seals only the desired area and seals the surrounding area. It has the advantage of being able to cool down to room temperature or lower, reducing the risk of damage to the surrounding area.
  • the sealing device according to Example 2 of the present invention can be used to seal the second sealing portion 143b.
  • parts not separately described in this embodiment are the same as in Example 1.
  • the sealing device according to the present invention may include a pair of sealing tool assemblies including a heat dissipating sealing tool 41, a heat absorbing sealing tool 42, and a heat dissipating device 43.
  • the heat dissipation sealing tool 41 may be made of a metal material and may be formed to extend along the longitudinal direction.
  • the heat-absorbing sealing tool 42 may be made of a metal material and may be formed to extend along the longitudinal direction.
  • the heat-absorbing sealing tool 42 may be juxtaposed with the heat-dissipating sealing tool 41 along the width direction. At this time, the heat-absorbing sealing tools 42 may be included one or two in each sealing tool assembly. When the heat-absorbing sealing tools 42 are provided one by one in the sealing tool assembly, the heat-absorbing sealing tools 42 may be located inside the heat-dissipating sealing tool 41 in the width direction. When two heat-absorbing sealing tools 42 are provided in the sealing tool assembly, the heat-absorbing sealing tools 42 may be located on both sides of the heat-dissipating sealing tool 41 in the width direction.
  • the heat dissipation device 43 may be provided interposed between the heat dissipation sealing tool 41 and the heat dissipation sealing tool 42.
  • the heat dissipation device 43 may dissipate heat on one side and absorb heat on the other side.
  • the heat dissipating device 43 may be provided so that one surface is in contact with the heat dissipation sealing tool 41 and the other surface is in contact with the heat dissipation sealing tool 42. Accordingly, the heat dissipating device 43 may heat the heat dissipating sealing tool 41 and cool the heat dissipating sealing tool 42.
  • the heat dissipating device 43 radiates heat on one side and absorbs heat on the other side, thereby heating the heat dissipating sealing tool 41 and cooling the heat absorbing sealing tool 42. It may be possible.
  • the heat dissipation device 43 may be a thermoelectric device (Peltier device).
  • a plurality of heat dissipating devices 33 may be provided in contact with each wide surface of the heat dissipating sealing tool 31 and the heat dissipating sealing tool 32 .
  • the heat dissipating device 33 may be provided in a grid-like manner on a side of the heat dissipating sealing tool 31 and the heat absorbing sealing tool 32 in a direction intersecting the sealing direction.
  • the heat dissipating device 33 is provided in plural contact with the heat dissipating sealing tool 31 and the heat dissipating sealing tool 32, heating and cooling can occur quickly and at a high level, and the heating and cooling state is It is easy to keep constant.
  • the sealing tool assembly may include an insulating plate 44.
  • the insulating plate 44 may be interposed in a portion of the space between the heat dissipating sealing tool 41 and the heat absorbing sealing tool 42 where the heat dissipating device 43 is not provided.
  • the insulation plate 44 may be made of an insulation material.
  • the insulating plate 44 is a plate of insulating material interposed between the heat dissipating sealing tool 41 and the heat absorbing sealing tool 42, and has a through hole into which the heat dissipating device 43 can be mounted. You can. By providing the insulating plate 44, heat transfer between the heat dissipating sealing tool 41 and the heat absorbing sealing tool 42 occurs only through the portion where the heat dissipating device 43 is provided, and in other portions. The heat energy of the heat dissipating sealing tool 41 can be prevented from being transferred to the heat absorbing sealing tool 42.
  • Figure 17 shows a sealing tool assembly being accommodated in an insulating frame according to Example 2 of the present invention.
  • the sealing device may include a pair of insulating frames 45 that each accommodate a pair of the sealing tool assemblies.
  • the insulating frame 45 may be made entirely of an insulating material, or may be provided with an insulating layer that covers each side, particularly preferably each side in the vertical direction, from the inside or the outside.
  • the insulating frame 45 may cover five sides of the sealing tool assembly excluding one or the other side in the height direction toward the first sealing part.
  • the sealing device according to this embodiment is provided to cover the sealing tool assembly itself, so that it is horizontal from the sealing tool assembly. Heat loss due to radiant heat and convection heat generated along the direction can be reduced more effectively, and thus energy efficiency is excellent.
  • Figure 18 shows the arrangement of a sealing device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the sealing device is formed as a pair including a pair of the sealing tool assemblies and a pair of the insulating frames 45 each accommodating them, and the pair of sealing devices each includes the second sealing device. It may be located on both sides in the height direction of the sealing portion 143b.
  • FIG 19 is a cross-sectional view showing the sealing device according to Example 2 of the present invention sealing the pouch.
  • the heat dissipation sealing tool 41 fuses the internal insulating layer 142a by pressing and heating the second sealing part 143b from both sides in the height direction, thereby forming the second sealing part (143b). 143b) can be sealed.
  • the heat-absorbing sealing tool 42 is in contact with the pouch 14 on both sides in the width direction of the second sealing portion 143b, can cool the contact area, and can cool the second sealing portion 143b. Damage to the insulating layer 142 in the excluded area can be prevented.

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Abstract

본 발명은, 방열 실링 툴, 흡열 실링 툴, 및 흡방열 장치를 포함하는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함하는 실링 장치의 구조를 제공한다. 상기 방열 실링 툴 및 상기 흡열 실링 툴은, 각각 폭방향을 따라 연장되고, 서로 길이방향을 따라 병치되며, 상기 흡방열 장치는, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되어, 상기 방열 실링 툴에 대하여 방열하는 동시에 상기 흡열 실링 툴에 대하여 흡열할 수 있다.

Description

가열 부위를 타겟팅할 수 있는 파우치 실링 장치
본 출원은 2022년 12월 12일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0173079호 및 2023년 05월 24일자 대한민국 특허출원 제10-2023-0066867호 에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 파우치형 전지 셀에서 전극 조립체를 수용하는 파우치를 융착 실링하는 실링 장치에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차전지는 화석연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 전지 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 전지 셀을 직렬로 연결하여 전지 팩을 구성하기도 한다. 또한, 전지 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 전지 셀을 병렬 연결하여 전지 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 전지 팩에 포함되는 전지 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 일반적으로, 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 금속박 재질의 파우치 필름으로 이루어지는 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
도 1은 파우치형 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 파우치형 전지 셀의 실링부를 나타내는 단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지 셀은, 복수 개의 전극 및 분리막이 교대로 반복 적층되어 형성되는 전극 조립체(11)가 금속 시트 재질의 파우치(14)에 수용되어 형성된다. 상기 파우치(14)는 상기 전극 조립체(11)를 감싸며 제1실링부(143a) 및 제2실링부(143b)에서 실링된다. 상기 복수 개의 전극으로부터는 전극 탭(12)이 연장되어 전극 리드(13)와 용접되고, 상기 전극 리드(13)는 상기 제1실링부(143a)를 통하여 상기 파우치(14) 외부로 돌출된다. 이때, 상기 전극 리드(13)에 마련되는 열가소성 합성수지 재질의 리드 필름(131)이 상기 파우치(14)와 상기 전극 리드(13) 사이에 개재된다.
도 3은 파우치 절연층의 구조를 나타내는 확대 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 파우치(14)는 금속층(141) 및 상기 금속층(141)의 내외면에 각각 코팅되는 내부 절연층(142a)과 외부 절연층(142b)을 포함한다. 상기 각 절연층(142)은 열가소성 합성수지로 이루어지며, 상기 내부 절연층(142a)은 상기 전극 조립체(11) 및 상기 전극 탭(12)과 상기 금속층(141)을, 그리고 상기 외부 절연층(142b)은 상기 파우치(14) 외부와 상기 금속층(141)을, 서로 절연하는 역할을 한다.
도 4 및 도 5는 일반적인 실링 장치의 구조 및 배치를 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 파우치(14)를 실링하기 위하여 실링 장치(2)가 이용된다. 이하, 상기 제1실링부(143a)를 실링하는 실링 장치에 관해서 예시하나, 상기 제2실링부(143b)의 경우도 마찬가지이다.
상기 실링 장치(2)는 상기 제1실링부(143a)를 가압 및 가열하는 실링 툴(21), 상기 실링 툴(21)과 연결되는 실링 블록(22), 상기 실링 블록(22)을 수용하는 단열 프레임(24), 및 상기 실링 블록(22)에 삽입되는 히팅 로드(23)로 이루어진다. 상기 실링 장치(2)는 한 쌍으로 이루어져, 상기 제1실링부(143a)의 높이방향 양측에 하나씩 배치된다. 이때, 상기 실링 툴(21)에는 상기 전극 리드(13)와 대응하는 형상의 홈부(211)가 마련된다.
도 6은 도 4의 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다. 상기 히팅 로드(23)가 상기 실링 블록(22)을 가열하면 상기 실링 블록(22)을 통하여 상기 실링 툴(21)이 가열되고, 상기 실링 툴(21)은 상기 제1실링부(143a)를 가압 및 가열함으로써 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)을 융착함으로써 상기 파우치(14)를 실링할 수 있다.
한편, 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)의 소재로 주로 이용되는 폴리프로필렌 수지의 용융점은 약 섭씨 160도로, 상기 실링 툴(21)은 이보다 더 고온으로 가열되어야 한다. 실링이 이루어질 때, 상기 실링 툴(21)의 열 에너지는, 상기 제1실링부(143a)에 직접 전해질 뿐 아니라, 상기 제1실링부(143a)로부터 상기 금속층(141)을 따라 전도되는 전도열, 및 상기 실링 툴(21)로부터 복사 및 대류를 통하여 상기 파우치(14)에 전해지는 복사열 및 대류열의 형태로, 상기 제1실링부(143a)를 제외한 상기 파우치(14)의 나머지 부위에도 전달될 수 있다. 이러한 전도열, 복사열, 및 대류열로 인하여 상기 절연층(142)이 용융되어 손상될 수 있고, 이에 따라 상기 파우치(14)의 절연 성능이 불량해질 위험이 있다.
또한, 상기 실링 툴(21)은 공기 중에 그대로 노출되어 있어, 복사열과 대류열의 형태로 열 에너지가 손실되고, 에너지 효율이 떨어진다는 문제도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 배경하에서 창안된 것으로서, 파우치 실링 시에 실링부를 제외한 나머지 부위에의 열 전달을 최소화할 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 파우치의 내부 절연층 및 외부 절연층의 손상이 방지되어 전지 셀의 절연 성능을 향상시키고 불량률을 낮출 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 실링 시 실링부를 제외한 나머지 부위를 상온 이하로 냉각할 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하는 것 또한 그 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 기술적 과제는 실링 시 가열 부위를 정확히 타겟팅하여 원하는 부위만을 가열하고 나머지 부위는 가열되지 않을 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명은 또한 열 손실이 최소화되고 에너지 효율이 향상된 실링 장치의 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 높은 온도로 빠르게 가열될 수 있고, 가열된 상태를 일정하게 유지할 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성할 수 있는 실링 장치에 있어서, 그 구조가 단순하고, 적은 부품만으로 제작될 수 있는 실링 장치의 구조를 제공하는 것 또한 그 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 방열 실링 툴, 흡열 실링 툴, 및 흡방열 장치를 포함하는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함하는 실링 장치의 구조를 제공한다.
[실시예 1]
본 발명의 실시예 1은 파우치형 전지 셀에 포함되는 파우치의 길이방향 양단부에 폭방향을 따라 연장되어 마련되는 제1실링부를 융착 실링하는 실링 장치에 적용될 수 있다. 상기 전지 셀은 상기 파우치 내부로부터 연장되어 상기 제1실링부를 통하여 돌출되는 전극 리드를 포함할 수 있다.
상기 방열 실링 툴은 폭방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 상기 방열 실링 툴에는 상기 전극 리드의 형상에 대응하는 제1홈부가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따르면, 상기 제1홈부는 상기 방열 실링 툴의 높이방향 일단부의 폭방향 중앙 일부 구간에 걸쳐 높이방향 타방을 향하여 함몰되어 마련될 수 있다. 상기 제1홈부는 그 폭방향 길이가 상기 전극 리드의 폭에 대응하고, 그 깊이가 상기 전극 리드의 두께 또는 그 절반에 대응할 수 있다.
상기 흡열 실링 툴은 폭방향을 따라 연장 형성될 수 있다. 상기 흡열 실링 툴에는 상기 전극 리드의 형상에 대응하는 제2홈부가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따르면, 상기 제2홈부는 상기 흡열 실링 툴의 높이방향 일단부의 폭방향 중앙 일부 구간에 걸쳐 높이방향 타방을 향하여 함몰되어 마련될 수 있다. 상기 제2홈부는 그 폭방향 길이가 상기 전극 리드의 폭에 대응하고, 그 깊이가 상기 전극 리드의 두께 또는 그 절반에 대응할 수 있다.
상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴은 길이방향을 따라 서로 병치될 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련될 수도 있고, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 두 개 이상씩 마련될 수도 있다. 상기 흡열 실링 툴이 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련되는 경우, 상기 방열 실링 툴에 비하여 길이방향 내측에 배치될 수 있고, 두 개씩 마련되는 경우, 상기 방열 실링 툴의 길이방향 외측 및 내측에 하나씩 배치될 수 있다.
상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재될 수 있고, 상기 방열 실링 툴에 대하여 방열하는 동시에 상기 흡열 실링 툴에 대하여 흡열할 수 있다. 가령, 상기 흡방열 장치는, 전압이 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나고, 그 일면은 상기 방열 실링 툴과 접하고, 그 타면은 상기 흡열 실링 툴과 접하도록, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재될 수 있다.
상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴의 각 넓은 면에 복수 개가 접하도록 마련될 수 있다. 구체적으로는, 상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴 및 상기 흡열 실링 툴에서 실링 방향과 교차하는 방향 측 면에 복수 개가 격자형으로 접하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따르면, 상기 흡방열 장치는, 직류 전압이 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나는 열전 소자일 수 있다. 열전 소자는, 복수 쌍의 P형 반도체 및 N형 반도체가 전기적으로는 직렬 및 열적으로는 병렬로 연결됨으로써 제조되고, 일정한 직류 전압이 인가되었을 때 그 일면과 타면 간의 온도 차를 일정하게 유지할 수 있는 반도체 소자의 일종이다.
상기 실링 툴 조립체는, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이 공간 중 상기 흡방열 장치가 마련되지 않는 부위에 개재되는 단열 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 단열 플레이트는 단열 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따르면, 상기 단열 플레이트는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는 단열 소재의 판재로서, 상기 흡방열 장치가 장착될 수 있는 관통 홀을 구비하는 것일 수 있다.
상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임을 포함할 수 있다. 상기 단열 프레임은, 각각의 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제1실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버할 수 있다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2은 파우치형 전지 셀에 포함되는 파우치의 폭방향 일단부에 길이방향을 따라 연장되어 마련되는 제1실링부를 융착 실링하는 실링 장치에 적용될 수 있다. 상기 전지 셀은 상기 파우치 내부로부터 연장되어 상기 제1실링부를 통하여 돌출되는 전극 리드를 포함할 수 있다.
상기 방열 실링 툴은 길이방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
상기 흡열 실링 툴은 길이방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴은 폭방향을 따라 서로 병치될 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련될 수도 있고, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 두 개 이상씩 마련될 수도 있다. 상기 흡열 실링 툴이 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련되는 경우, 상기 방열 실링 툴에 비하여 폭방향 내측에 배치될 수 있고, 두 개씩 마련되는 경우, 상기 방열 실링 툴의 폭방향 외측 및 내측에 하나씩 배치될 수 있다.
상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재될 수 있고, 상기 방열 실링 툴에 대하여 방열하는 동시에 상기 흡열 실링 툴에 대하여 흡열할 수 있다. 가령, 상기 흡방열 장치는, 전압이 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나고, 그 일면은 상기 방열 실링 툴과 접하고, 그 타면은 상기 흡열 실링 툴과 접하도록, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재될 수 있다.
상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴의 각 넓은 면에 복수 개가 접하도록 마련될 수 있다. 구체적으로는, 상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴 및 상기 흡열 실링 툴에서 실링 방향과 교차하는 방향 측 면에 복수 개가 격자형으로 접하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따르면, 상기 흡방열 장치는, 직류 전압이 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나는 열전 소자일 수 있다. 열전 소자는, 복수 쌍의 P형 반도체 및 N형 반도체가 전기적으로는 직렬 및 열적으로는 병렬로 연결됨으로써 제조되고, 일정한 직류 전압이 인가되었을 때 그 일면과 타면 간의 온도 차를 일정하게 유지할 수 있는 반도체 소자의 일종이다.
상기 실링 툴 조립체는, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이 공간 중 상기 흡방열 장치가 마련되지 않는 부위에 개재되는 단열 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 단열 플레이트는 단열 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따르면, 상기 단열 플레이트는 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는 단열 소재의 판재로서, 상기 흡방열 장치가 장착될 수 있는 관통 홀을 구비하는 것일 수 있다.
상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임을 포함할 수 있다. 상기 단열 프레임은, 각각의 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제1실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버할 수 있다.
본 발명은, 방열 실링 툴이 실링부를 가열함에 있어, 흡열 실링 툴이 상기 실링부를 제외한 파우치의 나머지 부위로부터 흡열함으로써, 실링부 이외의 부분에의 열 전달을 막고, 절연층의 손상을 방지하여 전지 셀의 불량을 방지하고 성능을 향상시킬 수 있는 실링 장치의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 열전 소자를 이용함으로써, 전압을 인가하는 것만으로 섭씨 150도 이상으로의 가열 및 상온 이하로의 냉각 작용을 동시에 할 수 있는 단순한 구조의 가짐과 아울러, 흡열 실링 툴에 흡수되는 열 에너지를 그대로 다시 방열 실링 툴로 전달하여 열 에너지 효율이 우수한 실링 장치의 구조를 제공할 수 있다.
본 발명에 2에 따른 실링 장치는, 방열 실링 툴의 양측에 흡열 실링 툴을 병치함으로써, 원하는 부위만 집중적으로 가열 및 실링할 수 있다.
본 발명의 또 다른 이점은, 흡열 실링 툴, 단열 플레이트, 및 단열 프레임에 의하여 실링부 측을 제외한 방열 실링 툴의 전방이 커버됨으로써 열 손실이 최소화되는 실링 장치의 구조를 제공할 수 있다는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 이점은, 흡방열 장치가 방열 실링 툴 및 흡열 실링 툴의 넓은 면에 복수 개 접하도록 마련됨으로써, 가열 및 냉각이 빠르게 일어나고, 온도가 일정하게 유지될 수 있는 실링 장치의 구조를 제공할 수 있다.
이 밖에도 본 발명은 여러 다른 효과를 가질 수 있으며, 이에 대해서는 각 실시예에서 설명하거나, 통상의 기술자가 용이하게 유추할 수 있는 효과 등에 대해서는 해당 설명을 생략하도록 한다.
도 1은 파우치형 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 파우치형 전지 셀의 제1실링부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 파우치 절연층의 구조를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4 및 도 5는 일반적인 실링 장치의 구조 및 배치를 나타낸다.
도 6은 도 4의 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 툴 조립체의 구조를 나타내는 분해 사시도 및 사시도이다.
도 9 및 도 10은 열전 소자의 구조 및 본 발명의 실시예 1에 따른 열전 소자의 가열 냉각 작용을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 단열 프레임에 실링 툴 조립체가 수용되는 모습을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치의 배치를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치가 파우치를 실링할 때의 열의 이동을 나타낸다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 툴 조립체의 구조를 나타내는 분해 사시도 및 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 단열 프레임에 실링 툴 조립체가 수용되는 모습을 나타낸다.
도 18는 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 장치의 배치를 나타낸다.
도 19은 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다.
[부호의 설명]
1: 전지 셀
11: 전극 조립체
12: 전극 탭
13: 전극 리드
131: 리드 필름
14: 파우치
141: 금속층
142: 절연층
142a: 내부 절연층
142b: 외부 절연층
143: 실링부
143a: 제1실링부
143b: 제2실링부
2: 실링 장치1
21: 실링 툴
211: 홈부
22: 실링 블록
221: 제1홀
23: 히팅 로드
24: 단열 프레임
241: 제2홀
3: 실링 장치2
31: 방열 실링 툴
311: 제1홈부
32: 흡열 실링 툴
321: 제2홈부
33: 흡방열 장치(펠티어 소자)
34: 단열 플레이트
35: 단열 프레임
4: 실링 장치3
41: 방열 실링 툴
42: 흡열 실링 툴
43: 흡방열 장치(펠티어 소자)
44: 단열 플레이트
45: 단열 프레임
X: 길이방향
Y: 폭방향
Z: 높이방향/두께방향
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1구성요소는 제2구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하, 우선 본 발명에 따른 실링 장치에 의하여 실링될 수 있는 파우치형 전지 셀의 구조의 일례를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 파우치형 전지 셀의 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 파우치형 전지 셀의 제1실링부를 나타내는 단면도이다. 이들 도면을 참조하면, 파우치형 전지 셀(1)은, 전극 조립체(11), 전극 탭(12), 전극 리드(13), 및 파우치(14)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(11)는 복수 개의 전극이 분리막을 개재하며 반복 적층되어 형성될 수 있다. 상기 전극은 양극과 음극을 포함할 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(11)는 복수 개의 양극과 음극이 분리막을 개재하며 교대로 반복 적층되어 형성될 수 있다.
상기 전극 탭(12)은 상기 전극 조립체(11)의 각 전극으로부터 연장될 수 있다. 복수 개의 상기 전극으로부터 연장되는 복수 개의 상기 전극 탭(12)은 서로 같은 극끼리 적층되어 하나의 탭을 형성할 수 있다. 즉, 복수 개의 상기 양극과 상기 음극은 서로 같은 극끼리 병렬로 연결되어 상기 전극 탭(12)을 형성할 수 있다.
상기 파우치(14)는 금속 시트 재질로 이루어질 수 있다. 상기 파우치(14)는 상기 전극 조립체(11)를 감싸며 수용할 수 있다. 상기 파우치(14)는 그 길이방향 양단부에 폭방향을 따라 연장되어 마련되는 제1실링부(143a) 및 그 폭방향 일단부에 길이방향을 따라 연장되어 마련되는 제2실링부(143b)에서 실링될 수 있다. 상기 각 실링은 융착에 의할 수 있다. 상기 파우치(14)의 실링 방식에 관하여는 후술한다.
상기 전극 리드(13)는 상기 전극 탭(12)에 연결되어 마련될 수 있다. 상기 연결은 용접에 의할 수 있다. 상기 용접은 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접 등 다양한 방식에 의할 수 있다. 상기 전극 리드(13)는 길이방향을 따라 연장되어 상기 제1실링부(143a)를 통하여 상기 파우치(14) 외부로 돌출될 수 있다.
이때, 상기 전극 리드(13)에는 리드 필름(131)이 마련될 수 있다. 상기 리드 필름(131)은 상기 제1실링부(143a)에 대응하는 위치에 마련되어, 두 겹의 상기 파우치(14) 사이에 개재될 수 있다. 상기 리드 필름(131)은 열가소성 합성수지 등 융착 가능한 소재로 이루어질 수 있다. 상기 리드 필름(131)은 전기절연성을 가진 소재로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 리드 필름(131)은 폴리프로필렌 재질로 이루어질 수 있다.
도 3은 파우치 절연층의 구조를 나타내는 확대 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 파우치(14)는 금속층(141) 및 절연층(142)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(142)은 내부 절연층(142a) 및 외부 절연층(142b)을 포함할 수 있다.
상기 금속층(141)은 금속 시트 재질로 이루어질 수 있다. 상기 금속층(141)은 전기전도성 금속 재질로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 금속층(141)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(142)은 전기절연성 소재로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 절연층은 전기절연성 합성수지로 이루어질 수 있다.
상기 내부 절연층(142a)은 상기 금속층(141)의 내면에 코팅될 수 있다. 상기 내부 절연층(142a)은 열가소성 합성수지 등 융착 가능한 소재로 이루어질 수 있다. 가령, 상기 내부 절연층(142a)은 폴리프로필렌 재질로 이루어질 수 있다. 상기 내부 절연층(142a)은 상기 전극 조립체(11), 상기 전극 탭(12), 및 상기 전극 리드(13)와 상기 금속층(141)을 서로 절연하는 역할을 할 수 있다.
상기 외부 절연층(142b)은 상기 금속층(141)의 외면에 코팅될 수 있다. 상기 외부 절연층(142b)은 상기 내부 절연층(142a)과 같은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 외부 절연층(142b)은 상기 금속층(141)을 상기 파우치(14) 외부와 절연하는 역할을 할 수 있다. 가령, 상기 전지 셀(1)이 복수 개 적층되어 전지 모듈을 이루는 경우, 상기 외부 절연층(142b)은 상기 전지 셀(1)과 이웃하는 타 전지 셀의 각 파우치 금속층 간을 서로 절연하는 역할을 할 수 있다.
상기 제1실링부(143a)는 융착 실링될 수 있다. 상기 융착 실링은 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)이 융착됨으로써 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 두 겹의 상기 파우치(14) 상호 간의 실링은 상기 내부 절연층(142a)의 융착에 의하고, 상기 파우치(14)와 상기 전극 리드(13) 간의 실링은 상기 리드 필름(131)의 융착에 의할 수 있다. 이로써 상기 파우치(14)는 각각의 상기 금속층(141)이 서로 절연된 상태로 실링될 수 있고, 상기 전극 리드(13) 역시 상기 파우치(14)의 금속층과 절연된 상태로 실링될 수 있다.
상기 리드 필름(131) 및 상기 내부 절연층(142a)이 모두 폴리프로필렌 소재로 이루어지는 경우, 폴리프로필렌의 용융점은 약 섭씨 160도이므로, 상기 제1실링부(143a)를 실링하기 위해서는 상기 제1실링부(143a)를 섭씨 160도 이상으로 가열하며 가압할 수 있는 실링 장치가 필요하다.
상기 제2실링부(143b)는 융착 실링될 수 있다. 상기 융착 실링은 상기 내부 절연층(142a)이 융착됨으로써 이루어질 수 있다. 이로써 상기 파우치(14)는 각각의 상기 금속층(141)이 서로 절연된 상태로 실링될 수 있다.
상기 내부 절연층(142a)이 폴리프로필렌 소재로 이루어지는 경우, 폴리프로필렌의 용융점은 약 섭씨 160도이므로, 상기 제2실링부(143b)를 실링하기 위해서는 상기 제2실링부(143b)를 섭씨 160도 이상으로 가열하며 가압할 수 있는 실링 장치가 필요하다.
이하, 일반적으로 사용되는 실링 장치의 구조 및 그 문제점을 설명한다. 이하에서는 상기 제1실링부(143a)에 관하여 예시하나, 상기 제2실링부(143b)에 관하여도 그 구조 및 문제점은 공통적이다.
도 4 및 도 5는 일반적인 실링 장치의 구조 및 배치를 나타낸다. 이들 도면을 참조하면, 일반적인 실링 장치(2)는, 실링 툴(21), 실링 블록(22), 히팅 로드(23), 및 단열 프레임(24)을 포함한다.
상기 실링 툴(21)은, 금속 재질로 이루어지고, 폭방향을 따라 연장되어 형성된다. 상기 실링 툴(21)의 폭방향 중앙 일부 구간을 따라서, 상기 전극 리드(13)의 폭에 대응하는 폭 및 상기 전극 리드(13)의 두께에 대응하는 깊이를 가진 홈부(211)가 마련된다.
상기 실링 블록(22)은 상기 실링 툴(21)에 연결된다. 상기 실링 블록(22)은, 금속 재질로 이루어지고, 폭방향을 따라서 연장되어 형성된다. 상기 실링 블록(22)에는 상기 실링 블록(22)을 폭방향을 따라서 관통하는 제1홀(221)이 형성된다.
상기 단열 프레임(24)은 상기 높이방향 일방이 개방된 프레임으로, 상기 실링 블록(22)이 수용된다. 상기 단열 프레임(24)은 단열 소재로 이루어진다. 상기 단열 프레임(24)의 폭방향 양단부에는 상기 제1홀(221)과 대응하는 제2홀(241)이 형성된다.
상기 히팅 로드(23)는 상기 제2홀(241)을 통하여 상기 제1홀(221)에 삽입된다. 상기 히팅 로드(23)는 가열될 수 있고, 상기 히팅 로드(23)가 가열됨으로써 상기 실링 블록(22) 및 상기 실링 툴(21)까지 가열될 수 있다.
상기 실링 장치(2)는, 서로 높이방향 양측에서, 각각 상기 실링 툴(21)이 내측을 향하도록 서로 대향하는 한 쌍으로 형성된다. 상기 파우치(14) 실링 시, 상기 실링 장치(2)는 상기 제1실링부(143a)의 높이방향 양측에 배치된다.
도 6은 도 4의 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다. 이를 참조하면, 가열된 상기 실링 툴(21)이 상기 제1실링부(143a)를 가열 및 가압함에 따라 상기 리드 필름(131) 및 상기 내부 절연층(142a)이 용융 및 재응고되어 융착됨으로써 상기 파우치(14) 및 상기 전극 리드(13)가 실링된다.
이때, 상기 실링 툴(21)로부터 상기 파우치(14)로 전해진 열은 상기 금속층(141)을 따라 상기 제1실링부(143a)가 아닌 상기 파우치(14)의 다른 부분까지 전도될 수 있다. 또한, 상기 실링 툴(21)로부터 복사 및 대류를 통하여 상기 파우치(14)에 열이 전달된다. 이러한 전도열, 복사열, 및 대류열에 의하여, 상기 파우치(14)에서 상기 제1실링부(143a) 이외의 부분 역시 가열되어 그 내부 절연층(142a) 및/또는 외부 절연층(142b)이 용융되어 손상될 수 있다. 상기 절연층(142)이 손상되는 경우, 상기 전지 셀(1)의 성능이 저하되고, 단락이 일어나 발화로 이어질 위험이 있다.
또한, 상기 실링 툴(21)로부터 상기 제1실링부(143a)가 아닌 부위로 전달되는 열은 다시 회수되지 못하고 그대로 손실되어 상기 실링 장치(2)의 에너지 효율을 저하시킨다.
이에 본 발명은, 방열 실링 툴, 흡열 실링 툴, 및 흡방열 장치를 포함하는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함하는 실링 장치의 구조를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.
[실시예 1]
본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치는 상기 제1실링부를 실링하는 데에 이용될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 툴 조립체의 구조를 나타내는 분해 사시도 및 사시도이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실링 장치는, 방열 실링 툴(31), 흡열 실링 툴(32), 및 흡방열 장치(33)를 포함하는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함할 수 있다.
상기 방열 실링 툴(31)은 금속 재질로 이루어질 수 있고, 폭방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 상기 방열 실링 툴(31)에는, 상기 전극 리드(13)의 형상에 대응하는 제1홈부(311)가 마련될 수 있다. 상기 제1홈부(311)는 상기 방열 실링 툴의 높이방향 일단부의 폭방향 중앙 일부 구간에 걸쳐 높이방향 타방을 향하여 함몰되어 마련될 수 있다. 상기 제1홈부(311)는 그 폭방향 길이가 상기 전극 리드(13)의 폭에 대응하고, 그 깊이가 상기 전극 리드(13)의 두께 또는 그 절반에 대응할 수 있다.
상기 흡열 실링 툴(32)은 금속 재질로 이루어질 수 있고, 폭방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 상기 흡열 실링 툴(32)에는, 상기 전극 리드(13)의 형상에 대응하는 제2홈부(321)가 마련될 수 있다. 상기 제2홈부(321)는 상기 흡열 실링 툴의 높이방향 일단부의 폭방향 중앙 일부 구간에 걸쳐 높이방향 타방을 향하여 함몰되어 마련될 수 있다. 상기 제2홈부(321)는 그 폭방향 길이가 상기 전극 리드(13)의 폭에 대응하고, 그 깊이가 상기 전극 리드(13)의 두께 또는 그 절반에 대응할 수 있다.
상기 흡열 실링 툴(32)은 상기 방열 실링 툴(31)과 길이방향을 따라 병치될 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(32)은 각각의 상기 실링 툴 조립체에 하나씩 포함될 수도 있고, 두 개씩 포함될 수도 있다. 상기 흡열 실링 툴(32)이 상기 실링 툴 조립체에 하나씩 마련되는 경우, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상기 방열 실링 툴(31)에 비하여 길이방향 내측에 위치할 수 있다. 상기 흡열 실링 툴(32)이 상기 실링 툴 조립체에 두 개씩 마련되는 경우, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상기 방열 실링 툴(31)의 길이방향 양측에 각각 위치할 수 있다.
상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 사이에 개재되어 마련될 수 있다. 상기 흡방열 장치(33)는 그 일면은 방열하고, 그 타면은 흡열할 수 있는 것일 수 있다. 상기 흡방열 장치(33)는 그 일면이 상기 방열 실링 툴(31)과 접하고, 그 타면이 상기 흡열 실링 툴(32)과 접하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31)은 가열하고, 상기 흡열 실링 툴(32)은 냉각할 수 있는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 흡방열 장치(33)는 전압이 인가되면 그 일면은 방열하고, 그 타면은 흡열함에 따라, 상기 방열 실링 툴(31)은 가열하고, 상기 흡열 실링 툴(32)은 냉각할 수 있는 것일 수 있다.
상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32)의 각 넓은 면에 복수 개가 접하도록 마련될 수 있다. 구체적으로는, 상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31) 및 상기 흡열 실링 툴(32)에서 실링 방향과 교차하는 방향 측 면에 복수 개가 격자형으로 접하도록 마련될 수 있다. 상기 흡방열 장치(33)가 상기 방열 실링 툴(31) 및 상기 흡열 실링 툴(32)에 복수 개 접하도록 마련됨에 따라, 가열 및 냉각이 빠르게 높은 수준으로 일어날 수 있고, 그 가열 및 냉각 상태가 일정하게 유지되기가 용이하다.
상기 실링 툴 조립체는 단열 플레이트(34)를 포함할 수 있다. 상기 단열 플레이트(34)는 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 사이 공간 중 상기 흡방열 장치(33)가 마련되지 않는 부위에 개재될 수 있다. 상기 단열 플레이트(34)는 단열 소재로 이루어질 수 있다. 상기 단열 플레이트(34)는 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 사이에 개재되는 단열 소재의 판재로서, 상기 흡방열 장치(33)가 장착될 수 있는 관통 홀을 구비하는 것일 수 있다. 상기 단열 플레이트(34)가 마련됨으로써, 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 사이의 열 이동은 상기 흡방열 장치(33)가 마련되는 부위를 통해서만 일어나고, 그 이외의 부분에서 상기 방열 실링 툴(31)의 열 에너지가 상기 흡열 실링 툴(32)로 전달되는 것이 방지될 수 있다.
도 9 및 도 10은 열전 소자의 구조 및 본 발명의 실시예 1에 따른 열전 소자의 가열 냉각 작용을 나타낸다. 이들 도면을 참조하면, 상기 흡방열 장치(33)는 열전 소자(펠티어 소자)일 수 있다. 열전 소자는, 복수 쌍의 P형 반도체 및 N형 반도체가 전기적으로는 직렬 및 열적으로는 병렬로 연결됨으로써 제조되고, 일정한 직류 전압이 인가되었을 때 그 일면과 타면 간의 온도 차를 일정하게 유지할 수 있는 반도체 소자의 일종이다.
상기 열전 소자(33)는 상기 흡열 실링 툴(32)로부터 흡수하는 열 에너지를 상기 방열 실링 툴(31)로 방출함으로써 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 사이의 온도 차를 일정하게 유지할 수 있다. 상기 방열 실링 툴(31) 및 상기 흡열 실링 툴(32)이 모두 상온에 있을 때 상기 열전 소자(33)에 직류 전압이 인가되는 경우, 상기 방열 실링 툴(31)은 상온 이상의 온도로 가열될 수 있고, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상온 이하의 온도로 가열될 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(32)이 상기 방열 실링 툴(31)의 양측에 마련되는 경우, 상기 방열 실링 툴(31)이 얻는 열 에너지는 각각의 상기 흡열 실링 툴(32)이 잃는 열 에너지의 두 배일 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 따른 단열 프레임에 실링 툴 조립체가 수용되는 모습을 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는 한 쌍의 상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임(35)을 포함할 수 있다. 상기 단열 프레임(35)은, 그 전체가 단열 소재로 이루어질 수도 있고, 그 각 면을, 특히 바람직하게는 수직방향측 각 면을, 내부 또는 외부에서 커버하는 단열층이 마련되는 것일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 단열 프레임(35)은, 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제1실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버할 수 있다. 실링 툴이 실링 블록에 고정되고, 단열 프레임이 상기 실링 블록만을 커버하는 일반적인 실링 장치에 비하여, 본 실시예에 따른 상기 실링 장치는 상기 실링 툴 조립체 자체를 커버하도록 마련되므로, 상기 실링 툴 조립체로부터 수평방향을 따라 발생하는 복사열 및 대류열로 인한 열 손실을 더욱 효과적으로 저감할 수 있고, 이에 따라, 에너지 효율이 우수하다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치의 배치를 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는, 한 쌍의 상기 실링 툴 조립체 및 이들을 각각 수용하는 한 쌍의 상기 단열 프레임(35)을 포함하는 한 쌍으로 형성되며, 상기 한 쌍의 실링 장치는 각각 상기 제1실링부(143a)의 높이방향 양측에 위치할 수 있다. 상기 방열 실링 툴(31) 및/또는 상기 흡열 실링 툴(32)에 상기 제1홈부(311) 및/또는 상기 제2홈부(321)가 마련되는 경우, 각각의 상기 실링 툴 조립체는 상기 제1홈부(311) 및/또는 상기 제2홈부(321)가 상기 제1실링부(143a)가 마련되는 높이방향 내측을 향하도록 배치될 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는, 상기 방열 실링 툴(31)이 상기 제1실링부(143a)를 높이방향 양측으로부터 가압 및 가열함으로써 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)을 융착하여 상기 제1실링부(143a)를 실링할 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(32)은, 상기 제1실링부(143a)의 길이방향 양측에서 상기 파우치(14)와 접하며, 그 접하는 부위를 냉각할 수 있고, 상기 제1실링부(143a)를 제외한 부위의 상기 절연층(142)의 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치가 파우치를 실링할 때의 열의 이동을 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 열전 소자(33)에 소정의 직류 전압이 인가되면, 상기 열전 소자(33)는 상기 흡열 실링 툴(32)의 열 에너지를 흡열하여, 상기 방열 실링 툴(31)로 방열함으로써, 상기 흡열 실링 툴(32)과 상기 방열 실링 툴(31) 간의 온도 차를 일정하게 유지할 수 있고, 이로써 상기 방열 실링 툴(31)은 상온 이상으로 가열되고, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상온 이하로 냉각될 수 있다. 이때, 상기 방열 실링 툴(31)로부터 상기 흡열 실링 툴(32)로의 전도, 복사, 및 대류로 인한 열 전달은 상기 단열 플레이트(34)에 의하여 차단되므로, 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32) 간에는 상기 흡열 실링 툴(32)로부터 상기 방열 실링 툴(31)로의 일방향 열 전달만이 일어날 수 있다. 가사 상기 방열 실링 툴(31)로부터 상기 흡열 실링 툴(32)로 전달되는 열 에너지가 있다고 하더라도, 이는 다시 상기 열전 소자(33)를 통하여 상기 방열 실링 툴(31)로 재전달될 수 있다. 또한, 상기 단열 플레이트(34) 및 상기 흡열 실링 툴(32)로 인하여, 상기 방열 실링 툴(31)로부터 외부로의 전도, 복사, 및 대류로 인한 열 손실 역시 차단될 수 있다.
상기 방열 실링 툴(31)이 흡수한 열 에너지는, 상기 방열 실링 툴(31)이 접하는 상기 제1실링부(143a)의 표면을 통하여 상기 제1실링부(143a)의 내측에 마련되는 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)에까지 전도될 수 있다. 상기 내부 절연층(142a) 및 상기 리드 필름(131)을 용융시키고 남은 열 에너지는, 상기 파우치(14)를 통하여 상기 제1실링부(143a) 길이방향 양측으로 전도되고, 상기 흡열 실링 툴(32)은 그 전도된 열 에너지를 흡수할 수 있다. 즉, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상기 방열 실링 툴(31)로부터 상기 제1실링부(143a)에 전도되어 상기 리드 필름(131) 및 상기 내부 절연층(142a)을 용융시키고 남은 잔열을 재흡수하여 상기 열전 소자(33)를 통하여 상기 방열 실링 툴(31)로 재공급할 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(32)은 상기 파우치(14) 뿐 아니라, 외부의 공기로부터도 열 에너지를 흡수하여 상기 열전 소자(33)에 재공급할 수 있다.
요컨대, 본 발명의 실시예 1에 따른 실링 장치는, 상기 제1실링부(143a)를 실링하는 데에 쓰이고 남은 에너지를 재흡수하여 활용할 수 있고, 상기 단열 플레이트(34), 상기 흡열 실링 툴(32), 및 상기 단열 프레임(35)이 상기 방열 실링 툴(31)로부터 외부로의 전도, 복사, 및 대류를 통한 열 손실을 차단하여 에너지 효율이 높으며, 동시에 원하는 부위만 타겟팅하여 실링하고 그 주변부는 상온 이하까지 냉각할 수 있어 그 주변부 손상의 위험이 적다는 이점이 있다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2에 따른 실링 장치는 상기 제2실링부(143b)를 실링하는 데에 이용될 수 있다. 이하, 본 실시예에서 별도로 설명되지 않는 부분은 실시예 1에서와 동일하다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 툴 조립체의 구조를 나타내는 분해 사시도 및 사시도이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 실링 장치는, 방열 실링 툴(41), 흡열 실링 툴(42), 및 흡방열 장치(43)를 포함하는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함할 수 있다.
상기 방열 실링 툴(41)은 금속 재질로 이루어질 수 있고, 길이방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
상기 흡열 실링 툴(42)은 금속 재질로 이루어질 수 있고, 길이방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다.
상기 흡열 실링 툴(42)은 상기 방열 실링 툴(41)과 폭방향을 따라 병치될 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(42)은 각각의 상기 실링 툴 조립체에 하나씩 포함될 수도 있고, 두 개씩 포함될 수도 있다. 상기 흡열 실링 툴(42)이 상기 실링 툴 조립체에 하나씩 마련되는 경우, 상기 흡열 실링 툴(42)은 상기 방열 실링 툴(41)에 비하여 폭방향 내측에 위치할 수 있다. 상기 흡열 실링 툴(42)이 상기 실링 툴 조립체에 두 개씩 마련되는 경우, 상기 흡열 실링 툴(42)은 상기 방열 실링 툴(41)의 폭방향 양측에 각각 위치할 수 있다.
상기 흡방열 장치(43)는 상기 방열 실링 툴(41)과 상기 흡열 실링 툴(42) 사이에 개재되어 마련될 수 있다. 상기 흡방열 장치(43)는 그 일면은 방열하고, 그 타면은 흡열할 수 있는 것일 수 있다. 상기 흡방열 장치(43)는 그 일면이 상기 방열 실링 툴(41)과 접하고, 그 타면이 상기 흡열 실링 툴(42)과 접하도록 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 흡방열 장치(43)는 상기 방열 실링 툴(41)은 가열하고, 상기 흡열 실링 툴(42)은 냉각할 수 있는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 흡방열 장치(43)는 전압이 인가되면 그 일면은 방열하고, 그 타면은 흡열함에 따라, 상기 방열 실링 툴(41)은 가열하고, 상기 흡열 실링 툴(42)은 냉각할 수 있는 것일 수 있다. 상기 흡방열 장치(43)는 열전 소자(펠티어 소자)일 수 있다.
상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31)과 상기 흡열 실링 툴(32)의 각 넓은 면에 복수 개가 접하도록 마련될 수 있다. 구체적으로는, 상기 흡방열 장치(33)는 상기 방열 실링 툴(31) 및 상기 흡열 실링 툴(32)에서 실링 방향과 교차하는 방향 측 면에 복수 개가 격자형으로 접하도록 마련될 수 있다. 상기 흡방열 장치(33)가 상기 방열 실링 툴(31) 및 상기 흡열 실링 툴(32)에 복수 개 접하도록 마련됨에 따라, 가열 및 냉각이 빠르게 높은 수준으로 일어날 수 있고, 그 가열 및 냉각 상태가 일정하게 유지되기가 용이하다.
상기 실링 툴 조립체는 단열 플레이트(44)를 포함할 수 있다. 상기 단열 플레이트(44)는 상기 방열 실링 툴(41)과 상기 흡열 실링 툴(42) 사이 공간 중 상기 흡방열 장치(43)가 마련되지 않는 부위에 개재될 수 있다. 상기 단열 플레이트(44)는 단열 소재로 이루어질 수 있다. 상기 단열 플레이트(44)는 상기 방열 실링 툴(41)과 상기 흡열 실링 툴(42) 사이에 개재되는 단열 소재의 판재로서, 상기 흡방열 장치(43)가 장착될 수 있는 관통 홀을 구비하는 것일 수 있다. 상기 단열 플레이트(44)가 마련됨으로써, 상기 방열 실링 툴(41)과 상기 흡열 실링 툴(42) 사이의 열 이동은 상기 흡방열 장치(43)가 마련되는 부위를 통해서만 일어나고, 그 이외의 부분에서 상기 방열 실링 툴(41)의 열 에너지가 상기 흡열 실링 툴(42)로 전달되는 것이 방지될 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예 2에 따른 단열 프레임에 실링 툴 조립체가 수용되는 모습을 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는 한 쌍의 상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임(45)을 포함할 수 있다. 상기 단열 프레임(45)은, 그 전체가 단열 소재로 이루어질 수도 있고, 그 각 면을, 특히 바람직하게는 수직방향측 각 면을, 내부 또는 외부에서 커버하는 단열층이 마련되는 것일 수도 있다. 바람직하게는, 상기 단열 프레임(45)은, 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제1실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버할 수 있다. 실링 툴이 실링 블록에 고정되고, 단열 프레임이 상기 실링 블록만을 커버하는 일반적인 실링 장치에 비하여, 본 실시예에 따른 상기 실링 장치는 상기 실링 툴 조립체 자체를 커버하도록 마련되므로, 상기 실링 툴 조립체로부터 수평방향을 따라 발생하는 복사열 및 대류열로 인한 열 손실을 더욱 효과적으로 저감할 수 있고, 이에 따라, 에너지 효율이 우수하다.
도 18는 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 장치의 배치를 나타낸다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는, 한 쌍의 상기 실링 툴 조립체 및 이들을 각각 수용하는 한 쌍의 상기 단열 프레임(45)을 포함하는 한 쌍으로 형성되며, 상기 한 쌍의 실링 장치는 각각 상기 제2실링부(143b)의 높이방향 양측에 위치할 수 있다.
도 19은 본 발명의 실시예 2에 따른 실링 장치가 파우치를 실링하는 모습을 나타내는 단면도이다. 이를 참조하면, 상기 실링 장치는, 상기 방열 실링 툴(41)이 상기 제2실링부(143b)를 높이방향 양측으로부터 가압 및 가열함으로써 상기 내부 절연층(142a)을 융착하여 상기 제2실링부(143b)를 실링할 수 있다. 이때, 상기 흡열 실링 툴(42)은, 상기 제2실링부(143b)의 폭방향 양측에서 상기 파우치(14)와 접하며, 그 접하는 부위를 냉각할 수 있고, 상기 제2실링부(143b)를 제외한 부위의 상기 절연층(142)의 손상되는 것을 방지할 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (18)

  1. 파우치형 전지 셀에 포함되는 파우치의 길이방향 양단부에 폭방향을 따라 연장되어 마련되는 제1실링부를 융착 실링하는 실링 장치에 있어서,
    폭방향을 따라 연장 형성되는, 방열 실링 툴;
    폭방향을 따라 연장 형성되고, 상기 방열 실링 툴과 길이방향을 따라 병치되는, 흡열 실링 툴; 및
    상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는, 흡방열 장치;를 포함하고, 상기 제1실링부의 높이방향 양측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함하고,
    상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴에 대하여 방열하는 동시에 상기 흡열 실링 툴에 대하여 흡열하는, 실링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡방열 장치는:
    전류가 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나고,
    그 일면은 상기 방열 실링 툴과 접하고, 그 타면은 상기 흡열 실링 툴과 접하도록, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는, 실링 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡방열 장치는, 전류가 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나는, 펠티어 소자인, 실링 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지 셀은 상기 파우치 내부로부터 연장되어 상기 제1실링부를 통하여 돌출되는 전극 리드를 포함하고,
    상기 방열 실링 툴에는 상기 전극 리드의 형상에 대응하는 제1홈부가 마련되는, 실링 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 흡열 실링 툴에는 상기 전극 리드의 형상에 대응하는 제2홈부가 마련되는, 실링 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련되고, 상기 방열 실링 툴에 비하여 길이방향 내측에 배치되는, 실링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 두 개씩 마련되고, 방열 실링 툴의 길이방향 외측 및 내측에 각각 하나씩 배치되는, 실링 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 툴 조립체는, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이 공간 중 상기 흡방열 장치가 마련되지 않는 부위에 개재되는 단열 플레이트를 포함하는, 실링 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임을 포함하는, 실링 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 단열 프레임은, 각각의 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제1실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버하는, 실링 장치.
  11. 파우치형 전지 셀에 포함되는 파우치의 폭방향 일단부에 길이방향을 따라 연장되어 마련되는 제2실링부를 융착 실링하는 실링 장치에 있어서,
    길이방향을 따라 연장 형성되는, 방열 실링 툴;
    길이방향을 따라 연장 형성되고, 상기 방열 실링 툴과 폭방향을 따라 병치되는, 흡열 실링 툴; 및
    상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는, 흡방열 장치;를 포함하고, 상기 제2실링부의 높이방향 양측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 실링 툴 조립체를 포함하고,
    상기 흡방열 장치는 상기 방열 실링 툴에 대하여 방열하는 동시에 상기 흡열 실링 툴에 대하여 흡열하는, 실링 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡방열 장치는:
    전류가 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나고,
    그 일면은 상기 방열 실링 툴과 접하고, 그 타면은 상기 흡열 실링 툴과 접하도록, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이에 개재되는, 실링 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡방열 장치는, 전류가 인가됨에 따라, 그 일면으로부터 방열이 일어나고, 그 타면으로부터는 흡열이 일어나는, 펠티어 소자인, 실링 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 하나씩 마련되고, 상기 방열 실링 툴에 비하여 폭방향 내측에 배치되는, 실링 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡열 실링 툴은, 각각의 상기 실링 툴 조립체마다 두 개씩 마련되고, 방열 실링 툴의 폭방향 외측 및 내측에 각각 하나씩 배치되는, 실링 장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 실링 툴 조립체는, 상기 방열 실링 툴과 상기 흡열 실링 툴 사이 공간 중 상기 흡방열 장치가 마련되지 않는 부위에 개재되는 단열 플레이트를 포함하는, 실링 장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 실링 툴 조립체를 각각 수용하는 한 쌍의 단열 프레임을 포함하는, 실링 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 단열 프레임은, 각각의 상기 실링 툴 조립체에서 상기 제2실링부를 향하는 높이방향 일방 또는 타방을 제외한 상기 실링 툴 조립체의 5방을 커버하는, 실링 장치.
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Citations (6)

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