WO2026005195A1

WO2026005195A1 - 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법

Info

Publication number: WO2026005195A1
Application number: PCT/KR2025/003808
Authority: WO
Inventors: 이영환
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2024-06-27
Filing date: 2025-03-25
Publication date: 2026-01-02
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: KR20260001425A; EP4738501A1; CN121620826A

Abstract

본 발명은 한 쌍의 전극리드가 서로 대향하게 위치하는 전극조립체를 수납하는 제1 포켓부, 및 제1 포켓부 가장자리의 제1 실링부를 포함하는 파우치형 이차전지의 가압 장치로서, 제1 포켓부의 일면을 가압하는 제1 가압부; 및 제1 포켓부의 타면을 가압하는 제2 가압부를 포함하되, 제1 가압부는 제1 포켓부의 일면을 향하여 다수개의 제1 엠보싱이 형성된 제1 가압패드를 갖도록 구비되며, 제2 가압부는 제1 포켓부의 타면을 향하여 다수개의 제2 엠보싱이 형성된 제2 가압패드를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 관한 것이다.

Description

파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법

본 출원은 2024년 06월 27일자 한국 특허 출원 제10-2024-0084885호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

본 발명은 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파우치형 이자천지를 전체적으로 균일하게 가압하여 케이스 내부의 가스를 제거할 수 있는 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지는 다양한 모바일 기기의 에너지원으로 사용되고 있다. 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.

일반적인 파우치형 이차전지 제조공정은 라미네이트 시트로 이루어진 전지 케이스 수용 공간에 전극 조립체를 삽입하고, 전지 케이스 내부에 전해액을 주액한 후 밀봉하고 활성화 공정을 수행하는 과정을 포함하고 있다.

하지만 전해액을 주액할 시 케이스 내부의 가스, 또는 주액 과정에서 발생하는 버블로 인해 주액된 전해액이 전극 조립체에 충분히 함침되지 못하는 경우가 발생하는데, 이는 활성화공정을 거치더라도 미충방전부의 발생을 초래하여 전지 용량이 감소하는 등의 원인으로 작용한다.

물론, 활성화 공정에서도 전해액과 전극의 화학 작용 및 부반응 등에 의해 다량의 가스가 발생한다.

도 1은 종래기술에 따른 이차전지 가압장치의 일부를 나타낸 개념도이고, 도 2는 파우치형 이차전지를 설명하기 위한 평면도이며, 도 3은 파우치형 이차전지를 설명하기 위한 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 파우치형 이차전지(10)의 디가싱 롤러 프레스 공정 진행 시, 가압롤러(20)가 제1 포켓부(11)를 롤링 가압함으로써, 제1 포켓부(11) 내부에 위치하는 가스가 제2 포켓부(12)로 이동시키면서 제거하였다.

그러나 가압롤러(20)가 제1 포켓부(11) 양측에 위치해야 하며, 또 가압롤러(20)는 제1 포켓부(11)와 수직 및 수평방향으로 구동해야 하므로 장치가 복잡하다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2018-0025805호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 전해액 주액 과정이나 활성화 공정에서 생성된 가스를 용이하게 제거하면서도 장치의 구조가 간단한 파우치형 이차전지 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치는, 한 쌍의 전극리드(13)가 서로 대향하게 위치하는 전극조립체를 수납하는 제1 포켓부(11), 및 상기 제1 포켓부(11) 가장자리의 제1 실링부(S1)를 포함하는 파우치형 이차전지(10)의 가압 장치로서, 상기 제1 포켓부(11)의 일면을 가압하는 제1 가압부(100); 및 상기 제1 포켓부(11)의 타면을 가압하는 제2 가압부(200)를 포함하되, 상기 제1 가압부(100)는 상기 제1 포켓부(11)의 일면을 향하여 다수개의 제1 엠보싱(111)이 형성된 제1 가압패드(110)를 갖도록 구비되며, 상기 제2 가압부(200)는 상기 제1 포켓부(11)의 타면을 향하여 다수개의 제2 엠보싱(211)이 형성된 제2 가압패드(210)를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 파우치형 이차전지(10)가 수직방향으로 위치할 시, 상기 제1 엠보싱(111)과 상기 제2 엠보싱(211)은 하측으로 갈수록 상기 제1 포켓부(11)와 근접하는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 엠보싱(111)과 상기 제2 엠보싱(211)은 하측으로 갈수록 돌출 높이가 커지는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)는 탄성부재로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 탄성부재는 실리콘 소재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 엠보싱(111)과 상기 제2 엠보싱(211)은 상기 제1 포켓부(11)와 맞닿을 시, 일시적으로 평면 형상이 되는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 가압패드(110)는 상기 제1 포켓부(11) 일면의 라운드진 슬라이딩부(11b)를 가압하는 제1 융기부(112)를 포함하고, 상기 제2 가압패드(210)는 상기 제1 포켓부(11) 타면의 라운드진 슬라이딩부(11b)를 가압하는 제2 융기부(212)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 융기부(112)와 상기 제2 융기부(212)는 상기 슬라이딩부(11b)의 라운드진 형상에 대응하는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 한다

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 가압부(100)는 상기 제1 가압패드(110)를 지지하도록 상기 제1 가압패드(110) 일면에 구비되는 제1 가압 플레이트(120)를 포함하고, 상기 제2 가압부(200)는 상기 제2 가압패드(210)를 지지하도록 상기 제2 가압패드(210) 타면에 구비되는 제2 가압 플레이트(220)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치에서, 상기 제1 가압부(100)와 제2 가압부(200)를 구동시킬 수 있도록 제1 구동부재(310)와 제2 구동부재(320)를 포함하는 구동부(300)를 더 포함하되, 상기 제1 구동부재(310)는 상기 제1 가압 플레이트(120) 일면에 연결되어 상기 제1 가압패드(110)가 상기 제1 포켓부(11)의 일면을 향하도록 이동시키고, 상기 제2 구동부재(320)는 상기 제2 가압 플레이트(220) 타면에 연결되어 상기 제2 가압패드(210)가 상기 제1 포켓부(11)의 타면을 향하도록 이동시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치를 이용한 파우치형 이차전지 가압 방법은, (S1) 상기 제1 가압부(100)와 상기 제2 가압부(200) 사이에 상기 파우치형 이차전지(10)를 위치시키는 단계; (S2) 상기 제1 구동부재(310) 및 제2 구동부재(320)를 작동시켜, 상기 제1 가압부(100) 및 상기 제2 가압부(200)를 상기 파우치형 이차전지(10)의 일면 및 타면으로 각각 이동시키는 단계; 및 (S3) 상기 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)가 상기 제1 포켓부(11)를 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 방법은, 상기 (S3) 단계에서, 상기 제1 포켓부(11)의 하측이 가장 먼저 상기 제1 가압패드(110) 및 제2 가압패드(210)와 맞닿는 것을 특징으로 한다.

또, 본원의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 방법은, 상기 (S3) 단계에서, 상기 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)는 상기 제1 포켓부(11) 일면과 타면의 슬라이딩부(11b)와 맞닿는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 의하면, 전극조립체를 수납하는 제1 포켓부의 일면 및 타면을 가압하는 가압부의 구동부는 수평 또는 수직 왕복 운동만으로도 제1 포켓부를 가압할 수 있어 장치의 구조가 간단하다는 이점이 있다.

또, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 의하면, 전극조립체를 수납하는 제1 포켓부의 일면 및 타면을 가압하는 가압부가 엠보싱이 형성된 가압패드로 구비됨으로써, 제1 포켓부 내부에 있는 가스를 효과적으로 제거할 수 있다는 이점이 있다.

또, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 의하면, 가압패드의 엠보싱은 하측으로 갈수록 돌출 높이가 커지고, 상측으로 갈수록 돌출 높이가 낮아지도록 형성됨으로써, 가스 배출이 용이할 뿐만 아니라, 전극 조립체의 전해액 함침 성능도 향상될 수 있다는 이점이 있다.

게다가 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 의하면, 가압패드가 제1 포켓부의 라운드진 슬라이딩부를 가압하는 융기부를 포함하기 때문에, 슬라이딩부 내부에 있는 가스까지도 제거할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 이차전지 가압장치의 일부를 나타낸 개념도이다.

도 2는 파우치형 이차전지를 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 파우치형 이차전지를 설명하기 위한 측면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태의 정면도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 정면도이다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예의 변형예로서 제1 가압 플레이트의 수납부에 제1 가압패드가 수납된 모습을 설명하기 위한 정면도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태의 정면도이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 정면도이다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태를 상측에서 바라본 도면이다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이다.

도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 도면이다.

도 14는 본 발명에 따른 가압 장치를 이용하여 파우치형 이차전지를 가압하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치 및 이를 이용한 가압 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는 한 쌍의 전극리드(13)가 서로 대향하게 위치하는 전극조립체(미도시)를 수납하는 제1 포켓부(11), 제1 포켓부(11) 가장자리의 제1 실링부(S1), 가스 포집을 위한 제2 포켓부(12), 및 제2 포켓부(12) 가장자리의 제2 실링부(S2)로 구성된다.

제1 실링부(S1)는 한 쌍의 전극리드(13)가 위치하는 제1 포켓부(11)의 양측(도 2 기준, 3시-9시 방향) 가장자리가 실링되어 형성될 수 있으며, 제2 실링부(S2)는 한 쌍의 전극리드(13)가 돌출되지 않은 제2 포켓부(12)의 상측(도 2 기준, 12시 방향) 가장자리가 실링되어 형성될 수 있다.

한 쌍의 전극리드(13)는 양극 전극리드 및 음극 전극리드로 구비될 수 있다.

한편, 파우치형 이차전지는 외부 피복층, 금속층 및 내부 피복층으로 이루어진 라미네이트 시트를 사용하여 제1 포켓부(11)와 제2 포켓부(12)를 형성시킨다.

내부 피복층은 전극조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다.

이러한 내부 피복층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌아크릴산, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성 이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.

내부 피복층과 접하는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.

그리고 금속층의 타측면에는 외부 피복층이 구비되며, 이러한 외부 피복층은 전극조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

한편 제1 포켓부(11)에 수납되는 전극조립체는 긴 시트형의 음극과 양극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 전극 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 전극 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 전극 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 전극 조립체 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한하지 않는다.

양극은 양극 집전체와, 양극 집전체 상면과 하면에 도포되는 양극 활물질을 포함하여 구성되며, 양극 활물질에는 도전재 및 바인더가 혼합될 수 있고, 필요에 따라서는 충진제를 더 첨가하기도 한다.

음극은 음극 집전체와, 음극 집전체 하면과 상면에 도포되는 음극 활물질을 포함하여 구성되며, 음극 활물질에는 도전재와 바인더가 추가적으로 혼합되어 음극 집전체에 코팅될 수 있다.

분리막은 전술한 음극과 양극 사이 쇼트(short)를 방지하고 리튬이온의 이동만 가능하게 하는데, 이러한 분리막의 소재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이중층, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 삼중층, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 삼중층, 및 유기 섬유필터 종이 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.

한편, 전극조립체를 구성하는 전극 제조 시, 전극 물질을 슬러리 상태로 코팅하는데, 이때 슬러리의 유동성에 의해 전극의 중앙부는 평평하되, 전극의 가장자리는 얇아지게 되는, 소위 전극의 슬라이딩 영역이 형성될 수 있다.

이에, 전극조립체가 수납되는 제1 포켓부(11)는 슬러리가 평평하게 코팅된 전극의 중앙부 영역에 대응되는 평탄부(11a)와, 전극의 슬라이딩 영역에 대응되는 슬라이딩부(11b)가 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태의 정면도, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 정면도이다.

전술한 구성을 갖는 파우치형 이차전지(10)의 제1 포켓부(11)를 가압하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치는, 제1 가압부(100), 제2 가압부(200) 및 구동부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 가압부(100) 및 제2 가압부(200)는, 파우치형 이차전지(10)를 수직방향(도 4 기준, 12시-6시 방향)으로 위치시킨 상태에서, 제1 포켓부(11)를 사이에 두고 서로 맞닿아지도록 구비될 수 있다. 이때 제1 가압부(100)는 제1 포켓부(11)의 일면(도 4 기준, 9시 방향)을 가압하고, 제2 가압부(200)는 제1 포켓부(11)의 타면(도 4 기준, 3시 방향)을 가압하도록 구비될 수 있다.

먼저, 제1 가압부(100)는 제1 가압패드(110) 및 제1 가압 플레이트(120)를 포함할 수 있다. 제1 가압패드(110)는 제1 포켓부(11)의 일면에 접촉하며 제1 포켓부(11)의 일면을 가압하도록 구비될 수 있다.

제1 가압패드(110)는 탄성부재로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 가압패드(110)는 탄성부재로 구비되어 제1 포켓부(11)의 일면을 가압할 때, 압축될 수 있으며, 이후 가압이 해제될 때 탄성 복원력에 의해 형상이 복원될 수 있다. 보다 자세하게, 탄성부재는 내열성 및 내압성을 지니면서 형상이 자유롭게 변할 수 있는 소재로 구비될 수 있으며, 일 예로 실리콘 소재를 포함할 수 있다.

제1 가압패드(110)에는 제1 포켓부(11)의 일면을 향하여 다수개의 제1 엠보싱(111), 보다 상세하게, 중앙부가 제1 포켓부(11)의 일면을 향해 볼록하게 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 엠보싱(111)은, 일측에서 바라볼 때, 원형 형상으로 형성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또 제1 엠보싱(111)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면과 맞닿은 후 제1 포켓부(11)를 가압할 시, 볼록하게 돌출된 타면이 편평해지며, 볼록한 면이 일시적으로 평면 형상이 될 수 있다.

제1 가압 플레이트(120)는 제1 가압패드(110)의 일면에 배치되어 제1 가압패드(110)를 지지하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 가압 플레이트(120)는 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면을 가압할 때 이를 지지할 수 있도록 강성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.

제2 가압부(200)는 제2 가압패드(210) 및 제2 가압 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 제2 가압패드(210)는 제1 포켓부(11)의 타면에 접촉하며 제1 포켓부(11)의 타면을 가압하도록 구비될 수 있다.

제2 가압패드(210)는 탄성부재로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제2 가압패드(210)는 탄성부재로 구비되어 제1 포켓부(11)의 타면을 가압할 때, 압축될 수 있으며, 이후 가압이 해제될 때 탄성 복원력에 의해 형상이 복원될 수 있다. 보다 자세하게, 탄성부재는 내열성 및 내압성을 지니면서 형상이 자유롭게 변할 수 있는 소재로 구비될 수 있으며, 일예로 실리콘 소재를 포함할 수 있다.

제2 가압패드(210)에는 제1 포켓부(11)의 타면을 향하여 다수개의 제2 엠보싱(211), 보다 상세하게, 중앙부가 제1 포켓부(11)의 타면을 향해 볼록하게 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 제2 엠보싱(211)은, 타측에서 바라볼 때, 원형 형상으로 형성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

또 제2 엠보싱(211)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면과 맞닿은 후 제1 포켓부(11)를 가압할 시, 볼록하게 돌출된 일면이 편평해지며, 볼록한 면이 일시적으로 평면 형상이 될 수 있다.

제2 가압 플레이트(220)는 제2 가압패드(210)의 타면에 배치되어 제2 가압패드(210)를 지지하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 제2 가압 플레이트(220)는 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면을 가압할 때 이를 지지할 수 있도록 강성을 갖는 소재로 형성될 수 있다.

구동부(300)는 제1 구동부재(310)와 제2 구동부재(320)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 제1 구동부재(310)는 제1 가압부(100)를 구동시킬 수 있도록 구비될 수 있다. 보다 자세하게, 제1 구동부재(310)는 제1 가압 플레이트(120) 일면에 연결되어 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면에 맞닿도록 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 제1 구동부재(310)는 제1 가압부(100)가 제1 포켓부(11)의 일면을 향하도록 제1 가압부(100)를 타측(도 4 기준, 3시 방향)으로 이동시키는 전진 운동, 제1 가압부(100)가 제1 포켓부(11)의 일면으로부터 이격되도록 제1 가압부(100)를 일측(도 4 기준, 9시 방향)으로 이동시키는 후진 운동을 제공할 수 있다.

이러한 제1 구동부재(310)는 이동 구동력을 제1 가압 플레이트(120)에 제공하여 제1 가압 플레이트(120)가 제1 포켓부(11) 측으로 이동됨과 동시에 제1 가압패드(110)도 함께 구동되며, 제1 구동부재(310)가 제공하는 전진 구동량에 따라 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면에 가하는 가압력이 제공될 수 있다.

이때, 제1 가압패드(110)에 형성된 제1 엠보싱(111)에 의해 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면을 균일하게 가압할 수 있다.

제2 구동부재(320)는 제2 가압부(200)를 구동시킬 수 있도록 구비될 수 있다. 보다 자세하게, 제2 구동부재(320)는 제2 가압 플레이트(220) 타면에 연결되어 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면에 맞닿도록 이동시킬 수 있다.

예를 들어, 제2 구동부재(320)는 제2 가압부(200)가 제1 포켓부(11)의 타면을 가압하도록 제2 가압부(200)를 일측(도 4 기준, 9시 방향)으로 이동시키는 전진 운동, 제2 가압부(200)가 제1 포켓부(11)의 타면으로부터 이격되도록 제2 가압부(200)를 타측(도 4 기준, 3시 방향)으로 이동시키는 후진 운동을 제공할 수 있다.

이러한 제2 구동부재(320)는 이동 구동력을 제2 가압 플레이트(220)에 제공하여 제2 가압 플레이트(220)가 제1 포켓부(11) 측으로 이동됨과 동시에 제2 가압패드(210)도 함께 구동되며, 제2 구동부재(320)가 제공하는 전진 구동량에 따라 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면에 가하는 가압력이 제공될 수 있다.

이때, 제2 가압패드(210)에 형성된 제2 엠보싱(211)에 의해 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면을 균일하게 가압할 수 있다.

제1 구동부재(310)와 제2 구동부재(320)는 전술한 운동이 가능하다면 특별히 제한하지 않지만, 일 예로 실린더 일 수 있다.

제1 가압 플레이트(120)와 제2 가압 플레이트(220) 구성을 제외하고 나머지는 전술한 제1 실시예와 동일하다.

제1 가압 플레이트(120)에는 제1 가압패드(110)의 수납이 가능하도록 일측으로 일부가 함몰되어 형성된 수납부가 구비될 수 있다. 이때, 수납부의 함몰 깊이는 제1 엠보싱(111)이 돌출된 높이보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

수납부는 제1 가압패드(110)의 수납이 가능하도록 제1 가압패드(110)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 수납부가 형성된 제1 가압 플레이트(120)에 의해, 제1 가압패드(110)는 제1 가압 플레이트(120)의 수납부에 탈착 또는 부착이 가능할 수 있다.

또 제2 가압 플레이트(220)에는 제2 가압패드(210)의 수납이 가능하도록 타측으로 일부가 함몰되어 형성된 수납부가 구비될 수 있다. 이때, 수납부의 함몰 깊이는 제2 엠보싱(211)이 돌출된 높이보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

수납부는 제2 가압패드(210)의 수납이 가능하도록 제2 가압패드(210)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 수납부가 형성된 제2 가압 플레이트(220)에 의해, 제2 가압패드(210)는 제2 가압 플레이트(220)의 수납부에 탈착 또는 부착이 가능할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태의 정면도이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이다. 또, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 정면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치는 제1 실시예와 동일하게, 제1 가압부(100), 제2 가압부(200) 및 구동부(300)를 포함한다.

그러나, 제1 실시예와 달리 제2 실시예에서는, 파우치형 이차전지(10)가 수직 방향으로 위치할 시, 제1 가압패드(110)의 제1 엠보싱(111)과 제2 가압패드(210)의 제2 엠보싱(211)이 하측(도 8 기준, 6시 방향)으로 갈수록 제1 포켓부(11)와 근접하는 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 상측과 하측은, 파우치형 이차전지(10)가 수직 방향으로 위치할 때 제2 포켓부(12)를 향하는 방향이 상측(도 8 기준, 12시 방향)이고, 제1 포켓부(11)를 향하는 방향이 하측(도 8 기준, 6시 방향)이다.

예를 들어, 제1 가압패드(110) 및 제2 가압패드(210)의 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 하측으로 갈수록 제1 포켓부(11)와 근접하도록 파우치형 이차전지(10)와 평행이 아닌 일정각도 기울어지도록 구비될 수 있다.

또한, 다른 예로, 제1 가압패드(110) 및 제2 가압패드(210)의 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 하측으로 갈수록 제1 포켓부(11)와 근접하도록, 제1 가압 플레이트(120)와 제2 가압 플레이트(220)가 하측으로 갈수록 제1 포켓부(11)를 향해 돌출되는 경사진 형상으로 구비될 수 있다.

보다 바람직하게, 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 하측(도 8 기준, 6시 방향)으로 갈수록 돌출 높이가 커지도록 형성될 수 있다. 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 상측(도 8 기준, 12시 방향)으로 갈수록 돌출 높이가 작아질 수 있다.

여기서 제1 엠보싱(111)의 돌출 높이는 제1 가압 플레이트(120)로부터 제1 포켓부(11)를 향해 타측(도 8 기준, 3시 방향)으로 돌출된 높이이고, 제2 엠보싱(211)의 돌출 높이는 제2 가압 플레이트(220)로부터 제1 포켓부(11)를 향해 일측(도 8 기준, 9시 방향)으로 돌출된 높이를 의미한다.

전술한 바와 같이, 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)이 하측으로 갈수록 제1 포켓부(11)와 근접하도록 구비됨에 따라, 제1 가압부(100)와 제2 가압부(200)가 제1 포켓부(11)를 가압할 때, 제1 엠보싱(111) 및 제2 엠보싱(211)은 제1 포켓부(11)의 하측과 가장 먼저 맞닿으며, 따라서 제1 포켓부(11)를 하단부터 상단을 향해 순차적으로 가압할 수 있다.

또한, 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 하측으로 갈수록 돌출 높이가 커질 뿐만 아니라 크기가 커지도록 구비될 수 있음은 물론이다.

제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210) 각각은 다수개의 제1 엠보싱(111) 및 다수개의 제2 엠보싱(211)의 사이 간격이 하측으로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면을 가압할 때, 가장 하측에 위치하는 제1 엠보싱(111)이 제1 포켓부(11)의 일면에 가장 먼저 맞닿고, 이후 상측을 향해 순차적으로 맞닿으며 제1 포켓부(11)의 일면을 가압할 수 있다. 이때, 가장 하측에 위치하는 제1 엠보싱(111)은 가장 상측에 위치하는 제1 엠보싱(111)이 제1 포켓부(11)의 일면을 가압하기까지 계속해서 제1 엠보싱(111)을 가압하기 때문에, 볼록하게 돌출된 타면이 제1 포켓부(11)의 일면을 따라 눌리면서 퍼지게 될 수 있다. 이에 의해, 제1 가압패드(110)는 제1 엠보싱(111)의 돌출 높이 및 크기에 따라 제1 엠보싱(111)들의 사이 간격을 설정할 수 있다.

제2 가압패드(210)의 경우에도, 전술한 제1 가압패드(110)와 동일한 구성으로 이루어지며, 제2 엠보싱(211)의 돌출 높이 및 크기에 따라 다수개의 제2 엠보싱(211)의 사이 간격을 설정할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지 제1 포켓부의 일측 및 타측에 위치한 상태를 상측에서 바라본 도면이고, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치의 제1 가압부의 사시도이다. 또, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가압 장치가 파우치형 이차전지의 제1 포켓부를 가압하는 모습의 도면이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 장치는 제1 실시예 및 제2 실시예와 동일하게, 제1 가압부(100), 제2 가압부(200) 및 구동부(300)를 포함한다.

그러나, 제1 실시예 및 제2 실시예와 달리 제3 실시예에서는, 제1 가압패드(110)가 제1 융기부(112)를 더 포함하고, 제2 가압패드(210)가 제2 융기부(212)를 더 포함하여 구비될 수 있다.

제1 가압패드(110)의 제1 융기부(112)는 제1 포켓부(11) 일면의 라운드진 슬라이딩부(11b)를 가압하도록 구비될 수 있고, 제2 가압패드(210)의 제2 융기부(212)는 제1 포켓부(11) 타면의 라운드진 슬라이딩부(11b)를 가압하도록 구비될 수 있다. 이때, 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)에 형성된 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)은 제1 포켓부(11)의 양면 평탄부(11a)를 가압할 수 있다.

제1 융기부(112)와 제2 융기부(212)는 슬라이딩부(11b)의 라운드진 형상에 대응하는 형상으로 구비될 수 있으며, 제1 융기부(112)와 제2 융기부(212)는 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)의 돌출 높이보다 더 돌출되도록 구비될 수 있다. 보다 자세하게, 제1 융기부(112)와 제2 융기부(212)는 가장 하측에 위치하는 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)의 돌출 높이보다 더 돌출되도록 구비될 수 있다.

예를 들어, 제1 융기부(112)와 제2 융기부(212)는, 슬라이딩부(11b)의 가장 낮은 높이와 평탄부(11a)의 높이 차이만큼 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)으로부터 더 돌출되도록 구비될 수 있다.

도 8 내지 10, 및 도 14를 함께 참조하면서 제2 실시예에 따른 가압 장치를 예를 들어 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지의 가압 방법은, (S1) 제1 가압부(100)와 제2 가압부(200) 사이에 파우치형 이차전지(10)를 위치시키는 단계, (S2) 제1 구동부재(310) 및 제2 구동부재(320)를 작동시켜, 제1 가압부(100) 및 제2 가압부(200)를 파우치형 이차전지(10)의 일면 및 타면으로 각각 이동시키는 단계, 및 (S3) 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)를 가압하는 단계를 포함한다.

(S2) 단계에서, 제1 구동부재(310)는 제1 가압부(100)가 제1 포켓부(11)의 일면에 맞닿도록 제1 가압부(100)를 타측(도 8 기준, 3시 방향)으로 이동시키고, 제2 구동부재(320)는 제2 가압부(200)가 제1 포켓부(11)의 타면에 맞닿도록 제2 가압부(200)를 일측(도 8 기준, 9시 방향)으로 이동시킬 수 있다.

또, (S3) 단계에서, 제1 구동부재(310)는 제1 가압부(100)를 타측으로 더 이동시켜 제1 가압패드(110)가 제1 포켓부(11)의 일면을 가압하고, 제2 구동부재(320)는 제2 가압부(200)를 일측으로 더 이동시켜 제2 가압패드(210)가 제1 포켓부(11)의 타면을 가압할 수 있다.

이때 제1 포켓부(11)의 하측이 제1 가압패드(110) 및 제2 가압패드(210)와 가장 먼저 맞닿을 수 있다. 다시 말해, (S3) 단계에서, 제1 가압패드(110)의 가장 하측에 위치하는 제1 엠보싱(111)과 제2 가압패드(210)의 가장 하측에 위치하는 제2 엠보싱(211)이 제1 포켓부(11)에 가장 먼저 맞닿을 수 있다.

이에 따라, 제1 가압부(100)와 제2 가압부(200)가 제1 포켓부(11)를 가압할 때, 가장 하측에 위치하는 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)이 제1 포켓부(11)의 하측과 가장 먼저 맞닿으며, 이후 제1 포켓부(11)를 하단부터 상단을 향해 순차적으로 가압한다.

결과적으로, 제1 가압패드(110)의 제1 엠보싱(111)과 제2 가압패드(210)의 제2 엠보싱(211)에 의해 제1 포켓부(11) 내부에 존재하는 가스를 아래에서부터 상부, 즉 제2 포켓부(12)로 이동시킬 수 있다. 물론 제1 포켓부(11)에 수납된 전해액도 제1 엠보싱(111)과 제2 엠보싱(211)의 가압에 의해 전해액이 상부로 이동하기 때문에 전극조립체의 전해액 함침 성능도 향상시킬 수 있다.

도 11 내지 13에 도시한 본 발명의 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지 가압 장치를 이용한 가압 방법은, 전술한 파우치형 이차전지 가압 방법과 동일하다.

다만, (S3) 단계에서, 제1 가압패드(110)와 제2 가압패드(210)는 제1 포켓부(11) 일면과 타면의 슬라이딩부(11b)와 맞닿을 수 있다.

다시 말해, (S3) 단계에서, 제1 가압패드(110)의 제1 융기부(112)는 제1 포켓부(11) 일면의 슬라이딩부(11b)와 맞닿으며, 제2 가압패드(210)의 제2 융기부(212)는 제1 포켓부(11) 타면의 슬라이딩부(11b)와 맞닿을 수 있다.

이때, 제1 융기부(112)와 제2 융기부(212)는 제1 포켓부(11)의 슬라이딩부(11b)를 가압하기 때문에, 슬라이딩부(11b)에 위치하는 가스까지도 효과적으로 제거할 수 있다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

(부호의 설명)

10: 파우치형 이차전지

11: 제1 포켓부

11a: 평탄부 11b: 슬라이딩부

12: 제2 포켓부

13: 전극리드

100: 제1 가압부

110: 제1 가압패드

111: 제1 엠보싱 112: 제1 융기부

120: 제1 가압 플레이트

200: 제2 가압부

210: 제2 가압패드

211: 제2 엠보싱 212: 제2 융기부

220: 제2 가압 플레이트

300: 구동부

310: 제1 구동부재

320: 제2 구동부재

S1: 제1 실링부

S2: 제2 실링부

Claims

한 쌍의 전극리드가 서로 대향하게 위치하는 전극조립체를 수납하는 제1 포켓부, 및 상기 제1 포켓부 가장자리의 제1 실링부를 포함하는 파우치형 이차전지의 가압 장치로서,

상기 제1 포켓부의 일면을 가압하는 제1 가압부; 및

상기 제1 포켓부의 타면을 가압하는 제2 가압부를 포함하되,

상기 제1 가압부는 상기 제1 포켓부의 일면을 향하여 다수개의 제1 엠보싱이 형성된 제1 가압패드를 갖도록 구비되며,

상기 제2 가압부는 상기 제1 포켓부의 타면을 향하여 다수개의 제2 엠보싱이 형성된 제2 가압패드를 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제1항에 있어서,

상기 파우치형 이차전지가 수직방향으로 위치할 시, 상기 제1 엠보싱과 상기 제2 엠보싱은 하측으로 갈수록 상기 제1 포켓부와 근접하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 엠보싱과 상기 제2 엠보싱은 하측으로 갈수록 돌출 높이가 커지는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 가압패드와 제2 가압패드는 탄성부재로 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제4항에 있어서,

상기 탄성부재는 실리콘 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 엠보싱과 상기 제2 엠보싱은 상기 제1 포켓부와 맞닿을 시, 일시적으로 평면 형상이 되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 가압패드는 상기 제1 포켓부 일면의 라운드진 슬라이딩부를 가압하는 제1 융기부를 포함하고,

상기 제2 가압패드는 상기 제1 포켓부 타면의 라운드진 슬라이딩부를 가압하는 제2 융기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제7항에 있어서,

상기 제1 융기부와 상기 제2 융기부는 상기 슬라이딩부의 라운드진 형상에 대응하는 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 가압부는 상기 제1 가압패드를 지지하도록 상기 제1 가압패드 일면에 구비되는 제1 가압 플레이트를 포함하고,

상기 제2 가압부는 상기 제2 가압패드를 지지하도록 상기 제2 가압패드 타면에 구비되는 제2 가압 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제9항에 있어서,

상기 제1 가압부와 제2 가압부를 구동시킬 수 있도록 제1 구동부재와 제2 구동부재를 포함하는 구동부를 더 포함하되,

상기 제1 구동부는 상기 제1 가압 플레이트 일면에 연결되어 상기 제1 가압패드가 상기 제1 포켓부의 일면을 향하도록 이동시키고,

상기 제2 구동부재는 상기 제2 가압 플레이트 타면에 연결되어 상기 제2 가압패드가 상기 제1 포켓부의 타면을 향하도록 이동시키는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지의 가압 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 파우치형 이차전지의 가압장치를 이용한 파우치형 이차전지 가압 방법으로서,

(S1) 상기 제1 가압부와 상기 제2 가압부 사이에 상기 파우치형 이차전지를 위치시키는 단계;

(S2) 상기 제1 구동부재 및 제2 구동부재를 작동시켜, 상기 제1 가압부 및 상기 제2 가압부를 상기 파우치형 이차전지의 일면 및 타면으로 각각 이동시키는 단계; 및

(S3) 상기 제1 가압패드와 제2 가압패드가 상기 제1 포켓부를 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 가압 방법.
제11항에 있어서,

상기 (S3) 단계에서, 상기 제1 포켓부의 하측이 가장 먼저 상기 제1 가압패드 및 제2 가압패드와 맞닿는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 가압 방법.
제11항에 있어서,

상기 (S3) 단계에서, 상기 제1 가압패드와 제2 가압패드는 상기 제1 포켓부 일면과 타면의 슬라이딩부와 맞닿는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 가압 방법.