KR101750085B1 - 전지셀 가공 장치 및 이를 이용한 전지셀의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치로서, 전지셀에 대응하는 크기의 만입부가 형성되어 있는 지그; 상기 지그에 전지셀이 장착된 상태에서 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부; 상기 실링부의 단부을 포함하여 전극조립체 수납부의 외측면과 상기 지그의 만입부의 내측벽 사이에 절연성 물질을 주입하기 위한 인젠션부; 및 상기 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 전지셀 가공 장치 및 이를 이용한 전지셀의 제조방법에 관한 것이다.
최근 사용량이 증가하고 있는 이차전지는, 전지의 형상 면에서 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.
전지케이스(20)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(30)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다. 도 1에서와 같은 적층형 전극조립체(30)의 경우, 다수의 양극 탭들(40)과 다수의 음극 탭들(50)이 전극리드(60, 70)에 함께 결합될 수 있도록, 전지케이스(20)의 내부 상단은 전극조립체(30)로부터 이격되어 있다.
이러한 파우치형 전지는 전극조립체를 라미네이트 시트에 수납하고 전해액을 주입하여 열융착 등으로 밀봉하는 단계에서, 열융착 부위(실링부)가 전해액 주입과정에서의 오염과 라미네이트 시트의 최내측 수지층에서의 과다한 용융 현상 및/또는 가압으로 인한 내측 수지층의 외부로의 돌출로 인하여, 열융착을 행한 이후에도 완전한 실링 상태를 유지하기 어려워 수분의 침투가 용이하고 전해액의 누액 가능성이 존재하는 문제점이 있다.
또한, 파우치형 전지는 전지케이스인 라미네이트 시트의 단부에서 금속층이 노출됨으로 인해 절연 파괴 현상이 초래될 수 있고, 상기 단부의 열융착 부위를 통해 수분 등이 침해하는 가능성이 존재한다.
이와 관련하여, 종래의 기술들은 실링부 외각에 PET 라벨(label) 및 테이프를 이용하여 절연을 시도하는 전지를 개시하고 있다. 그러나, PET 라벨 및 테이프를 이용하여 실링부 외각을 절연할 경우, 라벨 및 테이프의 벗겨짐 현상이 나타나거나 기포 또는 주름 등의 불량이 발생하는 문제점이 있다.
이에, 일부 선행기술들 에서는 실링부 외곽에 밀폐보조제로서 자외선 경화제 등의 절연성 물질을 도포하여 경화시킴으로써, 밀봉성을 향상시킨 파우치형 전지를 개시하고 있다. 그러나, 얇은 수직 단면상의 실링부 외곽에 소정의 점도와 유동성을 가진 자외선 경화제 등의 절연성 물질을 도포하는 작업이 용이하지 않으므로 불량이 발생할 가능성이 높다.
또한, 이러한 기술들은 실링부의 외곽을 따라 일직선으로 도포하는 방식을 주로 사용하므로, 특히, 전지 케이스의 외관을 형성하기 위하여 실링부를 수직 절곡한 전지 케이스의 경우, 실링부의 수직 단부가 일직선 상으로 일정하게 형성되지 않으므로, 도포하는 과정에서 절연성 물질이 수직 단부를 따라 안정적으로 도포되기 어려우며, 하단으로 흘러내려 전지의 밀봉성 향상 효과를 감소시킬 수 있는 문제점이 있다. 결과적으로, 상기 기술은 실제 양산 공정에 적용하기에 적합하지 않다.
따라서, 파우치형 전지에서 실링부의 밀봉성을 향상시키고 절연 파괴 현상을 방지하기 위해 절연성 물질을 사용하는 경우의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 목적은 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치를 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부 및 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성함으로써, 일정하지 않은 실링부의 형상을 따라 절연성 물질을 안정적으로 부가하여 실링부에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 문제점과 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 해결할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 작업 대비 공정 단순화 및 외관 불량등의 문제점을 해결하고 수율 향상 및 높은 양품률을 확보하면서 제조공정이 용이한 전지셀 가공 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장치는,
전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치로서,
전지셀에 대응하는 크기의 만입부가 형성되어 있는 지그;
상기 지그에 전지셀이 장착된 상태에서 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부;
상기 실링부의 단부을 포함하여 전극조립체 수납부의 외측면과 상기 지그의 만입부의 내측벽 사이에 절연성 물질을 주입하기 위한 인젠션부; 및
상기 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부;
를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 전지셀은 전지셀의 외관을 형성하기 위하여 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 전지케이스의 실링부를 수직으로 절곡하게 되며, 실링부의 수직 단부가 일직선 상으로 일정하게 형성되지 않으므로, 도포하는 과정에서 절연성 물질이 수직 단부를 따라 안정적으로 도포되기 어려우므로, 불량이 발생할 가능성이 매우 높다.
반면에, 본 발명에 따르면, 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치를 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부 및 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성함으로써, 일정하지 않은 실링부의 형상을 따라 절연성 물질을 안정적으로 부가하여 실링부에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 문제점과 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 장치는 특히 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트, 예를 들어, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스의 수납부에 전극조체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀에 바람직하게 적용될 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 센싱부는 인젠션부의 이동에 방해되지 않도록 소정의 거리로 이격되어 위치하고 있는 상태에서 절곡된 실링부 단부의 위치를 센싱하도록 구성되어 있을 수 있다.
따라서, 인젝션부는 센싱부에서 수집된 정보를 바탕으로 제어부의 신호에 의해 실링부 단부의 위치를 따라 이동하면서 절연성 물질을 주입하구조 일 수 있으며, 이러한 구조에 의해서 실링부의 단부가 일직선 상으로 일정하게 형성되지 않더라도 인젝션부의 위치 이동을 통해 실링부의 형상에 따라 절연성 물질을 안정적으로 주입할 수 있다.
상기 절연성 물질은 자외선 경화성 물질일 수 있으며, 구체적으로, 상기 자외선 경화성 물질은 자외선의 조사시 화학 반응에 의해 가교 결합이 이루어지면서 높은 분자간 결합력을 발휘하는 물질로서, 예를 들어, 불포화 폴리에스테르계 물질이나, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 등의 폴리아크릴레이트계 물질 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 자외선 경화성 물질은 친수성 기(hydrophilic function group)를 가진 물질일 수 있는 바, 친수성 기를 가진 자외선 경화성 물질을 사용함으로써, 전지 내부로 유입되는 수분을 포집하여, 밀봉성을 높임과 동시에 수분의 침투를 억제할 수 있다.
이러한 자외선 경화성 물질은 전극조립체 수납부의 외측면과 상기 지그의 만입부의 내측벽 사이에 주입된 후 일정 시간 동안 자외선을 조사하여 경화시키는 과정을 거친다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사 장치를 추가로 포함하고 있는 구조일 수 있다. 또한, 지그 만입부의 내측벽에는 자외선 경화성 물질에 의해 전지셀과 지그가 접착되는 것을 방지하도록, 예를 들어, 테프론 코팅이 되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 리튬 함유 전해액이 전극조립체에 함침되어 있는 리튬이온 이차전지, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지 등의 리튬 이차전지 등에 바람직하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
한편, 본 발명은 상기의 장치를 사용하여 전지셀을 가공하는 방법으로서,
(a) 전지케이스의 실링부를 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 각각 절곡시키는 과정;
(b) 과정(a)에서 전지케이스의 실링부가 절곡된 전지셀을 그것에 대응하는 크기의 만입부가 형성되어 있는 지그에 장착하여 고정시키는 과정;
(c) 센싱부가 실링부의 형상을 센싱하고, 제어부의 신호에 따라 인젠션부에서 절연성 물질을 부가하는 과정; 및
(d) 상기 과정(c)에서 부가된 절연성 물질을 경화시키는 과정;
을 포함하는 전지셀 가공 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기의 방법으로 가공된 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
상기와 같은 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있으며, 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 바람직한 예로는 노트북, 휴대폰, PDP, PMP, MP3 플레이어, DSC(Digital Still Camera), DVR, 스마트 폰, GPS 시스템, 및 캠코더 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는, 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치를 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부 및 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성함으로써, 일정하지 않은 실링부의 형상을 따라 절연성 물질을 안정적으로 부가하여 실링부에 수분이 침투하거나 전지케이스 내부의 전해액이 누출되는 문제점과 전지케이스의 금속층이 노출됨으로써 유발되는 절연 파괴 현상의 문제점을 해결할 수 있 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 나타내는 모식도 이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에서 케이스의 실링부가 수납부 측벽에 밀착되어 있는 구조의 단면도이다;
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 이용하여 전지셀을 가공하는 방법을 나타내는 모식도이다;
도 5는 도 4의 A 부위에 대한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 나타내는 모식도 이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에서 케이스의 실링부가 수납부 측벽에 밀착되어 있는 구조의 단면도이다;
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 이용하여 전지셀을 가공하는 방법을 나타내는 모식도이다;
도 5는 도 4의 A 부위에 대한 측면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 장치(200)는 전지셀(도시하지 않음)에 대응하는 크기의 만입부(290)가 형성되어 있는 지그(210), 지그(210)에 전지셀이 장착된 상태에서 주입 예정부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부(220), 주입 예정부에 절연성 물질을 주입하기 위한 인젠션부(230) 및 센싱부(220)에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부(230)의 주입 위치를 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 포함하는 것으로 구성되어 있으며, 만입부(290)의 상단에 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사 장치(240)를 포함하고 있고, 센싱부(220), 인젠션부(230) 및 자외선 조사 장치(240)가 지그(210)와 별도로 이동 가능한 상단 지지부재(251)에 장착된 상태에서, 하단 지지부재(252)와 결합되어 있다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀에서 케이스의 실링부가 수납부 측벽에 밀착되어 있는 구조의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀(100)은 제 1 시트형 케이스(110)의 수납부(112)에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 후, 제 2 시트형 케이스(120)를 열융착시키는 소정의 과정을 통해 제작된다. 제 1 시트형 케이스(110)와 제 2 시트형 케이스(120)는 1 단위의 부재일 수도 있고, 독립적인 2 단위의 부재일 수도 있다.
이러한 열융착 과정에서 수납부(112)의 외주면 방향으로 실링부(130, 140)가 형성되어 있고, 양측 실링부들(130, 140)을 수납부(112)와의 인접부에서 각각 절곡시켜 수납부 측벽(112a)에 밀착시킨다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 장치를 이용하여 전지셀을 가공하는 방법에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 5는 도 4의 A 부위에 대한 측면도가 모식적으로 도시되어 있다.
먼저 도 4를 도 2와 함께 참조하면, 전지셀(100)은 만입부(290)가 형성되어 있는 지그(210)에 장착되어 고정되며, 지그(210)의 만입부(290)의 크기는 전지셀(100)의 형상 및 크기에 따라 다양하게 구성된다.
전지셀(100)의 실링부의 수직 단부(310)는 기계적 강성이 떨어지는 라미네이트 시트 재질의 케이스를 열융착시켜 형성되기 때문에 일직선 상으로 일정하게 형성되지 않고 미세한 굴곡을 형성하고 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 지그를 포함하는 장치를 사용하여 전지셀을 가공하는 방법을 설명한다.
먼저, 센싱부(220)는 실링부의 수직 단부(310)의 형상을 센싱하고, 제어부의 신호에 따라 인젠션부(230)에서 자외선 경화성 물질을 부가하는 과정이 수행되고, 이때, 인젝션부(230)는 제어 신호에 따라 주입 위치 이동시켜 안정적으로 자외선 경화성 물질(도 5: 400)을 부가한 후, 자외선 조사 장치(240)를 통해 상기 자외선 경화성 물질(도 5: 400)을 경화시켜 전지셀(100)을 완성한다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 자외선 경화성 물질(400)은 전지셀(100)의 실링부 수직 단부(310)에 따라 도포되도록 주입되며, 여기서, 자외선 경화성 물질(400)의 도입량은 전지셀(100)의 두께 이하의 범위로 조절된다.
이러한 구조의 장치(200)는 전지셀(100)의 실링부의 단부 일부분에 경화성 물질(400)이 도포되어 코팅되는 것과 동시에 전지셀(100)의 외측벽(150)과 지그(210) 만입부의 내측벽(260) 사이에서 전지셀(100)의 외측벽(150)을 완전히 감싸도록 도포된 후 경화되므로, 전지셀(100)의 외관부를 완만한 형태로 형성시킬 수 있다
따라서, 전술한 바와 같이, 실링부의 수직 단면(310)의 위치에 따라 인젝션부(130)를 이동시켜 절연성 물질을 주입하므로 작업이 용이하고, 실링부의 단부(310)가 일직선 상으로 일정하게 형성되지 않더라도 경화성 물질이 안정적으로 도포한 후 경화되어 전지셀(100)의 외관부를 완만하게 형성할 수 있으므로, 전지의 생산수율 및 제조공정의 효율성이 크게 향상된다.
본 발명이 속한 분양에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (16)
- 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 절곡되어 있는 전지케이스의 실링부에 절연성 물질을 부가하기 위한 장치로서,
전지셀에 대응하는 크기의 만입부가 형성되어 있는 지그;
상기 지그에 전지셀이 장착된 상태에서 실링부의 형상을 센싱하기 위한 센싱부;
상기 실링부의 단부을 포함하여 전극조립체 수납부의 외측면과 상기 지그의 만입부의 내측벽 사이에 절연성 물질을 주입하기 위한 인젠션부; 및
상기 센싱부에서 센싱한 정보를 수집하여 인젠션부의 주입 위치를 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어지며,
상기 센싱부는 절곡된 실링부 단부의 위치를 센싱하는 것을 특징으로 하는 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는 알루미늄 라미네이트 시트인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부는 인젠션부의 이동에 방해되지 않도록 소정의 거리로 이격되어 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 인젝션부는 센싱부에서 수집된 정보를 바탕으로 제어부의 신호에 의해 실링부 단부의 위치를 따라 절연성 물질을 주입하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연성 물질은 자외선 경화성 물질인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 자외선 경화성 물질은 친수성 기(hydrophilic function group)를 가진 물질인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 자외선 경화성 물질은 불포화 폴리에스테르계 물질 또는 폴리아크릴레이트계 물질인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 장치는 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사 장치를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 지그의 만입부의 내면에는 테프론(Teflon)이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항, 및 제 6 항 내지 제 11 항 중 하나에 따른 장치를 사용하여 전지셀을 가공하는 방법으로서,
(a) 전지케이스의 실링부를 전극조립체 수납부의 외측면에 대면하도록 각각 절곡시키는 과정;
(b) 과정(a)에서 전지케이스의 실링부가 절곡된 전지셀을 그것에 대응하는 크기의 만입부가 형성되어 있는 지그에 장착하여 고정시키는 과정;
(c) 센싱부가 실링부의 형상을 센싱하고, 제어부의 신호에 따라 인젠션부에서 절연성 물질을 부가하는 과정; 및
(d) 상기 과정(c)에서 부가된 절연성 물질을 경화시키는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 가공 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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