WO2024014886A1

WO2024014886A1 - 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법

Info

Publication number: WO2024014886A1
Application number: PCT/KR2023/009988
Authority: WO
Inventors: 남희균; 서태준; 박래서
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-07-13
Filing date: 2023-07-13
Publication date: 2024-01-18
Also published as: CN118103194A; KR20240009559A

Abstract

본 발명은 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포밍홈이 형성된 다이; 상기 다이 상부에서 상하로 이동하며 상기 포밍홈의 내면에 밀착되는 펀치; 및 상기 다이 상부에서 상하로 이동하면서 파우치 시트 가장자리를 고정하기 위한 파우치 시트 고정부;를 포함하되, 상기 펀치에는 외부 에어를 상기 포밍홈 방향으로 분사하거나 에어를 흡입하기 위한 복수개의 에어 유로가 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 제조방법에 관한 것이다. (대표도) 도 2

Description

파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법

본 출원은 2022년 7월 13일자 한국 특허 출원 제2022-0086154호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.

본 발명은 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어 유로를 형성된 펀치를 사용하여 에어의 이동 방향을 변경하는 과정들을 통해, 파우치 시트의 불량 여부를 확인하고, 또 수납홈의 크랙 발생을 방지할 수 있는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법에 관한 것이다.

최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다.

이러한 이차전지는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 셀 조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 전지 셀과 파우치에 내장되는 파우치형 전지 셀로 구분되는데, 파우치형 전지가 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 사용량이 점차적으로 증가하는 추세이다.

파우치형 이차전지는 파우치 시트(일명 '알루미늄 라미네이트 시트'라고도 도 함)를 포밍(forming)하여 수납홈을 형성한 후 셀 조립체를 수납하고, 이후 수납홈 주변을 실링하는 공정 과정을 거치게 된다.

한편 파우치 시트의 제조공정 과정에서 크랙이나 핀 홀이 발생하거나, 파우치 시트를 보관하거나 이송하는 과정에서 금속 입자나 먼지 등 각종 이물질이 파우치 시트에 부착하는 경우가 발생하기도 한다.

상기와 같이, 크랙이나 핀 홀이 발생한 시트 또는 이물질이 부착된 시트를 사용하여 파우치형 전지 셀을 제조할 경우, 수분이나 공기 등이 전지 셀 내부로 침투하거나 이물질로 인해 안정성과 품질에 매우 큰 영향을 줄 수 있다.

또한, 이차전지용 파우치 시트는 수납부가 형성된 금형에 펀치로 가압하여 포밍 공정을 수행하게 되는데, 이때 파우치 시트의 수납부에서 크랙이나 주름이 발생하는 문제점도 있다.

이와 관련하여 특허문헌 1(도 1)에는 상부 프레스(30)에 공기 분사부(31)를 마련하고, 파우치 필름(10) 상면을 향해 공기를 분사하여 파우치 필름(10)의 일부를 포밍홈(21)의 내면에 밀착시킨 후, 상부 프레스(30)의 포밍부(31)를 포밍홈(21)에 결합시키는 과정을 통해 파우치 필름(10)을 포밍하는 기술이 개시되어 있다. 하지만 공기 분사를 통해 파우치 필름을 포밍홈에 밀착시키기 위해서는 상당한 고압으로 공기를 분사해야 한다는 단점이 있다.

게다가 특허문헌 1에는 파우치 시트 자체의 불량이나 오염에 따른 문제점은 전혀 인식하지 못하고 있다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제10-2018-0134133호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고압으로 에어를 분사하지 않고도 파우치 시트를 포밍할 수 있는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서는 파우치 시트에 크랙이나 핀 홀 등 불량 여부를 감지하면서 파우치 시트를 포밍할 수 있는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

게다가 본 발명에서는 파우치 시트의 수납홈에 크랙이 발생하는 것을 최소화하고 나아가 형성된 수납홈의 정밀성을 높일 수 있는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치는, 포밍홈(110)이 형성된 다이(100); 상기 다이(100) 상부에서 상하로 이동하며 상기 포밍홈(110)의 내면에 밀착되는 펀치(200); 및 상기 다이(100) 상부에서 상하로 이동하면서 파우치 시트(S) 가장자리를 고정하기 위한 파우치 시트 고정부(400);를 포함하되, 상기 펀치(200)에는 외부 에어를 상기 포밍홈(110) 방향으로 분사하거나 에어를 흡입하기 위한 복수개의 에어 유로(210)가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 상기 에어 유로(210)는 상기 펀치(200)의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로(211), 및 상기 제1 에어 유로(211) 내측에 위치하는 제2 유로(212)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 상기 제1 에어 유로(211)는 상기 포밍홈(110)의 다이 엣지부(120)를 향하도록 경사진 상태로 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 일측은 상기 에어 유로(210)와 연결되고 타측은 상기 펀치(200) 외부로 연장된 에어 관로(300)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 상기 에어 관로(300)에는 압력계 및 유량계 중 어느 하나 이상이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 상기 에어 관로(300)는 상기 제1 에어 유로(211)와 연결된 제1 에어 관로(310), 및 상기 제2 에어 유로(212)와 연결된 제2 에어 관로(320)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치에서, 상기 제1 에어 관로(310) 및 제2 에어 관로(320)에는 에어의 이동을 제어하기 위한 개폐밸브가 각각 구비된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는 전술한 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치를 사용하여 파우치 시트를 포밍하는 방법으로서, 포밍홈(110)이 형성된 다이(100) 상부에 파우치 시트(S)를 안착시키는 제1 단계; 상기 파우치 시트(S)의 가장자리를 고정하는 제2 단계; 상기 파우치 시트(S) 상면 소정 높이까지 펀치(200)를 하강시킨 후, 펀치(200)의 에어 유로(210)를 감압하여 상기 파우치 시트(S)의 이물질을 흡입 제거하는 제3 단계; 상기 파우치 시트(S) 상면에 상기 펀치(200)를 밀착시킨 후, 에어 유로(210)를 감압하는 제4 단계; 및 에어 유로(210)의 감압상태를 유지하면서 상기 펀치(200)를 하강시켜 상기 포밍홈(110)의 내면과 밀착시키는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치 시트를 포밍하는 방법에서, 상기 제3 단계에서는 상기 펀치(200)의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로(211)를 통해 에어를 분사하는 한편, 상기 제1 에어 유로(211) 내측에 위치하는 제2 에어 유로(212)를 감압하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치 시트를 포밍하는 방법에서, 상기 제4 단계에서는 소정 시간 감압상태를 유지하여, 파우치 시트(S)의 크랙 또는 핀홀 유무를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치 시트를 포밍하는 방법에서, 상기 크랙 또는 핀홀 유무는 압력변화 또는 유량변화로 확인하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치 시트를 포밍하는 방법에서, 상기 펀치(200)가 상기 포밍홈(110)의 내면과 밀착한 이후 에어 유로(210)를 통해 상기 포밍홈(110) 방향으로 에어를 분사하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 파우치 시트를 포밍하는 방법에서, 상기 제6 단계에서는 상기 펀치(200)의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로(211)를 통한 에어 분사 압력 또는 유량이 상기 제1 에어 유로(211) 내측에 위치하는 제2 에어 유로(212)를 통한 분사 압력 또는 유량 보다 높게 유지하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법에 의하면, 에어 유로가 형성된 펀치와 파우치 시트를 밀착시킨 후 일정 시간 감압 상태를 유지하면서 압력 변화나 유량 변화를 확인함으로써 파우치 시트의 크랙이나 핀 홀 유무를 사전에 확인할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법에 의하면, 펀치에 마련된 에어 유로를 통해 에어의 이동방향을 제어함으로써 포밍과정에서의 크랙을 방지하고 나아가 균일한 수납홈을 형성할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 포밍장치의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 단면도이다.

도 3은 도 2의 포밍장치를 A-A 선을 따라 절단한 평면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 단면도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 단면도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 포밍장치를 사용하여 포밍하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 포밍장치를 사용하여 포밍하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

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.

이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 및 이를 사용한 포밍방법을 첨부한 도면들을 참고하면서 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 단면도이고, 도 3은 도 2의 포밍장치를 A-A 선을 따라 절단한 평면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 금형 장치는 다이(100), 펀치(200), 에어 관로(300) 및 파우치 시트 고정부(400)를 포함하여 구성된다.

먼저, 다이(100)에는 전극 조립체를 수납하기 위한 수납홈과 대응하는 형상으로 이루어진 포밍홈(110)이 마련되어 있으며, 포밍홈(110)의 바닥면과 수직면이 만나는 가장자리를 따라서는 소정의 곡률반경을 갖는 다이 엣지부(120)가 위치한다.

포밍홈(110)과 외형이 동일한 펀치(200)는 다이(100) 상부에서 상하로 이동하도록 작동된다. 따라서 다이(100)와 펀지(200) 사이에 파우치 시트(S)를 위치시킨 후, 펀치(200)를 하강시켜 포밍홈(110) 내면에 밀착되면 파우치 시트(S)에 수납홈이 형성되는 것이다.

한편 펀치(200)는 복수개의 에어 유로(210)가 형성되어 있다. 보다 상세하게는 에어 유로(210)는 포밍홈(110)의 바닥면에 대해 수직하게 위치하는 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)로 이루어질 수 있는데, 제1 에어 유로(211)는 펀치(200)의 가장자리 부근에 위치하는 반면, 제2 에어 유로(212)는 제1 에어 유로(211) 내측에 위치한다.

제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)는 에어가 이동하는 통로이며, 전술한 에어 관로(300)를 통해 유입된 외부 에어가 포밍홈(110)을 향해 분사되거나, 반대로 하방의 에어가 유입된 후 에어 관로(300)를 통해 배출되기도 한다.

상기와 같은 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)를 활용함으로써 파우치 시트(S) 상부의 이물질을 제거하는 한편, 파우치 시트(S)의 크랙이나 핀 홀의 존재 여부를 확인할 수 있고, 게다가 파우치 시트(S) 수납홈의 바닥면, 측면 및 굴곡부가 매끄러운 평면 또는 곡면이 되도록 가능하게 하는데, 이와 관련한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

비록 도면에서는, 제1 에어 유로(211) 및 제2 에어 유로(212)가 각각 10개와 4개씩 구비되는 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예시에 불과할 뿐 얼마든지 변경이 가능하다.

다음은 에어 관로(300)에 관해 설명하기로 한다. 전술한 바와 같이 에어 관로(300)는 에어 유로(200) 보다 상세하게는 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)로 에어를 공급하는 한편, 이들 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)로 흡입된 에어를 외부로 배출하기 위한 것이다.

따라서 에어 관로(300)는 제1 에어 유로(211) 및 제2 에어 유로(212)와 연통될 수 있도록 일측은 펀치(200)와 연결되는 한편, 타측은 펀치(200) 외부로 연장된 상태이다.

여기서, 에어 관로(300)는 3 방향을 향하는 모양인데, 하나는 펀지(200)와 연결되고, 나머지 2개는 제1 감압펌프(P1)와 제1 컴프레서(C1)와 이어져 있다. 또 제1 감압펌프(P1)와 제1 컴프레서(C1) 인근에는 에어의 흐름 방향을 제어하기 위한 제1 밸브(V1)와 제2 밸브(V2)가 각각 구비되어 있다. 게다가 에어 관로(300)를 통과하는 에어 유량이나 에어 압력을 체크할 수 있도록 에어 관로(300)에는 유량계(미도시) 및 압력계(미도시) 중 어느 하나 이상이 각각 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 제1 감압펌프(P1)와 제1 밸브(V1) 사이, 그리고 제1 컴프레서(C1)와 제2 밸브(V2) 사이에 유량계와 압력계, 유량계 또는 압력계가 설치될 수 있으나, 에어 유량이나 에어 압력을 측정할 수 있는 곳이라면 특별히 제한하지 않는다.

한편, 감압펌프는 에어 유로를 음압으로 만들기 위한 것으로 반드시 감압펌프로 한정하지 않으며 동일한 기능을 수행할 수 있다면 얼마든지 변경이 가능하다. 또 컴프레서는 에어 유로로 에어를 공급하기 위한 것으로 반드시 컴프레서로 한정하지 않으며 동일한 기능을 수행할 수 있다면 변경이 가능함은 자명하다.

파우치 시트 고정부(400)는 다이(100) 상부에서 상하로 이동하면서 파우치 시트(S) 가장자리를 고정하기 위한 것으로, 도면에는 도시하지 않았지만 승강수단이 파우치 시트 고정부(400)에 더 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치 단면도이다. 도 4를 참조하면, 에어 유로(210)의 형상만 상이할 뿐 나머지 구성은 전술한 제1 실시예와는 동일하므로 상이한 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

본원 발명의 제2 실시예에 따른 포밍장치에서의 에어 유로(210)는 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)로 이루어져 있지만, 에어가 다이 엣지부(120)를 향할 수 있도록 경사져 있고, 따라서 제1 에어 유로(211)의 개방구는 다이 엣지부(120) 인근에 위치한다.

이와 같이 제1 에어 유로(211)에서 분사되는 에어가 다이 엣지부(120)를 향할 경우, 상대적으로 포밍이 어려운 파우치 시트(S) 굴곡부의 포밍이 한층 용이할 뿐만 아니라 매끄러운 곡면이 되도록 유도할 수 있다.

도 5를 참조하면, 에어 유로(210)와 에어 관로(300)의 구성이 상이할 뿐 나머지 구성은 전술한 제1 실시예와는 동일하므로 상이한 구성에 관해서만 설명하기로 한다.

본원 발명의 제3 실시예에 따른 포밍장치의 경우, 에어 유로(210)는 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212)로 이루어져 있지만, 제2 실시예와 같이 에어가 다이 엣지부(120)를 향할 수 있도록 경사져 있고, 따라서 제1 에어 유로(211)의 개방구는 다이 엣지부(120) 인근에 위치한다.

한편 에어 관로(300)는 제1 에어 유로(211)와 연결된 제1 에어 관로(310)와, 제2 에어 유로(212)와 연결된 제2 에어 관로(320)로 이루어져 있다. 그리고 제1 에어 관로(310)에는 제1 감압펌프(P1)와 제1 컴프레서(C1), 제2 에어 관로(320)에는 제2 감압펌프(P2)와 제2 컴프레서(C2)가 구비되어 있어, 이들 에어 관로로 공급되거나 배출되는 에어를 개별적으로 제어할 수 있다. 물론 제1 에어 관로(310)에는 제3 밸브(V3)와 제4 밸브(V4), 그리고 제2 에어 관로(320)에는 제5 밸브(V5)와 제6 밸브(V6)가 장착된다.

또 제1 실시예와 마찬가지로 제1 에어 관로(310)와 제2 에어 관로(320)를 통과하는 에어 유량이나 에어 압력을 개별적으로 체크할 수 있도록 이들 관로 각각에도 유량계(미도시) 및 압력계(미도시) 중 어느 하나 이상이 구비되어 있다.

이와 같이 제1 에어 유로(211)와 제2 에어 유로(212) 각각으로 에어 공급이나 배출이 가능하도록 서로 분리된 상태의 제1 에어 관로(310)와 제2 에어 관로(320)가 구비될 시, 파우치 시트(S)의 이물질을 한층 쉽게 제거할 수 있고, 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

제1 실시예에 따른 포밍장치를 사용한 포밍 방법은, 포밍홈(110)이 형성된 다이(100) 상부에 파우치 시트(S)를 안착시키는 제1 단계, 파우치 시트(S)의 가장자리를 고정하는 제2 단계, 안착된 파우치 시트(S)의 상면을 기준으로 소정의 높이까지 펀치(200)를 하강시킨 후, 펀치(200)의 에어 유로를 감압하여 파우치 시트(S) 상면의 이물질을 흡입 제거하는 제3 단계, 파우치 시트(S) 상면에 펀치(200)를 밀착시킨 후, 에어 유로를 감압하는 제4 단계, 에어 유로의 감압상태를 유지하면서 펀치(200)를 하강시켜 포밍홈(110)의 내면과 밀착시키는 제5 단계, 및 에어 유로를 통해 포밍홈(110) 방향으로 에어를 분사하는 제6 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 제1 단계는 소정 크기로 절단된 파우치 시트(S)를 다이(100) 상부에 위치시키는 단계이고, 제2 단계는 펀치(200)가 포밍홈(110)으로 이동하더라도 파우치 시트(S)는 고정된 상태를 유지하도록 파우치 시트 고정부(400)를 하강시켜 파우치 시트(S)의 가장자리를 확실하게 눌러 고정하는 단계이다.

여기서, 파우치 시트 고정부(400)의 내측 수직면은 다이(100)의 포밍홈(110)을 형성하는 수직 벽면과 동일한 수직 연장선상에 위치하는 것이 좋다.

제3 단계는, 파우치 시트(S)의 제조 과정 또는 운반 과정 시, 안착 내지 부착한 각종 이물질을 제거하는 단계이다. 즉, 파우치 시트(S) 상면과의 거리가 수 cm 이하, 바람직하게는 2cm 이하가 되도록 펀치(200)를 하강시킨 후, 파우치 시트(S) 상면 부근의 에어를 흡입함으로써 이물질을 함께 제거하며, 이때 제1 감압펌프(P1)와 연결된 에어 관로(300)의 제1 밸브(V1)는 열려 있는 반면 제1 컴프레서(C1)와 이어져 있는 에어 관로(300)의 제2 밸브(V2)는 닫혀 있다.

제4 단계는 파우치 시트(S)의 제조 과정 또는 운반 과정 등에서 발생한 크랙이나 핀 홀이 있는지를 확인하는 단계이다. 구체적으로, 파우치 시트(S) 상면과 펀치(200) 저면이 밀착하도록 하강시킨 후, 제1 감압펌프(P1)와 연결된 에어 관로(300)의 제1 밸브(V1)는 열어 두고, 제1 컴프레서(C1)와 연결된 에어 관로(300)의 제2 밸브(V2)는 닫는다.

이때 파우치 시트(S)에 크랙이나 핀 홀이 없을 시에는 제1 감압펌프(P1)와 연결된 에어 관로(300)의 흡입 압력 또는 에어 유량이 변하지 않지만, 반대로 크랙이나 핀 홀이 있을 시에는 흡입 압력이나 에어 유량이 변하기 때문에 크랙이나 핀 홀의 발생 여부를 알 수 있다.

제5 단계는 파우치 시트(S)에 수납홈을 형성시키기 위하여 펀치(200)를 포밍홈(110)의 내면과 밀착시키는 단계이다. 이때 펀치(200)에 밀착된 상태로 파우치 시트(S)의 성형이 이루어질 수 있도록 제1 컴프레서(C1)와 연결된 에어 관로(300)의 제2 밸브(V2)는 닫고, 제1 감압펌프(P1)와 연결된 에어 관로(300)의 제1 밸브(V1)를 개방한다.

제6 단계는 일종의 포밍 마감단계로서, 포밍홈(110) 방향으로 에어를 분사하는 단계이다. 펀치(200) 외면과 포밍홈(110) 내면사이에 밀착하는 제5 단계를 통해 파우치 시트(S)에 수납홈이 형성되지만, 수납홈 일부가 매끄러운 면을 형성하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 하지만 포밍홈(110) 방향으로 에어를 분사하는 단계를 수행할 시, 에어의 분사압력에 의해 수납홈 표면을 매끄럽게 마감 처리할 수 있다.

한편 본 발명의 제2 실시예에 따른 포밍장치를 사용한 포밍 방법은 전술한 제1 실시예의 포밍장치를 사용한 포밍방법과 동일하다. 다만 제2 실시예에 다른 포밍장치에서는 제1 에어 유로(211)의 개방구가 다이 엣지부(120) 인근에 위치하고, 따라서 상대적으로 포밍이 취약한 파우치 시트(S) 굴곡부의 곡면을 매끄럽게 마감 처리 할 수 있다는 이점이 있다.

전술한 제1 실시예에 따른 포밍 방법과 마찬가지로, 포밍홈(110)이 형성된 다이(100) 상부에 파우치 시트(S)를 안착시키는 제1 단계와, 파우치 시트(S)의 가장자리를 고정하는 제2 단계는 동일하다.

하지만 제3 단계에서는 안착된 파우치 시트(S)의 상면을 기준으로 소정의 높이까지 펀치(200)를 하강시킨 후, 펀치(200)의 제1 에어 유로(211)로 에어를 공급하는 한편 제2 에어 유로(212)를 음압, 즉 감압하여 파우치 시트(S) 상면의 이물질을 흡입 제거한다.

즉, 제1 컴프레서(C1)와 연결된 제1 에어 관로(310)의 제4 밸브(V4)는 열린 상태이지만 제3 밸브(V3)는 닫혀 있다. 또 제2 감압펌프(P2)와 연결된 제2 에어 관로(320)의 제5 밸브(V5)는 열려 있는 상태이다. 물론 제2 컴프레서(C2)와 연결된 제2 에어 관로(320)의 제6 밸브(V6)는 닫혀 있다.

따라서 파우치 시트(S)의 이물질이 제2 에어 유로(212)의 개방구와 멀리 떨어져 있을 시에는 흡입이 어려울 수 있지만, 펀치(200) 가장자리를 따라 구비된 제1 에어 유로(211)를 통해 에어를 분사하고 제2 에어 유로(212)를 통해 흡입하기 때문에 이물질이 제2 에어 유로(212)로 잘 흡입될 수 있다는 이점이 있다.

파우치 시트(S) 상면에 펀치(200)를 밀착시킨 후, 에어 유로(210)를 감압하는 제4 단계, 에어 유로(210)의 감압상태를 유지하면서 펀치(200)를 하강시켜 포밍홈(110)의 내면과 밀착시키는 제5 단계, 및 에어 유로(210)를 통해 포밍홈(110) 방향으로 에어를 분사하는 제6 단계도 전술한 제1 실시예에 따른 포밍 방법과 실질적으로 동일하다.

다만 제3 실시예에 따른 포밍장치를 사용하기 때문에, 제1 에어 관로(310)로 에어를 공급하거나 감압할 시에는 제1 컴프레서(C1)와 제1 감압펌프(P1)를 사용하고, 제2 에어 관로(320)로 에어를 공급하거나 감압할 시에는 제2 컴프레서(C2)와 제2 감압펌프(P2)를 사용한다.

한편 제1 에어 관로(310)와 제2 에어 관로(320)는 개별적으로 구동되는 제1 컴프레서(C1)와 제2 컴프레서(C2)로부터 에어를 공급받기 때문에, 포밍이 취약한 파우치 시트(S) 굴곡부의 곡면을 향해 상대적으로 고압의 에어를 공급하는 것이 한층 수월하다.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

(부호의 설명)

100: 다이

110: 포밍홈

120: 다이 엣지부

200: 펀치

210: 에어 유로

211: 제1 에어 유로

212: 제2 에어 유로

220: 펀치 엣지부

300: 에어 관로

310: 제1 에어 관로

320: 제2 에어 관로

400: 파우치 시트 고정부

S: 파우치 시트

S1: 굴곡부

P1: 제1 감압펌프

P2: 제2 감압펌프

C1: 제1 컴프레서

C2: 제2 컴프레서

V1: 제1 밸브

V2: 제2 밸브

V3: 제3 밸브

V4: 제4 밸브

Claims

포밍홈이 형성된 다이;

상기 다이 상부에서 상하로 이동하며 상기 포밍홈의 내면에 밀착되는 펀치; 및

상기 다이 상부에서 상하로 이동하면서 파우치 시트 가장자리를 고정하기 위한 파우치 시트 고정부;를 포함하되,

상기 펀치에는 외부 에어를 상기 포밍홈 방향으로 분사하거나 에어를 흡입하기 위한 복수개의 에어 유로가 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제1항에 있어서,

상기 에어 유로는 상기 펀치의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로, 및 상기 제1 에어 유로 내측에 위치하는 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 에어 유로는 상기 포밍홈의 다이 엣지부를 향하도록 경사진 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제2항에 있어서,

일측은 상기 에어 유로와 연결되고 타측은 상기 펀치 외부로 연장된 에어 관로가 더 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제4항에 있어서,

상기 에어 관로에는 압력계 및 유량계 중 어느 하나 이상이 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제4항에 있어서,

상기 에어 관로는 상기 제1 에어 유로와 연결된 제1 에어 관로, 및 상기 제2 에어 유로와 연결된 제2 에어 관로을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제6항에 있어서,

상기 제1 에어 관로 및 제2 에어 관로에는 에어의 이동을 제어하기 위한 개폐밸브가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 파우치형 이차전지 케이스의 포밍장치를 사용하여 파우치 시트를 포밍하는 방법으로서,

포밍홈이 형성된 다이 상부에 파우치 시트를 안착시키는 제1 단계;

상기 파우치 시트의 가장자리를 고정하는 제2 단계;

상기 파우치 시트 상면 소정 높이까지 펀치(200)를 하강시킨 후, 펀치(200)의 에어 유로를 감압하여 상기 파우치 시트의 이물질을 흡입 제거하는 제3 단계;

상기 파우치 시트 상면에 상기 펀치를 밀착시킨 후, 에어 유로를 감압하는 제4 단계; 및

에어 유로의 감압상태를 유지하면서 상기 펀치를 하강시켜 상기 포밍홈의 내면과 밀착시키는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 제3 단계에서는 상기 펀치의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로를 통해 에어를 분사하는 한편, 상기 제1 에어 유로 내측에 위치하는 제2 에어 유로를 감압하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 제4 단계에서는 소정 시간 감압상태를 유지하여, 파우치 시트의 크랙 또는 핀홀 유무를 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.
제10항에 있어서,

상기 크랙 또는 핀홀 유무는 압력변화 또는 유량변화로 확인하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.
제8항에 있어서,

상기 펀치가 상기 포밍홈의 내면과 밀착한 이후 에어 유로를 통해 상기 포밍홈 방향으로 에어를 분사하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.
제12항에 있어서,

상기 제6 단계에서는 상기 펀치의 가장자리 부근에 위치하는 제1 에어 유로를 통한 에어 분사 압력 또는 유량이 상기 제1 에어 유로 내측에 위치하는 제2 에어 유로를 통한 분사 압력 또는 유량 보다 높게 유지하는 것을 특징으로 하는 파우치 시트를 포밍하는 방법.