WO2024101574A1 - 이차전지용 실링장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a sealing device for secondary batteries.
  • secondary batteries refer to batteries that can be charged and discharged, unlike primary batteries that cannot be recharged. These secondary batteries are widely used in the field of advanced electronic devices such as phones, laptop computers, and camcorders.
  • the stability of secondary batteries can be ensured through a stability test that measures internal short circuits by compressing one side with a press.
  • secondary batteries include cylindrical batteries and square batteries in which the electrode assembly is built into a cylindrical or square metal can, and pouch case-type batteries in which the electrode assembly is built in a pouch case-type case of aluminum laminate sheet. are classified.
  • the electrode assembly When manufacturing a pouch case-type battery, the electrode assembly was accommodated inside the pouch case and then the outer peripheral surface of the pouch case was sealed by pressing and heating from the top and bottom using a sealing tool.
  • the area in the sealing tool that seals the portion where the electrode lead is located is located inside the sealing tool and is heated to a relatively higher temperature than the outside of the sealing tool. Therefore, there is a problem in that uniform sealing quality cannot be secured because the sealing portion is not sealed at a uniform temperature.
  • the sealing tool discharges internal heat to the outside through the surface, so it took a long time to heat up after sealing one pouch case before sealing the next pouch case. Therefore, there is a limit to shortening the process time of secondary batteries.
  • the present invention seeks to provide a sealing device for secondary batteries that prevents the temperature of the sealing tool from spreading to the outside.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery that manufactures a secondary battery by sealing the outer peripheral surface of a pouch case in which an electrode assembly is embedded, comprising: a sealing tool that seals the outer peripheral surface of the pouch case and has an insulating coating layer positioned on the side;
  • a sealing device for a secondary battery is provided, including a pair of sealing blocks that heat the sealing tool or support the pouch case, and a heating member that is located inside the sealing block and heats the sealing block.
  • the secondary battery includes an electrode lead extending to the outside of the pouch case
  • the sealing tool includes a pouch case sealing unit that pressurizes and heats the pouch case area where the electrode lead is not located.
  • a sealing device for a secondary battery is provided, including a lead sealing unit that pressurizes and heats the area where the electrode lead is located.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the lead sealing portion is lower in height than the pouch case sealing portion.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the insulating coating layer located in the lead sealing portion is thinner than the insulating coating layer located in the pouch case sealing portion.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the insulating coating layer of the sealing block is located on an outer surface other than the area where the sealing tool is located.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery, wherein the insulating coating layer includes an adhesive layer adhered to the sealing tool on one surface.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the sealing block includes a space into which the heating member is introduced.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the heating member is provided in the form of a rod or coil.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery in which the sealing tool is located on one or more surfaces of a pair of sealing blocks.
  • One embodiment of the present invention provides a sealing device for a secondary battery, wherein at least one of the pair of sealing blocks further includes a moving member that moves the sealing block up and down.
  • the sealing device for secondary batteries can minimize the spread of heat inside the sealing tool to the outside by placing an insulating coating layer on the outer surface of the sealing tool that does not contact the pouch case.
  • the sealing device for secondary batteries has different thicknesses of the insulating coating layers of the sealing tool for sealing the area where the pouch case and the leads are stacked and the sealing tool for sealing the area where only the pouch case is stacked to make the temperature of the sealing tool uniform. , it can be easy to secure uniform sealing quality.
  • Figure 1 is a perspective view of a sealing device for a secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a sealing device for secondary batteries according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view of a sealing device for secondary batteries according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 4(a) is a front view of a sealing device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4(b) is a front view showing a state in which the sealing device for a secondary battery pressurizes the secondary battery according to an embodiment of the present invention. am.
  • Figure 5 is a perspective view of a sealing device for secondary batteries according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing that heat generated by a heating member according to an exemplary embodiment of the present invention is transferred to a sealing block and a sealing tool.
  • Figure 7 is a simplified diagram showing the structure of an insulating coating layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view of a sealing device 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of a sealing device 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a perspective view of the sealing device 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This is a plan view of a sealing device for secondary batteries according to an embodiment of.
  • the sealing device 100 for a secondary battery according to the present invention includes a sealing tool 10, a sealing block 20, and a heating member 30.
  • the sealing device 100 for a secondary battery seals the outer peripheral surface of the pouch case 1 in which an electrode assembly (not shown) is embedded.
  • the secondary battery may be a pouch case type and include an electrode assembly and a pouch case 1.
  • the electrode assembly may be composed of an anode, a cathode, and a separator.
  • the electrode assembly can be accommodated to occupy as much space as possible inside the pouch case to increase energy density. Accordingly, the secondary battery can be implemented with high capacity and high output compared to the same size.
  • the pouch case (1) is located around the receiving space and the receiving space that can accommodate the electrode assembly, and is sealed by stacking only the pouch case (1) or by stacking the pouch case (1) and the electrode lead (2), which will be described later. Includes space.
  • the receiving space may be provided so that the electrode assembly can occupy the maximum volume.
  • the receiving space may have a volume or area equal to the volume of the electrode cooking body.
  • the secondary battery may include an electrode lead (2) extending outside of the pouch case (1).
  • the electrode lead 2 may protrude to the outside through the circumference of the pouch case 1.
  • the electrode assembly may include a negative electrode tab and a positive electrode tab in which negative and positive current collector plates are formed to extend.
  • the electrode lead 2 may extend from the negative electrode tab and the positive electrode tab and protrude to the outside through the sealing space of the pouch case 1. Accordingly, the electrode lead 2 can be positioned between the pouch cases 1 in the sealing space of the pouch case 1.
  • the sealing device 100 for a secondary battery according to the present invention can seal the sealing space of the pouch case 1 by heating and pressurizing the sealing space of the pouch case 1.
  • the sealing tool 10 seals the perimeter of the pouch case 1.
  • the sealing space of the pouch case (1) is coated with sealant on the contact surface.
  • the sealing tool 10 can pressurize and heat the sealing space of the pouch case 1 to seal the pouch case 1 in the sealing space.
  • the sealing tool 10 is a pouch case sealing part 11 that pressurizes and heats the area where only the pouch case 1, where the electrode lead 2 is not located, is stacked, and the electrode lead 2 is placed between the pouch case 1. It may include a lead sealing portion 12 that pressurizes and heats the positioned area.
  • Electrode leads 2 may be positioned on one of four sides or on two opposing sides of the electrode assembly. Accordingly, the sealing area of the pouch case 1 may include a first sealing area including the electrode lead 2 and a second sealing area not including the electrode lead 2.
  • the sealing tool 10 may have a structure for sealing the first sealing area and a structure for sealing the second sealing area.
  • the sealing tool 10 that seals the first sealing area may include both a pouch case sealing part 11 and a lead sealing part 12.
  • the sealing tool 10 for sealing the second sealing area may include only the pouch case sealing portion 11.
  • Figure 4(a) is a front view of a sealing device 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4(b) is a front view of a sealing device 100 for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This is a front view showing the pressurized state.
  • the lead sealing part 12 may be lower in height than the pouch case sealing part 11.
  • the height refers to the distance between one side of the sealing tool 10 in contact with the sealing block 20 and the opposite side.
  • the electrode lead 2 has a certain thickness, so the part of the sealing area where the electrode lead 2 is located may be thicker than the part where the electrode lead 2 is not located. Accordingly, the lead sealing part 12 is provided at a lower height than the pouch case sealing part 11 and can contact the sealing area thickened by the electrode lead 2. That is, the lead sealing part 12 may be provided with a height lower than the pouch case sealing part 11 by the thickness of the electrode lead 2.
  • the sealing device 100 for a secondary battery presses the pouch case 1 at the same pressure
  • the pouch case sealing part 11 and the lead sealing part ( 12) is pressurized with the same pressure, so that the same sealing quality can be secured in both the first sealing area and the second sealing area.
  • the sealing tool 10 may have an insulating coating layer 40 positioned on its side.
  • the side of the sealing tool 10 refers to a surface perpendicular to the surface in contact with the pouch case 1.
  • the insulating coating layer 40 may be located on the outer surface except the surface opposite to the surface in contact with the sealing block 20.
  • the sealing tool 10 may lose heat to the outside before, during, and after sealing the pouch case 1, and the insulating coating layer 40 prevents the sealing tool 10 from losing heat to the outside. This can result in an economical effect of reducing the amount of heat source supplied when sealing the secondary battery.
  • the thickness of the insulating coating layer 40 located on the side of the pouch case sealing part 11 and the lead sealing part 12 may be different.
  • the sealing tool 10 may be provided in the order of the pouch case sealing part 11, the lead sealing part 12, and the pouch case sealing part 11 along the longitudinal direction of the sealing block 20. .
  • the lead sealing part 12 located between the pouch case sealing parts 11 may have a higher temperature and less convective heat (heat escaping from the sealing tool 10) than the pouch case sealing part 11. there is.
  • the sealing tool 10 may be provided with an insulating coating layer 40 located on the lead sealing portion 12 having a thickness thinner than the insulating coating layer 40 located on the pouch case sealing portion 11.
  • the convection heat of the lead sealing portion 12 is greater than that of the pouch case.
  • the convection heat of the sealing part 11 is reduced, so that the temperature of the sealing tool 10 can be maintained uniformly. And, by maintaining the temperature of the sealing tool 10 uniformly, the sealing quality of the pouch case 1 can be maintained uniformly.
  • Figure 7 is a simplified diagram showing the structure of the heat insulating coating layer 40 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the insulating coating layer 40 is provided on one side of the adhesive layer 41 and the adhesive layer 41, which is adhered to the base material, such as the sealing tool 10 or the sealing block 20, and prevents the heat of the base material from being released to the outside. ) may include. Since the adhesive layer 41 must not change its phase depending on the temperature of the base material, it may include, for example, one or more of NiCoCrAlY, NiCrAlY, and CoCrAlY. And, the heat insulating layer 42 may include, for example, any one or more of stabilized zirconia, yttria, and aluminum oxide.
  • the sealing block 20 heats the sealing tool 10 or supports the pouch case 1.
  • the sealing blocks 20 may be provided as a pair.
  • the sealing block 20 may have a sealing tool 10 positioned on one side. At this time, the sealing block 20 heats the sealing tool 10 and does not contact the pouch case 1.
  • the sealing tool 10 may not be located on one side of the sealing block 20.
  • the sealing block 20 may support the pouch case 1 in which the electrode assembly is accommodated, or more specifically, the sealing area of the pouch case 1.
  • Figure 5 is a perspective view showing a sealing device 100 for a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
  • both of a pair of sealing blocks 20 may be provided as sealing blocks 20 according to one embodiment.
  • one may be provided as a sealing block 20 according to one embodiment, and the other may be provided as a sealing block 20 according to another embodiment.
  • the insulating coating layer 40 is not located in the area corresponding to the sealing tool 10 of the sealing block 20 according to one embodiment. Accordingly, the sealing block 20 according to another embodiment can heat the area corresponding to the sealing tool 10 while supporting the pouch case 1 at the same time.
  • the sealing device 100 for a secondary battery may further include a moving member 50 that moves the sealing block 20 up and down.
  • the moving member 50 moves the sealing block 20 and presses the pouch case 1, and may be provided on the other side of the sealing block 20, that is, the side opposite to the side where the sealing tool 10 is located. there is.
  • the moving member 50 may be provided on both of the pair of sealing blocks 20 .
  • the moving member 50 is one of the pair of sealing blocks 20. It can only be provided in (20).
  • the sealing block 20 according to one embodiment may be located on the upper part of the pouch case 1, and the pouch case 1 may be mounted on one side of the sealing block 20 according to another embodiment.
  • the moving member 50 may be provided on both of the pair of sealing blocks 20. there is.
  • the sealing block 20 may have an insulating coating layer 40 positioned on the side where the sealing tool 10 is not located in order to prevent convection heat from being generated through the side on which the sealing tool 10 is not located.
  • the insulating coating layer 40 may be located on the side and bottom of the sealing block 20, in a portion where the sealing tool 10 is not located, on the surface where the sealing tool 10 is provided.
  • the side of the sealing block 20 refers to a side perpendicular to the side on which the sealing tool 10 is provided, and the bottom side refers to the side opposite to the side on which the sealing tool 10 is located.
  • the insulating coating layer 40 located on the side and bottom of the sealing block 20 may be attached to the side of the sealing block 20, or may be provided in a case of a shape corresponding to the side and bottom of the sealing block 20 and may be detachable. .
  • the sealing device 100 for a secondary battery includes a heating member 30 that heats the sealing block 20.
  • the heating member 30 may be located inside the sealing block 20. Accordingly, the sealing block 20 may include a space into which the heating member 30 is inserted.
  • the sealing block 20 may include a hollow space in the shape of a cylinder along the length direction. Additionally, the heating member 30 may be introduced into the hollow space of the sealing block 20 in the form of a cylinder or coil.
  • Figure 6 is a cross-sectional view showing that heat generated by the heating member 30 according to an exemplary embodiment of the present invention is transferred to the sealing block 20 and the sealing tool 10.
  • the heating member 30 heats the sealing block 20, and the heated sealing block 20 can heat the sealing tool 10 directly in contact with one surface. Additionally, the heat insulating coating layer 40 located on the surfaces of the sealing block 20 and the sealing tool 10 can prevent heat from the sealing block 20 and the sealing tool 10 from being emitted to the outside.

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Abstract

본 발명은 전극 조립체가 내장된 파우치 케이스의 외주면을 실링하여 이차전지를 제조하는 이차전지용 실링장치에 있어서, 상기 파우치 케이스의 외주면을 실링하고 측면에 단열 코팅층이 위치된 실링 툴; 상기 실링 툴을 가열하거나 상기 파우치 케이스를 지지하는 한 쌍의 실링 블록 및 상기 실링 블록 내부에 위치되어 상기 실링 블록을 가열하는 가열 부재를 포함하는 이차전지용 실링장치에 관한 것이다.

Description

이차전지용 실링장치
본 출원은 2022년 11월 07일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2022-0147040호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 이차전지용 실링장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 일면을 압착기로 압착하여 내부 단락을 측정하는 안정성 테스트를 거쳐 안정성을 확보할 수 있다.
이차 전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치 케이스형 케이스에 내장되어 있는 파우치 케이스형 전지로 분류된다.
파우치 케이스형 전지는 제조 시 파우치 케이스에 전극 조립체를 내부에 수용시킨 후 실링툴로 파우치 케이스의 외주면을 상하측에서 가압 및 가열하여 실링하였다.
이때, 실링툴에서 전극 리드가 위치된 부분을 실링하는 영역은 실링툴의 내측에 위치되어 상대적을 실링툴의 외측보다 높은 온도로 가열된다. 따라서, 실링부가 균일한 온도로 실링되지 않기 때문에 균일한 실링 품질을 확보할 수 없는 문제가 있다.
그리고, 실링툴은 표면을 통해 내부 열이 외부로 배출되게되어 파우치 케이스를 실링한 후 다음 파우치 케이스를 실링하기까지 가열되는데 시간이 오래 걸렸다. 따라서, 이차전지의 공정시간을 단축하는데 한계가 있다.
전술한 종래기술의 문제점에 착안하여, 본 발명은 실링 툴의 온도가 외부로 확산되는 것을 방지한 이차전지용 실링장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는 전극 조립체가 내장된 파우치 케이스의 외주면을 실링하여 이차전지를 제조하는 이차전지용 실링장치에 있어서, 상기 파우치 케이스의 외주면을 실링하고 측면에 단열 코팅층이 위치된 실링 툴; 상기 실링 툴을 가열하거나 상기 파우치 케이스를 지지하는 한 쌍의 실링 블록 및 상기 실링 블록 내부에 위치되어 상기 실링 블록을 가열하는 가열 부재를 포함하는 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 이차전지는 상기 파우치 케이스의 외부로 연장된 전극 리드를 포함하고, 상기 실링 툴은 상기 전극 리드가 위치되지 않은 상기 파우치 케이스 영역을 가압 및 가열하는 파우치 케이스 실링부 및 상기 전극 리드가 위치된 영역을 가압 및 가열하는 리드 실링부를 포함하는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 리드 실링부는 상기 파우치 케이스 실링부 보다 높이가 낮은 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 리드 실링부에 위치된 상기 단열 코팅층은 상기 파우치 케이스 실링부에 위치된 상기 단열 코팅층보다 더 얇은 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 실링 블록은 상기 실링 툴이 위치되는 영역 이외의 외면에 상기 단열 코팅층이 위치되는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 단열 코팅층은 일면에 상기 실링 툴과 접착되는 접착층을 포함하는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 실링 블록은 내부에 상기 가열 부재가 인입되는 공간이 포함되는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 가열 부재는 봉 또는 코일 형태로 구비되는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 실링 툴은 한 쌍의 상기 실링 블록 중 어느 하나 이상의 일면에 위치되는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는 한 쌍의 상기 실링 블록 중 어느 하나 이상은 상기 실링 블록을 상하로 이동시키는 이동 부재를 더 포함하는 것인 이차전지용 실링장치를 제공한다.
본 발명의 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치는 파우치 케이스와 접촉하지 않는 실링 툴 외면에 단열 코팅층을 위치시켜 실링 툴 내부 열이 외부로 확산되는 것을 최소화할 수 있다.
그리고, 이차전지용 실링장치는 파우치 케이스와 리드가 적층된 영역을 실링하는 실링 툴과 파우치 케이스만 적층된 영역을 실링하는 실링 툴의 단열 코팅층의 두께를 상이하게 구비하여 실링 툴의 온도를 균일하게 하고, 균일한 실링 품질을 확보하기 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 평면도이다.
도 4(a)은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 정면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치가 이차전지를 가압한 상태를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시상태에 따른 가열 부재에 의해 발생되는 열이 실링 블록 및 실링 툴로 전달되는 것을 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시상태에 따른 단열 코팅층의 구조를 도시한 간략도이다.
[부호의 설명]
100: 이차전지용 실링장치
1: 파우치 케이스
2: 전극 리드
10: 실링 툴
11: 파우치 케이스 실링부
12: 리드 실링부
20: 실링 블록
30: 가열 부재
40: 단열 코팅층
41: 접착층
42: 단열층
50: 이동 부재
본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 "특징"으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 도면은 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 도면에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치(100)의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치의 평면도이다.
본 발명에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 실링 툴(10), 실링 블록(20) 및 가열 부재(30)를 포함한다.
이차전지용 실링장치(100)는 전극 조립체(미도시)가 내장된 파우치 케이스(1)의 외주면을 실링하는 것이다. 여기서, 이차전지는 파우치 케이스형으로 전극 조립체 및 파우치 케이스(1)를 포함할 수 있다.
전극 조립체는 양극, 음극 및 분리막으로 구성될 수 있다. 이러한 상기 전극 조립체는 에너지 밀도를 높일 수 있게 파우치 케이스 내부에 최대한 부피를 차지할 수 있게 수용될 수 있다. 이에 따라, 상기 이차전지는 동일 사이즈 대비 대용량 및 고출력을 갖는 이차전지를 구현할 수 있다.
파우치 케이스(1)는 전극 조립체를 수용할 수 있는 수용 공간과 수용 공간의 둘레에 위치되고, 파우치 케이스(1)만 적층되거나 파우치 케이스(1)와 후술되는 전극 리드(2) 적층되어 실링되는 실링 공간을 포함한다. 수용 공간은 전극 조립체가 최대한의 부피를 차지할 수 있게 구비될 수 있다. 수용 공간은 전극 조리체의 부피와 동일한 부피 또는 넓이로 구비될 수 있다.
그리고, 이차전지는 파우치 케이스(1)의 외부로 연장된 전극 리드(2)를 포함할 수 있다. 전극 리드(2)는 파우치 케이스(1)의 둘레를 통해 외부로 돌출될 수 있다.
좀 더 상세하게, 전극 조립체는 음극 및 양극의 집전판이 연장 형성된 음극탭과 양극탭을 포함할 수 있다. 전극 리드(2)는 음극탭 및 양극탭으로부터 연장 형성되어 파우치 케이스(1)의 실링 공간을 통해 외부로 돌출될 수 있다. 따라서, 전극 리드(2)는 파우치 케이스(1)의 실링 공간에서 파우치 케이스(1) 사이에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 파우치 케이스(1)의 실링 공간을 가열 및 가압하여 파우치 케이스(1)의 실링 공간을 밀봉할 수 있다.
실링 툴(10)은 파우치 케이스(1)의 둘레를 실링한다. 파우치 케이스(1)의 실링 공간은 접촉면에 실란트가 코팅되어 있다. 실링 툴(10)은 파우치 케이스(1)의 실링 공간을 가압 및 가열하여 실링 공간의 파우치 케이스(1)를 접착(sealing)시킬 수 있다.
실링 툴(10)은 전극 리드(2)가 위치되지 않은 파우치 케이스(1)만 적층된 영역을 가압 및 가열하는 파우치 케이스 실링부(11) 및 전극 리드(2)가 파우치 케이스(1) 사이에 위치된 영역을 가압 및 가열하는 리드 실링부(12)를 포함할 수 있다.
전극 리드(2)는 전극 조립체의 네 측면 중 하나 또는 마주보는 두 면에 위치될 수 있다. 따라서, 파우치 케이스(1)의 실링 영역은 전극 리드(2)를 포함하는 제1 실링 영역과 전극 리드(2)를 포함하지 않는 제2 실링 영역을 포함할 수 있다.
실링 툴(10)은 제1 실링 영역을 실링하는 구조와 제2 실링 영역을 실링하는 구조가 상이할 수 있다. 제1 실링 영역을 실링하는 실링 툴(10)은 파우치 케이스 실링부(11)와 리드 실링부(12) 모두를 포함할 수 있다. 제2 실링 영역을 실링하는 실링 툴(10)은 파우치 케이스 실링부(11)만 포함할 수 있다.
도 4(a)은 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치(100)의 정면도이고, 도 4(b)는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치(100)가 이차전지를 가압한 상태를 나타낸 정면도이다.
리드 실링부(12)는 파우치 케이스 실링부(11)보다 높이가 낮을 수 있다. 여기서, 높이는 실링 블록(20)과 접촉하는 실링 툴(10)의 일면과 그 반대면 사이 거리를 의미한다.
전극 리드(2)는 일정 두께를 가지고 있어, 실링 영역에서 전극 리드(2)가 위치된 부분은 전극 리드(2)가 위치되지 않은 부분보다 두께가 두꺼울 수 있다. 따라서, 리드 실링부(12)는 파우치 케이스 실링부(11) 보다 높이가 낮게 구비되어 전극 리드(2)로 인해 두꺼워진 실링 영역과 접촉될 수 있다. 즉, 리드 실링부(12)는 전극 리드(2)의 두께 만큼 파우치 케이스 실링부(11) 보다 높이가 낮게 구비될 수 있다.
그리고, 이차전지용 실링장치(100)가 파우치 케이스(1)를 동일한 압력으로 가압할 때, 전극 리드(2)에 의해 실링 영역의 두께 차이에도 불구하고 파우치 케이스 실링부(11)와 리드 실링부(12)는 동일한 압력으로 가압되어 제1 실링 영역 및 제2 실링 영역 모두 동일한 실링 품질을 확보할 수 있다.
실링 툴(10)은 측면에 단열 코팅층(40)이 위치될 수 있다. 여기서, 실링 툴(10)의 측면은 파우치 케이스(1)와 접촉되는 면과 수직되는 면을 의미한다. 다시 말해, 실링 블록(20)과 접촉되는 면의 반대면을 제외한 외면에 단열 코팅층(40)이 위치될 수 있다.
실링 툴(10)은 파우치 케이스(1)를 실링하기 전, 실링하는 중 및 실링한 후에 외부로 열을 빼앗길 수 있는데, 단열 코팅층(40)은 실링 툴(10)이 외부로 열을 빼앗기는 것을 방지할 수 있어, 이차전지를 실링할 때 공급되는 열원의 공급양을 줄이는 경제적인 효과가 발생될 수 있다.
실링 툴(10)은 파우치 케이스 실링부(11)와 리드 실링부(12)의 측면에 위치된 단열 코팅층(40)의 두께가 상이할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 실링 툴(10)은 실링 블록(20)의 길이 방향을 따라 파우치 케이스 실링부(11), 리드 실링부(12), 파우치 케이스 실링부(11) 순으로 구비될 수 있다. 이때, 파우치 케이스 실링부(11) 사이에 위치되는 리드 실링부(12)는 파우치 케이스 실링부(11)에 비해 온도가 높고 대류열(실링 툴(10)에서 외부로 빠져나가는 열)이 적을 수 있다. 따라서, 실링 툴(10)은 리드 실링부(12)에 위치된 단열 코팅층(40)이 파우치 케이스 실링부(11)에 위치된 단열 코팅층(40) 보다 두께가 더 얇게 구비될 수 있다.
파우치 케이스 실링부(11)에 위치된 단열 코팅층(40)이 리드 실링부(12)에 위치된 단열 코팅층(40) 보다 두께가 더 두꺼움에 따라, 리드 실링부(12)의 대류열보다 파우치 케이스 실링부(11)의 대류열이 작아져 실링 툴(10)의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 그리고, 실링 툴(10)의 온도가 균일하게 유지됨으로써, 파우치 케이스(1)의 실링 품질이 균일하게 유지될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시상태에 따른 단열 코팅층(40)의 구조를 도시한 간략도이다.
단열 코팅층(40)은 실링 툴(10) 또는 실링 블록(20)과 같이 모재에 접착되는 접착층(41) 및 접착층(41) 일면에 구비되어 모재의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 단열층(42)을 포함할 수 있다. 접착층(41)은 모재의 온도에 의해 상이 변하지 않아야 함으로, 예를 들어, NiCoCrAlY, NiCrAlY 및 CoCrAlY 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 단열층(42)은 예를 들어 안정화 지르코니아, 이트리아 및 산화알루미늄 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
실링 블록(20)은 실링 툴(10)을 가열하거나 파우치 케이스(1)를 지지한다. 실링 블록(20)은 한 쌍으로 구비될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 실링 블록(20)은 일면에 실링 툴(10)이 위치될 수 있다. 이때, 실링 블록(20)은 실링 툴(10)을 가열하고 파우치 케이스(1)와 접촉하지 않는다.
다를 실시예에 있어서, 실링 블록(20)은 일면에 실링 툴(10)이 위치되지 않을 수 있다. 이때, 실링 블록(20)은 전극 조립체가 수용된 파우치 케이스(1), 좀 더 상세하게 파우치 케이스(1)의 실링 영역을 지지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시상태에 따른 이차전지용 실링장치(100)를 도시한 사시도이다.
도 1을 참고하면, 한 쌍의 실링 블록(20)은 두 개가 모두 일 실시예에 따른 실링 블록(20)으로 구비될 수 있다.
또는, 도 5를 참고하면, 하나는 일 실시예에 따른 실링 블록(20), 다른 하나는 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)으로 구비될 수 있다. 이때, 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)은 일 실시예에 따른 실링 블록(20)의 실링 툴(10)과 대응되는 영역에 단열 코팅층(40)이 위치되지 않는다. 따라서, 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)은 실링 툴(10)과 대응되는 영역이 파우치 케이스(1)를 지지함과 동시에 가열할 수 있다.
이차전지용 실링장치(100)는 실링 블록(20)을 상하로 이동시키는 이동 부재(50)를 더 포함할 수 있다. 이동 부재(50)는 실링 블록(20)을 이동시켜 파우치 케이스(1)를 가압하는 것으로, 실링 블록(20)의 타면, 즉, 실링 툴(10)이 위치된 면의 반대면에 구비될 수 있다.
예를 들어, 한 쌍의 실링 블록(20)이 모두 일 실시예에 따른 실링 블록(20)을 포함하는 경우, 이동 부재(50)는 한 쌍의 실링 블록(20) 모두에 구비될 수 있다.
또는, 한 쌍의 실링 블록(20)이 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)을 각각 포함할 경우, 이동 부재(50)는 한 쌍의 실링 블록(20) 중 하나의 실링 블록(20)에만 구비될 수 있다. 이때, 일 실시예에 따른 실링 블록(20)은 파우치 케이스(1)의 상부에 위치될 수 있고, 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)의 일면에 파우치 케이스(1)가 거치될 수 있다.
또는, 한 쌍의 실링 블록(20)이 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 실링 블록(20)을 각각 포함할 경우, 이동 부재(50)는 한 쌍의 실링 블록(20) 모두에 구비될 수 있다.
실링 블록(20)은 실링 툴(10)이 위치되지 않은 면을 통해 대류열이 발생하는 것을 방지하기 위해 실링 툴(10)이 위치되지 않은 면에 단열 코팅층(40)이 위치될 수 있다. 단열 코팅층(40)은 실링 툴(10)이 구비된 면에 실링 툴(10)이 위치되지 않은 부분, 실링 블록(20)의 측면 및 하면에 위치될 수 있다. 실링 블록(20)의 측면은 실링 툴(10)이 구비된 면의 수직인면을 의미하고, 하면은 실링 툴(10)이 위치된 면의 반대면을 의미한다.
실링 블록(20)의 측면 및 하면에 위치된 단열 코팅층(40)은 실링 블록(20) 측면에 접착되거나, 실링 블록(20) 측면 및 하면과 대응되는 모양의 케이스로 구비되어 탈부착이 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지용 실링장치(100)는 실링 블록(20)을 가열하는 가열 부재(30)를 포함한다. 가열 부재(30)는 실링 블록(20)의 내부에 위치될 수 있다. 따라서, 실링 블록(20)은 내부에 가열 부재(30)가 인입되는 공간을 포함할 수 있다.
예를 들어, 실링 블록(20)은 길이 방향을 따라 원기둥 형태로 중공된 공간이 포함될 수 있다. 그리고, 가열 부재(30)는 원기둥 형태 또는 코일 형태로 실링 블록(20)의 중공된 공간에 인입될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시상태에 따른 가열 부재(30)에 의해 발생되는 열이 실링 블록(20) 및 실링 툴(10)으로 전달되는 것을 도시한 단면도이다.
가열 부재(30)는 실링 블록(20)을 가열시키고, 가열된 실링 블록(20)은 일면에 직접 접촉된 실링 툴(10)을 가열시킬 수 있다. 그리고, 실링 블록(20) 및 실링 툴(10)의 표면에 위치된 단열 코팅층(40)은 실링 블록(20) 및 실링 툴(10) 열이 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 전극 조립체가 내장된 파우치 케이스의 외주면을 실링하여 이차전지를 제조하는 이차전지용 실링장치에 있어서,
    상기 파우치 케이스의 외주면을 실링하고 측면에 단열 코팅층이 위치된 실링 툴;
    상기 실링 툴을 가열하거나 상기 파우치 케이스를 지지하는 한 쌍의 실링 블록 및
    상기 실링 블록 내부에 위치되어 상기 실링 블록을 가열하는 가열 부재
    를 포함하는 이차전지용 실링장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 이차전지는 상기 파우치 케이스의 외부로 연장된 전극 리드를 포함하고,
    상기 실링 툴은 상기 전극 리드가 위치되지 않은 상기 파우치 케이스 영역을 가압 및 가열하는 파우치 케이스 실링부 및 상기 전극 리드가 위치된 영역을 가압 및 가열하는 리드 실링부를 포함하는 것인 이차전지용 실링장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 리드 실링부는 상기 파우치 케이스 실링부 보다 높이가 낮은 것인 이차전지용 실링장치.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 리드 실링부에 위치된 상기 단열 코팅층은 상기 파우치 케이스 실링부에 위치된 상기 단열 코팅층보다 더 얇은 것인 이차전지용 실링장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 실링 블록은 상기 실링 툴이 위치되는 영역 이외의 외면에 상기 단열 코팅층이 위치되는 것인 이차전지용 실링장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 단열 코팅층은 일면에 상기 실링 툴과 접착되는 접착층을 포함하는 것인 이차전지용 실링장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 실링 블록은 내부에 상기 가열 부재가 인입되는 공간이 포함되는 것인 이차전지용 실링장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 가열 부재는 봉 또는 코일 형태로 구비되는 것인 이차전지용 실링장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 실링 툴은 한 쌍의 상기 실링 블록 중 어느 하나 이상의 일면에 위치되는 것인 이차전지용 실링장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 한 쌍의 상기 실링 블록 중 어느 하나 이상은 상기 실링 블록을 상하로 이동시키는 이동 부재를 더 포함하는 것인 이차전지용 실링장치.
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