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1. (WO2018084491) LAMINATION DEVICE
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2   3   4  

배경기술

5   6   7   8   9  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

10  

과제 해결 수단

11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

발명의 효과

23   24   25   26   27   28  

도면의 간단한 설명

29   30   31   32   33   34  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

도면

1   2   3   4   5   6  

명세서

발명의 명칭 : 라미네이션 장치

기술분야

[1]
관련출원과의 상호인용
[2]
본 출원은 2016년 11월 04일자 한국특허출원 제10-2016-0146929호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
[3]
기술분야
[4]
본 발명은 전극조립체에 패턴을 구현하는 패턴 롤러부에 형상기억합금을 적용한 라미네이션 장치에 관한 것이다.

배경기술

[5]
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.
[6]
상기한 이차전지는 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 전해액이 수용되는 케이스를 포함하며, 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되면서 형성된다.
[7]
한편, 전극조립체는 전극과 분리막 사이를 접착시키는 라미네이션 공정을 거치며, 이때 라미네이션 장치를 이용한다. 즉, 상기 라미네이션 장치는 롤러와, 상기 롤러의 주면에 테이핑되는 패턴필름을 포함한다.
[8]
상기와 같은 라미네이션 장치는 상기 롤러의 회전시 상기 패턴 필름이 상기 전극조립체를 열과 압력으로 가압하며, 이에 따라 상기 전극조립체의 전극과 분리막 사이를 패턴되게 접합한다.
[9]
그러나 상기 라미네이션 장치는 열과 압력에 의해 상기 패턴 필름의 테이핑 부분이 점점 약화되면서 상기 패턴 필름의 유동이 발생할 수 있으며, 이에 따라 접합 불량이 발생할 수 있다. 특히 상기 라미네이션 장치는 상기 롤러의 주면에 상기 패턴 필름을 테이핑해야 하며, 이에 따라 작업에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[10]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 형상기억합금을 이용하여 롤러에 감겨진 패턴 필름의 고정력을 높이고, 특히 별도의 테이핑 없이도 패턴 필름을 상기 롤러에 감기도록 개선한 라미네이션 장치를 제공하는데 있다.

과제 해결 수단

[11]
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 라미네이션 장치는 전극조립체에 패턴을 구현하는 패턴 롤러부를 포함하며, 상기 패턴 롤러부는 상기 전극조립체의 표면에 배치되고 열을 발산하는 회전롤러와, 상기 회전롤러의 외주면에 감겨지고 상기 회전롤러로부터 전달되는 열과 함께 상기 전극조립체의 표면을 부분적으로 가압하여 패턴을 구현하는 패턴커버를 포함하고, 상기 패턴커버는 상기 회전롤러의 외주면에 감기는 패턴필름과, 상기 패턴필름의 내측면에 구비되고 상기 회전롤러로부터 전달되는 열에 의해 변형되면서 상기 패턴필름을 상기 회전롤러의 외주면에 감기게 하는 변형부재를 포함할 수 있다.
[12]
상기 변형부재는 상기 패턴필름의 내측면에 길이방향으로 형성된 하나 이상의 개방홈에 구비될 수 있다.
[13]
상기 패턴필름은 외측필름과, 상기 외측필름의 내측면에 구비되고 상기 외측필름 보다 작은 폭을 가진 내측필름으로 형성되며, 상기 변형부재는 상기 내측필름의 측부와 상기 외측필름의 내측면 사이에 길이방향으로 형성된 하나 이상의 개방홈에 구비될 수 있다.
[14]
상기 외측필름과 상기 내측필름은 열융착되면서 일체화될 수 있다.
[15]
상기 외측필름은 상기 내측필름 보다 높은 강도를 가질 수 있다.
[16]
상기 회전롤러의 외주면에 감겨진 상기 패턴필름의 양 끝단은 틈새가 형성되지 않도록 상호 밀착될 수 있다.
[17]
상기 패턴커버는 상기 회전롤러의 길이방향으로 하나 이상 구비될 수 있다.
[18]
상기 변형부재는 형상기억합금 재질로 형성될 수 있다.
[19]
상기 회전롤러는 외주면을 따라 지지홈이 형성되며, 상기 패턴커버는 상기 지지홈을 따라 상기 회전롤러의 외주면에 감길 수 있다.
[20]
상기 지지홈의 깊이는 상기 패턴커버의 두께보다 작게 형성될 수 있다.
[21]
상기 패턴 롤러부는 상기 전극조립체의 상면과 하면에 상호 대응되게 각각 구비될 수 있다.
[22]
상기 회전롤러는 40~80℃의 온도를 가지고 열을 발산할 수 있다.

발명의 효과

[23]
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
[24]
첫째: 본 발명의 라미네이션 장치는 열에 의해 변형되는 변형부재를 포함한 패턴커버를 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 열을 발산하는 회전롤러에 상기 패턴커버를 자동으로 감겨지게 유도할 수 있고, 이에 따라 작업의 효율성을 높일 수 있다. 특히 회전롤러가 열을 발산하는 동안은 상기 패턴커버의 고정력을 유지시킬 수 있으며, 그 결과 전극조립체의 접합 불량을 방지할 수 있다.
[25]
둘째: 본 발명의 라미네이션 장치에서 변형부재는 패턴커버에 형성된 개방홈에 구비하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 변형부재를 보다 용이하게 부착할 수 있다.
[26]
셋째: 본 발명의 라미네이션 장치에서 패턴커버는 서로 다른 폭을 가진 내측필름과 외측필름을 포함하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 변형부재를 부착하기 위한 개방홈을 용이하게 형성할 수 있고, 그 결과 상기 변형부재를 용이하게 부착할 수 있다.
[27]
넷째: 본 발명의 라미네이션 장치에서 변형부재는 형상기억합금 재질로 형성하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 회전롤러의 열에 의해 상기 변형부재가 쉽게 변형되면서 상기 패턴커버를 상기 회전롤러에 감을 수 있다.
[28]
다섯째: 본 발명의 라미네이션 장치에서 패턴커버는 회전롤러에 형성된 지지홈을 따라 감겨지는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 패턴커버 설치의 용이성을 얻을 수 있다.

도면의 간단한 설명

[29]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이션 장치의 패턴 롤러부를 도시한 사시도.
[30]
도 2는 도 1의 부분 확대 사시도.
[31]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴 롤러부를 도시한 분리사시도.
[32]
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 패턴 롤러부의 정면도.
[33]
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴 롤러부를 도시한 사시도.
[34]
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 패턴 롤러부의 정면도.

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[35]
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[36]
[본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이션 장치]
[37]
본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이션 장치는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(10)의 표면을 열과 압력으로 가압하여 패턴을 구현하기 위한 것으로, 전극조립체(10)에 패턴을 구현하는 패턴 롤러부(100)를 포함한다.
[38]
한편, 전극조립체(10)는 도 1을 참조하면, 복수의 전극(11)(12)과 복수의 분리막(13)(14)이 교대로 적층되는 기본단위체, 또는 상기 기본단위체가 둘 이상 적층되는 구조를 가진다. 여기서 복수의 전극(11)(12)은 양극 및 음극일 수 있다.
[39]
패턴 롤러부(100)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체에 패턴을 구현하기 위한 것으로, 전극조립체(10)의 표면(도 1에서 보았을 때 상면)에 배치되고 열을 발산하는 회전롤러(110)와, 회전롤러(110)로부터 전달되는 열과 함께 전극조립체(10)의 표면을 부분적으로 가압하여 패턴을 구현하는 패턴커버(120)를 포함한다.
[40]
회전롤러(110)는 전극조립체(10)의 폭방향으로 배치되는 원통형 롤러와, 원통형 롤러의 회전 중심에 구비된 회전축을 포함하며, 외부의 가열장치(미도시) 또는 전원장치(미도시)로부터 공급되는 열 또는 전기에 의해 발열하면서 열을 발산한다.
[41]
패턴커버(120)는 회전롤러(110)의 외주면에 감겨지고, 회전롤러(110)의 회전시 전극조립체(10)를 부분적으로 가압하여 패턴을 구현한다.
[42]
여기서 패턴커버(120)는 별도의 테이핑 없이 회전롤러(110)의 외주면에 감겨지며, 이에 작업의 용이성과 고정력을 높일 수 있다.
[43]
일례로, 패턴커버(120)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 회전롤러(110)의 외주면에 감기는 패턴필름(121)과, 패턴필름(121)의 내측면(도 3에서 보았을 때 회전롤러를 향하는 면)에 구비되고 회전롤러(110)로부터 전달되는 열에 의해 변형되면서 패턴필름(121)을 강제로 회전롤러(110)의 외주면에 감기게 하는 변형부재(122)를 포함한다.
[44]
즉, 패턴커버(120)는 열을 발산하는 회전롤러(110)에 패턴커버(120)을 감으면, 회전롤러(110)의 열에 의해 도 2에서 보았을 때 "I"자 형태의 변형부재(122)가 "C"자 형태로 변형되고, 변형되는 변형부재(122)에 의해 패턴필름(121)이 회전롤러(110)의 외주면에 강제로 감기게 된다.
[45]
이에, 패턴커버(120)는 별도의 테이핑 없이도 회전롤러(110)에 감겨지게 되며, 특히 회전롤러(110)가 열을 발산하는 동안은 항상 동일한 힘으로 회전롤러(110)에 감겨진 상태를 유지한다. 이후 회전롤러(110)에서 열을 발산하지 않으면 변형부재(122)는 원래의 형태로 복원되며, 이에 패턴커버(120)는 회전롤러(110)로부터 쉽게 제거할 수 있다.
[46]
이와 같이 패턴커버(120)는 변형부재(122)를 포함함으로써 탈부착의 용이성, 고정력 및 작업의 편의성을 높일 수 있다.
[47]
한편, 변형부재(122)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 패턴필름(121)의 내측면에 길이방향으로 형성된 하나 이상의 개방홈(120a)에 구비되면서 패턴필름(120)의 내측면과 변형부재(122)의 표면을 동일한 높이로 맞출 수 있으며, 이에 패턴커버(120)와 회전롤러(110)의 면밀착력과 고정력을 높일 수 있다.
[48]
여기서 개방홈(120a)은 패턴필름(121)의 내측면에서 폭방향으로 양측 끝단에 각각 형성되고, 이 패턴필름(121)의 양측 끝단에 형성된 개방홈(120a)에 변형부재(122)가 구비된다. 즉, 변형부재(122)는 패턴필름(121)의 폭방향으로 양측 끝단을 회전롤러(110)에 강제로 감겨주는 것만으로도 패턴커버(120)를 회전롤러(110)에 안정적으로 고정할 수 있다.
[49]
한편, 패턴필름(121)은 외측필름(121a)과, 외측필름(121a)의 내측면 중앙에 구비되고 외측필름(121a) 보다 작은 폭을 가진 내측필름(121b)으로 형성된다. 이에, 내측필름(121b)의 측부와 외측필름(121a)의 내측면 사이에 길이방향으로 개방홈(120a)을 형성할 수 있다.
[50]
한편, 외측필름(121a)과 내측필름(121b)은 열융착되면서 일체화되며, 이에 외부 충격으로 인해 외측필름(121a)과 내측필름(121b)이 분리되는 문제를 방지할 수 있다.
[51]
한편, 외측필름(121a)은 내측필름(121b) 보다 높은 강도를 가진다. 즉, 전극조립체(10)를 직접 가압하는 외측 필름(121a)은 강도를 높게 형성하여 전극조립체(10)의 가압력을 높이고, 특히 전극조립체(10)와의 마찰로 인한 마모를 최소화하여 사용주기를 연장할 수 있다. 그리고 내측필름(121b)은 강도를 낮게 형성하여 내측필름(121b)에 의해 회전롤러(110)가 마모되는 것을 현저히 방지할 수 있다.
[52]
한편, 회전롤러(110)의 외주면에 감겨진 패턴필름(121)의 양 끝단은 틈새가 형성되지 않도록 상호 밀착된다. 즉, 회전롤러(110)에 감진 패턴필름(121)의 양 끝단에 틈새가 있을 경우 틈새가 위치한 전극조립체(10)의 표면은 가압되지 못하여 패턴을 구현할 수 없으며, 이에 불량이 발생할 수 있다. 이에 패턴필름(121)의 양 끝단은 틈새가 형성되지 않도록 밀착되게 결합한다. 여기서 패턴필름(121)의 양 끝단이 밀착된 부분에 접착력을 가진 접착물질(미도시)을 도포하거나 주입하여 미세하게 남아 있는 틈새까지 밀폐할 수 있다.
[53]
한편, 패턴커버(120)는 도 1을 참조하면, 회전롤러(110)의 길이방향으로 하나 이상 구비되며, 이에 전극조립체(10)의 표면에 복수의 패턴을 용이하게 구현할 수 있다.
[54]
한편, 변형부재(122)는 형상기억합금 재질로 형성된다. 즉, 형상기억합금(shape-memory alloy)은 열에 의해 쉽게 변형되고 열이 제거되면 원래의 형태로 돌아가는 성질을 가진다. 이에 변형부재(122)는 회전롤러(110)로부터 발산되는 열에 의해 쉽게 변형되며, 이에 회전롤러(110)의 외주면에 패턴커버(120)를 보다 효과적으로 감을 수 있다.
[55]
한편, 회전롤러(110)는 40~80℃의 온도를 가지고 열을 발산한다. 즉, 회전롤러(110)는 상온 보다 높은 40℃ 이상의 온도를 가지고, 전극조립체의 전극, 분리막을 훼손하지 않는 80℃ 또는 80℃ 이하의 온도를 가진다.
[56]
한편, 패턴 롤러부(100)는 도 1을 참조하면, 전극조립체(10)의 상면과 하면에 상호 대응되게 각각 구비되며, 이에 전극조립체(10)의 양쪽 표면을 동시에 가압할 수 있어 보다 효과적으로 패턴을 구현할 수 있다.
[57]
이와 같은 구성을 가진 본 발명의 제1 실시예에 따른 라미네이션 장치는 별도의 테이핑 없이도 회전롤러(110)의 외주면에 패턴커버(120)를 결합할 수 있으며, 이에 작업의 효율성과 패턴커버(120)의 고정력을 높일 수 있다.
[58]
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 일실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[59]
[본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이션 장치]
[60]
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 라미네이션 장치를 도시한 도면이다.
[61]
본 발명의 다른 실시예에 따른 라미네이션 장치는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 회전롤러(110')와 회전롤러(110')에 감기는 패턴커버(120)를 구비한 패턴 롤러부(100')를 포함한다.
[62]
여기서 회전롤러(110')은 외주면을 따라 지지홈(111)이 형성되며, 패턴커버(120')는 상기 지지홈(111)을 따라 회전롤러(110')의 외주면에 감진다. 이에 따라 별도의 위치 설정 없이도 패턴커버(120)를 회전롤러(110')에 결합할 수 있어 작업의 효율성을 높일 수 있고, 그 결과 패턴커버(120)가 회전롤러(110')의 길이방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다. 여기서 지지홈(111)과 패턴커버(120) 사이에는 접착력을 가진 접착물질이 도포 또는 주입될 수 있으며, 이에 패턴부재(120)의 고정력을 높일 수 있다.
[63]
한편, 지지홈(111)의 깊이는 패턴커버(120)의 두께보다 작게 형성되며, 이에 패턴커버(120)의 외측면은 지지홈(111)의 밖으로 노출되면서 전극조립체(10)의 표면을 보다 안정적으로 가압하여 패턴을 구현할 수 있다.
[64]
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.

청구범위

[청구항 1]
전극조립체에 패턴을 구현하는 패턴 롤러부를 포함하며, 상기 패턴 롤러부는 상기 전극조립체의 표면에 배치되고 열을 발산하는 회전롤러와, 상기 회전롤러의 외주면에 감겨지고 상기 회전롤러로부터 전달되는 열과 함께 상기 전극조립체의 표면을 부분적으로 가압하여 패턴을 구현하는 패턴커버를 포함하고, 상기 패턴커버는 상기 회전롤러의 외주면에 감기는 패턴필름과, 상기 패턴필름의 내측면에 구비되고 상기 회전롤러로부터 전달되는 열에 의해 변형되면서 상기 패턴필름을 상기 회전롤러의 외주면에 감기게 하는 변형부재를 포함하는 라미네이션 장치.
[청구항 2]
청구항 1에 있어서, 상기 변형부재는 상기 패턴필름의 내측면에 길이방향으로 형성된 하나 이상의 개방홈에 구비되는 라미네이션 장치.
[청구항 3]
청구항 1에 있어서, 상기 패턴필름은 외측필름과, 상기 외측필름의 내측면에 구비되고 상기 외측필름 보다 작은 폭을 가진 내측필름으로 형성되며, 상기 변형부재는 상기 내측필름의 측부와 상기 외측필름의 내측면 사이에 길이방향으로 형성된 하나 이상의 개방홈에 구비되는 라미네이션 장치.
[청구항 4]
청구항 3에 있어서, 상기 외측필름과 상기 내측필름은 열융착되면서 일체화되는 라미네이션 장치.
[청구항 5]
청구항 3에 있어서, 상기 외측필름은 상기 내측필름 보다 높은 강도를 가지는 라미네이션 장치.
[청구항 6]
청구항 3에 있어서, 상기 회전롤러의 외주면에 감겨진 상기 패턴필름의 양 끝단은 틈새가 형성되지 않도록 상호 밀착되는 라미네이션 장치.
[청구항 7]
청구항 1에 있어서, 상기 패턴커버는 상기 회전롤러의 길이방향으로 하나 이상 구비되는 라미네이션 장치.
[청구항 8]
청구항 1에 있어서, 상기 변형부재는 형상기억합금 재질로 형성되는 라미네이션 장치.
[청구항 9]
청구항 1에 있어서, 상기 회전롤러는 외주면을 따라 지지홈이 형성되며, 상기 패턴커버는 상기 지지홈을 따라 상기 회전롤러의 외주면에 감기는 라미네이션 장치.
[청구항 10]
청구항 9에 있어서, 상기 지지홈의 깊이는 상기 패턴커버의 두께보다 작게 형성되는 라미네이션 장치.
[청구항 11]
청구항 1에 있어서, 상기 패턴 롤러부는 상기 전극조립체의 상면과 하면에 상호 대응되게 각각 구비되는 라미네이션 장치.
[청구항 12]
청구항 1에 있어서, 상기 회전롤러는 40~80℃의 온도를 가지고 열을 발산하는 라미네이션 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]