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KR101471718B1 - 접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치 - Google Patents

접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치 Download PDF

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KR101471718B1
KR101471718B1 KR1020120136851A KR20120136851A KR101471718B1 KR 101471718 B1 KR101471718 B1 KR 101471718B1 KR 1020120136851 A KR1020120136851 A KR 1020120136851A KR 20120136851 A KR20120136851 A KR 20120136851A KR 101471718 B1 KR101471718 B1 KR 101471718B1
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마사야스 오타
겐 다카야마
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

전지 내의 전지 요소에 영향을 주지 않고 접착제를 도포 가능한 접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치를 제공한다. 발전 요소를 외장 부재(11)로 밀봉한 전지(10)의 외표면에 접착제(A)를 도포하는 접착제 도포 방법이며, 접착제(A)를 가열해서 유동성을 갖게 하여, 접착제(A)를 도포하는 노즐(120)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 벨트(140) 상에 접착제(A)를 도포하는 도포 공정과, 전지(10)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 벨트(140) 상에 도포하는 도포 공정과, 벨트(140) 상에 도포된 접착제(A)의 온도를 벨트(140) 상에서 저하시킨 후에 접착제(A)를 전지(10)의 외표면에 전사하는 전사 공정을 갖는다.

Description

접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치{METHOD FOR APPLYING ADHESIVE AND APPARATUS FOR APPLYING ADHESIVE}
본 발명은 전지에 적용되는 접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치에 관한 것이다.
최근, 자동차용 전지, 태양 전지 및 전자 기기용 전지 등 각종 전지에 있어서, 라미네이트 시트로 이루어진 외장 부재로 전지 요소를 밀봉함과 함께, 외장 부재로부터 전극 단자를 외부에 도출한 편평형 전지가 사용되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 복수의 편평형 전지를 접착 부재로 접착하면서 적층한 전지 모듈이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-258180호 공보
그러나, 예를 들어 접착제로 가열함으로써 유동성을 갖는 핫 멜트형 접착제를 사용하는 경우, 접착제를 도포할 때에는 접착제가 유동성을 가질 필요가 있지만, 도포할 때의 온도가 지나치게 높으면, 편평형 전지 내부의 전지 요소, 예를 들어 전해액에 영향을 미쳐서 전지 성능이 저하할 우려가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 전지 내의 전지 요소에 영향을 주지 않고 접착제를 도포 가능한 접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 접착제 도포 방법은, 발전 요소를 외장 부재로 밀봉한 전지의 외표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포 방법이며, 도포 공정과, 전사 공정을 갖는다. 도포 공정에서는, 접착제를 가열해서 유동성을 갖게 하고, 상기 접착제를 도포하는 도포 수단에 대하여 상대적으로 이동 가능한 담지체 상에 상기 접착제를 도포한다. 전사 공정에서는, 상기 담지체 상에 도포된 상기 접착제의 온도를 당해 담지체 상에서 저하시킨 후에 상기 접착제를 상기 전지의 외표면에 전사한다.
본 발명의 접착제 도포 방법에 의하면, 가열된 접착제를 일단 담지체 상에 도포하고, 담지체 상에 도포된 접착제의 온도를 담지체 상에서 저하시킨 후에 전지의 외표면에 전사하기 때문에, 전지의 외장 부재에 전사할 때의 접착제의 온도를, 전지 내부의 전지 요소에 영향을 주지 않는 온도까지 저하시킨 후에 도포할 수 있다.
도 1은, 전지 모듈을 도시하는 평면도이다.
도 2는, 편평형 전지를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은, 본 실시 형태에 관한 접착제 도포 장치를 도시하는 평면도이다.
도 4는, 본 실시 형태에 관한 접착제 도포 장치의 벨트에 접착제를 도포할 때를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는, 본 실시 형태에 관한 접착제 도포 장치의 벨트 상의 접착제를 편평형 전지에 전사할 때를 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 도면의 치수 비율은, 설명의 사정상 과장되어 있고, 실제 비율과는 상이하다.
전지 모듈(1)은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 케이스(2)의 내부에, 직렬 또는 병렬로 접속한 복수(본 실시 형태에서는 4개)의 편평형 전지(10)(이차 전지에 상당함)를 수납하고 있다. 전지 모듈(1)은, 단독으로 사용하는 것이 가능하지만, 예를 들어 복수의 전지 모듈(1)을 다시 직렬화 및/또는 병렬화함으로써, 원하는 전류, 전압, 용량에 대응한 조전지를 형성할 수 있다.
편평형 전지(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지이며, 적층 전극체(30)가 외장 부재(11) 내에 전해액과 함께 수납되어 있다. 편평형 전지(10)는, 외장 부재(11)로부터 외부에 도출되는 전극(이하, 「탭」이라고 함)(14, 15)을 갖는다.
적층 전극체(30)는, 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)를 순서대로 적층해서 형성된다. 정극(31)은, 예를 들어 LiMn2O4 등의 리튬-전이 금속 복합 산화물로 이루어진 정극 활물질 층을 갖는다. 부극(32)은, 예를 들어 카본 및 리튬-전이 금속 복합 산화물로 이루어진 부극 활물질 층을 갖는다. 세퍼레이터(33)는, 예를 들어 전해질이 침투할 수 있는 통기성을 갖는 다공성 형상의 PE(폴리에틸렌)로 형성된다.
외장 부재(11)는 경량화 및 열 전도성 관점에서, 알루미늄, 스테인리스, 니켈, 구리 등의 금속(합금을 포함함)을 폴리프로필렌 필름 등의 절연체로 피복한 고분자-금속 복합 라미네이트 필름 등의 시트재로 이루어진다. 외장 부재(11)는, 적층 전극체(30)를 덮는 본체부(12)와, 본체부(12)의 주연으로 신장되는 외주부(13)를 갖고 있으며, 외주부(13)의 일부 또는 전부가, 열 융착에 의해 접합되어 있다.
탭(14 및 15)은, 적층 전극체(30)로부터 전류를 인출하기 위한 부재이며, 편평형 전지(10)의 일측으로 연장되어 있다.
서로 겹치는 편평형 전지(10)끼리는, 미끄럼 등을 방지하기 위해서 핫 멜트형 접착제(A)에 의해 접착되어 있고, 편평형 전지(10)끼리의 사이에는, 접착제(A)가 경화된 접합 부재(20)가 설치된다(도 1 참조).
핫 멜트형 접착제(A)는 가열함으로써 용융해서 유동 가능하게 되고, 냉각해서 상온으로 함으로써 경화하는 접착제이며, 예를 들어 열 가소성 합성 수지나 고무 등을 주성분으로 해서 구성된다. 본 실시 형태에서는, 핫 멜트형 접착제(A)로서, 변성 올레핀계 열 가소성 수지를 주성분으로 한 도아 고세 가부시끼가이샤제의 아론 멜트(등록 상표) PPET 5004를 사용한다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 접착제 도포 장치(100)에 대해서 설명한다.
접착제 도포 장치(100)는, 편평형 전지(10)의 외장 부재(11)의 외표면의 한쪽 면에, 전술한 핫 멜트형 접착제(A)를 도포하는 장치이다. 접착제 도포 장치(100)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 접착제(A)를 도포하기 위한 도포부(110)와, 편평형 전지(10)를 반송하기 위한 반송부(120)와, 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 제어부(제어 수단; 180)를 구비하고 있다.
도포부(110)는, 가열 용융시킨 접착제(A)를 토출하는 노즐(130)(도포 수단)과, 노즐(130)로부터 토출된 접착제(A)를 일단 표면에 담지하는 벨트(140)( 담지체)와, 벨트(140) 상에 공기 등의 기체를 분사해서 접착제(A) 및 벨트(140)를 냉각시키는 냉각 수단(150)을 구비하고 있다.
노즐(130)은, 벨트(140)의 표면을 향해서 가열 용융시킨 접착제(A)를 토출하는 것이다. 또한, 노즐(130)은 벨트(140)의 표면으로부터의 거리를 조정할 수 있는 것이 바람직하다.
벨트(140)는, 환상으로 형성되고, 2개의 풀리(141)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있으며, 모터 등의 구동원(도시하지 않음)에 의해 회전 구동하는 적어도 한쪽의 풀리(141)로부터 회전력을 받아서 회전 이동한다. 벨트(140)의 외주면(143)은 실리콘 수지나 불소 수지 등의 저마찰재료에 의해 형성되어 있다. 구동원은 제어부(180)에 의해 제어되고, 벨트(140)의 이동 속도를 조정 가능하게 되어 있다. 벨트(140)의 접착제(A)가 도포되는 외주면(143) 전체의 면적은, 편평형 전지(10)의 접합 부재(20)의 면적 이상인 것이 바람직하다. 또한, 벨트(140)는 벨트(140)에 대하여 진퇴 가능한 텐션 조정 풀리(142)에 의해, 장력을 조정 가능하게 되어 있다.
반송부(120)는, 편평형 전지(10)를 적재하는 팔레트(121)를 유지 가능한 유지대(유지 수단; 160)와, 유지대(160)를 반송 방향(X)(수평 방향) 및 가압 방향(Y)(연직 방향)의 2방향으로 이동시키는 것이 가능한 이동 수단(170)(가압 수단)을 구비하고 있다.
이동 수단(170)은 구동원인 모터(도시하지 않음)를 구비하고, 당해 모터를 제어부(180)에 의해 제어함으로써, 수평 방향으로 연장되는 가이드 레일(173)을 따라 반송 방향(X)으로 이동 가능하다. 또한, 이동 수단(170)은, 상방에 유지되어 있는 유지대(160)를, 가압 방향(Y)으로 이동시키기 위한 구동원인 모터(172)를 구비하고 있다. 모터(172)는, 제어부(180)에 의해 토크 제어되고, 가압 방향(Y)에의 이동량 및 가압력을 임의로 조정하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 유지대(160)를 가압 방향(Y)으로 이동시키기 위한 구동원은, 모터에 한정되지 않고, 예를 들어 유압 실린더나 에어 실린더 등도 좋다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 접착제 도포 장치(100)를 사용한 접착제(A)의 도포 방법을 설명한다.
편평형 전지(10)에 접착제(A)를 도포할 때에는, 우선 도 4에 도시한 바와 같이, 이동 수단(170)에 의해 유지대(160)를 반송 방향(X)의 상류측에 배치하고, 유지대(160) 상에 편평형 전지(10)를 적재한 팔레트(121)를 설치한다. 이어서, 벨트(140)를 회전시켜, 벨트(140)의 외주면(143) 상에 용융된 접착제(A)를 노즐(130)로부터 도포한다. 이때, 벨트(140)는 일정한 속도로 이동하고, 또한 접착제(A)가 유동성을 갖는 온도이기 때문에, 벨트(140) 상에 일정 두께의 접착제(A)가 도포된다(도포 공정 S01). 접착제(A)의 벨트(140) 상에서의 두께는, 벨트(140)의 속도 및 노즐(130)로부터의 접착제(A)의 단위 시간당 공급량 등에 의해 결정되고, 일례로서 100㎛ 정도이지만, 원하는 두께로 적절하게 설정 가능하다.
노즐(130)에 의한 접착제(A)의 공급은, 벨트(140) 상의 접착제(A)의 면적이 편평형 전지(10)의 외표면에 필요한 접착제(A)의 면적과 같은 면적이 될 때까지 계속된 후 정지된다.
벨트(140) 상에 도포된 접착제(A)는, 노즐(130)이 위치하는 도포 위치(P1)로부터 벨트(140)의 회전에 의해 반송되고, 편평형 전지(10)의 외표면에 접하는 최 하단부[전사 위치(P2)]에 도달할 때까지, 분위기에 노출되어서 온도가 저하한다. 본 실시 형태에서는, 접착제(A)의 온도는 노즐(130)로부터 공급되었을 때에는 약 160℃이며, 전사 위치(P2)에 도달할 때까지 실온 정도인 약 30℃까지 저하한다. 온도의 저하는, 도포하는 접착제(A)의 종류, 두께, 벨트(140)의 온도나 재료, 기온 등에도 의존하고, 필요하면, 냉각 수단(150)에 의해 접착제(A) 및 벨트(140)에 기체를 분사해서 온도를 저하시켜도 좋다. 접착제(A)의 온도를 저하시킴으로써, 접착제(A)를 벨트(140)로부터 박리되기 쉽게 할 수 있다.
또한, 벨트(140)에 접착제(A)를 도포하는 도포 공정(S01)과 병행하여, 편평형 전지(10)를 적재한 유지대(160)를 반송 방향(X)으로 이동시킨다. 그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 편평형 전지(10)의 속도 및 벨트(140)의 속도를 제어부(180)에 의해 동기시켜, 벨트(140) 상의 접착제(A)가 전사 위치(P2)에 도달하는 타이밍에, 편평형 전지(10)의 접착제(A)를 도포하는 영역을, 전사 위치(P2)에 도달시킨다(전사 공정 S02). 벨트(140) 상의 접착제(A)가 편평형 전지(10)의 외표면에 접하면, 벨트(140)의 외주면(143)이 저마찰 재료에 의해 형성되어 있기 때문에, 벨트(140)를 계속해서 이동시킴으로써, 접착제(A)가 벨트(140)로부터 떨어져서 편평형 전지(10)의 외표면에 전사된다. 이때, 접착제(A)의 온도는 실온 정도까지 저하하고 있기 때문에, 편평형 전지(10)의 내부의 전지 요소, 예를 들어 전해액에 영향을 미치지 않아 전지 성능이 저하하지 않는다.
또한, 벨트(140) 상의 접착제(A)는, 편평형 전지(10)의 외표면에 도달했을 때에는 유동성을 대부분 상실하고 있지만, 접착제(A)가 이미 벨트(140) 상에서 균일한 두께로 되어 있기 때문에, 전사하는 것만으로 편평형 전지(10)의 외표면에 균일한 두께로 접착제(A)를 도포할 수 있다.
그리고, 벨트(140) 상의 접착제(A)를 편평형 전지(10)의 외표면에 전사하고 있는 동안은, 이동 수단(170)(가압 수단)의 모터(172)를 제어부(180)에 의해 제어함으로써, 유지대(160)의 가압 방향(Y)으로 가압력이 일정해지도록 제어한다. 이에 의해, 외장 부재(11)가 라미네이트 필름이며 가요성을 갖기 때문에, 편평형 전지(10)의 두께에 편차가 있거나 표면 형상이 불균일한 경우라도, 접착제(A)를 일정한 압력으로 가압하면서 편평형 전지(10)의 외표면에 전사할 수 있다. 이로 인해, 편평형 전지(10)의 외표면에, 접착제(A)를 균일한 두께로 도포할 수 있다. 또한, 벨트(140) 상의 접착제(A)의 두께가 엄밀하게 균일하지 않아도, 유지대(160)에 의한 가압 방향(Y)에의 가압력(또는 변위)이 일정해지도록 제어함으로써, 편평형 전지(10)의 외표면에 전사되는 접착제(A)의 두께를 교정해서 더욱 균일한 두께로 할 수 있다.
접착제(A)가 전사된 편평형 전지(10)는 이동 수단(170)에 의해 반송 방향(X)로 반송되고, 후속 공정에서 다른 편평형 전지(10)와 적층되며, 접착제(A)가 경화해서 형성되는 접합 부재(20)에 의해 서로 접합되어, 전지 모듈을 구성한다(도 1 참조). 이때, 접착제(A)[접합 부재(20)]가 일정한 두께로 되어 있기 때문에, 편평형 전지(10)에 국소적인 압력이 작용하지 않고, 편평형 전지(10)의 내부의 전지 요소에 영향을 미치지 않아, 전지 성능이 저하하지 않는다. 또한, 접착제(A)[접합 부재(20)]가 일정한 두께로 되어 있기 때문에, 편평형 전지(10) 사이에 간극이 형성되기 어려워져서 양호하게 고정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 핫 멜트형 접착제(A)를 가열해서 유동성을 갖게 하고, 편평형 전지(10)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 벨트(140) 상에 도포한다(도포 공정 S01). 이 후, 벨트(140) 상에 도포된 접착제(A)의 온도를 벨트(140) 상에서 저하시켜, 접착제(A)를 편평형 전지(10)의 외표면에 전사함으로써 도포한다(전사 공정 S02). 이로 인해, 가열된 접착제(A)를 일단 벨트(140) 상에 도포하고, 접착제(A)의 온도를 벨트(140) 상에서 저하시킨 후에 편평형 전지(10)의 외표면에 전사할 수 있고, 편평형 전지(10)의 외표면에 전사할 때의 접착제(A)의 온도를, 편평형 전지(10)의 내부의 전지 요소에 영향을 주지 않는 온도까지 저하시킬 수 있다.
또한, 담지체로서 벨트(140)를 사용하고, 벨트(140)에의 접착제(A)의 도포 위치(P1)로부터, 편평형 전지(10)에 접착제(A)를 전사하는 전사 위치(P2)까지 벨트(140)를 이동시키기 때문에, 벨트(140)의 이동을 이용해서 벨트(140) 상의 접착제(A)의 온도를 저하시킬 수 있다.
또한, 벨트(140)는, 적어도 편평형 전지(10)의 외표면에 전사되는 접착제(A)의 면적보다도 큰 면적을 갖기 때문에, 편평형 전지(10)의 외표면에 원하는 면적의 접착제(A)를 한번에 전사할 수 있다.
(개변예)
본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 적절히 개변할 수 있다. 예를 들어, 벨트(140)의 면적은, 편평형 전지(10)의 외표면에 전사되는 접착제(A)의 면적보다 작아도 좋다. 또한, 전지는 적층해서 접착제(A)에 의해 접착 가능하면, 편평형 전지(10)가 아니어도 좋다.
10: 편평형 전지
11: 외장 부재
40: 접합 부재
100: 접착제 도포 장치
130: 노즐(도포 수단)
140: 벨트(담지체)
180: 제어부
P1: 도포 위치
P2: 전사 위치
A: 접착제
S01: 도포 공정
S02: 전사 공정
X: 반송 방향
Y: 가압 방향

Claims (6)

  1. 발전 요소를 외장 부재로 밀봉한 전지의 외표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포 장치를 이용한 접착제 도포 방법으로서, 상기 접착제 도포 장치는 상기 전지를 유지하는 유지 수단과, 상기 유지 수단에 유지되고 있는 전지를 담지체 상의 접착제에 가압하도록 유지 수단을 이동시키는 가압 수단을 구비한, 접착제 도포 방법이며,
    접착제를 가열해서 유동성을 갖게 하고, 상기 담지체의 표면으로부터 거리를 두고 배치되어, 담치체를 향해 접착제를 토출하는 노즐에 대하여 상대적으로 이동 가능한 담지체 상에 상기 접착제를 도포하는 도포 공정과,
    상기 담지체 상에 도포된 상기 접착제의 온도를 당해 담지체 상에서 저하시킨 후에 상기 접착제를 상기 전지의 외표면에 전사하는 전사 공정을 갖고,
    담지체 상의 접착제를 전지에 전사할 때에, 전지를 담지체 상의 접착제에 가압하는 힘이 거의 일정해지도록 가압 수단을 제어하는, 접착제 도포 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 담지체는 벨트이며, 상기 전사 공정에서는, 상기 벨트에의 상기 접착제의 도포 위치로부터 상기 전지의 외표면에 상기 접착제를 전사하는 전사 위치까지 상기 벨트를 이동시켜서 상기 벨트 상에서 상기 접착제의 온도를 저하시키는, 접착제 도포 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 담지체는 적어도 상기 전지의 외표면에 전사되는 상기 접착제의 면적보다도 큰 면적을 갖는, 접착제 도포 방법.
  4. 발전 요소를 외장 부재로 밀봉한 전지의 외표면에 접착제를 도포하는 접착제 도포 장치이며,
    상기 전지를 유지하는 유지 수단과,
    상기 유지 수단에 유지되고 있는 전지를 담지체에 가압하도록 유지 수단을 이동시키는 가압 수단과,
    상기 담지체의 표면으로부터 거리를 두고 배치되어, 가열해서 유동성을 갖게 한 접착제를 담치체를 향해 토출하는 노즐과,
    상기 담지체 상의 접착제를 전지에 전사할 때에, 담지체 상의 접착제에 전지를 가압하는 힘이 거의 일정해지도록 가압 수단을 제어하는 제어 수단과,
    상기 노즐에 대하여 상대적으로 이동 가능하며 상기 노즐에 의해 상기 접착제가 도포되고, 도포된 상기 접착제의 온도를 저하시킨 후에 당해 접착제를 상기 전지의 외표면에 전사하는 담지체를 갖는, 접착제 도포 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 담지체는 벨트이며, 당해 벨트는 당해 벨트에의 상기 접착제의 도포 위치로부터 상기 전지의 외표면에 상기 접착제를 전사하는 전사 위치까지 상기 접착제를 담지해서 이동 가능한, 접착제 도포 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 담지체는, 적어도 상기 전지의 외표면에 전사되는 상기 접착제의 면적보다도 큰 면적을 갖는, 접착제 도포 장치.
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