JP7646996B2

JP7646996B2 - 電解液注入用ノズル開閉装置

Info

Publication number: JP7646996B2
Application number: JP2024505644A
Authority: JP
Inventors: グクキム、ゲオン
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2023-02-22
Publication date: 2025-03-18
Anticipated expiration: 2043-02-22
Also published as: EP4366074A4; JP2024528933A; WO2023163492A1; KR20230001756U; US20240382981A1; EP4366074A1; CN117769787A

Description

本発明は電解液注入用ノズル開閉装置に関し、電解液注入工程で、注入ノズルの移動または注入待機時にノズル内残余電解液の漏出を防止できる電解液注入用ノズル開閉装置に関する。

本出願は２０２２年２月２５日付の韓国実用新案登録出願第２０－２０２２－００００５２４号に基づいた優先権の利益を主張し、該当する韓国実用新案登録出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。

一般的に携帯用の小型電気電子機器の普及（補給）が拡散されるにつれてニッケル水素電池やリチウム二次電池のような新型の二次電池の開発が活発に進行されている。

リチウム二次電池は黒鉛などのカーボンを負極活物質として使い、リチウムが含まれている酸化物を正極材として使い、非水溶媒を電解液として使う電池を意味する。

このような二次電池は正極、分離膜および負極が順次測定された電極組立体がパウチまたは円筒形缶などの外装材に収納されて電池組立体の形態で製造される。以後、電解液注入装置を利用して電池組立体に電解液を注入する工程が遂行される。

従来では、電解液注入工程で、ノズルを利用して電池組立体に電解液を注入した。

この時、電池組立体に電解液を注入するノズルは単純な円筒形で形成される。

電解液注入ノズルが単純な形態の円筒形ノズルで形成されることによって。電解液注入工程中に電解液注入ノズルが移動および待機時に電解液注入ノズル内の残余電解液がノズルの外部に漏出する。ここで、ノズルの外部に漏出した電解液は電解液注入工程の設備や電池組立体に落ちる問題点がある。このように、電解液注入工程設備や電池組立体に落ちた電解液によって電解液注入工程の設備が汚染および腐食され、電池組立体のパウチが汚染したり電池組立体上のプリンティングが消される問題点がある。

このような問題を解決するために、電解液注入のためのノズルの内部に残余電解液が外部に漏出することを防止でき、電解液注入ノズルの開閉が容易な電解液注入用ノズル開閉装置の開発が要求されているのが実情である。

本発明の目的は、電解液注入工程で、注入ノズルの移動または注入待機時にノズル内の残余電解液の漏出を防止できる電解液注入用ノズル開閉装置を提供することである。

また、本発明の目的は、電解液注入ノズルの開閉が容易な電解液注入用ノズル開閉装置を提供することである。

前記の課題を解決するために、本発明の少なくとも一実施例によると、電解液を電池組立体に注入するための吐出口を有するノズル、ノズルに回転可能に装着され、ノズルの吐出口を開放または閉鎖するように設けられた開閉プレートおよび開閉プレートに加えられる電解液の重さに基づいて開閉プレートの開閉有無を調節するように設けられた開閉調節部を含む電解液注入用ノズル開閉装置が提供される。

また、開閉調節部は開閉プレートの閉鎖方向に回転モーメントが作用されるように設けられた重量部材を含み、重量部材は開閉プレートと距離調節が可能に設けられる。

以上で詳察した通り、本発明の少なくとも一実施例に関連した電解液注入用ノズル開閉装置は次のような効果を有する。

電解液注入待機時に、電解液注入ノズル内の残余電解液が電解液注入ノズルから漏出することを防止することができる。

また、電解液注入工程時、電解液の重さによって電解液注入ノズルが自動で開放され得る。

また、電解液注入完了後、電解液注入ノズルが自動で閉鎖されることにより、電解液の漏出による電解液注入工程設備の汚染および電池組立体の汚染を防止することができる。

また、ノズル内電解液の重さにより電解液注入ノズルの開閉有無を自動で調節できるため、電池組立体に注入される電解液の量を一定に調節することができる。

本発明の一実施例に係る電解液注入用ノズル開閉装置の正面図である。図１に図示した開閉プレートおよび開閉調節部を説明するための図面である。図２に図示した開閉プレートおよび開閉調節部の側面図である。図２に図示した開閉プレートおよび開閉調節部の平面図である。図１に図示した固定部の平面図である。図２に図示した開閉調節部の使用状態を説明するための図面である。図１に図示した電解液注入用ノズル開閉装置の作動状態を示した図面である。

以下、本発明の一実施例に係る電解液注入用ノズル開閉装置（以下、「開閉装置」ともいう）を図面を参照して詳細に説明する。

また、図面符号にかかわれず同一または対応する構成要素は同一または類似する参照番号を付し、これに対する重複説明は省略することにし、説明の便宜のために図示された各構成部材の大きさおよび形状は誇張または縮小され得る。

図１は本発明の一実施例に係る電解液注入用ノズル開閉装置の正面図であり。図２は図１に図示した開閉プレートおよび開閉調節部を説明するための図面であり、図３は図２に図示した開閉プレートおよび開閉調節部の側面図である。

また、図４は図２に図示した開閉プレートおよび開閉調節部の平面図であり。図５は図１に図示した固定部の平面図であり、図６は図２に図示した開閉調節部の使用状態を説明するための図面である。

図１を参照すると、本発明の一実施例に係る開閉装置１００はノズル１１０、開閉プレート１３０および開閉調節部１５０を含む。

前記開閉装置１００は電解液Ｅが供給され、供給された電解液を電池組立体１０に注入するための吐出口１１１を有するノズル１１０、ノズル１１０に回転可能に装着され、ノズルの吐出口１１１を開放または閉鎖するように設けられた開閉プレート１３０および開閉プレート１３０に加えられる電解液Ｅの重さに基づいて開閉プレート１３０の開閉有無を調節するように設けられた開閉調節部１５０を含む。

また、開閉調節部１５０は開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１に回転モーメントが作用されるように設けられた重量部材１４０を含む。

また、重量部材１４０は開閉プレート１３０と距離調節が可能に設けられる。

図１を参照すると、ノズル１１０は電池組立体１０に注入される電解液Ｅが供給される部分である。

ノズル１１０は一端部が電解液タンクＴと連結されて電解液が供給され、他端部を通じて供給された電解液をノズル１１０の外部に吐出することになる。

この時、ノズル１１０は他端部に吐出口１１１を有する。ノズル１１０の吐出口１１１は開閉プレート１３０により閉鎖される。

図２～図４を参照すると、開閉プレート１３０は少なくとも一面が平たい形態の板（ｐｌａｔｅ）の形態で設けられてノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖する。

開閉プレート１３０は閉鎖状態の時、ノズル１１０の吐出口１１１と接触する一面１３０ａに形成された陥没部１３２を有する。

また、陥没部１３２の直径はノズル１１０の外周面１１１の直径より大きく形成され得、陥没部１３２の直径はノズル１１０の外周面１１１の直径と同一であるか大きい大きさで形成され得る。

前記陥没部１３２は開閉プレート１３０によりノズル１１０の吐出口１１１が閉鎖される時、ノズル１１０の吐出口１１１が接触され、ノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖することになる。前記陥没部１３２はノズル１１０の吐出口１１１から電解液が漏出する場合に漏出した電解液が陥没部内の空間に貯蔵されるようにすることによって、電解液注入工程設備（図示されず）や電池組立体１０に落ちることを防止する機能を遂行することができる。

一方、開閉プレート１３０はノズル１１０の吐出口１１１と隣接した位置に回動可能に結合される。

前記開閉プレート１３０はノズル１１０の内部に供給されて加えられた電解液の重さによりノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖した状態を維持するか、一方向に回動してノズル１１０の吐出口１１１が開放されるように設けられる。

前記開閉装置１００はノズル１１０に装着される固定部１２０を含むことができ、固定部１２０は開閉プレート１３０が回転可能に装着された回転軸を有することができる。一例として、前記開閉プレート１３０は前記回転軸にピンを通じて回転可能に装着され得る。

このような開閉プレート１３０は固定部１２０を通じてノズル１１０に装着される。

図１および図５を参照すると、固定部１２０はノズル１１０の吐出口１１１と隣接した位置に結合され、ノズル１１０の外周面１１１を囲むように設けられる。

固定部１２０はノズル１１０の外周面１１１を囲むように設けられる固定部材１２２および固定部材１２２をノズル１１０の外周面１１１に固定させる固定手段１２４を含むことができる。

一例として、固定部材１２２はノズル１１０を囲むことができるバンド（ｂａｎｄ）またはベルト（ｂｅｌｔ）で備えられ得る。一例として、固定手段１２４はタップ（またはねじ山）が設けられたボルト（ｂｏｌｔ）で設けられ得る。

ここで、固定部材１２２は固定手段１２４が挿入される締結ホール１２３を有し、固定手段１２４はノズル１１０の外周面１１１に接触するように締結ホール１２３に締結され得る。前記締結ホール１２３および固定手段１２４にはそれぞれタップ（またはねじ山）が形成され得る。

このような構造で、固定部材１２２の締結ホール１２３には固定手段１２４が締結されることによって、固定部材１２２は固定手段１２４によりノズル１１０の外周面１１に固定される。

一方、固定部材１２２には開閉プレート１３０が回動可能に装着される。

すなわち、固定部材１２２の一領域には固定手段１２４が結合され、固定部材１２２の他領域には開閉プレート１３０が結合され得る。前記固定部材１２２には第１結合ホール１２１ａが貫通形成された第１結合片１２１が設けられる。

また、開閉プレート１３０には第２結合ホール１３１ａが貫通形成された第２結合片１３１が設けられ得る。この時、第２結合ホール１３１ａと第１結合ホール１２１ａを通過するピン（図示されず）を通じて、固定部１２０に開閉プレート１３０が回転可能に装着され得る。

開閉プレート１３０はノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖した状態で、ノズル１１０の内部の電解液の重さにより閉鎖した状態を維持するか一方向に回動してノズル１１０の吐出口１１１が開放されるように設けられる。

開閉調節部１５０はノズル１１０に供給されて開閉プレート１３０に加えられる電解液の重さに基づいて開閉プレート１３０の開閉有無を調節するように設けられる。

開閉調節部１５０は開閉プレートに加えられるノズル内電解液の重さに基づいて、ノズル１１０の吐出口１１１が閉鎖した状態が維持されるようにし、このために開閉プレート１３０が回動しないように支持するか、ノズル１１０の吐出口１１１が開放されるように開閉プレート１３０を回動させる。

開閉調節部はロッド１３４および重量部材１４０を含む。

開閉調節部１５０は開閉プレート１３０の端部１３０ｂに延長形成され、重量部材１４０が位置移動可能に装着されたロッド１３４を含む。

この時、開閉プレート１３０およびロッド１３４は同じ回転中心を有し、開閉プレート１３０に電解液の重さが加えられる時、開閉プレート１３０には開放方向Ｍ２に回転モーメントが作用され、重量部材１４０には開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１に回転モーメントが作用される。

図２および図６を参照すると、ロッド１３４上で重量部材１４０が開閉プレート１３０から遠ざかる方向Ｓ１に移動すると、開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１における回転モーメントが増加する。これとは反対に、ロッド１３４上で重量部材１４０が開閉プレート１３０と近づく方向Ｓ２に移動すると、開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１における回転モーメントが減少する。

ロッド１３４は回転中心を基準として開閉プレート１３０と互いに異なる方向に延長形成され得る。一例として、ロッド１３４は開閉プレートが閉鎖状態を基準として、開閉プレート１３０の下側方向に延長形成される。

開閉プレート１３０が閉鎖状態で、前記回転中心を通過し、開閉プレートに直交する仮想の線分Ｌを基準として、前記線分の左右領域にそれぞれロッド１３４および開閉プレート１３０が位置することができる。

一例として、ロッド１３４は所定の長さを有する棒（ｓｔｉｃｋ）の形態で設けられ得る。図２を参照すると、前記ロッド１３４は開閉プレート１３０に対して斜めの角度で傾いて形成されるように設けられ得る。

ロッド１３４の端部には重量部材１４０が装着される。

重量部材１４０は開閉プレート１３０がノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖した状態を維持するように開閉プレート１３０と対応する重さを有する。

重量部材１４０はロッド１３４に挿入結合され、ロッド１３４の長さ方向に沿って移動可能に結合される。重量部材１４０と開閉プレート１３０の距離が調節されると、開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１に発生する回転モーメントの大きさが変わることになるので、残余電解液の重さを考慮して重量部材１４０の距離を予め調整することができる。

例えば、図６の（ａ）に図示した通り、開閉プレートが開放される残余電解液の重さを低く設定しようとする場合、重量部材１４０は開閉プレート１３０の近くに位置し得る。これとは反対に、図６の（ｂ）に図示した通り、開閉プレートが開放される残余電解液の重さを高く設定しようとする場合、重量部材１４０は開閉プレート１３０の遠くに位置し得る。

重量部材１４０はロッド１３４に全体領域が結合されるか一部の領域が結合されるように設けられ得る。

図６を参照すると、ロッド１３４の外周面には第１タップ１３３が形成され、重量部材１４０はロッド１３４が挿入される結束ホール１４２および結束ホール１４２に形成され、第１タップ１３３と結束する第２タップ１４１を有する。この時、第１タップ１３３は第２タップ１４１の全体領域または一部の領域と結束され得る。

第１タップ１３３の面積（または長さ）は第２タップ１４１の面積（または長さ）より大きく形成され得る。

図７は、図１に図示した電解液注入用ノズル開閉装置の作動状態を示した図面である。

図７を参照すると、ノズル１１０の内部に電解液が供給される。ノズル１１０は開閉調節部１５０によりノズル１１０の内部に供給された電解液の重さに基づいて開閉プレート１３０の開閉有無が調節される。

回転中心を基準として重量部材１４０により開閉プレート１３０の閉鎖方向Ｍ１に回転モーメントが発生し、開閉プレート１３０に加えられる電解液の重さによって開閉プレート１３０の開放方向Ｍ２に回転モーメントが発生することになる。このような構造で、閉鎖方向Ｍ１に発生する回転モーメントが開放方向Ｍ２に発生する回転モーメントより大きい場合、開閉プレートは閉鎖状態で維持され得る。これとは反対に、閉鎖方向Ｍ１に発生する回転モーメントが開放方向Ｍ２に発生する回転モーメントより小さい場合、開閉プレートは開放される。

前述した通り、ロッド上の重量部材１４０の位置を調節することによって、閉鎖方向Ｍ１に発生する回転モーメントの大きさを調節することができる。すなわち、電解液の注入がなされない時の残余電解液の重さを考慮して、重量部材１４０の位置を予め設定しておくことによって、開閉プレート１３０が自動で閉鎖するように設定することができる。

一例として、図７の（ａ）を参照すると、ノズル１１０を通じて開閉プレート１３０に加えられた電解液の重さが予め設定された重さより軽い場合、ノズル１１０の吐出口１１１が開放されずに閉鎖した状態が維持される。

図７の（ｂ）を参照すると、ノズル１１０を通じて開閉プレート１３０に加えられた電解液の重さが予め設定された重さより大きい場合、ノズル１１０の吐出口１１１が開放される。この時、ノズル１１０の吐出口１１１を通じて電解液Ｅがノズル１１０から吐出される。ノズル１１０の内部電解液Ｅの重さによって、開閉プレート１３０は一方向（開放方向）に回動してノズル１１０の吐出口１１１が開放され、その結果、電解液の外部に吐出される。

図７の（ｃ）を参照すると、ノズル１１０の内部の電解液Ｅがノズル１１０から吐出が完了した場合には、開閉プレート１３０が本来の位置に回動してノズル１１０の吐出口１１１を閉鎖することになる。

一方、開閉プレート１３０によりノズル１１０の吐出口１１１が閉鎖した場合にも、ノズル１１０の内部には残余電解液が少量残っている場合があり、この時にも図７の（ａ）に図示された通り、ノズル１１０を通じて開閉プレート１３０に加えられた残余電解液の重さが予め設定された重さより軽い場合、ノズル１１０の吐出口１１１が開放されずに閉鎖した状態が維持される。

以上で説明された本発明の好ましい実施例は例示の目的のために開示されたものであり、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば本発明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加が可能であろうし、このような修正、変更および付加は下記の特許請求の範囲に属するものと理解されるべきである。

本発明の少なくとも一実施例に関連した電解液注入用ノズル開閉装置によると、電解液注入待機時、電解液注入ノズル内の残余電解液が電解液注入ノズルから漏出することを防止することができる。

Claims

電解液が供給され、供給された前記電解液を電池組立体に注入するための吐出口を有するノズル；
前記ノズルに回転可能に装着され、前記ノズルの前記吐出口を開放または閉鎖するように設けられた開閉プレート；および
前記開閉プレートに加えられる前記電解液の重さに基づいて前記開閉プレートの開閉有無を調節するように設けられた開閉調節部を含み、
前記開閉調節部は前記開閉プレートの閉鎖方向に回転モーメントが作用されるように設けられた重量部材を含み、
前記重量部材は前記開閉プレートと距離調節が可能に設けられた、電解液注入用ノズル開閉装置。
前記開閉調節部は前記開閉プレートの端部に延長形成され、前記重量部材が位置移動可能に装着されたロッドを含み、
前記開閉プレートおよび前記ロッドは同じ回転中心を有し、
前記開閉プレートに前記電解液の重さが加えられる時、前記開閉プレートには開放方向に回転モーメントが作用され、前記重量部材には前記開閉プレートの閉鎖方向に回転モーメントが作用される、請求項１に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記ロッド上で前記重量部材が前記開閉プレートから遠ざかる方向に移動されると、前記開閉プレートの閉鎖方向における回転モーメントが増加する、請求項２に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記ロッド上で前記重量部材が前記開閉プレートと近づく方向に移動されると、前記開閉プレートの閉鎖方向における回転モーメントが減少する、請求項３に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記ロッドは回転中心を基準として前記開閉プレートと互いに異なる方向に延長形成された、請求項２に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記重量部材は前記ロッドに全体領域が結合されるか一部の領域が結合されるように設けられた、請求項２に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記ロッドの外周面には第１タップが形成され、
前記重量部材は前記ロッドが挿入される結束ホールおよび前記結束ホールに形成され、前記第１タップと結束する第２タップを有する、請求項６に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記第１タップは前記第２タップの全体領域または一部の領域と結束する、請求項７に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記ノズルに装着される固定部を追加で含み、
前記固定部は前記開閉プレートが回転可能に装着された回転軸を有する、請求項２に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記固定部は、前記ノズルの外周面を囲むように設けられる固定部材；および
前記固定部材を前記ノズルの外周面に固定させる固定手段を含む、請求項９に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記固定部材は固定手段が挿入される締結ホールを有し、
前記固定手段は前記ノズルの外周面に接触するように前記締結ホールに締結された、請求項１０に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記開閉プレートが閉鎖状態の時、前記ノズルの前記吐出口と接触する一面に形成された陥没部を有する、請求項１に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。
前記陥没部の直径は前記ノズルの外周面の直径より大きく形成される、請求項１２に記載の電解液注入用ノズル開閉装置。