KR100502335B1 - 전지 충전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지의 전극과의 접촉이 보장되면서도 전극을 손상시키지 않고, 또한 충방전에 소요되는 시간 및 비용을 절감시키는 전지 충전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

전원으로부터 공급받은 전하를 전지의 일 전극에 전달할 수 있는 도전성 접촉판;

상기 접촉판을 지지하는 몸체부;

상기 접촉판과 상기 몸체부 사이에 개재되며, 상기 접촉판이 상기 몸체부에 대해 탄성적으로 지지되게 하는 탄성지지부; 및

상기 접촉판과 상기 전극이 서로 접촉 및 이격될 수 있도록 상기 몸체부 또는 전지를 이동시킬 수 있는 액튜에이터;를 구비한 전지 충전기를 제공한다.

Description

전지 충전기 {Battery charger}

본 발명은 전지 충전기에 관한 것이며, 보다 상세하게는 폴리머 2차 전지의 초기 충방전에 사용되는 충전기에 관한 것이다. 다만 이 것이 본 발명은 폴리머 2차 전지의 초기 충방전에 사용되는 충전기에만 한정된다는 것을 의미하지는 않는다.

통상적으로 폴리머 2차 전지는 이온 전도가 우수한 이온 전도성 폴리머인 고분자 전해질을 사용하여 액체 전해질을 사용하는 전지의 누액 가능성과 폭발의 위험성을 줄인 것으로, 특히, 리튬 폴리머 2차 전지는 가볍고 얇으며 다양한 형태의 전지 설계가 가능하고, 에너지 밀도가 높고 재충전 횟수가 높아 수명이 긴 점 등의 많은 장점 때문에 차세대 전지로서 주목받고 있다.

이러한 리튬 폴리머 2차 전지는 이온 전도성 폴리머에 리튬 염과 유기용매를 첨가하여 제조한 고분자 전해질을 사용하며, 이를 이용하여 음극, 양극, 및 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체를 제조한다.

상기 전극 조립체는 알루미늄과 같은 금속으로 제작된 파우치(pouch) 또는 캔(can) 내에 밀봉시킨 후에 소정의 충전과 방전의 공정을 거치게되는데, 이렇게 조립 후에 충전과 방전을 실시하는 것은 전지의 전극 조립체를 어느 정도 활성화시키고, 전지의 용량을 확인하기 위한 것이다.

도 1 및 도 2 에는 상기와 같은 전지의 충전을 위한 종래의 전지 충전기가 도시되어 있다.

도 1 에 도시된 충전기는 캔형 전지의 종래의 충전기(20)를 도시한 것인데, 상기 충전기는 그 하부에 전극(11)과 접촉하는 접촉부(21)를 구비하며, 그 상부는 전원의 일 단자와 연결되어 있고, 상기 접촉부는 도시되지 아니한 액튜에이터에 의하여 상하로 이동됨으로써 상기 전극(11)과 접촉 또는 이탈된다. 전지(10)는 도시되지 아니한 홀더에 의하여 지지되며, 상기 전지의 타 전극(캔(13)이 타 전극인 것이 일반적이다)은 상기 전원의 타 단자와 연결된다. 이와 같이 전지의 양 전극이 전원의 양 단자와 연결되어 전지에 전류가 흐름으로써 전지가 충전된다.

그러나 이러한 충전기의 경우에는, 충전시 상기 접촉부(21)를 전극(11)의 상면과 접촉시키기 위하여 하강시키는데, 상기 접촉부의 하면이 상기 전극(11)의 상면과 닿지 않으면 충전이 되지 않고 또한 접촉부가 과다하게 하강하면 전극(11)에 손상을 가하기 때문에, 상기 접촉부(21)는 정밀하게 제어되어야 한다. 그러나 이러한 정밀한 제어에는 많은 비용과 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

도 2 에 도시된 충전기는 파우치형 전지의 종래의 충전기(40)를 도시한 것으로써, 상기 파우치형 전지(30)는 전극조립체를 수용하는 전극조립체 수용부(33a) 및 초기 충방전 후 수용된 가스를 분리하기 위한 가스 수용부(33b)를 구비한 파우치(33)와, 상기 파우치의 외부로 연장된 전극(31)들을 구비한다. 충전기(40)는 전지(30)의 전극(31)들과 접촉하는 클립(41)들을 구비하며, 상기 클립들은 전원과 연결되어 있다.

그러나, 전극(31)을 상기 클립(41) 사이로 끼워 넣어서 전극(31)을 클립(41)에 접촉시키는 경우에는 전극의 표면에 스크래치를 발생시킬 수 있다는 문제점이 있으며, 클립을 벌린 후에 전극을 끼워넣어 클립과 전극을 접촉시키는 경우에는 클립을 벌리기 위한 별도의 액튜에이터가 필요할 뿐만 아니라 이를 구동하기 위하여 별도의 비용이 소요된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 전지의 전극과의 접촉이 보장되면서도 전극을 손상시키지 않고, 또한 충방전에 소요되는 시간 및 비용을 절감시키는 전지 충전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은:

전원으로부터 공급받은 전하를 전지의 일 전극에 전달할 수 있는 도전성 접촉판;

상기 접촉판을 지지하는 몸체부;

상기 접촉판과 상기 몸체부 사이에 개재되며, 상기 접촉판이 상기 몸체부에 대해 탄성적으로 지지되게 하는 탄성지지부; 및

상기 접촉판과 상기 전극이 서로 접촉 및 이격될 수 있도록 상기 몸체부 또는 전지를 이동시킬 수 있는 액튜에이터;를 구비한 전지 충전기를 제공한다.

상기 탄성지지부는, 일 단부가 상기 접촉판에 고정되고 타 단부는 상기 몸체부에 걸리도록 형성되며 단부들 사이의 부분은 상기 몸체부에 대해 슬라이드 가능한 지지부재, 및 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있는 스프링을 구비할 수 있다.

상기 탄성지지부는, 일 단부가 상기 몸체부에 고정되고 타 단부는 상기 접촉판에 걸리도록 형성되며 단부들 사이의 부분은 상기 접촉판에 대해 슬라이드 가능한 지지부재, 및 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있는 스프링을 구비할 수 있다.

상기 접촉판은 상기 일 전극의 접촉면보다 넓은 전극접촉면을 갖는 것이 바람직하다.

이어서, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하며, 동일기능을 하는 동일부재는 동일한 도면부호로서 표시한다.

도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전지 충전기(120)는 접촉판(121), 몸체부(122), 탄성지지부(123), 및 액튜에이터를 구비한다.

상기 접촉판(121)은 전원으로부터 공급받은 전하를 전지의 일 전극에 전달할 수 있는 도전성 부재로 형성되며, 바람직하게는 전극(11)과 접촉하는 전극접촉면(121a)에 돌기(121b)를 구비하여 전극접촉면(121a)과 전극(11) 사이의 이물질(모래 등)에 의하여 접촉이 방해되는 것을 방지한다. 상기 접촉판은 전극(11)의 접촉면보다 넓은 전극접촉면을 갖는 것이 바람직한데, 이는 상승 및 하강되는 접촉판이 최근의 전지 소형화 추세에 따라 작아지는 전극(11)의 표면적 때문에 전극(11)과 접촉하지 못하게 되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 접촉판은 전원을 공급하기 위한 일 전류핀(124), 및 전지의 양 전극 간의 전압을 측정하기 위한 일 전압핀(125)과 연결된다.

상기 몸체부(122)는 상기 접촉판(121)을 지지하는 기능을 하며, 본 실시예에서 상기 몸체부는 그 하면에 형성된 지지부재 수용공(122a)으로 지지부재(123a)를 지지함으로써 간접적으로 접촉판을 지지한다. 몸체부(122)는 도시되지 아니한 액튜에이터에 의하여 상승 또는 하강될 수 있다.

상기 탄성지지부(123)는 상기 접촉판(121)과 상기 몸체부(122) 사이에 개재되어 상기 접촉판이 상기 몸체부에 대해 탄성적으로 지지되게 하는 기능을 한다. 도 3 에 도시된 탄성지지부는 지지부재(123a)와 스프링(123b)을 구비하는데, 상기 지지부재(123a)는 그 일 단부가 상기 접촉판(121)에 고정되고, 타 단부는 상기 몸체부(122)에 걸리도록 형성된다. 또한 단부들 사이의 부분은 상기 몸체부에 대해 슬라이드 가능하다. 한편, 상기 탄성지지부는, 일 단부가 상기 몸체부에 고정되고 타 단부는 상기 접촉판에 걸리도록 형성되며 단부들 사이의 부분은 상기 접촉판에 대해 슬라이드 가능한 지지부재와, 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있는 스프링을 구비할 수도 있다.

상기 스프링(123b)은 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있어서, 몸체부와 접촉판 간의 탄성적 상대이동을 가능하게 한다. 이러한 탄성적 상대이동이 가능하므로, 접촉판(121)을 전지의 전극(11)과 접촉시킬 때 몸체부(122)를 접촉판(121)과 전극(11) 사이의 간격보다 더 많이 하강시키더라도, 상기 접촉판은 상기 스프링(123b)에 의하여 더 이상 하강하지 않게 되고 따라서 전극(11)의 손상이 방지된다.

도 3 에는 지지부재와 스프링이 각각 두 개씩만 도시되었으나, 접촉판(121)의 몸체부(122)에 대한 상대이동시 접촉판이 전후 또는 좌우로 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 3 이상의 지지부재가 설치되는 것도 가능하며, 상기 스프링은 상기 접촉판(121)과 몸체부(122) 사이에서 이탈되지 않으면서 양자를 탄성적으로 지지한다면 하나만 구비될 수도 있다.

본 실시예에 있어서 상기 액튜에이터는 상기 몸체부(122)를 하강 또는 상승시켜서 접촉판(121)과 상기 전극(11)을 서로 접촉 또는 이격시키는데, 몸체부를 고정시킨 채 상기 전지를 상승 또는 하강시킴으로써 접촉판과 전극을 서로 접촉 또는 이격시키는 것도 가능하다.

전지(10)는 도시되지 아니한 홀더에 의하여 지지되며, 상기 전지의 타 전극(캔(13)이 타 전극인 것이 일반적이다)은 상기 전원의 타 단자와 연결된다. 이와 같이 전지의 양 전극이 전원의 양 단자와 연결되어 전지에 전류가 흐름으로써 전지가 충전된다. 본 발명에 따른 전지 충전기에 연결되는 전원의 극성을 달리함으로써 상기 충전기는 방전의 기능을 겸할 수도 있다.

상기 충전 또는 방전 시에는 전지의 전압을 측정하면서 전하를 공급 또는 방출하는 것이 바람직하므로, 도 3 에 도시된 바와 같이 접촉판(121)에는 전하를 공급 또는 방출하는 전류핀(124)과 함께 전극의 전압을 측정하기 위한 전압핀(125)을 연결한다. 도시되지 아니한 상기 전지의 타 전극에 대하여도 마찬가지이다.

도 4 에는 본 발명에 따른 전지 충전기와 이로써 충전하는 파우치형 전지가 도시되어 있다. 도 4 에 도시된 전지 충전기는 상기 도 3 에 도시된 전지 충전기와 기본적인 구성과 작동이 같으나, 도 3 에 도시된 캔형 전지와는 달리 도 4 에 도시된 파우치형 전지는 같은 형상의 전극이 나란히 배치되므로 전지 충전기가 이에 대응하게 배치된다는 점이 상이하다. 도 4 에 도시된 두 개의 접촉판은 전원의 두 단자에 각각 연결되며, 각각 일 전압핀과 일 전류핀을 구비한다. 상기 두 개의 전압핀을 이용하여 상기 전지의 전압을 측정하면서 상기 두 개의 전류핀을 통하여 전하를 공급 또는 방출한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명은, 전지의 전극과의 접촉이 보장되면서도 전극을 손상시키지 않고 또한 충방전에 소요되는 시간 및 비용을 절감시키는 전지 충전기를 제공한다.

도 1 은 캔형 전지의 종래의 충전기를 도시하는 정면도이고,

도 2 는 파우치형 전지의 종래의 충전기를 도시하는 사시도이고,

도 3 은 캔형 전지의 본 발명에 따른 충전기를 도시하는 정면도이고,

도 4 는 파우치형 전지의 본 발명에 따른 충전기를도시하는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 30: 전지 11, 31: 전극

13: 캔 33: 파우치

120: 충전기 121: 접촉판

121a: 전극접촉면 121b: 돌기

122: 몸체부 123: 탄성지지부

123a: 지지부재 123b: 스프링

Claims (4)

1. 삭제
2. 전원으로부터 공급받은 전하를 전지의 일 전극에 전달할 수 있는 도전성 접촉판;

   상기 접촉판을 지지하는 몸체부;

   상기 접촉판과 상기 몸체부 사이에 개재되며, 상기 접촉판이 상기 몸체부에 대해 탄성적으로 지지되게 하는 탄성지지부; 및

   상기 접촉판과 상기 전극이 서로 접촉 및 이격될 수 있도록 상기 몸체부 또는 전지를 이동시킬 수 있는 액튜에이터;를 구비하고,

   상기 탄성지지부는: 일 단부가 상기 접촉판에 고정되고 타 단부는 상기 몸체부에 걸리도록 형성되며 단부들 사이의 부분은 상기 몸체부에 대해 슬라이드 가능한 지지부재; 및 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있는 스프링;을 구비한 것을 특징으로 하는 전지 충전기.
3. 전원으로부터 공급받은 전하를 전지의 일 전극에 전달할 수 있는 도전성 접촉판;

   상기 접촉판을 지지하는 몸체부;

   상기 접촉판과 상기 몸체부 사이에 개재되며, 상기 접촉판이 상기 몸체부에 대해 탄성적으로 지지되게 하는 탄성지지부; 및

   상기 접촉판과 상기 전극이 서로 접촉 및 이격될 수 있도록 상기 몸체부 또는 전지를 이동시킬 수 있는 액튜에이터;를 구비하고,

   상기 탄성지지부는: 일 단부가 상기 몸체부에 고정되고 타 단부는 상기 접촉판에 걸리도록 형성되며 단부들 사이의 부분은 상기 접촉판에 대해 슬라이드 가능한 지지부재; 및 상기 접촉판과 상기 몸체부에 의해 압축될 수 있는 스프링;을 구비한 것을 특징으로 하는 전지 충전기.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 접촉판은 상기 일 전극의 접촉면보다 넓은 전극접촉면을 갖는 것을 특징으로 하는 전지 충전기.