KR101020224B1 - 전지 트레이 및 이 전지 트레이를 이용한 전지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납 가능한 전지 트레이를 제공하는 것이다.

전지(5)를 수납하는 전지 트레이로서, 개구(7)와, 개구(7)의 안쪽에 설치한 수납부(2)와, 수납부(2)의 내부에 설치한 경사부(3a, 3b)를 구비하고, 대향하는 경사부(3a, 3b)끼리의 간격은 개구(7)를 향함에 따라 퍼져 있으며, 전지(5)는 개구(7)로 둘러 싸이고, 또한 경사부(3a, 3b)에 맞닿은 상태에서 수납부(2)에 수납 가능하다. 경사부(3a, 3b)를 구비하고 있기 때문에, 두께가 다른 전지(5)이어도 탑재위치의 높이를 바꾸어 경사부(3a, 3b)위에 탑재할 수 있다.

Description

전지 트레이 및 이 전지 트레이를 이용한 전지의 제조방법{BATTERY TRAY AND METHOD FOR MANUFACTURING BATTERY USING THE SAME}

본 발명은 예를 들면 전지의 제조공정에 있어서 전지를 수납하는 전지 트레이에 관한 것으로, 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납 가능한 전지 트레이 및 이 전지 트레이를 이용하는 전지의 제조방법에 관한 것이다.

전지의 제조공정에서는 전지를 트레이에 수납한 상태에서 처리를 진행하는 공정이 있다. 또 제조공정 사이의 수수나, 보관에도 트레이가 사용된다. 특허문헌 1, 2에는 경량화를 도모함과 동시에 필요 강도를 확보할 수 있는 전지 트레이가 제안되어 있다.

또, 전지의 화성(충전)공정에서는 다수의 전지를 트레이에 수납한 상태에서 전지의 상하 단자에 전극을 가압한 상태에서 충전을 한다. 이 경우, 전지의 상하 단자와 전극과의 사이의 위치 정밀도를 확보하여 확실한 충전을 할 필요가 있다.

도 20(a)에 종래의 전지 트레이의 일례의 평면도를 나타내고 있다. 본 도면은 각형 전지용 트레이의 예를 나타내고 있다. 사각형상의 전지 트레이(100)에 다 수의 전지 수납부(101)를 설치하고 있다. 도 20(b)는 전지 수납부(101)의 1개분의 확대도를 나타내고 있다. 본 도면은 각형 전지(102)(사선부)를 수납한 상태를 나타내고 있다.

전지 수납부(101)의 양 끝부(103)는 폭을 좁히고 있고, 이 부분에 각형 전지(101)의 양쪽 끝부가 걸어맞춰져 있다. 이것에 의하여 각형 전지(102)를 안정되게 전지 수납부(101)에 탑재할 수 있다. 따라서 화성공정에서는 각형 전지(101)의 상하단자와, 충전용의 상하의 전극과의 위치관계의 정밀도가 확보되어 확실하게 충전을 완료할 수 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개2000-53182호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개2002-362566호 공보

그러나, 도 20에 나타낸 바와 같은 전지 트레이(100)는 상기한 바와 같이 전지 수납부(101)의 양쪽 끝부(103)의 폭을 각형 전지(102)의 두께에 맞춘 설계로 하고 있다. 이 때문에 두께가 다른 각형 전지마다 전용 트레이를 준비할 필요가 있었다. 이 경우 트레이를 성형하는 금형도 트레이마다 전용이 되어 비용면에서 불리하였다. 또한 제조공정에서는 각형 전지의 두께에 따라 대응하는 트레이를 바꿀 필요가 있어, 생산효율의 점에서도 불리하였다. 또 상기한 특허문헌 1, 2에는 다품종의 전지를 수납 가능한 구조에 대해서는 특별제안은 되어 있지 않았다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제를 해결하는 것으로, 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납 가능한 전지 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전지 트레이는, 전지를 수납하는 전지 트레이로서, 개구와, 상기 개구의 안쪽에 설치한 수납부와, 상기 수납부의 내부에 설치한 경사부를 구비하고, 대향하는 상기 경사부끼리의 간격은, 상기 개구를 향함에 따라 퍼져 있고, 상기 전지는 상기 개구로 둘러 싸이며, 또한 상기 경사부에 맞닿은 상태에서 상기 수납부에 수납 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납할 수 있다.

본 발명에 관한 전지 트레이는, 개구를 향함에 따라 대향부끼리의 간격이 넓어지는 경사부를 구비하고 있기 때문에, 두께 또는 외경이 다른 전지이어도 탑재위치의 높이를 바꾸어 홈 위에 탑재할 수 있고, 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납할 수 있다.

상기 본 발명의 전지 트레이에서는, 상기 전지 트레이는 통형의 전지를 수납하는 전지 트레이이고, 상기 경사부는 상기 통형의 전지의 바닥부를 적어도 3점으로 지지하도록 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 구성은 외경이 다른 통형의 전지의 수납에 적합하다.

또, 상기 경사부는 대향하는 경사면을 포함하는 홈이고, 상기 대향하는 경사면끼리의 간격은, 상기 개구를 향함에 따라 퍼져 있는 것이 바람직하다. 이 구성은 두께가 다른 각형 전지의 수납에 적합하다.

또, 상기 전지의 수납상태를 상기 개구에 대향하는 측에서 보았을 때에, 상기 개구는 상기 전지의 폭방향의 이동을 규제하는 규제면을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 전지의 폭방향의 이동을 규제할 수 있기 때문에 폭방향에서 전지를 안정되게 수납할 수 있다.

또, 상기 전지의 수납상태를 상기 개구에 대향하는 쪽에서 보았을 때에 상기 개구는 상기 전지의 1쌍의 대각위치에, 상기 전지의 회전이동을 규제하는 규제면이 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 수납하는 전지의 두께를 크게 하여도 회 전이동을 규제하는 규제면과 반대측에 두께의 증가분에 따라 회전 이동한 상태에서 안정된 직립상태를 유지할 수 있다.

또, 상기 폭방향의 이동을 규제하는 규제면과, 상기 회전이동을 규제하는 규제면이 둔각으로 교차하고 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 전지를 상기 홈 위에 직립시켰을 때에 한쪽의 상기 경사면과 상기 전지 사이의 거리가, 다른쪽의 상기 경사면과 상기 전지와의 사이의 거리에 비하여 작아지도록 상기 대향하는 경사면이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 두께가 큰 각형 전지를 수납하였을 때의 덜컥거림을 작게 할 수 있어 안정된 수납이 가능하게 된다.

또, 상기 개구의 안 둘레면과 상기 수납부의 안 둘레면이 동일면상에 있는 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 전지 트레이. 이 구성에 의하면 트레이의 일체성형이 용이하게 된다.

또, 상기 개구는 복수의 개구열을 형성하고 있고, 상기 각 개구열끼리가 평행하게 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 전지 트레이는, 상기 홈을 형성한 제 1 트레이와, 상기 개구를 형성한 제 2 트레이를 조합시킨 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 트레이를 수지성형하는 경우의 금형의 구조가 간단하게 된다.

상기 제 2 트레이는, 교환 가능한 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 제 1 트레이는 공용하면서 제 2 트레이를 개구형상을 바꾼 것으로 교환함으로써, 수납할 수 있는 전지의 두께의 범위를 광범위하게 할 수 있다.

또, 상기 개구는 상기 수납부와 반대측에 테이퍼면이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 전지의 수납이 용이하게 된다.

또, 상기 수납부의 내부에 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 관통구멍을 통과시킨 전극과, 상기 개구측의 전극에서 상기 수납부에 수납한 전지를 끼울 수 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면 전지 트레이를 화성공정에서 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 상하의 전지 트레이 중, 하부 트레이를 나타내는 도면이다. 도 1(a)는 평면도, 도 1(b)는 측면도이다. 하부 트레이(1)에는 다수의 전지 수납부(2)를 설치하고 있고, 각 전지 수납부(2)에 각형 전지를 1개씩 수납할 수 있다.

도 2는 전지 수납부(2)의 확대도를 나타내고 있다. 도 2(a)는 평면도, 도 2 (b)는, 도 2(a)의 AA 선에서의 단면도이다. 도 1에서는 전지 수납부(2)는 경사져 배치되어 있으나, 도 2에서는 이해를 용이하게 하기 위하여 수직하게 도시하였다. 또 2점 쇄선으로 수납시의 각형 전지(5)를 나타내고 있다.

도 2(a)에서 전지 수납부(2)의 폭방향(화살표 a방향)에서의 양쪽 끝부에는 관통구멍(4)을 사이에 두도록 경사부인 홈(3)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 관통구멍(4)의 형성부분에는 홈(3)은 형성되어 있지 않다. 이 때문에 도 2(b)의 홈(3)은, 도 2(a)의 도시(圖示)에서 관통구멍(4)을 사이에 두는 홈(3) 중, 상측의 홈(3)이 도시되어 있게 된다.

또한 나중의 실시형태 2에서, 도 13에 나타낸 하부 트레이의 수납부(21)와 같이 홈을 분할하지 않고, 홈에 관통구멍을 형성한 구성이어도 좋다.

홈(3)은 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 전지 수납부(2)의 안쪽(바닥면측)에 형성되어 있고, 대향하는 경사면(3a)과 경사면(3b)을 V 자형상으로 형성한 것이다. 경사면(3a, 3b)은 하부 트레이(1)의 표면측을 향함에 따라, 경사면(3a)과 경사면(3b)과의 간격이 넓어지도록 형성되어 있다. 홈(3) 위에 각형 전지(5)의 바닥면이 탑재되고, 홈(3)에 의하여 각형 전지(5)의 높이방향(화살표 b 방향)의 위치가 결정되게 된다.

또한 홈(3)은 V 자형상의 예로 도시하고 있으나, 각형 전지(5)가 맞닿지 않는 홈(3)의 바닥부는 곡면형상으로 되어 있어도 좋고, 수평면을 포함하고 있어도 좋다. 또 각형 전지(5)가 맞닿는 경사면에 대해서도 곡면을 포함한 구성도 생각할 수 있다. 즉, 홈(3)의 단면형상은 완전한 V 자형상에 한정되는 것은 아니고, 대향하는 경사면(3a)과 경사면(3b)의 간격이 넓어지도록 형성된 부분을 포함하고 있으면 좋다.

각 전지 수납부(2)에는 관통구멍(4)을 설치하고 있다. 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 관통구멍(4)은 하부 트레이(1)의 바닥면을 관통하도록 형성되어 있다. 화성공정에서 관통구멍(4)에 전극을 통과시키고, 이 전극과 상측에서 강하시킨 다른 전극을 각형 전지(5)의 상하의 단자부에 가압하여 각형 전지(5)를 충전할 수 있다. 충전의 상세는 뒤에서 구체적으로 설명한다.

도 3은 상부 트레이를 나타내는 도면이다. 도 3(a)는 평면도, 도 3(b)는 측 면도이다. 상부 트레이(6)는 평판형상 부재에 다수의 개구(7)를 형성한 것이다. 도 1의 하부 트레이(1)와 도 3의 상부 트레이(6)를 조합시켰을 때는 개구(7)의 1개분은 하부 트레이(1)의 전지 수납부(2)의 1개분에 대응하게 된다.

도 4는, 개구(7)의 확대도를 나타내고 있다. 도 4(a)는 평면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 BB선에서의 단면도이다. 도 3에서는 개구(7)는 경사져 배치되어 있으나, 도 4에서는 이해를 용이하게 하기 위하여 수직하게 도시하였다. 또 2점 쇄선으로 수납시의 각형 전지(5)를 나타내고 있다.

도 4(b)에 나타낸 바와 같이 개구(7)는 상부 트레이(6)를 두께방향으로 관통하도록 형성한 것이다. 또 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 각각 한 쌍의 수직면(8, 9), 수평면(10, 11) 및 경사면(12, 13)으로 둘러 싸인 부분이 개구(7)로 되어 있고, 개구(7)는 다각형상으로 형성되어 있다. 경사면(12과 13)은, 개구(7)의 한 쌍의 대각위치, 즉 수납한 전지(5)의 한 쌍의 대각위치에 배치되어 있다. 수평면(10)과 경사면(12)이 이루는 각, 수평면(11)과 경사면(13)이 이루는 각은, 각각 둔각이다. 구체적으로는 이들 각도는 각각 100도 이상 150도 이하의 둔각인 것이 바람직하다. 또한 본 실시형태에서 상기 각도는 120도이다.

상세는 나중에 설명하나, 수평면(10, 11)은 전지의 폭방향(화살표 a 방향)의 이동을 규제하는 규제면이고, 경사면(12, 13)은, 전지의 2 방향(화살표 c, d 방향)의 회전이동 중, 1 방향(화살표 d 방향)의 회전이동을 규제하는 규제면이다.

각형 전지(5)를 전지 수납부(2)에 수납할 때에는 각형 전지(5)를 개구(7)의 상측에서 개구(7)를 거쳐 전지 수납부(2)에 삽입시키게 된다. 이 삽입을 용이하게 하기 위하여 개구(7)의 상측에 테이퍼면(14)을 설치하고 있다. 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)는 수평면(10, 11) 및 경사면(12, 13)으로 위치가 규제되어 있다. 이 때문에 테이퍼면(11)은 적어도 이들 각 면에 설치하면 좋다.

도 5는 상부 트레이(6)와 하부 트레이(1)를 조합시킨 상태의 도면이다. 도 5(a)는 평면도, 도 5(b)는 측면도이다. 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 하부 트레이(1)의 상측에 상부 트레이(6)가 있고, 도 5(a)의 도시에서는 상부 트레이(6)의 개구(7)의 하측에, 전지 수납부(2)가 있게 된다.

도 6(a)는 도 5(a)에서의 개구(7)부분의 확대도를 나타내고 있다. 도 6(b)는 도 6(a)의 CC선에서의 단면도이다. 도 6(a)에서는 개구(7)부분은 경사져 배치되어 있으나, 도 6(a)에서는 이해를 용이하게 하기 위하여 수직하게 도시하였다. 또 2점 쇄선으로 수납시의 각형 전지(5)를 나타내고 있다.

개구(7)의 1개분에 하나의 전지 수납부(2)의 1개분이 대응하고 있다. 개구(7)의 상측에서 각형 전지(5)를 삽입시키면, 각형 전지(5)의 바닥면이 홈(3)의 경사면(3a, 3b)에 맞닿고, 각형 전지(5)는 개구(7)로 둘러싸인 상태에서 전지 수납부(2)에 수납된다.

본 실시형태에서는 전지 트레이를 상부 트레이(6)와 하부 트레이(1)로 분할하여 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면 수지성형하는 경우의 금형의 구조가 간단해진다. 또 상하 트레이의 위치결정은, 위치 결정핀(pin)과 위치 결정구멍을 끼워 맞추게 하여 행할 수 있다. 수지 성형하는 경우는, 위치 결정핀과 위치 결정구멍을 일체 성형하도록 하면 좋다.

다음에 전지의 화성공정에 대하여 설명한다. 도 7(a)는 전지 수납부(2)에 각형 전지(5)를 수납한 상태의 평면도이다. 도 7(b), 도 7(c)는 도 7(a)의 DD 선에서의 단면도이고, 도 7(b)는 충전 전의 상태, 도 7(c)는 충전시의 상태를 나타내고 있다. 도 7(a)에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)의 수납시에는 각형 전지(5)는 개구(7)로 둘러 싸이고, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)는 홈(3)의 경사면(3a, 3b)에 맞닿은 상태에서 수납부(2)에 수납되어 있다.

도 7(b)에 나타낸 바와 같이 화성공정에서는 각형 전지(5)의 상하에 각각 상측 전극(15), 하측 전극(16)이 있다. 충전시에는 상측 전극(15)은 강하하고, 각형 전지(5)의 양극 단자(17)에 근접하도록 이동한다. 하측 전극(16)은 상승하여 관통구멍(4) 내를 통과하여 각형 전지(5)의 음극 단자(18)에 근접하도록 이동한다. 도 7(c)의 상태에서는 상하의 전극(15, 16)이 각각 양극 단자(17), 음극 단자(18)에 접하고 있다. 하측 전극(16)은 각형 전지(5)를 상측에 가압하고 있고, 이 가압에 의하여 각형 전지(5)는 상승하고 있다. 이 상태에서 각형 전지(5)는 충전되고, 충전후는 상하의 전극(15, 16)은, 상기와는 반대방향으로 이동하여 각형 전지(5)로부터 떨어지게 된다.

다음에 두께가 다른 각형 전지(5)의 수납에 대하여 실시예를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 본 실시예에 관한 전지 트레이는, 적어도 4 mm 내지 8 mm까지의 범위의 두께의 각형 전지(5)를 수납 가능하다. 이하, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm의 4종류의 두께의 각형 전지(5)를 수납한 예를 설명한다.

도 8은 전지 수납부(2)에 두께 4 mm의 각형 전지(5)를 수납한 상태의 평면도 이다. 도 9(a)는 도 8의 EE 선에서의 단면도, 도 9(b)는 도 8의 FF선에서의 단면도이다.

도 8의 A 부에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)의 한쪽의 끝부는, 개구(7)의 수평면(10) 및 경사면(12)의 양쪽에 의하여 위치가 규제되어 있다. 각형 전지(5)의 끝부가, 경사면(12)으로 위치가 규제되어 있는 모양은, 도 9(a)의 C부에 나타나 있다. 도 8의 B부에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)의 다른쪽 끝부는 개구(7)의 수평면(11) 및 경사면(13)의 양쪽에 의하여 위치가 규제되어 있다. 각형 전지(5)의 끝부가 경사면(13)으로 위치가 규제되어 있는 모양은, 도 9(b)의 D부에 나타나 있다.

도 9(a), 도 9(b)에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)는 단면 V자형상의 홈(3)의 경사면(3a, 3b) 위에 탑재되어 있다. 이 상태에서는 각형 전지(5) 바닥부의 2개의 능선이, 홈(3)의 경사면(3a, 3b)에 선형상으로 접하고 있다. 각형 전지(5)는 홈(3) 상에 탑재되어 있음으로써, 높이방향(화살표 b 방향)의 위치가 정해져 있고, 각형 전지(5) 바닥부는 트레이 바닥면으로부터 높이(h1)의 위치에 있다.

각형 전지(5)는 홈(3) 위에 탑재된 상태에서는, 직립상태를 유지하기 위해서는 불안정하다. 그러나 상기한 바와 같이 각형 전지(5)는 개구(7) 내에 있고, 각형 전지(5)는 경사면(12)에 의하여 화살표 e 방향의 이동이 규제되며, 경사면(13)에 의하여 화살표 f 방향의 이동이 규제되고 있다(도 8, 도 9 참조). 이것에 의하여 각형 전지(5)는 쓰러지지 않고 직립상태를 유지할 수 있다.

도 10은 전지 수납부(2)에 두께 5 mm의 각형 전지(5a)를 수납한 상태의 평면도이다. 도 11(a)는 도 10의 GG선에서의 단면도, 도 11(b)는 도 10의 HH 선에서의 단면도이다. 각형 전지(5a)는 두께 4 mm의 각형 전지(5)에 비하여 두께(t)는 1 mm 커져 있으나, 폭은 동일하다.

도 11(a), 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5a)는 홈(3) 위에 탑재되어 있고, 트레이 바닥면으로부터 높이(h2)의 위치에 각형 전지(5a)의 바닥면이 있다. 두께 5 mm의 각형 전지(5a)는, 각형 전지(5)보다 두께(t)를 1 mm 크게 하고 있다. 이 때문에 도 11(a), 도 11(b)의 높이(h2)는 도 9(a), 도 9(b)의 높이(h1)보다 높아져 있다. 즉, 홈(3)이 V 자형상으로 되어 있음으로써, 두께가 다른 각형 전지이어도 탑재위치의 높이를 바꾸어 홈(3) 위에 탑재 가능하다.

도 10의 A부에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)의 한쪽의 끝부는, 개구(7)의 수평면(10) 및 경사면(12)의 양쪽에 의하여 위치가 규제되어 있다. 각형 전지(5)의 끝부가, 경사면(12)으로 위치가 규제되어 있는 모양은, 도 11(a)의 C부에 나타나 있다. 도 10의 B부에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5)의 다른쪽의 끝부는 개구(7)의 수평면(11) 및 경사면(13)의 양쪽에 의하여 위치가 규제되어 있다. 각형 전지(5)의 끝부가, 경사면(13)으로 위치가 규제되어 있는 모양은, 도 11(b)의 D 부에 나타나 있다.

이들 상태는 도 8, 도 9를 사용하여 설명한 두께 4 mm의 각형 전지(5)의 경우와 동일하다. 그러나 각형 전지(5a)는 각형 전지(5)에 비하여 두께가 증가함으로써 도 8의 위치로부터 회전 이동하고 있다. 이것에 대하여 도 10, 도 11의 각 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 10에 나타낸 바와 같이 각형 전지(5a)는 1쌍의 대각위치에서 각각 경사면 (12, 13)에 의하여 위치 규제되어 있다. 이 때문에 각형 전지(5a)는 그 양쪽 끝부가 경사면(12, 13)을 따라 화살표 d 방향으로 회전 이동할 수는 없다. 이것은 개구(7)의 대각위치에 있는 경사면(12)과 경사면(13) 사이의 거리는, 각형 전지(5a)의 폭보다 작기 때문이다.

그러나, 각형 전지(5a)의 양쪽 끝부 중, 경사면(12, 13)과 반대측은, 개구(7)에 의한 위치규제는 없다. 또 상기한 바와 같이 각형 전지(5a)는 폭방향(화살표 a 방향)에서 수평면(10)과 수평면(11)으로 위치 규제되어 있으나, 각 끝부의 형상은 곡면형상이다. 이 때문에 각형 전지(5a)의 양쪽 끝부가 수평면(10, 11)을 따라 이동하면서 각형 전지(5a)가 화살표 c 방향으로 회전 이동하는 것은 가능하다.

여기서 가령 각형 전지(5a) 바닥부의 2개의 능선이, 홈(3)의 경사면(3a, 3b)에 선형상으로 접한 상태에서 탑재되어 있었다고 한다. 이 상태에서 각형 전지(5a)를 화살표 c 방향으로 비틀도록 회전시키면, 각형 전지(5a) 바닥부의 2개의 능선은 홈(3)의 경사면(3a, 3b)의 각각으로부터 떨어지도록 이동한다. 이것에 의하여 각형 전지(5a) 바닥부의 2개의 능선이 경사면(3a, 3b)의 각각에 선형상으로 접하고 있던 상태로부터 경사면(3a, 3b)의 각각에 1점, 도합 2점에서 접하는 상태로 변화하게 된다.

즉, 각형 전지(5a)는 각형 전지(5)에 비하여 두께가 커짐으로써, 도 8의 상태는 유지할 수 없다. 그러나 도 10에 나타낸 바와 같이 화살표 c 방향으로 각도 θ1만큼 회전 이동하고, 또한 각형 전지(5a) 바닥부의 홈(3) 상의 맞닿음상태가 선접촉에서 점접촉으로 변화된 상태에서 쓰러짐이 없는 안정상태를 유지할 수 있다. 각도 θ1은, 각형 전지의 폭방향의 중심선의 회전각도이다. 본 실시예에서는 θ1은 0.57°이었다.

또한, 도 10에서는 도시의 편의상, 각도 θ1은 수직선과 각형 전지의 측면이 이루는 각도를 나타내고 있다. 이것은 도 12의 각도 θ2, θ3에 대해서도 동일하다.

도 12(a)는 전지 수납부(2)에 두께 6 mm의 각형 전지(5b)를 수납한 상태의 평면도이다. 도 12(b)는 전지 수납부(2)에 두께 8 mm의 각형 전지(5c)를 수납한 상태의 평면도이다. 상기한 바와 같이 두께를 크게 한 각형 전지(5b, 5c)는 회전 이동하여 수납부(2)에 수납되게 된다. 각도가 커질 수록 회전각도도 커진다. 각형 전지(5b)의 경우는, θ2는 1.78°이었다. 또 각형 전지(5c)의 경우는 θ3은 4.474° 이었다. 즉, 본 실시형태에 관한 전지 트레이에 의하면 두께가 다른 다품종의 전지를 수납할 수 있고, 수납하는 전지의 두께가 커질 때마다 수납한 전지는 두께의 증가분에 따른 회전이동을 한 상태에서 안정된 직립상태를 유지할 수 있다.

이상, 본 실시형태에 관한 전지 트레이는, 두께가 다른 다품종의 각형 전지를 수납 가능한 것에 대하여 설명하였다. 상기한 바와 같이 두께를 증가시킨 각형 전지를 수납하면 두께의 증가분에 따라 각형 전지의 회전각도도 커진다.

그러나 상하 전극(15, 16)(도 7)이 맞닿는 각형 전지의 중앙부는, 회전축의 근방이다. 이 때문에 회전각도가 증가하여도 중앙부에 있는 상하 전극(15, 16)과 각형 전지의 각 단자와의 맞닿음부의 면적은, 동일하거나 또는 거의 변하지 않는 다. 따라서 회전 이동하여도 상하 전극(15, 16)과 각형 전지의 단자와의 접촉면적은 확보되어, 화성공정에서 확실한 충전을 할 수 있다.

또, 본 실시형태에 관한 전지 트레이는, 두께가 다른 각형 전지를 수납 가능하나, 두께의 범위는 상부 트레이의 개구의 형상에 의하여 제한을 받게 된다. 더욱 광범위한 각형 전지의 두께에 대응하기 위하여 개구형상이 다른 복수종류의 상부 트레이를 준비하여 두어도 좋다. 이와 같이 하면, 하부 트레이는 공용하면서 상부 트레이를 교환하는 것만으로 수납할 수 있는 각형 전지의 두께의 범위를 광범위하게 할 수 있다.

또, 마찬가지로 광범위한 각형 전지의 폭치수에 대응하기 위하여 폭방향의 개구형상이 다른 상부 트레이를 사용함으로써, 수용할 수 있는 각형 전지의 폭의 범위를 광범위하게 할 수 있다. 또한 두께 대응, 폭 대응의 상부 트레이를 조합시켜 사용하여도 좋다.

또한 본 실시형태에 관한 전지 트레이는, 두께 4 mm의 각형 전지를 수납하였을 때에 각형 전지의 회전각도가 제로가 되는 예로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 적절하게 결정하면 좋다.

또, 본 실시형태에 관한 전지 트레이는, 화성공정에서 사용하는 예로 설명하였으나, 용도는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 제조공정 사이에서 전지를 주고 받을 때에 사용하거나, 전지의 보관용으로서 사용하거나 할 수도 있다.

또, 본 실시형태에 관한 전지 트레이는, 상기한 바와 같이 상부 트레이의 개구의 형상은, 다른 두께의 각형 전지를 수납하여도, 각형 전지의 직립상태를 유지 하고, 또한 충전시에 전극과 각형 전지의 단자부가 접촉할 수 있도록 하고 있다. 이것에 대하여 수납시에 요구되는 각형 전지의 위치 정밀도가 느슨한 경우는, 상부 트레이의 개구형상은 본 실시형태의 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 하부 트레이의 V 자형상의 홈형상은 구비하면서, 상부 트레이의 개구의 형상은 경사면을 없애어 전지의 두께방향의 치수를 좁게 한 형상도 생각할 수 있다. 이와 같은 트레이이어도 두께가 다른 다품종의 각형 전지를 수납할 수 있다.

(실시형태 2)

이하, 도면을 참조하면서 실시형태 2 ~ 5에 대하여 설명한다. 이하의 설명은 상기 실시형태 1과 다른 부분에 대해서만 설명한다. 다른 구성에 대해서는 상기 실시형태 1과 동일하기 때문에 중복된 설명은 생략한다.

도 13은 실시형태 2에 관한 상하의 전지 트레이 중, 하부 트레이를 나타내는 평면도이다. 측면의 형상은, 상기 실시형태 1의 도 1(b)와 동일하기 때문에 생략한다. 도 1에서는 전지 수납부(2)는, 하부 트레이(1)의 바깥 둘레의 변에 대하여 경사져 배치되어 있다. 이 경사방향으로 전지 수납부(2)는 열형상으로 배치되고, 각 열끼리는 평행하게 되어 있다.

이것에 대하여 도 13의 구성에서는 열형상으로 배치된 전지 수납부(21)의 각 열끼리가 평행한 점은, 도 1과 동일하나, 각 열은 하부 트레이(20)의 바깥 둘레의 변에도 평행하게 되도록 배치되어 있다.

도 14는 도 13의 하부 트레이(20)에 대응하는 상부 트레이(22)를 나타내는 평면도이다.

측면의 형상은, 상기 실시형태 1의 도 3(b)와 동일하기 때문에 생략한다. 상부 트레이(22)는 개구의 배치를 제외하고, 도 3의 상부 트레이(6)와 동일하다. 도 14의 개구(23)는, 상부 트레이(22)를 도 13의 하부 트레이(20)에 탑재하였을 때에, 전지 수납부(21)에 대응하도록 배치되어 있다. 즉, 개구(7)의 각 열은 상부 트레이(22)의 바깥 둘레의 변에 평행하게 되도록 배치되어 있다.

본 실시형태는, 상기 실시형태 1의 트레이에 비하여 단위 면적당의 전지의 수납개수는 적어지나, 전지 수납부(21) 및 개구(23)의 배치가 단순화된다. 이 때문에 트레이를 설치하는 설비, 트레이에 전지를 출납하는 설비 등의 설정이 용이해지는 경우가 있다.

(실시형태 3)

상기 실시형태 1, 2의 트레이는, 상부 트레이와 하부 트레이로 분리한 것이나, 실시형태 3의 트레이는 상하 트레이를 일체로 형성한 것이다. 도 15(a)는 개구(24)부분을 나타내는 평면도, 도 15(b)는 도 15(a)의 I-I선에서의 단면도, 도 15 (c)는 도 15(a)의 J-J 선에서의 단면도이다.

도 6(b)와 같은 구성으로 상하 트레이를 일체로 성형하려고 하면, 수납부(2)에서의 금형을 수납부(2)에서 빼내는 것이 어렵게 된다. 도 15(b)의 단면도에서는 개구(24)의 안 둘레면과 수납부(25)의 안 둘레면이 동일면상에 있다. 마찬가지로 도 15(c)의 단면도에서도 개구(24)의 안 둘레면과 수납부(25)의 안 둘레면이 동일면상에 있다. 이 구성은 수납부(25)로부터 금형을 빼내는 것이 용이하고, 상하 트레이를 일체로 한 트레이를 용이하게 성형할 수 있다.

본 실시형태는 성형이 용이하고, 수납하는 전지의 폭 치수가 한정되어 있는 경우에는 유효하다.

(실시형태 4)

도 16은 실시형태 4에 관한 트레이의 단면도를 나타내고 있다. 본 도면은 도 8의 E-E선에서의 단면도인 도 9(a)에 상당한다. 이하, 실시형태 1과 비교하면서 설명한다. 도 16의 각형 전지(5)는, 도 9(a)의 각형 전지(5)와 동일하다. 각형 전지(5) 바닥부의 2개의 능선이 홈(26)의 경사면(26a, 26b)에 선형상으로 접하고 있고, 각형 전지(5)는 트레이 바닥면으로부터 높이(h1)의 위치에 탑재되어 있다. 이 탑재상태는 실시형태 1의 도 9(a)의 각형 전지(5)와 동일하다.

도 16의 구성은 도 9(a)의 구성에 비하여 경사면(26a, 26b)의 경사각도의 설정이 다르다. 도 16에서는 전지(5)를 홈(26) 위에 직립시켰을 때에 경사면(26b)과 전지(5) 사이의 거리가, 경사면(26a)과 전지(5) 사이의 거리에 비하여 작아지도록 경사면(26a, 26b)을 배치하고 있다.

각형 전지(5a)는 도 11(a)에 나타낸 각형 전지(5a)와 동일한 전지이다. 도 16의 각형 전지(5a)는 도 11(a)와 마찬가지로, 트레이 바닥면으로부터 높이(h2)의 위치에 탑재되어 있다. 상기한 바와 같이 각형 전지(5a)를 탑재하였을 때는 각형 전지(5a)는 각형 전지(5)를 탑재한 위치로부터 도 10의 화살표 c방향으로 회전 이동한 위치에 있게 된다. 이때 도 11(a)와 같이 각형 전지(5a)의 바닥부의 능선과 경사면(3b)과의 사이에 간극이 생긴다.

이것에 대하여 도 16에서는 마찬가지로 각형 전지(5a)의 바닥부의 능선(26b) 과 경사면과의 사이에 간극이 생기나, 그 크기는 도 11(a)의 간극에 비하여 작아진다. 또 도 16에서 각형 전지(5b)는 도 12(a)에 나타낸 각형 전지(5b)와 동일한 전지이다. 각형 전지(5b)는 트레이 바닥면으로부터 높이(h3)의 위치에 탑재되어 있다. 이것에 의하여 각형 전지(5b)의 능선과 경사면(26b)과의 사이에 간극은, 각형 전지(5a)를 탑재하였을 때에 비하여 커져 있다. 그러나 이 간극은 도 11(a)의 구성에 각형 전지(5b)를 탑재한 경우의 간극보다 작아진다.

이와 같이, 도 16의 구성에 의하면 두께가 큰 각형 전지를 탑재한 경우에 도 11의 구성에 비하여 각형 전지의 능선과 경사면(26b) 사이에 간극을 작게 할 수 있다. 이것은 상기와 같이 경사면(26b)과 전지(5) 사이의 거리가, 경사면(26a)과 전지(5) 사이의 거리에 비하여 작아지도록 경사면(26a, 26b)을 배치하고 있기 때문이다.

즉, 본 실시형태에 의하면 수납하는 각형 전지의 두께가 커져도 각형 전지의 바닥부의 능선과 경사면 사이의 간극의 증가를 억제할 수 있다. 이것에 의하여 두께가 큰 각형 전지를 수납하였을 때의 덜컥거림을 작게 할 수 있어, 안정된 수납이 가능하게 된다.

또한 상기한 설명은 도 8의 EE선의 단면, 도 10의 GG선의 단면에 상당하는 부분을 예로 설명하였으나, 도 8의 FF선의 단면, 도 10의 HH선의 단면에 상당하는 부분에 대해서도 마찬가지이다. 단, 이 경우는 각형 전지(5b)의 바닥부가 접하는 경사면은 도 8(b), 도 11(b)에 나타낸 바와 같이 반대측이 되기 때문에 도 16에 나타낸 경사면(26a, 26b)의 경사각도의 설정도 반전하게 된다.

(실시형태 5)

도 17은 실시형태 5에 관한 상하의 전지 트레이 중, 하부 트레이를 나타내는 평면도이다. 측면의 형상은 상기 실시형태 1의 도 1(b)와 동일하기 때문에 생략한다. 도 18은 도 17의 하부 트레이(30)에 대응하는 상부 트레이(32)를 나타내는 평면도이다. 측면의 형상은 상기 실시형태 1의 도 3(b)와 동일하기 때문에 생략한다. 도 17, 도 18의 예는, 하부 트레이(30)의 수납부(31)의 내부의 경사부를 원추면으로 하고, 상부 트레이(33)의 개구(33)를 원형으로 함으로써, 외경이 다른 통형상의 전지를 수납 가능하게 한 것이다.

탑재부분이 원추면으로 되어 있기 때문에, 본 실시형태에서는 외경이 다른 통형 전지의 수납이 가능하다. 이것에 대하여 도 19를 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 19는 도 17의 하부 트레이(30)와 도 18의 상부 트레이(32)를 조합시킨 상태의 단면도이다. 수납부(31)의 내부에 경사부(34)를 형성하고 있다. 도 19의 예에서는 경사부(34)는 원추면이다. 수납한 통형 전지(35a)의 바닥부의 전체 주위가 경사부(34)에 접하고 있다.

통형 전지(35b)는, 통형 전지(35a)보다 외경이 큰 전지이다. 통형 전지(35b)를 수납하였을 때는 통형 전지(35a)를 수납하였을 때에 비하여 바닥부의 위치는 높아지나, 바닥부의 전체 주위가 경사부(34)에 접하는 것에는 변화가 없고, 통형 전지(35a)와 마찬가지로 수납 가능하다. 수납 가능한 통형 전지는, 예를 들면 적어도 단 1형(직경 34.2 mm) 내지 단 4형(직경 l0.5 mm)까지의 전지로 하는 것을 생각할 수 있다.

도 17 내지 도 19에서는, 경사부를 원추면으로 한 예로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 경사부(34)는 개구(33)를 향함에 따라 넓어지고, 또한 전지의 바닥부를 적어도 3점으로 지지할 수 있는 형상이면 좋고, 예를 들면 각뿔면이어도 좋다. 또 경사부(34)는 면형상에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 3개 이상의 리브를 경사시킨 것이어도 좋다. 마찬가지로 상부 트레이(32)의 개구(33)에 대해서도 원형에 한정하는 것은 아니고, 예를 들면 3각형 이상의 다각형으로 하여도 좋다.

또한 본 실시형태에서도 개구(33)의 안 둘레면과 수납부(31)의 안 둘레면을 동일면상으로 함으로써, 상하 트레이를 일체로 성형할 수 있는 것은 상기 실시형태 3과 동일하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 하나의 트레이로 두께 또는 외경이 다른 다품종의 전지를 수납할 수 있기 때문에 본 발명에 관한 전지 트레이는, 예를 들면 화성공정에서 충전할 때의 트레이, 제조공정 사이에서 주고 받을 때의 트레이, 또는 전지의 보관용과 트레이로서 유용하다.

도 1(a)는 본 발명의 일 실시형태에 하부 트레이를 나타내는 평면도,

도 1(b)는 본 발명의 일 실시형태에 하부 트레이를 나타내는 측면도,

도 2(a)는 전지 수납부의 확대 평면도,

도 2(b)는 도 2(a)의 AA선에서의 단면도,

도 3(a)는 상부 트레이를 나타내는 평면도,

도 3(b)는 상부 트레이를 나타내는 측면도,

도 4(a)는 개구의 확대 평면도,

도 4(b)는 도 4(a)의 BB선에서의 단면도,

도 5(a)는 상부 트레이와 하부 트레이를 조합시킨 상태의 평면도,

도 5(b)는 상부 트레이와 하부 트레이를 조합시킨 상태의 측면도,

도 6(a)는 도 5(a)에서의 개구부분의 확대도,

도 6(b)는 도 6(a)의 CC선에서의 단면도,

도 7(a)는 화성공정에서 전지 수납부에 각형 전지를 수납한 상태의 평면도,

도 7(b)는 충전전 상태의 (a)의 단면도,

도 7(c)는 충전시의 상태 (a)의 단면도,

도 8은 전지 수납부에 두께 4 mm의 각형 전지를 수납한 상태의 평면도,

도 9(a)는 도 8의 EE 선에서의 단면도,

도 9(b)는 도 8의 FF 선에서의 단면도,

도 10은 전지 수납부에 두께 5 mm의 각형 전지를 수납한 상태의 평면도,

도 11(a)는 도 10의 GG선에서의 단면도,

도 11(b)는 도 10의 HH선에서의 단면도,

도 12(a)는 전지 수납부에 두께 6 mm의 각형 전지를 수납한 상태의 평면도,

도 12(b)는 전지 수납부에 두께 8 mm의 각형 전지를 수납한 상태의 평면도,

도 13은 본 발명의 실시형태 2에 관한 하부 트레이를 나타내는 평면도,

도 14는 본 발명의 실시형태 2에 관한 상부 트레이를 나타내는 평면도,

도 15(a)는 개구(24)부분을 나타내는 평면도,

도 15(b)는 도 15(a)의 I-I선에서의 단면도,

도 15(c)는 도 15(a)의 J-J 선에서의 단면도,

도 16은 본 발명의 실시형태 4에 관한 트레이의 단면도,

도 17은 본 발명의 실시형태 5에 관한 하부 트레이를 나타내는 평면도,

도 18은 본 발명의 실시형태 5에 관한 상부 트레이를 나타내는 평면도,

도 19는 본 발명의 실시형태 5에 관한 트레이의 단면도,

도 20(a)는 종래의 전지 트레이의 일례의 평면도,

도 20(b)는 전지 수납부(101)의 1개분의 확대도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 20, 30 : 하부 트레이 2, 21, 25, 31 : 수납부

3, 26 : 홈 3a, 3b, 26a, 26b : 경사면

4 : 관통구멍 5, 5a, 5b, 5c : 각형 전지

6, 22, 32 : 상부 트레이 7, 23, 24, 33 : 개구

8, 9 : 수직면 10, 11 : 수평면

12, 13 : 경사면 14 : 테이퍼면

15 : 상측 전극 16 : 하측 전극

35a, 35b : 통형 전지

Claims (14)

1. 두께 또는 외경이 다른 다품종 전지를, 직립 상태로 수납 가능한 전지 트레이로서,

   개구와, 상기 개구의 깊이 방향 아래쪽에 설치한 수납부와, 상기 수납부의 깊이 방향 아래쪽에 설치한 경사부를 구비하고,

   대향하는 상기 경사부끼리의 간격은, 상기 개구를 향함에 따라 넓어져 있고,

   상기 전지는, 상기 개구로 둘러 싸이고, 또한 상기 경사부에 맞닿은 상태에서 상기 수납부에 수납 가능한 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전지 트레이는, 통형의 전지를 수납하는 전지 트레이이고, 상기 경사부는, 상기 통형의 전지의 바닥부를 적어도 3점으로 지지하도록 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 경사부는, 대향하는 경사면을 포함하는 홈이고, 상기 대향하는 경사면끼리의 간격은, 상기 개구를 향함에 따라 넓어져 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전지의 수납상태를 상기 전지가 기립한 방향의 상측에서 보았을 때에, 상기 개구는, 상기 전지의 폭방향의 이동을 규제하는 규제면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 전지의 수납상태를 상기 전지가 기립한 방향의 상측에서 보았을 때에, 상기 개구는, 상기 전지의 1쌍의 대각위치에, 상기 전지의 회전이동을 규제하는 규제면이 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 전지의 폭방향의 이동을 규제하는 규제면과, 상기 회전이동을 규제하는 규제면이 둔각으로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 전지를 상기 홈 위에 직립시켰을 때에, 한쪽의 상기 경사면과 상기 전지와의 사이의 거리가, 다른쪽의 상기 경사면과 상기 전지와의 사이의 거리에 비하여 작아지도록, 상기 대향하는 경사면이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 개구의 안 둘레면과 상기 수납부의 안 둘레면이 동일면 위에 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 개구는, 복수의 개구열을 형성하고 있고, 상기 각 개구열끼리가 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 전지 트레이는, 상기 경사부를 형성한 제 1 트레이와, 상기 개구를 형성한 제 2 트레이를 조합시킨 것임을 특징으로 하는 전지 트레이.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제 2 트레이는, 교환 가능한 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 개구는, 상기 수납부와 반대측에 테이퍼면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 수납부의 깊이 방향 아래쪽에 관통구멍이 형성되어 있고, 상기 관통구멍을 통과시킨 전극과,

    상기 개구측의 전극에서 상기 수납부에 수납한 전지를 끼워 넣을 수 있는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
14. 제 1항에 기재된 전지 트레이를 이용하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조방법.

Images