KR101029019B1 - Jig for Charging and Discharging of Secondary Battery, Device for Charging and Discharging Including the Same, and Method for Testing Performance of Secondary Battery Using the Device - Google Patents

Jig for Charging and Discharging of Secondary Battery, Device for Charging and Discharging Including the Same, and Method for Testing Performance of Secondary Battery Using the Device Download PDF

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Abstract

본 발명은 양측으로 전극단자가 형성되어 있는 판상형 이차전지의 충방전용 지그로서, 전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재로 이루어져 있고, 상기 부재들은 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전용 지그를 제공한다.

본 발명에 따른 이차전지 충방전용 지그는 전지셀의 크기 또는 전극단자의 위치에 관계없이 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 하거나 전지셀의 성능을 테스트할 수 있고, 충방전 과정에서 발생하는 열에 의한 전지셀의 손상을 최소화할 수 있다.

Figure R1020070005872

The present invention is a jig for charging and discharging a plate-shaped secondary battery having electrode terminals formed on both sides, the battery comprising a first member and a second member in which the upper electrode terminal portion is located in the battery cell is mounted. And, the members provide a charging and charging jig consisting of a coupling structure that can be varied in the longitudinal direction of the battery cell.

The secondary battery charging and discharging jig according to the present invention can perform charge / discharge for battery cell activation or test the performance of the battery cell regardless of the size of the battery cell or the position of the electrode terminal. Damage to the battery cell can be minimized.

Description

이차전지의 충방전용 지그, 이를 포함하는 충방전용 장치 및 상기 충방전용 장치를 이용하는 이차전지의 성능 테스트 방법 {Jig for Charging and Discharging of Secondary Battery, Device for Charging and Discharging Including the Same, and Method for Testing Performance of Secondary Battery Using the Device}Jig for Charging and Discharging of Secondary Battery, Device for Charging and Discharging Including the Same, and Method for Testing Performance of Secondary Battery Using the Device}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 충방전용 지그의 평면 모식도이다;1 is a schematic plan view of a jig for rechargeable battery charging and discharging according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 이차전지 충방전용 지그의 사시도이다;2 is a perspective view of a jig for charging and discharging the secondary battery of FIG. 1;
도 3은 도 1의 제 1 부재와 제 2 부재의 결합부위를 나타내는 사시도이다;3 is a perspective view showing a coupling portion of the first member and the second member of FIG. 1;
도 4는 도 2의 단자 접속부를 확대한 사시도이다.4 is an enlarged perspective view of the terminal connection part of FIG. 2.
본 발명은 양측으로 전극단자가 형성되어 있는 판상형 이차전지의 충방전용 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재로 이루어져 있고, 상기 부재들은 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전용 지그에 관한 것이다.The present invention relates to a jig for charge / discharge of a plate-shaped secondary battery in which electrode terminals are formed at both sides. More specifically, the first member and the lower electrode terminal portion at which the upper electrode terminal portion is positioned in the state where the battery cell is mounted are provided. It consists of a second member positioned, the member relates to a jig for charge and discharge, characterized in that made of a coupling structure that can be varied in the longitudinal direction of the battery cell.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as a source of energy is rapidly increasing.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지모듈의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형 PC(Personal Computer), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지셀들을 포함하는 전지모듈의 사용이 요구된다.The secondary battery may be used in the form of a single battery cell, or in the form of a battery module in which a plurality of unit cells are electrically connected, depending on the type of external device in which the secondary battery is used. For example, a small device such as a mobile phone can operate for a predetermined time with the output and capacity of one battery cell, while a notebook computer, a portable DVD, a personal computer, an electric vehicle, and a hybrid electric Medium or large devices such as automobiles require the use of a battery module including a plurality of battery cells due to problems of output and capacity.
전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지모듈을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 전지가 단위전지로서 유리하다.The battery module is manufactured by connecting a protection circuit or the like to a core pack in which a plurality of unit cells are arranged in series and / or in parallel. In the case of using a square or pouch type battery as a unit cell, the wide surfaces thereof may be stacked to face each other, and then the electrode terminals may be easily connected by connecting members such as bus bars. Therefore, in the case of manufacturing a three-dimensional battery module having a hexahedral structure, a square or pouch type battery is advantageous as a unit cell.
종래에는 이차전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 에너지 밀도가 높은 리튬이온 전지 및 리튬 폴리머 전지가 많이 사용되고 있다. 이러한 이차전지는 앞에서 설명한 바와 같은 장점으로 인하여 수요가 증가하고 있다.Conventionally, a nickel cadmium battery or a hydrogen ion battery is used as a secondary battery, but recently, a lithium ion battery and a lithium polymer battery having high energy density have been used. Such secondary batteries are increasing in demand due to the advantages described above.
한편, 이차전지는 셀을 조립하는 과정과 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제 조되는 바, 전지 활성화 단계에서는 소정의 지그에 전지셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충전을 수행하게 된다. Meanwhile, the secondary battery is manufactured through a process of assembling a cell and a process of activating a battery. In the battery activation step, the secondary battery is mounted on a predetermined jig and charged under conditions necessary for activation.
그러나, 이차전지의 적용 분야가 다양해짐에 따라 다양한 크기와 구조의 전지셀들이 제조되고 있으므로, 그러한 전지셀들을 활성화하기 위해서는 별도로 충방전 지그를 준비하여야 하는 단점이 있다. However, as the field of application of secondary batteries is diversified, battery cells of various sizes and structures are manufactured, and thus, there is a disadvantage in that charge and discharge jigs must be separately prepared to activate such battery cells.
또한, 최근 많은 연구가 행해지고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차용 중대형 전지모듈 분야에서는 단위전지로서 파우치형 전지와 같은 판상형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있지만, 제조사 별 또는 이차전지 모델 별로 판상형 전지의 크기, 전극단자의 위치 등이 다르고, 특히 전극단자가 양측에 형성되어 있는 전지셀의 경우, 크기의 차이에 따라 충방전 지그의 크기 및 형태가 달라져야 하므로, 전지셀의 활성화 과정에서 소요되는 시간이 증가하고 별도의 충방전용 지그를 제작함에 따른 제조 비용이 크게 증가한다는 문제점이 있다.In addition, in the field of medium and large battery modules for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are being studied in recent years, plate-type battery cells such as pouch-type batteries have attracted much attention as unit cells, but the size of plate-shaped batteries by manufacturers or secondary battery models, The position of the electrode terminal is different, and particularly, in the case of the battery cell having the electrode terminal formed on both sides, the size and shape of the charging and discharging jig should be changed according to the size difference, so the time required for the activation of the battery cell increases There is a problem in that the manufacturing cost greatly increases by manufacturing a separate charging and discharging jig.
이와 관련하여, 한국 실용신안등록 제225,054호, 일본 특허출원공개 제2000-223162호, 일본 특허출원공개 제1998-079263호, 일본 특허출원공개 제2006-252831호 등에는 충방전용 지그와 그것을 포함하는 충방전 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이들 출원 등에 개시되어 있는 충방전용 지그는 구조가 복잡하거나 또는 작업 효율성이 떨어지는 등의 단점을 가지고 있다. In this regard, Korean Utility Model Registration No. 225,054, Japanese Patent Application Publication No. 2000-223162, Japanese Patent Application Publication No. 1998-079263, Japanese Patent Application Publication No. 2006-252831, etc. A charging and discharging device is disclosed. However, the charge-discharge jig disclosed in these applications and the like has a disadvantage that the structure is complicated or the work efficiency is low.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술 적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다. Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art and the technical problems that have been requested from the past.
즉, 본 발명의 목적은 전지셀의 크기와 전극단자의 위치 변화에 관계없이 전지셀의 충방전에 사용될 수 있으며, 충방전 과정에서 발생하는 열에 의한 전지셀의 손상을 최소화할 수 있는 구조로 이루어진 이차전지의 충방전용 지그를 제공하는 것이다.That is, the object of the present invention can be used to charge and discharge the battery cell regardless of the size of the battery cell and the position of the electrode terminal, and made of a structure that can minimize the damage of the battery cell by the heat generated during the charge and discharge process The jig for charging and discharging secondary batteries is provided.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지의 충방전용 지그는, 양측으로 전극단자가 형성되어 있는 판상형 이차전지의 충방전용 지그로서, 전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재로 이루어져 있고, 상기 부재들은 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다. Accordingly, the charging and discharging jig of the secondary battery according to the present invention is a charging and discharging jig of a plate-shaped secondary battery in which electrode terminals are formed at both sides, and the first member and the lower part of which the upper electrode terminal part is positioned in the state where the battery cell is mounted. The electrode terminal portion is composed of a second member is located, characterized in that the member is made of a coupling structure that can be varied in the longitudinal direction of the battery cell.
일반적으로, 전극단자가 양측에 형성되어 있는 전지셀의 경우, 전지셀 크기 또는 길이에 따라 충방전용 지그의 크기 및 형태가 달라져야 하므로, 전지셀의 종류별로 별도의 지그를 준비하여야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 충방전용 지그는, 전지셀의 전극단자들이 각각 위치하는 제 1 부재와 제 2 부재가 가변적인 결합 구조로 이루어져 있으므로, 상기 부재들을 전지셀의 크기 및 형태에 일치되도록 필요에 따라 길이 방향으로 전후 이동시킬 수 있어서, 하나의 충방전용 지그에 다양한 종류의 전지셀들이 적용될 수 있다. 결과적으로, 전지셀의 제조 과정에서 전지셀의 크기 및 형태에 관계없이 충방전을 할 수 있으므로 제조 비용을 크게 절감할 수 있다.In general, in the case of a battery cell in which the electrode terminals are formed at both sides, the size and shape of the charging and discharging jig should vary according to the size or length of the battery cell, and therefore, separate jig should be prepared for each type of battery cell. However, the jig for charging and discharging according to the present invention has a variable coupling structure between the first member and the second member on which the electrode terminals of the battery cell are positioned, so that the members are required to match the size and shape of the battery cell. Since it can be moved back and forth in the longitudinal direction, various types of battery cells can be applied to a single jig for charging and discharging. As a result, charging and discharging may be performed regardless of the size and shape of the battery cell in the manufacturing process of the battery cell, thereby greatly reducing the manufacturing cost.
상기 판상형 이차전지는 본체를 기준으로 양측으로 전극단자가 대칭 또는 비대칭일 수 있고, 상기 제 1 부재에 위치한 전지셀의 상측 전극단자 부위는 양극 또는 음극일 수 있으며, 제 2 부재에 위치한 전지셀의 하측 전극단자 부위는 상측 전극단자에 대응하여 음극 또는 양극일 수 있다.The plate-shaped secondary battery may have an electrode terminal symmetrical or asymmetrical to both sides of the main body, and an upper electrode terminal portion of the battery cell positioned in the first member may be a positive electrode or a negative electrode, and the battery cell may be positioned in a second member. The lower electrode terminal portion may be a cathode or an anode corresponding to the upper electrode terminal.
상기 제 1 부재와 제 2 부재가 결합하는 부위는 가변적으로 결합이 이루어질 수 있는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는, 상기 가변적 결합 부위에서, 제 1 부재의 단부와 제 2 부재의 단부는 가변적으로 서로 중첩될 수 있도록 단차 구조로 형성될 수 있다. The site where the first member and the second member are coupled is not particularly limited as long as the structure can be variably coupled. Preferably, at the variable coupling site, the end of the first member and the end of the second member are It may be formed in a stepped structure so that it can variably overlap each other.
이 경우, 본 발명의 충방전용 지그는 상기 가변적 중첩 부위의 크기 만큼 다양한 종류의 전지셀에 대해 충방전을 수행할 수 있는 바, 하나의 바람직한 예에서, 상기 가변적 중첩 부위의 크기는 제 1 부재 또는 제 2 부재의 길이를 기준으로 40 내지 90%일 수 있다. In this case, the charging and discharging jig of the present invention can perform charging and discharging of various kinds of battery cells as much as the size of the variable overlapping portion. In one preferred embodiment, the size of the variable overlapping portion may be the first member or the like. 40 to 90% based on the length of the second member.
상기 제 1 부재와 제 2 부재는 전지셀의 크기에 따라 길이 방향으로 전후 이동을 하고, 부재들 각각의 단차 부위가 인접하면서 결합되므로, 이와 같이 거리가 가변된 상태('변위 상태')에서 상기 부재들의 결합을 공고히 하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 단차 부위에는 제 1 부재 또는 제 2 부재의 거리가 가변된 상태에서 위치를 고정할 수 있는 부재('위치 고정 부재')가 추가로 장착될 수 있다.Since the first member and the second member are moved back and forth in the longitudinal direction according to the size of the battery cell, and the stepped portions of the members are adjacent to each other, the first member and the second member are adjacent to each other. It is desirable to secure the joining of the members. Therefore, a member ('position fixing member') capable of fixing the position in a state where the distance of the first member or the second member is variable may be additionally mounted on the stepped portion.
상기 위치 고정 부재는 각각의 부재들의 결합을 공고히 할 수 있는 구조로 이루어진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 일 예로, 상기 단차 부위에서 제 1 부재와 제 2 부재에는 길이 방향으로 상호 연통되는 슬릿이 형성되어 있고, 상기 위치 고정 부재는 상기 슬릿에 삽입되어 결합되는 수나사형 체결구로 이루어질 수 있다.The position fixing member is not particularly limited as long as it is made of a structure capable of solidifying the coupling of the respective members, for example, the first member and the second member in the step portion is formed with slits communicating with each other in the longitudinal direction And, the position fixing member may be made of a male screw fastener that is inserted into the slit and coupled.
따라서, 전지셀이 정위치에 탑재되도록 소망하는 위치에 적합하게 제 1 부재와 제 2 부재의 단부를 중첩시키고 수나사형 체결구를 각각의 부재들에 형성되어 있는 슬릿에 삽입 및 체결하여 상호간의 결합을 공고히 할 수 있다.Therefore, the ends of the first member and the second member are superimposed to fit the desired position so that the battery cells are mounted in position, and the male screw fastener is inserted into and fastened to the slits formed in the respective members to be coupled to each other. Can be solidified.
한편, 이차전지의 제조 과정에서 전지 활성화를 위해 전지셀을 충방전하게 되면 많은 열이 발생하며, 특히 지그에 접하는 전지셀 부위에서 발생한 열은 외부로 용이하게 방열되지 못하고 해당 부위에 열축적되는 경향이 있다. 열축적은 전지의 열화를 초래하며 경우에 따라서는 안전성 측면에서 심각한 문제점을 유발할 수 있다. On the other hand, when the battery cell is charged and discharged to activate the battery in the manufacturing process of the secondary battery, a lot of heat is generated, in particular, the heat generated from the battery cell portion in contact with the jig tends to be thermally accumulated in the corresponding region rather than easily radiated to the outside. There is this. Thermal accumulation causes deterioration of the battery and in some cases can cause serious problems in terms of safety.
이러한 점을 고려하여, 바람직하게는, 제 1 부재와 제 2 부재에서 전지셀이 탑재되는 부위에 다수의 수직 관통구가 천공되어 있어서, 전지셀의 방열을 더욱 더 용이하게 할 수 있다. 상기 수직 관통구의 구조 및 배열 형상은 다양할 수 있으며, 일 예로, 전지셀의 길이방향으로 제 1 부재와 제 2 부재를 수직으로 관통하는 다수의 관통구들이 2 열을 이루며 상호간에 상하좌우 소정의 간격을 가지고 배열되도록 형성일 수 있다. 따라서, 충방전 지그, 구체적으로 제 1 부재 또는 제 2 부재에 접하는 전지셀의 하단면에서 발생하는 열은 각각의 부재들에 형성되어 있는 수직 관통구를 통해 외부로 발산된다.In view of this point, preferably, a plurality of vertical through-holes are drilled in portions where the battery cells are mounted in the first member and the second member, so that the heat dissipation of the battery cells can be further facilitated. The structure and arrangement of the vertical through-holes may vary. For example, a plurality of through-holes vertically penetrating the first member and the second member in the longitudinal direction of the battery cell form two rows, and the predetermined top, bottom, left, and right sides thereof are predetermined. It may be formed to be arranged at intervals. Therefore, the heat generated from the charge / discharge jig, specifically, the bottom surface of the battery cell in contact with the first member or the second member, is dissipated to the outside through the vertical through holes formed in the respective members.
본 발명의 충방전용 지그에 있어서, 전지셀의 전극단자를 제 1 부재 또는 제 2 부재에 접속시키는 단자 접속부는, 전지셀의 전극단자를 수납할 수 있도록 수직단면상으로 'ㄷ' 자형이고 전극단자의 하단면에 밀착되는 도전부를 포함하고 있으며 상기 부재 상에 고정되는 본체; 및 수납된 전극단자의 상단면을 가압할 수 있도록 상기 본체의 일측에 장착되어 있는 가압부;를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.In the jig for charge and discharge of the present invention, the terminal connecting portion for connecting the electrode terminal of the battery cell to the first member or the second member has a 'c' shape in a vertical section so as to accommodate the electrode terminal of the battery cell, A main body including a conductive part in close contact with the bottom surface and fixed on the member; And a pressing part mounted on one side of the main body to press the upper end surface of the accommodated electrode terminal.
즉, 상기 단자 접속부는 특정한 형상의 본체와 가압부로 구성되며, 본체는 지그의 측면(측벽)을 기준으로 보았을 때, 수직단면상으로 'ㄷ' 자 형태로 형성되어 있어서, 전지셀의 전극 단자를 측면 방향으로 하부 도전부 상단면에 삽입하기가 용이하고, 삽입된 상태에서 전지셀 전극단자의 하단면이 도전부에 안정적으로 밀착된다. That is, the terminal connection portion is composed of a main body and a pressing portion of a specific shape, the main body is formed in the 'c' shape on the vertical cross-section when viewed with respect to the side (side wall) of the jig, the side of the electrode terminal of the battery cell It is easy to insert the upper end of the lower conductive portion in the direction, the lower surface of the battery cell electrode terminal in the inserted state is in close contact with the conductive portion stably.
경우에 따라서는, 전지셀 전극단자에 대한 더욱 안정적인 접속 상태를 제공할 수 있도록, 전극단자의 하단면에 밀착되며 본체 상에 설치되어 있는 하부 도전부와, 전극단자의 상단면에 접촉되며 가압부 상에 설치된 상부 도전부를 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 일 예로, 하부 도전부는 본체의 하면에 부착된 얇은 판상형의 도전체이고, 상부 도전부는 가압부의 하단면에 장착된 도전체일 수 있다. 이러한 상부 도전부와 하부 도전부는 각각 충방전기에 접속되어 해당 단자 접속부에 삽입된 전지셀 전극단자의 안정적인 접속 상태를 제공한다.In some cases, in order to provide a more stable connection state to the battery cell electrode terminal, the lower conductive portion in close contact with the bottom surface of the electrode terminal and installed on the main body and the upper surface of the electrode terminal in contact with the pressing portion It can be configured to include an upper conductive portion installed on. For example, the lower conductive portion may be a thin plate-shaped conductor attached to the lower surface of the main body, and the upper conductive portion may be a conductor mounted on the lower surface of the pressing portion. The upper conductive portion and the lower conductive portion are respectively connected to the charger / discharger to provide a stable connection state of the battery cell electrode terminals inserted into the corresponding terminal connection portions.
상기와 같은 구조에서, 본체의 일측에 장착되어 있는 상기 가압부는 상부 도전부를 하향 가압하여, 전지셀 전극단자의 상단면과 하단면이 상부 도전부의 하단면과 하단 도전부의 상단면에 밀착되도록 해 준다.In the above structure, the pressing part mounted on one side of the main body presses the upper conductive part downward so that the upper and lower surfaces of the battery cell electrode terminals are in close contact with the lower surface of the upper conductive portion and the upper surface of the lower conductive portion. .
하나의 바람직한 예에서, 상기 단자 접속부의 본체는 그것의 위치가 폭 방향으로 가변될 수 있도록 상기 부재 상에 결합될 수 있으며, 이를 위해, 상기 단자 접속부의 본체와 그에 대응하는 부재 상에는 폭 방향으로 상호 연통되는 슬릿이 형성되어 있고, 단자 접속부가 가변된 상태에서 위치를 고정할 수 있는 부재('위치 고정 부재')가 상기 슬릿에 체결되어 결합을 이룰 수 있다.In one preferred example, the main body of the terminal connecting portion can be coupled on the member so that its position can be varied in the width direction, and for this purpose, the main body of the terminal connecting portion and the corresponding member in the width direction mutually A slit communicating with the slit is formed, and a member ('position fixing member') capable of fixing a position in a state where the terminal connection part is variable can be fastened to the slit to form a coupling.
이러한 구조에서, 단자 접속부는 전지셀의 폭 방향으로도 이동이 가능하게 되고, 그에 따라 판상형 이차전지에서 전극단자의 위치에 관계없이 전지셀의 충방전을 실시할 수 있으며, 예를 들어, 전지셀 본체의 양측으로 전극단자가 상호간에 대칭형 또는 비대칭형인 구조로 이루어진 전지셀에 대해서도 충방전이 가능하다.In such a structure, the terminal connection portion can move in the width direction of the battery cell, and thus can charge and discharge the battery cell regardless of the position of the electrode terminal in the plate-shaped secondary battery. Charging and discharging are also possible with respect to battery cells having electrode structures on both sides of the main body having symmetrical or asymmetrical structures.
상기 단자 접속부를 전지셀의 폭 방향으로 소망하는 위치까지 이동시킨 상태에서 단자 접속부의 위치를 고정시키는 위치 고정 부재는, 단자 접속부와 제 1 부재 또는 제 2 부재 상호간에 위치를 고정시킬 수 있는 부재와 동일할 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 슬릿에 삽입되어 결합되는 수나사형 체결구가 사용될 수 있다.The position fixing member which fixes the position of a terminal connection part in the state which moved the said terminal connection part to the desired position in the width direction of a battery cell is a member which can fix a position between a terminal connection part, a 1st member, or a 2nd member; It may be the same, as described above, male thread fasteners that are inserted into the slit and coupled can be used.
본 발명의 충방전용 지그에 적용되는 전지셀은 두께 대비 큰 폭을 가진 판상형 전지이며, 특히, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 전지셀이 바람직하다.The battery cell applied to the jig for charge / discharge of the present invention is a plate-shaped battery having a large width to thickness, and particularly, a battery cell in which an electrode assembly is incorporated in a pouch type case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer is preferable.
본 발명은 또한 상기와 같은 충방전용 지그와 상기 지그에 전기적으로 연결되어 있는 충방전기를 포함하는 것으로 구성된, 이차전지의 충전과 방전을 수행할 수 있는 장치('이차전지용 충방전 장치')를 제공한다.The present invention also provides a device capable of performing charging and discharging of a secondary battery ('secondary battery charging / discharging device'), comprising a charging / discharging jig and a charging / discharging device electrically connected to the jig. do.
본 발명에 따른 이차전지용 충방전 장치는 상기 충방전용 지그의 구조적 특징으로 인해, 다양한 이차전지들을 제조하는 공정에 사용될 수 있다. 이러한 이차전지용 충방전 장치를 구성하는 또 하나의 구성요소인 상기 충방전기는 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다. The charging and discharging device for a secondary battery according to the present invention may be used in a process of manufacturing various secondary batteries due to the structural features of the charging and discharging jig. The charging and discharging device, which is another component constituting the secondary battery charging and discharging device, is well known in the art, and thus a detailed description thereof is omitted herein.
본 발명은 또한 이차전지용 충방전 장치를 이용하여, 중대형 전지모듈용 단위전지인 이차전지를 제조하는 과정에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하거나 또는 상기 이차전지의 성능을 테스트하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for charging / discharging for battery activation or testing the performance of the secondary battery in the process of manufacturing a secondary battery, which is a unit battery for a medium-large battery module, using a secondary battery charge / discharge device. To provide.
일반적으로, 고출력 대용량의 중대형 전지모듈의 제조에 사용되는 단위전지들로는, 전지모듈의 제조시 제한된 공간에서의 높은 집적도, 배선 용이성 등을 고려하여, 전극단자가 전지셀의 양측에 대면하는 구조로 이루어진 전지셀들이 많이 사용된다. 더욱이, 디바이스(예를 들어, 하이브리드 전기자동차 등)에서 전지모듈이 장착되는 공간 및 크기, 필요한 용량 및 출력 등이 서로 다른 관계로, 단위전지의 크기 등이 제조사 별 또는 모델 별로 다른 경향이 있다. In general, unit cells used in the manufacture of high-output large-capacity battery modules have a structure in which electrode terminals face both sides of the battery cell in consideration of high integration in a limited space and ease of wiring when the battery module is manufactured. Battery cells are used a lot. In addition, since the space and size in which the battery module is mounted in the device (for example, a hybrid electric vehicle, etc.), the required capacity and output, etc. are different, the size of the unit battery tends to be different for each manufacturer or model.
따라서, 앞서 설명한 바와 같은 다양한 잇점들로 인해, 본 발명에 따른 이차전지용 충방전 장치는 중대형 전지모듈용 단위전지(전지셀)의 제조 과정에 특히 바람직하게 사용될 수 있고, 상기 중대형 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 이차전지들을 전기적으로 연결한 전지모듈이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 노트북 컴퓨터, e-바이크(bike) 등의 전원에 사용되는 전지모듈일 수 있다.Therefore, due to various advantages as described above, the secondary battery charging and discharging device according to the present invention can be particularly preferably used in the manufacturing process of the unit battery (battery cell) for medium and large battery modules, the medium and large battery modules are two or The battery module electrically connecting more secondary batteries is not particularly limited, and may be, for example, a battery module used for a power source of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a notebook computer, an e-bike, and the like.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 1에는 이차전지 충방전용 지그의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.1 is a plan view schematically illustrating a jig for rechargeable battery charging and discharging.
도 1을 참조하면, 이차전지의 충방전용 지그(100)는, 전지셀(도시하지않음)이 탑재되고 가변적 결합 구조를 가진 제 1 부재(20) 및 제 2 부재(30)와, 전지셀의 전극단자와 각 부재들(20, 30)을 접속시키는 단자 접속부(40)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a jig 100 for charging and discharging a secondary battery includes a first member 20 and a second member 30 having a battery cell (not shown) and having a variable coupling structure. It consists of a terminal connection part 40 which connects an electrode terminal and each member 20,30.
제 1 부재(20) 및 제 2 부재(30)에는. 탑재된 전지셀의 크기에 따라 가변된 상태에서 부재들(20. 30)을 상호 위치 고정할 수 있도록, 슬릿(22)과 수나사형 체결구(24)가 형성되어 있다. 또한, 전지셀의 충방전시 발생하는 열을 방출하는 다수의 수직 관통구들(26)이 형성되어 있다. In the first member 20 and the second member 30. A slit 22 and a male threaded fastener 24 are formed to fix the members 20. 30 to each other in a variable state according to the size of the mounted battery cell. In addition, a plurality of vertical through holes 26 for dissipating heat generated during charging and discharging of the battery cell are formed.
이러한 충방전용 지그(10)는 충방전기(70)에 연결되어 있는 바, 단자 접속부(40)에 대한 상세한 구조가 도시되어 있는 도 4를 함께 참조하여 설명하면 다음과 같다.The charging and discharging jig 10 is connected to the charging and discharging machine 70, which will be described with reference to FIG. 4, which shows a detailed structure of the terminal connecting portion 40 as follows.
이차전지의 전극단자는 단자 접속부(40)의 상부 도전부(43)와 하부 도전부(41)에 밀착되며, 도전부들(41, 43)에 전기적으로 연결된 충방전기(70)의 작동에 의해 충방전이 행해진다. 도전부(41, 43)와 충방전기(70)의 전기적 연결은 상부 도전부(43) 또는 하부 도전부(41) 중 하나만 연결되어도 무방하나, 더욱 안정적인 접속 상태를 제공할 수 있도록, 각각의 도전부들(41, 43)이 중복으로 충방전기에 연결된다.The electrode terminal of the secondary battery is in close contact with the upper conductive portion 43 and the lower conductive portion 41 of the terminal connection portion 40 and is charged by the operation of the charger 70 electrically connected to the conductive portions 41 and 43. Discharge is performed. The electrical connection between the conductive parts 41 and 43 and the charger / discharger 70 may be connected to only one of the upper conductive part 43 and the lower conductive part 41, but may provide a more stable connection state. The parts 41 and 43 are connected to the charger in duplicate.
도 2에는 도 1의 이차전지 충방전용 지그의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 3에는 제 1 부재와 제 2 부재의 가변적 결합 구조를 보여주기 위해 제 1 부재 및 제 2 부재만을 나타낸 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.2 is a perspective view of the jig for charging and discharging the secondary battery of FIG. 1 schematically, and FIG. 3 is a perspective view showing only the first member and the second member to show a variable coupling structure of the first member and the second member. It is schematically illustrated.
이들 도면을 참조하면, 제 1 부재(20)와 제 2 부재(30)는 전지셀의 길이 방향으로 가변될 수 있도록, 그것의 단부들(27, 37)이 단차 구조로 이루어져 있고 서로 중첩되어 있다. 도면에서, 제 1 부재(20)와 제 2 부재(30)가 중첩되는 부위의 크기(A)는 제 1 부재의 길이(L)를 기준으로 약 45%로 형성되어 있으므로, 상기 범위만큼 가변이 가능하다. Referring to these drawings, the end portions 27 and 37 of the first member 20 and the second member 30 have a stepped structure and overlap each other so that the first member 20 and the second member 30 can vary in the longitudinal direction of the battery cell. . In the drawing, since the size A of the portion where the first member 20 and the second member 30 overlap each other is formed at about 45% based on the length L of the first member, the size A is variable by the above range. It is possible.
따라서, 전지셀(도시하지 않음)을 충방전용 지그(100)에 장착하기 위해서는, 제 1 부재(20)와 제 2 부재(30)를 전지셀의 크기에 대응하여 전지셀의 길이 방향(L)으로 이동시켜 각각의 수직 관통구들(26, 28)을 일치시킨 후, 슬릿(22)에 삽입되어 있는 수나사형 체결구(24)를 시계방향으로 조여서 제 1 부재(20)와 제 2 부재(30)를 상호 결합시킨다.Therefore, in order to mount a battery cell (not shown) in the jig 100 for charge and discharge, the first member 20 and the second member 30 correspond to the size of the battery cell in the longitudinal direction L of the battery cell. And the respective vertical through holes 26 and 28 coincide with each other, and then tighten the male fastener 24 inserted into the slit 22 in a clockwise direction so that the first member 20 and the second member 30 are tightened. ).
제 1 부재(20)와 제 2 부재(30)의 타측 단부, 즉, 전지셀의 전극단자들이 위치하게 되는 부위에는 단자 접속부(40)가 형성되어 있다. 단자 접속부(40) 역시 전지셀의 폭 방향으로 가변될 수 있도록, 그것의 본체와 그에 대응하는 부재(20, 30) 상에는 폭 방향으로 상호 연통되는 슬릿(46)이 형성되어 있고, 단자 접속부가 가변된 상태에서 위치를 고정할 수 있는 수나사형 체결구(48)가 슬릿(46)에 삽입되어 결합되어 있다. The terminal connection part 40 is formed in the other end part of the 1st member 20 and the 2nd member 30, ie, the part where the electrode terminal of a battery cell is located. In order that the terminal connecting portion 40 can also be varied in the width direction of the battery cell, slits 46 are formed on the main body and the corresponding members 20 and 30 so as to communicate with each other in the width direction, and the terminal connecting portion is variable. The male screw fastener 48 capable of fixing the position in the closed state is inserted into the slit 46 and coupled thereto.
단자 접속부(40)에 대한 전지셀 전극단자의 접속은, 우선, 전지셀의 전극단 자를 단자 접속부(40)의 하부 도전부(41) 상에 본체의 일측면인 'ㄷ' 자 측면의 개구 방향(49)인 화살표 방향으로 삽입하고 전지셀 본체를 제 1 부재(20) 및 제 2 부재(30) 상에 탑재한 후, 가압부(42)를 하부로 이동시키면서 상부 도전부(43)를 가압하여 전극단자가 상부 도전부(43)와 하부 도전부(41) 사이에 밀착되도록 하여 달성된다. In the connection of the battery cell electrode terminal to the terminal connecting portion 40, first, the electrode terminal of the battery cell is first opened on the lower conductive portion 41 of the terminal connecting portion 40 on the side of the 'c' side, which is one side of the main body. After inserting the battery cell body on the first member 20 and the second member 30 in the direction of the arrow of 49, the upper conductive portion 43 is pressed while the pressing portion 42 is moved downward. This is achieved by bringing the electrode terminal into close contact between the upper conductive portion 43 and the lower conductive portion 41.
도 4에는 도 2의 단자 접속부를 확대한 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.4 is an enlarged perspective view schematically illustrating the terminal connection part of FIG. 2.
도 4를 참조하면, 단자 접속부(40)는, 전지셀(도시하지 않음)의 전극단자를 수납한 상태에서 전극단자의 하단면에 접촉되는 하부 도전부(41)가 하면에 부착되어 있는 본체(44)와, 하부 도전재(41) 상에 위치한 전극단자를 밀착시키기 위하여 상부 도전부(43)를 가압하는 가압부(42)로 구성된다.Referring to FIG. 4, the terminal connecting portion 40 includes a main body having a lower conductive portion 41 attached to the lower surface of the electrode terminal in contact with the lower surface of the electrode terminal in a state where the electrode terminals of the battery cell (not shown) are accommodated. 44 and a pressing portion 42 for pressing the upper conductive portion 43 to bring the electrode terminal on the lower conductive material 41 into close contact.
또한, 단자 접속부(40)의 일측 하단부에는 슬릿(46)이 단자 접속부(40)의 본체(44)와 결합되는 제 1 부재(20) 상에 전지셀의 폭 방향(도 1: W)으로 형성되어 있다.In addition, at one lower end of the terminal connection part 40, the slit 46 is formed in the width direction of the battery cell (FIG. 1: W) on the first member 20 to which the main body 44 of the terminal connection part 40 is coupled. It is.
따라서, 단자 접속부(40)의 본체(44)를 전지셀에서 전극단자가 형성된 위치에 대응하도록 전지셀의 폭 방향으로 정밀하고 미세하게 이동시키고, 슬릿(46)에 삽입되어 있는 수나사형 체결구(48)를 조임으로써, 단자 접속부(40)를 제 1 부재(20) 상의 소망하는 위치에 고정시킨다.Accordingly, the male screw fastener inserted in the slit 46 is moved precisely and finely in the width direction of the battery cell so as to correspond to the position where the electrode terminal is formed in the battery cell. The terminal connection part 40 is fixed to the desired position on the 1st member 20 by tightening 48).
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이차전지 충방전용 지그를전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재를 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조로 형성함으로써, 전지셀의 크기 또는 전극단자의 위치에 관계없이 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 하거나 전지셀의 성능을 테스트할 수 있고, 충방전 과정에서 발생하는 열에 의한 전지셀의 손상을 최소화할 수 있어서, 궁극적으로 양질의 전지셀을 낮은 제조비용으로 제조할 수 있다.As described above, according to the present invention, in the longitudinal direction of the battery cell, the jig for secondary battery charging and discharging is provided with a first member in which the upper electrode terminal portion is positioned and a second member in which the lower electrode terminal portion is positioned while the battery cell is mounted. By forming a coupling structure that can be varied, the battery cell can be charged or discharged for activation of the battery cell or the battery cell can be tested regardless of the size of the battery cell or the position of the electrode terminal. Damage of the battery cells can be minimized, so that a good quality battery cell can be manufactured at a low manufacturing cost.

Claims (15)

  1. 양측으로 전극단자가 형성되어 있는 판상형 이차전지의 충방전용 지그로서, As a jig for charge and discharge of a plate-shaped secondary battery in which electrode terminals are formed at both sides,
    전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재로 이루어져 있고, 상기 부재들은 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조; 및A first member in which the upper electrode terminal portion is positioned and a second member in which the lower electrode terminal portion is positioned in a state where the battery cell is mounted, the members having a coupling structure that can be varied in the longitudinal direction of the battery cell; And
    전지셀의 전극단자를 수납할 수 있도록 수직단면상으로 'ㄷ' 자형이고, 전극단자의 하단면에 밀착되는 도전부를 포함하고 있으며, 상기 제 1 부재 또는 제 2 부재상에 고정되는 본체, 및 수납된 전극단자의 상단면을 가압할 수 있도록 상기 본체의 일측에 장착되어 있는 가압부를 포함하는 단자 접속부;A 'c' shape in a vertical cross-section to accommodate the electrode terminals of the battery cell, and includes a conductive part in close contact with the bottom surface of the electrode terminal, the body fixed to the first member or the second member, and A terminal connection part including a pressing part mounted on one side of the main body to press the upper end surface of the electrode terminal;
    를 포함하는 것으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전용 지그. Charge-only jig, characterized in that consisting of.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 구조에서 제 1 부재의 단부와 제 2 부재의 단부는 가변적으로 서로 중첩될 수 있도록 단차 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The jig according to claim 1, wherein in the coupling structure, the end of the first member and the end of the second member are formed in a stepped structure so as to be variably overlapped with each other.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 단차 구조는 상기 제 1 부재 또는 제 2 부재의 길이를 기준으로 40 내지 90%의 범위에서 중첩되는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그. The jig for charge and discharge of claim 2, wherein the stepped structure overlaps in a range of 40 to 90% based on the length of the first member or the second member.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 단차 구조에는 제 1 부재 또는 제 2 부재의 거리가 가변된 상태에서 위치를 고정할 수 있는 부재('위치 고정 부재')가 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The charging and discharging device according to claim 2, wherein the stepped structure is further provided with a member ('position fixing member') capable of fixing the position in a state in which the distance of the first member or the second member is variable. Jig.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 단차 구조에서 제 1 부재와 제 2 부재에는 길이 방향으로 상호 연통되는 슬릿이 형성되어 있고, 상기 위치 고정 부재는 상기 슬릿에 삽입되어 결합되는 수나사형 체결구인 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The method of claim 4, wherein in the stepped structure, the first member and the second member are formed with slits communicating with each other in the longitudinal direction, and the position fixing member is a male screw fastener inserted into and coupled to the slit. Charge-only jig.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 부재와 제 2 부재에는 전지셀이 탑재되는 부위에 다수의 수직 관통구가 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The jig for charge and discharge according to claim 1, wherein a plurality of vertical through holes are formed in the first member and the second member in a portion where the battery cell is mounted.
  7. 삭제delete
  8. 제 1 항에 있어서, 전극단자의 하단면에 밀착되며 상기 본체 상에 설치되어 있는 하부 도전부와, 전극단자의 상단면에 접촉되며 상기 가압부 상에 설치된 상부 도전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The charging and discharging device of claim 1, further comprising: a lower conductive portion in close contact with the bottom surface of the electrode terminal and disposed on the main body, and an upper conductive portion in contact with the upper surface of the electrode terminal and disposed on the pressing portion. Dedicated jig.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 단자 접속부의 본체는 그것의 위치가 폭 방향으로 가변될 수 있도록 상기 제 1 부재 또는 제 2 부재 상에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The jig for charge and discharge of claim 1, wherein the main body of the terminal connecting portion is coupled on the first member or the second member so that its position can be varied in the width direction.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 단자 접속부의 본체와 그에 대응하는 부재 상에는 폭 방향으로 상호 연통되는 슬릿이 형성되어 있고, 단자 접속부가 가변된 상태에서 위치를 고정할 수 있는 부재('위치 고정 부재')가 상기 슬릿에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.10. The member according to claim 9, wherein slits communicating with each other in the width direction are formed on the main body of the terminal connecting portion and a member corresponding thereto, and the member capable of fixing a position in a state where the terminal connecting portion is variable ('position fixing member'). Jig for charging and charging is characterized in that the insert is coupled to the slit.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 위치 고정 부재는 슬릿에 삽입되어 결합되는 수나사형 체결구인 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The jig for charge and discharge according to claim 10, wherein the position fixing member is a male screw fastener inserted into and coupled to the slit.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 판상형 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 전지셀인 것을 특징으로 하는 충방전용 지그.The jig for charge and discharge according to claim 1, wherein the plate-shaped battery cell is a battery cell in which an electrode assembly is built in a pouch-type case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
  13. 제 1 항에 따른 충방전용 지그와, 상기 지그에 전기적으로 연결되어 있는 충방전기를 포함하는 것으로 구성된, 이차전지의 충전과 방전을 수행할 수 있는 장치.An apparatus capable of performing charging and discharging of a secondary battery, comprising a charging / discharging jig according to claim 1 and a charging / discharging device electrically connected to the jig.
  14. 제 13 항에 따른 장치를 이용하여, 중대형 전지모듈용 단위전지인 이차전지를 제조하는 과정에서 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하거나 또는 상기 이차전지의 성능을 테스트하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 13, wherein the charging and discharging for battery activation is performed or the performance of the secondary battery is tested in the process of manufacturing the secondary battery as a unit cell for a medium-large battery module using the apparatus according to claim 13.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 중대형 전지모듈은 전기자동차 또는 하이브리드 전 기자동차의 전원으로 사용되는 전지모듈인 것을 특징으로 하는 방법.15. The method of claim 14, wherein the medium-large battery module is a battery module used as a power source for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle.
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