KR101222337B1 - Apparatus for electrolyte injection - Google Patents
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Abstract
본 발명의 전해액 주입 장치는, 적어도 하나의 전지 셀이 전해액 주입구를 포함하는 주변 상부가 드러나도록 놓이며 전지 셀을 외부와 공간적으로 차단시키는 벽체를 가지는 가압 챔버, 가압 챔버 외측에서 가압 챔버 벽체의 일부를 통과하여 전지 셀의 전해액 주입구에 연결되도록 설치되며, 전해액 주입구와 직접 연결될 수 있는 주액 노즐과, 상기 주액 노즐에 결합되는 주액 호퍼와, 주액 노즐을 개폐하는 노즐 개폐 밸브를 가지는 전해액 주입부와, 상기 가압 챔버 외측에서 상기 전해액 주입부의 일측에 설치되며, 외부의 전해액 공급라인, 진공라인, 가압라인 가운데 적어도 하나가 연결될 수 있는 하나 이상의 제1 포트, 가압 챔버의 내측에 상기 제1포트와 동기화된 진공 혹은 가압력을 제공하는 적어도 하나 이상의 제2포트를 포함한다.The electrolyte injection device of the present invention is a pressure chamber having at least one battery cell disposed so that a peripheral upper portion including an electrolyte injection hole is exposed and having a wall that spatially blocks the battery cell from the outside, and a portion of the pressure chamber wall outside the pressure chamber. It is installed to be connected to the electrolyte injection hole of the battery cell through the passage, the electrolyte injection portion having a liquid injection nozzle which can be directly connected to the electrolyte injection hole, the liquid injection hopper coupled to the liquid injection nozzle, the nozzle opening and closing valve for opening and closing the liquid injection nozzle, Is installed on one side of the electrolyte injection unit outside the pressure chamber, at least one first port that can be connected to at least one of the external electrolyte supply line, vacuum line, pressure line, synchronized with the first port inside the pressure chamber At least one second port providing a vacuum or pressing force.
따라서, 고압 챔버 가압 방식을 적용하여 전해액 주입 속도를 획기적으로 향상시키면서, 전해액 주액을 위해 전지 셀이 놓이는 기밀실에 걸리는 압력과 주액 호퍼측에 의해 전해액 주입에 사용되는 압력의 균형을 유지시켜, 전지 케이스의 소성 변형과 그에 따른 문제들을 예방할 수 있다.Therefore, by applying a high-pressure chamber pressurization method, the electrolyte injection speed is dramatically improved, while maintaining the balance between the pressure applied to the airtight chamber in which the battery cells are placed for electrolyte injection and the pressure used for electrolyte injection by the injection hopper side, Plastic deformation and the resulting problems can be prevented.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래의 전해액 주입 장치를 각각 도시한 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views showing conventional electrolyte injection apparatuses, respectively.
도 2는 본 발명에 따른 전해액 주입 장치의 일 실시예를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electrolyte injection device according to the present invention.
도 3 및 도4는 본 발명에서 호퍼측 및 가압 챔버측에 연결되는 동기화된 가압 라인을 가지는 실시예를 나타내는 구성도들이다.3 and 4 are block diagrams illustrating an embodiment having a synchronized pressurization line connected to the hopper side and the pressurization chamber side in the present invention.
본 발명은 전지 제조용 전해액 주입 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지의 전해액 주입 공정에서 가압 방식으로 전해액을 주입하여 주액 시간을 단축시킬 수 있는 전해액 주입 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte injection device for battery manufacture, and more particularly, to an electrolyte injection device that can shorten the injection time by injecting the electrolyte solution by the pressure method in the electrolyte injection step of the battery.
일반적으로 전지(예를 들면, 리튬 이온 이차 전지)의 전해액 주액 공정은 전극 조립체가 내장되는 케이스 내부를 진공으로 하고, 케이스에 전해액을 공급하는 노즐과 연결된 주액 호퍼와 같은 실린더형 용기에 전해액을 공급하고, 노즐과 케이스의 주액구를 연결시켜 케이스 내부의 진공에 의해, 경우에 따라서는 주액 호퍼측의 가압에 의해 전해액이 케이스로 주입되는 형태로 이루어진다. In general, the electrolyte injection process of a battery (for example, a lithium ion secondary battery) supplies the electrolyte solution to a cylindrical container such as a liquid injection hopper connected to a nozzle for supplying an electrolyte solution to the case by vacuuming the inside of the case in which the electrode assembly is built. Then, the nozzle and the liquid inlet of the case are connected to each other so that the electrolyte is injected into the case by the vacuum inside the case and, in some cases, by the pressure of the liquid hopper side.
전지의 전해액 주액 속도를 높이기 위해서는 스테이지 고정 타입의 고압 챔버 가압 방식을 사용하거나, 또는 그 생산량을 증가시키기 위해 캐리어 타입의 주액 방식을 사용할 수 있다.In order to increase the electrolyte injection speed of the battery, a stage fixed type high pressure chamber pressurization method may be used, or a carrier type injection method may be used to increase the yield.
고압 챔버 가압 방식의 전해액 주입 장치가 도 1a에 도시되어 있고, 캐리어 타입의 전해액 주입 장치가 도 1b에 도시되어 있다.A high pressure chamber pressurized electrolyte injection device is shown in FIG. 1A, and a carrier type electrolyte injection device is shown in FIG. 1B.
도 1a에 도시된 고압 챔버 가압 방식의 전해액 주입 장치에서는 먼저 적층 구조의 전극군(4)이 삽입된 전지 케이스(1)를 셀 지그(10)에 삽입한다. 이어서 주액 실린더(20)에 전해액(3)을 채우고 주액 피스톤(12)을 액면 상부까지 하강시킨다. 이어서 적층 구조의 전극군(4)이 삽입되는 케이스(1)의 외측을 기밀실(14)로 밀폐하고, 기밀실(14)의 내부를 감압한다. 이어서 케이스(1)와 전극군(4)의 내부가 진공상태가 되면, 노즐(9)의 패킹(18)을 소경충전공(2)에 밀착시킨다. 이어서 주액 피스톤(12)을 하강시켜, 전해액(3)을 주입하고, 동시에 기밀실(14) 내부도 가압하여 전지 케이스(1)의 내외부 압력차로 인한 케이스(1)의 변형이 방지되도록 한다.(일본 공개특허공보 평10-55808)In the electrolyte injection device of the high pressure chamber pressurization method shown in FIG. 1A, the
그러나, 이와 같이 스테이지 고정 타입의 고압 챔버 가압 방식을 사용할 때, 전해액 주입을 위해 고압으로 가압하게 되므로 비록 전극 조립체 및 전해액이 투입되는 케이스가 압력에 의해 변형되기 쉽다. 비록, 케이스 내외부 압력차로 인한 케이스의 변형을 막기 위해 기밀실에 대해서도 가압을 하지만 케이스 내외부의 압력의 균형을 맞추는 것이 쉽지 않았다. 전지의 소형 고용량화 경향에 따라 케이스의 두께도 점차 줄어들고, 기계적 강도도 약해지므로 전해액 주입 단계에서 케이스 내 외부의 압력에 조금만 차이가 나도 전지 셀의 케이스의 형상이 변경되고, 특히 어느 정도 이상 변경되어 소성 변형점을 지나면 형상의 복원이 어렵게 되는 문제가 있다. 특히 얇은 각형 캔의 경우, 변형에 의해 스웰링과 같이 두께가 증가하면 이후 공정에서 외장용 하드 케이스와 결합되지 못하고, 장착되는 전기 전자 기기의 전지 수납부에 정확하게 장착되지 못하는 문제가 발생될 수 있다. However, when using the high pressure chamber pressurization method of the stage fixed type in this way, because it is pressurized to a high pressure for the injection of the electrolyte, even if the electrode assembly and the case into which the electrolyte is injected is easily deformed by the pressure. Although pressure was also applied to the airtight chamber to prevent deformation of the case due to pressure difference between the inside and outside of the case, it was not easy to balance the pressure inside and outside the case. As the size of the battery becomes smaller and smaller, the thickness of the case is gradually reduced and the mechanical strength is weakened. Therefore, even if there is a slight difference in the pressure inside the case during the electrolyte injection step, the shape of the case of the battery cell is changed. There is a problem that it is difficult to restore the shape after the deformation point. In particular, in the case of a thin rectangular can, a thickness increase such as swelling due to deformation may cause a problem in that it cannot be combined with an external hard case in a later process and cannot be correctly mounted in a battery accommodating part of a mounted electronic device.
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 캐리어 타입의 전해액 주입 장치는 먼저 워크 셋 캐리어(2)에 전지 캔(3)을 투입한다. 이어서 주액 캐리어(1)의 위치 결정핀(7)과 워크 셋 캐리어(2)의 조립 핀 블록(8)의 기준 홀을 상호 맞춘다. 이때, 저류 포트(12)의 선단부에 있는 패킹(10)이 전지 캔(2)을 누르는 것에 의해, 패킹(10)에는 셋 스테이지(9)를 유지하고 있는 가압 스프링(11)의 인장력이 더해지고, 패킹(10)과 전지 캔(3)의 기밀성이 유지된다. 또한, 클램프(6)가 워크 셋 캐리어(2)에 걸리면서 락킹이 된다. 결합이 완료되면 저류 포트(12)의 내부에 전해액을 정량 토출 펌프에 의해 토출한다. 여기서, 반송되는 캐리어는 체인 컨베이어에 탑재되고, 상부에는 전해액을 주액하기 위한 캐리어를 감압, 가압 및 대기 개방할 수 있는 함침 헤드가 복수 개 설치된다.(일본 공개특허공보 2003-022799)Meanwhile, as shown in FIG. 1B, the carrier type electrolyte injection device first inserts the battery can 3 into the work set
그러나, 이러한 종래의 캐리어 타입의 주액 방식은 전해액 주입을 위해 고압 가압을 사용하지 않는다. 그러나, 전해액 주입을 위해 케이스 내부에 진공을 인가할 때 케이스 외부에는 대기압이 걸리도록 되어, 케이스 내부와 외부의 압력 차이로 인한 변형과 그에 따른 문제를 고려하지 않고 있다. 따라서, 전지 셀 케이스의 두께가 얇아질수록 캐리어 타입의 주액 방식에서도 압력 차이에 의한 변형은 더욱 심각한 문제가 될 수 있다. However, this conventional carrier type pouring method does not use high pressure pressurization for electrolyte injection. However, when the vacuum is applied to the inside of the case for the injection of the electrolyte, the atmospheric pressure is applied to the outside of the case, and the deformation due to the pressure difference between the inside and the outside of the case is not considered. Therefore, as the thickness of the battery cell case becomes thinner, the deformation due to the pressure difference may become a more serious problem even in the carrier type pouring method.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 고압 챔버 가압 방식을 적용하여 전해액 주입 속도를 획기적으로 향상시키면서, 전해액 주액을 위해 전지 셀이 놓이는 기밀실에 걸리는 압력과 주액 호퍼측에 의해 전해액 주입에 사용되는 압력의 균형을 유지시킬 수 있는 전해액 주입 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, by applying a high-pressure chamber pressurization method to significantly improve the electrolyte injection speed, the electrolyte injection by the pressure and the injection hopper side applied to the airtight chamber in which the battery cell is placed for the electrolyte injection An object of the present invention is to provide an electrolyte injection device capable of maintaining a balance of pressures used in the present invention.
또한, 본 발명은, 일 측면에서, 전해액 주액을 위해 전지 셀이 놓이는 기밀실에 걸리는 압력과 주액 호퍼측에 의해 전해액 주입에 사용되는 압력을 실시간으로 빠르게 동기화시킬 수 있는 전해액 주입 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrolyte injection device capable of quickly synchronizing the pressure applied to an airtight chamber in which a battery cell is placed for electrolyte injection and the pressure used for electrolyte injection by the injection hopper side in real time. It is done.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전해액 주입 장치는,Electrolytic solution injection device of the present invention for achieving the above object,
적어도 하나의 전지 셀이 전해액 주입구를 포함하는 주변 상부가 드러나도록 놓이며 전지 셀을 외부와 공간적으로 차단시키는 벽체를 가지는 가압 챔버, 가압 챔버 외측에서 가압 챔버 벽체의 일부를 통과하여 전지 셀의 전해액 주입구에 연결되도록 설치되며, 전해액 주입구와 직접 연결될 수 있는 주액 노즐과, 상기 주액 노즐에 결합되는 주액 호퍼와, 주액 노즐을 개폐하는 노즐 개폐 밸브를 가지는 전해액 주입부와, 상기 가압 챔버 외측에서 상기 전해액 주입부의 일측에 설치되며, 외부의 전해액 공급라인, 진공라인, 가압라인 가운데 적어도 하나가 연결될 수 있는 하나 이상의 제1 포트, 가압 챔버의 내측에 상기 제1포트와 동기화된 진공 혹은 가압력을 제공하는 적어도 하나 이상의 제2포트를 포함한다.At least one battery cell is placed so that the peripheral upper part including the electrolyte inlet is exposed and has a wall for spatially blocking the battery cell from the outside, the electrolyte inlet of the battery cell through a portion of the pressure chamber wall outside the pressure chamber It is installed to be connected to, and the liquid injection nozzle which can be directly connected to the electrolyte injection hole, the liquid injection hopper coupled to the liquid injection nozzle, the electrolyte injection portion having a nozzle opening and closing valve for opening and closing the liquid injection nozzle, the electrolyte injection from the outside of the pressure chamber One or more first ports which are installed on one side of the unit, to which at least one of an external electrolyte supply line, a vacuum line, and a pressurizing line can be connected, and at least one of providing a vacuum or pressing force synchronized with the first port to the inside of the pressurizing chamber. The above second port is included.
본 발명에서 가압 챔버는, 전지가 놓이며 상부가 개방되는 챔버 본체와 개방되는 상부를 덮어 기밀을 유지하도록 하는 챔버 상판으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the pressurized chamber may include a chamber body on which the battery is placed and an upper part of the chamber body to cover the upper part of the chamber body and the upper part of the chamber to maintain the airtightness.
본 발명에서 주액 호퍼에 전해액, 진공, 공압을 인가할 수 있는 통로가 되는 제1포트는 주액 노즐의 노즐 개폐 밸브가 개방된 상태에서 전지 셀을 진공 상태로 만들고, 주액 노즐이 폐쇄된 상태에서 주액 호퍼에 전해액이 유입되도록 하고, 호퍼 내측을 대기압 상태로 만들어 노즐 개폐 밸브가 다시 개방되면 전해액이 전지 셀로 압력차에 의해 자연스럽게 주액되도록 하는 역할을 한다. 또한, 자연스러운 주액 단계에 이어서 주액 호퍼에 소정 공압을 제공하여 남아 있는 호퍼 내에 잔류 전해액이 강제로 전지 셀에 주액되도록 한다. 이때, 제2포트를 통해서는 제1 포트를 통해 호퍼에 진공이 인가될 때 가압 챔버 내에도 진공이, 제1 포트를 통해 호퍼에 가압력이 인가될 때에는 가압 챔버 내에도 가압력이 작용하도록 구성된다.In the present invention, the first port serving as a passage through which the electrolyte hopper, the vacuum, and the pneumatic pressure can be applied to the injection hopper makes the battery cell vacuum while the nozzle opening / closing valve of the injection nozzle is opened, and the injection solution is performed when the injection nozzle is closed. The electrolyte is introduced into the hopper, and the inside of the hopper is at atmospheric pressure, and when the nozzle opening / closing valve is opened again, the electrolyte is naturally poured into the battery cell by the pressure difference. In addition, following a natural pouring step, a predetermined pneumatic pressure is provided to the pouring hopper such that residual electrolyte in the remaining hopper is forced to be injected into the battery cell. At this time, when the vacuum is applied to the hopper through the first port through the second port, the vacuum is also applied in the pressurizing chamber, and when the pressing force is applied to the hopper through the first port, the pressing force is also configured to act.
제1 포트는 가압 및 진공 라인과 제어 밸브를 통해 연결되는 제1 공압 포트와 전해액의 통로가 되는 전해액 포트의 두 개로 이루어질 수 있고, 제2 포트는 제1 포트 가운데 제1 공압 포트와 같은 형태의 연결 구성을 가지는 제2 공압 포트로 이루어질 수 있다. The first port may consist of two first pneumatic ports connected through a pressurization and vacuum line and a control valve, and an electrolyte port serving as a passage for the electrolyte, and the second port may have the same shape as the first pneumatic port among the first ports. It may consist of a second pneumatic port having a connection configuration.
본 발명에서 제1 및 제2 포트의 연결에 의한 가압 라인 혹은 가압 인가 장치를 살펴보면, 가압 인가 장치는 차례로, 공기 공급 라인, 공기 공급 라인 일측에 연결되는 가압 부스터, 가압 부스터의 일측에 분기된 한 라인에 입력측이 연결되고 출력측은 챔버의 제2 포트 전단에 설치되는 밸브에 연결되는 챔버부 볼륨 부스터, 다른 라인에 입력측이 연결되고 출력측은 호퍼의 제1 포트 전단에 설치되는 밸브에 연결되는 호퍼부 볼륨 부스터, 한 라인에서 분기된 지류에 입력측이 연결되고, 출력측은 챔버부 볼륨 부스터에 연결되며, 미적분 제어 등의 제어를 하는 제어기와 신호를 주고 받는 챔버부 서보 밸브, 다른 라인에서 분기된 지류에 입력측이 연결되고, 출력측은 호퍼부 볼륨 부스터에 연결되며, 미적분 제어 등의 제어를 하는 제어기와 신호를 주고 받는 호퍼부 서보 밸브를 구비하여 이루어질 수 있다. 이때, 가압 부스터의 일측에는 라인이 분기되기 전에 보조 탱크가 설치될 수 있으며, 챔버부 볼륨 부스터나 호퍼부 볼륨 부스터와 이들과 연결된 밸브 사이에는 제어기에 신호를 주는 압력 센서가 설치될 수 있다.Looking at the pressure line or the pressure applying device by the connection of the first and second ports in the present invention, the pressure applying device is in turn, as long as branched to one side of the pressure booster, pressure booster connected to one side of the air supply line, air supply line. Chamber part volume booster connected to the line connected to the input side and output side connected to the valve installed in front of the second port of the chamber, Hopper part connected to the input side connected to the other line and the output side connected to the valve installed in front of the first port of the hopper Volume booster, the input side is connected to the branch branched in one line, the output side is connected to the chamber volume booster, the chamber servo valve to send and receive signals to the controller that controls the calculus control, the branch branch from another line The input side is connected, the output side is connected to the hopper volume booster, and sends and receives signals to the controller that controls the calculus. It may be made by having a hopper servo valve. At this time, an auxiliary tank may be installed on one side of the pressure booster before the line is branched, and a pressure sensor for signaling a controller may be installed between the chamber volume booster or the hopper volume booster and a valve connected thereto.
본 발명에서 제1포트 및 제2포트를 통하여 주액 호퍼 및 가압 챔버에 제공되는 가압력은 10~30bar일 수 있다.In the present invention, the pressing force provided to the injection hopper and the pressurizing chamber through the first port and the second port may be 10 to 30 bar.
본 발명에 의한 전해액 주입 장치는 10bar 이상의 고압 가압 방식을 적용하여 전해액 주입 시간을 현저히 단축시키면서 챔버를 사용하여 전지 셀의 내외부를 함께 가압하되 챔버에 인가되는 압력과 주액 압력을 제1 포트 및 제2 포트를 동일한 가압원에 연결함으로써 동기화된 압력으로 가압하기 때문에 가압에 의한 전지 셀(전지 캔)의 변형을 방지할 수 있다.The electrolyte injection device according to the present invention applies a high pressure pressurization method of 10 bar or more, while significantly reducing the electrolyte injection time, while simultaneously pressurizing both inside and outside of the battery cell using a chamber, and applying pressure and injection pressure to the chamber to the first port and the second port. Since the port is pressurized at the synchronized pressure by connecting the port to the same pressurization source, deformation of the battery cell (battery can) due to pressurization can be prevented.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a high-speed electrolyte injection device according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전해액 주입 장치(100)는 전지 셀(101)이 고정되는 챔버 본체(110)와, 챔버 본체(110)의 상부에 고정되는 챔버 상판(120)과, 챔버 본체(110)와 챔버 상판(120)을 고정시키는 고정 부재(130)와, 전지 셀(101)에 전해액을 주액하는 주액 노즐(140)과, 주액 노즐(140)쪽으로 전해액을 공급하는 주액 호퍼(150)와, 주액 노즐(140)을 개폐하는 노즐 개폐 밸브(160)와, 주액 호퍼(150)에 전해액을 공급할 때 개방되는 주액 호퍼 캡(170)과, 주액 노즐(140) 및 주액 호퍼(150)를 진공, 가압 또는 배기하는 제1포트(180)와, 가압 챔버(110)를 진공, 가압 또는 배기하는 제2포트(190)를 포함한다.As shown, the
여기서, 챔버 본체(110) 및 챔버 상판(120)은 하나의 캐리어로 정의할 수 있으며, 이는 각 공정마다 함께 반송될 수 있다. 물론, 챔버 상판(120)에 결합된 주액 노즐(140), 주액 호퍼(150) 및 노즐 개폐 밸브(160) 등도 역시 가압 챔버 본체(110) 및 챔버 상판(120)(캐리어)과 함께 반송될 수 있으며, 제1포트(180) 및 제2포트(190)에는 각 공정에서 필요로 하는 진공 라인, 가압 라인 또는 배기 라인중 선택된 어느 하나가 결합 및 분리된다.Here, the
이러한 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치(100)의 구성을 더욱 상세하게 설명한다.The configuration of the high speed
챔버 본체(110)는 적어도 하나의 전지 셀(101)을 고정시키며, 상기 전지 셀 (101)중 상부에 구비된 주액구(102) 및 그 주변 구조는 개방시키는 형태로 형성되어 있다. 물론, 상기 가압 챔버(110)의 내측에는 다양한 형태의 전지 셀(101)을 고정시킬 수 있도록 전지 셀 지그(114)가 더 결합될 수 있다. 더불어, 이러한 전지 셀 지그(114)를 통해서도 상기 전지 셀(101)의 주액구(102) 및 그 주변 구조는 노출된 형태를 한다. 또한, 상기 가압 챔버(110)는 대략 상단에 외측으로 소정 길이 연장된 플랜지(111)가 형성되고, 상기 플랜지(111)에는 하기할 고정 부재(130)가 결합되는 다수의 통공(113)이 형성되어 있다. The
상기 챔버 상판(120)은 상기 가압 챔버(110)의 상부에 고정 부재(130)로 고정되어, 상기 가압 챔버(110)가 전지 셀(101)의 주액 공정중 하부로 이탈되지 않도록 하고 있다. 더불어, 상기 가압 챔버(110)의 상면에는 소정 깊이의 요홈(122)이 형성되어 하기할 고정 부재(130)가 결합될 수 있도록 되어 있다.The chamber
상기 고정 부재(130)는 상기 챔버 상판(120)에 형성된 요홈(122)에 결합되어 수평 방향으로 움직일 수 있는 슬라이드(131)와, 상기 슬라이드(131)에 결합된 동시에 상기 가압 챔버(110)의 통공(113)에 결합되는 고정핀(132)으로 이루어져 있다. 이러한 고정 부재(130)는 상기 슬라이드(131)를 소정 방향으로 움직이는 동작에 의해, 상기 챔버 상판(120)으로서 상기 가압 챔버(110)를 용이하게 결합 또는 분리시킬 수 있다. 이러한 가압 챔버(110), 챔버 상판(120) 및 슬라이드(131)에 대해서는 아래에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 도면에서는 이러한 슬라이드(131)를 수평 방향으로 이동시키는 기구가 도시되어 있지는 않다.The fixing
상기 주액 노즐(140)은 상기 챔퍼 상판(120)을 관통하여 결합되어 있다. 물 론, 상기 주액 노즐(140)은 상기 가압 챔버(110)에 결합된 전지 셀(101)의 주액구(102)와 연결된다. 더불어, 상기 주액 노즐(140)의 하단에는 전지 셀(101)과의 직접적인 마찰 및 충격이 완화되도록 오링(141)이 더 결합될 수 있다. 더욱이 상기 챔퍼 상판(120)과 주액 노즐(140) 사이의 밀폐력을 향상시키고, 또한 하기할 주액 호퍼(150)를 안정적으로 결합시키기 위해, 상기 주액 노즐(140)과 챔퍼 상판(120) 사이에는 밀폐 부재(121)가 더 개재될 수 있다.The injection
상기 주액 호퍼(150)는 상부로 소정 길이 연장된 동시에, 하단이 상기 주액 노즐(140)에 연결되어 있다. 물론, 상술한 바와 같이 상기 주액 호퍼(150)는 하단이 상기 밀폐 부재(121)에 볼트(151)로 결합되어 있다. 더불어, 상기 주액 호퍼(150)는 내부가 비어 있어, 일정량의 전해액이 수용될 수 있도록 되어 있다.The
상기 노즐 개폐 밸브(160)는 상기 주액 호퍼(150) 내측에 소정 길이를 가지며 위치되어 있다. 이러한 노즐 개폐 밸브(160)의 직경은 상기 주액 호퍼(150)의 내경보다 훨씬 작게 되어 있으며, 이는 상기 주액 노즐(140)을 개방시키거나 또는 폐쇄시키는 역할을 한다. 도면에서는 이러한 노즐 개폐 밸브(160)를 상,하 방향으로 동작시키는 기구가 도시되어 있지는 않다.The nozzle opening /
상기 주액 호퍼 캡(170)은 상기 주액 호퍼(150)의 대략 상단에 결합되어 있다. 물론, 상기 노즐 개폐 밸브(160)는 상기 주액 호퍼 캡(170)을 관통하여 설치되어 있다. 이러한 주액 호퍼 캡(170)은 상기 주액 호퍼(150)를 개방 또는 폐쇄시키는 역할을 한다. 물론, 전해액을 상기 주액 호퍼(150)에 주입할 때에는, 상기 주액 호퍼 캡(170)이 개방된다. 도면에서는 상기 주액 호퍼 캡(170)을 개폐시키는 기구 가 도시되어 있지는 않다.The
상기 제1포트(180)는 상기 주액 호퍼(150)의 측부에 결합되어 있다. 물론, 이러한 제1포트(180)에는 진공 라인, 가압 라인 및 배기 라인이 연결되어 있다. 따라서 이러한 제1포트(180)를 통해서, 상기 주액 호퍼(150)의 내측은 진공 상태로 되거나, 가압되거나 또는 배기될 수 있다. 더불어, 이러한 제1포트(180)는 진공 라인, 가압 라인 또는 배기 라인이 연결되었을 경우에만 개방되는 구조이며, 이러한 라인들이 분리되었을 때는 폐쇄되는 구조이다. 따라서, 상기 제1포트(180)에 진공 라인이 결합된 후 분리되면 상기 전지 셀(101), 주액 노즐(140) 및 주액 호퍼(150)의 내부는 진공 상태를 그대로 유지하고, 가압 라인이 결합된 후 분리되면 가압 상태를 그대로 유지하며, 배기 라인이 결합된 후 분리되면 배기 상태를 그대로 유지하게 된다.The
상기 제2포트(190)는 상기 챔버 상판(120)에 결합되어 있다. 물론, 상기 제2포트(190)와 연통되어서는 통공(123)이 형성되어 있으며, 이러한 통공(123)은 가압 챔버(110)의 내부와 연결되어 있다. 더불어, 이러한 제2포트(190)에는 제1포트(180)와 마찬가지로 진공 라인, 가압 라인 및 배기 라인이 연결되어 있다. 따라서 상기 제2포트(190)를 통해서는, 상기 가압 챔버(110)의 내측이 진공 상태로 되거나, 가압되거나 또는 배기될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2포트(190)는 진공 라인, 가압 라인 또는 배기 라인이 연결되었을 경우에만 개방되는 구조이며, 이러한 라인들이 분리되었을 때는 폐쇄되는 구조이다. 따라서, 상기 제2포트(190)에 진공 라인이 결합된 후 분리되면 상기 가압 챔버(110)의 내부는 진공 상태를 그대로 유 지하고, 가압 라인이 결합된 후 분리되면 가압 상태를 그대로 유지하며, 배기 라인이 결합된 후 분리되면 배기 상태를 그대로 유지하게 된다.The
그리고, 제1 포트 및 제2 포트에 연결되는 가압 라인은 도3이나 도4의 실시예와 같이 서로 동기화된 구성을 가지고 있다. 동기화된 가압 라인은 서보 밸브를 이용하여 챔버 측과 호퍼 측의 압력을 동기화시킴으로써 두 곳의 압력의 차이를 정밀하게 제어한다. In addition, the pressurization lines connected to the first port and the second port have a configuration synchronized with each other as in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 4. The synchronized pressurized lines precisely control the difference between the two pressures by synchronizing the pressure on the chamber side and the hopper side using a servo valve.
셀의 소성 변형은 셀 내부 압력이 셀 외부의 압력, 가령 가압 챔버의 압력보다 클 때 주로 발생하게 된다고 하면, 이러한 현상을 방지하기 위해 챔버의 압력을 기준으로 하여 챔버 압력의 변화 신호를 호퍼 압력의 입력 신호로 사용하도록 한다. 이를 통해 호퍼의 압력이 챔버의 압력보다 순간적으로 높아지는 현상을 방지할 수 있으며, 챔버와 호퍼 간 압력의 정밀한 제어가 가능하게 되는 것이다. If plastic deformation of the cell occurs mainly when the pressure inside the cell is greater than the pressure outside the cell, for example the pressure in the pressurized chamber, to prevent this phenomenon, a change signal of the chamber pressure based on the pressure of the chamber is converted into a hopper pressure. Use it as an input signal. Through this, the pressure of the hopper can be prevented from being instantaneously higher than the pressure of the chamber, and precise control of the pressure between the chamber and the hopper is possible.
가압 시와 마찬가지로, 배기 시에도 챔버의 압력이 호퍼의 압력보다 높게 유지되어야 한다. 서보 밸브에 의한 기본적인 동기화가 이루어질 경우에는 배기 작동시에도 챔버의 압력이 낮아짐에 따라 호퍼의 압력이 변화하게 되어 챔버의 압력이 호퍼보다 먼저 낮아지게 되어 셀의 변형을 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 배기 작동시에도 정밀 제어를 행하게 된다.As in pressurization, the pressure in the chamber must be kept higher than the pressure in the hopper during exhaust. When the basic synchronization is made by the servo valve, the pressure of the hopper may change as the pressure of the chamber is lowered even during the exhaust operation, so that the pressure of the chamber may be lowered before the hopper, causing deformation of the cell. In order to solve this problem, precise control is performed during exhaust operation.
도3의 실시예를 통해 동기화된 가압 라인은 구성을 좀 더 살펴보면, 우선, 가압 라인은 기본적인 공장 유틸리티(Utility)로 사용되는 공압 라인(210)의 공기를 압축하여 고압으로 증압시키는 부스터(Booster:220)를 구비한다. 부스터에서 압축된 공기는 대개 부스터 출력단에 구비된 보조 탱크(230)에 저장된다. 가압 라인 은 보조 탱트(230)의 출력단에서 나와 두 개의 라인(310,320)으로 분리되고, 각각의 분리된 라인은 챔버부 볼륨 부스터(250) 및 호퍼부 볼륨 부스터(270) 입력단에 연결된다. Referring to the configuration of the pressurized line synchronized through the embodiment of FIG. 3, first, the pressurized line compresses the air of the
챔버부 볼륨 부스터(250)의 출력단은 챔버 가압 라인(313)에 설치된 챔버부 조절 밸브(255)를 거쳐 전해액 주입 장치(100)의 챔버 상판(120)에 설치되는 제2 포트에 접속된다. 호퍼부 볼륨 부스터(270)의 출력단은 호퍼 가압 라인(323)에 설치되는 호퍼부 조절 밸브(275)를 거쳐 호퍼(150) 벽체의 제1 포트에 접속된다.The output end of the
한편, 분리된 라인(310)에서 다시 분기된 지류(311)는 챔버부 서보 밸브(240)의 입력측과 연결되고, 챔버부 서보 밸브(240)의 출력측은 챔버부 볼륨 부스터(250)에 연결 라인(312)을 통해 연결된다. 분리된 라인(320)에서 다시 분기된 지류(321)는 호퍼부 서보 밸브(260)의 입력측과 연결되고, 호퍼부 서보 밸브(260)의 출력측은 호퍼부 볼륨 부스터(270)에 연결 라인(322)을 통해 연결된다. Meanwhile, the
챔버부 서보 밸브(240)의 출력 신호선은 호퍼부 서보 밸브(260) 및 미적분 제어 등의 제어를 하는 제어기(280)에 신호를 전달하고, 입력 신호선은 제어기로부터 신호를 전달받는다. 호퍼부 서보 밸브(260)의 출력 신호선은 제어기(280)에 자체 신호를 전달하고 챔버부 서보 밸브(240)의 출력 신호선으로부터 신호를 전달받는다. 기타, 챔버부 볼륨 부스터(250) 및 호퍼부 볼륨 부스터(270)의 출력단에도 센서(285,286)가 설치되어 압력 신호를 각각 제어기(280)로 전달한다.The output signal line of the
이러한 동기화된 가압 라인의 동작을 살펴보면, 제어기(280)에서는 사용자에 의해 입력된 압력 신호가 가압 챔버와 연결된 챔버부 서보 밸브(240)를 작동시킨 다. 챔버부 서보 밸브(240)의 출력값은 가압 속도를 증가시키기 위한 챔버부 볼륨 부스터(Volume Booster:250)를 작동시키는 동시에 챔버부 서보 밸브(240)의 지령값을 입력신호로 하는 호퍼부 서보 밸브(260)를 작동시킴으로써 챔버와 호퍼의 압력을 동기화 시킨다. Looking at the operation of the synchronized pressure line, the
가압 챔버측 압력과 호퍼측 압력을 동기시키지 않고 개별적으로 제어했을 경우, 기준이 되는 챔버부의 가압 파형 변화의 속도가 빠르고 그 변화율이 일정한 값을 가지지 않는 특성 등으로 인해 압력 크기의 변화를 예상하기 어려울 뿐만 아니라, 사용압의 설정에 따라 종속적으로 호퍼부의 압력을 계산해서 동작시켜야 하는 어려움이 예상되었으나 본 실시예에서는 챔버측의 압력을 기준으로 호퍼측의 압력을 제어하도록 설계하였다. 이 때, 호퍼부 서보 밸브(260)의 이득(gain) 값은 챔버부 서보 밸브(3)의 이득 값보다 작게 설정함으로써 가압 공정뿐만 아니라 배기 공정에서도 압력의 차이가 발생할 수 있도록 제어한다. When the pressure in the pressure chamber side and the hopper pressure are controlled separately without synchronization, it is difficult to predict the change in pressure magnitude due to the high speed of the change in the pressure waveform of the chamber as a reference and the rate of change not having a constant value. In addition, it was expected that the operation of calculating the pressure of the hopper part dependently according to the setting of the working pressure was expected, but in this embodiment, the pressure on the hopper side is designed based on the pressure on the chamber side. At this time, the gain value of the
제어기(280)에 피드백되는 서보 밸브(240,260)의 연속(Analog) 출력 값은 사용자의 편의를 위해 사용자가 볼 수 있도록 모니터 장치의 화면 창(미도시)에 표시되는 동시에 챔버부 서보 밸브(240)를 제어한다. 또, 각각의 서보 밸브(240,260)는 각각의 연결된 볼륨 부스터(250,260)를 제어함으로써 챔버와 호퍼로 유입되는 공기의 유량을 제어하게 된다. The analog output values of the
본 발명에 따르면, 고압 챔버 가압 방식을 적용하여 전해액 주입 속도를 획 기적으로 향상시키면서, 전해액 주액을 위해 전지 셀이 놓이는 기밀실에 걸리는 압력과 주액 호퍼측에 의해 전해액 주입에 사용되는 압력의 균형을 유지시켜, 전지 케이스의 소성 변형과 그에 따른 문제들을 예방할 수 있다.According to the present invention, by applying a high pressure chamber pressurization method, the electrolyte injection speed is dramatically improved, while maintaining the balance between the pressure applied to the airtight chamber in which the battery cell is placed for the electrolyte injection and the pressure used for the electrolyte injection by the injection hopper side. By doing so, plastic deformation of the battery case and the problems thereof can be prevented.
또한, 본 발명에 따르면 전해액 주액을 위해 전지 셀이 놓이는 기밀실에 걸리는 압력과 주액 호퍼측에 의해 전해액 주입에 사용되는 압력을 실시간으로 빠르게 동기화시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, the pressure applied to the airtight chamber in which the battery cells are placed for the electrolyte injection and the pressure used for the electrolyte injection by the injection hopper side can be quickly synchronized in real time.
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KR20050097903A (en) * | 2005-09-16 | 2005-10-10 | (주)지멕스 | Electrolyte injection apparatus and method of secondary battery |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20170112187A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 주식회사 엘지화학 | Device for electrolyte injection |
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