KR101456901B1 - Device for Removing Gas from Battery Cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지셀의 제조 과정에서 발생한 전지셀 내부의 가스를 제거하는 공정에 사용되는 장치로서, 전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀이 탑재되며, 전지셀 본체가 안착되는 전지셀 본체 안착부, 및 전지셀의 돌출된 전극단자가 안착되는 전극단자 안착부를 포함하고 있는 카트리지, 상기 전지케이스의 단부를 열융착 실링하기 위해 상기 카트리지의 외측에 위치하는 실링 블록, 및 상기 전지케이스의 단부에서 전지케이스의 상면과 하면을 서로 대향 방향으로 잡아당겨 벌리면서 진공을 인가하여 전지셀 내부의 가스를 흡입하는 흡입부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 가스 제거 장치를 제공한다. The present invention relates to a device for use in a process for removing a gas inside a battery cell that occurs during a manufacturing process of a battery cell. The device includes a battery cell mounted on an end of the battery case so as to protrude in one direction, And an electrode terminal seating portion on which the protruded electrode terminal of the battery cell is seated; a sealing block located outside the cartridge for heat sealing the end portion of the battery case; And a suction unit for sucking gas inside the battery cell by applying a vacuum while pulling the upper and lower surfaces of the battery case in opposite directions to each other.
Description
본 발명은 전지셀의 제조 과정의 활성화 공정에서 발생한 전지셀 내부의 가스를 제거하는 공정에 사용되는 장치로서, 전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀이 탑재되며, 전지셀 본체가 안착되는 전지셀 본체 안착부, 및 전지셀의 돌출된 전극단자가 안착되는 전극단자 안착부를 포함하고 있는 카트리지, 상기 전지케이스의 단부를 열융착 실링하기 위해 상기 카트리지의 외측에 위치하는 실링 블록, 및 상기 전지케이스의 단부에서 전지케이스의 상면과 하면을 서로 대향 방향으로 잡아당겨 벌리면서 진공을 인가하여 전지셀 내부의 가스를 흡입하는 흡입부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 가스 제거 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for use in a process for removing gas inside a battery cell generated during an activation process of a battery cell, in which a battery cell is mounted such that an end of the battery case protrudes in one direction, A cartridge including a battery cell main body mount portion and an electrode terminal mount portion on which the protruded electrode terminals of the battery cell are seated; a sealing block located outside the cartridge for heat sealing the end portion of the battery case; And a suction unit for sucking gas inside the battery cell by applying a vacuum while pulling the upper and lower surfaces of the battery case in opposite directions from each other by pulling the battery case at an end of the case.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on batteries capable of meeting various demands have been conducted.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.Also, the secondary battery is classified according to how the electrode assembly having the anode / separator / cathode structure is formed. Typically, the long battery-shaped anodes and cathodes are jelly- A stacked (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, a stacked (stacked) electrode assembly in which a predetermined unit of positive and negative electrodes are stacked, A stack / folding type electrode assembly having a structure in which a bi-cell or a full cell stacked in a single state is wound is exemplified.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다. Recently, a pouch-shaped battery having a structure in which a stacked or stacked / folded electrode assembly is embedded in a pouch-shaped battery case of an aluminum laminate sheet is attracting much attention due to low manufacturing cost, small weight, Its usage is also gradually increasing.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 전지의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지(10)는 두 개의 전극리드(11, 12)가 서로 대향하여 전지 본체(13)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(14)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)를 부착시킴으로써 전지(10)가 만들어진다. 외장부재(14)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면(14a)과 상단부 및 하단부(14b, 14c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면(14a)은 상하 외장부재(14)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(14b)와 하단부(14c)에는 전극리드(11, 12)가 돌출되어 있으므로 전극리드(11, 12)의 두께 및 외장부재(14) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(11, 12)와의 사이에 필름상의 실링부재(16)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.Fig. 1 schematically shows a perspective view of a typical conventional pouch-type battery. The pouch-
이러한 파우치형 전지를 포함한 대부분의 이차전지들은 전지셀의 제조 과정에서 충방전에 의해 전지를 활성화시키는 과정을 거치는 바, 최종 전지셀의 제조를 위해서는 상기 활성화 과정에서 발생하는 가스를 제거하여야 하며, 이를 탈기(degas) 공정이라고 한다.Most of the secondary batteries including the pouch-type battery are activated during the manufacturing process of the battery cell by charging and discharging. In order to manufacture the final battery cell, the gas generated during the activation process must be removed. Degassing process.
그러나, 상기와 같은 파우치형 전지를 제조하는 종래의 방법은, 실링한 단부를 절취하여 가스를 제거하는 탈기 공정에서 가스 제거에 많은 시간이 소요되어 제조 비용의 상승을 유발하고, 가스와 잉여 전해액이 완전히 제거되지 못하여 열융착에 의한 실링 과정에서 불량이 다수 발생하는 문제점이 있다.However, in the conventional method for manufacturing a pouch-shaped battery as described above, it takes a long time to remove the gas in the degassing process for removing the gas by removing the sealed end, resulting in an increase in manufacturing cost, There is a problem that many defects are generated in the sealing process due to the heat fusion.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve these problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화시킨 후에 전지셀 케이스의 미실링 부위를 통해 전지셀 내부의 가스를 제거하는 과정을 효과적으로 수행하여, 활성화 과정에서 발생한 가스와 잉여 전해액을 신속하고 완전히 제거함으로써 생산성과 품질을 동시에 향상시킬 수 있는 전지셀 가스 제거 장치를 제공하는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to effectively perform a process of removing a gas inside a battery cell through a non-sealing portion of a battery cell case after performing a charging and discharging to activate the battery cell, And to provide a battery cell gas removing apparatus capable of simultaneously improving productivity and quality by quickly and completely removing surplus electrolytic solution.
또한, 본 발명의 목적은, 전지셀의 가스 제거 과정에서 전지셀을 안정적으로 장치에 고정시키고, 전지셀의 쇼트를 방지하여 안정성을 향상시킬 수 있는 전지셀 가스 제거 장치를 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a battery cell gas removing apparatus capable of stably fixing a battery cell in a process of removing a gas cell of a battery cell, preventing a short circuit of the battery cell and improving stability.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 가스 제거 장치는, 전지셀의 제조 과정의 활성화 공정에서 발생한 전지셀 내부의 가스를 제거하는 공정에 사용되는 장치로서,In order to accomplish the above object, an apparatus for removing a battery cell according to the present invention is an apparatus used in a process of removing gas inside a battery cell generated in an activation process of a battery cell process,
전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀이 탑재되며, 전지셀 본체가 안착되는 전지셀 본체 안착부, 및 전지셀의 돌출된 전극단자가 안착되는 전극단자 안착부를 포함하고 있는 카트리지;A cartridge having a battery cell mounted thereon such that an end of the battery case protrudes in one direction, a battery cell main body mounting portion on which the battery cell main body is mounted, and an electrode terminal mounting portion on which the protruded electrode terminals of the battery cell are mounted;
상기 전지케이스의 단부를 열융착 실링하기 위해 상기 카트리지의 외측에 위치하는 실링 블록; 및A sealing block located outside the cartridge for sealing the end of the battery case by heat sealing; And
상기 전지케이스의 단부에서 전지케이스의 상면과 하면을 서로 대향 방향으로 잡아당겨 벌리면서 진공을 인가하여 전지셀 내부의 가스를 흡입하는 흡입부;A suction unit for sucking the gas inside the battery cell by applying a vacuum while pulling the upper and lower surfaces of the battery case in opposite directions from each other;
를 포함하는 것으로 구성되어 있다.As shown in FIG.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 가스 제거 장치는 상기와 같은 특정한 구조에 의해, 종래의 전지셀 제조방법과 비교하여, 활성화 과정에서 발생한 가스와 잉여 전해액을 용이하고 신속하게 제거할 수 있다.Therefore, the battery cell gas removing apparatus according to the present invention can easily and quickly remove the gas and excess electrolyte generated during the activation process as compared with the conventional battery cell manufacturing method.
참고로, 리튬 이차전지는, 예를 들어, 양극 활물질로 LiCoO2 등의 리튬 전이금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료를 사용하며, 음극과 양극 사이에 폴리올레핀계 다공성 분리막을 개재하고, LiPF6 등의 리튬염을 포함하는 비수성 전해액을 넣어서 제조하게 된다. 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 이때 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다. 이러한 리튬 이차전지는 기본적으로 전지의 작동 전압 범위에서 안정해야 하고, 충분히 빠른 속도로 이온을 전달할 수 있는 성능을 가져야 한다.Note the like, the lithium secondary battery may be, for example, as a cathode active material of lithium transition, such as LiCoO 2, and using a carbon material with a metal oxide and a negative electrode active material, and via a polyolefin-based porous separator between a cathode and an anode, LiPF 6 of Aqueous electrolyte solution containing a lithium salt. During charging, lithium ions of the positive electrode active material are released and inserted into the carbon layer of the negative electrode. In discharging, lithium ions of the negative electrode carbon layer are discharged and inserted into the positive electrode active material. In this case, As a medium for transporting the liquid. Such a lithium secondary battery should basically be stable in the operating voltage range of the battery, and have a capability of transferring ions at a sufficiently high speed.
그러나, 계속적인 충방전 과정에서 음극 활물질의 표면에서 전해액이 분해되면서 가스가 발생하며, 초기 충방전 과정에서 음극 활물질 표면에 SEI 막이 형성되어 추가적인 가스 발생을 억제한다. 따라서, 전지셀의 조립 후에 충전과 방전을 수행하여 전지셀을 활성화 시키는 과정은 이러한 SEI 막의 형성을 위해 필요하며, 최종적인 전지셀의 완성 이전에 반드시 요구된다.However, during the continuous charge / discharge process, the electrolyte is decomposed on the surface of the anode active material and gas is generated. In the initial charge / discharge process, SEI film is formed on the surface of the anode active material, thereby suppressing the generation of additional gas. Therefore, the process of activating the battery cell by performing charging and discharging after assembly of the battery cell is necessary for the formation of such SEI film, and is required before the final battery cell is completed.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀은 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 파우치형 전지셀일 수 있다.In one preferred example, the battery cell may be a pouch-shaped battery cell in which an electrode assembly is embedded in a case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer.
상기 라미네이트 시트는 바람직하게는 외부 수지층, 공기 및 수분 차단성 금속층, 및 열융착성 내부 수지층의 적층 구조로 이루어질 수 있다.The laminate sheet may preferably have a laminated structure of an outer resin layer, an air and moisture barrier metal layer, and a thermally fusible inner resin layer.
상기 외부 수지층은 외부 환경에 대해 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성이 필요하다. 이러한 측면에서 외부 피복층의 고분자 수지는 인장강도 및 내후성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 연신 나일론을 포함할 수 있다.The outer resin layer must have excellent resistance to the external environment, and therefore, a tensile strength and weather resistance higher than a predetermined level are required. In this respect, the polymer resin of the outer coating layer may include polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), or stretched nylon having excellent tensile strength and weatherability.
또한, 상기 외부 피복층은 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)로 이루어져 있거나 및/또는 상기 외부 피복층의 외면에 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)층이 구비되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The outer coating layer may be made of polyethylene naphthalate (PEN) and / or a polyethylene terephthalate (PET) layer may be provided on the outer surface of the outer coating layer.
상기 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)와 비교하여 얇은 두께에서도 우수한 인장강도와 내후성을 가지므로 외부 피복층으로 사용하기에 바람직하다.The polyethylene naphthalate (PEN) has an excellent tensile strength and weatherability even at a thin thickness as compared with polyethylene terephthalate (PET), and thus is preferable for use as an outer coating layer.
상기 내부 수지층의 고분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 전해액에 대한 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 무연신 폴리프로필렌 필름(CPP)으로 이루어질 수 있다.The polymer resin of the internal resin layer may be a polymer resin having heat-sealability (thermal adhesiveness), low hygroscopicity to the electrolyte to suppress penetration of the electrolyte, and not swellable or eroded by the electrolyte. More preferably, it may be made of an unoriented polypropylene film (CPP).
상기 전극조립체는 다수의 전극 탭들을 연결하여 양극과 음극을 구성하는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 권취형 구조, 스택형 구조와 스택/폴딩형 구조를 들 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001-0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.The electrode assembly is not particularly limited as long as it has a structure in which a plurality of electrode tabs are connected to form an anode and a cathode. Preferably, the electrode assembly has a winding structure, a stack structure, and a stack / folding structure. Details of the stacked / folded structure of the electrode assembly are disclosed in Korean Patent Application Laid-Open Nos. 2001-0082058, 2001-0082059 and 2001-0082060, the contents of which are incorporated herein by reference. As a reference.
상기 전지셀은 전극단자들은 상단 또는 하단에 함께 형성되어 있거나, 또는 상단과 하단에 각각 형성되는 구조일 수 있다. 바람직하게는 전극단자가 전지셀의 상단과 하단에 각각 형성되어 있는 구조일 수 있다.The battery cells may have a structure in which the electrode terminals are formed together at the upper or lower end, or formed at the upper and lower ends, respectively. Preferably, the electrode terminals are formed at the upper and lower ends of the battery cell, respectively.
또한, 상기 전지셀은 그것의 외형이 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 전지셀 가스 제거 장치에서는 길이 방향(종방향)이 폭 방향(횡방향)보다 긴 장방형의 구조가 바람직하게 사용될 수 있다.In addition, the shape of the battery cell is not particularly limited, and a rectangular cell structure having a longitudinal direction (longitudinal direction) longer than a width direction (lateral direction) may be preferably used in the battery cell gas removing apparatus of the present invention.
상기 카트리지는, 바람직하게는, 상기 전지셀이 탑재되었을 때 전지셀의 길이 방향으로 양측 모서리를 고정하고, 전지셀의 폭 방향으로 일측 모서리를 고정하는 구조로 형성될 수 있다. 구체적으로, 전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀이 탑재되었을 때, 상기 일측 방향으로 돌출된 단부를 제외한 다른 모서리들이 상기 카트리지에 고정될 수 있다.The cartridge may be configured such that both side edges thereof are fixed in the longitudinal direction of the battery cell when the battery cell is mounted and one side edge is fixed in the width direction of the battery cell. Specifically, when the battery cell is mounted so that the end portion of the battery case protrudes in one direction, other edges except for the end protruding in the one direction may be fixed to the cartridge.
하나의 바람직한 예에서, 상기 카트리지의 길이 방향의 일측 또는 양측에 전지셀의 길이 방향의 모서리 상면 중의 일부를 가압하여 전지셀을 고정하는 전지셀 고정 부재가 추가로 포함될 수 있다.In one preferred example, a battery cell fixing member may be further included on one side or both sides in the length direction of the cartridge to fix a battery cell by pressing a part of the longitudinal upper edge of the battery cell.
이러한 전지셀 고정 부재는, 전지셀이 카트리지에 탑재되었을 때, 전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되는 폭 방향의 모서리와 인접하는 카트리지의 길이 방향의 측면에 형성될 수 있다.Such a battery cell fixing member may be formed on the lateral side of the cartridge adjacent to the widthwise edge where the end of the battery case protrudes in one direction when the battery cell is mounted on the cartridge.
즉, 상기 전지셀 고정 부재에 의하여 상기 전지셀이 카트리지에 더욱 안정적으로 장착되는 구조를 이룬다. 이러한 전지셀 고정 부재는 바람직하게 카트리지의 측면에 기계적 결합 방식에 의해 장착될 수 있다. 상기 카트리지에 안착되는 전지셀의 두께가 변경되었을 때에는 그에 대응하는 구조의 전지셀 고정 부재를 결합시킬 수도 있다.In other words, the battery cell is more stably mounted on the cartridge by the battery cell fixing member. Such a battery cell fixing member can be preferably mounted on the side surface of the cartridge by a mechanical coupling method. When the thickness of the battery cell to be mounted on the cartridge is changed, a battery cell fixing member having a structure corresponding thereto may be engaged.
따라서, 상기 전지셀 고정 부재를 상기 카트리지에 기계적으로 결합 및 분리시킬 수 있는 구조로 형성함으로써, 두께가 다른 전지셀이 상기 카트리지에 장착될 때에도 전지셀을 안정적으로 고정시킬 수 있는 구조를 이룰 수 있다.Therefore, the battery cell fixing member can be mechanically coupled to and detached from the cartridge, so that the battery cell can be stably fixed even when the battery cell having a different thickness is mounted on the cartridge .
상기 카트리지와 전지셀 고정 부재를 기계적으로 결합하는 수단은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 카트리지 측면에 나사홈을 형성시키고, 전지셀 고정 부재에 상기 나사홈과 결합되는 나사를 형성시켜 이들이 결합되는 구조를 이룰 수 있다.The means for mechanically connecting the cartridge with the battery cell fixing member is not particularly limited. For example, a screw groove may be formed on a side surface of the cartridge, a screw may be formed in the battery cell fixing member to engage with the screw groove, .
하나의 바람직한 예에서, 상기 전지셀 고정 부재는, 카트리지 측면에 기계적 결합 방식으로 체결되는 중간 연결 블록, 및 상기 중간 연결 블록에 기계적 결합 방식으로 체결되고 상기 전지셀의 상면 일측을 가압하여 전지셀을 고정하는 고정 블록을 포함하는 구조를 이룰 수 있다.In one preferred example, the battery cell fixing member includes an intermediate connection block which is mechanically coupled to a side surface of the cartridge, and an intermediate connection block which is mechanically coupled to the intermediate connection block and presses one side of the upper side of the battery cell, And a fixing block for fixing the fixing block.
즉, 상기 카트리지와 상기 중간 연결 블록이 연결되고, 상기 고정 블록이 상기 중간 연결 블록에 연결된다.That is, the cartridge and the intermediate connection block are connected, and the fixing block is connected to the intermediate connection block.
이 때, 상기 카트리지 측면과 상기 중간 연결 블록의 결합력이 바람직하게는 상기 중간 연결 블록과 상기 고정 블록의 결합력보다 더 큰 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 카트리지 측면에 상기 중간 연결 블록을 결합시킨 상태에서, 필요에 따라 상기 고정 블록을 교체하는 과정이 용이한 구조로 이루어진다.At this time, the coupling force between the cartridge side surface and the intermediate connection block is preferably larger than the coupling force between the intermediate connection block and the fixing block. Therefore, when the intermediate connecting block is coupled to the side surface of the cartridge, it is easy to replace the fixing block when necessary.
또한, 상기 장치는 프레스 블록으로 전지셀을 강하게 눌러 가스와 잉여 전해액의 배출을 더욱 가속화시킬 수 있다.Further, the apparatus can press the battery cell strongly with the press block to further accelerate discharge of gas and surplus electrolyte.
하나의 바람직한 예에서, 상기 홀더는 전지셀에 열을 가하는 히터를 내장할 수 있다.In one preferred example, the holder may incorporate a heater for applying heat to the battery cell.
따라서, 상기 히터가 전지셀에 열을 가하여 가스의 운동 에너지를 증가시킨 상태에서 흡입 패드가 가스를 진공 흡입하므로 상기 장치는 가스 제거 시간을 크게 단축시킬 수 있다.Therefore, since the suction pad sucks the gas in a state where the heater applies heat to the battery cell to increase the kinetic energy of the gas, the apparatus can significantly shorten the gas removing time.
또 다른 바람직한 예에서, 상기 홀더는 전지셀에 초음파를 가진하는 초음파 가진기를 내장할 수 있다.In another preferred embodiment, the holder may incorporate an ultrasonic wave exciter having an ultrasonic wave in the battery cell.
따라서, 상기 초음파 가진기가 전지셀을 가진하여 가스의 운동 에너지를 증가시킨 상태에서 흡입 패드가 가스를 진공 흡입하므로 상기 장치는 가스 제거 시간을 크게 단축시킬 수 있다.Therefore, since the ultrasonic vibrator has the battery cell and the kinetic energy of the gas is increased, the suction pad absorbs the gas by vacuum, so that the device can significantly shorten the gas removal time.
상기 카트리지의 전지셀 본체 안착부는 상기 히터에서 발생하는 열, 및 초음파 가진기에서 발생하는 초음파를 전지셀에 전달할 수 있는 소재로서, 예를 들어 금속 소재로 형성될 수 있다.The mounting portion of the battery cell main body of the cartridge can transmit heat generated from the heater and ultrasonic waves generated from the ultrasonic vibrator to the battery cell, and can be formed of, for example, a metal material.
또한, 상기 카트리지의 전극단자 안착부는 전지셀의 전극단자와 접촉되는 부위이므로, 전지셀의 단락을 방지하기 위하여 절연성 소재가 사용될 수 있다. 구체적으로, 전극단자 안착부의 표면이 절연성 물질로 피복되는 구조, 또는 별도의 절연성 소재로 전극단자 안착부를 제조하여 상기 전지셀의 전극리드가 접촉하는 부위에 위치하도록 하는 구조일 수 있다.In addition, since the electrode terminal seating portion of the cartridge is in contact with the electrode terminal of the battery cell, an insulating material may be used to prevent shorting of the battery cell. Specifically, the structure may be such that the surface of the electrode terminal seating portion is coated with an insulating material, or the electrode terminal seating portion is made of a separate insulating material so as to be positioned at a portion where the electrode lead of the battery cell contacts.
본 발명은 또한, 상기와 같은 전지셀 가스 제거 장치를 사용하여 제조되는 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell manufactured using the above-described battery cell degassing apparatus.
상기와 같은 전지셀은 소형 디바이스의 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다.Such a battery cell can be used as a power source for a small-sized device. In addition, a battery pack including a plurality of battery cells used as a power source for a medium-sized device requiring high temperature stability, long cycle characteristics, Can also be preferably used.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지 기반 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 전력 저장 장치 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Preferred examples of the above medium- and large-sized devices include a power tool which is powered by a battery-based motor and moves; An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); Electric golf carts, electric power storage devices, and the like, but are not limited thereto.
이러한 중대형 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.The structure of such a medium and large-sized device and its manufacturing method are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 가스 제조 장치는 특정한 구조의 카트리지, 실링 블록, 흡입부 등을 포함하는 구조로 이루어져 있어서, 종래의 전지셀 제조 장치와 비교하여, 활성화 과정에서 발생한 가스와 잉여 전해액을 용이하고 신속하게 제거할 수 있다.As described above, the apparatus for manufacturing a battery cell gas according to the present invention has a structure including a cartridge having a specific structure, a sealing block, a suction unit, and the like. Therefore, compared with a conventional battery cell manufacturing apparatus, And the excess electrolytic solution can be easily and quickly removed.
또한, 카트리지에 전지셀의 세 방향의 모서리를 고정하고, 추가로 전지셀 고정 부재로 전지셀을 고정함으로써 보다 안정적으로 카트리지에 전지셀을 고정하는 구조로 이루어져 있으며, 전지셀 고정 부재를 카트리지에 기계적으로 결합 및 분리시킬 수 있는 구조로 형성시킴으로써, 두께가 다른 전지셀이 상기 카트리지에 장착될 때에도 전지셀을 효과적으로 고정시킬 수 있다.The battery cell fixing member is fixed to the cartridge in a mechanical manner by fixing the three corners of the battery cell to the cartridge and further fixing the battery cell with the battery cell fixing member. The battery cells can be effectively fixed even when the battery cells having different thicknesses are mounted on the cartridge.
도 1은 파우치 형 전지의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 가스 제거 장치의 모식도이다;
도 3 및 도 4는 도 2의 전지셀 가스 제거 장치에 포함되는 카트리지의 평면 및 측면의 모식도들이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 가스 제거 장치의 카트리지의 모식도이다;
도 6은 도 2에 히터를 추가한 구조의 모식도이다;
도 7은 도 2에 프레스 블록 및 초음파 가진 장치를 추가한 구조의 모식도이다.1 is a perspective view of a pouch type battery;
2 is a schematic diagram of a battery cell degassing apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3 and 4 are schematic plan and side views of the cartridge included in the battery cell degassing apparatus of FIG. 2; FIG.
5 is a schematic view of a cartridge of a battery cell degassing apparatus according to another embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a schematic diagram of a structure in which a heater is added to FIG. 2; FIG.
Fig. 7 is a schematic diagram of a structure in which a press block and an ultrasonic vibrating device are added to Fig. 2;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 그것의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 가스 제거 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 3 및 도 4에는 도 2의 전지셀 가스 제거 장치에 포함되는 카트리지의 평면 및 측면의 모식도가 각각 도시되어 있다. FIG. 2 is a schematic view of a battery cell degassing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show schematic plan and side views of a cartridge included in the battery cell gas removing apparatus of FIG. Respectively.
이들 도면을 참조하면, 전지셀 가스 제거 장치(100)는 카트리지(110), 실링 블록(120), 및 흡입부(130)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.Referring to these drawings, the battery
카트리지(110)는 전지셀 본체 안착부(112)와 전극단자 안착부(114)를 포함하며, 전지셀 본체 안착부(112)는 전지케이스의 단부(220)가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀(200)이 탑재되어 전지셀 본체가 안착되는 구조로 이루어져 있고, 전극단자 안착부(114)에는 전지셀(200)의 돌출된 전극단자가 안착되는 구조로 이루어져 있다.The
실링 블록(120)은 전지케이스의 단부(220)를 열융착 실링하기 위해 카트리지(110)의 외측에 위치하며, 흡입부(130)는 전지케이스의 단부(220)에서 전지케이스의 상면과 하면을 서로 대향 방향으로 잡아당겨 벌리면서 진공을 인가하여 전지셀 내부의 가스를 흡입하는 구조로 이루어져 있다.The sealing
즉, 전지셀 내부의 가스를 제거하는 과정은 먼저 전지셀 케이스에 전극조립체를 수납한 후, 전지케이스의 일측 부위(220)을 제외한 나머지 부위를 실링한 상태로 카트리지(110)에 안착시킨다. 그 후, 전지셀(200)을 충방전하여 활성화 과정을 수행한 후 내부 가스를 흡입부에서 흡입하고, 실링 블록(120)으로 전지케이스의 일측의 실링되지 않은 부위를 실링하여 밀봉하는 것으로 이루어진다.That is, in the process of removing the gas inside the battery cell, the electrode assembly is housed in the battery cell case, and then the remaining portion except the one
카트리지(110)는 전지셀(200)이 탑재되었을 때 전지셀의 길이 방향으로 양측 모서리를 고정하고, 전지셀의 폭 방향으로 일측 모서리를 고정하는 구조로 이루어져 있다. 즉, 전지셀(200)의 폭방향으로 하나의 모서리를 제외한 나머지 모서리는 카트리지(110)에 의해 고정된다. 구체적으로 카트리지의 일측의 측면이 개방되어 있어서, 전지셀(200)을 끼워 넣음으로써 전지셀 본체가 카트리지(110)의 전지셀 본체 안착부(112)에 위치하게 되고, 이 때 전지셀의 전극단자는 자연스럽게 전극단자 안착부(114) 상에 위치하게 된다.The
또한, 카트리지(110)는 그것의 길이 방향의 양측에 전지셀 고정 부재(116)가 형성되어 있어서, 전지셀(200)이 카트리지(110)에 안착되었을 때 전지셀(200)의 길이 방향의 모서리 상면 중의 일부를 가압하여 전지셀(200)을 고정한다.The
이러한 전지셀 고정 부재(116)는 카트리지의 측면에 나사-나사홈(117) 결합 방식으로 연결되어 있다.The battery
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 가스 제거 장치의 카트리지의 모식도가 도시되어 있다.5 is a schematic view of a cartridge of a battery cell degassing apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5의 카트리지는 전지셀 고정 부재의 구조가 다르다는 점을 제외하면 도 3의 구조와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 도 5를 참조하면, 전지셀 고정 부재(116)는, 카트리지(110') 측면에 기계적 결합 방식으로 체결되는 중간 연결 블록(116b), 및 중간 연결 블록(116b)에 기계적 결합 방식으로 체결되고 전지셀의 상면 일측을 가압하여 전지셀을 고정하는 고정 블록(116a)을 포함한다.The cartridge of FIG. 5 is the same as the structure of FIG. 3 except that the structure of the battery cell fixing member is different, so that a duplicate description will be omitted. 5, the battery
따라서, 카트리지(110')의 측면와 중간 연결 블록(116b)이 연결되고, 고정 블록(116a)과 중간 연결 블록(116b)이 연결되는 구조로 이루어져 있다. 또한, 카트리지(110') 측면과 중간 연결 블록(116b)의 결합력이 중간 연결 블록(116b)과 고정 블록(116a)의 결합력보다 더 큰 구조로 이루어져 있다. 따라서, 카트리지(110') 측면에 중간 연결 블록(116b)을 결합시킨 상태에서, 필요에 따라 고정 블록(116a)을 교체하는 과정이 용이한 구조로 이루어져 있다.Accordingly, the side of the cartridge 110 'and the
도 6의 전지셀 가스 제거 장치는 카트리지(110)에 탑재된 전지셀(200)에 열을 가하여 전지셀(200)의 활성화를 가속시키기 위한 히터(140)가 카트리지의 내부에 장착되어 있는 점을 제외하고는 도 2의 가스 제거 장치(100)와 동일하며, 도 7의 전지셀 가스 제거 장치는 전지셀(200)에 초음파를 가진하여 전지셀(200)의 활성화를 가속시키기 위한 초음파 가진 장치(150)가 카트리지(110)의 내부에 장착되어 있다. 그리고 카트리지(110)에 탑재된 전지셀(200)을 상부로부터 가압하기 위해 전지셀(200)의 상부에 프레스 블록(160)이 위치하고 있다. 프레스 블록(160)이 포함되는 구조는 도 6의 장치에도 포함될 수 있음은 물론이다. 이러한 구조들을 제외하고는 도 2의 전지셀 가스 제거 장치(100)와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
6 includes a
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (17)
전지케이스의 단부가 일측 방향으로 돌출되도록 전지셀이 탑재되며, 전지셀 본체가 안착되는 전지셀 본체 안착부, 및 전지셀의 돌출된 전극단자가 안착되는 전극단자 안착부를 포함하고 있는 카트리지;
상기 전지케이스의 단부를 열융착 실링하기 위해 상기 카트리지의 외측에 위치하는 실링 블록;
상기 전지케이스의 단부에서 전지케이스의 상면과 하면을 서로 대향 방향으로 잡아당겨 벌리면서 진공을 인가하여 전지셀 내부의 가스를 흡입하는 흡입부;
상기 카트리지는, 그것의 길이 방향의 일측 또는 양측에 전지셀의 길이 방향의 모서리 상면 중의 일부를 가압하여 전지셀을 고정하는 전지셀 고정 부재;
상기 전지셀 고정 부재는 카트리지의 측면에 기계적 결합 방식에 의해 장착되며, 카트리지 측면에 기계적 결합 방식으로 체결되는 중간 연결 블록, 및 상기 중간 연결 블록에 기계적 결합 방식으로 체결되고 상기 전지셀의 상면 일측을 가압하여 전지셀을 고정하는 고정 블록 및;
상기 카트리지 측면과 상기 중간 연결 블록의 결합력이 상기 중간 연결 블록과 상기 고정 블록의 결합력보다 더 큰 구조로 이루어진 것을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 가스 제거 장치.An apparatus for use in a process for removing gas inside a battery cell generated in an activation process of the battery cell,
A cartridge having a battery cell mounted thereon such that an end of the battery case protrudes in one direction, a battery cell main body mounting portion on which the battery cell main body is mounted, and an electrode terminal mounting portion on which the protruded electrode terminals of the battery cell are mounted;
A sealing block located outside the cartridge for sealing the end of the battery case by heat sealing;
A suction unit for sucking the gas inside the battery cell by applying a vacuum while pulling the upper and lower surfaces of the battery case in opposite directions from each other;
The cartridge includes a battery cell fixing member for pressing a part of a top edge of a longitudinal direction of the battery cell to fix the battery cell to one side or both sides in the longitudinal direction thereof;
The battery cell fixing member is mounted on a side surface of the cartridge by a mechanical coupling method, and includes an intermediate connection block that is mechanically coupled to the cartridge side surface, and an intermediate connection block that is mechanically coupled to the intermediate connection block, A fixing block that pressurizes and fixes the battery cell;
Wherein the coupling force between the cartridge side surface and the intermediate connection block is larger than the coupling force between the intermediate connection block and the fixing block.
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