KR101639210B1 - 이차전지 검사 장치 - Google Patents

Abstract

온도 조절과 유지가 용이하고 효율성이 개선된 이차전지 검사 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치는 검사를 위해 하나의 전지셀이 탑재되고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 하부커버, 및 상기 하부커버 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 상부커버를 포함하는 셀커버와, 상기 셀커버의 유로를 통해 열매체를 순환시키는 서큘레이터(circulater)를 포함한다. 본 발명에 따르면 전지셀의 온도 조절과 유지가 용이하고 온도 변화 및 유지에 소요되는 시간이 단축되어 검사 효율성이 개선된다.

Description

이차전지 검사 장치{Secondary battery inspection device}

본 발명은 충방전 가능한 이차전지(secondary battery)를 일정한 온도 하에서 검사하기 위한 검사 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버(chamber)를 이용하지 않는 방식의 검사 장치이다.

이차전지는 충전이 불가능한 일차전치와 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 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 1개의 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.

이차전지들은 작동 과정에서 계속적인 충방전을 반복하게 되고, 이 과정에서 다량의 열을 발생함과 동시에 전지의 출력 전압 상태가 변화될 수 있다. 이러한 발열로 인한 온도 상승과, 출력 전압의 변화는 해당 전지를 사용하는 소자의 오작동을 유발하고 작동 효율을 저하시킬 뿐만 아니라, 전지의 수명을 크게 단축시키는 원인이 된다. 따라서, 전지에 대한 최적의 작동 상태 및 안전성을 확보하기 위하여 제품의 생산단계 이전에 많은 시험들이 행해지며, 그러한 시험 중에는 전지셀의 전압, 전류 등의 전기 화학적 작동 상태와 온도, 압력 등의 물리적 작동 상태를 측정하는 검사 과정이 포함된다.

기존 이차전지 테스트시에는 저온 및 고온에서의 전지셀 특성을 실험하기 위해서 챔버를 사용하였다. 챔버의 가격은 고가이고 한 개의 챔버에 여러 개의 전지셀을 넣고 같은 온도로 실험을 진행해야 하는 방식이다. 따라서, 충방전 채널 이용시 온도가 다른 경우 채널의 낭비가 발생되고, 전지셀 각각의 온도 조절이 불가능함에 따라 챔버의 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 챔버 내의 공기에 의해 가열 또는 냉각되는 공조 방식으로 전지의 온도를 조절하는 방식이다 보니 전지셀의 표면 온도와 내부 온도간에 차이가 많이 발생되고, 온도 조절시 장시간이 소요되는 단점이 있다. 또한, 기존 방식 이용시, 실험을 진행하다가 챔버의 문을 열게 되면 온도 변화가 생기게 되며, 고온 및 저온 실험으로 온도 조건 변경시 신속한 온도 조절이 어려운 문제가 있다.

따라서, 전지셀의 주요한 특성 측정시 온도 조절과 유지가 용이하고 효율성이 개선된 검사 장치에 관한 기술이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 온도 조절과 유지가 용이하고 효율성이 개선된 이차전지 검사 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치는 검사를 위해 하나의 전지셀이 탑재되고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 하부커버, 및 상기 하부커버 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 상부커버를 포함하는 셀커버와, 상기 셀커버의 유로를 통해 열매체를 순환시키는 서큘레이터(circulater)를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 셀커버는 상기 전지셀의 전극단자를 노출시키는 구조인 것이 바람직하다. 상기 하부커버 및 상부커버는 판상 구조이면서 상기 하부커버와 상부커버가 대면하는 부분에 상기 전지셀이 탑재될 수 있도록 단차가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기 하부커버 및 상부커버의 단차에 의해 형성되는 공간의 높이는 상기 전지셀의 두께보다 작아 상기 전지셀에 상부커버 밀착시 상기 전지셀 바깥으로 유격부가 존재하여 상기 유격부를 통해 상기 전지셀의 전극단자가 노출되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 셀커버는 두 개 이상 구비되고 하나의 서큘레이터를 공유할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전지셀의 전압, 전류 또는 저항을 측정할 수 있도록 상기 전극단자에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재를 더 포함할 수 있다. 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀의 두께를 측정하는 두께 측정부재를 더 포함할 수도 있다. 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀을 가압할 수 있는 압력 인가부재를 더 포함할 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도 측정부재를 더 포함할 수도 있다.

상기 열매체는 냉매(coolant) 또는 열매(heat medium)이며 상기 서큘레이터는 상기 냉매 또는 열매를 순환 공급하는 열교환기를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 열교환기는 상기 냉매를 상기 유로에 순환 공급하는 냉각기 및 상기 열매를 상기 유로에 순환 공급하는 히터를 포함할 수 있다.

상기 하부커버 및 상부커버는 단열층과 열전도층을 포함하며, 상기 유로는 상기 단열층과 열전도층 사이에 포함될 수 있다. 상기 유로는 상기 열매체가 유동하는 배관 또는 홀(hole)일 수 있다.

본 발명에 따르면, 셀커버에 하나의 전지셀이 탑재되므로 전지셀의 개별적인 온도 조절이 가능하여 충방전 채널 이용시 온도가 다른 경우라도 채널의 낭비없이 전지셀을 검사할 수 있다. 다양한 온도에서 각각의 전지셀을 테스트하는 것이 가능하므로, 실제 전지셀이 전지모듈이나 차량에 탑재되었을 경우를 가장 근접하게 모사할 수 있다.

셀커버는 전지셀에 밀착되어 열전달을 통해 전지셀을 가열 혹은 냉각하며 일정 온도로 유지하므로 종래 공조 방식에 비하여 전지셀의 표면 온도와 내부 온도간에 차이가 없으며 단시간 내에 온도 조절이 가능하다.

냉매 또는 열매와 같은 열매체를 순환 유동시키며 온도를 유지하므로 검사 도중 온도 변화가 생기는 일이 종래 챔버 방식에 비하면 거의 없어, 온도 유지가 잘 된다. 또한, 냉매 또는 열매의 선택에 따라 온도를 급속히 전환시킬 수 있으므로 순간적인 고온 및 저온 실험으로의 조건 변경이 용이하다.

이와 같이 본 발명에 따르면 전지셀의 온도 변화 및 유지에 소요되는 시간이 단축되므로 테스트 대기 시간을 최소화할 수 있어 검사 효율성이 증대된다.

셀커버는 전지셀에 밀착되어 두께와 온도 측정 및 유지가 가능하고 일정 압력을 가하는 것도 가능해 전지셀 두께 조절도 가능해진다. 판상 구조의 셀커버 방식이라 대부분의 셀에 적용이 가능하고 이동 및 세팅이 용이한 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 단면도이다.
도 3은 검사 대상인 파우치형 전지셀의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이다.

본 발명은 셀을 감싸는 셀커버 모양의 구조물을 만들고 그 내부에 온도 조절 액체와 같은 열매체가 유동할 수 있는 통로, 즉 유로를 구성한다. 이 유로를 통하여 차량용 냉각수와 같은 고온과 저온에서 액체 상태를 유지할 수 있는 열매체가 순환하게 되며 이를 통하여 전지셀의 온도를 조절한다. 온도 조절을 위해 서큘레이터를 연결하여 사용하며, 같은 온도를 사용하는 서큘레이터를 통하여 여러 개의 셀커버에 열매체를 공급하는 것도 가능하다. 이러한 셀커버 적용시 다양한 온도에서 각각의 전지셀을 테스트하는 것이 가능하며, 실제 전지셀이 모듈이나 차량에 탑재되었을 경우를 가장 근접하게 모사할 수 있다. 뿐만 아니라 셀커버 방식을 도입함으로써 전지셀에 압력을 가하거나 두께를 조절할 수 있는 장점도 있다.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이고, 도 2는 도 1의 II-II 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지 검사 장치(10)는 하부커버(20)와 상부커버(30)를 포함하는 셀커버(40), 그리고 서큘레이터(50)를 포함한다. 이러한 이차전지 검사 장치(10)로 검사할 수 있는 전지셀(C)은 하부커버(20) 상에 탑재될 수 있는 형상이라면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 판상형 전지일 수 있다.

전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 후 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지와 같은 판상형 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.

본 명세서에서 '판상형'은 폭 대비 두께가 얇은 직육면체 형상을 의미한다. 이러한 판상형 전지로는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성을 가진 리튬 이차전지가 바람직하며, 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치(10)는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지의 검사에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.

이하 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 전지셀(C)의 검사에 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치(10)를 이용하는 것을 예로 들어 설명한다.

도 3에는 검사 대상인 파우치형 전지셀(C)의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 전지셀(C)은 본체(130)의 일측과 타측에 각각 전극단자(T)가 구비된다. 전극단자(T)는 본체(130)의 일측과 타측에 각각 돌출되어 구비되어, 전지셀(C)의 외부로 노출된다.

본체(130)는 전류를 생성하는 부분으로써, 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지로 구성될 수 있다. 본체(130)에는 외장부재(140)가 구비된다. 외장부재(140)는 본체(130)의 상부와 하부에 구비되어, 내부에 본체(130)가 수용되도록 상부 외장부재(140)의 일면과 하부 외장부재(140)의 일면이 부착된다.

외장부재(140)는 수지층, 금속박층, 수지층의 라미네이트 구조로 이루어질 수 있으며, 서로 부착되는 각각의 일면에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 열융착시킴으로써 부착될 수 있다.

전극단자(T)가 돌출되어 있는 부분에는 필름상의 실링부재(160)가 구비될 수 있다. 실링부재(160)는 외장부재(140)의 외부로 돌출된 전극단자(T)의 밀봉성을 높이도록 외장부재(140)와 전극단자(T) 사이에 구비될 수 있다. 실링부재(160)는 전극단자(T)와 외장부재(140) 사이에 구비된 상태에서, 외장부재(140)가 열융착될 때 함께 열융착될 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 셀커버(40)는 전지셀(C)을 내부에 수용하여 접촉식으로 가열 혹은 냉각하게 하는 구조이며, 후술하는 바와 같이, 전지셀(C)의 두께를 측정하는 검사에도 이용될 수 있으므로, 열전달의 효율성 향상과 측정의 정밀도를 향상시키기 위하여 편평도가 높은 소재로 이루어질 수 있다. 아울러 셀커버(40)를 구성하는 소재는 검사 대상인 전지셀(C)에 압력이 인가되어도 전지셀(C)이 파단되지 않도록 적정한 탄성을 가지는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 전기적 특성 측정 등에 영향을 주지 않도록 절연성의 소재인 것이 바람직하다.

구조를 살펴보면, 하부커버(20)는 하나의 전지셀(C)이 탑재되고 열매체가 유동하는 유로(22)를 내부에 포함한다. 하부커버(20)는 외벽과 내벽을 구성하는 하우징 안에 유로(22)를 포함할 수 있다. 이 때 유로(22)는 열매체가 유동하는 배관일 수 있다. 다른 예로, 하부커버(20)는 단일층 혹은 다중층의 속이 채워진 판상 구조이고, 유로(22)는 그 내부를 직접 뚫고 형성된 홀(hole)이거나 배관일 수도 있다. 도 2에 도시한 실시예에서, 하부커버(20)는 단열층(24)과 열전도층(26)을 포함하며, 유로(22)가 단열층(24)과 열전도층(26) 사이에 포함된다. 단열층(24)이 외기를 향하고 열전도층(26)이 전지셀(C)을 향하게 구성하면 전지셀(C)이 유로(22)를 순환하는 열매체에 의해 전도 방식으로 가열 혹은 냉각이 되며 외기의 영향을 덜 받게 되므로 온도 유지 측면에서 유리해질 수 있다.

상부커버(30)도 하부커버(20)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있어, 상부커버(30)와 하부커버(20)는 서로 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 상부커버(30)는 하부커버(20) 상에 탑재되는 전지셀(C)의 상면에 밀착될 수 있고 열매체가 유동하는 유로(32)를 내부에 포함한다. 상부커버(30)도 외벽과 내벽을 구성하는 하우징 안에 배관 형태의 유로를 포함할 수 있다. 대신에 상부커버(30)를 직접 뚫고 형성된 홀 형태의 유로나 배관 형태의 유로를 포함할 수도 있다. 도 2에 도시한 실시예에서, 상부커버(30)는 단열층(34)과 열전도층(36)을 포함하며, 유로(32)가 단열층(34)과 열전도층(36) 사이에 포함되어 있다. 단열층(34)이 외기를 향하고 열전도층(36)이 전지셀(C)을 향하게 구성하면 전지셀(C)이 유로(32)를 순환하는 열매체에 의해 전도 방식으로 가열 혹은 냉각이 되며 외기의 영향을 덜 받게 되므로 온도 유지 측면에서 유리해질 수 있다.

단열층(24, 34)과 열전도층(26, 36)은 서로 구별이 되는 재질이라서 다중층을 구성할 수도 있고, 소정의 재료가 조성을 달리 하여 차츰물성이 변화하는 경사재료로 구성하여 층간 구분이 없을 수도 있다. 단열층(24, 34)과 열전도층(26, 36) 사이에 유로(22, 32)가 형성되는 부분은 단열층(24, 34)과 열전도층(26, 36)의 중간 성질의 층으로 채워져 있을 수도 있다.

서큘레이터(50)는 셀커버(40)의 유로(22, 32)를 통해 열매체를 순환시킨다. 열매체는 냉매(coolant) 또는 열매(heat medium)이며 서큘레이터(50)는 냉매 또는 열매를 순환 공급하는 열교환기를 더 포함할 수 있다. 이 때, 열교환기는 냉매를 유로(22, 32)에 순환 공급하는 냉각기 및 열매를 유로(22, 32)에 순환 공급하는 히터를 포함할 수 있다. 열매는 오일 또는 알코올을 포함할 수 있다. 냉매는 알코올, 부동액, 질소 가스를 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 하부커버(20) 및 상부커버(30)는 판상 구조이면서 하부커버(20)와 상부커버(30)가 대면하는 부분에 전지셀(C)이 탑재될 수 있도록 단차가 형성되어 있다. 단차가 형성된 부분은 보통 규격의 전지셀보다 넓게 하여 전지셀(C)의 크기에 관계없이 셀커버(40) 안에 전지셀(C)이 수용될 수 있도록 함이 바람직하다.

그리고, 셀커버(40)는 전지셀(C)의 전극단자(T)를 노출시키는 구조인 것이 바람직하다. 특히, 하부커버(20) 및 상부커버(30)의 단차에 의해 형성되는 공간의 높이는 전지셀(C)의 두께보다 작아 전지셀(C)에 상부커버(30) 밀착시 전지셀(C) 바깥으로 유격부가 존재하여 유격부를 통해 전지셀(C)의 전극단자(T)가 노출되는 것이 바람직하다. 전극단자(T)를 외부로 노출시키면 전지셀(C)의 전압, 전류 등의 전기 화학적 작동 상태를 셀커버(40) 외부에서 측정하는 것이 편리하다.

일반적으로 전지의 성능을 평가하기 대표적인 테스트는 온도 측정과 전압 측정을 들 수 있다. 일반적으로, 온도 변화는 전지의 상태를 변화시켜 필수적으로 전압의 변화를 수반하게 된다. 따라서, 전지 성능에 대한 정확한 테스트를 위해서는 특정 온도에서의 전압 측정치가 요구되며, 이를 위해 온도 측정과 전압 측정은 동시에 이루어질 필요가 있다.

검사 과정에서는 하부커버(20)에 전지셀(C)을 탑재한 후, 하부커버(20)에 대하여 상부커버(30)를 하방으로 수직 이동시켜 상부커버(30)가 전지셀(C)의 상면에 밀착되도록 한다. 하부커버(20)는 위치 고정된 상태에서 상부커버(30)의 상하 수직 이동으로 전지셀(C)의 밀착과 탈착이 가능할 수 있다.

하부커버(20)와 상부커버(30)가 전지셀(C)에 접촉된 상태로 유로(22, 32)를 통해 냉매 혹은 열매를 순환 유동시키면 전지셀(C)이 냉매 혹은 열매의 온도에 따라 냉각 혹은 가열된다. 이 상태를 지속시 일정 온도로 전지셀(C)을 유지할 수 있게 되며, 필요시 셀커버(40) 외부로 노출된 전극단자(T)를 이용해 전지셀(C)의 전압, 전류 등의 전기 화학적 작동 상태를 측정하거나, 별도의 장치를 이용해 전지셀(C)의 두께나 온도를 측정하는 등 필요한 검사를 실시한다. 온도 변화가 필요한 경우에는 유로(22, 32)를 통해 흐르는 열매체의 온도 조절 또는 종류 변화를 통해 전지셀(C)의 온도를 변화시켜 다음 검사를 실시한다. 모든 검사가 종료된 후에는 상부커버(30)를 하부커버(20)에 대하여 상방으로 수직 이동시켜 상부커버(30)를 전지셀(C) 밀착 상태에서 해제한 후 전지셀(C)을 하부커버(20)로부터 탈착하고 다음 검사를 하기 위한 다른 전지셀을 탑재하는 식으로 검사 과정이 진행될 수 있다. 따라서, 하나의 전지셀(C)에 대한 검사 공정은 전지셀(C)을 셀커버(40)로부터 분리하지 않고 저온과 고온에서 각각 1회 이상씩 수행될 수 있다.

셀커버(40)가 전지셀(C)에 밀착되어 직접적인 접촉에 의한 전도를 통해 열전달이 이루어져 전지셀(C)을 가열 혹은 냉각하며 일정 온도로 유지하므로, 종래 공조 방식에 비하여 전지셀(C)의 표면 온도와 내부 온도간에 차이가 없으며 단시간 내에 온도 조절이 가능하다. 냉매 또는 열매와 같은 열매체를 순환 유동시키며 온도를 유지하므로 검사 도중 온도 변화가 생기는 일이 종래 챔버 방식에 비하면 거의 없다. 또한, 냉매 또는 열매의 선택에 따라 순간적인 고온 및 저온 실험으로의 온도 조절이 용이하다. 이와 같이 전지셀의 온도 변화 및 유지에 소요되는 시간이 단축되므로 테스트 대기 시간을 최소화할 수 있어 검사 효율성이 증대된다.

셀커버(40)는 전지셀(C)에 밀착되므로 전지셀(C)에 일정 압력을 가하는 것도 가능해 전지셀(C) 두께 조절도 가능해진다. 셀커버(40)가 판상 구조를 가지며 단차 안에 전지셀(C)을 수용하므로, 대부분의 전지셀에 적용이 가능하고 이동 및 세팅이 용이한 장점도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이다.

도 4에 도시한 이차전지 검사 장치(100)는 셀커버(40)가 두 개 이상 구비되고 하나의 서큘레이터(50)를 공유하는 구조이다. 온도 조절을 위해 서큘레이터(50)를 연결하여 사용하는 것인데, 같은 온도를 사용하는 서큘레이터(50)를 통하여 여러 개의 셀커버(40)에 열매체를 공급하는 것이 가능하다는 것을 보여주는 예이다. 하나의 서큘레이터(50)에 연결될 수 있는 셀커버(40)의 개수는 얼마든지 조절이 가능하다.

서큘레이터(50)가 열교환기를 포함해 냉매 혹은 열매를 선택적으로 순환시킬 수 있게 구성한다면, 어느 하나의 셀커버(40) 측으로는 냉매를 공급하여 저온을 유지하고, 다른 하나의 셀커버(40)로는 열매를 공급하여 고온을 유지할 수도 있다. 이와 같이 할 경우 다양한 온도에서 각각의 전지셀(C)을 테스트하는 것이 가능하며, 실제 전지셀이 모듈이나 차량에 탑재되었을 경우를 가장 근접하게 모사할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치(1000)의 단면도이다.

이차전지 검사 장치(1000)는 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 이차전지 검사 장치(10)를 기본으로 하되, 전지셀(C)의 전압, 전류 또는 저항을 측정할 수 있도록 전극단자(T)에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재(200)를 더 포함한다. 상부커버(30)가 전지셀(C)의 상면에 밀착된 상태에서 전지셀(C)의 두께를 측정하는 두께 측정부재(210)를 더 포함한다. 상부커버(30)가 전지셀(C)의 상면에 밀착된 상태에서 전지셀(C)을 가압할 수 있는 압력 인가부재(220)도 포함한다. 뿐만 아니라, 상부커버(30)가 전지셀(C)의 상면에 밀착된 상태에서 전지셀(C)의 온도를 측정하는 온도 측정부재(230)도 포함한다. 전극 측정부재(200), 두께 측정부재(210), 압력 인가부재(220), 온도 측정부재(230)와 같은 구성요소의 형태와 배치 위치는 도시된 예에 한정되지 않고 다양하게 실시 변경 가능하다.

본 발명에 따른 이차전지 검사 장치(10, 100, 1000)에 적용될 수 있는 전지셀(C)에서 전극단자의 위치는 특별히 제한되는 것은 아니며, 하나의 바람직한 예에서, 양극단자와 음극단자의 위치가 전극조립체의 양 측면 단부에 대향하여 형성된 구조인 것을 예로 들었다(도 3). 이 경우, 전기 화학적 작동 상태를 측정하기 위한 전극 측정부재들은 전지셀(C)의 전극단자(T)들과 접촉하여 전압, 전류 또는 저항을 측정할 수 있도록, 셀커버(40)의 중앙을 기준으로 양측에 각각 위치하게 된다. 양극단자와 음극단자의 위치가 전극조립체의 일측 단부에 나란히 형성된 경우에는 전극 측정부재들이 셀커버(40)의 일측에 위치하게 된다.

전지셀(C)의 두께를 측정하기 위한 두께 측정부재(210)는 상부커버(30)의 위치 변화에 의해 간접적으로 전지셀(C)의 두께를 측정한다. 즉, 두께 측정부재(210)는 상부커버(30)의 위치 변화에 관계없이 하부커버(20)에 대해 고정되어 있고, 상부커버(30)와의 거리 변화를 측정하여 기설정된 거리를 기준으로 전지셀(C)의 두께를 환산하게 된다. 두께 측정부재(210)에서 상부커버(30)에 대한 거리 측정은, 예를 들어, 광의 조사, 무선파의 조사, 물리적 접촉 핀 등으로 달성될 수 있다.

온도 측정부재(230)는 써모커플 또는 써미스터 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 써모커플일 수 있다. 써모커플이란, 서로 다른 두 가지 금속의 접합에서 온도에 따른 전위차를 측정하는 원리를 이용한 온도 측정용 센서를 총칭한다. 써모커플의 온도에 따른 전압 출력은 표준으로 정해져 있으므로, 써모커플을 통해 전위차를 측정하여 이를 환산하면 테스트 전지셀의 온도를 알 수 있다.

즉, 이차전지 검사 장치(1000)는 전지셀(C)의 온도와 전압을 측정하고자 하는 경우에 이를 위한 측정 수단들을 해당 부위에 부착 내지 접촉시키는 별도의 과정없이 하부커버(20) 상에 전지셀(C)을 탑재하고 상부커버(30)를 하향 이동시켜 상부커버(30)를 전지셀(C) 상면에 밀착시키면 전지셀(C)의 전압, 내부저항 및 두께 측정을 위한 준비가 완료된다. 전극 측정부재(200)에서 검출한 전지셀(C)의 전압 및 내부저항 값 등을 측정하고, 두께 측정부재(210)를 통해 전지셀(C)의 두께를 확인하고, 온도 측정부재(230)를 통해 전지셀(C)의 온도를 측정할 수 있다. 수동으로 전지셀(C)의 특성 정보(두께, 전압 및 내부 저항)를 확인하고 양품 스펙 기준과 비교하거나 또는 적절한 제어부를 더 포함시킨 경우에는 자동으로 전지셀(C)의 양/불량을 판정할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 이차전지 검사 장치는 매우 간단한 조작에 의해 온도와 전압, 두께 등 전지셀의 특성을 동시에 측정할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 이차전지 검사 장치(10)에서, 상부커버(30)와 하부커버(20)를 구성하는 층 구조 및 유로(22, 32)의 배치는 도시된 예에 한정되지 않으며 얼마든지 변경 가능하다. 예를 들어 유로(22, 32)는 다음 도 6에서와 같이 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 검사 장치의 상면도이다. 도 6을 참조하면, 이차전지 검사 장치(10')의 상부커버(30)에 형성되는 유로(32)는 냉각기(50a) 및 히터(50b)를 포함하는 열교환기를 포함하는 서큘레이터(50)에 연결되어 상부커버(30) 전면을 고루 순환할 수 있는 좌우 대칭적인 구조를 가질 수 있다. 하부커버에 형성되는 유로도 마찬가지의 구조로 형성할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다. 본 발명의 실시예들은 예시적이고 비한정적으로 모든 관점에서 고려되었으며, 이는 그 안에 상세한 설명 보다는 첨부된 청구범위와, 그 청구범위의 균등 범위와 수단내의 모든 변형예에 의해 나타난 본 발명의 범주를 포함시키려는 것이다.

10, 10', 100, 1000...이차전지 검사 장치 20...하부커버
30...상부커버 40...셀커버
50...서큘레이터 22, 32...유로
200...전극 측정부재 210...두께 측정부재
220...압력 인가부재 230...온도 측정부재

Claims (13)

1. 검사를 위해 하나의 전지셀이 탑재되고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 하부커버; 및
   상기 하부커버 상에 탑재되는 전지셀의 상면에 밀착될 수 있고 열매체가 유동하는 유로를 내부에 포함하는 상부커버;를 포함하는 셀커버와,
   상기 셀커버의 유로를 통해 열매체를 순환시키는 서큘레이터를 포함하고,
   상기 하부커버 및 상부커버는 판상 구조이면서 상기 하부커버와 상부커버가 대면하는 부분에 상기 전지셀이 탑재될 수 있도록 단차가 형성되어 있고, 상기 하부커버 및 상부커버의 단차에 의해 형성되는 공간의 높이는 상기 전지셀의 두께보다 작아 상기 전지셀에 상부커버 밀착시 상기 전지셀 바깥으로 유격부가 존재하여 상기 유격부를 통해 상기 전지셀의 전극단자가 노출되는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 셀커버는 두 개 이상 구비되고 하나의 서큘레이터를 공유하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전극단자에 접촉되는 한 쌍의 전극 측정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀의 두께를 측정하는 두께 측정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀을 가압할 수 있는 압력 인가부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 상부커버가 상기 전지셀의 상면에 밀착된 상태에서 상기 전지셀의 온도를 측정하는 온도 측정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 열매체는 냉매(coolant) 또는 열매(heat medium)이며 상기 서큘레이터는 상기 냉매 또는 열매를 순환 공급하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 열교환기는 상기 냉매를 상기 유로에 순환 공급하는 냉각기 및 상기 열매를 상기 유로에 순환 공급하는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 하부커버 및 상부커버는 단열층과 열전도층을 포함하며, 상기 유로는 상기 단열층과 열전도층 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 유로는 상기 열매체가 유동하는 배관 또는 홀인 것을 특징으로 하는 이차전지 검사 장치.

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