KR101690572B1 - 배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법 - Google Patents

배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 장치는, 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하고, 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 관통핀 및 관통핀과 연결되고, 관통핀에 의해 검출된 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류 중 적어도 하나를 측정하는 분석부를 포함한다.

Description

배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법{THROUGH PIN FOR BATTERY SAFETY TEST, APPARATUS AND METHOD FOR BATTERY SAFETY TEST WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 안전성 테스트 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
모바일 기기, 전기차, 하이브리드 자동차, 전력 저장 장치, 및 무정전 전원 장치 등에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라, 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 대표적으로, 전지의 형상 면에서는 각형이나 파우치형 이차 전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 에너지 밀도와 단위 시간 당 방전 용량이 높은 리튬 계열의 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차 전지에서 주요 연구 과제 중의 하나는 이차 전지의 안전성을 향상시키는데 있다. 예를 들어, 리튬 이차 전지는 내부 단락, 과충전, 과방전 등에 의한 발열로 인해 전해질 분해 반응과 열폭주 현상이 발생할 경우, 전지 내부의압력이 급격히 상승하여 전지의 폭발이 유발될 수 있다. 특히, 리튬 이차 전지의 내부 단락은 날카로운 물체가 이차 전지의 외부 케이스를 뚫고서 내부의 전극판을 관통하는 직접적인 충격에 의해서 일어날 수 있다.
이때, 단락된 양극판과 음극판에서는 각 전극판에 저장되어 있던 높은 전기 에너지가 순식간에 도전되므로 과충전이나 과방전과 같은 다른 안전 사고와 달리 폭발의 위험이 높다. 폭발은 단순히 이차전지가 파손되는 것 이외에 사용자에게 치명적인 피해를 가할 수 있으므로, 이차 전지 설계자는 내부 단락에 의한 폭발 현상으로부터 안전성을 확보할 수 있도록 다양한 측면에서 이차 전지 설계 기술을 개발할 필요가 있다.
이에, 새로운 설계 기술이 적용되어 양산된 이차 전지는 내부 단락으로 인한 폭발 방지 설계가 얼마나 잘 이루어졌는지 평가하는 안전성 평가 시험을 거치게 된다. 종래의 안전성 평가 시험은 이차 전지 표면으로 무거운 물체를 낙하시키거나 이차 전지를 핀과 같은 날카로운 물체로 관통하여 내부 단락을 유발한 후 안전성이 보장되는지 여부를 확인하였다. 그러나, 종래는 관통이라는 안전성 항목 테스트의 경우, 일반적으로 이차 전지 셀의 표면 온도와 이차 전지 셀의 전압 변화만을 확인할 수 있어, 안전성 평가 테스트로 인해 획득할 수 있는 데이터가 한정되어 있다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2004-0033120호(2004.04.21)
본 발명의 실시예는 테스트 대상 배터리의 내부 온도 및 전류를 정확히 측정할 수 있는 배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 장치는, 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하고, 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류 중 적어도 하나를 검출하는 관통핀; 및 상기 관통핀과 연결되고, 상기 관통핀에 의해 검출된 상기 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류 중 적어도 하나를 측정하는 분석부를 포함한다.
상기 관통핀은, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되며, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀의 온도를 검출하는 온도 센서부를 포함할 수 있다.
상기 온도 센서부는, 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀의 온도를 검출할 수 있다.
상기 관통핀은, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되며, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서부를 포함할 수 있다.
상기 전류 센서부는, 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.
상기 전류 센서부는, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되는 제1 전류 센서부; 및 상기 제1 전류 센서부와 상호 이격되고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되는 제2 전류 센서부를 포함하며, 상기 전류 센서부는, 상기 제1 전류 센서부 및 상기 제2 전류 센서부를 통해 상기 관통핀에 흐르는 전류량 및 전류 방향을 검출할 수 있다.
상기 분석부는, 상기 측정된 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류를 이용하여 상기 테스트 대상 배터리의 내부 상태를 확인하고, 상기 확인된 테스트 대상 배터리의 내부 상태에 따라 상기 안전성 테스트의 통과를 위한 개선 방향을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 방법은, 관통핀으로 테스트 대상 배터리를 관통시키는 단계; 및 상기 관통핀을 통해 상기 테스트 대상 배터리의 온도 및 전류 중 적어도 하나를 검출하여 측정하는 단계를 포함한다.
상기 검출하여 측정하는 단계는, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 온도 센서부를 통해 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀의 온도를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 검출하여 측정하는 단계는, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 전류 센서부를 통해 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는 단계는, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상호 이격하고 상기 관통핀의 내벽에 각각 접촉하여 마련되는 제1 전류 센서부 및 제2 전류 센서부를 통해 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류의 방향을 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안정성 테스트용 관통핀은, 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하는 관통핀이고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀의 온도를 검출하는 온도 센서부를 포함한다.
상기 온도 센서부는, 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀의 온도를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안정성 테스트용 관통핀은, 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하는 관통핀이고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서부를 포함한다.
상기 전류 센서부는, 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.
상기 전류 센서부는, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 제1 전류 센서부; 및 상기 제1 전류 센서부와 상호 이격되고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 제2 전류 센서부를 포함하며, 상기 전류 센서부는, 상기 제1 전류 센서부 및 상기 제2 전류 센서부를 통해 상기 관통핀에 흐르는 전류량 및 전류 방향을 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 관통핀의 내부에 온도 센서부 및 전류 센서부를 마련함으로써, 관통핀이 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우, 테스트 대상 배터리 내부의 온도 및 전류를 관통핀을 통해 직접 측정할 수 있게 된다. 그로 인해, 외부 영향에 의한 노이즈 없이 테스트 대상 배터리 내부의 온도, 전류량, 및 전류 방향 등을 보다 정확히 측정할 수 있게 된다. 그리고, 측정된 결과를 통해 배터리 안전성 테스트를 통과하기 위한 개선 방향을 명확히 설정할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관통핀의 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 방법을 나타낸 순서도
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 배터리 안전성 테스트용 관통핀과 이를 구비한 배터리 안전성 테스트 장치 및 방법의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 배터리 안전성 테스트 장치(100)는 관통핀(102) 및 분석부(104)를 포함할 수 있다. 분석부(104)는 온도 분석부(104-1) 및 전류 분석부(104-2)를 포함할 수 있다.
관통핀(102)은 테스트 대상 배터리(50)를 관통하도록 마련된다. 관통핀(102)은 테스트 대상 배터리(50)를 그 두께 방향으로 일부만 관통할 수도 있고 전체를 관통할 수도 있다. 테스트 대상 배터리(50)는 이차 전지일 수 있다. 예를 들어, 테스트 대상 배터리(50)는 형상 면에서 캔형 이차 전지 또는 파우치형 이차 전지 일 수 있다. 또한, 테스트 대상 배터리(50)는 재료 면에서 리튬 계열, 납, 니켈 카드뮴 등의 이차 전지일 수 있다.
테스트 대상 배터리(50)는 안전성 테스트 시, 제1 지지대(60) 상에 고정될 수 있다. 제1 지지대(60)는 테스트 대상 배터리(50)와 평행하게 배치될 수 있다. 제1 지지대(60)의 하부에는 제2 지지대(64)가 제1 지지대(60)와 수직하게 마련될 수 있다. 제2 지지대(64)는 제1 지지대(60)를 지지하며 제1 지지대(60)를 고정시키는 역할을 한다.
제1 지지대(60)의 일면(즉, 테스트 대상 배터리(50)가 안착되는 면)에는 관통핀 수용홈(62)이 마련될 수 있다. 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 그 두께 방향으로 전체 관통하는 경우, 관통핀(102)의 일부(즉, 관통핀(102)의 종단부)가 관통핀 수용홈(62)에 수용되게 된다. 제1 지지대(60)는 상하로 이동 가능하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 지지대(60)는 제2 지지대(64)에 마련되며 제2 지지대(64)를 상하 이동시키는 상하 이동부(70)에 의해 상하로 이동할 수 있다.
관통핀(102)은 소정 위치에 고정되어 마련될 수 있다. 그리고, 제1 지지대(60)가 상부로 이동하면서 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하게 된다. 이때, 상하 이동부(70)는 제1 지지대(60)의 상승 속도 및 상승 압력을 조절할 수 있다. 제1 지지대(60)의 상승 속도 및 상승 압력은 관통핀(102)을 통해 테스트 대상 배터리(50)의 관통 시험이 수행될 수 있도록 당업자의 수준에서 적절하게 조절될 수 있다. 여기서는, 관통핀(102)이 고정되고 제1 지지대(60)가 상하로 이동 가능하게 마련되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 제1 지지대(60)가 고정되고 관통핀(102)이 상하로 이동 가능하게 마련될 수도 있다.
관통핀(102)에는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하는 경우, 관통핀(102)의 온도 및 관통핀(102)에 흐르는 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 수단이 마련된다. 예를 들어, 관통핀(102)에는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하는 순간 또는 테스트 대상 배터리(50)를 관통한 상태에서, 관통핀(102) 자체의 온도 및 테스트 대상 배터리(50) 내에서 관통핀(102)을 관통하여 흐르는 전류 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 수단이 구비된다. 이에 대해서는 도 2를 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관통핀(102)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 관통핀(102)은 내부가 중공(中空) 형태로 마련될 수 있다. 즉, 관통핀(102)의 내부에는 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)를 수납할 수 있는 공간(S)이 마련될 수 있다.
온도 센서부(111)는 일단이 관통핀(102)의 내부에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하여 마련될 수 있다. 온도 센서부(111)의 타단은 온도 분석부(104-1)에 연결된다. 온도 센서부(111)는 관통핀(102)의 내부에서 관통핀(102)의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다. 온도 센서부(111)는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하는 순간 또는 테스트 대상 배터리(50)를 관통한 상태에서 관통핀(102)의 온도를 검출하는 역할을 한다.
온도 센서부(111)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 부분의 관통핀(102)의 온도를 검출할 수 있다. 이때, 온도 센서부(111)의 일단부(즉, 관통핀(102)의 내부에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하는 부분)의 위치는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통할 때, 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 관통핀(102) 부분에 따라 달라질 수 있다. 즉, 온도 센서부(111)의 일단부의 위치는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하게 되는 관통핀(102)의 부분에 따라 조절될 수 있다.
예를 들어, 관통핀(102)의 종단부(102a)가 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 경우(즉, 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 완전히 뚫고 나오지 않는 경우), 온도 센서부(111)의 일단부는 관통핀(102)의 종단부(102a)에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하여 마련될 수 있다. 이때, 온도 센서부(111)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 관통핀(102)(보다 자세하게는 관통핀(102)의 종단부(102a))의 온도를 검출하게 된다.
그리고, 관통핀(102)의 몸통부(102b)가 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 경우(즉, 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 완전히 뚫고 나간 경우), 온도 센서부(111)의 일단부는 관통핀(102)의 몸통부(102b)에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하여 마련될 수 있다. 이때, 온도 센서부(111)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 관통핀(102)(보다 자세하게는 관통핀(102)의 몸통부(102b))의 온도를 검출하게 된다.
여기서, 온도 센서부(111)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에서 관통핀(102)의 온도를 검출하기 때문에, 외부 환경에 의한 영향이 없어 외부적인 노이즈 없이 관통핀(102)의 온도(즉, 테스트 대상 배터리(50)의 내부 온도)를 정확히 측정할 수 있게 된다.
즉, 종래에는 관통핀(102)을 이용한 관통 시험에서 테스트 대상 배터리(50)의 표면 온도를 측정하였는데, 이 경우 테스트 대상 배터리(50)의 표면과 대기와의 경계에서 온도를 측정하게 되는 바, 실온을 가지는 대기에 의한 영향으로 외부 노이즈가 발생하게 된다. 반면, 본 발명의 실시예에서는, 관통핀(102)을 이용한 관통 시험에서 테스트 대상 배터리(50)의 표면 온도를 측정하는 것이 아니라, 테스트 대상 배터리(50)의 내부에서 온도를 직접 검출하기 때문에 외부 환경에 의한 노이즈 없이 테스트 대상 배터리(50)의 온도를 보다 정확히 측정할 수 있게 된다.
온도 센서부(111)는 예를 들어, 써모 커플(Thermo couple)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 온도 센서부(111)는 일단부에 온도에 따라 저항값이 변하는 감온 반도체가 마련되어 구현될 수도 있다.
전류 센서부(113)는 제1 전류 센서부(113-1) 및 제2 전류 센서부(113-2)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서부(113-1) 및 제2 전류 센서부(113-2)의 일단은 관통핀(102)의 내부에서 관통핀(102)의 내벽과 각각 접촉하여 마련될 수 있다. 제1 전류 센서부(113-1) 및 제2 전류 센서부(113-2)의 타단은 전류 분석부(104-2)에 각각 연결된다. 이때, 제1 전류 센서부(113-1)는 전류 분석부(104-2)의 제1 단자(예를 들어, + 단자)에 연결되고, 제2 전류 센서부(113-2)는 전류 분석부(104-2)의 제2 단자(예를 들어, - 단자)에 연결될 수 있다. 제1 전류 센서부(113-1) 및 제2 전류 센서부(113-2)는 관통핀(102)의 내부에서 상호 이격되며, 관통핀(102)의 길이 방향을 따라 각각 마련될 수 있다. 전류 센서부(113)는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하는 순간 또는 테스트 대상 배터리(50)를 관통한 상태에서 관통핀(102)에 흐르는 전류를 검출하는 역할을 한다.
전류 센서부(113)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 부분에 흐르는 관통핀(102)의 전류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 전류 센서부(113)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에서 관통핀(102)을 통과(즉, 관통핀(102)의 내부를 관통)하여 흐르는 전류를 검출할 수 있다. 이때, 전류 센서부(113)의 일단부(즉, 관통핀(102)의 내부에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하는 부분)의 위치는 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통할 때, 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 관통핀(102) 부분에 따라 달라질 수 있다. 즉, 전류 센서부(113)의 일단부의 위치는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하게 되는 관통핀(102)의 부분에 따라 조절될 수 있다.
예를 들면, 관통핀(102)의 종단부(102a)가 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 경우, 전류 센서부(113)의 일단부는 관통핀(102)의 종단부(102a)에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하여 마련될 수 있다. 그리고, 관통핀(102)의 몸통부(102b)가 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 위치하는 경우, 전류 센서부(113)의 일단부는 관통핀(102)의 몸통부(102b)에서 관통핀(102)의 내벽과 접촉하여 마련될 수 있다. 이때, 전류 센서부(113)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에서 관통핀(102)을 관통하여 흐르는 전류를 검출하게 된다.
여기서, 전류 센서부(113)는 관통핀(102)을 이용한 관통 시험에서 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 흐르는 전류량을 직접 측정함으로써, 외부 노이즈 없이 보다 정확한 전류값을 검출할 수 있게 된다. 특히, 전류 센서부(113)가 제1 전류 센서부(113-1) 및 제2 전류 센서부(113-2)를 포함하는 경우, 전류 센서부(113)를 통해 테스트 대상 배터리(50) 내부의 전류 방향도 검출할 수 있게 된다.
한편, 여기서는 전류 센서부(113)가 2개(113-1, 113-2)로 이루어지는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전류 센서부(113)는 1개로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 전류 센서부(113)를 통해 테스트 대상 배터리(50) 내부의 자기량을 검출하게 되고, 이로써 테스트 대상 배터리(50) 내부의 전류량을 측정하게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 분석부(104)는 온도 분석부(104-1) 및 전류 분석부(104-2)를 포함할 수 있다. 온도 분석부(104-1)는 온도 센서부(111)와 연결된다. 온도 분석부(104-1)는 온도 센서부(111)를 통해 검출된 관통핀(102)의 온도를 측정할 수 있다. 온도 분석부(104-1)는 측정된 관통핀(102)의 온도(즉, 테스트 대상 배터리(50)의 내부 온도)를 통해 테스트 대상 배터리(50)의 내부 상태를 분석할 수 있다. 즉, 온도 분석부(104-1)는 측정된 관통핀(102)의 온도를 통해 테스트 대상 배터리(50)의 온도 변화 상태를 알 수 있고, 이를 통해 테스트 대상 배터리(50)의 내부 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 온도 분석부(104-1)는 측정된 관통핀(102)의 온도를 통해 테스트 대상 배터리(50)의 분리막이 셧 다운(Shut down) 상태에 있는지 또는 멜트 다운(Melt down) 상태에 있는지 여부를 확인할 수 있게 된다.
전류 분석부(104-2)는 전류 센서부(113)와 연결된다. 전류 분석부(104-2)는 전류 센서부(113)를 통해 검출된 전류에 의해 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 흐르는 전류의 량 및 전류의 방향 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 전류 분석부(104-2)는 측정된 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 흐르는 전류의 량 및 전류의 방향을 통해 테스트 대상 배터리(50)의 내부 상태를 분석할 수 있으며, 이로써 개선 방향을 명확하게 설정할 수 있게 된다.
관통핀(102)에 의한 관통 시험에서, 테스트 대상 배터리(50)의 내부에 흐르는 전류가 높아 관통 시험이 실패(Fail)한 경우(즉, 관통 시험을 통과하지 못한 경우), 배터리의 전극 저항을 증가시키는 것으로 개선 방향을 설정할 수 있다. 예를 들어, 배터리의 전극의 바인더 종류가 PVDF(polyvinylidene fluoride) 계열을 사용하였을 때 측정된 전류가 높아 관통 시험이 실패한 경우, 배터리의 전극 저항을 증가시키기 위해 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 계열의 바인더를 사용하는 것으로 개선 방향을 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 관통핀(102)의 내부에 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)를 마련함으로써, 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하는 경우, 테스트 대상 배터리(50) 내부의 온도 및 전류를 관통핀(102)을 통해 직접 측정할 수 있게 된다. 그로 인해, 외부 영향에 의한 노이즈 없이 테스트 대상 배터리(50) 내부의 온도, 전류량, 및 전류 방향 등을 보다 정확히 측정할 수 있게 된다. 그리고, 측정된 결과를 통해 배터리 안전성 테스트를 통과하기 위한 개선 방향을 명확히 설정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 테스트 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 테스트 대상 배터리(50)를 제1 지지대(60)에 로딩한다(S 101). 구체적으로, 테스트 대상 배터리(50)가 제1 지지대(60)의 일면에 마련된 관통핀 수용홈(62)의 상부에 위치하도록 제1 지지대(60)에 고정 장착한다. 그리고, 관통핀(102)의 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)를 각각 온도 분석부(104-1) 및 전류 분석부(104-2)에 연결한다.
다음으로, 상하 이동부(70)를 통해 제1 지지대(60)를 상승시켜 관통핀(102)이 테스트 대상 배터리(50)를 관통하도록 한다(S 103). 이때, 관통핀(102)은 테스트 대상 배터리(50)를 그 두께 방향으로 일부만 뚫을 수도 있고, 전체를 뚫을 수도 있다. 관통핀(102)의 관통 깊이는 관통핀(102) 내부에서 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)의 일단부 위치에 따라 조절될 수 있다.
다음으로, 온도 분석부(104-1) 및 전류 분석부(104-2)는 관통핀(102)의 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)에 의해 검출되는 테스트 대상 배터리(50)의 내부 온도 및 전류를 측정한다(S 105). 이때, 온도 센서부(111) 및 전류 센서부(113)는 테스트 대상 배터리(50)의 내부에서 직접 검출하기 때문에 보다 정확한 측정 결과를 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 온도 분석부(104-1) 및 전류 분석부(104-2)는 측정된 온도 및 전류 정보를 통해 테스트 대상 배터리(50)의 내부 상태를 분석한다(S 107). 이때, 분석된 결과를 통해 배터리 안전성 테스트의 통과를 위한 개선 방향을 설정할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
50 : 테스트 대상 배터리
60 : 제1 지지대
62 : 관통핀 수용홈
64 : 제2 지지대
70 : 상하 이동부
102 : 관통핀
104 : 분석부
104-1 : 온도 분석부
104-2 : 전류 분석부
111 : 온도 센서부
113 : 전류 센서부
113-1 : 제1 전류 센서부
113-2 : 제2 전류 센서부

Claims (16)

  1. 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하고, 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 테스트 대상 배터리의 전류를 검출하는 관통핀; 및
    상기 관통핀과 연결되고, 상기 관통핀에 의해 검출된 상기 테스트 대상 배터리의 전류를 측정하는 분석부를 포함하고,
    상기 관통핀은,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되는 제1 전류 센서부; 및
    상기 제1 전류 센서부와 상호 이격되고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되는 제2 전류 센서부를 포함하며,
    상기 제1 전류 센서부 및 상기 제2 전류 센서부를 통해 상기 관통핀에 흐르는 전류량 및 전류 방향을 각각 검출하는, 배터리 안전성 테스트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관통핀은,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 타단부가 상기 분석부와 연결되며, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀의 온도를 검출하는 온도 센서부를 더 포함하는, 배터리 안전성 테스트 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도 센서부는,
    상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀의 온도를 검출하는, 배터리 안전성 테스트 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전류 센서부 및 상기 제2 전류 센서부는,
    상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는, 배터리 안전성 테스트 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 측정된 테스트 대상 배터리의 전류를 이용하여 상기 테스트 대상 배터리의 내부 상태를 확인하는, 배터리 안전성 테스트 장치.
  8. 관통핀으로 테스트 대상 배터리를 관통시키는 단계; 및
    상기 관통핀을 통해 상기 테스트 대상 배터리의 전류를 검출하여 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 전류를 검출하는 단계는,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상호 이격하고 상기 관통핀의 내벽에 각각 접촉하여 마련되는 제1 전류 센서부 및 제2 전류 센서부를 통해 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류량 및 전류의 방향을 각각 검출하는 단계를 포함하는, 배터리 안전성 테스트 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 관통시키는 단계 이후에,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 온도 센서부를 통해 상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀의 온도를 검출하는 단계를 더 포함하는, 배터리 안전성 테스트 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 테스트 대상 배터리를 관통시켜 해당 배터리의 안전성을 테스트하는 관통핀이고,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되고, 상기 관통핀이 상기 테스트 대상 배터리를 관통하는 경우 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서부를 포함하며,
    상기 전류 센서부는,
    일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 제1 전류 센서부; 및
    상기 제1 전류 센서부와 상호 이격되고, 일단부가 상기 관통핀의 내부에서 상기 관통핀의 내벽에 접촉하여 마련되는 제2 전류 센서부를 포함하며,
    상기 제1 전류 센서부 및 상기 제2 전류 센서부를 통해 상기 관통핀에 흐르는 전류량 및 전류 방향을 각각 검출하는, 배터리 안전성 테스트용 관통핀.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 전류 센서부는,
    상기 테스트 대상 배터리의 내부에서 상기 관통핀에 흐르는 전류를 검출하는, 배터리 안전성 테스트용 관통핀.
  16. 삭제
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