KR101712259B1

KR101712259B1 - 트레이형 배터리셀 수납장치

Info

Publication number: KR101712259B1
Application number: KR1020150032718A
Authority: KR
Inventors: 전성진; 이세용
Original assignee: (주)엔에스
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2017-03-14
Also published as: KR20160109061A

Abstract

본 발명은 트레이형 배터리셀 수납장치(1)에 관한 것으로, 복수의 배터리셀(C)을 격자상으로 수납하도록 복수의 지지대(13)에 의해 격자 상으로 형성된 복수의 수납홈(17)을 구비하되, 상기 각각의 수납홈(17)에 수납된 상기 배터리셀(C)을 상기 각각의 지지대(13)에 의해 잠금 또는 해제하는 주트레이(3); 및 복수의 상기 배터리셀(C)을 동시에 상기 수납홈(17)에 끼워 넣을 수 있도록 상기 수납홈(17)과 대응하는 위치에 복수의 거치홈(47)이 형성된 보조트레이(5);를 포함하여 이루어지며, 상기 보조트레이(5)는 상기 주트레이(3) 위로 포개진 때, 각각의 상기 거치홈(47)에 임시로 수용된 상기 배터리셀(C)을 동시에 상기 수납홈(17)에 끼우도록 상기 주트레이(3) 위에 착탈식으로 결합되는 것을 특징으로 하며, 따라서 배터리셀의 내부 압력이 상승하는 특정 공정에서 거치용으로 사용하는 경우, 수납홈에 수납된 배터리셀을 압착구에 의해 전체적으로 압박하여 잠글 수 있으므로, 따라서 공정 중 배터리셀의 팽창을 방지하여 배터리셀에 대한 해당 공정의 안정성 및 배터리셀의 품질을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Description

트레이형 배터리셀 수납장치{Tray Type Battery Cell Recieving Apparatus}

본 발명은 트레이형 배터리셀 수납장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이온전지 등 2차전지의 배터리셀을 제조하는 설비에서 각 공정과 공정 사이에 배터리셀을 운반하거나 공정 중에 배터리셀을 거치하는 데 사용되는 트레이형 배터리셀 수납장치에 관한 것이다.

일반적으로, 배터리셀을 제조하는 생산 설비는 공정에 따라 몇 개의 단위 설비로 구분되어 있으며, 따라서 공정 간에 배터리셀을 운반하기 위해 필연적으로 배터리셀 수납용 트레이 등 수납장치를 구비한다. 더 나아가, 최근에는 공정 중 배터리셀을 거치하기 위해, 운반에 사용되던 트레이와 같은 수납장치를 그대로 활용하게 되었다.

이러한 트레이형 수납장치의 일 예로서 도 1에 도면부호 101로 도시된 폴리머 배터리 트레이(등록특허 제10-1066235호)를 들 수 있다. 이 트레이(101)는 도 1에 도시된 것처럼, 배터리셀(110)이 삽입되는 삽입부(103), 격벽(109)과 일정거리 이격되어 결합되는 지지판(105), 및 지지판(105)과 평행하게 설치되는 보조판(107)을 포함하는 바, 복수의 배터리셀(110)을 삽입부(103)에 수납하여 공정 간에 운반, 이동시키는 역할을 한다.

그런데, 위와 같은 트레이(101)는 배터리셀(110)을 삽입부(103)에 수납할 때, 보조체(113)보다 상대적으로 두꺼운 본체(111)를 삽입부(103) 측면의 삽입홈에 끼우도록 되어 있으므로, 배터리셀(110)을 단순 운반할 때는 큰 문제가 없지만, 공정 진행 중에 배터리셀(110) 거치용으로 사용할 경우에는 공정의 특성 상 배터리셀(110) 내부에 압력이 발생하면, 외피가 들뜨거나 부풀어 올라 배터리셀(110)이 팽창하는 것을 막을 수 없다. 이로 인해, 내부 압력을 상승시키는 배터리셀(110)의 공정 중 반응이나 현상은 더욱 가속화되며, 궁극적으로는 배터리셀(110)을 손상시키는 문제점이 있었다.

KR 10-1066235

본 발명은 위와 같은 종래의 트레이형 배터리셀 수납장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 배터리셀 수납장치를 배터리셀 제조 공정 중 배터리셀을 거치하는 용도로 사용할 때, 특히 공정 특성 상 공정 중 배터리셀 내부의 압력이 상승할 때, 압력 상승으로 인한 배터리셀의 팽창을 억제함으로써, 내부 압력 상승을 가져온 배터리셀 내부의 반응이나 현상이 활성화되지 않도록 하여 배터리셀에 대한 해당 공정의 안정성을 높이고자 하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복수의 배터리셀을 격자상으로 수납하도록 복수의 지지대에 의해 격자 상으로 형성된 복수의 수납홈을 구비하되, 상기 각각의 수납홈에 수납된 상기 배터리셀을 상기 각각의 지지대에 의해 잠금 또는 해제하는 주트레이; 및 복수의 상기 배터리셀을 동시에 상기 수납홈에 끼워 넣을 수 있도록 상기 수납홈과 대응하는 위치에 복수의 거치홈이 형성된 보조트레이;를 포함하여 이루어지며, 상기 보조트레이는 상기 주트레이 위로 포개진 때, 각각의 상기 거치홈에 임시로 수용된 상기 배터리셀을 동시에 상기 수납홈에 끼우도록 상기 주트레이 위에 착탈식으로 결합되는 트레이형 배터리셀 수납장치를 제공한다.

또한, 상기 보조트레이는 상기 주트레이 위로 포개진 때, 복수의 상기 지지대를 통과시키도록 저면에 관통되어, 각각의 상기 거치홈에 임시 수용된 상기 배터리셀이 동시에 상기 수납홈에 끼워지도록 하는 복수의 관통슬롯을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 내부 압력에 따라 팽창 또는 수축을 반복함으로써 상기 수납홈에 수납된 상기 배터리셀을 잠금 또는 해제하도록 상기 지지대 일측에 형성된 압착구; 및 상기 압착구에 단속적으로 압력을 공급하도록 상기 주트레이에 연결된 압력공급부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지대는 상기 수납홈에 수납되는 상기 배터리셀과 상기 압착구 사이에 개재되도록 상기 압착구에 결합되어, 상기 압착구의 팽창 또는 수축과 연동하여 상기 배터리셀을 잠금 또는 해제하는 가압판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주트레이는 상기 압력공급부에서 복수의 상기 압착구로 연결된 통로를 통합한 급압관로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 지지대는, 내부 압력에 따라 팽창 또는 수축하는 압착면에 의해 상기 수납홈에 수납된 상기 배터리셀을 잠금 또는 해제하도록 상기 지지대 일측에 형성되는 압착구; 상기 압착구의 상기 압착면에 결합되어 상기 배터리셀을 직접적으로 가압 또는 해제하는 가압판; 및 상기 수납홈을 형성하도록 상기 주트레이 상에 나란히 세워지는 외부몸체를 이루되, 내부에 상기 압착구로 이어진 통기로가 구비되는 케이스;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 트레이형 배터리셀 수납장치에 따르면, 트레이를 주트레이와 보조트레이로 이중 구조화함으로써, 운반 또는 거치를 위해 수납장치에 복수의 배터리셀을 동시에 수납하고자 할 때 보조트레이를 주트레이 위로 포개는 것으로 간단히 수납이 이루어지므로, 배터리셀의 운반 또는 거치에 따른 취급을 일층 용이하게 할 수 있다.

또한, 공정 특성 상 배터리셀의 내부 압력이 상승하는 특정 공정에서 거치용으로 사용하는 경우에도, 수납홈에 수납된 배터리셀을 압착구에 의해 전체적으로 압박하여 잠글 수 있으므로, 공정 중 배터리셀의 팽창을 방지할 수 있으며, 따라서 배터리셀에 대한 해당 공정의 안정성을 크게 높일 수 있고, 또 배터리셀 자체의 품질 향상을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 배터리셀 트레이를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 배터리셀 수납장치를 조립 상태로 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 주트레이의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 주트레이 지지부의 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 압착구의 정면도.
도 6은 도 2에 도시된 보조트레이의 사시도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 배터리셀 수납장치를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 배터리셀 수납장치는 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 주트레이(3)와 보조트레이(5)로 이루어지며, 주트레이(3)가 수납홈(17)의 배터리셀(C)을 공압에 의해 잠금 또는 해제하는 경우 압력공급부(7)를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 먼저 상기 주트레이(3)는 복수의 배터리셀(C)을 격자상으로 즉, 평면 상에 가로세로로 나란하게 수납하는 수납용기로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 바닥의 기초 구조물을 형성하는 기대(11)와, 이 기대(11) 위에 가로세로로 나란하게 배열되어 결합되는 지지대(13)로 이루어진다. 이때, 기대(11)는 복수의 배터리셀(C)을 수납할 수 있는 충분한 크기의 평면적을 가진다. 또한, 지지대(13)가 도시된 것처럼 공압에 의해 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하는 압착구(21)를 채용하는 경우, 기대(11)는 압력공급부(7)에 의해 압착구(21)로 고압의 외기를 주입할 수 있도록 내부에 급압관로(15)를 구비한다. 따라서, 급압관로(15)는 직접 또는 어댑터 등을 통해 각각의 압착구(21)로 연결되어 외부의 압력공급부(7)와 압착구(21)를 연결하는 통로를 형성한다. 이때, 압력공급부(7)로는 공압펌프 등 다양한 종류의 급압장치가 사용될 수 있다.

또한, 지지대(13)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기대(11) 위에 격자상으로 배열되어 이웃한 지지대(13)와 사이에 복수의 수납홈(17)을 마찬가지로 격자상으로 형성하는 바, 각각의 수납홈(17)에는 도 2에서 수납장치(1)의 좌측에 도시된 것처럼 배터리셀(C)이 삽입되어 수납된다. 이때, 지지대(13)는 수납홈(17)에 삽입되는 배터리셀(C)을 다양한 수단을 이용해 파지할 수 있는 바, 위에서 언급한 것처럼 공압에 의해 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하는 압착구(21) 외에도 달리 도시하지 않았으나 탄성편에 의해 스냅식으로 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하는 수단 등 다양한 수단을 채용할 수 있다.

한편, 위와 같이 공압식으로 동작하는 지지대(13)는 도 2 및 도 4은 물론, 도 4에 단품으로 도시된 바와 같이, 압착구(21), 가압판(23), 및 케이스(25)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 압착구(21)는 위에서 언급한 바와 같이 수납홈(17)에 수납된 배터리셀(C)을 공압에 의해 잠금 또는 해제하는 부분으로, 도 4 및 도 5에 확대 도시된 바와 같이, 일종의 에어실린더로서 지지대 케이스(25) 일측에 부착되는 위로 개방된 원통형의 몸체(31)와, 몸체(31)의 위로 개방된 개구부를 따라 외부로 노출되도록 장착되는 고탄력의 신축편(33)으로 이루어진다. 따라서, 신축편(33)은 압착구(21)의 압착면을 형성하는 바, 몸체(31) 내에 압력이 증가한 때 팽창하여 직접 또는 가압판(23)을 통해 간접적으로 수납홈(17)에 끼워진 배터리셀(C)을 가압하여 잠그며, 몸체(31) 내 압력이 감소한 때 원위치로 수축하여 배터리셀(C)에 대한 잠금을 해제한다. 한편, 신축편(33)은 도 5에 도시된 것처럼, 중심 부분에 스냅홈(35)이 형성되는 바, 가압판(23) 또는 가압판(23) 배면에 일체로 형성된 체결판에 돌출된 스냅돌기를 볼소켓식으로 착탈 가능하게 스냅 결합할 수 있도록 한다. 다만, 스냅홈(35)이 스냅돌기가 볼소켓식으로 결합되어 가압판(23)이 압착구(21)에 대해 상대 회전할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 가압판(23) 일측에 회전방지핀(37)을 장착할 수도 있다.

또한, 상기 가압판(23)은 위에서 언급한 바와 같이 수납홈(17)에 끼워진 배터리셀(C)을 가압하여 잠금 또는 해제하는 부분으로, 배터리셀(C)에 대한 가압력을 균일하게 분포시키는 바, 수납홈(17)에 끼워진 배터리셀(C)과 압착구(21) 사이에 개재됨으로써 압착구(21)의 팽창 또는 수축에 연동하여 직접적으로 배터리셀(C)을 가압하여 잠금 또는 해제한다. 이를 위해 가압판(23)은 예컨대 위에서와 같이 배면에 돌출된 스냅돌기가 스냅홈(35)에 끼워짐으로써 도 4에 도시된 것처럼 압착구(21)의 압착면 위에 결합된다.

끝으로, 상기 케이스(25)는 지지대(13)의 외부 몸체를 이루는 부분으로, 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼, 수납홈(17)을 형성하도록 주트레이(3)의 기대(11) 위에 세워져 격자상으로 나란히 배치된다. 또한, 케이스(25)는 도 4에 상세히 도시된 것처럼, 압착구(21)를 장착할 여유공간을 확보하도록 가압판(23)을 향한 부분이 오목하게 절결되며, 별도로 도시하지 않았지만, 내부에는 압착구(21)로 외기를 주입하기 하도록 급압관로(15)와 이어진 통기로가 구비된다.

상기 보조트레이(5)는 복수의 배터리셀(C)을 동시에 주트레이(3)의 수납홈(17)에 끼워 넣을 수 있도록 제작된 임시 수납용기로서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바닥에서 기초를 이루는 기판(41)과, 기판(41) 위에 일렬로 나란하게 배치된 복수의 거치블록(43)으로 이루어진다. 이때, 기판(41)에는 보조트레이(5)가 주트레이(3) 위에 착탈 가능하게 포개진 때, 주트레이(3)의 복수의 지지대(13)가 밑에서 위로 삽입되어 통과할 수 있도록 하는 복수의 관통슬롯(45)이 저면에 일렬로 관통되는 바, 각각의 관통슬롯(45)은 거치블록(43)과 대응하도록 이웃한 거치블록(43)과 거치블록(43) 사이에 나란히 배치된다. 또한, 거치블록(43)은 이웃한 거치블록(43)과 쌍을 이루어 보조트레이(5)에 임시 수납된 배터리셀(C)을 지지하는 바, 관통슬롯(45) 사이에 배치되며, 따라서 보조트레이(5)를 주트레이(3)에 포갠 때 수납홈(17)과 대응하는 위치에서 이웃한 거치블록(43)과 함께 복수의 관통슬롯(45)을 형성한다. 이에 따라, 거치블록(43)은 도 2에 도시된 것처럼, 보조트레이(5)가 주트레이(3) 위에 포개진 때 각각의 거치홈(47)에 임시 수용된 배터리셀(C)이 포개짐과 동시에 주트레이(3)의 수납홈(17)에 끼워지도록 한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레이형 배터리셀 수납장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 트레이형 배터리셀 수납장치(1)에 의하면, 배러티셀 제조공정 중, 공정과 공정 간에 배터리셀을 운반할 때는 물론이고, 공정 중에도 수납장치(1)를 사용할 수 있는데, 특히 해당 공정 시 배터리셀(C)에 들뜸이 발생하는 경우 유용하게 사용될 수 있다.

이를 위해서는 먼저, 도 6에 도시된 것처럼, 보조트레이(5)의 거치홈(47)에 원하는 수의 배터리셀(C)을 꽂아 임시로 수납한다.

그 다음, 도 2에 도시된 것처럼, 보조트레이(5)를 주트레이(3) 위에서 내려 포갬으로써 도 2와 같이 주트레이(3)와 보조트레이(5)가 하나의 트레이와 같이 포개지도록 한다. 이때, 주트레이(3)의 지지대(13)는 나란히 배치된 일렬씩 보조트레이(5)의 관통슬롯(45)으로 삽입되며, 이와 동시에 보조트레이(5)의 거치홈(47)에 임시 수납되어 있던 배터리셀(C)이 대응하는 주트레이(3)의 수납홈(17)에 끼워진다.

이에 따라, 지지대(13)는 탄성편과 같은 자체의 지지구조물을 가진 경우 이 탄성편에 의해 수납홈(17)의 배터리셀(C)을 잠글 수 있다.

그러나, 도 2에 도시된 것처럼, 지지대(13)가 압착구(21)에 의해 배터리셀(C)을 잠그도록 하기 위해서는 압력공급부(7)를 작동시켜 외부에서 주트레이(3)의 급압관로(15)를 통해 고압의 외기를 압착구(21)로 주입한다. 이에 따라, 압착구(21)에 고압의 공기가 채워지면, 고탄력의 신축편(33)이 팽창하며, 팽창된 신축편(33)은 직접 또는 가압판(23)을 통해 수납홈(17)에 끼워진 배터리셀(C)을 가압한다. 따라서, 가압판(23) 등에 의해 가압된 배터리셀(C)은 이웃한 지지대(13)의 케이스(25) 배면과 가압판(23) 사이에서 압착되므로, 공정 중에 내부의 압력이 증가하더라도, 들뜨거나 부풀지 못하고 원 상태를 유지하게 된다.

해당 공정이 종료되어 더 이상 배터리셀(C) 내부에서 압력 상승이 발생하지 않게 되면, 필요에 따라 압력공급부(7)의 동작을 멈추거나 급압관로(15)로 이어진 연결관로 상의 개폐밸브를 닫고, 압착구(21) 내의 외기를 방출하여 압착구(21)의 압력을 낮춤으로써 신축편(33)을 원위치로 수축시켜 배터리셀(C)에 대한 압박을 해제할 수 있다.

1 : 배터리셀 수납장치 3 : 주트레이
5 : 보조트레이 7 : 압력공급부
11 : 기대 13 : 지지대
15 : 급압관로 17 : 수납홈
21 : 압착구 23 : 가압판
25 : 케이스 31 : 몸체
33 : 신축편 35 : 스냅홈
41 : 기판 43 : 거치블록
45 : 관통슬롯 47 : 거치홈
C : 배터리셀

Claims

삭제
복수의 배터리셀(C)을 격자상으로 수납하도록 복수의 지지대(13)에 의해 격자 상으로 형성된 복수의 수납홈(17)을 구비하되, 상기 각각의 수납홈(17)에 수납된 상기 배터리셀(C)을 상기 각각의 지지대(13)에 의해 잠금 또는 해제하는 주트레이(3); 및
복수의 상기 배터리셀(C)을 동시에 상기 수납홈(17)에 끼워 넣을 수 있도록 상기 수납홈(17)과 대응하는 위치에 복수의 거치홈(47)이 형성된 보조트레이(5);를 포함하여 이루어지며,
상기 보조트레이(5)는 상기 주트레이(3) 위로 포개진 때, 각각의 상기 거치홈(47)에 임시로 수용된 상기 배터리셀(C)을 동시에 상기 수납홈(17)에 끼우도록 상기 주트레이(3) 위에 착탈식으로 결합되며,
상기 보조트레이(5)는 상기 주트레이(3) 위로 포개진 때, 복수의 상기 지지대(13)를 통과시키도록 저면에 관통되어, 각각의 상기 거치홈(47)에 임시 수용된 상기 배터리셀(C)이 동시에 상기 수납홈(17)에 끼워지도록 하는 복수의 관통슬롯(45)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이형 배터리셀 수납장치.
청구항 2에 있어서,
내부 압력에 따라 팽창 또는 수축을 반복함으로써 상기 수납홈(17)에 수납된 상기 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하도록 상기 지지대(13) 일측에 형성된 압착구(21); 및
상기 압착구(21)에 단속적으로 압력을 공급하도록 상기 주트레이(3)에 연결된 압력공급부(7);를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이형 배터리셀 수납장치.
청구항 3에 있어서,
상기 지지대(13)는 상기 수납홈(17)에 수납되는 상기 배터리셀(C)과 상기 압착구(21) 사이에 개재되도록 상기 압착구(21)에 결합되어, 상기 압착구(21)의 팽창 또는 수축과 연동하여 상기 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하는 가압판(23)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이형 배터리셀 수납장치.
청구항 3에 있어서,
상기 주트레이(3)는 상기 압력공급부(7)에서 복수의 상기 압착구(21)로 연결된 통로를 통합한 급압관로(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 트레이형 배터리셀 수납장치.
청구항 2에 있어서,
상기 지지대(13)는,
내부 압력에 따라 팽창 또는 수축하는 압착면에 의해 상기 수납홈(17)에 수납된 상기 배터리셀(C)을 잠금 또는 해제하도록 상기 지지대(13) 일측에 형성되는 압착구(21);
상기 압착구(21)의 상기 압착면에 결합되어 상기 배터리셀(C)을 직접적으로 가압 또는 해제하는 가압판(23); 및
상기 수납홈(17)을 형성하도록 상기 주트레이(3) 상에 나란히 세워지는 외부몸체를 이루되, 내부에 상기 압착구(21)로 이어진 통기로가 구비되는 케이스(25);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트레이형 배터리셀 수납장치.