KR101713182B1 - 이차 전지 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치 - Google Patents

이차 전지 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차 전지 충방전 장치에 이차 전지를 용이하게 고정시킬 수 있도록 하는 이차 전지 고정 지그를 개시한다.
본 발명에 따른 이차 전지 고정 지그는, 이차 전지를 충전 또는 방전하는 장치에 사용되는 이차 전지 고정 지그로서, 상기 이차 전지의 전극 탭과 접촉하여 전기적으로 연결되는 도전부; 및 상기 도전부와 상기 전극 탭의 연결 상태를 유지하는 고정부를 포함하되, 상기 고정부는 상부 블록 및 하부 블록을 구비하고, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 중 적어도 하나의 블록이 상하 방향으로 이동하여 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 사이에 상기 전극 탭이 가압 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차 전지 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치{Zig for fixing secondary battery and apparatus for charging and discharging secondary battery including the same}
본 발명은 이차 전지를 고정하는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차 전지가 용이하게 이차 전지 충방전 장치에 장착 및/또는 탈착될 수 있도록 하는 이차 전지 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
전극 조립체는 하나의 양극판 및 하나의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치되어 권취되는 형태의 구조를 가질 수도 있고, 다수의 양극판 및 다수의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 적층된 형태의 구조를 가질 수도 있다. 이러한 전극 조립체가 금속 캔에 수납되는지, 또는 파우치에 수납되는지에 따라 리튬 이차 전지는 캔형 이차 전지와 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 즉, 캔형 이차 전지는 전극 조립체가 금속 캔에 내장되는 형태이며, 파우치형 이차 전지는 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되는 형태이다. 통상적으로 캔형 이차 전지에는 전극 조립체가 권취된 형태로 수납되고, 파우치형 이차 전지에는 전극 조립체가 적층된 형태로 수납된다.
한편, 이러한 전극 조립체에는 전극 탭이 구비된다. 즉, 전극 조립체의 양극판에는 양극 탭이 돌출된 형태로 구비되며, 음극판에는 음극 탭이 돌출된 형태로 구비된다. 이때, 이러한 전극 탭은 양극판과 음극판에 각각 양극 탭과 음극 탭 한 개씩만 구비될 수 있고, 다수 개가 구비될 수도 있다.
이러한 전극 탭은 외부 장치와 접촉을 통해 외부 장치와 전기적으로 연결되고, 이차 전지는 이러한 전극 탭을 통해 외부 장치에 전력을 공급하거나 외부 장치로부터 전력을 공급받게 된다.
한편, 이차 전지는 전극 조립체를 케이스에 수납하고 전해질을 주입하는 단계를 거친 후 전지 활성화 단계를 거쳐 제조된다. 여기서, 전지 활성화 단계는 이차 전지 충방전 장치에 이차 전지를 장착한 후, 활성화에 필요한 조건으로 이차 전지를 충방전하는 과정을 포함한다. 이와 같이 이차 전지 충방전 장치는 상술한 전지 활성화 단계에서 이차 전지를 충전하거나 방전하는데 주로 사용되는데, 이뿐만 아니라 이차 전지의 성능 평가 용도 등으로 사용되기도 한다.
그런데, 이와 같이 이차 전지 충방전 장치를 이용하여 이차 전지를 올바르게 충전하거나 방전하기 위해서는 이차 전지가 이차 전지 충방전 장치에 제대로 장착되어야 한다. 즉, 이차 전지의 전극 탭이 이차 전지 충방전 장치의 단자접속부에 접하도록 배치되어 양자가 전기적으로 연결되어야 하고, 충방전이 진행되는 동안에 이러한 전기적 연결 상태가 유지되어야 한다.
도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래기술의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치는 나사식으로 구성된 단자접속부(10)를 포함하고 있다. 이러한 종래기술의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치는, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)이 단자접속부(10)에 개재된 상태에서 나사(11)를 돌려 전극 탭(t)과 단자접속부(10)를 전기적으로 연결하고 이러한 전기적 연결 상태를 유지한다. 그런데, 이러한 방법에 의할 경우, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)을 이차 전지 충방전 장치의 단자접속부(10)에 고정시키는데 시간이 오래 걸리는 문제가 있다. 또한, 나사(11)의 회전 정도에 따라 전극 탭(t)에 가하지는 압력이 일정하지 않아 전기적 저항값이 달라질 수 있는 문제가 있다. 또한 이차 전지(s)의 전극 탭(t)이, 이차 전지 충방전 장치의 단자접속부(10)보다 높은 곳에 위치하거나, 낮은 곳에 위치한 상태에서 단자접속부(10)에 고정된 경우, 전극 탭(t)이 단자접속부(10)에 의해 응력을 받아 전극 탭(t)이 휘거나 변형될 수 있다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차 전지 충방전 장치에 이차 전지를 용이하게 고정시킬 수 있도록 하는 이차 전지 고정 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 고정 지그는, 이차 전지를 충전 또는 방전하는 장치에 사용되는 이차 전지 고정 지그로서, 상기 이차 전지의 전극 탭과 접촉하여 전기적으로 연결되는 도전부; 및 상기 도전부와 상기 전극 탭의 연결 상태를 유지하는 고정부를 포함하되, 상기 고정부는 상부 블록 및 하부 블록을 구비하고, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 중 적어도 하나의 블록이 상하 방향으로 이동하여 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 사이에 상기 전극 탭이 가압 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고정부는, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록의 일단에 각각 연결되어 일부 지점에서 상호 교차되게 형성된 2개의 지지부재 및 상기 2개의 지지부재가 상호 교차되는 지점에 상기 2개의 지지부재에 결합되어 상기 지지부재를 회전가능하게 하는 회전축을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 2개의 지지부재 중 적어도 하나의 지지부재는, 상부 암 및 하부 암을 구비하고, 상기 상부 암이 상기 하부 암을 중심으로 회전가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 상부 암이 상기 하부 암을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 고정 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 고정 유닛은, 볼트 및 너트를 포함하고, 상기 볼트는 상기 상부 암 및 상기 하부 암에 형성된 홀에 관통 결합되고, 상기 너트는 상기 홀에 관통 결합된 볼트와 볼트 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 중 적어도 하나는 상기 지지부재를 중심으로 회전가능하게 구성된 것을 특징으로 한다.또한 바람직하게는, 상기 2개의 지지부재 사이에 결합되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 충방전 장치는, 상술한 이차 전지 고정 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 이차 전지 고정 지그를 소정 각도 기울일 수 있도록 하는 틸팅 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 고정 지그를 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수평 이동 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 고정 지그를 지면에 대해 수직 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수직 이동 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 도전부와 연결되어, 상기 이차 전지에 충전 전원을 공급하거나, 상기 이차 전지로부터 방전 전원을 공급받는 충방전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지는, 파우치형 이차 전지인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차 전지 평가 장치는, 상술한 이차 전지 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 이차 전지의 전극 탭을 이차 전지 충방전 장치에 고정함에 있어서, 나사를 조절하여 전극 탭을 고정하지 않고, 이차 전지 고정 지그의 집게를 이용하여 전극 탭을 고정함으로써, 이차 전지 충방전 장치에 이차 전지가 보다 용이하게 고정될 수 있다.
따라서, 이차 전지를 이차 전지 충방전 장치에 장착 및/또는 탈착시키는데 소요되는 시간이 줄어든다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 이차 전지의 두께에 상관없이 이차 전지의 전극 탭을 이차 전지 충방전 장치에 고정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 전극 탭을 고정하는 상부 블록 및/또는 하부 블록이 회전가능하게 구성됨으로써, 상부 블록 및 하부 블록은 이차 전지의 높이와 관계 없이 이차 전지의 전극 탭을 평행하게 가압 고정할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 전극 탭에 가해지는 압력이 일정하게 유지되도록 조절할 수 있으므로, 이차 전지 충방전 실험과정에서 전기적 저항값이 달라지는 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래기술의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지를 고정하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 하부 블록에 연결된 상부 암이 회전함으로써, 하부 블록을 상하 방향으로 이동시키는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3b는 하부 블록이 상 방향으로 이동한 후 고정 유닛에 의해 고정된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3c는 도 3b에서 상부 블록이 전극 탭을 평행하게 가압하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3c의 A부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지를 고정하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지를 고정하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지 고정 지그는 도전부(100) 및 고정부(200)를 포함한다. 이러한 이차 전지 고정 지그는, 이차 전지(s)를 충전하거나 방전하는 장치에 사용될 수 있다.
상기 도전부(100)는, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)과 접촉하여, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 도전부(100)는 전기 전도성을 갖는 도체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도전부(100)는, 후술할 충방전부와 연결되어, 충방전부로부터 충전 전원을 공급받아 이를 이차 전지(s)에 공급하거나, 이차 전지(s)로부터 방전 전원을 공급받아 이를 충방전부에 공급할 수 있다.
상기 고정부(200)는, 도전부(100)와 전극 탭(t)의 연결 상태를 유지하는 기능을 수행한다. 다시 말해, 고정부(200)는, 도전부(100)와 전극 탭(t)의 전기적 연결 상태가 해제되지 않도록 도전부(100)와 전극 탭(t)의 접촉 상태를 견고하게 유지한다.
특히, 본 발명에 따른 이차 전지 고정 지그의 고정부(200)는, 상부 블록(210) 및 하부 블록(220)을 구비하여 전극 탭(t)을 가압 고정할 수 있다. 여기서, 상부 블록(210) 및 하부 블록(220) 중 적어도 하나의 블록은 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이를 통해, 상부 블록(210)과 하부 블록(220) 사이에 개재된 전극 탭(t)은 상부 블록(210)과 하부 블록(220)에 의해 가압 고정되어 전극 탭(t)과의 접촉 상태가 안정적으로 유지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고정부(200)는, 2개의 지지부재(230, 230a, 230b) 및 이러한 지지부재(230, 230a, 230b)를 회전가능하게 하는 회전축(240)을 더 구비할 수 있다.
상기 지지부재(230, 230a, 230b)는, 상부 블록(210) 및 하부 블록(220)의 일단에 각각 연결될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 지지부재(230, 230a, 230b)는 상부 블록(210)에 하나, 하부 블록(220)에 하나씩 연결될 수 있다. 이러한 2개의 지지부재(230a, 230b)는 일부 지점에서 상호 교차되고, 2개의 지지부재(230a, 230b)가 상호 교차되는 지점에는 회전축(240)이 구비될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 지지부재(230b)는 회전축(240)을 중심으로 화살표 방향으로 회전할 수 있다. 다시 말해, 지지부재(230b)가 회전함으로써, 2개의 지지부재(230a, 230b)가 이루는 각도가 조절될 수 있다. 예를 들어, 도면의 우측에 표시된 화살표(F) 방향으로 지지부재(230b)에 힘이 가해지면, 2개의 지지부재(230a, 230b) 사이의 각도가 좁아지고, 지지부재(230b)에 연결된 상부 블록(210)이 하방으로 이동하여, 상부 블록(210)과 하부 블록(220) 사이에 개재된 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다.
이를 통해, 전극 탭(t)과 도전부(100)가 접촉되고, 양자가 접촉된 상태가 견고하게 유지될 수 있다. 이후 충방전부를 통해 전류가 흐르게 되면, 전극 탭(t)이 부착된 이차 전지(s)의 충방전 테스트를 수행할 수 있게 된다.
한편, 도 2의 실시예에서, 하부 블록(220)은 지면에 고정되어 상하 방향으로 이동할 수 없도록 구성되고, 상부 블록(210)은 상하 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있다. 다만, 이러한 구성은 하나의 실시예이므로 본 발명은 이러한 실시예에 제한되지 않으므로, 하부 블록(220)만 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성되거나, 후술할 도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상부 블록(210) 및 하부 블록(220) 모두가 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
바람직하게는, 상기 2개의 지지부재(230a, 230b) 중 적어도 하나의 지지부재(230a, 230b)는, 상부 암(231, 231a, 231b)과 하부 암(232, 232a, 232b)을 구비할 수 있고, 이러한 상부 암(231, 231a, 231b)은, 하부 암(232, 232a, 232b)을 중심으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 이러한 상부 암(231, 231a, 231b)이 회전하여 상부 블록(210) 및/또는 하부 블록(220)을 상하 방향으로 이동시킨 다음, 더 이상 상부 블록(210) 및/또는 하부 블록(220)이 상하 방향으로 이동하지 않도록 상부 암(231, 231a, 231b)이 하부 암(232, 232a, 232b)을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 고정 유닛(270)을 더 구비할 수 있다.
이에 대해서는 도 3a 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지를 고정하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 보다 상세하게는, 도 3a는 하부 블록에 연결된 상부 암이 회전함으로써, 하부 블록을 상하 방향으로 이동시키는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3b는 하부 블록이 상 방향으로 이동한 후 고정 유닛에 의해 고정된 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3c는 도 3b에서 상부 블록이 전극 탭을 평행하게 가압하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3c의 A부분을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3a 및 도 3c를 참조하면, 하부 블록(220)에 연결된 지지부재(230a)는 상부 암(231a)과 하부 암(232a)을 구비하고 있고, 상부 암(231a)은 하부 암(232a)을 중심으로 회전가능하도록 구성되어 있다. 즉, 상부 암(231a)은 하부 암(232a)을 중심으로 화살표 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 암(231a)이 하부 암(232a)을 중심으로 회전가능하도록 구성되기 위해 상부 암(231a)과 하부 암(232a) 사이에 회전 축(250)이 더 구비될 수도 있다. 이때, 상부 암(231a)이 화살표 방향 중 시계 방향으로 회전하면 상부 암(231a)에 연결된 하부 블록(220)이 상 방향으로 이동하게 되고, 이와 달리 상부 암(231a)이 반시계 방향으로 회전하면 상부 암(231a)에 연결된 하부 블록(220)이 하 방향으로 이동하게 된다. 도 3a에서 전극 탭(t)과 하부 블록(220)은 소정 거리 이격된 상태이다. 이러한 상황은 예를 들어, 이차 전지(s)의 두께(d)가 두꺼운 경우에 발생할 수 있는데, 본 발명에 따르면, 이차 전지(s)의 두께(d)가 두꺼운 경우에도 전극 탭(t)과 도전부(100)를 연결하고 이러한 연결 상태를 고정할 수 있다. 즉, 이차 전지(s)의 두께(d)가 두꺼워 하부 블록(220)과 전극 탭(t)이 접촉되지 않는 경우라고 하더라도, 상부 암(231a)이 시계 방향으로 회전하여 하부 블록(220)을 상 방향으로 이동시킴으로써, 전극 탭(t)과 하부 블록(220)이 접촉될 수 있다.
전극 탭(t)과 하부 블록(220)이 접촉되면, 더 이상 하부 블록(220)이 이동하지 않도록 고정되는 것이 좋다. 따라서, 상부 암(231a)이 더 이상 하부 암(232a)을 중심으로 회전하지 않도록 고정 유닛(270)을 이용하여 상부 암(231a)의 회전을 방지하는 것이 좋다.
바람직하게는, 상기 고정 유닛(270)은, 볼트(B) 및 너트(N)를 포함할 수 있다. 고정 유닛(270)은 볼트(B) 및 너트(N)를 이용하여 상부 암(231, 231a, 231b)이 하부 암(232, 232a, 232b)을 중심으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
도 4의 상측 도면은 상부 암과 하부 암의 결합이 해제된 모습을 나타낸 도면이다. 도 4의 상측 도면을 참조하면, 상부 암(231a)과 하부 암(232a)에는 각각 홀(h1, h2)이 하나씩 형성되어 있고, 이러한 홀(h1, h2)에는 볼트(B)가 관통 결합될 수 있도록 구성되어 있다. 볼트(B)가 상부 암(231a)의 홀(h1)과 하부 암(232a)의 홀(h2)을 관통하면, 볼트(B)의 선단에 너트(N)가 볼트 결합될 수 있다. 이와 같이 볼트(B) 및 너트(N)가 볼트 결합되면 상부 암(231a)이 하부 암(232a)을 중심으로 회전하는 것이 방지될 수 있다.
한편, 이러한 상태에서, 즉, 도 3b와 같이 전극 탭(t)에 하부 블록(220)이 견고하게 접촉된 상태에서, 상부 블록(210)에 연결된 지지부재(230b)의 우측에 화살표(F) 방향의 외력이 가해지면 회전축(240)을 중심으로 지지부재(230b)가 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 지지부재(230b)에 연결된 상부 블록(210)은 하 방향으로 이동하여 전극 탭(t)을 가압하게 되고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 전극 탭(t)은 상부 블록(210)과 하부 블록(220)에 의해 압착되어 이차 전지 고정 지그에 안정적으로 결합될 수 있다.
바람직하게는, 상부 블록 및 하부 블록 중 적어도 하나는 지지부재를 중심으로 회전가능하게 구성될 수 있다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 3c를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 이차 전지 고정 지그는 상부 지그(210)와 지지부재(230b) 사이에 회전축(260)을 구비하고 있다. 이로 인해, 상부 지그(210)는 지지부재(230b)를 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 하부 지그(220)는 지지부재(230a)와 고정된 상태로 지지부재(230a)와 연결되어 있는 것에 반해, 상부 지그(210)는 회전축(260)을 중심으로 회전가능한 상태로 지지부재(230b)와 연결되어 있다. 이로 인해, 상부 지그(210)가 전극 탭(t)을 가압 고정할 때 전극 탭(t)과 상부 지그(210)는 서로 평행한 상태로 접촉될 수 있다. 이로 인해, 상부 지그(210) 및 하부 지그(220) 사이에 전극 탭(t)이 견고하게 고정될 수 있을 뿐만 아니라, 상부 지그(210) 및 하부 지그(220)와 전극 탭(t)이 넓은 접촉면을 가진 상태로 접촉될 수 있어, 이차 전지 충방전 실험 과정에서 전기적 저항값이 감소될 수 있다.
다음으로, 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상부 지그(210) 및 하부 지그(220)는 모두 각각의 지그에 연결된 지지부재(230a, 230b)를 중심으로 회전가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 지그(210)는 지지부재(230b)에 구비된 회전축(260)을 중심으로 회전가능하게 구성되어 있고, 하부 지그(220)는 지지부재(230a)의 상부 암(231a)에 구비된 회전축(260)을 중심으로 회전가능하도록 구성되어 있다.
따라서, 먼저 하부 지그(220)를 전극 탭(t)에 접촉하는 과정에서 도 3b와 같이 하부 지그(220)와 전극 탭(t)이 평행한 상태로 접촉할 수 있다. 또한, 도 3c에 잘 나타나 있는 바와 같이, 상부 지그(210)가 전극 탭(t)을 가압할 때, 상부 지그(210)와 전극 탭(t)이 평행한 상태로 접촉할 수 있다. 이에 따라 전극 탭(t)이 상부 지그(210) 및 하부 지그(220) 사이에 견고하게 고정될 수 있고, 이차 전지 충방전 실험시 전기적 저항값이 감소될 수 있다.
또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 이차 전지 고정 지그는, 탄성부재(280)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄성부재(280)는, 상술한 2개의 지지부재(230, 230a, 230b) 사이에 결합되어 탄성력을 제공할 수 있으며, 탄성부재는 일 예로 스프링(280)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지를 고정하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그는, 2개의 지지부재(230a, 230b)가 모두 상부 암(231a, 231b)과 하부 암(232a, 232b)을 구비하고 있다. 다시 말해, 상부 블록(210)에 연결된 지지부재(230b) 및 하부 블록(220)에 연결된 지지부재(230a)가 각각 상부 암(231a, 231b)과 하부 암(232a, 232b)을 구비하고 있다. 또한, 각각의 상부 암(231a, 231b)은 하부 암(232a, 232b)을 중심으로 회전가능하도록 회전축(260)을 구비하고 있으며, 상부 암(231a, 231b)이 더 이상 하부 암(231a, 232b)을 중심으로 회전하지 않도록 하는 고정 유닛(270)을 구비하고 있다. 뿐만 아니라, 상부 지그(210) 및 하부 지그(220)는 모두 각각의 지그에 연결된 지지부재(230a, 230b)를 중심으로 회전가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 지그(210)는 지지부재(230b)의 상부 암(231b)에 구비된 회전축(260)을 중심으로 회전가능하게 구성되어 있고, 하부 지그(220)는 지지부재(230a)의 상부 암(231a)에 구비된 회전축(260)을 중심으로 회전가능하도록 구성되어 있다.
또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지 고정 지그는, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 지지부재(230, 230a, 230b) 사이에 스프링(280)이 결합 되어 있다. 그리고, 이러한 스프링(280)은 2개의 지지부재(230, 230a, 230b)가 서로 가까워지는 방향으로 탄성력을 제공하도록 구성된 상태이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 2개의 지지부재(230, 230a, 230b)의 거리와 스프링(280)의 길이를 고려하여, 스프링(280)이 2개의 지지부재(230, 230a, 230b)가 서로 가까워지는 방향으로 탄성력을 제공하도록 하는 적절할 스프링(280)을 선택할 수 있을 것이다.
이러한 실시예에 의하면 상부 블록(210)과 하부 블록(220) 사이에 전극 탭(t)을 개재시킨 상태에서 지지부재(230, 230a, 230b)의 우측에 가해지는 외력을 제거하면 스프링(280)의 탄성력에 의해 상부 블록(210)과 하부 블록(220)이 전극 탭(t)을 가압할 수 있다.
다시 말해, 상부 블록(210)과 연결된 지지부재(230, 230a, 230b)에 F1방향의 힘이 가해지고, 하부 블록(220)과 연결된 지지부재(230, 230a, 230b)에 F1'방향의 힘이 가해져서, 상부 블록(210)과 하부 블록(220)이 서로 멀어지는 방향으로 힘을 가한 상태에서, 상부 블록(210)과 하부 블록(220) 사이에 전극 탭(t)이 개재되고, F1 및 F1'의 힘이 제거되면, 스프링(280)의 탄성력에 의해 상부 블록(210)과 하부 블록(220)이 서로 가까워지는 방향으로 상하 이동하게 되고 이로 인해 상부 블록(210)과 하부 블록(220)이 전극 탭(t)을 가압할 수 있다.
이 경우, 전극 탭(t)을 가압하는 힘은 스프링(280)의 탄성력에 의존하므로 가압력을 일정하게 유지하는 것이 용이하다. 따라서, 이러한 실시예에 따르면, 충방전 실험시 전기적 저항값을 일정하게 유지하는 것이 용이한 장점이 있다.
본 발명에 따른 이차 전지 충방전 장치는 상술한 이차 전지 고정 지그를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 충방전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 이러한 이차 전지 충방전 장치는, 상술한 이차 전지 고정 지그를 이용하여 이차 전지 충방전 장치에 이차 전지(s)를 안정적으로 장착할 수 있다.
바람직하게는, 이차 전지 충방전 장치는, 충방전부(c)를 더 포함할 수 있다. 이러한 충방전부(c)는, 전선(l)을 통해 이차 전지 고정 지그의 도전부(100)와 연결되어 이차 전지(s)에 충전 전원을 공급하거나, 이차 전지(s)로부터 방전 전원을 공급받아 이차 전지(s)를 충전하거나 방전할 수 있다. 한편, 도 6에서 충방전부는 이차 전지 고정 지그의 좌측에 위치하는 것으로 도시되어 있다. 이는 충방전부(c)와 도전부(100)가 전선(l)에 의해 전기적으로 연결되어 있다는 것을 명확하게 보여주기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차 전지 충방전 장치는 이러한 충방전부(c)의 위치에 제한되지 않는다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 충방전 장치는, 이차 전지 고정 지그를 소정 각도 기울일 수 있도록 하는 틸팅 디바이스를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 틸팅 디바이스는, 도 6에 도시된 바와 같이 이차 전지 고정 지그를 지면에 고정시키는 지지대(G)에 고정된 상태에서 회전축(240)을 중심으로 이차 전지 고정 지그가 화살표(r) 방향으로 소정 각도 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 틸팅 디바이스에 의해 이차 전지 고정 지그가 소정 각도 기울어질 수 있으면, 이차 전지의 전극 탭(t)이 이차 전지 고정 지그보다 높은 곳에 위치하더라도 전극 탭(t)을 과도하게 구부리지 않고도 전극 탭(t)과 이차 전지 고정 지그를 연결할 수 있다. 즉, 이러한 경우, 이차 전지 고정 지그는 도 6에 표시된 화살표(r)를 따라 시계 방향으로 소정 각도 기울어진 후, 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다.
또한, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)이 이차 전지 고정 지그보다 낮은 곳에 위치하는 경우에는 이차 전지 고정 지그는 도 6에 표시된 화살표(r)를 따라 시계 반대 방향으로 소정 각도 기울어진 후, 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다.
만약, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)이 이차 전지 고정 지그 보다 상당히 높은 곳에 위치하거나 상당히 낮은 곳에 위치할 경우, 전극 탭(t)과 이차 전지 고정 지그가 연결되기 위해서는 전극 탭(t)을 과도하게 구부려야 한다. 이러한 과정에서 전극 탭(t)에 과도한 장력이 가해질 수 있어, 전극 탭(t)이 이차 전지(s)로부터 분리되거나, 전극 탭(t)의 일부분이 찢어지는 등의 변형 내지 파손이 발생할 수 있다.
그러나, 상술한 틸팅 디바이스에 의하면, 이차 전지(s)의 전극 탭(t)이 이차 전지 고정 지그보다 비교적 높은 곳에 위치하거나 비교적 낮은 곳에 위치하는 경우에도, 이차 전지 고정 지그가 전극 탭(t)을 제대로 가압하여 고정하도록 할 수 있다. 즉, 전극 탭(t)이 과도하게 구부러지지 않아도, 이차 전지 고정 지그가 전극 탭(t)을 제대로 가압하여 고정할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 충방전 장치는, 이차 전지 고정 지그를 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수평 이동 디바이스를 더 포함할 수 있다. 이러한 수평 이동 디바이스는 이차 전지 고정 지그를 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하는 기능을 갖는 다양한 장치를 의미한다. 예를 들어, 수평 이동 디바이스는 레일, 가이드 프레임을 구비하고 가이드 프레임을 따라 이차 전지 고정 지그가 슬라이딩하여 수평 방향으로 이동할 수 있도록 구현될 수 있으며, 이외의 공지된 수평 이동 수단을 포함하여 구현될 수도 있음은 물론이다. 이러한, 수평 이동 디바이스는, 도 6에 도시된 바와 같이 이차 전지 고정 지그가 화살표(x) 방향으로 수평 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 수평 이동 디바이스에 의하면, 이차 전지 고정 지그가 수평 방향으로 이동할 수 있으므로, 이차 전지(s)의 위치에 구애받지 않고도 이차 전지 고정 지그가 이차 전지(s)에 부착된 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다. 예를 들어, 수평 이동 디바이스는, 이차 전지(s)가 이차 전지 고정 지그로부터 멀리 떨어진 경우, 이차 전지 고정 지그를 이차 전지(s) 근처로 수평 이동시키고, 이와 달리 이차 전지(s)가 이차 전지 고정 지그에 지나치게 근접한 곳에 위치한 경우, 이차 전지 고정 지그를 이차 전지(s)로부터 다소 먼 곳으로 수평 이동시켜 적절한 위치에 이차 전지 고정 지그가 위치하도록 할 수 있다. 이로 인해, 이차 전지 고정 지그는 이차 전지(s)의 위치에 구애받지 않고, 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 이차 전지 충방전 장치는, 이차 전지 고정 지그를 지면에 대하여 수직 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수직 이동 디바이스를 더 포함할 수 있다. 이러한 수직 이동 디바이스는 이차 전지 고정 지그를 수직 방향으로 이동할 수 있도록 하는 기능을 갖는 다양한 장치를 의미한다. 예를 들어, 수직 이동 디바이스는, 승강 레일, 가이드 프레임을 구비하고 나사축으로 형성된 회전축(240)을 회전시켜 이차 전지 고정 지그를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구현될 수 있고, 유압 실린더를 구비하여 이차 전지 고정 지그를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구현될 수도 있으며, 이외의 공지된 승강 수단을 포함하여 구현될 수도 있음은 물론이다. 이러한, 수직 이동 디바이스는, 도 6에 도시된 바와 같이 이차 전지 고정 지그가 화살표(y) 방향으로 수직 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 수직 이동 디바이스에 의하면, 이차 전지 고정 지그가 수직 방향으로 이동할 수 있으므로, 이차 전지(s)의 두께에 구애받지 않고도, 이차 전지 고정 지그가 이차 전지(s)에 부착된 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다. 예를 들어, 수직 이동 디바이스는, 이차 전지(s)의 두께가 두꺼운 경우, 이차 전지 고정 지그를 상 방향으로 이동시키고, 이와 반대로, 이차 전지(s)의 두께가 얇은 경우, 이차 전지 고정 지그를 하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이로 인해, 이차 전지 고정 지그는 이차 전지(s)의 두께에 구애받지 않고도, 전극 탭(t)을 가압하여 고정할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 틸팅 디바이스, 수평 이동 디바이스 및/또는 수직 이동 디바이스의 구동 형태는, 일 실시예에 불과하므로, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 이차 전지 평가 장치는 상술한 이차 전지 고정 지그, 충방전부(c), 틸팅 디바이스, 수평 이동 디바이스 및/또는 수직 이동 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 이차 전지 평가 장치는 전극 탭(t)에 흐르는 전류 및/또는 전극 탭(t)에 인가되는 전압 등을 측정하여 이차 전지 평가 장치에 장착된 이차 전지(s)의 성능 내지 상태를 평가할 수 있다. 예를 들어, 이차 전지 평가 장치는, 상기 측정된 전류 및/또는 전압값이 미리 정해진 기준 값을 초과하거나 기준 값에 미달하는 경우 이차 전지(s)의 상태가 비정상인 것으로 평가할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상의 본 발명에 대한 상세한 설명 또는 도면에서, 상, 하, 좌, 우 등과 같은 용어의 사용은 하나의 요소를 다른 요소와 상대적으로 구분하기 위하여 사용되었으며, 설명의 효율성을 높이기 위한 도구적 개념일 뿐, 물리적인 위치, 선후 관계 등을 절대적인 기준에 의하여 구분하기 위하여 사용된 개념으로 해석되어서는 아니된다.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
s: 이차 전지
t: 전극 탭
100: 도전부
200: 고정부
210: 상부 블록
220: 하부 블록
230, 230a, 230b: 지지부재
231, 231a, 231b: 상부 암
232, 232a, 232b: 하부 암
240, 250, 260: 회전축
270: 고정 유닛
280: 탄성부재, 스프링

Claims (15)

  1. 이차 전지를 충전 또는 방전하는 장치에 사용되는 이차 전지 고정 지그에 있어서,
    상기 이차 전지의 전극 탭과 접촉하여 전기적으로 연결되는 도전부; 및
    상기 도전부와 상기 전극 탭의 연결 상태를 유지하는 고정부
    를 포함하되,
    상기 고정부는 상부 블록 및 하부 블록을 구비하고, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 중 적어도 하나의 블록이 상하 방향으로 이동하여 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 사이에 상기 전극 탭이 가압 고정되도록 하며,
    상기 고정부는, 상기 상부 블록 및 상기 하부 블록의 일단에 각각 연결되어 일부 지점에서 상호 교차되게 형성된 2개의 지지부재 및 상기 2개의 지지부재가 상호 교차되는 지점에 상기 2개의 지지부재에 결합되어 상기 지지부재를 회전가능하게 하는 회전축을 더 구비하며,
    상기 2개의 지지부재 중 적어도 하나의 지지부재는,
    상부 암 및 하부 암을 구비하고,
    상기 상부 암이 상기 하부 암을 중심으로 회전가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 암이 상기 하부 암을 중심으로 회전하는 것을 방지하는 고정 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정 유닛은, 볼트 및 너트를 포함하고,
    상기 볼트는 상기 상부 암 및 상기 하부 암에 형성된 홀에 관통 결합되고,
    상기 너트는 상기 홀에 관통 결합된 볼트와 볼트 결합하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 블록 및 상기 하부 블록 중 적어도 하나는 상기 지지부재를 중심으로 회전가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 지지부재 사이에 결합되는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄성부재는 스프링인 것을 특징으로 하는 이차 전지 고정 지그.
  9. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지 고정 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 전지 고정 지그를 소정 각도 기울일 수 있도록 하는 틸팅 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 전지 고정 지그를 수평 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수평 이동 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 전지 고정 지그를 지면에 대해 수직 방향으로 이동할 수 있도록 하는 수직 이동 디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 도전부와 연결되어, 상기 이차 전지에 충전 전원을 공급하거나, 상기 이차 전지로부터 방전 전원을 공급받는 충방전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 전지는, 파우치형 이차 전지인 것을 특징으로 하는 이차 전지 충방전 장치.
  15. 제 1 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 평가 장치.
KR1020130131749A 2013-10-31 2013-10-31 이차 전지 고정 지그 및 이를 포함하는 이차 전지 충방전 장치 KR101713182B1 (ko)

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