KR101728495B1 - 이차전지 벤팅 가스 분석장치 및 그의 분석방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이차전지 벤팅 가스 분석장치는, 내부에 실험 자재 및 이차전지가 수용되는 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버와, 이차전지를 충방전시키도록 이차전지의 전극단자와 전기적으로 연결되는 충방전부와, 가스량 측정챔버의 압력과 온도를 센싱하는 센싱부와, 가스량 측정챔버에 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급부 및 미리 결정된 부피를 가지며, 가스량 측정챔버와 선택적으로 연통되는 보정챔버를 포함한다.

Description

이차전지 벤팅 가스 분석장치 및 그의 분석방법{Apparatus for analyzing venting gas in secondary electric cell and method of analyzing the venting gas}
본 발명은 이차전지 벤팅 가스 분석장치 및 그의 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지 오사용시 벤팅되는 가스에 대한 정량 분석 및 정성 분석 등을 효과적으로 수행할 수 있는 분석장치 및 그의 분석방법에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
이차 전지(셀)는 적용 형태나 구조 등에 따라 금속성 등의 하드 케이스 등에 의하여 내부 요소가 구성되는 캔형 전지 등을 비롯하여 다양하게 분류될 수 있는데 이들 중 예시적으로 파우치형 이차 전지 셀을 도 1에서 도시하고 있다. 기본적 원리와 구조 등은 상호 대응될 수 있으므로 도 1에 도시된 파우치형 이차 전지를 예시적인 형태로 하여 설명하도록 한다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이 이차 전지(10)는 파우치 케이스(20) 및 전극조립체(30)를 기본 구조로 포함하고 있으며, 전극조립체(30)는 양극판, 음극판 및 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판 사이를 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터 등으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 전극조립체(30)는 양극판에서 연장되어 형성되는 양극 탭(32)과 음극판에서 연장되어 형성되는 음극 탭(34)를 포함한다.
양극 탭(32)과 음극 탭(34)들은 일정한 방향으로 수렴된 후 해당하는 각각의 전극 리드(36, 38)와 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등의 방법으로 접합된다. 이와 같은 결합 구조를 가지는 전극 리드(36, 38)는 이차 전지의 전극으로서 이차전지와 외부 적용 기기 등을 상호 전기적으로 연결하는 기능을 수행하게 된다.
전극조립체(30)가 파우치 케이스(20)에 투입된 후, 전해액이 주입되고 밀봉 공정, 에이징 공정, 화성 공정 등의 후처리 공정을 거쳐 하나의 완성된 이차 전지 셀이 된다. 실시형태에 따라 파우치 케이스(20)는 상면 케이스(21)와 하면 케이스(22)로 구분되며 전극 조립체(30)가 수용되는 부분이 어디에 존재하는지 등에 따라 싱글 캡 또는 더블 캡 등으로 지칭되기도 한다.
또한, 이차전지는 도 1에 도시된 바와 같이 양극 및 음극 전극 리드가 동일한 파우치 케이스 면에 형성될 수도 있으며, 실시 형태에 따라서 파우치 케이스의 다른 면에 각각의 전극 리드가 형성되도록 구성할 수도 있으며, 파우치 케이스의 밀봉 공정에 파우치 케이스의 상하면이 열융착될 때, 전극 리드와 겹치는 부분의 실링의 효율성을 향상시키기 위하여 앞서 전극 리드(36, 38)에는 절연 테이프(33)가 부착될 수 있다.
한편, 이와 같은 구조를 가지는 이차전지는 내부 구성 요소 즉, 전극, 활물질, 전해액 등의 전기 화학적인 반응에 의하여 가스가 발생될 수 있는데 이렇게 발생되는 내부 가스는 이차전지의 전기 화학적 반응에 의한 부수물로써 이차전지의 성능 향상, 이차전지의 구조 최적화, 활물질, 전해액 등의 성분 조정을 통한 충방전 효율 제고(提高), 부수물의 최소화를 위한 방안 연구 등을 위하여 정확하고 정밀하게 분석될 필요성이 높다고 할 수 있다.
그러나, 검사의 대상이 되는 객체의 질량이나 성분 등을 분석하는 장치 등은 일반화되어 있다고 할 수 있으나, 이러한 장치는 엄격한 진공환경에만 적용되는 등의 적용상의 제한 사항 내지 한계를 가지고 있어 이차전지에 바로 적용되기 어려운 문제점이 있으며 또한, 종래 장치에 의한 성분 분석 등은 이차 전지의 내부 전해액 등이 유출되어 성분 검사의 시료를 오염시키는 등 정밀한 분석 등이 진행되지 못하여 극히 제한된 범위에서만 분석이 이루어지고 있는 실정이다.
또한, 이차 전지는 과충전되거나 전기적 환경에 급격한 변화 등이 발생되면, 양극에서 전해액 분해 현상이 발생되고, 음극에서는 리튬 금속의 석출현상이 발생될 수 있는데 이러한 현상이 발생하게 되면, 이차전지의 성능 저하가 초래될 수 있음은 물론, 화학 반응에 의한 발열로 가스가 발생될 수 있다.
이와 함께, 전해액에는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 용매를 사용하게 되는데, 이러한 용매는 고온에서 분해되어 가스 등이 발생하고 이에 의한 압력 증가로 일종의 부품현상인 스웰링(swelling) 현상이 발생하여 이차전지가 폭발하는 등 심각한 문제가 발생될 수 있다.
이와 같이 온도, 충전 또는 방전 등의 환경 조건에 따른 이차전지 내부 발생 가스의 성분, 중량 등의 변화에 대한 정확한 프로파일을 분석하여 더욱 안전하고 안정적인 이차전지를 구현하기 위한 기초 데이터를 제공할 수 있도록 장치를 고안할 필요성이 크다고 할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 이차전지의 특성에 최적화된 구조를 통하여 이차전지 내부 발생 가스의 성분, 중량 등의 변화에 대한 프로파일을 분석할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타난 구성과 구성의 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 내부에 실험 자재 및 이차전지가 수용되는 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버; 상기 이차전지를 충방전시키도록 상기 이차전지의 전극단자와 전기적으로 연결되는 충방전부; 상기 가스량 측정챔버의 압력과 온도를 센싱하는 센싱부; 상기 가스량 측정챔버에 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급부; 및 미리 결정된 부피를 가지며, 상기 가스량 측정챔버와 선택적으로 연통되는 보정챔버를 포함하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치가 제공될 수 있다.
상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버를 연결하는 챔버 연결관; 및 상기 챔버 연결관를 개폐시키는 개폐밸브를 더 포함하며, 상기 개폐밸브는 상기 가스량 측정챔버에 상기 비활성 기체가 공급된 후 개방될 수 있다.
상기 센싱부에서 측정된 상기 가스량 측정챔버 내부의 온도와 압력 데이터를 수신하여 상기 가스량 측정챔버에서 상기 이차전지와 실험 자재의 부피를 제외한 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피 및 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 데이터 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 아래의 수식을 이용하여 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출할 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00001
( V1 : 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피, V2 : 상기 부피 보정용 챔버의 부피, P1 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통되기 전 상태의 기체 압력, P2 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통된 상태의 기체 압력 )
상기 데이터 처리부는 아래의 수식을 이용하여 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출할 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00002
( Δn : 가스량 측정챔버 내부 기체의 몰수 변화량, V1 : 가스량 측정챔버의 보정된 부피, R : 기체 상수, P3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 기체 압력, T3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 온도, P4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 기체 압력, T4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 온도 )
상기 가스량 측정챔버에 진공 상태를 조성하는 진공펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 가스량 측정챔버에 연결되어 상기 이차전지에서 발생된 가스를 포집하는 가스포집부를 더 포함할 수 있다.
상기 가스포집부는, 상기 가스량 측정챔버의 높이방향을 따라 병렬적으로 상기 가스량 측정챔버와 연결되는 복수의 제1 유관; 상기 제1 유관에서 소정의 간격마다 분기되는 복수의 제2 유관; 상기 제2 유관을 개폐시키는 밸브부재; 및 상기 복수의 제2 유관(820)과 연결되어 가스가 포집되는 포집챔버를 포함할 수 있다.
상기 제1 유관은 길이 방향을 따라 상호 조립가능한 단위 제1 유관을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버 내부에 이차전지를 배치하고 상기 가스량 측정챔버에 진공 상태를 조성하는 단계; 상기 가스량 측정챔버에 비활성 기체를 공급하는 단계; 상기 가스량 측정챔버와 미리 결정된 부피를 가지는 보정챔버를 연통시킨 다음 상기 가스량 측정챔버에서 상기 이차전지를 제외한 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출하는 단계; 상기 이차전지를 충방전시켜 가스를 벤팅시키는 단계; 및 상기 이차전지에서 가스가 벤팅되기 전 상기 가스량 측정챔버 내부의 기체의 총몰수와 상기 이차전지에서 가스가 벤팅된 후 상기 가스량 측정챔버 내부의 기체의 총몰수를 비교하여 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 단계를 포함하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법이 제공될 수 있다.
상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출하는 단계는, 아래의 수식이 이용될 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00003
( V1 : 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피, V2 : 상기 부피 보정용 챔버의 부피, P1 : 상기 가스량 측정챔버에서의 기체 압력, P2 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통된 상태에서의 기체 압력 )
상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 단계는 아래의 수식이 이용될 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00004
( Δn : 가스량 측정챔버 내부 기체의 몰수 변화량, V1 : 가스량 측정챔버의 보정된 부피, R : 기체 상수, P3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 기체 압력, T3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 온도, P4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 기체 압력, T4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 온도 )
상기 이차전지에서 벤팅된 가스를 음압으로 상기 가스량 측정챔버와 연결된 가스포집부로 이송시키는 단계; 및 상기 가스포집부로 이송된 가스를 성분별로 정성분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가스포집부는, 상기 가스량 측정챔버의 높이방향을 따라 병렬적으로 상기 가스량 측정챔버와 연결되는 복수의 제1 유관; 상기 제1 유관에서 소정의 간격마다 분기되는 복수의 제2 유관; 상기 제2 유관을 개폐시키는 밸브부재; 및 상기 복수의 제2 유관과 연결되어 가스가 포집되는 포집챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지의 특성에 최적화된 구조로 특정 전위에서 이차전지 벤팅 가스의 정량 및 정성 분석을 효과적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차전지 셀 및 실험자재의 부피를 제외한 가스량 측정챔버의 부피를 보정함으로서 이차전지 벤팅 가스량을 정확히 분석할 수 있다.
도 1은 일반적인 이차전지의 구성을 도시한 분해 결합도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스량 분석장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스량을 분석하기 위한 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스의 성분을 분석하기 위한 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
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.
도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 이차전지 셀은 원통, 각형 또는 동전형등 외장재가 금속 케이스로 마련되는 캔형 이차전지 셀 및 외장재가 라미네이트 시트 재질의 파우치형 이차전지 셀 중 어떠한 것이 적용되어도 좋다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스량 분석장치(이하 분석장치로 칭한다)의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포집부(800)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분석장치(1000)는, 가스량 측정챔버(100), 충방전부(200), 센싱부(300), 비활성 기체 공급부(400) 및 보정챔버(500)를 포함한다.
가스량 측정챔버(100)는 상호간 분해 조립이 가능한 상부챔버와 하부챔버로 구성될 수 있고, 상부챔버와 하부챔버의 상호 결합에 의해 형성된 내부공간에 실험 대상인 이차전지(B) 셀이 장착될 수 있다.
가스량 측정챔버(100)는 이차전지(B) 셀에서 발생하는 가스량을 측정하기 위한 것이므로 그 부피는 최소화하는 것이 바람직하다. 예컨대, 가스량 측정챔버(100)는 하나의 이차전지(B) 셀에서 발생되는 가스량을 감안할 때 3리터에서 30리터 이내의 부피를 갖는 것이 실험에 유리할 수 있다. 다만, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
또한, 가스량 측정챔버(100)는 이차전지(B) 셀이 충전 또는 방전되는 과정 또는 고온에 노출될 때 발생하는 가스가 외부로 방출되지 않도록 밀폐된 구조를 갖는다.
이차전지(B) 셀은 활물질, 금속판, 전해질 등의 전기 화학적 반응에 의해여 충전 또는 방전이 구동되는데, 이러한 충전 또는 방전 구동이 수행되는 동안 내부 전기 화학 반응에 의하여 가스가 발생될 수 있다.
충방전부(200)는 이러한 이차전지(B) 셀에서 가스 발생을 유도하기 위한 구성으로 이차전지(B)의 전극과 전기적으로 연결되어 이차전지(B)를 충전 또는 방전시키는 역할 수행한다.
충방전부(200)는 전원부(미도시)와 부하부(미도시) 그리고 이차전지(B) 셀의 전극리드와 연결되는 케이블(210)을 포함한다. 전원부는 케이블(210)을 통해 이차전지(B) 셀을 충전하기 위하여 전압 및/또는 전류를 조절하여 이차전지(B) 셀에 인가하고, 부하부는 이차전지(B) 셀에 충전된 에너지를 방전한다. 전원부 및 부하부는 케이블(210)에 의해 가스량 측정챔버(100)의 이차전지(B) 셀과 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 전원부 및 부하부는 스위칭 회로(미도시)에 의하여 구동되어 이차전지(B) 셀에 어느 하나만 연결될 수 있다. 케이블(210)의 연결방식은 다양할 수 있다. 예컨대, 가스량 측정챔버(100)의 일측면에 이차전지(B) 셀과 연결되는 커넥터를 마련하고 케이블을 커넥터에 결합하는 방식이 적용될 수 있을 것이다. 물론 케이블(210)이 가스량 측정챔버(100)를 통과하여 이차전지(B) 셀의 전극단자와 연결될 수도 있을 것이다.
또한, 충방전부(200)의 구동 개시 또는 구동 전압 등의 크기 조정 등은 조이스틱, 휠 스위치 등과 같은 인터페이스 수단을 통하여 입력된 사용자 신호에 의하여 제어되도록 할 수도 있다.
센싱부(300)는 가스량 측정챔버(100)의 압력과 온도를 감지하는 구성으로 가스량 측정챔버(100) 내부의 압력을 측정하는 압력 게이지(미도시)와, 가스량 측정챔버(100) 내부의 온도를 측정하기 위한 온도 게이지(미도시)를 포함한다.
센싱부(300)는 실험과정에서 가스량 측정챔버(100)의 온도와 압력 변화를 측정하여 후술할 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피 계산 및 이차전지(B) 셀에서 발생된 가스량을 계산하기 위한 데이터를 제공한다.
본 실시예에 따른 분석장치(1000)는 보다 정확한 결과값을 도출할 수 있도록 실험전 가스량 측정챔버(100)와 후술할 보정챔버(500)를 진공상태로 조성한다. 이를 위해 가스량 측정챔버(100)와 연결된 진공펌프(700) 더 구비할 수 있다.
또한, 실험전 가스량 측정챔버(100) 내부는 비활성 기체로 채워질 수 있다. 이를 위해 분석장치(1000)는 비활성 기체 공급부(400)를 더 구비할 수 있으며, 비활성 기체가 충진된 탱크일 수 있다. 비활성 기체로는, 예컨대, 아르곤(Ar), 헬륨(He) 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지 벤팅 가스 분석장치(1000)는 이차전지(B) 셀에서 발생되는 가스량을 측정하기 위해 이차전지(B) 셀의 가스 발생 전, 후 가스량 측정챔버(100)의 부피, 온도, 압력의 변화를 측정하고 이상기체 상태방정식을 활용한다.
특히 본 발명의 가스량 측정챔버(100)는 이차전지(B) 셀의 용량에 맞게 그 부피를 선택할 수 있으므로 이차전지(B) 셀의 가스량 분석용으로 최적화된 크기로 설계될 수 있다. 즉, 종래에 대형 챔버에 직경이 작은 유관을 연결하고 그 유관에 플로우미터(flowmeter)를 설치해 가스 유량을 측정해 가스량을 분석하는 분석장치에 비해 본 발명의 분석장치(1000)는 가스량 측정방법이 간단하며 그 크기가 컴팩트하고 경제적일 수 있다. 물론, 본 실시예의 이차전지(B) 셀에서 발생되는 가스들은 이상기체가 아니므로 다소 오차가 있을 수 있다. 그러나 이차전지(B) 셀에서 발생하는 가스량이 비교적 소량이고 특정 온도 또는 전위 구간에서 벤팅되는 가스의 변화량 자체를 분석하는데에 있어서는 이상기체 상태방정식을 적용하더라도 재현성있는 결과를 얻을 수 있다.
이상기체 상태방정식을 활용하기 위해서는 정확한 가스량 측정챔버(100) 내부 공간의 부피를 알아야 한다. 다시 말하면, 가스량 측정챔버(100)는 미리 결정된 부피(예컨대, 20리터)를 갖도록 제조될 수 있지만 그 내부 공간에는 이차전지(B) 셀, 이차전지(B) 셀이 안착되는 판넬부재, 이차전지(B) 셀을 고정시키기 위한 클램핑 부재 등의 실험 자재들이 더 설치될 수 있다. 따라서 가스량 측정챔버(100) 내부의 부피를 정확히 알기 위해서는 그 내부 공간을 차지하는 이차전지(B) 셀 및 실험자재들의 부피를 제외한 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피를 알아야 한다. 이를 위해 본 발명에 따른 분석장치(1000)는 보정챔버(500)를 구비한다.
보정챔버(500)는 이차전지(B) 셀 및 실험 자재를 제외한 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피를 측정하기 위한 구성으로 미리 결정된 부피를 가지며, 가스량 측정챔버(100)와 선택적으로 연통될 수 있게 마련된다. 이를 위해 가스량 측정챔버(100)와 보정챔버(500)를 연결시키는 챔버 연결관(510)과, 챔버 연결관(510)을 개폐시키는 개폐밸브(520)가 더 구비될 수 있다. 예컨대, 보정챔버(500)는 부피가 1리터 이상 5리터 이하인 것일 수 있다. 보정챔버(500)의 부피는 가스량 측정챔버(100)의 부피와 비슷한 것이 유리하나 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피는 보일의 법칙을 활용하여 다음의 수식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00005
상기 수식에서 V1은 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피이고, V2은 보정챔버(500)의 부피이고, P1은 가스량 측정챔버(100)와 보정챔버(500)가 연통되기 전 상태의 기체 압력이고, P2는 가스량 측정챔버(100)와 보정챔버(500)가 연통된 상태의 기체 압력을 의미한다. 부연하면, 보일의 법칙에 따라 기체의 부피는 압력에 반비례하므로 가스량 측정챔버(100)와 보정챔버(500)의 연통 전,후 V1 * P1 = (V1+V2)* P2 관계가 성립한다.
여기서, V1을 제외한 P1, P2, V2는 상수이다. 즉, P1,P2는 센싱부(300)에 의해 측정 가능하고 V2는 부피가 미리 결정된 보정챔버(500)의 부피이다. 따라서 상기 수식에 상수 P1,P2,V2를 대입하면 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피를 계산할 수 있다.
이와 같은 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피 계산은 센싱부(300)와 연결된 데이터 처리부(600)가 담당한다. 데이터 처리부(600)는 센싱부(300)에서 측정된 가스량 측정챔버(100) 내부의 온도와 압력 등의 데이터를 수신하고 이를 기초로 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피 또는 이차전지(B) 셀에서 벤팅된 가스량을 산출할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 데이터 처리부(600)는 미리 입력된 보정챔버(500)의 부피 V2와 센싱부(300)로부터 상기 P1,P2의 수치를 입력받아 V1을 계산하도록 프로그래밍될 수 있다. 또한 데이터 처리부(600)는 이와 같이 계산된 V1의 값을 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이차전지 벤팅 가스량 측정은 가스량 측정챔버(100)와 연결된 모든 밸브(V,520,830)를 차단한 상태에서 온도와 전압 조건을 달리하면서 이차전지(B) 셀에서 벤팅되는 가스량을 측정한다.
이때, 이차전지(B) 셀에서 벤팅되는 가스량은 전술한 바와 같이 이상기체 상태방정식을 활용하여 다음의 수식에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112014117784377-pat00006
여기서 Δn은 가스량 측정챔버(100) 내부 기체의 몰수 변화량이고, V1은 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피이고, R은 기체 상수이고, P3는 이차전지(B)에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버(100)의 기체 압력이고, T3는 이차전지(B)에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버(100)의 온도이고, P4는 이차전지(B)에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버(100)의 기체 압력이고, T4는 이차전지(B)에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버(100)의 온도를 의미한다. 부연하면, 보일-샤를의 법칙에 따라 기체의 온도,압력,부피 사이에는 P*V=n*R*T의 관계가 성립한다. 즉, 이차전지(B) 셀에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버(100)의 기체방정식은 n1*R*T3=P3*V1와 같고, 이차전지(B) 셀에서 가스가 벤팅된 후, 기체방정식은 n2*R*T4=P4*V1와 같다. 여기서 n1은 비활성 기체의 몰수, n2는 비활성 기체와 벤팅된 가스의 총 몰수를 의미한다. 따라서 이들 기체방정식을 정리하면 가스량 측정챔버(100) 내부 기체의 몰수 변화량을 구할 수 있고 몰수의 변화량은 이차전지(B) 셀에서 벤팅된 가스량을 의미한다. 즉, 이차전지(B) 셀에서 벤팅된 가스의 부피는 Δn * 22.4L가 된다.
그리고 이차전지(B) 셀에서 벤팅된 가스량의 계산은 전술한 데이터 처리부(600)에서 프로세싱할 수 있다. 즉, 데이터 처리부(600)는 실험전 계산되어 미리 저장된 V1 값과 센싱부(300)로부터 압력, 온도 데이터 예컨대, 상기 P3,P4,T3,T4 값을 입력받아 가스 벤팅 전후의 기체의 몰수 변화량, 벤팅된 가스의 부피를 산출해 디스플레이장치에 표시할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 분석장치(1000)는 이차전지(B) 셀에서 벤팅된 가스를 포집해 그 성분을 분석하기 위한 가스포집부(800)를 더 포함한다. 본 실시예에 따른 가스포집부(800)는 복수의 제1 유관(810), 복수의 제2 유관(820), 밸브부재(830) 및 포집챔버(840)를 구비할 수 있다.
복수의 제1 유관(810)은, 도 2와 같이, 가스량 측정챔버(100)의 높이방향을 따라 병렬적으로 가스량 측정챔버(100)에 연결될 수 있다. 예컨대, 벤팅된 가스는 프로펜, 에틸렌, 이산화탄소, 수소 등의 기체를 포함할 수 있고 이들 기체들은 그 중량에 따라 가스량 측정챔버(100)의 상하로 나뉘어 분포될 수 있다. 따라서 제1 유관(810)을 가스량 측정챔버(100)의 높이방향을 따라 마련하여 중량에 따라 예상 가능한 기체들을 선택적으로 포집할 수 있다. 참고로, 복수의 제1 유관(810)에 미리 진공압을 조성함으로서 벤팅 가스량을 측정한 후 가스량 측정챔버(100)에 잔존하는 기체들이 음압에 의해 복수의 제1 유관(810)으로 흡인되도록 할 수 있다.
그리고 제1 유관(810)은, 도 3과 같이, 길이방향을 따라 상호 분해 조립가능한 단위 제1 유관(810a)을 포함할 수 있다. 제1 유관(810)이 분해, 조립가능하게 구성됨으로서 확정성 및 유지, 보수의 편의성이 높아질 수 있다.
밸브부재(830)는 제1 유관(810)의 가스가 제2 유관(820)으로 선택적으로 흡인되도록 제2 유관(820)을 개폐시키는 역할을 한다. 도 3과 같이, 밸브부재(830)는 양단이 단위 제1 유관(810) 사이에 결합되도록 구성될 수 있다.
제2 유관(820)은 일단이 밸브부재(830)에 연결되고 타단은 포집챔버(840)와 연결된다. 이러한 제2 유관(820)은 제1 유관(810)에서 소정의 간격마다 분기되는 구성으로 복수 개가 마련될 수 있다. 벤팅된 가스량과 포집챔버(840)의 크기 및 구성에 따라 제2 유관(820)의 개수는 적절히 조절될 수 있다. 이러한 제1 유관(810)과 제2 유관(820)은, 예컨대, 스테인리스 재질의 튜브로 구현될 수 있다.
포집챔버(840)는 제2 유관(820)을 통해 벤팅된 가스가 포집되는 장소를 형성한다. 포집챔버(840)에서는 가스의 정성분석이 수행될 수 있다. 가스 정성분석은 일반적으로 알려진 가스 분석 방법에 의해 진행될 있다. 예컨대, 적외선을 대상 가스에 비추어 특정 성분의 농도를 연속적으로 분석하는 적외선 가스분석계, 광전변환기를 이용한 광전광도계, 기타 가스 검지관, 일산화탄소 분석계, 이산화탄소 분석계 및 탄화수소 분석계 등이 사용될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스량을 분석하기 위한 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 벤팅 가스의 성분을 분석하기 위한 방법을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 분석장치(1000)를 이용한 이차전지 벤팅 가스 분석방법에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 이차전지 벤팅 가스 분석방법은 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버(100) 내부에 이차전지(B)를 배치하고 가스량 측정챔버(100)에 진공 상태를 조성하는 단계(S100)와, 가스량 측정챔버(100)에 비활성 기체를 공급하는 단계(S200)와, 가스량 측정챔버(100)와 미리 결정된 부피를 가지는 보정챔버(500)를 연통시킨 다음 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피를 산출하는 단계(S300)와, 이차전지(B)를 충방전시켜 가스를 벤팅시키는 단계(S400)와, 이차전지(B)에서 가스가 벤팅되기 전 가스량 측정챔버(100) 내부의 비활성 기체의 몰수와 이차전지(B)에서 가스가 벤팅된 후 가스량 측정챔버(100) 내부 기체의 총몰수를 비교하여 이차전지(B)에서 벤팅된 가스량을 산출하는 단계(S500)를 포함한다.
먼저, 진공 상태를 조성하는 단계(S100)에서는 분석장치(1000)의 모든 밸브를 개방하여 가스량 측정챔버(100) 뿐만 아니라 가스포집부(800) 및 보정챔버(500)에 진공 상태를 조성한다. 진공이 형성된 가스포집부(800)는 이후 가스량 측정챔버(100)와의 압력차를 이용해 벤팅된 가스를 원활하게 흡인할 수 있다.
그 다음, 분석장치(1000)의 모든 밸브를 닫고 가스량 측정챔버(100)에 비활성 기체를 넣는다(S200). 전술한 바와 같이, 비활성 기체를 사용함으로써 이상기체 상태방정식을 활용하더라도 재현성있는 결과값을 산출할 수 있다.
그 다음, 센싱부(300)를 통해 가스량 측정챔버(100)의 내부 압력을 측정한다. 측정된 압력값은 데이터 처리부(600)에 입력될 수 있다. 물론, 데이터 처리부(600)의 구성을 생략하고 사용자가 직접 상기 압력값을 기록할 수도 있다.
그 다음, 보정챔버(500)를 가스량 측정챔버(100)와 연통시켜 비활성 기체가 보정챔버(500) 내부로 확산되도록 한다. 센싱부(300)에의해 변화된 압력값이 측정되고 측정된 압력값은 데이터 처리부(600)에 입력될 수 있다. 이에 따라 보정챔버(500)를 가스량 측정챔버(100)와 연통시킨 전과 후 비활성 기체의 부피, 압력 변화에 기초해 가스량 측정챔버(100)의 보정된 부피를 산출할 수 있다.(S300) 이에 대한 자세한 설명은 전술한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
그 다음, 가스량 측정챔버(100)에 다시 진공 상태로 조성하고 비활성 기체를 채워 넣을 수 있다. 이러한 과정은 가스량 측정챔버(100)의 환경 조건에 따라 생략될 수 있다.
그 다음, 가스량 측정챔버(100)의 압력과 온도를 미리 측정하여 데이터 처리부(600)에 저장하고 이차전지(B) 셀에 전류를 인가하거나 이차전지(B) 셀이 방전될 수 있도록 한다. 이때, 전압과 온도 조건을 달리하면서 이차전지(B) 셀을 충전 또는 방전시킬 수 있다(S400). 그리고 특정 전압, 온도, 시간 경과 시점에 가스량 측정챔버(100)의 온도, 압력을 다시 측정하고 데이터 처리부(600)에 저장한다. 이에 따라 데이터 처리부(600)는 가스 벤팅 전과 후의 기체방정식을 비교해 벤팅된 가스의 몰수와 부피를 산출한다(S500). 이에 대한 자세한 설명은 전술한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
한편, 벤팅된 가스의 정성분석 방법은, 이차전지(B)에서 벤팅된 가스를 음압으로 가스량 측정챔버(100)와 연결된 가스포집부(800)로 이송시키는 단계(S600)와, 가스포집부(800)로 이송된 가스를 성분별로 정성분석하는 단계(S700)를 포함한다.
가스 포집단계(S600)는 가스포집부(800)에 형성된 진공압에 의해 수행될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 초기에 가스포집부(800)는 진공펌프(700)의 구동에 의해 진공 상태가 유지된다. 따라서 이차전지(B)에서 가스가 벤팅되면 가스량 측정챔버(100)는 압력이 상승하고 이러한 압력차에 의해 상기 가스가 가스포집부(800)로 흡인될 수 있다.
그 다음, 가스포집부(800)의 포집챔버(840)로 흡인된 가스는 일반적으로 알려진 가스 분석법에 의해 정성 분석이 수행될 수 있다. 예컨대, 적외선을 대상 가스에 비추어 특정 성분의 농도를 연속적으로 분석하는 적외선 가스분석계, 광전변환기를 이용한 광전광도계, 기타 가스 검지관, 일산화탄소 분석계, 이산화탄소 분석계 및 탄화수소 분석계 등이 사용될 수 있다(S700).
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 관측자의 보는 위치나 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
100 : 가스량 측정챔버
200 : 충방전부
300 : 센싱부
400 : 비활성 기체 공급부
500 : 보정챔버
600 : 데이터 처리부
700 : 진공펌프
800 : 가스포집부
810 : 제1 유관
820 : 제2 유관
830 : 밸브부재
840 : 포집챔버

Claims (14)

  1. 내부에 실험 자재 및 이차전지가 수용되는 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버;
    상기 이차전지를 충방전시키도록 상기 이차전지의 전극단자와 전기적으로 연결되는 충방전부;
    상기 가스량 측정챔버의 압력과 온도를 센싱하는 센싱부;
    상기 가스량 측정챔버에 비활성 기체를 공급하는 비활성 기체 공급부; 및
    미리 결정된 부피를 가지며, 상기 가스량 측정챔버와 선택적으로 연통되는 보정챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스량 측정챔버와 상기 보정챔버를 연결하는 챔버 연결관; 및
    상기 챔버 연결관를 개폐시키는 개폐밸브를 더 포함하며,
    상기 개폐밸브는 상기 가스량 측정챔버에 상기 비활성 기체가 공급된 후 개방되는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부에서 측정된 상기 가스량 측정챔버 내부의 온도와 압력 데이터를 수신하여 상기 가스량 측정챔버에서 상기 이차전지와 실험 자재의 부피를 제외한 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피 및 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 데이터 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 아래의 수식을 이용하여 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출하는 것을 특징으로하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
    Figure 112014117784377-pat00007

    ( V1 : 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피, V2 : 상기 부피 보정용 챔버의 부피, P1 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통되기 전 상태의 기체 압력, P2 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통된 상태의 기체 압력 )
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 아래의 수식을 이용하여 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
    Figure 112014117784377-pat00008

    ( Δn : 가스량 측정챔버 내부 기체의 몰수 변화량, V1 : 가스량 측정챔버의 보정된 부피, R : 기체 상수, P3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 기체 압력, T3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 온도, P4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 기체 압력, T4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 온도 )
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스량 측정챔버에 진공 상태를 조성하는 진공펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스량 측정챔버에 연결되어 상기 이차전지에서 발생된 가스를 포집하는 가스포집부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스포집부는,
    상기 가스량 측정챔버의 높이방향을 따라 병렬적으로 상기 가스량 측정챔버와 연결되는 복수의 제1 유관;
    상기 제1 유관에서 소정의 간격마다 분기되는 복수의 제2 유관;
    상기 제2 유관을 개폐시키는 밸브부재; 및
    상기 복수의 제2 유관과 연결되어 가스가 포집되는 포집챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 유관은 길이 방향을 따라 상호 조립가능한 단위 제1 유관을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석장치.
  10. 밀폐된 공간을 형성하는 가스량 측정챔버 내부에 이차전지를 배치하고 상기 가스량 측정챔버에 진공 상태를 조성하는 단계;
    상기 가스량 측정챔버에 비활성 기체를 공급하는 단계;
    상기 가스량 측정챔버와 미리 결정된 부피를 가지는 보정챔버를 연통시킨 다음 상기 가스량 측정챔버에서 상기 이차전지를 제외한 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출하는 단계;
    상기 이차전지를 충방전시켜 가스를 벤팅시키는 단계; 및
    상기 이차전지에서 가스가 벤팅되기 전 상기 가스량 측정챔버 내부의 기체의 총몰수와 상기 이차전지에서 가스가 벤팅된 후 상기 가스량 측정챔버 내부의 기체의 총몰수를 비교하여 상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피를 산출하는 단계는, 아래의 수식을 이용하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법.
    Figure 112017006398345-pat00009

    ( V1 : 상기 가스량 측정챔버의 보정된 부피, V2 : 상기 부피 보정용 챔버의 부피, P1 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통되기 전 상태의 기체 압력, P2 : 상기 가스량 측정챔버와 상기 부피 보정용 챔버가 연통된 상태에서의 기체 압력 )
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이차전지에서 벤팅된 가스량을 산출하는 단계는 아래의 수식을 이용하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법.
    Figure 112014117784377-pat00010

    ( Δn : 가스량 측정챔버 내부 기체의 몰수 변화량, V1 : 가스량 측정챔버의 보정된 부피, R : 기체 상수, P3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 기체 압력, T3 : 이차전지에서 가스 벤팅전 가스량 측정챔버의 온도, P4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 기체 압력, T4 : 이차전지에서 가스 벤팅후 가스량 측정챔버의 온도 )
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이차전지에서 벤팅된 가스를 음압으로 상기 가스량 측정챔버와 연결된 가스포집부로 이송시키는 단계; 및
    상기 가스포집부로 이송된 가스를 성분별로 정성분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스포집부는,
    상기 가스량 측정챔버의 높이방향을 따라 병렬적으로 상기 가스량 측정챔버와 연결되는 복수의 제1 유관;
    상기 제1 유관에서 소정의 간격마다 분기되는 복수의 제2 유관;
    상기 제2 유관을 개폐시키는 밸브부재; 및
    상기 복수의 제2 유관과 연결되어 가스가 포집되는 포집챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 벤팅 가스 분석방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106876817B (zh) * 2016-12-21 2019-04-12 杭州伯坦科技工程有限公司 检测电池内部压强的方法及电池内部压强检测件
KR102256488B1 (ko) * 2017-09-14 2021-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지용 가스측정장치
EP3703176A4 (en) * 2017-10-26 2020-11-04 LG Chem, Ltd. DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR COLLECTING GASES GENERATED IN A SECONDARY BATTERY
WO2019235757A1 (ko) * 2018-06-07 2019-12-12 주식회사 엘지화학 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석 장치
KR20190139122A (ko) 2018-06-07 2019-12-17 주식회사 엘지화학 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석용 챔버 및 시스템
KR102385711B1 (ko) * 2018-06-07 2022-04-12 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 내부 발생 가스 실시간 분석 장치
CN109738329A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 蜂巢能源科技有限公司 用于测量电芯产气量的测量装置和测量方法
KR102676976B1 (ko) 2019-01-03 2024-06-20 에스케이온 주식회사 이차전지 가스 분석장치
CN109883880A (zh) * 2019-02-01 2019-06-14 中国科学院物理研究所 电池极片产气原位检测装置
KR102197731B1 (ko) * 2019-07-24 2021-01-04 정종홍 이차전지 제조용 디가스 장치
CN114258611B (zh) * 2020-07-10 2023-11-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池的箱体、电池、用电装置、制备电池的方法和装置
WO2022006892A1 (zh) 2020-07-10 2022-01-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池、用电装置、制备电池的方法和装置
WO2022006895A1 (zh) 2020-07-10 2022-01-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池及其相关装置、制备方法和制备设备
KR20230064919A (ko) * 2021-11-04 2023-05-11 주식회사 엘지에너지솔루션 가스 분석 장치
KR20240070094A (ko) * 2022-11-14 2024-05-21 (주)에스씨에스 배터리 셀 시험 시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313437A (ja) 2001-04-10 2002-10-25 Asahi Kasei Corp 密閉電池内の気体量測定方法およびその装置
KR100832245B1 (ko) 2007-01-31 2008-05-28 오성엘에스티(주) 산업용 배터리 성능 검사용 가스 포집 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313437A (ja) 2001-04-10 2002-10-25 Asahi Kasei Corp 密閉電池内の気体量測定方法およびその装置
KR100832245B1 (ko) 2007-01-31 2008-05-28 오성엘에스티(주) 산업용 배터리 성능 검사용 가스 포집 장치

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