KR101742186B1 - 고밀도 전해액 함침용 지그 - Google Patents

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Abstract

한번에 다수의 권취소자를 함침할 수 있고, 전해액의 밀도가 높아 권취소자가 떠오르는 것을 막아 함침의 효율성을 높일 수 있는 고밀도 전해액 함침용 지그에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 고밀도 전해액에 함침시키기 위한 고밀도 전해액 함침용 지그로서, 상기 복수의 권취소자를 삽입하기 위한 복수의 권취소자 삽입 홈을 갖는 지그 몸체; 및 상기 복수의 권취소자 삽입 홈 내의 바닥면 및 측 벽면에 장착되어, 상기 복수의 권취소자를 고정하는 권취소자 고정 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고밀도 전해액 함침용 지그{JIG FOR IMPREGNATING HIGH DENSITY ELECTROLYTE}
본 발명은 고밀도 전해액 함침용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한번에 다수의 권취소자를 함침할 수 있고, 고밀도의 전해액을 사용하는 것에 의해 권취소자가 떠오르는 것을 막아 함침의 효율성을 높일 수 있는 고밀도 전해액 함침용 지그에 관한 것이다.
2차 전지 및 전기이중층 커패시터에서는 젤리롤 형태의 권취소자가 많이 사용되고 있다. 전해액으로는 밀도가 대략 0.6 ~ 1.2g/cm3인 것이 주로 사용되고 있으나, 최근 고온 및 난연성 특성으로 고점도 및 고밀도 계열의 사용도 증가하고 있는 추세이다.
현재, 일반적으로 사용 중인 전해액의 용매로는 아세토니트릴(Acetonitrile, AN), 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate, PC), DMC(Dimethyl Carbonate), EC(Ethylene Carbonate) 등이 있으며, 0.6~1.2g/cm3의 밀도를 갖는다. 최근 용융염(molten salt)의 일종인 이온성 액체(Ionic liquid)의 사용이 증가하고 있으며, 이러한 이온성 액체는 0.8~1.8g/cm3의 밀도를 가지고 있다. 따라서, 고밀도의 전해액이라 함은 1.2 ~ 1.8g/cm3의 밀도 범위를 갖는 것으로 정의할 수 있다.
일반적으로, 저밀도나 중밀도의 전해액을 이용하는 2차 전지 및 전기이중층 커패시터의 경우, 낮은 밀도가 권취소자의 함침 과정에 있어서 큰 영향이 없으나, 전해액의 밀도가 1.2g/cm3 이상으로 높아지는 고밀도에서는 높은 밀도로 인하여 상온 및 상압에서의 함침성이 매우 나빠지는 문제가 있었다.
특히, 종래에는 권취소자를 전해액에 함침시킨 다음 케이스에 내장시킨 후, 커링 또는 용접 과정을 커쳐 전기이중층 커패시터를 제조하였다. 이때, 사용되는 전해액의 밀도가 낮을 경우에는 함침 제조 과정의 문제가 없었다.
그러나, 고밀도의 전해액을 사용하여 함침할 경우에는 권취소자가 전해액에 떠오르는 현상으로 인하여 함침 효율이 저하되는 문제가 있으며, 권취소자가 전해액에 일부 잠겼을 경우 매우 오랜 시간의 함침 과정을 거쳐야 하는 문제로 인하여 작업성이 저조하였으며, 함침 조의 크기에 따라 낭비되는 전해액이 다량 발생할 뿐만 아니라, 권취소자의 단자에 전해액이 묻어 부식, 용접 불량 등의 현상이 발생하는 문제가 있었다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0032711호(2014.03.17 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 전해액 주입방법, 및 전해액 함침도가 높은 이차전지가 기재되어 있다.
본 발명은 한번에 다수의 권취소자를 함침할 수 있고, 고밀도의 전해액을 사용하는 것에 의해 권취소자가 떠오르는 것을 막아 함침의 효율성을 높일 수 있는 고밀도 전해액 함침용 지그를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 고밀도 전해액에 함침시키기 위한 고밀도 전해액 함침용 지그로서, 상기 복수의 권취소자를 삽입하기 위한 복수의 권취소자 삽입 홈을 갖는 지그 몸체; 및 상기 복수의 권취소자 삽입 홈 내의 바닥면 및 측 벽면에 장착되어, 상기 복수의 권취소자를 고정하는 권취소자 고정 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 권취 소자 삽입 홈은 복수의 권취소자와 동일한 수로 형성되며, 상기 지그 몸체의 내부에 매트릭스 형태로 배열된다.
또한, 상기 권취소자 고정 가이드는 SUS(stainless steel) 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 권취소자 고정 가이드는 바닥면으로부터 윗면으로 갈수록 폭이 감소하는 테이퍼(taper) 단면을 가질 수 있다.
이때, 상기 권취소자 고정 가이드는 탄성력에 의해, 상기 복수의 권취소자 삽입 홈 내에 삽입되는 복수의 권취소자와 강제 끼움 맞춤 형태로 밀착된다.
상기 고밀도 전해액은 1.2g/cm3 이상의 밀도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 지그 몸체의 권취소자 삽입 홈 내에 복수의 권취소자를 삽입한 후, 전해액이 채워진 함침 조 내에서 함침시킬 경우, 복수의 권취소자를 한번에 다량으로 함침시킬 수 있으므로 전해액 함침 공정의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 1.2g/cm3 이상의 밀도를 갖는 고밀도 전해액 내에서 함침 공정을 수행하더라도, 권취소자 삽입 홈 내에 삽입되는 권취소자를 권취소자 고정 가이드를 이용하여 물리적으로 고정하는 것에 의해 고밀도 전해액에 의해 권취소자가 떠오르는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되므로 전해액 함침 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 한번에 다량으로 함침시킬 수 있으므로 전해액의 낭비를 줄임으로써 가격 경쟁력 향상에 기여할 수 있으며, 고밀도 전해액에 의해 권취소자가 떠오르는 것이 방지되어 권취소자의 단자에 전해액이 묻을 염려가 없어 단자의 부식 및 용접 불량 등의 문제를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 이용한 함침 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그(100)는 복수의 권취소자(미도시)를 고밀도 전해액에 함침시키기 위한 것으로, 이를 위해 지그 몸체(120) 및 권취소자 고정 가이드(140)를 포함한다.
지그 몸체(120)는 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 다양한 형태를 가질 수 있다. 이러한 지그 몸체(120)는 복수의 권취소자를 삽입하기 위한 복수의 권취소자 삽입 홈(125)을 갖는다.
이때, 권취소자 삽입 홈(125)은 권취소자와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 권취소자 삽입 홈(125)의 높이는 권취소자의 높이보다 높은 것이 바람직한데, 이는 권취소자 삽입 홈(125)의 높이가 권취소자의 높이보다는 커야 권취소자를 권취소자 삽입 홈(125) 내에 안정적으로 탑재하는 것이 용이하기 때문이다.
이러한 권취소자 삽입 홈(125)은 복수의 권취소자와 동일한 수로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 권취소자 삽입 홈(125)은, 평면상으로 볼 때, 지그 몸체(120)의 내부에 매트릭스 형태(matrix type)로 배열된다. 도 2에서는 권취소자 삽입 홈(125)이 3 × 5 매트릭스 배열로 설계된 것을 일 예로 나타내었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 권취소자 삽입 홈(125)은 2 × 3, 2 × 4, 2 × 5, 3 × 3, 3 × 4, 3 × 6, 4 × 2, 4 × 3, 4 × 4 등 다양한 형태의 매트릭스 배열로 설계될 수 있다.
이와 같이, 지그 몸체(120)의 권취소자 삽입 홈(125) 내에 복수의 권취소자를 삽입한 후, 전해액이 채워진 함침 조(미도시) 내에 함침시킬 경우, 복수의 권취소자를 한번에 다량으로 함침시킬 수 있으므로 전해액 함침 공정의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
권취소자 고정 가이드(140)는 복수의 권취소자 삽입 홈(125) 내의 바닥면 및 측 벽면에 장착되어, 복수의 권취소자를 고정한다. 이러한 권취소자 고정 가이드(140)는 복수의 권취소자 삽입 홈(125) 내의 바닥면 및 측 벽면의 전면에 형성되어 일체로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 권취소자 고정 가이드(140)는 복수의 권취소자 삽입 홈(125) 내의 바닥면 및 마주보는 양측 측 벽면에 각각 형성되어 상호 간이 대칭 구조로 이격 배치될 수도 있다.
특히, 권취소자 고정 가이드(140)는 고밀도 전해액과의 반응성이 없으며, 탄성을 갖는 금속 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 권취소자 고정 가이드(140)로는 SUS(stainless steel) 재질이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 고밀도 전해액이란 용융염(molten salt)의 일종인 이온성 액체(Ionic liquid)를 사용한 전해액을 통칭한다. 따라서, 본 발명에서 고밀도의 전해액은 1.2 ~ 1.8g/cm3의 밀도 범위를 갖는 것으로 정의할 수 있다.
이때, 권취소자 고정 가이드(140)의 경우, 권취소자 삽입 홈(125) 내의 바닥면 및 측 벽면에 형성되어, 권취소자 삽입 홈(125) 내에 삽입되는 권취소자의 외주면을 안정적으로 고정하기 위한 목적으로 형성된다.
이를 위해, 권취소자 고정 가이드(140)는 바닥면으로부터 윗면으로 갈수록 폭이 감소하는 테이퍼(taper) 단면을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 권취소자 고정 가이드(140)를 탄성을 갖는 재질로 테이퍼 단면을 갖도록 형성할 시, 권취소자 삽입 홈(125) 내에 삽입되는 권취소자의 하측 부분이 탄성력을 갖는 권취소자 고정 가이드(140)에 의해 강제 끼움 맞춤 형태로 밀착되어 고밀도 전해액을 이용한 함침 공정을 실시하더라도 권취소자가 떠오르는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.
따라서, 권취소자를 1.2g/cm3 이상, 보다 구체적으로는 1.2 ~ 2.0g/cm3의 밀도를 갖는 고밀도 전해액 내에서 함침 공정을 수행하더라도, 권취소자 삽입 홈(125) 내에 삽입되는 권취소자를 권취소자 고정 가이드(140)가 물리적으로 고정하고 있기 때문에 밀도가 높은 고밀도 전해액에 의해 권취소자가 떠오르는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되므로 전해액 함침 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그를 이용한 함침 공정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고밀도 전해액(220)이 채워진 함침 조(210) 내에 지그 몸체(120)의 복수의 권취소자 삽입 홈(125) 내에 복수의 권취소자(200)가 삽입된 고밀도 전해액 함침용 지그(100)를 투입하는 방식으로 전해액 함침 공정이 수행된다.
이때, 1.2g/cm3 이상의 밀도를 갖는 고밀도 전해액(220) 내에서 함침 공정을 수행하더라도, 권취소자 삽입 홈(125) 내에 삽입되는 권취소자(200)를 권취소자 고정 가이드(140)가 물리적으로 고정하고 있기 때문에 밀도가 높은 고밀도 전해액(220)에 의해 권취소자(200)가 떠오르는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 권취소자 고정 가이드(140)를 이용하여 복수의 권취소자(200)를 안정적으로 고정함으로써, 고밀도 전해액(220)을 사용하는 것에 의해 권취소자(200)가 떠오르는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되므로 전해액 함침 효율성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고밀도 전해액(220)에 의해 권취소자(200)가 떠오르는 것이 방지되어 권취소자(200)의 단자(205)에 전해액이 묻을 염려가 없어 단자(205)의 부식 및 용접 불량 등의 문제를 개선할 수 있게 된다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 지그 몸체의 권취소자 삽입 홈 내에 복수의 권취소자를 삽입한 후, 전해액이 채워진 함침 조 내에서 함침시킬 경우, 복수의 권취소자를 한번에 다량으로 함침시킬 수 있으므로 전해액 함침 공정의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 1.2g/cm3 이상의 밀도를 갖는 고밀도 전해액 내에서 함침 공정을 수행하더라도, 권취소자 삽입 홈 내에 삽입되는 권취소자를 권취소자 고정 가이드를 이용하여 물리적으로 고정하는 것에 의해 고밀도 전해액에 의해 권취소자가 떠오르는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 되므로 전해액 함침 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고밀도 전해액 함침용 지그는 복수의 권취소자를 한번에 다량으로 함침시킬 수 있으므로 전해액의 낭비를 줄임으로써 가격 경쟁력 향상에 기여할 수 있으며, 고밀도 전해액에 의해 권취소자가 떠오르는 것이 방지되어 권취소자의 단자에 전해액이 묻을 염려가 없어 단자의 부식 및 용접 불량 등의 문제를 개선할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 고밀도 전해액 함침용 지그
120 : 지그 몸체
125 : 권취소자 삽입 홈
140 : 권취소자 고정 지지대
200 : 권취소자
210 : 함침 조
220 : 고밀도 전해액

Claims (6)

  1. 복수의 권취소자를 고밀도 전해액에 함침시키기 위한 고밀도 전해액 함침용 지그로서,
    상기 복수의 권취소자를 삽입하기 위한 복수의 권취소자 삽입 홈을 갖는 지그 몸체; 및
    상기 복수의 권취소자 삽입 홈 내의 바닥면 및 측 벽면에 장착되어, 상기 복수의 권취소자를 고정하는 권취소자 고정 가이드;를 포함하며,
    상기 권취소자 고정 가이드는 바닥면으로부터 윗면으로 갈수록 폭이 감소하는 테이퍼(taper) 단면을 갖고,
    상기 권취소자 고정 가이드는 탄성력에 의해, 상기 복수의 권취소자 삽입 홈 내에 삽입되는 복수의 권취소자와 강제 끼움 맞춤 형태로 밀착되어, 상기 고밀도 전해액에 함침시킬 시 복수의 권취소자가 떠오르는 것이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 고밀도 전해액 함침용 지그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권취 소자 삽입 홈은
    상기 복수의 권취소자와 동일한 수로 형성되며, 상기 지그 몸체의 내부에 매트릭스 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 고밀도 전해액 함침용 지그.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 권취소자 고정 가이드는
    SUS(stainless steel) 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 고밀도 전해액 함침용 지그.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 전해액은
    1.2 ~ 1.8g/cm3의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 고밀도 전해액 함침용 지그.
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