KR101778829B1

KR101778829B1 - 단락 측정 장치

Info

Publication number: KR101778829B1
Application number: KR1020130146980A
Authority: KR
Inventors: 허준우; 김혁수; 구대근; 유덕현; 남상봉; 이향목; 안창범
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2017-09-14
Also published as: KR20150062387A

Abstract

본 발명에 따른 단락 측정 장치는 스택 폴딩형 전극 조립체에 포함된 바이셀(Bi-cell)의 양극과 음극 사이에 단락 여부를 측정하는 단락 측정 장치에 관한 것으로서, 전극 조립체를 가압하는 가압 평판부 및 가압 평판부의 가압 면 상에서 돌출한 가압 돌출부를 포함한다.

Description

단락 측정 장치{SHORT CIRCUIT DETECTION DEVICE}

본 발명은 단락 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극 조립체에 포함된 바이셀(Bi-cell) 간의 양극과 음극 사이에 단락 여부를 용이하게 검출하기 위한 단락 측정 장치에 관한 것이다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리-롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리막으로 권취한 스택 폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.

이 중 스택 폴딩형 전극 조립체에 포함된 바이셀(Bi-cell) 간의 양극과 음극 사이에 단락 여부를 측정하기 위하여, 기존의 단락 측정 장치에는 압력 인가 장치가 존재하였다. 그런데 이러한 압력인가 장치를 사용할 시, 전극 조립체의 가장자리 부분에서 분리막 접힘 등에 의한 미세한 단락을 검출하기 위해서는 반드시 강한 압력이 필요하였다. 강한 압력으로 전극 조립체를 가압할 시, 전극 및 분리막 등이 손상될 우려가 있으므로 문제되었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 폴딩 되는 바이셀과 바이셀 사이의 분리막 접힘 현상 등으로 인한 단락 여부를 측정하되, 측정 과정에서 더 작은 압력으로도 측정이 가능함으로 인하여 전극 및 분리막 등의 손상 우려가 적은 단락 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 단락 측정 장치는 스택 폴딩형 전극 조립체에 포함된 바이셀(Bi-cell) 간의 양극과 음극 사이에 단락 여부를 측정하는 단락 측정 장치에 관한 것으로서, 전극 조립체를 가압하는 가압 평판부 및 가압 평판부의 가압 면 상에서 돌출한 가압 돌출부를 포함한다.

본 발명에 따른 단락 측정 장치는 전극 조립체를 가압하는 가압 평판부 및 가압 평판부의 가압 면 상에서 돌출한 가압 돌출부를 구비함으로 인하여, 폴딩 되는 바이셀과 바이셀 사이의 단락 여부를 더 작은 압력으로 측정할 수 있어, 전극 및 분리막 등의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 전극 조립체 내부 바이셀 간의 단락 여부를 측정하는 단락 측정 장치의 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치의 정면도
도 3은 가압 돌출부가 없는 단락 측정 장치로 단락 여부를 측정하는 상태를 도시하는 도면
도 4는 도 2에 도시된 단락 측정 장치를 이용하여 단락 여부를 측정하는 상태를 도시하는 도면

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 전극 조립체 내부 바이셀 간의 단락 여부를 측정하는 단락 측정 장치의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치의 정면도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치에 대해 상술한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치(110)는 도 1에서 도시된 바와 같이 단락 측정 장치(110)의 아래 방향으로 스택 폴딩형 전극 조립체(130)를 위치시킨 후, 가압 면(113)으로 전극 조립체(130)를 가압하여 전극 조립체(130) 내부의 바이셀과 바이셀 간의 단락 여부를 측정한다. 스택 폴딩형 전극 조립체(130)는 펼쳐진 분리막(135)에 수개의 바이셀들을 나열하고, 분리막(135)을 말아서 만들어 진다. 이 과정에서 분리막(135)이 접히는 현상이 발생할 수 있고 그에 따라 바이셀의 양극(131)과 또 다른 바이셀의 음극(133)이 서로 맞닿게 되는 단락(short) 현상이 발생할 수 있다. 단락 측정 장치(110)는 전극 조립체(130)를 가압하여 단락 현상이 발생할 대상 부위를 서로 확실하게 맞닿게 하여 직접 단락 시킴으로써, 전극의 단락을 단락 측정 센서(115)를 통해 검출해 내기 위한 측정 장치이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치(110)는 가압 평판부(111) 및 가압 돌출부(117)를 포함한다. 도 2에서 가압 평판부(111) 및 가압 돌출부(117)가 도시되고 있다. 단락 측정 장치(110)의 가압 평판부(111)는 아래 방향에 있는 전극 조립체(130)를 향하여 아래 방향으로 이동하며, 전극 조립체(130)를 아래 방향으로 가압한다. 가압 평판부(111)의 아랫 면은 가압 면(113)으로서 전극 조립체(130)와 직접적으로 맞닿고 전극 조립체(130)를 가압한다. 가압 면(113)은 평평한 형상을 하여 전극 조립체(130)를 고르게 가압할 수 있다.

가압 돌출부(117)는 가압 면(113) 상에서 전극 조립체(130)가 있는 아래 방향으로 돌출한다. 가압 돌출부(117)는 가압 면(113) 상에서 전극 조립체(130)가 있는 방향을 향하여 수직으로 돌출한다. 그러나 가압 돌출부(117)가 가압 면(113)에 수직하게 돌출되는 것으로만 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 즉, 가압 돌출부(117)는 가압 면(113)에 대하여 다양한 각도로 돌출될 수 있다.

도 3은 가압 돌출부가 없는 단락 측정 장치로 단락 여부를 측정하는 상태를 도시하는 도면이다. 도 4는 도 2에 도시된 단락 측정 장치를 이용하여 단락 여부를 측정하는 상태를 도시하는 도면이다. 이하에서는 도 3 및 도 4을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치의 단락 측정 방식에 대해 상술한다.

가압 돌출부(117)가 없다면, 분리막(135)이 미세하게 접혀 있는 경우 단락을 검출하기 위해서 가압 평판부(111) 가 전극 조립체(130)를 강하게 가압할 필요성이 생긴다. 분리막(135)이 미세하게 접혀 있는 경우 도 3에서 도시되고 있는 것과 같이, 보통의 압력으로 가압 평판부(111) 가 전극 조립체(130)를 가압할 경우 양극(131)과 음극(133)이 서로 맞닿지 않게 된다. 따라서 이렇게 보통의 압력을 가하는 것으로는 분리막(135) 미세 접힘으로 인한 단락 대상 부위를 검출해낼 수가 없다. 이러한 경우 강한 압력으로 가압해야지만 바이셀 간의 양극(131)과 음극(133)을 맞닿게 할 수 있어 단락 대상 부위를 검출해 낼 수 있다.

반면, 도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 단락 측정 장치(110)에 의해 단락 여부를 측정하는 상태가 도시되고 있다. 도 4에서 보듯이 가압 돌출부(117)가 분리막(135)이 접혀 있는 부분에서 양극(131)과 음극(133)을 서로 직접 맞닿게 함으로써 큰 압력이 없이도 단락 여부를 측정할 수 있도록 한다. 이러한 방식으로 가압 돌출부(117)에 의하여 바이셀과 바이셀 사이의 단락 여부를 더 작은 압력으로도 측정할 수 있어, 전극 및 분리막(135) 등의 손상을 방지하면서 단락 여부를 측정할 수 있게 된다.

가압 돌출부(117)는 가압 면(113)의 어느 부위에도 있을 수 있으나, 분리막(135) 접힘 현상이 전극 조립체(130)의 가장자리 부근에 잘 발생하므로 가압 면(113)의 가장자리 부근에 있는 것이 바람직하다.

가압 돌출부(117)는 탄성을 가지는 탄성체로 이루어 지는 것이 바람직하다. 대표적인 탄성체의 예로는 고무 패드를 들 수 있다. 가압 평판부(111) 가 고무 패드로 이루어지는 것이 바람직한 이유는 가압 면(113)이 전극 조립체(130)를 고르게 가압할 수 있기 때문이다. 가압 평판부(111) 가 전극 조립체(130)를 가압하는 과정에서 고무 패드가 압축되어 상하 폭이 줄어들게 되는데, 이렇게 됨으로써 가압 면(113)에서 고무 패드가 부착되지 않은 면 부분도 전극 조립체(130)와 맞닿을 수 있게 된다. 그 결과 고무 패드가 부착된 부분이나 부착되지 않은 부분 모두 전극 조립체(130)를 고르게 가압할 수 있는 것이다. 만일 가압 돌출부(117)가 단단하고 압축이 잘 일어나지 않는 소재로 만들어 진다면, 가압 돌출부(117) 부분만이 전극 조립체(130)와 맞닿고, 가압 면(113)의 나머지 부분은 전극 조립체(130)와 닿지 못하여 적절한 압력을 전극 조립체(130)에 가할 수 없게 될 것이다. 그렇게 된다면 가압 면(113)과 닿지 못하는 전극 조립체(130) 부분에서는 단락 여부를 검출할 수 없게 되는 것이다.

가압 돌출부(117)는 전극 조립체(130)와 맞닿는 면이 곡면으로 이루어 질 수 있다. 곡면으로 이루어질 경우 특정 부위에 대하여 좀더 단락 검출을 용이하게 할 수 있다. 그러면서도, 그 부위에서 전극이나 분리막 손상을 더욱 방지하며 단락 여부를 측정할 수 있다. 특정 부위에서 단락 여부를 검출하기 위하여 둥근 곡면이 아닌 각이 지는 형태로 가압 돌출부(117)를 구성한다면 그 각진 부분이 전극이나 분리막 등에 손상을 줄 수 있다.

가압 돌출부(117)는 가압 면(113) 상에 탈부착이 가능하도록 제작될 수 있다. 가압 돌출부(117)는 반복적으로 사용하였을 시, 마모 등이 발생하여 원래의 형상을 그대로 유지 못할 우려가 크다. 이러한 경우 가압 돌출부(117)를 탈부착 식으로 만들면 가압 돌출부(117)를 손쉽게 교체할 수 있을 것이다. 가압 돌출부(117)를 고정식으로 가압 면(113)에 부착한 경우, 가압 돌출부(117) 교체를 위해서는 가압 평판부(111) 전체를 모두 교체하여야 할 것이므로, 탈착식으로 가압 돌출부(117)를 구성하는 것이 더 편리하고 경제적이다.

110: 단락 측정 장치 111: 가압 평판부
113: 가압 면 115: 단락 측정 센서
117: 가압 돌출부 130: 전극 조립체
131: 양극 133: 음극
135: 분리막 137: 전극 탭

Claims

스택 폴딩형 전극 조립체에 포함된 바이셀(Bi-cell) 간의 양극과 음극 사이에 단락 여부를 측정하는 단락 측정 장치에 있어서,
상기 전극 조립체를 가압하는 가압 평판부; 및
상기 가압 평판부의 가압 면 상에서 돌출한 가압 돌출부를 포함하고,
상기 가압 돌출부는 상기 가압 면의 가장자리 부분에서 돌출하며,
상기 가압 돌출부는 탄성을 가지는 탄성체로 이루어지고,
상기 가압 평판부가 상기 전극 조립체를 가압하는 과정에서 상기 가압 돌출부가 압축되어 상하 폭이 줄어들게 되며, 이렇게 됨으로써 가압 면에서 가압 돌출부가 부착되지 않은 면 부분도 전극 조립체와 맞닿는 단락 측정 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 가압 돌출부는 고무 패드로 이루어진 것을 특징으로 하는 단락 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가압 돌출부는 상기 전극 조립체와 닿는 면이 곡면인 것을 특징으로 하는 단락 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가압 돌출부는 탈부착이 가능한 것을 특징으로 하는 단락 측정 장치.