KR101787168B1 - 이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법에 관한 것으로서, 충방전 핀을 이용하는 이차전지 셀의 충방전 공정을 위하여 상기 이차전지 셀이 삽입되는 안착홈이 형성되는 이차전지 충방전용 트레이에 있어서, 상기 안착홈의 바닥면에는 상기 이차전지 셀의 단부로부터 돌출된 리벳이 삽입되기 위한 삽입홈이 마련되고, 상기 이차전지 셀은 상기 리벳이 상기 안착홈의 바닥면을 향하도록 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 이차전지 충방전 공정 시 트레이 내에서 이차전지 셀의 흔들림에 따라 충방전 핀이 리벳과 캔에 동시에 접촉함에 따라 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있다.

Description

이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법{Charge And Discharge Tray For Secondary Battery And Method Of Charging And Discharging Secondary Battery}

본 발명은 이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지의 충방전 공정 시, 트레이 내에서 이차전지 셀이 흔들림에 의해 충방전 핀이 리벳과 캔에 동시에 접촉함에 의하여 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있는 이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 대표적인 것으로 니켈수소 전지와 리튬 및 리튬이온 전지가 사용되고 있다. 이러한 이차전지 셀은 양극과 세퍼레이터 및 음극을 함께 권취한 전극 조립체가 전해액과 함께 캔의 내부에 수납되고, 그 캔의 개구를 캡 어셈블리로 밀봉하는 구조로 이루어진다. 특히, 각형 이차전지 셀의 경우, 전극 조립체를 각형 캔에 수납하여 이루어진다.

도 1은 이러한 각형 이차전지 셀을 도시한 도면이다. 이와 같은 이차전지 셀을 활성화시키기 위하여 전해액을 캔 내부에 주액한 후 충방전 공정을 수행한다. 충방전 공정 시, 도 2에 도시된 바와 같이, 이차전지 셀을 트레이(120)에 복수 개 마련되는 안착홈(121)에 안착시켜 동시에 활성화시키며, 충방전 공정을 위한 충방전 핀(10)이 이차전지 셀의 리벳(5)과 접촉하여 이차전지 셀을 활성화시킨다.

이러한 이차전지 셀은 탑 캡으로부터 돌출된 리벳(5)은 음극이고, 리벳(5)을 제외한 전체 캔(1)은 양극이다. 이에, 충방전 공정 시 트레이(120) 내에서 이차전지 셀이 흔들리거나 충격에 의해 안착이 제대로 되지 않은 상태에서 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 충방전 핀(10)이 리벳(5)과 캔(1)에 동시에 접촉할 경우, 충방전 핀(10)과 캔이 접촉됨에 따라 외부 단락이 발생할 가능성이 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이차전지 충방전 공정 시 트레이 내에서 이차전지 셀의 흔들림에 의하여 충방전 핀이 리벳과 캔에 동시에 접촉함에 따라 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있는 이차전지 셀 포장 방법 및 이차전지 셀 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이는, 충방전 핀을 이용하는 이차전지 셀의 충방전 공정을 위하여 상기 이차전지 셀이 삽입되는 안착홈이 형성되는 이차전지 충방전용 트레이에 있어서, 상기 안착홈의 바닥면에는 상기 이차전지 셀의 단부로부터 돌출된 리벳이 삽입되기 위한 삽입홈이 마련되고, 상기 이차전지 셀은 상기 리벳이 상기 안착홈의 바닥면을 향하도록 삽입되는 것을 특징으로 한다.

이에, 리벳이 안착홈의 바닥면을 향하도록 삽입됨에 따라 트레이가 이차전지 셀의 흔들림을 잡아주어 충방전 핀이 부적절하게 접촉되어 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있다.

본 발명에서, 상기 삽입홈은 상기 안착홈의 바닥면으로부터 관통형성되고, 상기 충방전 핀이 상기 삽입홈을 통하여 상기 리벳과 직접 접촉하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 삽입홈은 상기 리벳과 대응되는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 삽입홈에 마련되어 상기 리벳과 접촉되는 핀 접속부를 더 포함하고, 상기 핀 접속부를 통하여 상기 충방전 핀과 상기 리벳이 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 핀 접속부는 도전성 금속으로 마련되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 핀 접속부는 상기 삽입홈에 탈착 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 안착홈과 대응되는 위치에 관통홀이 형성되고 상면에 탈착 가능하게 장착되어 상기 안착홈에 안착된 상기 이차전지 셀의 흔들림을 방지하는 고정판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 관통홀은 상기 안착홈보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이 및 이차전지 충방전 방법에 따르면, 이차전지 충방전 공정 시 트레이 내에서 이차전지 셀의 흔들림에 따라 충방전 핀이 리벳과 캔에 동시에 접촉함에 따라 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있다.

도 1은 각형 이차전지 셀을 도시한 도면.
도 2는 종래 이차전지 셀의 트레이 내에서의 충방전 공정의 모습을 도시한 도면.
도 3 내지 도 4는 종래 이차전지 셀의 충방전 공정 시 충방전 핀이 리벳과 캔에 동시에 접촉되는 모습을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전 트레이의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전 트레이의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전 트레이의 제3 실시예를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전 트레이의 고정판이 장착되는 모습을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 이차전지 충방전 공정의 순서를 도시한 도면.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선, 본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이를 설명한 후, 이를 이용하는 이차전지 충방전 방법을 설명한다.

<이차전지 충방전용 트레이>

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이(20)는 이차전지 셀이 안착되기 위한 안착홈(21)이 형성되고, 안착홈(21)의 바닥면에는 이차전지 셀 상부의 탑캡으로부터 돌출된 리벳(5)이 삽입되기 위한 삽입홈(23)이 마련된다. 안착홈(21)의 바닥면에는 리벳(5)이 삽입되기 위한 삽입홈(23)이 마련됨에 따라 이차전지 셀의 상부의 탑캡이 안착홈(21)의 바닥면을 향하도록 삽입된다.

트레이(20)에는 복수 개의 안착홈(21)이 마련되며, 복수 개의 안착홈(21)은 일정하게 배열되어 있다(도 8 참조). 안착홈(21)의 바닥면에는 삽입홈(23)이 마련된다. 삽입홈(23)은 트레이(20)의 상면으로부터 안착홈(21)으로 삽입되는 이차전지 셀의 리벳(5)이 삽입되기 위한 홈이다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 트레이(20)에는 안착홈(21)과 대응되는 위치에 관통홀(31)이 형성되고 상면에 탈착 가능하게 장착되는 고정판(30)을 더 포함한다. 고정판(30)은 안착홈(21)에 안착된 이차전지 셀의 흔들림을 추가적으로 방지하기 위한 것으로, 판 형상으로 형성되며, 안착홈(21)과 대응되는 위치에 관통홀(31)이 형성된다. 이러한 관통홀(31)은 안착홈(21)보다 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 고정판(30)이 트레이(20)에 장착되어 이차전지 셀이 고정판(30)의 관통홀(31)을 통과하며 안착홈(21) 내로 삽입됨에 따라, 충방전 공정 시 이차전지 셀 상부의 추가적인 움직임을 제한한다.

-제1 실시예-

본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이(20)의 제1 실시예를 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입홈(23)은 안착홈(21)의 바닥면으로부터 트레이(20) 외부와 관통되도록 형성된다. 삽입홈(23)은 리벳(5)과 대응되는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다 이에, 삽입홈(23) 내로 삽입된 리벳(5)이 움직이지 않도록, 삽입홈(23) 내벽 트레이(20)가 추가적으로 리벳(5)을 지지할 수 있다.

제1 실시예에 따르면, 안착홈(21)을 통하여 삽입된 이차전지 셀의 리벳(5)은 삽입홈(23) 내에 위치하고, 이차전지 셀의 충방전 공정을 위한 충방전 핀(10)이 삽입홈(23)을 통하여 트레이(20) 외부로부터 삽입홈(23)으로 삽입되어 리벳(5)과 직접 접촉한다. 이 때, 리벳(5)은 삽입홈(23) 내에 위치하여 충방전 공정 시 흔들림이 저감되어 충방전 핀(10)이 이차전지 셀의 캔(1)과 접촉하는 것을 방지한다.

-제2 실시예-

본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이(20)의 제2 실시예를 설명한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 충방전용 트레이(20)의 제2 실시예는 삽입홈(23)에 삽입되도록 마련되어 리벳(5)과 접촉되는 핀 접속부(27)를 더 포함한다. 핀 접속부(27)는 트레이(20) 외부와 트레이(20)의 안착홈(21)에 안착된 이차전지 리벳(5) 사이에 위치하도록 삽입홈(23) 내로 삽입된다. 즉, 핀 접속부(27)는 삽입홈(23)에 탈착 가능하게 장착되며, 삽입홈(23) 일부를 커버한다. 핀 접속부(27)는 도전선 금속 재질로 마련되어, 핀 접속부(27)를 통하여 트레이(20) 외부의 충방전 핀(10)과 리벳(5)이 전기적으로 연결되도록 한다.

제2 실시예에 따르면, 안착홈(21)에 이차전지 셀이 안착되고 삽입홈(23) 내에 리벳(5)이 위치하며, 핀 접속부(27)가 삽입홈(23) 내에 삽입되어 리벳(5)과 접촉된다. 트레이(20) 외부의 충방전 핀(10)이 핀 접속부(27)와 접촉하면, 도전선 금속 재질로 마련된 핀 접속부(27)에 의하여 리벳(5)과 충방전 핀(10)이 전기적으로 연결되며 충방전 공정을 실시할 수 있다. 이와 같이 핀 접속부(27)를 통하여 충방전 핀(10)과 리벳(5)이 접촉하므로 이차전지 셀의 캔(1)과 충방전 핀(10)이 접촉함에 따라 발생하는 외부 단락을 방지할 수 있고, 충방전 공정을 보다 용이하게 할 수 있다.

-제3 실시예-

본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전용 트레이(20)의 제3 실시예를 설명한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 셀 충방전용 트레이(20)의 제 3 실시예는 제2 실시예와 마찬가지로 삽입홈(23)에 삽입되도록 마련되어 리벳(5)과 접촉되는 핀 접속부(27)를 더 포함한다. 다만, 제3 실시예의 핀 접속부(27)는 리벳(5)과 접촉하는 부분의 단면적은 리벳(5)과 대응되도록 마련되고, 트레이(20) 외부의 충방전 핀(10)과 접촉하는 부분의 단면적은 크게 마련된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 트레이(20) 바깥의 충방전 핀(10)과 접촉되는 부분으로부터 삽입홈(23)의 리벳(5)과 접촉되는 부분을 향하여 경사지게 마련된다. 이에, 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 보다 용이하게 연결할 수 있다.

<이차전지 충방전 방법>

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 충방전 방법을 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 충방전 방법은, 트레이(20)의 안착홈(21)에 이차전지 셀을 안착시키는 안착 단계(S1); 이차전지 셀의 리벳(5)과 충방전 핀(10)을 접촉시키는 핀 접촉 단계(S2); 이차전지가 충전 또는 방전되도록 충방전 핀(10)을 제어하는 충방전 단계(S3)를 포함한다.

안착 단계(S1)에서는 트레이(20)에 형성된 안착홈(21)에 이차전지 셀을 안착시킨다. 트레이(20)에는 복수 개의 이차전지 셀을 안착하기 위한 안착홈(21)이 복수 개 형성된다. 이러한 안착홈(21)의 바닥면에는 안착홈(21)과 연통되도록 형성되는 삽입홈(23)이 마련된다. 안착 단계(S1)는 이차전지 셀의 리벳(5)이 삽입홈(23) 내에 위치하도록 이차전지 셀의 상부 탑캡이 트레이(20) 바닥을 향하며 트레이(20)의 안착홈(21) 내로 삽입한다.

한편, 이차전지 셀이 트레이(20) 내에서의 움직이지 않도록 트레이(20) 상부에서 추가적으로 지지하기 위하여 이차전지와 트레이(20) 사이에 고정판(30)을 장착하는 고정판(30) 장착 단계(S0B)를 더 포함할 수 있다. 고정판(30) 장착 단계(S0B)는 이차전지 셀이 안착되는 안착 단계(S1) 이전에 수행되며, 판 형상으로 마련되고 안착홈(21)과 대응되는 위치에 삽입홀이 형성된 고정판(30)을 트레이(20) 상면에 장착하는 단계이다. 고정판(30)은 트레이(20) 상면에 탈착 가능하게 마련된다. 이에, 이차전지 셀은 안착 단계(S1)를 통하여 고정판(30)의 삽입홀을 관통하여 안착홈(21) 내로 삽입된다.

이차전지 셀을 트레이(20)의 안착홈(21)에 안착시킨 후, 핀 접촉 단계(S2)를 통하여 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 접촉시킨다. 핀 접촉 단계(S2)는 이차전지의 충방전 공정을 위하여 트레이(20) 외부에 마련되는 충방전 핀(10)과 트레이(20)의 삽입홈(23) 내에 위치한 리벳(5)을 접촉시키며, 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 직접 접촉시키거나 핀 접속부(27)를 이용하여 간접적으로 연결시킨다.

우선 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 직접 접촉시키는 경우를 보면, 트레이(20)에 관통 형성된 삽입홈(23)으로 외부의 충방전 핀(10)이 삽입되어 삽입홈(23) 내에 위치하는 리벳(5)과 접촉한다. 이 때, 리벳(5)만 삽입홈(23)에 삽입되고 이차전지 셀의 캔(1)은 안착홈(21)에 위치하므로 충방전 핀(10)이 캔(1)과 접촉하여 외부 단락을 일으키는 것을 방지할 수 있다.

한편, 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 핀 접속부(27)를 이용하여 간접적으로 연결시키는 경우를 보면, 트레이(20)에 관통 형성된 삽입홈(23) 내로 핀 접속부(27)가 삽입된다. 핀 접속부(27)는 도전성 금속 재질로 마련되며, 트레이(20) 외부로부터 삽입홈(23) 내로 삽입되어 삽입홈(23) 일부를 커버한다. 이와 같은 핀 접속부(27)를 트레이(20)의 삽입홈(23)에 삽입하기 위한 핀 접속부(27) 삽입 단계(S0A)를 더 포함할 수 있다. 핀 접속부(27) 삽입 단계(S0A)는 이차전지 셀이 트레이(20)에 안착되는 안착 단계(S1) 이전에 수행하며, 핀 접속부(27) 삽입 단계(S0A)를 통하여 삽입홈(23) 내부로 삽입된 접속부는 일측면이 삽입홈(23) 내의 리벳(5)과 접촉하고, 타측면은 트레이(20) 외부의 충방전 핀(10)과 접촉한다.

이와 같은 충방전 접촉 단계(S2)를 통하여 충방전 핀(10)과 리벳(5)을 접촉시킨 후, 충방전 단계(S3)를 통하여 이차전지가 충전 또는 방전되도록 충방전 핀(10)을 제어한다. 즉, 리벳(5) 또는 핀 접속부(27)와 접촉된 충방전 핀(10)을 통하여 이차전지 셀 활성화를 위한 충전을 하도록 제어한다.

전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

5: 리벳
10: 충방전 핀
20: 트레이
23: 삽입홈
27: 핀 접속부

Claims (13)

1. 충방전 핀을 이용하는 이차전지 셀의 충방전 공정을 위하여 상기 이차전지 셀이 삽입되는 안착홈이 형성되는 이차전지 충방전용 트레이에 있어서,
   상기 안착홈의 바닥면에는 상기 이차전지 셀의 단부로부터 돌출된 리벳이 삽입되기 위한 삽입홈이 마련되고,
   상기 이차전지 셀은 상기 리벳이 상기 안착홈의 바닥면을 향하도록 삽입되며,
   상기 삽입홈에 마련되어 상기 리벳과 접촉되는 핀 접속부를 더 포함하고,
   상기 핀 접속부를 통하여 상기 충방전 핀과 상기 리벳이 전기적으로 연결되며,
   상기 핀 접속부는 도전성 금속으로 마련되고,
   상기 핀 접속부는 상기 삽입홈에 탈착 가능하게 장착되며,
   상기 핀 접속부는 리벳과 접촉하는 부분의 단면적은 리벳과 대응되도록 마련되고, 트레이 외부의 충방전 핀과 접촉하는 부분의 단면적은 크게 마련되면서 트레이 바깥의 충방전 핀과 접촉되는 부분으로부터 삽입홈의 리벳과 접촉되는 부분을 향하여 경사지게 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전용 트레이.
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6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 안착홈과 대응되는 위치에 관통홀이 형성되고 상면에 탈착 가능하게 장착되어 상기 안착홈에 안착된 상기 이차전지 셀의 흔들림을 방지하는 고정판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전용 트레이.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 관통홀은 상기 안착홈보다 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 충방전용 트레이.
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