KR101809689B1 - 이차전지 셀의 가압 지그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상호 폴딩 가능하게 힌지 결합되고 그 사이에는 이차전지의 셀이 배치될 수 있는 공간을 구비한 한 쌍의 가압 플레이트; 및 상기 한 쌍의 가압 플레이트의 폴딩 상태를 고정하는 잠금기구;를 포함하고, 상기 한 쌍의 가압 플레이트 중 적어도 어느 하나는 폴리아세탈(POM) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 가압 지그를 개시한다.

Description

이차전지 셀의 가압 지그{PRESSING ZIG FOR SECONDARY BATTERY CELL}
본 발명은 이차전지 셀의 가압 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지용 셀에 대한 활성화 공정 시 셀을 가압하여 두께 증가를 억제하는 이차전지 셀의 가입 지그에 관한 것이다.
이차전지는 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 캔 타입 이차전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치(Pouch)에 내장되어 있는 파우치 타입 이차전지로 분류될 수 있다.
특히, 파우치 타입의 이차전지는 연질의 시트 소재로 이루어진 파우치 케이스가 사용되는 특성상 제품 형태의 다양화가 가능하고 소형화가 용이한 장점이 있다.
일반적으로, 파우치 타입의 이차전지는 셀을 조립하는 공정과 셀을 활성화하는 공정 등을 거쳐서 제조되는데, 전지 활성화 공정에서는 전류의 원활한 통전을 위해 소정의 지그(Zig)에 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충,방전 등의 처리를 수행하게 된다. 상기의 지그는 제조된 이차전지의 성능을 사전에 테스트하기 위한 목적으로도 사용된다. 근래에 들어, 이차전지의 적용 분야가 매우 다양해짐에 따라 다양한 크기와 구조의 셀들이 제조되고 있으며, 그러한 셀들을 활성화하거나 테스트하기 위해서는 그에 적합한 지그들이 사용되어야 한다.
전지 셀의 지그와 관련된 기술은 예컨대, 한국공개특허공보 제2008-0068305호, 일본공개특허공보 제2007-194216호에 게재되어 있다.
한국공개특허공보 제2008-0068305호는 판상형 이차전지의 충방전용 지그로서, 전지셀이 탑재된 상태에서 상측 전극단자 부위가 위치하는 제 1 부재와 하측 전극단자 부위가 위치하는 제 2 부재로 이루어져 있고, 상기 부재들은 전지셀의 길이방향으로 가변될 수 있는 결합 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 충방전용 지그를 제안하고 있다. 이 충방전용 지그에 따르면, 전지셀의 크기 또는 전극단자의 위치에 관계없이 전지셀의 활성화를 위한 충방전을 하거나 전지셀의 성능을 테스트할 수 있고, 충방전 과정에서 발생하는 열에 의한 전지셀의 손상을 최소화 할 수 있다.
일본공개특허공보 제2007-194216호는 연료 전지의 제어 가능한 가압 치구에 관한 것으로서, 제어 가능한 압력원에 의해 최적인 접촉 압력을 연료 전지 단체 또는 연료전지 스택에 공급하는 연료전지단체의 제어 가능한 가압 지그를 제안하고 있다.
한편, 파우치 타입 이차전지의 셀은 상기 활성화 공정에서 셀의 팽창에 따른 두께 증가를 억제할 수 있는 가압 지그가 요구된다. 하지만, 종래의 가압 지그는 무거운 금속으로 이루어짐으로 인해 사용 및 취급이 쉽지 않고 자동화 공정에 적용하기가 곤란하므로 이에 대한 개선이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 사용 및 취급이 편리하고 자동화 공정에 용이하게 적용 가능하도록 경량으로 제작될 수 있는 구조를 가진 이차전지 셀의 가압 지그를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상호 폴딩 가능하게 힌지 결합되고 그 사이에는 이차전지의 셀이 배치될 수 있는 공간을 구비한 한 쌍의 가압 플레이트; 및 상기 한 쌍의 가압 플레이트의 폴딩 상태를 고정하는 잠금기구;를 포함하고, 상기 한 쌍의 가압 플레이트 중 적어도 어느 하나는 폴리아세탈(POM) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 가압 지그를 제공한다.
상기 한 쌍의 가압 플레이트의 하단 가장자리 부분에 경첩부재가 마련되고, 상기 한 쌍의 가압 플레이트의 상부에 상기 잠금기구가 위치하는 것이 바람직하다.
상기 잠금기구는, 상기 한 쌍의 가압 플레이트 중 어느 하나의 가압 플레이트에 끼워지고 상기 한 쌍의 가압 플레이트가 폴딩된 상태에서 다른 하나의 가압 플레이트를 두께 방향으로 가로지르도록 배치된 지지봉과, 상기 다른 하나의 가압 플레이트의 외부면쪽에서 상기 지지봉에 체결되는 C형 멈춤링을 구비할 수 있다.
상기 지지봉은 상기 한 쌍의 가압 플레이트의 두께 방향으로 분리 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
상기 한 쌍의 가압 플레이트는, 그 사이에 배치되는 셀과 대향하고 활성화 공정에 의한 상기 셀의 두께 증가시 상기 셀과 면접촉하는 가압부와, 상기 가압부의 상단에 위치하고 상기 가압부에 비해 큰 폭을 갖는 지지부를 구비하고, 상기 지지봉은 상기 한 쌍의 가압 플레이트가 폴딩된 상태에서 상기 지지부의 폭방향 양단에 각각 하나씩 결합될 수 있다.
상기 경첩부재는 상기 가압부의 하단에 위치하고 상기 가압부에 비해 큰 폭을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면 셀 가압 지그는 기존의 단순한 금속 소재의 셀 가압 지그에 비해 현저히 경량화가 가능하므로 사용 및 취급이 매우 편리하고 자동화 공정에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 셀 가압 지그는 폴딩 타입의 작동 방식과 그에 최적화된 잠금기구를 구비함으로써 편리하게 셀에 대한 가압 기능을 제공할 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 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그에 이차전지 셀을 배치한 예를 도시한 측면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그의 정면도,
도 3은 도 1에서 활성화 공정에 의해 셀이 팽창한 상태를 도시한 측면도,
도 4는 도 3에서 셀의 분리를 위해 지그를 벌린 상태를 도시한 측면도이다.
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 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그에 이차전지 셀을 배치한 예를 도시한 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그는 폴딩(Folding) 가능하게 힌지 결합된 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)와, 상기 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)의 폴딩 상태를 고정하는 잠금기구(120)를 포함한다.
한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)는 하단 가장자리에 마련된 경첩부재(110)에 의해 상호 폴딩 가능하게 힌지 결합된다. 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)가 폴딩된 상태에서 가압 플레이트들(100a,100b) 사이에는 이차전지의 셀(1)이 배치될 수 있는 공간이 형성된다. 상기 셀(1)이 배치되는 공간의 내폭, 즉 가압 플레이트들(100a,100b) 사이의 간극은, 셀(1)의 활성화 시 셀(1)의 두께 증가를 정해진 범위 내로 제한한다.
가압 플레이트(100a,100b)는 기계적 성질이 뛰어나면서도 경량화가 가능한 폴리아세탈(POM: Polyacetal) 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가압 플레이트(100a,100b)는, 셀(1)과 대향하고 활성화 공정에 의한 상기 셀(1)의 두께 증가시 상기 셀(1)과 면접촉하는 가압부(101)와, 잠금기구(120)의 설치를 위해 상기 가압부(101)의 상단에 마련된 지지부(102)를 구비한다. 여기서, 지지부(102)는 가압부(101)의 폭(W)에 비해 큰 폭을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 잠금기구(120)의 설치를 위한 여유공간을 확보하면서도, 지지부(102)를 셀(1) 가압에 필요한 최소한의 면적만큼만 구비할 수 있으므로 지그의 경량화를 도모할 수 있다.
상기 경첩부재(110)는 가압부(101)의 하단에 위치하고, 바람직하게 가압 플레이트(100a,100b)와 일체로 형성된다. 여기서, 경첩부재(110)는 상기 지지부(102)와 마찬가지로 가압부(101)에 비해 큰 폭을 갖는 것이 바람직하다.
잠금기구(120)는 지그 폴딩 상태에서 상기 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)를 가로지를 수 있는 금속 소재의 지지봉(121)과, 상기 지지봉(121)에 체결되는 C형 멈춤링(122)을 구비한다.
지지봉(121)은 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b) 중 어느 하나의 가압 플레이트(100a,100b)에 압입 등에 의해 끼워지고, 지그 폴딩 상태에서 다른 하나의 가압 플레이트(100a,100b)를 두께 방향으로 가로지르도록 배치된다. 구체적으로, 지지봉(121)은 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)의 두께 방향으로 끼워짐으로써 가압 플레이트들(100a,100b) 간의 폴딩 상태를 지지하고, 적어도 지지봉(121)의 앞쪽에 결합되는 가압 플레이트(100b)에서 역방향으로 빠짐으로써 분리된다.
지지봉(121)은 상기 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)가 폴딩된 상태에서 상기 지지부(102)의 폭방향 양단에 각각 하나씩 결합된다.
C형 멈춤링(122)은 상기 지지봉(121)의 앞쪽에 결합되는 가압 플레이트(100b)의 외부면쪽에서 지지봉(121)에 체결되어 지지봉(121)의 체결상태를 고정한다. 이러한 C형 멈춤링(122)으로는 실질적으로 'C'자 형상을 가진 통상의 멈춤링(Retaining ring)이 채용 가능하다. 비록, 도면에는 도시되지 않았으나, 바람직하게 지지봉(121)의 외주에는 C형 멈춤링(122)이 조립될 수 있는 홈이 구비된다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그의 작용 및 사용예가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 가압 지그의 내부에 셀(1)이 배치되고 잠금기구(120)가 잠긴 상태에서 셀(1)에 대하여 주액, 활성화 및 에이징 공정을 진행하면 상기 셀(1)이 팽창하여 두께가 증가하게 된다.
가압 지그는 셀(1)의 양면과 대향하도록 배치된 한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)를 구비하므로 셀(1)의 두께 증가는 가압 플레이트(100a,100b)에 의해 제한된다.
한 쌍의 가압 플레이트(100a,100b)는 폴리아세탈(POM) 소재로 이루어지고 경첩부재(110)에 의해 서로 결합되어 있으므로 경량화되어 취급이 편리하고 폴딩 시 간편히 셀(1)의 양면과 정대향하도록 배치될 수 있다. 가압 플레이트들(100a,100b)이 정위치에 배치된 상태에서, 잠금기구(120)는 지지봉(121)이 가압 플레이트들(100a,100b)을 가로지르도록 끼워진 상태에서 C형 멈춤링(122)과 체결됨으로써 잠금 상태가 된다.
이후, 디가스(Degas) 공정 전에 셀(1)은 가압 지그로부터 해체되어 나머지 후속 공정을 거치게 된다. 셀(1)의 해체 시에는, 도 4에 도시된 바와 같이 지지봉(121)에서 C형 멈춤링(122)을 분리하여 잠금기구(120)의 잠금상태를 해제하고 가압 플레이트들(100a,100b)을 벌려서 셀(1)을 분리하면 된다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 지그는 가압 플레이트(100a,100b)가 폴리아세탈(POM) 소재로 이루어짐으로써 경량화가 가능하고, 폴딩 타입의 작동 방식과 지지봉(121) 및 C형 멈춤링(122)을 사용하는 잠금기구(120)를 채용함으로써 셀 활성화 공정 등에 유용하게 적용될 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.
1: 셀 100a,100b: 가압 플레이트
110: 경첩부재 120: 잠금기구
121: 지지봉 122: C형 멈춤링

Claims (6)

  1. 상호 폴딩 가능하게 힌지 결합되고 그 사이에는 이차전지의 셀이 배치될 수 있는 공간을 구비한 한 쌍의 가압 플레이트; 및
    상기 한 쌍의 가압 플레이트의 폴딩 상태를 고정하는 잠금기구;를 포함하고,
    상기 한 쌍의 가압 플레이트 중 적어도 어느 하나는 폴리아세탈(POM) 재질로 이루어지고,
    상기 한 쌍의 가압 플레이트의 하단 가장자리 부분에 경첩부재가 마련되고,
    상기 한 쌍의 가압 플레이트의 상부에 상기 잠금기구가 위치하고,
    상기 잠금기구는, 상기 한 쌍의 가압 플레이트 중 어느 하나의 가압 플레이트에 끼워지고 상기 한 쌍의 가압 플레이트가 폴딩된 상태에서 다른 하나의 가압 플레이트를 두께 방향으로 가로지르도록 배치된 지지봉과, 상기 다른 하나의 가압 플레이트의 외부면쪽에서 상기 지지봉에 체결되는 C형 멈춤링을 구비하고,
    상기 한 쌍의 가압 플레이트는, 그 사이에 배치되는 셀과 대향하고 활성화 공정에 의한 상기 셀의 두께 증가시 상기 셀과 면접촉하는 가압부와, 상기 가압부의 상단에 위치하고 상기 가압부에 비해 큰 폭을 갖는 지지부를 구비하고,
    상기 지지봉은 상기 한 쌍의 가압 플레이트가 폴딩된 상태에서 상기 지지부의 폭방향 양단에 각각 하나씩 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 가압 지그.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지봉은 상기 한 쌍의 가압 플레이트의 두께 방향으로 분리 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 가압 지그.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 경첩부재는 상기 가압부의 하단에 위치하고 상기 가압부에 비해 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀의 가압 지그.
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