KR101971158B1 - 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치 - Google Patents

온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치 Download PDF

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Abstract

온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치가 개시된다. 본 발명에 따른 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치는, 엑스선 투과창이 형성된 인시추 코인셀이 안착되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀이 형성된 안착부와, 안착부의 일측에 결합되고 인시추 코인셀의 양극에 연결된 양극탭과, 안착부의 타측에 결합되고 인시추 코인셀의 음극에 연결된 음극탭을 구비한 코인셀 안착유닛; 코인셀 안착유닛을 감싸도록 배치되고 인시추 코인셀을 사이에 두고 상호 대향되는 일측벽과 타측벽에 각각 엑스선이 투과하는 제2 관통홀과 제3 관통홀이 형성되며 양극탭과 음극탭이 외측으로 돌출되는 단열기능을 가지는 하우징; 및 하우징의 외측에 밀착되게 결합되며 주입구와 배출구와 유로를 구비한 온도 조절유닛을 포함한다.

Description

온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치{IN SITU COIN CELL SUPPORTING DEVICE FOR TRANSMISSION MODE X-RAY DIFFRACTOMETRY WITH CAPABLE OF CONTROLLING TEMPERATURE}
본 발명은 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인시추 코인셀의 충방전 과정에서 발생하는 인시추 코인셀 내부에 위치하고 있는 전극 소재의 구조변화를 실시간으로 측정할 수 있는 온도조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치에 관한 것이다.
전세계적으로 미래 유가 상승에 대한 염려와 자동차 배기가스로 인한 환경 문제 및 이에 따른 연비 규제가 강화되면서 이를 대비하고자 하는 노력이 진행중이다. 노력의 일환으로 에너지 저장장치 중 하나인 이차전지에 대한 관심이 집중되었고 이에 관한 개발이 활발히 진행중에 있다.
이차전지는 일차전지와 달리 반복적인 충방전이 가능하므로 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등 휴대용 전자 기기에 적용되어 매우 큰 생활의 편의성을 제공하였다. 이차전지는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등 다양한 형태로 개발되어왔다.
특히 리튬 이차전지는 전자기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압특성과 단위 중량당 에너지 밀도 특성이 뛰어나서 가장 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 원통형, 각형, 파우치형 등 다양한 형태로 제조가 가능하며, 또한 안전성이 우수하고 무게가 가벼워 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.
현재는 온실가스로 인한 배기가스 규제 등 친환경 자동차 개발의 산업 방향에 대응하기 위하여 소형 전자기기 중심의 이차전지 산업이 점차 전기차 및 전기저장시시스템 등 중대형 전지산업으로 확장되고 있는 추세이다.
리튬 이차전지는 리튬전이금속 산화물을 포함하는 양극 활물질층이 포함된 양극, 음극 활물질층이 포함된 음극, 양극과 음극 사이에 개재되어 양극과 음극을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터 및 리튬염과 유기용매로 이루어진 유기 전해액을 구비한다. 전극 활물질층을 전극 집전체에 형성하는 방법으로는 전극 활물질입자 및 바인더 수지와, 필요에 따라 도전제와 같은 기타 첨가제를 용매에 분산시킨 전극 활물질 슬러리를 집전체에 직접 도포 및 건조시켜 형성한다.
최근에는 전기자동차 및 에너지저장시스템(ESS, Energy storage system) 시장의 급성장이 예측됨에 따라 고출력 및 고용량 등 우수한 특성을 가지는 리튬 이차전지 개발을 요구하고 있다. 이를 위해 산학연 차원에서는 소재 합성 단계부터 분석 단계까지 전 주기적 관점에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 분석단계 과정은 소재에 관하여 깊이 있는 이해를 가능하게 하였으며 이를 통한 소재 개선 방안 도출은 원천소재 개발 측면에서 매우 중요하다.
이러한 상황에서 이차전지 분석전문가들은 이차전지의 구동과정에 대해 더욱 실제적인 데이터 측정을 위하여 ex situ방식의 분석기법을 벗어나 in situ방식의 분석기법들을 도입하였다. 현재까지 in situ 라만, in situ XAS(X-ray Absorption Spectroscopy), in situ XRD(X-ray Diffractometry) 등 다양한 in situ 분석기법들이 개발되었고 이 외에도 SEM(Scanning Electron Microscope), TEM(Transmission Electron Microscope) 등 다양한 분석기법들의 in situ화가 활발히 진행중에 있다.
이 중 in situ XRD 분석기법은 이차전지 분야에서 매우 필수적인 분석기법으로 활용되었는데 이는 소재의 구조적 변화과정이 이차전지 성능에 미치는 영향이 매우 지배적이기 때문이다. In situ XRD 분석기법은 이차전지 소재의 구조적 비가역성을 판단하거나 사용가능한 작동 전압 범위를 설정할 수 있는 지표를 제공한다는 측면에서 매우 큰 의의를 갖는다. 현재까지 다양한 이차전지 소재들이 in situ XRD 분석기법을 통하여 이차전지 소재로서의 가능성 여부가 판단되었으며 상업용 이차전지 소재의 경우에는 충방전 과정 중 발생하는 구조변화의 실시간 관찰을 통하여 이차전지 소재의 개선방안 및 작동 제한 범위 설정 등 산업적 이용가능성 측면에서도 매우 중요한 도구로서 활용되고 있다.
현재 대부분의 in situ XRD분석기법을 통한 리튬 이차전지 연구는 상온에서 수행되었다. 그러나 이차전지는 충방전 과정 중 외부 요인으로 인하여 고온 또는 저온 영역 등에 노출될 수 있으며 이로 인하여 이차전지의 성능이 매우 저하되거나 전지가 폭발하는 경우가 발생한다.
본원발명에서는 저온 및 고온영역에서 충방전 과정 중 발생하는 이차전지의 구조변화를 관찰 가능한 장치를 개발하여 기존의 상온영역에서 확립된 분석시스템과 더불어 다양한 온도 영역에 놓여있는 이차전지 셀의 반응 및 열화 메커니즘을 이해하고 하며 이를 통해 향후 더욱 안정적이며 우수한 특성을 가지는 이차전지 개발에 기여하고자 한다.
[문헌1] 대한민국 등록특허 제10-1583373호(2016.01.07. 공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 인시추 코인셀이 충방전되는 동안 저온 및 고온환경을 조성하여 저온 및 고온영역에서 인세추 코인셀의 충방전 중 발생하는 인시추 코인셀의 구조변화 및 반응 매커니즘을 실시간으로 측정할 수 있는 온도조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엑스선 투과창이 형성된 인시추 코인셀이 안착되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀이 형성된 안착부와, 상기 안착부의 일측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 양극에 연결된 양극탭과, 상기 안착부의 타측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 음극에 연결된 음극탭을 구비한 코인셀 안착유닛; 상기 코인셀 안착유닛을 감싸도록 배치되고 상기 인시추 코인셀을 사이에 두고 상호 대향되는 일측벽과 타측벽에 각각 엑스선이 투과하는 제2 관통홀과 제3 관통홀이 형성되며 상기 양극탭과 상기 음극탭이 외측으로 돌출되는 단열기능을 가지는 하우징; 및 상기 하우징의 외측에 밀착되게 결합되며 주입구와 배출구와 유로를 구비한 온도 조절유닛을 포함하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치가 제공될 수 있다.
상기 하우징은 상기 제2 관통홀이 형성되며 상기 안착부가 장착되는 제1 패널; 및 상기 제3 관통홀이 형성되며 상기 제1 패널에 착탈가능하게 결합되어 상기 제1 패널과 사이에 상기 안착부가 수용되는 수용공간을 형성하는 제2 패널을 포함할 수 있다.
상기 제1 패널은 "ㄴ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성되며, 상기 제2 패널은 "ㄷ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 타단부에 각각 걸림결합될 수 있다.
상기 온도 조절유닛은 상기 제1 패널에 결합되되 일측에 상기 주입구와 상기 배출구가 형성되며 내부에 상기 주입구와 상기 배출구에 연통되게 형성된 지그재그 형태의 상기 유로가 형성된 조절블록을 포함할 수 있다.
상기 조절블록은 상기 제1 패널에 결합되는 면에 연속적으로 형성된 지그재그 형태의 요홈이 형성되며 상기 요홈이 상기 제1 패널에 밀착되어 상기 유로를 형성할 수 있다.
상기 조절블록은 상기 제1 패널에 결합되며 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 사이에 상기 제2 패널의 일단부가 삽입되어 걸림결합되는 걸림홈을 형성할 수 있다.
상기 안착부는 상기 제1 패널의 상부에 배치되고 일측에 상기 인시추 코인셀이 안착되도록 단차지게 형성된 안착홈부가 마련되며, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 각각 결합되며, 상기 인시추 코인셀의 양측면에 밀착되어 상기 인시추 코인셀을 파지하는 한 쌍의 파지블록; 및 한 쌍의 상기 파지블록 각각의 상호 대향되는 면에 형성된 적어도 하나의 삽입홈에 삽입결합되어 한 쌍의 상기 파지블록을 상호 접근되게 하는 스프링부재를 포함할 수 있다.
상기 안착부는 상부에 한 쌍의 상기 파지블록이 마련되고 상기 제1 패널에 고정된 베이스 플레이트; 및 하면이 상기 베이스 플레이트에 고정되고 상면에 한 쌍의 상기 파지블록이 이동가능하게 결합되는 복수의 가이드 레일을 구비하여 한 쌍의 상기 파지블록이 상호 접근 또는 이격되게 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부는 상기 제1 패널과 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부는 상기 제1 패널의 상부에 배치되고 일측에 상기 인시추 코인셀이 안착되도록 단차지게 형성된 안착홈부가 마련되며, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 각각 결합되며, 상기 인시추 코인셀의 양측면에 밀착되어 상기 인시추 코인셀을 파지하도록 일측 끝단부를 중심으로 상호 접근되게 회동되는 한 쌍의 회동블록; 및 한 쌍의 상기 회동블록 각각의 상호 대향되는 일측 끝단부에 형성된 적어도 하나의 삽입홈에 삽입결합되어 미는 힘에 의해 한 쌍의 상기 회동블록을 상호 접근되게 회동시키는 스프링부재를 포함할 수 있다.
상기 안착부는 한 쌍의 상기 회동블록 각각의 상호 대향되는 면에 마련되어 상기 인시추 코인셀을 파지하는 한 쌍의 핑거부를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부는 상부에 한 쌍의 상기 회동블록이 마련되고 상기 제1 패널에 고정된 베이스 플레이트; 및 상기 제1 패널과 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되는 절연부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 인시추 코인셀이 수용되는 하우징의 외측에 밀착되게 결합된 온도 조절유닛을 마련함으로써 인시추 코인셀이 충방전되는 동안 저온 및 고온환경을 조성할 수 있으며 이에 따라 저온 및 고온영역에서 충방전되는 인시추 코인셀의 구조변화 및 반응 매커니즘을 관찰할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 인시추 코인셀이 충방전되는 온도환경을 변화시켜 온도에 따른 코인셀의 구조변화 및 반응 매커니즘을 관찰할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템을 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인시추 코인셀 지지장치를 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면도로서, 본 발명에 따른 인시추 코인셀 지지장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부에 소형의 인시추 코인셀이 안착된 상태를 나타내는 평면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템을 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 2는 본 발명에 따른 인시추 코인셀 지지장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도로서, 본 발명에 따른 인시추 코인셀 지지장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4의 B-B 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부를 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부에 소형의 인시추 코인셀이 안착된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템(100)은 엑스선(x-ray)을 발생시키는 엑스선 발생장치(200)와, 엑스선 발생장치(200)에 대향되게 배치되며 인시추 코인셀(S)이 충방전되는 동안 일정한 온도환경을 유지하도록 하고 인시추 코인셀(S)을 지지하는 인시추 코인셀 지지장치(300)와, 인시추 코인셀 지지장치(300)를 사이에 두고 엑스선 발생장치(200)에 대향되게 배치되어 회절된 엑스선을 검출하는 엑스선 검출장치(400)와, 인시추 코인셀(S)에 연결되어 인시추 코인셀(S)을 충방전시키는 충방전장치(500)를 포함한다.
본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템(100)은 일정한 온도환경을 유지하도록 하는 인시추 코인셀 지지장치(300) 내에 수용된 인시추 코인셀(S)에 엑스선을 투과시켜 인시추 코인셀(S)의 충방전 동안 인시추 코인셀(S) 내의 구조변화 및 반응 매커니즘을 관찰하도록 하는 것이다.
그리고 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템(100)은 특정 온도환경 조건에서 인시추 코인셀(S)의 충방전 중 인시추 코인셀(S) 내의 구조변화 등을 실시간으로 측정할 수 있다.
본 실시예에 따른 엑스선 발생장치(200)는 인시추 코인셀(S)에 조사되는 엑스선을 집속하고, 엑스선을 평행광이고 라인형태로 인시추 코인셀(S)에 조사한다.
엑스선을 인시추 코인셀(S)에 조사하면 특정한 방향으로 회절현상이 일어나며, 이러한 회절현상으로 발생되는 회절피크들은 물질마다 고유한 격자상수와 원자 적층구조를 지니고 있어 물질마다 특정한 위치에서만 회절피크를 관찰할 수 있기 때문에 물질의 상(phase)을 분석할 수 있다.
본 실시예에서 인시추 코인셀(S)에 조사된 엑스선은 인시추 코인셀(S)를 투과하고 회절되어 엑스선 발생장치(200)에 대향되게 배치된 엑스선 검출장치(400)에 의해 검출된다. 그리고 본 실시예에 따른 충방전장치(500)는 후술할 양극탭(320)과 음극탭(325)를 매개로 인시추 코인셀(S)의 양극과 음극에 전기적으로 연결되어 인시추 코인셀(S)을 충방전 구동시킨다.
또한 본 실시예에 따른 인시추 코인셀 지지장치(300)는 인시추 코인셀(S)을 지지하며 인시추 코인셀(S)이 특정온도 환경, 특히 상온인 10~30에서 뿐만 아니라 -25~100에 이르는 저온 및 고온영역에서 충방전 구동될 수 있는 환경을 조성하는 역할을 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 구체적으로 인시추 코인셀 지지장치(300)는 단열기능을 가지는 하우징(330)과, 하우징(330) 내부의 수용공간(C)에 배치되며 인시추 코인셀(S)이 안착되는 코인셀 안착유닛(310)과, 하우징(330)의 외측에 밀착되게 결합되어 하우징(330)의 내부온도가 특정온도로 유지되게 하는 온도 조절유닛(350)을 포함한다.
하우징(330)은 코인셀 안착유닛(310)을 감싸도록 배치되어 인시추 코인셀(S)이 수용되는 공간을 제공하며, 인시추 코인셀(S)이 충방전되는 동안 열적 평형상태를 유지하여 특정온도에서 인시추 코인셀(S)이 충방전되게 하는 역할을 한다.
하우징(330)은 코인셀 안착유닛(310)이 장착되는 제1 패널(331)과, 제1 패널(331)에 착탈가능하게 결합되어 제1 패널(331)과 사이에 코인셀 안착유닛(310)이 수용되는 수용공간(C)을 형성하는 제2 패널(333)을 포함한다.
본 실시예에서 제1 패널(331)과 제2 패널(333)은 열전도성이 우수하고 내부식성이 강하며 엑스선과 같은 방사선에 반응하지 않은 알루미늄 재질로 제조될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니며 열전도성이 우수하고 내부식성을 가지며 엑스선 등과 반응하지 않은 재질이면 어느 것이든 사용가능하다.
한편, 제1 패널(331)과 제2 패널(333)의 조립성을 향상시키기 위해 제1 패널(331)은 "ㄴ"자 형상으로 형성되며 일단부와 타단부가 단차지게 형성되고, 제2 패널(333)은 "ㄷ"자 형상으로 형성되며 일단부와 타단부가 각각 제1 패널(331)의 일단부와 타단부에 걸림결합된다.
도 3에서 도시한 바와 같이, "ㄴ"자형 제1 패널(331)의 상측에 위치한 일단부는 외측벽에서 내측벽 방향으로 단차지게 형성되며, 이에 따라 "ㄷ"자형 제2 패널(333)의 상측에 위치하고 절곡된 일단부가 제1 패널(331)의 단차지게 형성된 일단부에 걸림결합된다.
또한 "ㄴ"자형 제1 패널(331)의 하측에 위치한 타단부는 하방으로 단차지게 형성되며, 이에 따라 "ㄷ"자형 제2 패널(333)의 하측에 위치한 타단부가 제1 패널(331)의 단차지게 형성된 타단부에 걸림결합된다. 이에 따라 제1 패널(331)과 제2 패널(333)이 맞춤결합된다.
한편, 엑스선 회절분석에 사용되는 인시추 코인셀(S)의 중심부에는 엑스선이 투과되는 엑스선 투과창(H1)이 형성되며 이에 대응하여 후술할 코인셀 안착유닛(310)의 안착부(311)에는 엑스선 투과창(H1)과 인라인되게 배치되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀(H2)이 형성된다.
또한 제1 패널(331)의 중심부에는 엑스선이 투과되는 제2 관통홀(H3)이 형성되고 제2 패널(333)의 중심부에는 엑스선이 투과되는 제3 관통홀(H4)이 형성된다. 즉 엑스선 투과창(H1)과 제1 내지 제3 관통홀(H2,H3,H4)은 상호 인라인되게 배치된다.
코인셀 안착유닛(310)은 제1 패널(331)과 제2 패널(333)이 상호 결합되어 형성된 하우징(330)의 내부 수용공간(C)에 배치되며 인시추 코인셀(S)이 안착되는 공간을 제공하는 역할을 한다.
코인셀 안착유닛(310)은 인시추 코인셀(S)이 안착되는 안착부(311)와, 안착부(311)의 일측에 결합되어 인시추 코인셀(S)의 양극에 연결된 양극탭(320)과, 안착부(311)의 타측에 결합되어 인시추 코인셀(S)의 음극에 연결된 음극탭(325)을 포함한다.
안착부(311)는 엑스선 투과창(H1)이 형성된 엑스선 회절분석을 위한 인시추 코인셀(S)이 안착되며 중심부에 엑스선 투과창(H1)과 인라인되게 배치되고 엑스선이 투과하는 제1 관통홀(H2)이 형성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부(311)는 제1 패널(331)에 고정된 절연부재(318)와, 절연부재(318)에 고정된 베이스 플레이트(312)와, 베이스 플레이트(312)의 상부에 이동가능하게 마련되고 양극탭(320)과 음극탭(325)이 각각 결합되며 인시추 코인셀(S)을 파지하는 한 쌍의 파지블록(313)과, 베이스 플레이트(312)와 한 쌍의 파지블록(313) 사이에 배치되어 한 쌍의 파지블록(313)이 상호 접근 또는 이격되게 가이드하는 가이드부(316)와, 한 쌍의 파지블록(313)에 각각 양단이 결합되어 한 쌍의 파지블록(313)을 상호 접근되게 하는 스프링부재(317)를 포함한다.
하우징(330)의 내측벽을 형성하는 제1 패널(331)의 일면에는 절연부재(318)가 부착되어 고정되며, 베이스 플레이트(312)는 절연부재(318)에 고정되게 설치될 수 있다.
베이스 플레이트(312)에는 엑스선이 투과하는 제1 관통홀(H2)이 형성되며, 절연부재(318)에는 엑스선이 투과하는 제4 관통홀(H5)이 형성된다. 제1 관통홀(H2)과 제4 관통홀(H5)은 상호 인라인되게 배치된다.
그리고 가이드부(316)는 베이스 플레이트(312)와 한 쌍의 파지블록(313) 사이에 배치되어 한 쌍의 파지블록(313)이 상호 접근 또는 이격되는 경우에 한 쌍의 파지블록(313)의 이동을 안내한다.
가이드부(316)는 베이스 플레이트(312)의 상면에 고정되게 마련되고 상호 평행되게 배치된 복수의 가이드 레일(316)을 포함한다. 그리고 한 쌍의 파지블록(313)은 가이드 레일(316)의 상면에 이동가능하게 결합된다. 즉 한 쌍의 파지블록(313)은 가이드 레일(316)을 따라 상호 접근 또는 이격되게 이동된다.
여기서 한 쌍의 파지블록(313) 각각의 상호 대향되는 일측에는 인시추 코인셀(S)이 안착될 수 있도록 오목하게 단차진 안착홈부(314)가 형성된다. 인시추 코인셀(S)은 파지블록(313)의 안착홈부(314)에 안착되며, 한 쌍의 파지블록(313)은 상호 접근되게 이동된 후 인시추 코인셀(S)의 양측면에 밀착되어 인시추 코인셀(S)을 파지한다.
그리고 한 쌍의 파지블록(313) 각각에는 인시추 코인셀(S)의 양극 또는 음극에 연결되고 하우징(330)의 외측으로 돌출되는 양극탭(320) 또는 음극탭(325)이 결합된다. 양극탭(320)과 음극탭(325)은 하우징(330)을 관통하여 하우징(330)의 양측에 돌출되게 배치되며 충방전장치(500)에 연결된다.
그리고 엑스선은 베이스 플레이트(312)에 형성된 제1 관통홀(H2)을 투과한 후 인시추 코인셀(S)의 엑스선 투과창(H1)으로 조사되는데, 한 쌍의 파지블록(313)의 상호 대향되는 면이 서로 밀착되는 경우에는 한 쌍의 파지블록(313)의 상호 대향되는 면에 별개의 엑스선 관통홀(미도시)을 형성할 수 있다.
한편, 한 쌍의 파지블록(313)이 인시추 코인셀(S)의 크기에 대응하여 능동적으로 상호 접근 또는 이격되어 인시추 코인셀(S)을 파지하도록 하기 위해, 한 쌍의 파지블록(313) 각각의 상호 대향되는 면에 적어도 하나의 삽입홈(315)이 형성되며 삽입홈(315)에 스프링부재(317)가 삽입 결합된다.
사용자가 한 쌍의 파지블록(313)을 상호 이격되게 한 후 인시추 코인셀(S)을 한 쌍의 파지블록(313)의 안착홈부(314)에 안착시키면 스프링부재(317)의 복원력에 의해 한 쌍의 파지블록(313)은 가이드 레일(316)을 따라 상호 접근되는 방향으로 이동되며 이에 따라 한 쌍의 파지블록(313)이 인시추 코인셀(S)에 밀착되어 인시추 코인셀(S)을 파지한다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 안착부(311)는 스프링부재(317)에 의해 한 쌍의 파지블록(313)이 상호 접근 또는 이격되어 인시추 코인셀(S)의 크기에 대응하여 인시추 코인셀(S)을 안정적으로 파지할 수 있다.
또한 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부(311)는 제1 패널(331)에 고정된 절연부재(318)와, 절연부재(318)에 고정된 베이스 플레이트(312)와, 베이스 플레이트(312)의 상부에 회동가능하게 마련되고 양극탭(320)과 음극탭(325)이 각각 결합되며 일측 끝단부를 중심으로 회동되어 인시추 코인셀(S)을 파지하는 한 쌍의 회동블록(313)과, 한 쌍의 회동블록(313)의 일측 끝단에 양단이 결합되어 미는 힘에 의해 한 쌍의 회동블록(313)을 상호 접근되게 회동시키는 스프링부재(317)를 포함한다.
절연부재(318)는 하우징(330)의 내측벽을 형성하는 제1 패널(331)의 일면에 부착되어 고정되며 엑스선이 투과하는 제4 관통홀(H5)이 형성된다. 그리고 베이스 플레이트(312)는 절연부재(318)의 상면에 고정되게 설치되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀(H2)이 형성된다. 제1 관통홀(H2)과 제4 관통홀(H5)은 상호 인라인되게 배치된다.
한 쌍의 회동블록(313)은 일측 끝단부를 관통하여 제1 패널(331) 및 베이스 플레이트(312)에 결합된 회전축(316)을 중심으로 상호 접근되게 회동된 후 인시추 코인셀(S)의 양측면에 밀착되어 인시추 코인셀(S)을 파지한다.
그리고 한 쌍의 회동블록(313) 각각의 상호 대향되는 일측에는 인시추 코인셀(S)이 안착될 수 있도록 오목하게 단차진 안착홈부(314)가 형성된다. 인시추 코인셀(S)은 단차지게 형성된 안착홈부(314)에 안착되며 한 쌍의 회동블록(313)은 상호 접근되게 회동된 후 인시추 코인셀(S)의 양측면에 밀착되어 인시추 코인셀(S)을 파지한다. 그리고 회동블록(313)의 인시추 코인셀(S)이 슬라이딩 삽입되는 타측은 끝단부가 라운딩지게 형성된다.
또한 도 7에서 도시한 바와 같이, 한 쌍의 회동블록(313) 각각의 상호 대향되는 면에는 인시추 코인셀(S)을 파지하는 별개의 한 쌍의 핑거부(319)가 더 마련된다. 핑거부(319)의 일단은 회전축(316)에 권취되며 타단은 인시추 코인셀(S)의 측면에 밀착된다. 또한 한 쌍의 핑거부(319)는 인시추 코인셀(S)이 슬라이딩 삽입되는 경우에 인시추 코인셀(S)의 형상에 대응하여 변형이 가능하도록 가요성 및 탄성을 갖는 재질로 형성된다.
이는 회동블록(313)에 형성된 안착홈부(314)의 크기보다 작은 소형의 인시추 코인셀(S)을 파지하여야 하는 경우에 별개로 마련된 한 쌍의 핑거부(319)가 소형 인시추 코인셀(S)의 양측면을 견고하게 파지할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고 한 쌍의 회동블록(313) 각각에는 인시추 코인셀(S)의 양극 또는 음극에 연결되고 하우징(330)의 외측으로 돌출되는 양극탭(320) 또는 음극탭(325)이 결합된다. 양극탭(320)과 음극탭(325)은 하우징(330)을 관통하여 하우징(330)의 양측에 돌출되게 배치된다.
그리고 엑스선은 베이스 플레이트(312)에 형성된 제1 관통홀(H2)을 투과한 후 인시추 코인셀(S)의 엑스선 투과창(H1)으로 조사되는데, 한 쌍의 회동블록(313)의 상호 대향되는 면이 서로 밀착되는 경우에는 한 쌍의 회동블록(313)의 상호 대향되는 면에 별개의 엑스선 관통홀(미도시)을 형성할 수 있다.
한편, 한 쌍의 회동블록(313)이 인시추 코인셀(S)의 크기에 대응하여 능동적으로 상호 접근 또는 이격되어 인시추 코인셀(S)을 파지하도록 하기 위해, 한 쌍의 회동블록(313) 각각의 상호 대향되는 일측 끝단부에 적어도 하나의 삽입홈(315)이 형성되며 삽입홈(315)에 스프링부재(317)가 삽입 결합된다. 한 쌍의 회동블록(313)은 스프링부재(317)의 미는 힘에 의해 상호 접근되게 회동된다.
사용자가 한 쌍의 회동블록(313)을 상호 이격되게 한 후 인시추 코인셀(S)을 한 쌍의 회동블록(313)의 안착홈부(314)에 안착시키거나 한 쌍의 핑거부(319)에 슬라이딩 삽입하면 스프링부재(317)의 미는힘에 의해 한 쌍의 회동블록(313)은 회전축(316)을 중심으로 상호 접근되는 방향으로 회동되며 이에 따라 한 쌍의 회동블록(313) 또는 한 쌍의 핑거부(319)가 인시추 코인셀(S)에 밀착되어 인시추 코인셀(S)을 파지한다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 안착부(311)는 스프링부재(317)에 의해 한 쌍의 회동블록(313)이 상호 접근 또는 이격되어 인시추 코인셀(S)의 크기에 대응하여 인시추 코인셀(S)을 안정적으로 파지할 수 있다.
온도 조절유닛(350)은 하우징(330)의 외측에 결합되어 하우징(330)의 내부온도가 특정온도로 유지되게 하는 역할을 한다. 특히 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템(100)은 저온 내지 고온환경 조건에서 인시추 코인셀(S)의 충방전 중 인시추 코인셀(S) 내의 구조변화 및 반응 매커니즘 등을 실시간으로 측정하기 위한 것이므로, 온도 조절유닛(350)은 하우징(330) 내부의 온도를 조절하는 역할을 한다.
도 2를 참조하면, 온도 조절유닛(350)은 제1 패널(331)의 외측벽을 형성하는 타면에 결합되며 일측에 냉매 또는 열매가 주입되는 주입구(353)와 냉매 또는 열매가 배출되는 배출구(354)와 내부에 지그재그 형태의 유로(355)를 구비한 조절블록(351)을 포함한다.
본 실시예에서 조절블록(351)은 열전도성이 우수하고 내부식성이 강하며 엑스선과 같은 방사선에 반응하지 않은 알루미늄 재질로 제조될 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니며 열전도성이 우수하고 내부식성을 가지며 엑스선 등과 반응하지 않은 재질이면 어느 것이든 사용가능하다.
조절블록(351)의 제1 패널(331)에 결합되는 면에는 지그재그 형태의 요홈(355)이 연속적으로 형성되며, 조절블록(351)의 요홈(355)이 제1 패널(331)의 타면에 밀착되어 유로(355)를 형성한다. 또한, 제1 패널(331)의 조절블록(351)에 결합되는 면에는 조절블록(351)에 형성된 요홈(355)에 대응되어 상호 밀착되는 요홈(355a)이 더 형성될 수 있다. 즉 조절블록(351)에 형성된 요홈(355)과 제1 패널(331)에 형성된 요홈(355a)이 상호 밀착되어 유로(355)를 형성할 수 있다.
주입구(353)와 유로(355)와 배출구(354)는 상호 연통되게 형성되며 주입구(353)에 주입된 냉매 또는 열매는 유로(355)를 따라 이동된 후 배출구(354)에서 배출된다.
본 실시예는 조절블록(351)에 주입되는 냉매 또는 열매에 따라 하우징(330) 내부의 온도조건을 다양하게 조절할 수 있다.
또한 조절블록(351)에는 엑스선이 투과하는 제5 관통홀(H6)이 형성될 수 있으며, 제5 관통홀(H6)은 제2 관통홀(H3) 등과 상호 인라인되게 배치된다.
그리고 조절블록(351)의 제1 패널(331)에 결합되는 면에 실링부재(357)가 마련될 수 있다. 실링부재(357)는 지그재그 형상을 갖는 요홈(355) 사이에 교호되게 배치될 수 있다. 실링부재(357)는 고무재질, 테프론 등 다양한 재질로 제조될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제1 패널(331)의 일단부는 단차지게 형성되므로 조절블록(351)이 제1 패널(331)의 외측벽을 형성하는 타면에 결합되는 경우에 제1 패널(331)과의 사이에 오목한 홈 형태의 걸림홈(360)이 형성된다. 따라서 제2 패널(333)의 일단부가 조절블록(351)과 제1 패널(331)의 결합에 의해 형성된 걸림홈(360)에 삽입되어 걸림결합됨으로써 제1 패널(331)과 제2 패널(333)의 결합을 더욱 용이하게 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 투과형 엑스선 회절분석 시스템(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 패널(331)의 일면에 코인셀 안착유닛(310)을 결합한 후 코인셀 안착유닛(310)에 인시추 코인셀(S)을 안착시키고 제2 패널(333)을 제1 패널(331)에 걸림결합하여 단열기능을 갖는 하우징(330)을 조립한다.
그리고 제1 패널(331)의 타면에 온도 조절유닛(350)을 밀착되게 결합하고 주입구(353)에 냉매 또는 열매를 주입하여 하우징(330) 내의 온도가 특정온도를 유지하도록 한다.
그리고 양극탭(320)과 음극탭(325)에 연결된 충방전장치(500)에 의해 인시추 코인셀(S)이 충방전되는 동안 엑스선 발생장치(200)에서 발생된 엑스선은 순차로 온도 조절유닛(350), 하우징(330)의 제1 패널(331), 코인셀 안착유닛(310)을 관통하여 인시추 코인셀(S)에 조사된다. 그리고 인시추 코인셀(S)에 조사된 엑스선은 회절된 후 하우징(330)의 제2 패널(333)을 관통하여 엑스선 검출장치(400)로 방사된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 투과형 엑스선 회절분석 시스템 200: 엑스선 발생장치
300: 인시추 코인셀 지지장치 310: 코인셀 안착유닛
311: 안착부 320: 양극탭
325: 음극탭 330: 하우징
350: 온도 조절유닛 400: 엑스선 검출장치
500: 충방전장치

Claims (12)

  1. 엑스선 투과창이 형성된 인시추 코인셀이 안착되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀이 형성된 안착부와, 상기 안착부의 일측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 양극에 연결된 양극탭과, 상기 안착부의 타측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 음극에 연결된 음극탭을 구비한 코인셀 안착유닛;
    상기 안착부가 장착되며 엑스선이 투과되는 제2 관통홀이 형성된 제1 패널과 상기 제1 패널에 착탈가능하게 결합되어 상기 제1 패널과 사이에 상기 안착부가 수용되는 수용공간을 형성하며 엑스선이 투과되는 제3 관통홀이 형성된 제2 패널을 구비하며, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 외측으로 돌출되는 단열기능을 가지는 하우징; 및
    상기 하우징의 외측에 밀착되게 결합되며 주입구와 배출구와 유로를 구비한 온도 조절유닛을 포함하며,
    상기 안착부는,
    상기 제1 패널의 상부에 배치되고 일측에 상기 인시추 코인셀이 안착되도록 단차지게 형성된 안착홈부가 마련되고, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 각각 결합되며, 상기 인시추 코인셀의 양측면에 밀착되어 상기 인시추 코인셀을 파지하는 한 쌍의 파지블록;
    상기 제1 패널의 상부에 마련되고 상면에 한 쌍의 상기 파지블록이 이동가능하게 결합되는 상호 평행되게 배치된 복수의 가이드 레일을 구비하여 한 쌍의 상기 파지블록이 상호 접근 또는 이격되게 가이드하는 가이드부; 및
    한 쌍의 상기 파지블록 각각의 상호 대향되는 면에 형성된 적어도 하나의 삽입홈에 삽입결합되어 한 쌍의 상기 파지블록을 상호 접근되게 하는 스프링부재를 포함하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안착부는,
    상부에 한 쌍의 상기 파지블록이 마련되고 상기 제1 패널에 고정된 베이스 플레이트; 및
    상기 제1 패널과 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되는 절연부재를 더 포함하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패널은 "ㄴ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성되며,
    상기 제2 패널은 "ㄷ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 타단부에 각각 걸림결합되는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도 조절유닛은,
    상기 제1 패널에 결합되되 일측에 상기 주입구와 상기 배출구가 형성되며 내부에 상기 주입구와 상기 배출구에 연통되게 형성된 지그재그 형태의 상기 유로가 형성된 조절블록을 포함하며,
    상기 조절블록은,
    상기 제1 패널에 결합되는 면에 연속적으로 형성된 지그재그 형태의 요홈이 형성되며 상기 요홈이 상기 제1 패널에 밀착되어 상기 유로를 형성하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 조절블록은 상기 제1 패널에 결합되며 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 사이에 상기 제2 패널의 일단부가 삽입되어 걸림결합되는 걸림홈을 형성하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  6. 엑스선 투과창이 형성된 인시추 코인셀이 안착되며 엑스선이 투과하는 제1 관통홀이 형성된 안착부와, 상기 안착부의 일측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 양극에 연결된 양극탭과, 상기 안착부의 타측에 결합되고 상기 인시추 코인셀의 음극에 연결된 음극탭을 구비한 코인셀 안착유닛;
    상기 안착부가 장착되며 엑스선이 투과되는 제2 관통홀이 형성된 제1 패널과 상기 제1 패널에 착탈가능하게 결합되어 상기 제1 패널과 사이에 상기 안착부가 수용되는 수용공간을 형성하며 엑스선이 투과되는 제3 관통홀이 형성된 제2 패널을 구비하며, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 외측으로 돌출되는 단열기능을 가지는 하우징; 및
    상기 하우징의 외측에 밀착되게 결합되며 주입구와 배출구와 유로를 구비한 온도 조절유닛을 포함하며,
    상기 안착부는,
    상기 제1 패널의 상부에 배치되고 일측에 상기 인시추 코인셀이 안착되도록 단차지게 형성된 안착홈부가 마련되며, 상기 양극탭과 상기 음극탭이 각각 결합되며, 상호 접근되게 회동되고 상기 인시추 코인셀의 양측면에 밀착되어 상기 인시추 코인셀을 파지하도록 일측 끝단부가 상기 제1 패널에 결합된 회전축을 중심으로 회동가능하게 결합된 한 쌍의 회동블록;
    한 쌍의 상기 회동블록 각각의 상호 대향되는 일측 끝단부에 형성된 적어도 하나의 삽입홈에 삽입결합되어 미는 힘에 의해 한 쌍의 상기 회동블록을 상기 회전축을 중심으로 상호 접근되게 회동시키는 스프링부재; 및
    한 쌍의 상기 회동블록 각각의 상호 대향되는 면에 마련되고 일단이 상기 회전축에 권취되고 타단이 상기 인시추 코인셀의 측면에 밀착되어 상기 인시추 코인셀을 파지하되, 상기 인시추 코인셀의 형상에 대응하여 변형가능한 한 쌍의 핑거부를 포함하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안착부는,
    상부에 한 쌍의 상기 회동블록이 마련되고 상기 제1 패널에 고정된 베이스 플레이트; 및
    상기 제1 패널과 상기 베이스 플레이트 사이에 개재되는 절연부재를 더 포함하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 패널은 "ㄴ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성되며,
    상기 제2 패널은 "ㄷ"자 형상으로 형성되고 일단부와 타단부가 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 타단부에 각각 걸림결합되는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 조절유닛은,
    상기 제1 패널에 결합되되 일측에 상기 주입구와 상기 배출구가 형성되며 내부에 상기 주입구와 상기 배출구에 연통되게 형성된 지그재그 형태의 상기 유로가 형성된 조절블록을 포함하며,
    상기 조절블록은,
    상기 제1 패널에 결합되는 면에 연속적으로 형성된 지그재그 형태의 요홈이 형성되며 상기 요홈이 상기 제1 패널에 밀착되어 상기 유로를 형성하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조절블록은 상기 제1 패널에 결합되며 단차지게 형성된 상기 제1 패널의 일단부와 사이에 상기 제2 패널의 일단부가 삽입되어 걸림결합되는 걸림홈을 형성하는 온도 조절이 가능한 투과형 엑스선 회절분석용 인시추 코인셀 지지장치.
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