KR101998585B1 - 함침의 향상을 위해 진동을 이용하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀의 제조 공정 중에 숙성(aging) 공정에서 예비 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액의 함침성(wetting)을 향상시키기 위한 장치로서, 하나 이상의 예비 전지셀이 수납되는 전지셀 트레이(tray); 및 상기 전지셀 트레이에 예비 전지셀이 수납된 상태에서, 예비 전지셀에 진동을 인가하는 진동 인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치를 제공한다.

Description

함침의 향상을 위해 진동을 이용하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치 {Device for Manufacturing Battery Cell of Enhancing Electrolyte Wetting through Vibration}
본 발명은 함침의 향상을 위해 진동을 이용하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 이러한 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 구조의 전극조립체를 전해액과 함께 전지케이스에 내장시킨 상태로 밀봉함으로써, 제조된다.
이러한 경우에, 상기 이차전지는 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있도록, 특정한 온도, 압력 및 시간의 조건 하에서 숙성(aging) 공정을 거치게 되고, 이러한 과정에서 발생한 가스를 외부로 배출시키는 탈기(degas) 공정을 거쳐 제조된다.
그러나, 상기 숙성 공정은 전극조립체가 전해액에 충분히 함침될 수 있도록 하기 위해, 지나치게 많은 시간을 소요하게 되며, 이에 따라, 이차전지의 제조에 소요되는 전체적인 시간 및 비용을 증가시키는 요인으로 작용한다.
또한, 상기 숙성 공정은 전극조립체와 전해액을 전지케이스에 함께 밀봉시킨 상태로만 진행되는 바, 상기 전해액에 대한 함침성이 전극조립체의 각 부위에 따라 상이해질 수 있으며, 경우에 따라, 국부적인 미함침 부위가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 이차전지의 탈기 공정 이후에, 추가적인 숙성 공정을 거침으로써, 전극조립체의 전해액에 대한 함침성을 향상키기도 하지만, 이는 이차전지의 전체적인 공정을 지연시키고, 상기 이차전지의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀 트레이에 예비 전지셀이 수납된 상태에서, 진동 인가부에 의해 상기 예비 전지셀에 진동을 인가하도록 구성함으로써, 상기 진동으로 인한 전극조립체와 전해액의 직접적인 물리적 접촉을 증가시키고, 이에 따른 전해액의 함침성을 향상시켜, 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가적인 숙성 공정 내지 전해액 함침 공정이 불필요하므로, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치는,
전지셀의 제조 공정 중에 숙성(aging) 공정에서 예비 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액의 함침성(wetting)을 향상시키기 위한 장치로서,
하나 이상의 예비 전지셀이 수납되는 전지셀 트레이(tray); 및
상기 전지셀 트레이에 예비 전지셀이 수납된 상태에서, 예비 전지셀에 진동을 인가하는 진동 인가부;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 진동 인가부에로부터 예비 전지셀에 인가되는 진동으로 인해 전극조립체와 전해액의 직접적인 물리적 접촉을 증가시키고, 이에 따른 전해액의 함침성을 향상시켜, 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가적인 숙성 공정 내지 전해액 함침 공정이 불필요하므로, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장된 구조로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 전해액 함침 장치를 통해 제조될 수 있는 전지셀은 그 구조 내지 종류가 크게 제한되는 것은 아니며, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장된 구조로서, 상기 전극조립체에 대해 전해액이 직접 접촉하는 구조의 전지셀에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상기 전지셀 제조용 전해액 함침 장치는 진동 인가부로부터의 진동이 예비 전지셀에 효과적으로 적용될 수 있는 구조라면, 그 진동 인가 방식 내지 구성이 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 상기 전동 인가부는 예비 전지셀에 직접 접촉된 상태에서 진동을 인가하는 구조이거나, 상기 진동 인가부는 전지셀 트레이에 진동을 인가함으로써, 상기 진동이 예비 전지셀에 전달되는 구조일 수 있다.
다시 말해, 상기 진동 인가부는 예비 전지셀에 직접 또는 간접적으로 진동을 인가할 수 있으며, 공정의 효율성, 공간에 대한 제약 등 다양한 요인을 고려하여 적절한 방법 내지 구성을 통해 효과적으로 진동을 인가할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 진동은 진동 인가부로부터 직접적으로 가해지는 물리적 충격에 의해 인가되는 구조일 수 있다.
즉, 상기 진동 인가부는 예비 전지셀 또는 상기 예비 전지셀이 수납되어 있는 전지셀 트레이의 외면과 미접촉된 상태에서, 상기 예비 전지셀 또는 전지셀 트레이의 외면에 직접 접촉함으로써, 물리적인 충격을 가하는 구조일 수 있으며, 이에 따라, 상기 예비 전지셀에 진동이 인가됨에 따라 발생하는 전해액의 유동에 의해, 상기 전해액과 전극조립체의 접촉이 증가함으로써, 전극조립체에 대한 전해액의 함침성이 향상될 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 진동은 진동 인가부의 반복적인 유동에 의해 인가되는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 진동 인가부는 예비 전지셀 또는 전지셀 트레이의 외면에 접촉된 상태에서, 반복적으로 유동할 수 있으며, 상기 진동 인가부의 유동에 의해 예비 전지셀에 진동이 인가됨으로써, 예비 전지셀 내에 밀봉된 전극조립체에 대한 전해액의 함침성이 향상될 수 있다.
이때, 상기 진동 인가부는 짧은 시간에 미세하고 빠르게 반복적으로 유동함으로써, 상기 전해액 함침성 향상의 효과를 극대화시킬 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 진동은 진동 인가부에서 발생하는 초음파에 의해 인가되는 구조일 수 있다.
일반적으로, 초음파는 고유의 높은 진동수로 인하여 예비 전지셀에 규칙적인 진동을 인가할 수 있으며, 이에 따라, 보다 용이하게 예비 전지셀 내의 전극조립체와 전해액의 접촉을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라, 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 초음파는 20 kHz 내지 100 kHz의 진동수와 2 ㎛ 내지 30 ㎛의 진폭을 가질 수 있다.
만일, 상기 초음파의 진동수와 진폭이 상기 범위보다 낮을 경우, 소망하는 전해액 함침성 향상의 효과를 발휘할 수 없으며, 상기 범위보다 높을 경우, 제조 공정상 효율성이 감소하고, 지나친 진동으로 인해 전지셀의 내구성이 저하될 수 있어, 바람직하지 않다.
또한, 상기 진동은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가될 수 있다.
여기서, 상기 진동 인가부로부터 진동이 가해지는 횟수 및 주기는 진동이 가해지는 예비 전지셀의 수량 및 크기와 같은 조건에 따라 적절히 선택될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 전지셀 트레이는 지면을 기준으로 상면이 개방된 상태에서, 상기 개방 부위로부터 하면 방향으로 오목하게 만입된 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
따라서, 상기 예비 전지셀은 전지셀 트레이의 개방된 상면을 통해 보다 용이하게 수납 및 제거될 수 있으며, 진동 인가부로부터의 물리적 자극에 의해 인가되는 진동으로 인한 예비 전지셀의 손상을 방지하고, 보다 안정적으로 예비 전지셀의 수납 상태를 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 예비 전지셀은 전지셀 트레이에 수납된 상태에서 액상 매체에 담지되어 있는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 액상 매체는 진동 인가부로부터 인가되는 진동을 예비 전지셀에 전달해주는 매개체로서, 전지셀 트레이에 수납된 예비 전지셀을 담지시켜, 결과적으로 전지셀 트레이와 예비 전지셀 사이의 공간을 채운 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 상기 진동 인가부로부터 인가되는 진동은 손실을 최소화하면서 예비 전지셀에 보다 효과적으로 전달될 수 있으며, 상기 예비 전지셀의 모든 부위에 균일하게 전달됨으로써, 전지셀 트레이를 사이에 두고 진동 인가부에 인접한 부위와 같은 특정 부위에 진동이 집중됨으로써 발생할 수 있는 예비 전지셀의 손상 내지 단락 등의 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.
또한, 상기 효과를 극대화할 수 있도록, 상기 예비 전지셀은 외부 표면적을 기준으로 적어도 50% 이상이 액상 매체에 담지되어 있는 구조일 수 있다.
만일, 상기 예비 전지셀이 외부 표면적을 기준으로 50% 미만이 액상 매체에 담지되어 있는 경우, 상기 액상 매체에 의한 진동 전달의 효과가 저하되어, 소망하는 효과를 발휘하지 못할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 액상 매체는 진동 인가부로부터의 진동을 전지셀 트레이에 수납된 예비 전지셀에 효과적으로 전달할 수 있는 것이라면 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 비용 및 취급의 용이성 등을 고려하였을 때, 물(water)일 수 있다.
또한, 상기 액상 매체에는 진동 인가부가 함께 담지되어 있고, 진동 인가부는 예비 전지셀로부터 소정의 간격으로 이격된 상태에서, 액상 매체를 통해 진동을 인가하는 구조일 수 있다.
예를 들어, 상기 진동 인가부는 초음파 혼이거나, 규칙적인 진동 및 이에 의한 파장을 발생시키는 진동자일 수 있으며, 상기 초음파 혼 또는 진동자로 이루어진 진동 인가부는 에비 전지셀에 직접 접촉함으로써, 진동을 인가할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 예비 전지셀로부터 소정의 간격으로 이격된 상태에서, 상기 예비 전지셀에 직접 접촉하고 있는 액상 매체를 통해 진동을 인가하는 구조일 수 있다.
그러나, 상기 진동 인가부의 위치 및 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 상세하게는, 상기 예비 전지셀이 액상 매체에 담지되어 있는 상태에서, 상기 진동 인가부는 전지셀 트레이에 진동을 인가함으로써, 상기 액상 매체를 통해 예비 전지셀에 진동을 인가하는 구조일 수도 있음은 물론이며, 이때, 상기 진동 인가부가 앞서 설명한 초음파 혼 또는 진동자일 경우에는, 상기 진동 인가부는 보다 효과적으로 진동을 전달할 수 있도록, 전지셀 트레이에 직접 접촉된 상태에서 진동을 인가하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 숙성 공정은 탈기(degas) 공정에 앞서 수행되는 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 숙성 공정은 전극조립체와 전해액의 직접적인 접촉에 의해, 상기 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 향상시키는 공정으로서, 이에 따라, 밀봉된 전지셀 내부에서는 상기 전극조립체와 전해액의 반응으로 인해, 가스가 발생할 수 있으며, 상기 가스는 이후의 탈기 공정을 통해 외부로 배출될 수 있다.
즉, 상기 숙성 공정은 탈기 공정에 앞서 수행됨으로써, 상기 숙성 공정에서 발생할 수 있는 가스를 이후의 탈기 공정에서 제거할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 전지셀 제조용 전해액 함침 장치를 이용한 전지셀의 제조 방법을 제공하는 바, 상기 제조 방법은,
a) 전극조립체를 전해액과 함께 전지케이스 내부에 수납한 상태에서 밀봉함으로써 예비 전지셀을 제조하는 과정;
b) 상기 예비 전지셀을 전해액 함침 장치의 전지셀 트레이에 수납한 상태에서 액상 매체에 담지시키는 과정;
c) 상기 예비 전지셀에 진동을 인가하는 과정; 및
d) 상기 예비 전지셀의 충방전 및 탈기 공정을 완료시켜 최종 전지셀을 완성하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이때, 상기 진동은 전지셀 제조용 전해액 함침 장치의 진동 인가부에 의해 인가될 수 있으며, 상기 진동 인가부는 예비 전지셀에 직접 접촉되거나, 예비 전지셀로부터 소정의 간격으로 이격된 상태에서, 액상 매체를 통해 진동을 인가할 수 있으며, 또한 상기 진동 인가부는 전지셀 트레이에 진동을 인가함으로써, 상기 예비 전지셀에 진동을 전달하는 구조일 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법을 사용하여 제조되는 전지셀 및 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩을 제공하는 바, 상기와 같은 전지셀 내지 전지팩은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치는, 전지셀 트레이에 예비 전지셀이 수납된 상태에서, 진동 인가부에 의해 상기 예비 전지셀에 진동을 인가하도록 구성됨으로써, 상기 진동으로 인한 전극조립체와 전해액의 직접적인 물리적 접촉을 증가시키고, 이에 따른 전해액의 함침성을 향상시켜, 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있으며, 추가적인 숙성 공정 내지 전해액 함침 공정이 불필요하므로, 전지셀의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2 내지 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 예비 전지셀(110)은 전극조립체(111)가 전지케이스(112) 내에서 일측 방향으로 밀착되어 전해액과 함께 수납된 상태에서, 외주변이 열융착에 의해 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전극조립체(111)가 밀착되어 있는 부위에 대향되는 전지케이스(112)의 부위에는 추후의 탈기 공정에서, 전지케이스(112)를 천공함으로써 가스를 배출하기 위한 가스 배출부(113)가 형성되어 있다.
전지셀 제조용 전해액 함침 장치(100)는 전지셀 트레이(120)와 진동 인가부(130)를 포함하고 있다.
전지셀 트레이(120)는 지면을 기준으로 상면이 개방된 상태에서, 하면 방향으로 오목하게 만입된 형상으로 이루어져 있다.
따라서, 예비 전지셀(110)은 전지셀 트레이(120)의 개방된 상면을 통해 보다 용이하게 수납 및 제거될 수 있다.
예비 전지셀(110)은 전지셀 트레이에 수납된 상태에서, 액상 매체(140)에 담지되어 있다.
진동 인가부(130)는 한 쌍의 진동자로 구성되어 있으며, 한 쌍의 진동자로 이루어진 진동 인가부(130)는 예비 전지셀(110)로부터 소정의 간격을 두고 이격되어 있다.
따라서, 진동 인가부(130)로부터 인가되는 진동은 액상 매체(140)를 통해 예비 전지셀(110)로 전달되며, 이에 따라, 액상 매체(140)와 접촉하고 있는 예비 전지셀에 인가된 진동은 예비 전지셀(110) 내의 전극조립체(111)에 대한 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있다.
이러한 진동자로 구성된 진동 인가부(130)는 예비 전지셀(110)에 밀착된 상태로 진동을 인가할 수도 있음은 물론이다.
도 2 내지 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 모식도들이 도시되어 있다.
우선, 도 2를 참조하면, 진동 인가부(230)는 원기둥 형상의 초음파 혼(horn)으로 이루어져 있으며, 예비 전지셀(210)로부터 소정의 간격으로 이격되어 있다.
진동 인가부(230)는 20 kHz 내지 100 kHz의 진동수와 2 ㎛ 내지 30 ㎛의 진폭을 가지는 초음파를 인가하며, 이에 따라, 초음파가 액상 매체(240)를 진동시키고, 이러한 진동이 전지셀 트레이(220)에 수납된 예비 전지셀(210)로 인가되어, 예비 전지셀(210) 내의 전극조립체의 전해액에 대한 함침성을 향상시킬 수 있다.
이러한 진동 인가부(230)의 초음파에 의해 인가되는 진동은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가될 수 있으며, 진동 인가부(230)는 전지셀 트레이(220)에 수납되는 예비 전지셀(210)의 수량 및 크기 등의 조건에 따라 한 군데, 또는 두 군데 이상의 다양한 방향에서 초음파를 통해 진동을 인가하거나, 예비 전지셀(210)에 밀착된 상태로 진동을 인가할 수도 있음은 물론이다.
도 3을 참조하면, 전지셀 트레이(320)에는 7개의 예비 전지셀(310)이 액상 매체(240)에 담지된 상태로 수납되어 있다.
진동 인가부(330)는 원기둥 형상의 초음파 혼(horn)으로 이루어져 있으며, 전지셀 트레이(320)의 하면(322)에 접촉한 상태로 위치해 있다.
진동 인가부(330)는 20 kHz 내지 100 kHz의 진동수와 2 ㎛ 내지 30 ㎛의 진폭을 가지는 초음파를 인가하며, 이에 따라, 초음파가 액상 매체(240)를 진동시키고, 이러한 진동이 전지셀 트레이(320)에 수납된 예비 전지셀(310)로 인가되어, 예비 전지셀(310) 내의 전극조립체의 전해액에 대한 함침성을 향상시킬 수 있다.
이러한 진동 인가부(330)의 초음파에 의해 인가되는 진동은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가될 수 있으며, 진동 인가부(330)는 전지셀 트레이(320)에 수납되는 예비 전지셀(310)의 수량, 전지셀 트레이(320)의 크기 등의 조건에 따라 한 군데, 또는 두 군데 이상의 다양한 방향에서 전지셀 트레이(320)에 밀착된 상태로 초음파를 통해 진동을 인가할 수도 있음은 물론이다.
도 4를 참조하면, 전지셀 제조용 전해액 함침 장치(400)는 진동 인가부(430)를 제외한 나머지 구성이 도 3의 전지셀 제조용 전해액 함침 장치와 동일하다.
구체적으로, 진동 인가부(430)는 판상형 구조로서, 전지셀 트레이(420)의 하면에 접촉한 상태로 위치해 있다.
진동 인가부(430)는 짧은 시간에 미세하고 빠르게 좌우 방향으로 반복적으로 유동하며, 이에 따라, 액상 매체(440)를 통해 전지셀 트레이(420)에 수납된 예비 전지셀(410)로 진동이 인가됨으로써, 예비 전지셀(410) 내의 전극조립체의 전해액에 대한 함침성을 향상시킬 수 있다.
이러한 진동 인가부(430)의 유동은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가될 수 있으며, 진동 인가부(430)는 전지셀 트레이(420)에 수납되는 예비 전지셀(410)의 수량, 전지셀 트레이(420)의 크기 등의 조건에 따라 한 군데, 또는 두 군데 이상의 다양한 방향에서 전지셀 트레이(420)에 밀착된 상태로 유동함으로써, 진동을 인가할 수도 있음은 물론이다.
도 5를 참조하면, 전지셀 제조용 전해액 함침 장치(500)는 진동 인가부(530)를 제외한 나머지 구성이 도 2의 전지셀 제조용 전해액 함침 장치와 동일하다.
구체적으로, 진동 인가부(530)는 전지셀 트레이(520)의 측벽(521) 방향에 위치해 있으며, 전지셀 트레이(520)의 측벽(521)에 직접 접촉함으로써 물리적인 충격을 가해, 액상 매체(540)를 통해 전지셀 트레이(520)에 수납된 예비 전지셀(510)에 진동이 인가되고, 이에 따라, 예비 전지셀(510) 내의 전극조립체의 전해액에 대한 함침성을 향상시킬 수 있다.
이러한 물리적인 충격은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가될 수 있으며, 진동 인가부(530)는 전지셀 트레이(520)에 수납되는 예비 전지셀(510)의 수량, 전지셀 트레이(520)의 크기 등의 조건에 따라 한 군데, 또는 두 군데 이상의 다양한 방향에서 물리적인 충격을 가해 진동을 인가할 수도 있음은 물론이다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 전지셀의 제조 공정 중에 숙성(aging) 공정에서 예비 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액의 함침성(wetting)을 향상시키기 위한 장치로서,
    하나 이상의 예비 전지셀이 수납되는 전지셀 트레이(tray); 및
    상기 전지셀 트레이에 예비 전지셀이 수납된 상태에서, 예비 전지셀에 진동을 인가하는 진동 인가부; 를 포함하고,
    상기 예비 전지셀은 전지셀 트레이에 수납된 상태에서 외부 표면적을 기준으로 적어도 50% 이상이 액상 매체에 담지되어 있고,
    상기 액상 매체에는 진동 인가부가 함께 담지되어 있으며, 진동 인가부는 예비 전지셀로부터 소정의 간격으로 이격된 상태에서, 액상 매체를 통해 진동을 인가하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 진동은 진동 인가부의 반복적인 유동에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 진동은 진동 인가부에서 발생하는 초음파에 의해 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 초음파는 20 kHz 내지 100 kHz의 진동수와 2 ㎛ 내지 30 ㎛의 진폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 진동은 한 차례, 또는 주기적 또는 비주기적으로 두 차례 이상 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 트레이는 지면을 기준으로 상면이 개방된 상태에서, 상기 개방 부위로부터 하면 방향으로 오목하게 만입된 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 매체는 물(water)인 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 숙성 공정은 탈기(degas) 공정에 앞서 수행되는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조용 전해액 함침 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 2 항, 제 6 항 내지 제 10 항, 제 13 항 및 제 15 항 중 어느 하나에 따른 전지셀 제조용 전해액 함침 장치를 이용한 전지셀의 제조 방법으로서,
    a) 전극조립체를 전해액과 함께 전지케이스 내부에 수납한 상태에서 밀봉함으로써 예비 전지셀을 제조하는 과정;
    b) 상기 예비 전지셀을 전해액 함침 장치의 전지셀 트레이에 수납한 상태에서 액상 매체에 담지시키는 과정;
    c) 상기 예비 전지셀에 진동을 인가하는 과정; 및
    d) 상기 예비 전지셀의 충방전 및 탈기 공정을 완료시켜 최종 전지셀을 완성하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 예비 전지셀은 전지셀 트레이에 수납된 상태에서 외부 표면적을 기준으로 적어도 50% 이상이 액상 매체에 담지되어 있고,
    상기 액상 매체에는 진동 인가부가 함께 담지되어 있으며, 진동 인가부는 예비 전지셀로부터 소정의 간격으로 이격된 상태에서, 액상 매체를 통해 진동을 인가하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
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