KR102087095B1 - 절연 마스크를 포함하고 있는 전지셀 충방전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전극조립체가 전지케이스에 수납된 상태로 밀봉되어 있는 전지셀을 충방전하는 장치로서, 상기 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 1 전극 단자에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 제 1 충전 핀이 형성되어 있는 제 1 다이 플레이트를 포함하고 있고, 상기 제 1 다이 플레이트는, 상기 제 1 충전 핀에 대응되는 위치에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위를 덮는 구조로 형성된 전기절연성 소재의 절연 마스크; 및 상기 절연 마스크의 위치 설정을 위해 양측 단부를 고정하는 마스크 고정부;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치를 제공한다.

Description

절연 마스크를 포함하고 있는 전지셀 충방전 장치 {Apparatus for Charging and Discharging Battery Cell Comprising Insulation Mask}
본 발명은 절연 마스크를 포함하고 있는 전지셀 충방전 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.
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 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
한편, 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.
도 1에는 종래의 종래의 각형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 각형 전지셀(100)은 내부에 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(도시하지 않음)가 각형의 전지케이스(100) 내에 내장된 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(110)는 상단이 개방되어 있는 장방형의 케이스 본체(111)의 개방 상단에 돌출형의 음극 단자(120)가 설치된 캡 플레이트(112)가 장착되어 있는 구조로서, 상기 케이스 본체(111)와 캡 플레이트(112)는 전기전도성 소재, 보다 상세하게는, 금속 소재로 이루어져 있다.
음극 단자(120)는 전극조립체의 음극과 전기적으로 연결되어 있고, 음극 단자(120)를 제외한 전지케이스(110)의 나머지 부위는 전극조립체의 양극과 전기적으로 연결되어, 자체적으로 양극 단자(130)를 형성한다.
이러한 각형 전지셀은 전지케이스 내에 전극조립체가 전해액과 함께 수납된 상태에서, 반복적인 충방전을 통한 활성화 과정을 거쳐 최종적인 전지셀로 제조된다.
도 2에는 도 1의 각형 전지셀을 충방전하기 위한 종래의 전지셀 충방전 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀 충방전 장치(200)는 제 1 다이 플레이트(210) 및 제 2 다이 플레이트(220)를 포함하고 있다.
제 1 다이 플레이트(210)는 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)에 대응되는 상단부에 위치해 있으며, 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)에 접촉함으로써 전기적으로 연결되는 제 1 충전 핀(230)이 각형 전지셀(100) 방향으로 하향 돌출되어 있다.
제 2 다이 플레이트(220)는 각형 전지셀(100)의 하단부에 위치해 있으며, 각형 전지셀(100)의 전지케이스(110) 하면에 형성되는 양극 단자(130)에 접촉함으로써 전기적으로 연결되는 제 2 충전 핀(240)이 각형 전지셀(100) 방향으로 상향 돌출되어 있다.
각형 전지셀(100)에 대한 충방전 과정에서, 제 1 다이 플레이트(210)와 제 2 다이 플레이트(220)는 각각 각형 전지셀(100)을 향해 수직 이동하며, 이에 따라, 제 1 다이 플레이트(210)와 제 2 다이 플레이트(220)에 각각 형성되어 있는 제 1 충전 핀(230) 및 제 2 충전 핀(240)이 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)와 양극 단자(130)에 각각 접촉함으로써 전기적으로 연결된다.
그러나, 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)는, 음극 단자(120)를 제외한 전지케이스(110)의 나머지 부위에 형성되는 양극 단자(130)에 비해 면적이 좁고, 이에 따라 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)에 접촉되는 제 1 충전 핀(230)은 각형 전지셀(100)의 미세한 유동에도 불구하고, 음극 단자(120) 부위를 벗어나 전지케이스(110)에 형성된 양극 단자(130)에 접촉하게 되는 경우가 빈번히 발생한다.
이러한 접촉 불량은 각형 전지셀(100)의 내부 단락을 유발하며, 나아가 전지셀(100)의 발화 내지 폭발을 유발하는 원인이 되기도 하므로, 각형 전지셀(100)의 충방전 간에 작업자에 대한 안전성을 저하시키는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 각형 전지셀(100)의 음극 단자(120)가 형성된 상면 부위에서, 음극 단자(120)를 제외한 나머지 부위에 절연지를 부착함으로써, 제 1 충전 핀(230)의 접촉에 의한 단락 내지 안전성 저하의 문제점을 예방하는 방안을 고려해볼 수 있으나, 상기 절연지는 작업자가 매 전지셀(100)마다 수작업으로 부착 내지 교체해야만 하므로, 이에 따라 소요되는 인력, 시간 및 비용이 증가할 수 밖에 없고, 이는 각형 전지셀(100)의 제조 비용을 증가시키는 요인으로 작용한다.
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 충방전 장치의 제 1 다이 플레이트가 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위를 덮는 구조로 형성된 전기절연성 소재의 절연 마스크 및 상기 절연 마스크를 고정하는 마스크 고정부를 포함하도록 구성됨으로써, 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자에 접속되도록 제 1 다이 플레이트가 이동하고, 이러한 과정에서, 상기 절연 마스크가 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되고, 이에 따라, 상기 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위가 마스크게 의해 커버됨으로써, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위에 형성된 제 2 전극 단자에 직접 접촉하는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라, 제 1 충전 핀의 접속 불량으로 인한 전지셀의 내부 단락 내지 발화, 폭발과 같은 안전성 저하의 문제점을 예방할 수 있으며, 충방전을 실시하는 전지셀마다 상기 절연 마스크 내지 별도의 절연지를 전지셀에 개별적으로 부착 또는 교체할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절약하고, 결과적으로 전지셀의 제조에 소요되는 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는,
전극조립체가 전지케이스에 수납된 상태로 밀봉되어 있는 전지셀을 충방전하는 장치로서,
상기 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 1 전극 단자에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 제 1 충전 핀이 형성되어 있는 제 1 다이 플레이트를 포함하고 있고,
상기 제 1 다이 플레이트는,
상기 제 1 충전 핀에 대응되는 위치에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위를 덮는 구조로 형성된 전기절연성 소재의 절연 마스크; 및
상기 절연 마스크의 위치 설정을 위해 양측 단부를 고정하는 마스크 고정부;
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자에 접속되도록 제 1 다이 플레이트가 이동하고, 이러한 과정에서, 상기 마스크 고정부에 의해 고정된 절연 마스크가 동시에 이동함으로써, 상기 절연 마스크가 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되고, 이에 따라, 상기 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위가 마스크게 의해 커버됨으로써, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위에 형성된 제 2 전극 단자에 직접 접촉하는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라, 제 1 충전 핀의 접속 불량으로 인한 전지셀의 내부 단락 내지 발화, 폭발과 같은 안전성 저하의 문제점을 예방할 수 있으며, 충방전을 실시하는 전지셀마다 상기 절연 마스크 내지 별도의 절연지를 전지셀에 개별적으로 부착 또는 교체할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절약하고, 결과적으로 전지셀의 제조에 소요되는 비용을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀은,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 전극조립체;
상기 전극조립체를 수납한 상태로 밀봉되어 있는 전기전도성 소재의 전지케이스;
상기 전지케이스의 일측 단부로부터 돌출된 제 1 전극 단자; 및
상기 제 1 전극 단자를 제외한 전지케이스의 나머지 부위 중에서, 적어도 일 부위에 형성된 제 2 전극 단자;
를 포함하는 구조일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는 전기전도성 소재의 전지케이스를 포함함에 따라, 제 1 전극 단자를 제외한 전지케이스의 나머지 부위에 제 2 전극 단자가 형성되는 구조의 전지셀, 보다 상세하게는, 원통형 전지셀 또는 각형 전지셀을 충방전하는데 있어서, 그 효과를 극대화할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자는 각각 음극 및 양극일 수 있다.
다시 말해, 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자는 서로 극성이 상이하며, 이에 따라, 상기 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 전극 단자에 전기적으로 접속되는 제 1 충전 핀이, 상기 제 1 전극 단자와 극성이 상이한 제 2 전극 단자에 직접 접촉됨으로써 내부 단락이 발생하거나, 발화, 폭발과 같은 안전성이 저하되는 문제점을 예방하는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 절연 마스크는,
전지셀의 제 1 전극 단자에 대응되는 부위가 관통 구조로 천공된 관통홀을 포함하고 있고,
상기 관통홀을 제외한 나머지 부위가, 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면의 나머지 부위를 덮는 판상형 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 제 1 전극 단자는 절연 마스크에 천공된 관통홀을 통해, 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀과 접촉할 수 있고, 상기 제 1 전극 단자가 돌출된 면의 나머지 부위는 판상형 구조로 이루어진 절연 마스크의 부위를 통해 커버되어, 제 1 충전 핀과의 직접적인 접촉을 용이하게 예방할 수 있다.
또한, 상기 절연 마스크는,
관통홀이 전지셀의 제 1 전극 단자 및 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀 사이에 위치하도록, 마스크 고정부에 의해 적어도 양측 단부가 고정되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 절연 마스크는 제 1 다이 플레이트의 이동에 따라, 전지셀의 제 1 전극 단자가 형성된 면에 밀착되더라도, 상기 전지셀과의 접촉으로 인한 유동을 방지할 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀의 제 1 전극 단자가 형성된 면에 대한 안정적인 밀착 상태를 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 마스크 고정부는 절연 마스크의 양측 단부를 집게 방식으로 고정하는 한 쌍의 집게부로 이루어진 구조일 수 있다.
즉, 상기 마스크 고정부는 한 쌍의 집게부가 절연 마스크의 서로 대향하는 양측 단부를 집게 방식으로 고정함으로써, 보다 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 마스크 고정부는 절연 마스크의 양측 단부를 진공 흡착 방식으로 고정하는 한 쌍의 진공 흡착부로 이루어진 구조일 수 있다.
즉, 상기 마스크 고정부는 한 쌍의 진공 흡착부가 절연 마스크의 서로 대향하는 양측 단부를 진공 흡착 방식으로 고정함으로써, 상기 절연 마스크를 집게 방식으로 고정하는 방식에 비해, 상기 절연 마스크의 양측 단부에 인가되는 물리적 자극 내지 외력을 최소화함으로써, 상기 절연 마스크에 발생할 수 있는 손상을 보다 용이하게 방지할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 마스크 고정부는, 절연 마스크 또는 전지셀의 크기에 따라 고정 부위의 위치를 조정할 수 있도록, 제 1 충전 핀을 중심으로 서로 대향하는 양측 방향으로 이송 가능한 구조로, 제 1 다이 플레이트에 장착되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 마스크 고정부는 절연 마스크 또는 전지셀의 크기에 관계 없이, 대부분의 전지셀에 보다 용이하게 적용될 수 있으며, 이에 따라 상기 절연 마스크 또는 전지셀의 크기에 따라, 별도의 전지셀 충방전 장치를 제조하거나, 별도의 마스크 고정부를 교체할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 비용을 절약할 수 있다.
한편, 상기 제 1 다이 플레이트는 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 향해 이동하며,
상기 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀 및 절연 마스크는 상기 제 1 다이 플레이트에 고정된 상태에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 향해 동시에 이동하는 구조일 수 있다.
따라서, 제 1 충전 핀 및 절연 마스크는 제 1 다이 플레이트의 이동과 함께 동시에, 전지셀의 제 1 전극 단자를 향해 이동하므로, 별도의 불필요한 거리 조정 과정 등이 필요 없으며, 이에 따라 보다 간소화된 구조로 상기 장치를 설계 내지 구성할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 절연 마스크의 두께는 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 높이에 대해 10% 내지 90%의 크기로 이루어진 구조일 수 있다.
또한, 상기 절연 마스크는 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 다이 플레이트가 이동함으로써, 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되고,
상기 전지셀의 제 1 전극 단자는 절연 마스크의 관통홀을 통해 돌출되어, 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀에 접속되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 절연 마스크가 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되는 경우에, 상기 제 1 전극 단자가 절연 마스크에 천공된 관통홀을 통해 돌출되며, 이에 따라, 상기 돌출된 제 1 전극 단자만이 제 1 충전 핀에 우선적으로 접촉하게 됨으로써, 상기 제 1 충전 핀이 제 1 전극 단자를 제외한 전지셀의 나머지 부위에 접촉하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 절연 마스크는 전기절연성의 고분자 수지로 이루어질 수 있으나, 상기 절연 마스크의 소재가 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 충전 핀과 전지셀의 제 1 전극 단자 사이에서 안정적인 전기절연성을 발휘할 수 있는 소재라면, 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 충방전 장치는,
전지셀의 제 2 전극 단자에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 제 2 충전 핀이 형성되어 있는 제 2 다이 플레이트를 더 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이때, 상기 제 2 충전 핀은 제 1 전극 단자에 대향하는 전지케이스 부위에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는, 제 1 전극 단자를 제외한 전지케이스의 나머지 부위 중에서, 적어도 일 부위에 제 2 전극 단자가 형성된 구조의 전지셀에 대한 충방전 과정에서, 효과를 극대화할 수 있다.
이때, 상기 전지셀 충방전 장치는 상기 전지셀의 제 1 전극 단자와 극성이 상이한 제 2 전극 단자에 접촉하는 제 2 충전 핀은 제 1 전극 단자에 대향하는 전지케이스 부위에 접촉하는 구조로 이루어짐으로써, 상기 제 1 충전 핀과 제 1 전극 단자의 접촉을 없애거나, 최소화할 수 있다.
또한, 상기 제 2 다이 플레이트는 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 2 전극 단자를 향해 이동하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀이 고정된 위치가 변경되거나, 충방전하고자 하는 전지셀의 크기가 변경되더라도, 제 1 다이 플레이트와 제 2 다이 플레이트가 적절히 이동함으로써, 전지셀의 제 1 전극 단자와 제 2 전극 단자에 제 1 충전 핀 및 제 2 충전 핀을 보다 용이하게 접촉시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 장치는, 제 1 다이 플레이트가 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위를 덮는 구조로 형성된 전기절연성 소재의 절연 마스크 및 상기 절연 마스크를 고정하는 마스크 고정부를 포함하도록 구성됨으로써, 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자에 접속되도록 제 1 다이 플레이트가 이동하고, 이러한 과정에서, 상기 마스크 고정부에 의해 고정된 절연 마스크가 동시에 이동함으로써, 상기 절연 마스크가 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되고, 이에 따라, 상기 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위가 마스크게 의해 커버됨으로써, 제 1 충전 핀이 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위에 형성된 제 2 전극 단자에 직접 접촉하는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라, 제 1 충전 핀의 접속 불량으로 인한 전지셀의 내부 단락 내지 발화, 폭발과 같은 안전성 저하의 문제점을 예방할 수 있으며, 충방전을 실시하는 전지셀마다 상기 절연 마스크 내지 별도의 절연지를 전지셀에 개별적으로 부착 또는 교체할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절약하고, 결과적으로 전지셀의 제조에 소요되는 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 종래의 각형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 각형 전지셀을 충방전하기 위한 종래의 전지셀 충방전 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 3의 마스크 고정부에 고정된 절연 마스크의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 마스크 고정부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀 충방전 장치(300)는 제 1 다이 플레이트(310) 및 제 2 다이 플레이트(320)를 포함하고 있다.
제 1 다이 플레이트(310)는 전지셀(100)의 음극 단자(120)에 대응되는 상단부에 위치해 있으며, 전지셀(100)의 음극 단자(120)에 접촉함으로써 전기적으로 연결되는 제 1 충전 핀(330)이 전지셀(100) 방향으로 하향 돌출되어 있다.
제 2 다이 플레이트(320)는 전지셀(100)의 하단부에 위치해 있으며, 전지셀(100)의 전지케이스(110) 하면에 형성되는 양극 단자(130)에 접촉함으로써 전기적으로 연결되는 제 2 충전 핀(340)이 전지셀(100) 방향으로 상향 돌출되어 있다.
전지셀(100)에 대한 충방전 과정에서, 제 1 다이 플레이트(310)와 제 2 다이 플레이트(320)는 각각 전지셀(100)을 향해 수직 이동하며, 이에 따라, 제 1 다이 플레이트(310)와 제 2 다이 플레이트(320)에 각각 형성되어 있는 제 1 충전 핀(330) 및 제 2 충전 핀(340)이 전지셀(100)의 음극 단자(120)와 양극 단자(130)에 각각 접촉함으로써 전기적으로 연결된다.
제 1 다이 플레이트(310)의 하면에는, 제 1 충전 핀(330)을 중심으로, 서로 대향하는 양측에 절연 마스크(350)의 양측 단부를 고정하는 한 쌍의 집게부(361, 362)로 이루어진 마스크 고정부(360)가 위치해 있다.
절연 마스크(350)는 제 1 충전 핀(330)에 인접한 하단에 위치해 있으며, 양측 단부가 마스크 고정부(360)에 의해 집게 방식으로 고정되어 있다.
따라서, 전지셀(100)에 대한 충방전 과정에서, 제 1 다이 플레이트(310)가 전지셀(100)을 향해 하향 이동하는 경우, 절연 마스크(350)는 제 1 충전 핀(330)의 하단에 고정된 상태에서, 제 1 다이 플레이트(310)와 함께, 전지셀(100)을 향해 하향 이동하며, 음극 단자(120)가 형성된 전지셀(100)의 상면에 밀착됨으로써, 음극 단자(120)를 제외한 전지셀(100)의 상면과 제 1 충전 핀(330)의 직접적인 접촉 및 이로 인한 내부 단락, 발화 내지 폭발과 같은 문제점을 보다 용이하게 예방할 수 있다.
또한, 충방전 되는 전지셀(100) 마다, 전지셀(100)의 상면에 개별적으로 절연지를 부착 내지 교체할 필요가 없으므로, 이에 소요되는 인력, 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
도 4에는 도 3의 마스크 고정부에 고정된 절연 마스크의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 절연 마스크(350)는 전지셀(100)의 음극 단자(120)가 돌출된 상면을 덮는 판상형 구조로 이루어져 있으며, 음극 단자(120)에 대응되는 부위에는, 관통공(351)이 천공되어 있다.
관통공(351)의 폭(351a)은 음극 단자(120)의 폭(120a)에 대응되는 크기로 이루어져 있으며, 절연 마스크(350)의 두께(351b)는 음극 단자(120)가 돌출된 높이(120b)에 대해 약 50%의 크기로 이루어져 있다.
따라서, 절연 마스크(350)가 전지셀(100)의 상면에 밀착되는 경우, 관통공(351)을 통해 음극 단자(120)가 절연 마스크(350)의 상부로 돌출되는 구조로 보다 용이하게 노출될 수 있으며, 음극 단자(120)를 제외한 전지셀(100)의 나머지 상면 부위는 절연 마스크(350)에 의해 커버됨으로써, 제 1 충전 핀이 음극 단자(120) 이외에, 전지셀(100)의 상면에 직접 접촉함으로써 발생할 수 있는 문제점을 예방할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 충방전 장치의 마스크 고정부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 제 1 다이 플레이트(550)의 제 1 충전 핀(530)을 중심으로 양측에는 한 쌍의 진공 흡착부(561, 562)로 이루어진 마스크 고정부가 형성되어 있다.
진공 흡착부들(561, 562)은 각각 절연 마스크(550)의 상면에서, 절연 마스크(550)의 양측 단부를 진공 흡착 방식으로 고정하고 있다.
따라서, 절연 마스크(550)의 양측 단부를 한 쌍의 집게부로 고정하는 방식에 비해, 절연 마스크(550)에 직접적인 접촉으로 인가되는 물리적인 압력을 최소화함으로써, 절연 마스크(550)의 손상을 최소화하고, 이에 따라 절연 마스크(550)의 교체에 소요되는 비용을 보다 용이하게 절약할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 전극조립체가 전지케이스에 수납된 상태로 밀봉되어 있는 전지셀을 충방전하는 장치로서,
    상기 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 1 전극 단자에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 제 1 충전 핀이 형성되어 있는 제 1 다이 플레이트를 포함하고 있고,
    상기 제 1 다이 플레이트는,
    상기 제 1 충전 핀에 대응되는 위치에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 제외한 나머지 부위를 덮는 구조로 형성된 전기절연성 소재의 절연 마스크; 및
    상기 절연 마스크의 위치 설정을 위해 양측 단부를 고정하는 마스크 고정부;
    를 포함하고,
    상기 절연 마스크는,
    전지셀의 제 1 전극 단자에 대응되는 부위가 관통 구조로 천공된 관통홀을 포함하고 있고,
    상기 관통홀을 제외한 나머지 부위가, 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면의 나머지 부위를 덮는 판상형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은,
    양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되어 있는 분리막을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 수납한 상태로 밀봉되어 있는 전기전도성 소재의 전지케이스;
    상기 전지케이스의 일측 단부로부터 돌출된 제 1 전극 단자; 및
    상기 제 1 전극 단자를 제외한 전지케이스의 나머지 부위 중에서, 적어도 일 부위에 형성된 제 2 전극 단자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전극 단자 및 제 2 전극 단자는 각각 음극 및 양극인 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 마스크는,
    관통홀이 전지셀의 제 1 전극 단자 및 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀 사이에 위치하도록, 마스크 고정부에 의해 적어도 양측 단부가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 고정부는 절연 마스크의 양측 단부를 집게 방식으로 고정하는 한 쌍의 집게부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 고정부는 절연 마스크의 양측 단부를 진공 흡착 방식으로 고정하는 한 쌍의 진공 흡착부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 마스크 고정부는, 절연 마스크 또는 전지셀의 크기에 따라 고정 부위의 위치를 조정할 수 있도록, 제 1 충전 핀을 중심으로 서로 대향하는 양측 방향으로 이송 가능한 구조로, 제 1 다이 플레이트에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 다이 플레이트는 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 향해 이동하며,
    상기 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀 및 절연 마스크는 상기 제 1 다이 플레이트에 고정된 상태에서, 전지셀의 제 1 전극 단자를 향해 동시에 이동하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 마스크의 두께는 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 높이에 대해 10% 내지 90%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 마스크는 전지셀의 충방전 과정에서, 제 1 다이 플레이트가 이동함으로써, 전지셀의 제 1 전극 단자가 돌출된 면에 밀착되고,
    상기 전지셀의 제 1 전극 단자는 절연 마스크의 관통홀을 통해 돌출되어, 제 1 다이 플레이트의 제 1 충전 핀에 접속되는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 마스크는 전기절연성의 고분자 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 충방전 장치는,
    전지셀의 제 2 전극 단자에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 제 2 충전 핀이 형성되어 있는 제 2 다이 플레이트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 충전 핀은 제 1 전극 단자에 대향하는 전지케이스 부위에 접촉함으로써, 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 다이 플레이트는 전지셀의 충방전 과정에서, 전지셀의 제 2 전극 단자를 향해 이동하는 것을 특징으로 하는 전지셀 충방전 장치.
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