KR102092269B1 - 배터리 셀 디가싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 포켓부가 구비되는 배터리 셀을 디가싱하기 위한 배터리 셀 디가싱 장치는, 배터리 셀이 분리 가능하게 안착되는 챔버 커버, 챔버 커버의 수직 방향에 따른 슬라이딩에 따라 챔버 커버와 결합되며, 배터리 셀을 진공 분위기 하에서 수용 가능한 진공 챔버, 진공 챔버에 구비되며, 가스 포켓부의 일부를 피어싱하는 피어싱 유닛 및 피어싱 유닛과 이격되게 진공 챔버에 구비되며, 배터리 셀의 좌측면 및 우측면을 평탄화시키면서 배터리 셀 내부의 가스를 배터리 셀 외부로 배출시키는 가압 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀 디가싱 장치{BATTERY CELL DEGASSING APPARATUS}
본 발명은 배터리 셀 디가싱 장치에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 배터리 셀은 최근 들어 리튬 폴리머 전지로서, 파우치형 이차 전지를 많이 사용하고 있는 추세이다. 파우치형 이차 전지는 단위 중량 및 체적 당 높은 에너지 밀도를 가지며, 배터리 셀의 박형화 및 경량화가 용이하기에, 최근 들어 많이 이용되고 있다.
종래 이러한 파우치형 이차 전지로서의 배터리 셀의 제조 방법을 살펴 보면 하기와 같다.
먼저, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 이후, 상기와 같이 제작된 전극 조립체에서 가소제(DBP)를 추출하고, 상기 전극 조립체의 전극 리드에 전극 탭을 용접하여 파우치 케이스 내부에 내장하게 된다. 이렇게 파우치 케이스에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치 케이스의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치 케이스의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치 케이스를 밀봉하게 된다.
이후, 상기와 같이 조립이 완료된 배터리 셀을 안정화시키기 위해 에이징(Aging) 공정을 거친 후, 배터리 셀을 활성화하기 위한 충방전 공정을 실시하게 된다. 그러나 충방전 공정 시, SEI 레이어(layer) 형성에 따른 전해액 및 첨가제의 비가역 반응이 발생하고, 이때 가스가 발생한다. 파우치 케이스 내부에 있는 가스는 제거가 필요하며, 가스를 제거하지 않을 경우 배터리 셀의 불량을 유발하게 된다. 따라서, 파우치 케이스 내부의 가스를 제거하기 위해 배터리 셀 디가싱 장치를 이용하여 디가싱 공정이 행해진다.
종래 배터리 셀 디가싱 장치는, 일반적으로, 배터리 셀을 압착한 이후 후속 공정에서 가스를 제거하는데, 이 경우, 배터리 셀의 파우치 케이스 중앙 부근에서의 가스가 잘 제거되지 않는 문제가 있다.
이를 해소하기 위해, 롤링 장비를 통해 배터리 셀의 압착 이전에 먼저 롤링을 진행하기도 하였으나, 이 경우, 롤링과 압착이 나누어 진행되기에 공정 효율이 저하되어, 결과적으로 가스 제거 효율이 떨어지는 문제가 있다.
아울러, 종래 배터리 셀 디가싱 장치는, 디가싱 진행 시 토출되는 전해액으로 인해 파우치 케이스의 본체를 오염시킬 수 있어, 배터리 셀의 외부 오염을 일으키는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 셀의 디가싱 시 가스 제거 효율을 높이며 전해액 유출에 의한 배터리 셀의 외부 오염을 최소화시킬 수 있는 배터리 셀 디가싱 장치를 제공하는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 디가싱 공정 시 배터리 셀의 가스 제거 효율을 높이며 전해액 유출에 의한 배터리 셀의 외부 오염을 최소화시킬 수 있는 배터리 셀 디가싱 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 가스 포켓부가 구비되는 배터리 셀을 디가싱하기 위한 배터리 셀 디가싱 장치에 있어서, 상기 배터리 셀이 분리 가능하게 안착되는 챔버 커버; 상기 챔버 커버의 수직 방향에 따른 슬라이딩에 따라 상기 챔버 커버와 결합되며, 상기 배터리 셀을 진공 분위기 하에서 수용 가능한 진공 챔버; 상기 진공 챔버에 구비되며, 상기 가스 포켓부의 일부를 피어싱하는 피어싱 유닛; 및 상기 피어싱 유닛과 이격되게 상기 진공 챔버에 구비되며, 상기 배터리 셀의 좌측면 및 우측면을 평탄화시키면서 상기 배터리 셀 내부의 가스를 상기 배터리 셀 외부로 배출시키는 가압 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치를 제공한다.
상기 챔버 커버는, 상기 진공 챔버와 분리 가능하게 결합되며, 상기 진공 챔버의 일측을 커버하는 커버 본체; 및 상기 커버 본체에 구비되며, 상기 배터리 셀을 지지하는 지지 지그;를 포함할 수 있다.
상기 지지 지그는, 상기 커버 본체의 내벽에 이동 가능하게 장착되며, 상기 배터리 셀의 양단부를 지지하는 측면 지그; 및 상기 커버 본체의 내벽에 장착되며, 상기 배터리 셀을 상기 커버 본체의 내벽으로부터 이격시키는 가이드 지그;를 포함할 수 있다.
상기 측면 지그는, 상기 커버 본체의 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 일 방향으로 이동 가능하게 상기 커버 본체에 장착될 수 있다.
상기 피어싱 유닛은, 상기 진공 챔버 내에서 상기 가스 포켓부 좌측에 구비되는 제1 피어싱부; 및 상기 제1 피어싱부와 상기 가스 포켓부를 사이에 두고 대향 배치되는 제2 피어싱부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 피어싱부는, 상기 가스 포켓부의 일부를 타공하는 타공부;를 구비할 수 있다.
상기 제2 피어싱부는, 상기 타공부와 상기 가스 포켓부를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 타공부의 타공 시 상기 타공부를 지지하는 타공 지지부;를 구비할 수 있다.
상기 제1 피어싱부 및 상기 제2 피어싱부는, 상기 가스 포켓부에 진공 흡착 가능하며, 상기 가스 포켓부를 양측으로 들어올리는 진공 패드;를 구비할 수 있다.
상기 제1 피어싱부 및 상기 제2 피어싱부는, 상기 가스 포켓부에 접촉되며, 상기 가스 포켓부 외부로 유출되는 전해액을 흡수하는 오염 방지 가이드;를 구비할 수 있다.
상기 가압 유닛은, 상기 진공 챔버 내에서 상기 배터리 셀의 좌측에 구비되며, 상기 배터리 셀의 좌측면을 평탄화시키면서 가압하기 위한 제1 가압부; 및 상기 제1 가압부와 상기 배터리 셀을 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 배터리 셀의 우측면을 평탄화시키면서 가압하기 위한 제2 가압부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 가압부는, 상기 배터리 셀의 좌측면을 평탄화시키면서 가압하는 가압부 본체; 및 상기 가압부 본체와 연결되며, 상기 가압부 본체를 승강시키는 승강부;를 포함할 수 있다.
상기 가압부 본체의 우측에는, 상기 배터리 셀의 좌측면 일부와 슬라이딩 가능하게 접촉되며, 상기 가스 포켓부 측으로 수직 이동되는 적어도 하나의 롤러;가 구비될 수 있다.
상기 제2 가압부는, 상기 배터리 셀의 우측면을 평탄화시키면서 가압하는 가압부 본체; 및 상기 가압부 본체와 연결되며, 상기 가압부 본체를 승강시키는 승강부;를 포함할 수 있다.
상기 가압부 본체의 좌측에는, 상기 배터리 셀의 우측면 일부와 슬라이딩 가능하게 접촉되며, 상기 가스 포켓부 측으로 수직 이동되는 적어도 하나의 롤러;가 구비될 수 있다.
상기 배터리 셀은, 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 디가싱 공정 시 배터리 셀의 가스 제거 효율을 높이며 전해액 유출에 의한 배터리 셀의 외부 오염을 최소화시킬 수 있는 배터리 셀 디가싱 장치를 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 일 실시예에 따른 배터리 셀 디가싱 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 피어싱 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 가압 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 9는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 디가싱 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 측면도이며, 도 3은 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 피어싱 유닛을 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 가압 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 배터리 셀 디가싱 장치(10)는, 배터리 셀(50)의 디가싱을 위한 장치로서, 챔버 커버(100), 진공 챔버(200), 피어싱 유닛(300) 및 가압 유닛(400)을 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀(50)은 파우치형 이차 전지로 구비될 수 있다. 이러한 상기 배터리 셀(50)은, 전극 조립체(52), 전극 리드(미도시), 파우치 케이스(54) 및 가스 포켓부(59)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(52)는, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 리드는 상기 전극 조립체와 연결되며, 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체(52) 및 상기 전극 리드에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 이하, 자세한 설명을 생략한다.
상기 파우치 케이스(54)는 상기 전극 조립체(52)를 수용하며, 상기 파우치 케이스(54)의 내부에는 전해액이 채워질 수 있다. 이러한 상기 파우치 케이스(54)는, 케이스 본체(55) 및 케이스 테두리(57)를 포함할 수 있다.
상기 케이스 본체(55)는, 상기 전극 조립체(52)를 수용할 수 있는 수용 공간을 형성할 수 있다. 상기 케이스 테두리(57)는 상기 케이스 본체(55)로부터 연장되며, 상기 전극 조립체(52) 및 상기 전해액을 밀봉할 수 있게 실링될 수 있다.
상기 가스 포켓부(59)는 상기 케이스 테두리(57)의 일측에 마련될 수 있다. 이러한 상기 가스 포켓부(59)는 후술하는 피어싱 유닛(300)에 의해 피어싱되어 상기 배터리 셀(50) 내부의 가스를 상기 배터리 셀(50) 외부로 배출시킬 수 있다.
상기 챔버 커버(100)는, 후술하는 진공 챔버(200)를 따라 수직 방향으로 슬라이딩되며, 후술하는 진공 챔버(200)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 상기 챔버 커버(100)에는 상기 배터리 셀(50)이 분리 가능하게 안착될 수 있다. 상기 배터리 셀(50)은 상기 챔버 커버(100)를 통해 상기 진공 챔버(200) 내부에 수용될 수 있다.
이러한 상기 챔버 커버(100)는, 커버 본체(120) 및 지지 지그(150)를 포함할 수 있다.
상기 커버 본체(120)는, 상기 진공 챔버(200)와 분리 가능하게 결합되며, 상기 진공 챔버(200)의 일측, 구체적으로, 상기 진공 챔버(200)의 저부를 커버할 수 있다.
상기 지지 지그(150)는, 상기 커버 본체(120)의 내벽(125)에 구비되며, 상기 배터리 셀(50)을 지지할 수 있다. 이러한 지지 지그(150)는 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 한 쌍의 지지 지그(150)가 구비된 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 지지 지그(150)는, 측면 지그(160, 170, 180) 및 가이드 지그(190)를 포함할 수 있다.
상기 측면 지그(160, 170, 180)는, 상기 커버 본체(120)의 내벽(125)에 이동 가능하게 장착되며, 상기 배터리 셀(50)의 양측면, 구체적으로, 상기 케이스 테두리(57)의 양측을 지지할 수 있다.
이러한 상기 측면 지그(160, 170, 180)는, 본체 장착부(160), 측면 제1 브릿지(170) 및 측면 제2 브릿지(180)를 포함할 수 있다.
상기 본체 장착부(160)는, 상기 커버 본체(120)의 내벽(125)에 이동 가능하게 장착되며, 상기 커버 본체(120)의 좌우 방향을 따라 이동 가능하게 상기 커버 본체(120)의 내벽(125)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 본체 장착부(160)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 본 실시예의 경우, 네 개로 구비되어 상호 이격 배치된다.
상기 측면 제1 브릿지(170)는 상기 복수 개의 본체 장착부들(160) 중 전방에 구비된 본체 장착부들(160)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 측면 제1 브릿지(170)는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 상기 측면 제1 브릿지들(170)은 상기 커버 본체(120)의 전후 방향을 따라 이동 가능하게 상기 본체 장착부(160)에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 본체 장착부(160)에는 상기 한 쌍의 측면 제1 브릿지들(170)로 탄성력을 제공하는 탄성부재가 내장될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 측면 제1 브릿지들(170)은 상기 배터리 셀(50)을 지지할 수 있게 상기 파우치 케이스(54)의 케이스 테두리(57)의 양측면 전방을 지지할 수 있다.
상기 측면 제2 브릿지(180)는 상기 복수 개의 본체 장착부들(160) 중 후방에 구비된 본체 장착부들(160)에 장착될 수 있다. 이러한 상기 측면 하측 브릿지(180)는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 제2 브릿지들(180)은 상기 커버 본체(120)의 전후 방향을 따라 이동 가능하게 상기 본체 장착부(160)에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 본체 장착부(160)에는 상기 한 쌍의 측면 제2 브릿지들(180)로 탄성력을 제공하는 탄성부재가 내장될 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 측면 제2 브릿지들(180)은 상기 배터리 셀(50)을 지지할 수 있게 상기 파우치 케이스(54)의 케이스 테두리(57)의 양측면 후방을 지지할 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 측면 하측 브릿지들(180)의 단부들는 탄성을 가지며, 상기 한 쌍의 측면 제1 브릿지들(170)를 향해 벤딩되게 형성될 수 있다. 이는 상기 배터리 셀(50)의 지지 시 상기 배터리 셀(50)을 보다 안정적으로 지지할 수 있게 하기 위함이다.
상기 가이드 지그(190)는 상기 커버 본체(120)의 내벽(125)에 장착되며, 상기 배터리 셀(50)을 상기 커버 본체(120)의 내벽으로부터 이격시킬 수 있다. 이러한 상기 가이드 지그(190)는 상기 커버 본체(120) 외부에서 충격 등의 발생 시, 상기 배터리 셀(50)로 전달되는 있는 충격을 우선적으로 상쇄시킬 수 있다.
상기 진공 챔버(200)는 상기 챔버 커버(100)와 분리 가능하게 결합되며, 상기 적어도 하나 이상의 배터리 셀(50)을 수용할 수 있는 수용 공간을 형성할 수 있다.
이러한 상기 진공 챔버(200)는 상기 배터리 셀(50)의 디가싱 시, 내부를 진공 분위기로 만들 수 있다. 이에 따라, 상기 본 실시예에서는, 상기 진공 분위기의 상기 진공 챔버(200) 내에서 상기 배터리 셀(50)의 디가싱 공정이 진행될 수 있다.
상기 피어싱 유닛(300)은, 상기 진공 챔버(200)에 구비되며, 상기 배터리 셀(50) 내부의 가스가 외부로 배출될 수 있게 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)의 일부를 피어싱할 수 있다.
이러한 상기 피어싱 유닛(300)은, 제1 피어싱부(320) 및 제2 피어싱부(360)를 포함할 수 있다.
상기 제1 피어싱부(320)는 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200) 좌측에 구비되며, 상기 진공 챔버(200) 내에서 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59) 좌측에 구비될 수 있다.
이러한 상기 제1 피어싱부(320)는, 피어싱 본체(321), 피어싱 승강부(323), 타공부(325), 진공 패드(327) 및 오염 방지 가이드(329)를 포함할 수 있다.
상기 피어싱 본체(321)는, 상기 진공 챔버(200) 내측 상부에 배치되며, 상기 배터리 셀(50)의 상기 진공 챔버(200) 내측 수용 시 상기 배터리 셀(50)의 가스 포켓부(59) 좌측에 배치될 수 있다.
상기 피어싱 승강부(323)는, 상기 피어싱 본체(321)에 연결되며, 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200)의 외측 상부 좌측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 피어싱 승강부(323)는 상기 피어싱 본체(321)를 상기 진공 챔버(200) 내측에서 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 피어싱 승강부(323)는 공압 피스톤으로 구비될 수 있다. 상기 피어싱 승강부(323)는 상기 공압 피스톤 이외에도 상기 피어싱 본체(321)를 상기 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 기타 다른 방식의 구조물로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 타공부(325)는, 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)의 일부를 타공하기 위한 것으로서, 상기 피어싱 본체(321)의 우측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 타공부(325)는 상기 피어싱 본체(321)의 좌우 방향 이동에 따라 함께 좌우 방향으로 이동될 수 있다.
상기 진공 패드(327)는 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)에 진공 흡착 가능하며, 상기 피어싱 본체(321)의 우측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 진공 패드(327)는 상기 피어싱 본체(321)의 좌우 방향에 따른 이동에 따라 상기 상기 가스 포켓부(59)의 일부가 벌어질 수 있도록 상기 가스 포켓부(59)의 좌측을 들어 올릴 수 있다.
상기 오염 방지 가이드(329)는 상기 피어싱 본체(321)의 우측에 구비되고, 상기 진공 패드(327)의 하측에 배치되며, 상기 피어싱 본체(321)의 좌우 방향에 따른 이동에 따라 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)에 접촉되게 배치될 수 있다.
이러한 상기 오염 방지 가이드(329)는 상기 배터리 셀(50)의 가스 배출 시 후술하는 가스 포켓부(59)의 피어싱 홀(P)을 통해 유출될 수 있는 전해액을 흡수할 수 있다. 이를 위해, 상기 오염 방지 가이드(329)는 높은 흡습성을 갖는 재질로 마련될 수 있으며, 예로써, 스폰지 재질로 마련될 수 있다.
상기 제2 피어싱부(360)는 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200) 우측에 구비되며, 상기 진공 챔버(200) 내에서 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59) 우측에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제2 피어싱부(360)는 상기 제1 피어싱부(320)와 상기 가스 포켓부(59)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다.
이러한 상기 제2 피어싱부(360)는, 피어싱 본체(361), 피어싱 승강부(363), 타공 지지부(365), 진공 패드(367) 및 오염 방지 가이드(369)를 포함할 수 있다.
상기 피어싱 본체(361)는 상기 진공 챔버(200) 내측 상부에 배치되며, 상기 배터리 셀(50)의 상기 진공 챔버(200) 내측 수용 시 상기 배터리 셀(50)의 가스 포켓부(59) 우측에 배치될 수 있다.
상기 피어싱 승강부(363)는, 상기 피어싱 본체(361)에 연결되며, 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200)의 외측 상부 우측에 배치될 수 있다. 이러한 상기 피어싱 승강부(363)는 상기 피어싱 본체(361)를 상기 진공 챔버(200) 내측에서 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 피어싱 승강부(363)는 공압 피스톤으로 구비될 수 있다. 상기 피어싱 승강부(363)는 상기 공압 피스톤 이외에도 상기 피어싱 본체(361)를 상기 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 기타 다른 방식의 구조물로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 타공 지지부(365)는, 상기 피어싱 본체(361)의 좌측에 구비되며, 상기 타공부(325)와 상기 가스 포켓부(59)를 사이에 두고 대향 배치될 수 있다. 이러한 상기 타공 지지부(365)는 상기 타공부(325)의 타공 시 상기 타공부(325)를 지지하면서 상기 타공부(325)의 타공을 가이드할 수 있다.
상기 진공 패드(367)는 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)에 진공 흡착 가능하며, 상기 피어싱 본체(361)의 좌측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 진공 패드(367)는 상기 피어싱 본체(361)의 좌우 방향에 따른 이동에 따라 상기 상기 가스 포켓부(59)의 일부가 벌어질 수 있도록 상기 가스 포켓부(59)의 우측을 들어 올릴 수 있다.
상기 오염 방지 가이드(369)는 상기 피어싱 본체(361)의 좌측에 구비되고, 상기 진공 패드(367)의 하측에 배치되며, 상기 피어싱 본체(361)의 좌우 방향에 따른 이동에 따라 상기 배터리 셀(50)의 상기 가스 포켓부(59)에 접촉되게 배치될 수 있다.
이러한 상기 오염 방지 가이드(369)는 상기 배터리 셀(50)의 가스 배출 시 후술하는 가스 포켓부(59)의 피어싱 홀(P)을 통해 유출될 수 있는 전해액을 흡수할 수 있다. 이를 위해, 상기 오염 방지 가이드(369)는 높은 흡습성을 갖는 재질로 마련될 수 있으며, 예로써, 스폰지 재질로 마련될 수 있다.
상기 가압 유닛(400)은, 상기 피어싱 유닛(300)과 이격되게 상기 진공 챔버(200)에 구비되며, 상기 배터리 셀(50)의 좌측면 및 우측면을 평탄화시키면서 상기 배터리 셀(50) 내부의 가스를 상기 배터리 셀(50) 외부로 배출시킬 수 있다.
이러한 상기 가압 유닛(400)은, 제1 가압부(420) 및 제2 가압부(460)를 포함할 수 있다.
상기 제1 가압부(420)는 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200) 좌측에 구비되며, 상기 진공 챔버(200) 내에서 상기 배터리 셀(50)의 좌측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 제1 가압부(420)는 상기 배터리 셀(50)의 좌측면을 평탄화시키면서 가압할 수 있다.
이러한 상기 제1 가압부(420)는, 가압부 본체(421), 승강부(423), 롤러부(425) 및 구동부(429)를 포함할 수 있다.
상기 가압부 본체(421)는, 상기 배터리 셀(50)의 상기 진공 챔버(200) 내부 수용 시 상기 배터리 셀(50)의 좌측에 배치되며, 상기 배터리 셀(50)의 좌측면, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 좌측면을 평탄화시키면서 가압할 수 있다.
상기 승강부(423)는, 상기 가압부 본체(421)와 연결되며, 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200)의 외부 좌측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 승강부(423)는 상기 가압부 본체(421)를 상기 진공 챔버(200) 내측에서 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 승강부(423)는 공압 피스톤으로 구비될 수 있다. 상기 승강부(423)는 상기 공압 피스톤 이외에도 상기 가압부 본체(421)를 상기 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 기타 다른 방식의 구조물로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 롤러부(425)는 상기 가압부 본체(421)의 우측에 장착되며, 상기 진공 챔버(200)의 수직 방향, 즉, 상기 진공 챔버(200)의 상하 방향을 따라 슬라이딩할 수 있다.
이러한 상기 롤러부(425)에는 롤러(427)가 구비될 수 있다.
상기 롤러(427)는, 상기 배터리 셀(50)의 좌측면 일부, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 좌측면과 슬라이딩 가능하게 접촉될 수 있다. 이러한 상기 롤러(427)는 상기 배터리 셀(50)의 평탄화 시 상기 배터리 셀(50)의 가스 포켓부(59) 측을 향해 수직 이동될 수 있다.
상기 롤러(427)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 롤러들(427)은 상기 가압부 본체(421)의 상하 방향을 따라 상호 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.
상기 구동부(429)는, 상기 진공 챔버(200) 내측에 구비되며, 상기 롤러부(425)와 연결될 수 있다. 이러한 상기 구동부(429)는 상기 롤러부(425)를 상기 상하 방향을 따라 슬라이딩시킬 수 있다.
상기 제2 가압부(460)는 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200) 우측에 구비되며, 상기 진공 챔버(200) 내에서 상기 배터리 셀(50)의 우측에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제2 가압부(460)는 상기 제1 가압부(420)와 상기 배터리 셀(50)을 사이에 두고 대향 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 가압부(460)는 상기 배터리 셀(50)의 우측면을 평탄화시키면서 가압할 수 있다.
이러한 상기 제2 가압부(460)는, 가압부 본체(461), 승강부(463), 롤러부(465) 및 구동부(469)를 포함할 수 있다.
상기 가압부 본체(461)는, 상기 배터리 셀(50)의 상기 진공 챔버(200) 내부 수용 시 상기 배터리 셀(50)의 우측에 배치되며, 상기 배터리 셀(50)의 우측면, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 우측면을 평탄화시키면서 가압할 수 있다.
상기 승강부(463)는, 상기 가압부 본체(461)와 연결되며, 적어도 일부가 상기 진공 챔버(200)의 외부 우측에 구비될 수 있다. 이러한 상기 승강부(463)는 상기 가압부 본체(461)를 상기 진공 챔버(200) 내측에서 좌우 방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 승강부(463)는 공압 피스톤으로 구비될 수 있다. 상기 승강부(463)는 상기 공압 피스톤 이외에도 상기 가압부 본체(461)를 상기 좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 기타 다른 방식의 구조물로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
상기 롤러부(465)는 상기 가압부 본체(461)의 좌측에 장착되며, 상기 진공 챔버(200)의 수직 방향, 즉, 상기 진공 챔버(200)의 상하 방향을 따라 슬라이딩할 수 있다.
이러한 상기 롤러부(465)에는 롤러(467)가 구비될 수 있다.
상기 롤러(467)는, 상기 배터리 셀(50)의 우측면 일부, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 우측면과 슬라이딩 가능하게 접촉될 수 있다. 이러한 상기 롤러(467)는 상기 배터리 셀(50)의 평탄화 시 상기 배터리 셀(50)의 가스 포켓부(59) 측을 향해 수직 이동될 수 있다.
상기 롤러(467)는 복수 개로 구비될 수 있다. 상기 복수 개의 롤러들(467)은 상기 가압부 본체(461)의 상하 방향을 따라 상호 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.
상기 구동부(469)는, 상기 진공 챔버(200) 내측에 구비되며, 상기 롤러부(465)와 연결될 수 있다. 이러한 상기 구동부(469)는 상기 롤러부(465)를 상기 상하 방향을 따라 슬라이딩시킬 수 있다.
이하에서는, 이러한 구조를 갖는 상기 배터리 셀 디가싱 장치(10)의 구체적인 동작에 대해 보다 더 자세히 살펴 본다.
도 5 내지 도 9는 도 1의 배터리 셀 디가싱 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 작업자 등은 상기 배터리 셀(50)을 상기 챔버 커버(100)의 상기 지지 지그(150)에 장착시킬 수 있다. 이때, 작업자 등은 상기 배터리 셀(50)의 사이즈에 따라 상기 측면 지그(160, 170, 180)를 적절히 이동시켜 상기 배터리 셀(50)의 양측면을 상기 측면 지그(160, 170, 180)에 고정시킬 수 있다.
상기 배터리 셀(50)의 상기 챔버 커버(100)로의 장착이 완료되면, 상기 작업자 등은 상기 챔버 커버(100)를 슬라이딩시켜 상기 진공 챔버(200)에 결합시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 배터리 셀(50)이 상기 진공 챔버(200) 내부에 배치되면, 작업자 등은 상기 제1 피어싱부(320) 및 상기 제2 피어싱부(360)를 좌우 방향에 따라 이동시켜 상기 배터리 셀(50)의 가스 포켓부(59)에 접촉시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 이후, 작업자 등은 상기 제1 피어싱부(320)의 상기 피어싱 본체(321)를 우측으로 슬라이딩시키고, 상기 제2 피어싱부(360)의 상기 피어싱 본체(361)를 좌측으로 슬라이딩시킬 수 있다.
이러한 슬라이딩에 의해, 상기 타공부(325)는 상기 타공 지지부(363)와 함께 상기 가스 포켓부(59)에 피어싱 홀(P)을 만들 수 있다. 아울러, 이러한 상기 슬라이딩에 의해 상기 진공 패드(327, 367)는, 각각, 상기 가스 포켓부(59)의 좌측면 및 우측면에 흡착될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 작업자 등은 상기 제1 피어싱부(320)의 상기 피어싱 본체(321)를 좌측으로 슬라이딩시키며, 상기 제2 피어싱부(360)의 상기 피어싱 본체(361)을 우측으로 슬라이딩시킬 수 있다. 이러한 슬라이딩에 의해, 상기 진공 패드(327)는 좌측으로 이동되며 상기 진공 패드(367)은 우측으로 이동되면서 상기 가스 포켓부(59)의 내부를 양측으로 벌릴 수 있다.
도 9를 참조하면, 이후, 상기 작업자 등은 상기 진공 챔버(200) 내부를 진공 분위기로 조성할 수 있다. 그리고, 상기 작업자 등은 상기 제1 가압부(420) 및 상기 제2 가압부(460)를 좌우 방향으로 이동시켜 상기 배터리 셀(50)의 좌우측면, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 좌우측면에 각각, 접촉시킬 수 있다.
그리고, 상기 작업자 등은 상기 제1 가압부(420)의 상기 롤러들(427) 및 상기 제2 가압부(460)의 상기 롤러들(467)을 각각 상기 가스 포켓부(59) 측으로 수직 이동시키면서 상기 배터리 셀(50)의 좌우측면, 구체적으로, 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55)의 좌우측면을 각각 균일하게 가압할 수 있다.
이처럼, 본 실시예의 경우, 상기 롤러들(427, 467)을 통해 롤링 방식으로 상기 배터리 셀(50)의 좌우측면을 가압하기에, 종전 프레스 방식에 비해 균일하게 상기 배터리 셀(50)을 가압할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 배터리 셀(50)의 중앙 부분에서의 가스도 상기 가스 포켓부(59) 측으로 효과적으로 유도할 수 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 롤링이 상기 진공 상태의 진공 챔버(200) 내에서 함께 이루어지기에, 진공 공정이 별도의 기구물 등을 토해 별도 공정으로 수행되는 경우보다 공정 효율이 현저히 향상될 수 있다.
그리고, 본 실시예의 경우, 상기 배터리 셀(50)의 좌우측면을 모두 가압함과 아울러 각각의 면을 복수 개의 롤러들(427, 467)로 가압하기에, 단일의 롤링 방식에 비해 가압 효율이 현저히 상승될 수 있다.
이러한 가압에 따라, 상기 배터리 셀(50) 내부의 가스는 상기 가스 포켓부(59) 측으로 이동되며, 상기 가스 포켓부(59)의 상기 피어싱 홀(P)을 통해 상기 배터리 셀(50) 외부로 배출될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 진공 패드(327, 367)에 의해 상기 가스 포켓부(59)의 내부가 상기 가압 이전에 미리 벌어져 있기에, 상기 가스 포켓부(59) 측으로 이동된 가스가 보다 원활히 상기 가스 포켓부(59)의 상기 피어싱 홀(P) 측으로 유도될 수 있다.
아울러, 본 실시예의 경우, 상기 피어싱 홀(P)과 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55) 사이에 상기 오염 방지 가이드(329, 369)가 구비되기에, 상기 전해액이 상기 가스 배출홀(P) 밖으로 유출되더라도, 상기 오염 방지 가이드(329, 369)를 통해 상기 파우치 케이스(54)의 상기 케이스 본체(55) 측으로 상기 전해액이 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 디가싱 시 상기 배터리 셀(50)의 전해액 유출에 의한 상기 배터리 셀(50)의 외부 오염이 최소화될 수 있다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀 디가싱 장치(10)는 상기 디가싱 공정 시 상기 배터리 셀(50)의 가스 제거 효율을 높이며 전해액 유출에 의한 상기 배터리 셀(50)의 외부 오염을 최소화시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10: 배터리 셀 디가싱 장치 50: 배터리 셀
52: 전극 조립체 54: 파우치 케이스
55: 케이스 본체 57: 케이스 테두리
59: 가스 포켓부 100: 챔버 커버
120: 커버 본체 150: 지지 지그
160: 본체 장착부 170: 측면 제1 브릿지
180: 측면 제2 브릿지 190: 가이드 지그
200: 진공 챔버 300: 피어싱 유닛
320: 제1 피어싱부 321: 피어싱 본체
323: 피어싱 승강부 325: 타공부
327: 진공 패드 329: 오염 방지 가이드
360: 제2 피어싱부 361: 피어싱 본체
363: 피어싱 승강부 365: 타공 지지부
367: 진공 패드 369: 오염 방지 가이드
400: 가압 유닛 420: 제1 가압부
421: 가압부 본체 423: 승강부
425: 롤러부 427: 롤러
429: 구동부 460: 제2 가압부
461: 가압부 본체 463: 승강부
465: 롤러부 467: 롤러
469: 구동부

Claims (15)

  1. 가스 포켓부가 구비되는 배터리 셀을 디가싱하기 위한 배터리 셀 디가싱 장치에 있어서,
    상기 배터리 셀이 분리 가능하게 안착되는 챔버 커버;
    상기 챔버 커버의 수직 방향에 따른 슬라이딩에 따라 상기 챔버 커버와 결합되며, 상기 배터리 셀을 진공 분위기 하에서 수용 가능한 진공 챔버;
    상기 진공 챔버에 구비되며, 상기 가스 포켓부의 일부를 피어싱하는 피어싱 유닛; 및
    상기 피어싱 유닛과 이격되게 상기 진공 챔버에 구비되며, 상기 배터리 셀의 좌측면 및 우측면을 평탄화시키면서 상기 배터리 셀 내부의 가스를 상기 배터리 셀 외부로 배출시키는 가압 유닛;을 포함하며,
    상기 피어싱 유닛은,
    상기 진공 챔버 내에서 상기 가스 포켓부 좌측에 구비되는 제1 피어싱부; 및
    상기 제1 피어싱부와 상기 가스 포켓부를 사이에 두고 대향 배치되는 제2 피어싱부;를 포함하며,
    상기 제1 피어싱부는,
    상기 가스 포켓부의 일부를 타공하는 타공부;를 포함하며,
    상기 제2 피어싱부는,
    상기 타공부와 상기 가스 포켓부를 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 타공부의 타공 시 상기 타공부를 지지하는 타공 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 커버는,
    상기 진공 챔버와 분리 가능하게 결합되며, 상기 진공 챔버의 일측을 커버하는 커버 본체; 및
    상기 커버 본체에 구비되며, 상기 배터리 셀을 지지하는 지지 지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 지그는,
    상기 커버 본체의 내벽에 이동 가능하게 장착되며, 상기 배터리 셀의 양단부를 지지하는 측면 지그; 및
    상기 커버 본체의 내벽에 장착되며, 상기 배터리 셀을 상기 커버 본체의 내벽으로부터 이격시키는 가이드 지그;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측면 지그는,
    상기 커버 본체의 전후 방향 및 좌우 방향 중 적어도 일 방향으로 이동 가능하게 상기 커버 본체에 장착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피어싱부 및 상기 제2 피어싱부는,
    상기 가스 포켓부에 진공 흡착 가능하며, 상기 가스 포켓부를 양측으로 들어올리는 진공 패드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피어싱부 및 상기 제2 피어싱부는,
    상기 가스 포켓부에 접촉되며, 상기 가스 포켓부 외부로 유출되는 전해액을 흡수하는 오염 방지 가이드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유닛은,
    상기 진공 챔버 내에서 상기 배터리 셀의 좌측에 구비되며, 상기 배터리 셀의 좌측면을 평탄화시키면서 가압하기 위한 제1 가압부; 및
    상기 제1 가압부와 상기 배터리 셀을 사이에 두고 대향 배치되며, 상기 배터리 셀의 우측면을 평탄화시키면서 가압하기 위한 제2 가압부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 가압부는,
    상기 배터리 셀의 좌측면을 평탄화시키면서 가압하는 가압부 본체; 및
    상기 가압부 본체와 연결되며, 상기 가압부 본체를 승강시키는 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가압부 본체의 우측에는,
    상기 배터리 셀의 좌측면 일부와 슬라이딩 가능하게 접촉되며, 상기 가스 포켓부 측으로 수직 이동되는 적어도 하나의 롤러;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 가압부는,
    상기 배터리 셀의 우측면을 평탄화시키면서 가압하는 가압부 본체; 및
    상기 가압부 본체와 연결되며, 상기 가압부 본체를 승강시키는 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가압부 본체의 좌측에는,
    상기 배터리 셀의 우측면 일부와 슬라이딩 가능하게 접촉되며, 상기 가스 포켓부 측으로 수직 이동되는 적어도 하나의 롤러;가 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    파우치형 이차 전지로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 디가싱 장치.
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