KR102110805B1 - 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 - Google Patents

전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102110805B1
KR102110805B1 KR1020170009023A KR20170009023A KR102110805B1 KR 102110805 B1 KR102110805 B1 KR 102110805B1 KR 1020170009023 A KR1020170009023 A KR 1020170009023A KR 20170009023 A KR20170009023 A KR 20170009023A KR 102110805 B1 KR102110805 B1 KR 102110805B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
cell
battery
guide block
clamping device
Prior art date
Application number
KR1020170009023A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180085842A (ko
Inventor
육근호
박현
박찬기
정재한
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170009023A priority Critical patent/KR102110805B1/ko
Priority to US15/873,592 priority patent/US10559844B2/en
Publication of KR20180085842A publication Critical patent/KR20180085842A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102110805B1 publication Critical patent/KR102110805B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/005Devices for making primary cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/043Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • Y02E60/12
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 전지셀들 사이에 개재되는 고정용 지그들; 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 셀 배열체에 압력을 인가하여, 상기 셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및 압력이 인가되는 대향에서 셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부; 를 포함하고 있고, 고정용 지그 각각에는, 전지셀에서 서로에 대해 연장되어 있는 적어도 두 개의 측면들에 밀착되는 형태로, 전지셀을 지그 상에 정위치 정렬하는 가이드 블록이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치를 제공한다.

Description

전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 {Clamping Apparatus of Battery Cell Comprising Fixing Jig Employed with Guide Block for Alignment of Battery Cell}
본 발명은 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 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.
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 파우치형 전지셀은 전지케이스에 전극조립체와 전해액이 함께 수납된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 공정, 상기 1차 전지셀에 대한 숙성(aging) 공정, 상기 1차 전지셀을 충방전하는 활성화 공정, 상기 숙성 공정 및 충방전 공정에서 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기(degas) 공정 등 다양한 공정을 거쳐 제조된다.
여기서, 상기 충방전을 통한 활성화 공정에서 1차 전지셀은 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹(clamping-baking)하는 과정을 거친다.
도 1에는 종래의 클램핑-베이킹 공정에서, 전지셀을 고정하여 클램핑하는 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀 클램핑 장치(100)는 전지셀 고정용 지그(120), 압력 인가부(140) 및 기저부(150)를 포함하고 있다.
전지셀 고정용 지그(120)는 평판형 부재로서, 복수의 전지셀(110) 사이에 개재되어 있다.
압력 인가부(140)는 전지셀 고정용 지그(120)가 각 전지셀(110) 사이에 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체(130)의 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가함으로써, 전지셀 배열체(130)를 고정 및 클램핑하는 구조로 이루어져 있다.
기저부(150)는 베이스 플레이트(151) 및 지지용 외벽(152)을 포함하고 있다.
베이스 플레이트(151)의 상면에는 전지셀 배열체(130)가 위치해 있다.
지지용 외벽(152)은 베이스 플레이트(151)의 일측 단부에서, 베이스 플레이트(151)의 상면 방향으로 수직 돌출되어 있는 평판형 구조로서, 이에 따라, 압력 인가부(140)로부터 인가되는 압력에 대해, 전지셀 배열체(130)를 지지하는 구조로 이루어져 있다.
이때, 각 전지셀(110)에 인가되는 압력은 전지셀(110)의 위치에 따라 각각 상이해지며, 이에 따라 전지셀(110)에 대한 클램핑-베이킹 공정 이후에, 각 전지셀(110)의 두께가 상이해질 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 전지셀(110)에 대한 클램핑 과정에서는, 모든 전지셀(110)에 동일한 압력이 인가될 수 있도록, 압력 인가부(140)로부터 인가되는 압력, 전지셀 고정용 지그(120) 사이의 거리와 같은 다양한 조건들을 조절해야 한다.
그러나, 전지셀(110)의 클램핑 과정에서, 이러한 복잡하고 다양한 조건들의 설정 및 조절 과정은 전지셀(110)의 클램핑 과정에 소요되는 인력 및 시간을 증가시키는 요인으로 작용한다.
또한, 이러한 과정에서, 각 전지셀(110)에 인가되는 압력은 각각 별도로 측정되어야 하므로, 상기 압력을 각각 측정하여 표시하기 위한 별도의 압력 측정 장치가 반드시 필요하며, 이로 인해, 전지셀(110)의 클램핑 과정에 필요한 장비가 증가해, 그 구성이 복잡해지고, 상기 장치에 소요되는 비용이 증가함에 따라, 전지셀(110)의 제조에 소요되는 비용이 증가하는 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.
구체적으로 본 발명의 목적은, 전지셀이 고정용 지그 상에서 정위치에 위치되도록, 가이드 블록을 이용함으로써, 압력 인가부가 인가하는 압력이, 가이드 블록에 의해 정위치 정렬된 상태로, 고정용 지그에 장착되어 있는 전지셀의 전면으로 균일하게 분산될 수 있는 전지셀 클램핑 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는,
일 방향으로 배열된 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서,
상기 전지셀들 사이에 개재되는 고정용 지그들;
상기 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
상면에 상기 셀 배열체가 위치한 상태에서, 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부;
를 포함하고 있고,
상기 고정용 지그 각각에는, 전지셀에서 서로에 대해 연장되어 있는 적어도 두 개의 측면들에 밀착되는 형태로, 전지셀을 지그 상에 정위치 정렬하는 가이드 블록이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조의 클램핑 장치는 크게 하기와 같은 이점을 제공할 수 있다.
첫째, 상기 압력 인가부가 인가하는 압력이, 가이드 블록에 의해 정위치 정렬된 상태로 고정용 지그에 장착되어 있는 전지셀의 전면으로 균일하게 분산될 수 있다.
예를 들어, 제 1 전지셀, 고정용 지그, 제 2 전지셀, 고정용 지그 순으로 배열된 셀 배열체에서, 제 1 전지셀과 제 2 전지셀 각각 고정용 지그에서 미 정렬된 상태로 장착된 경우에는, 압력 인가부로부터의 압력이 제 1 전지셀로부터 고정용 지그, 제 2 전지셀, 고정용 지그의 순서로 인가될 것이다. 그러나, 각각 미정렬되어 있는 제 1 전지셀과 제 2 전지셀은 서로에 대해 상하로 완전히 중첩되는 위치에서 고정용 지그에 상에 장착되어 있지 않으므로, 제 1 전지셀과 제 2 전지셀의 미중첩된 부위와 중첩 부위에 인가되는 압력이 상이할 것이다.
이를 상기할 때, 본 발명에서는 가이드 블록에 의해 전지셀이 고정용 지그 상에서 정렬된 상태로 장착되며, 마찬가지로, 나머지 전지셀들도 고정용 지그 상에서 정렬된 상태로 장착될 수 있어, 셀 배열체에서 모든 전지셀들이 상하로 중첩되도록 위치 위치할 수 있고, 이에 따라 압력은 각 전지셀의 전면에 균일하게 분산될 수 있는 것이다.
이로서, 가압이 완료된 전지셀은, 그것의 각 부위별로 균일한 두께로 압축될 수 있으며, 나머지 전지셀들 역시 이와 동일할 것이다.
이는 상술한 종래의 문제, 즉, 각 전지셀에 인가되는 압력이 상이하여 지셀의 두께가 상이해지는 문제점을 해소할 수 있다.
둘째, 상기 이점을 이유로, 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는, 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으며, 이에 따라, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성하여 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
이하에서는 고정용 지그와 가이드 블록의 구조를 비 제한적인 예들을 통해 상세하게 설명한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 고정용 지그들은 각각, 전지셀이 안착되는 장방형의 평판형 플레이트를 포함하고;
상기 가이드 블록은 전지셀이 안착되는 플레이트의 일면으로부터 수직 방향으로 돌출된 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에서, 상기 가이드 블록은 분리 가능한 형태로 기계적 체결에 의해 플레이트 상에 장착되어 있을 수 있다.
상기 기계적 체결은, 나사 및 볼트를 이용한 체결일 수 있으며, 이에 따라 가이드 블록과 플레이트에는 상호 연통될 수 있는 나사홈이 형성되어 있을 수 있다.
특히, 플레이트에는 가이드 블록의 결합 위치를 전지셀 크기에 따라 조정할 수 있도록 복수의 나사홈이 형성되어 있을 수 있다.
이와는 달리, 상기 가이드 블록은 플레이트와 일체를 이루는 구조로 이루어질 수도 있다.
상기 가이드 블록은 전지셀에서, 어느 하나의 모서리를 기준으로, 모서리를 형성하는 두 개의 측면에 밀착되도록, 평면상으로 꺽쇠 형태를 가질 수 있다.
상기 가이드 블록은 또한, 평판형 플레이트의 평면이 사선에 대해 대칭적으로 구획될 때, 구획된 플레이트 평면 상에 각각 위치하는 제 1 블록과 제 2 블록을 포함하며;
상기 제 1 블록과 제 2 블록은 상기 사선을 기준으로 전지셀의 서로 다른 모서리에 위치할 수 있다.
즉, 제 1 블록과 제 2 블록이 전지셀에서 서로 평행하게 위치하는 모서리가 아닌, 상기 사선에 대해 대칭 하는 모서리들을 고정시킴으로써, 전지셀의 상측, 하측, 우측, 좌측으로의 움직임을 제한할 수 있다.
여기서 "상측"이라 함은 전지셀에서 전극 단자가 형성되어 있는 전지셀 상단부 방향이고, "하측"은 그 대향이며, "좌측"과 "우측"은 상기 전극 단자를 기준으로 하는 방향이다.
본 발명에서, 상기 가이드 블록이 돌출된 높이는 전지셀의 압축을 위해, 전지셀의 두께 보다 작은 크기로 이루어질 수 있으며, 상세하게는 전지셀의 두께 대비 10% 내지 50%일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 셀 배열체는 각각의 전지셀들이 가이드 블록에 의해 정렬된 상태로 고정용 지그에 장착된 상태에서, 서로 인접하여 배열된 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀에 밀착된 가이드 블록의 높이 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 될 수 있다.
즉, 가이드 블록의 돌출 높이가, 전지셀이 최대로 클램핑될 수 있는 두께로 이해할 수 있다.
이에, 상기 가이드 블록의 돌출 높이가 상기 범위의 최소값 미만인 경우에는, 고정효과가 낮아 소망하는 효과의 달성이 어려울 뿐만 아니라, 클램핑 가능 두께가 증가되어, 전지셀에 과도한 압력이 인가될 수 있는 바, 바람직하지 않다. 다시 말해, 가이드 블록은 클램핑 과정에서, 전지셀이 최대로 압축된 상태에서 인접한 고정용 블록을 지지하게 되고, 그에 따라, 소망하는 압력 이상으로 전지셀이 클램핑 되는 것을 억제할 수 있다.
반면에, 상기 범위의 최대값을 초과하는 경우에는, 전지셀의 클램핑 가능 두께가 감소되어, 클램핑 장치의 실질적인 목적이 달성되기 어려운 바, 바람직하지 않다.
상기 셀 배열체에서 전지셀들의 수량은 고정용 지그들의 수량과 동일할 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 셀 배열체는 전지셀들 사이에 전지셀 고정용 지그들이 개재됨으로써 형성되는 구조일 수 있다.
이에 따라, 상기 고정용 지그들의 수량은 전지셀들의 수량과 동일하게 구성됨으로써, 모든 전지셀들을 고정용 지그에 장착한 상태에서 배열해, 셀 배열체를 구성할 수 있다.
한편, 상기 기저부는,
상면에 전지셀 배열체가 위치하는 베이스 플레이트; 및
압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 상기 전지셀 배열체를 지지할 수 있도록, 상기 베이스 플레이트의 상면으로부터 수직 돌출되어 있는 지지용 외벽;
을 포함하는 구조일 수 있다.
상기 기저부는 평판형 구조로 이루어진 베이스 플레이트와 지지용 외벽을 포함하는 L자형 구조로서, 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대향하여 전지셀 배열체를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 클램핑 장치를 사용하여 전지셀들을 클램핑 하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
a) 둘 이상의 전지셀들을 각각 가이드 블록에 고정되도록, 고정용 지그에 장착한 상태에서, 상기 전지셀들을 일 방향으로 배열하여 셀 배열체를 형성하는 과정;
b) 상기 셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 기저부의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 셀 배열체를 기저부의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
c) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 셀 배열체의 타면에 압력을 인가하여 전지셀들을 고정 및 클램핑 하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 c) 과정의 셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀에 밀착된 가이드 블록의 높이 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 될 수 있다.
따라서, 상기 상기 전지셀들을 클램핑 하는 과정에서, 육안으로 식별 가능한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 용이하게 조절함으로써, 전지셀들을 클램핑 할 수 있으므로, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 모두 측정하고, 상기 압력을 동일하게 유지하기 위해, 이에 따른 다양하고 복잡한 요인들을 조절하는 종래에 비해, 보다 용이하게 상기 전지셀들을 클램핑 할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 클램핑 장치를 포함하는 전지셀 제조 장치를 제공하는 바, 상기 전지셀 제조 장치의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는, 첫째로 상기 압력 인가부가 인가하는 압력이, 가이드 블록에 의해 정위치 정렬된 상태로 고정용 지그에 장착되어 있는 전지셀의 전면으로 균일하게 분산될 수 있는 이점을 제공하며, 또한 상기 이점을 이유로, 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으며, 이에 따라, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성하여 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 클램핑 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 모식도이다;
도 3과 도 4는 고정용 지그의 모식도들이다;
5는 본 발명에 따른 셀 배열체의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
전지셀 클램핑 장치(200)는 전지셀들(210) 사이에 개재되는 고정용 지그들(220), 고정용 지그들(220)이 개재된 상태로 배열된 셀 배열체(230)의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여 셀 배열체(230)를 클램핑 하는 압력 인가부(240) 및 상면에 셀 배열체(230)가 위치한 상태에서, 압력 인가부(240)로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 셀 배열체(230)를 지지하는 구조로 이루어진 기저부(250)를 포함하고 있다.
기저부(250)는 베이스 플레이트(251) 및 지지용 외벽(252)을 포함하고 있다.
베이스 플레이트(251)의 상면에는 셀 배열체(230)가 위치해 있다.
지지용 외벽(252)은 베이스 플레이트(251)의 일측 단부에서, 베이스 플레이트(251)의 상면 방향으로 수직 돌출되어 있는 평판형 구조로서, 압력 인가부(240)로부터 인가되는 압력에 대해, 셀 배열체(230)의 최외측에 위치한 전지셀(210)에 대면한 상태로, 셀 배열체(230)를 지지하는 구조로 이루어져 있다.
고정용 지그(220)는 전지셀(210)을 지그 상에 정위치 정렬하는 가이드 블록(260)을 포함하고 있다.
이와 관련하여, 도 3과 도 4에는 고정용 지그의 모식도들이 도시되어있다.
도 3과 도 4를 함께 참조하면, 고정용 지그들(220)은 각각, 전지셀(210)이 안착되는 장방형의 평판형 플레이트(264)를 포함하고, 가이드 블록(260)은 전지셀(210)이 안착되는 플레이트(264)의 일면으로부터 수직 방향으로 돌출된 구조로 이루어져 있다.
가이드 블록(260)은 또한, 평판형 플레이트(264)의 평면이 가상의 사선(S)에 대해 대칭적으로 구획될 때, 구획된 플레이트(264) 평면 상에 각각 위치하는 제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)을 포함한다.
제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)은 각각, 전지셀(210)의 모서리를 기준으로, 모서리를 형성하는 두 개의 측면에 밀착되도록, 평면상으로 꺽쇠 형태로 이루어져 있으며, 이들은 사선(S)을 기준으로 전지셀(210)의 서로 다른 모서리에 위치하고 있다.
따라서, 제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)이 전지셀(210)에서 서로 평행하게 위치하는 모서리가 아닌, 사선에 대해 대칭 하는 모서리들을 고정시킴으로써, 전지셀의 상측(1), 하측(2), 우측 및 좌측(3, 4)으로의 움직임을 제한할 수 있다.
제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)은 전지셀(210)이 안착되는 플레이트(264)의 일면으로부터 수직 방향으로 돌출된 구조로 이루어져 있다.
여기서, 제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)은 분리 가능한 형태로 나사(도시하지 않음) 및 볼트(도시하지 않음)에 의해 플레이트(264) 상에 장착되어 있으며, 가이드 블록(260)과 플레이트에는 상호 연통될 수 있는 나사홈들(262)이 형성되어 있다.
특히, 플레이트에는 가이드 블록(260)의 결합 위치를 전지셀 크기에 따라 조정할 수 있도록 복수의 스페어 나사홈들(263)이 형성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고정용 지그(220)는, 전지셀(210)의 크기에 따라 제 1 블록(260a)과 제 2 블록(260b)의 결합 위치를 달리하여, 다양한 사이즈의 전지셀을 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.
도 5에는 본 발명에 따른 셀 배열체(230)의 모식도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 셀 배열체(230)에서 전지셀들(210)의 수량은 고정용 지그들(220)의 수량과 동일하다 .셀 배열체(230)는 전지셀들(210) 사이에 전지셀 고정용 지그들(220)이 개재됨으로써 형성되는 구조로서, 클램핑 과정에서, 전지셀은 인접한 고정용 지그에 가압되는 형태로 그것의 두께가 압축될 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (13)

  1. 일 방향으로 배열된 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서,
    상기 전지셀들 사이에 개재되는 고정용 지그들;
    상기 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
    상면에 상기 셀 배열체가 위치한 상태에서, 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부; 를 포함하고 있고,
    상기 고정용 지그들은 각각,
    전지셀이 안착되는 장방형의 평판형 플레이트; 및
    전지셀에서 서로에 대해 연장되어 있는 적어도 두 개의 측면들에 밀착되는 형태로, 전지셀을 지그 상에 정위치 정렬하는 가이드 블록을 포함하고,
    상기 가이드 블록은 전지셀이 안착되는 플레이트의 일면으로부터 수직 방향으로 돌출된 구조이고,
    상기 가이드 블록의 각 돌출 높이는 주어진 전지셀의 두께보다 작아서, 상기 압력 인가부가 클램핑할 때에, 전지셀에 압력을 가할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 블록은 분리 가능한 형태로 기계적 체결에 의해 플레이트 상에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 블록은 플레이트와 일체를 이루는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 블록은 전지셀에서, 어느 하나의 모서리를 기준으로, 모서리를 형성하는 두 개의 측면에 밀착되도록, 평면상으로 꺽쇠 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 블록은, 평판형 플레이트의 평면이 사선에 대해 대칭적으로 구획될 때, 구획된 플레이트 평면 상에 각각 위치하는 제 1 블록과 제 2 블록을 포함하며;
    상기 제 1 블록과 제 2 블록은 사선을 기준으로 전지셀의 서로 다른 모서리에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 블록이 돌출된 높이는 전지셀의 두께 대비 10% 내지 50%인 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀에 밀착된 가이드 블록의 높이 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 인가부가 인가하는 압력이, 가이드 블록에 의해 정위치 정렬된 상태로 고정용 지그에 장착되어 있는 전지셀의 전면으로 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 수량은 전지셀 고정용 지그들의 수량과 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기저부는,
    상면에 전지셀 셀 배열체가 위치하는 베이스 플레이트; 및
    압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 셀 배열체를 지지할 수 있도록, 베이스 플레이트의 상면으로부터 수직 돌출되어 있는 지지용 외벽;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  12. 제 1 항에 따른 전지셀 클램핑 장치를 사용하여 전지셀들을 클램핑 하는 방법으로서,
    a) 둘 이상의 전지셀들을 각각 가이드 블록에 고정되도록, 고정용 지그에 장착한 상태에서, 상기 전지셀들을 일 방향으로 배열하여 셀 배열체를 형성하는 과정;
    b) 상기 셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 기저부의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 셀 배열체를 기저부의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
    c) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 셀 배열체의 타면에 압력을 인가하여 전지셀들을 고정 및 클램핑 하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 c) 과정의 셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀에 밀착된 가이드 블록의 높이 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
KR1020170009023A 2017-01-19 2017-01-19 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 KR102110805B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009023A KR102110805B1 (ko) 2017-01-19 2017-01-19 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치
US15/873,592 US10559844B2 (en) 2017-01-19 2018-01-17 Clamping apparatus of battery cell comprising fixing jig employed with guide block for alignment of battery cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170009023A KR102110805B1 (ko) 2017-01-19 2017-01-19 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180085842A KR20180085842A (ko) 2018-07-30
KR102110805B1 true KR102110805B1 (ko) 2020-05-15

Family

ID=62841124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170009023A KR102110805B1 (ko) 2017-01-19 2017-01-19 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10559844B2 (ko)
KR (1) KR102110805B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI662735B (zh) 2018-03-30 2019-06-11 致茂電子股份有限公司 電池托盤
US11342620B2 (en) * 2019-03-04 2022-05-24 Chongqing Jinkang Powertrain New Energy Co., Ltd. Battery module scalable in three dimensions

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015505120A (ja) * 2011-12-07 2015-02-16 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG バッテリおよびバッテリのためのセルブロック

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3735585B2 (ja) 2002-05-27 2006-01-18 Nec東北産業システム株式会社 二次電池充放電用加圧装置
US8376333B2 (en) * 2009-03-28 2013-02-19 Peter Jackson Zander Mechanical jig
JP2011070975A (ja) 2009-09-26 2011-04-07 Nissin Electric Co Ltd ラミネート型電池の押圧構造
KR101713042B1 (ko) * 2013-09-30 2017-03-07 주식회사 엘지화학 전지셀 고온 가압 장치
KR20150003704A (ko) * 2014-12-10 2015-01-09 박길수 화물차량의 적재함 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015505120A (ja) * 2011-12-07 2015-02-16 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG バッテリおよびバッテリのためのセルブロック

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180085842A (ko) 2018-07-30
US10559844B2 (en) 2020-02-11
US20180205110A1 (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102111445B1 (ko) 전지셀에 접착테이프를 부착 가능한 테이핑 장치
JP2021099998A (ja) 電気化学セルスタックのためのクランプ装置
WO2015141631A1 (ja) バッテリセルの加圧装置
KR102082383B1 (ko) 구성이 간소화된 단위모듈을 포함하고 있는 전지모듈
KR102116384B1 (ko) 탄성 부재를 포함하는 전지셀 활성화 트레이
US10903472B2 (en) Electrode tab coupling member and electrode tab coupling assembly comprising same
KR102110805B1 (ko) 전지셀 정렬을 위한 가이드 블록이 형성된 고정용 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치
US20240063418A1 (en) Systems and methods of fuel cell stack compression
KR102192298B1 (ko) 만입부가 형성된 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치
KR102202783B1 (ko) 가이드 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치
US11316190B2 (en) Battery module, and battery pack and vehicle comprising same
KR20180092406A (ko) 면압이 적용된 배터리 모듈 및 이를 갖는 배터리 팩
KR101728101B1 (ko) 이차 전지의 충방전용 지그, 이를 이용한 이차전지용 충방전 장치 및 시스템 및, 이차 전지의 충방전용 지그의 배치 방법
CN211103629U (zh) 一种二次电池的夹具
CN105261793A (zh) 锂离子动力电池模块及组装方法、配套工装
KR100876253B1 (ko) 폴리머 전지팩
KR102232118B1 (ko) 접속부재 고정부를 포함하고 있는 전지셀 용접 지그
KR102104310B1 (ko) 대용량의 전극조립체 수납이 가능한 전지케이스의 제조 장치
KR20170096352A (ko) 배터리 셀 가압 장치
KR102087095B1 (ko) 절연 마스크를 포함하고 있는 전지셀 충방전 장치
KR101794940B1 (ko) 볼 플런저를 구비한 지그를 포함하는 전지팩 제조 장치
JP2020149787A (ja) 燃料電池モジュール
CN220680576U (zh) 电池模组堆叠治具
KR101684359B1 (ko) 수직 적층 구조의 전지셀
KR101725915B1 (ko) 가압 바를 포함하고 있는 지그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right