KR102124201B1 - 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치 - Google Patents

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이대웅
김영규
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(주)이에스테크
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Abstract

배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치가 개시된다. 개시되는 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치가 장치 프레임 부재와, 천공 부재와, 가스 배출 부재와, 회동 부재 및 가열 부재를 포함함에 따라, 간단하게 구성되면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생되는 상기 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치{Gas removal device applied to battery cell fabrication}
본 발명은 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치에 관한 것이다.
배터리는 기계가 작동될 수 있도록 전원을 공급하는 것으로, 최근에는 노트북, 스마트폰 등의 휴대용 전자 기기가 보편화되고, 전기 자동차도 상용화됨으로 인해 상기 배터리에 대한 수요가 급증하고 있다.
이러한 상기 배터리는 방전이 되면 다시 충전하여 사용할 수 있는 장점으로 그 사용이 장려되고 있다.
이러한 상기 배터리는 복수 개의 배터리 셀로 구성된다.
상기 배터리 셀은 배터리의 가장 기본 단위로 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어진다.
이러한 배터리 셀의 제조 및 상기 배터리 셀을 이용하여 제작되는 배터리의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌들이다.
상기 배터리 셀을 제조할 때 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전함으로써 상기 배터리 셀이 활성화될 수 있게 된다.
이러한 상기 배터리 셀이 충전 시, 상기 배터리 셀의 내부에서는 상기 음극판에 있던 이온이 상기 분리판을 경유하여 상기 양극판으로 이동하게 되고, 이 때 상기 배터리 셀의 내부에는 상기 배터리 셀의 활성화로 인한 가스가 발생하게 된다.
종래의 배터리 셀 제조에서는 상기 배터리 셀의 내부에서 발생된 상기 가스를 제거하는 마땅한 장치가 없어 상기 배터리 케이스가 일정 부분 부풀어오른 상태로 그 다음 공정들을 수행하게 되었고, 그에 따라 상기 배터리 케이스의 외부 형상의 변형, 상기 음극판 및 상기 양극판과 상기 배터리 케이스 사이의 단선 발생 등 배터리 셀 제작의 품질을 저하시키는 문제가 자주 발생되어 그에 대한 개선이 시급히 요구되고 있었다.
공개특허 제 10-2015-0089164 호, 공개일자 : 2015.08.05., 발명의 명칭 : 파우치형 배터리셀의 제조방법 등록특허 제 10-1499471 호, 등록일자 : 2015.03.02, 발명의 명칭 : 이차전지의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 이차전지
본 발명은 간단하게 구성되면서도 배터리 셀 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생되는 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치는 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어지는 배터리 셀을 활성화시키기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생되는 가스를 제거하기 위한 것으로서, 장치 프레임 부재; 상기 장치 프레임 부재에 장착되고, 상기 배터리 케이스를 천공시키는 천공 부재; 상기 천공 부재에 회동 가능하게 연결되고, 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 가스를 상기 천공 부재에 의해 형성된 천공을 통해 외부로 배출시키는 가스 배출 부재; 상기 천공 부재에 대해 상기 가스 배출 부재를 회동시키는 회동 부재; 및 상기 천공 부재에서 외측 방향으로 일정 거리 이격되어 위치되고, 상기 배터리 케이스 중 상기 천공 부재에 의해 형성된 상기 천공에서 외측 방향으로 일정 거리 이격된 부위를 가열하여 열융착시킴으로써 상기 배터리 케이스가 밀폐되도록 하는 가열 부재;를 포함하고, 상기 천공 부재는 상기 장치 프레임 부재에 결합되는 천공측 결합체와, 상기 천공측 결합체의 일측 말단부에 결합되면서 박스 형태로 형성된 천공 몸체와, 상기 천공 몸체의 중심부에 형성된 삽입홈에 위치되면서 상기 배터리 케이스를 천공시키는 천공체와, 상기 배터리 케이스의 천공을 위해 상기 천공체가 상기 천공 몸체의 외부로 돌출되도록 외부의 가스를 상기 천공체로 공급하는 천공측 가스 공급부와, 상기 천공체에 탄성을 제공하는 천공측 탄성체를 포함하고, 상기 가스 배출 부재는 상기 회동 부재와 연결되는 가스 배출측 연결체와, 상기 가스 배출측 연결체 중 상기 천공 몸체에 대면되는 위치에서 결합되는 가스 배출 몸체와, 그 중앙부에 상기 배터리 케이스의 천공 부위와 연통될 수 있는 노즐이 형성되면서 상기 배터리 케이스와 밀착될 수 있는 밀착체와, 상기 밀착체에 형성된 상기 노즐과 연통되어 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 상기 가스가 상기 천공 및 상기 노즐을 통해 외부로 배출되도록 부압(negative pressure)을 형성시키는 부압 형성부를 포함하고, 상기 회동 부재는 상기 장치 프레임 부재와 결합되면서 상기 가스 배출 부재를 회동시키기 위한 동력을 제공하는 회동 동력 제공 수단과, 상기 회동 동력 제공 수단과 연결되고, 그 하부에 형성된 랙 기어를 통해 상기 회동 동력 제공 수단에서 제공되는 동력을 상기 가스 배출 부재로 전달시키는 회동 동력 전달 수단과, 그 외주면에 상기 회동 동력 전달 수단의 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회동축과, 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 함께 회동되도록 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체를 연결시키는 연결핀을 포함하고, 상기 천공 부재 및 상기 가스 배출 부재 사이에 상기 배터리 셀이 위치된 상태에서 상기 가스 배출 부재가 상기 회동 부재에 의해 회동되어 상기 천공 부재에 근접되되, 상기 가스 배출 부재가 상기 배터리 셀과 이격되고, 상기 가스 배출 부재가 상기 배터리 셀과 이격된 상태에서 상기 천공 부재에 의해 상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성되고, 상기 가스 배출 부재에 의해 상기 배터리 케이스 내부의 상기 가스가 상기 천공을 통해 외부로 배출되고, 미리 설정된 기준에 부합되도록 상기 배터리 케이스에서 상기 가스가 배출되면, 상기 가스 배출 부재가 상기 회동 부재에 의해 상기 천공 부재 쪽으로 추가 회동되어 상기 가스 배출 부재와, 상기 배터리 케이스 및 상기 천공 부재가 서로 밀착되면서 상기 가열 부재가 가열되고, 상기 가열 부재의 가열에 의해 상기 천공의 외측부가 열융착되어 상기 배터리 케이스가 밀폐됨으로써 상기 가스가 제거된 상기 배터리 셀이 제작되고, 상기 천공측 가스 공급부를 통해 외부의 상기 가스가 상기 천공체에 공급되면, 상기 천공체가 상기 천공 몸체의 외부로 돌출되고, 돌출된 상기 천공체에 의해 상기 배터리 케이스가 천공되면서 상기 천공측 탄성체에는 탄성력이 축적되고, 상기 천공체에 대한 상기 천공측 가스 공급부의 가스 공급이 중단되면, 돌출되었던 상기 천공체는 상기 천공측 탄성체의 복원력에 의해 상기 천공 몸체의 내부로 삽입되고, 상기 회동 동력 제공 수단에 의해 상기 회동 동력 전달 수단이 상기 회동 동력 제공 수단에서 멀어지는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단의 상기 랙 기어 및 상기 회동축의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축이 일 방향으로 회전되고, 상기 연결핀에 의해 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체를 포함하는 상기 가스 배출 부재는 상기 천공 부재와 상대적으로 근접되는 방향으로 회동되고, 상기 회동 동력 제공 수단에 의해 상기 회동 동력 전달 수단이 상기 회동 동력 제공 수단에 근접되는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단의 상기 랙 기어 및 상기 회동축의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축이 타 방향으로 회전되고, 상기 연결핀에 의해 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체를 포함하는 상기 가스 배출 부재는 상기 천공 부재와 상대적으로 멀어지는 방향으로 회동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치에 의하면, 장치 프레임 부재와, 천공 부재와, 가스 배출 부재와, 회동 부재 및 가열 부재를 포함함에 따라, 간단하게 구성되면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생되는 상기 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 위에서 내려다본 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 모습을 보이는 사시도.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 확대도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 일부를 아래에서 위로 올려다본 확대도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재를 위에서 내려다본 사시도.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재의 단면도.
도 7은 도 6의 천공 부재 및 가스 배출 부재가 밀착된 모습을 보이는 단면도.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재를 다른 측면에서 바라본 도면.
도 9는 도 8의 BB' 부분을 화살표 방향으로 바라본 단면도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 일부분을 확대한 도면.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 수평 감지 부재를 보이는 도면.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 수평 감지 부재 중 삽입홈부에서 감지부측 축이 하강된 모습을 보이는 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 위에서 내려다본 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 모습을 보이는 사시도이고, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 일부를 아래에서 위로 올려다본 확대도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재를 위에서 내려다본 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재의 단면도이고, 도 7은 도 6의 천공 부재 및 가스 배출 부재가 밀착된 모습을 보이는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 천공 부재 및 가스 배출 부재를 다른 측면에서 바라본 도면이고, 도 9는 도 8의 BB' 부분을 화살표 방향으로 바라본 단면도이다.
도 1 내지 도 9를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)는 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어지는 배터리 셀을 활성화시키기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생되는 가스를 제거하기 위한 것으로서, 장치 프레임 부재(110)와, 천공 부재(120)와, 가스 배출 부재(130)와, 회동 부재(140) 및 가열 부재(150)를 포함한다.
상기 장치 프레임 부재(110)는 상기 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)의 골격을 이루는 것이다.
상세히, 상기 장치 프레임 부재(110)는 일정 길이로 형성된 복수 개의 바(bar)가 일정 거리 이격되면서 위치되어 상기 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)의 외곽 틀이 되는 골격체(111)와, 상기 골격체(111)의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 설치되고, 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 골격체(111)의 일정한 위치에 고정되도록 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130)를 상기 골격체(111)에 연결시키는 수직 연결체(112)를 포함한다.
상기 천공 부재(120)는 상기 수직 연결체(112)에 의해 상기 장치 프레임 부재(110)에 장착되고, 상기 배터리 케이스를 천공시키는 것이다.
상세히, 상기 천공 부재(120)는 천공측 결합체(121)와, 천공 몸체(122)와, 천공체(123)와, 천공측 가스 공급부(124)와, 천공측 탄성체(125)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 천공 부재(120)는 누름체(126)를 더 포함한다.
상기 천공측 결합체(121)는 상기 장치 프레임 부재(110), 더 정확하게는 상기 수직 연결체(112)에 에 결합되는 것으로, 상기 수직 연결체(112)에서 하방으로 일정 길이 길게 형성된다.
상기 천공 몸체(122)는 상기 천공측 결합체(121)의 일측 말단부에 결합되면서 박스 형태로 형성된 것이다.
여기서 상기 천공측 결합체(121)의 일측 말단부는 상기 천공측 결합체(121) 중 상기 수직 연결체(112)가 연결된 말단부와 반대 방향이 된다.
본 실시예에서 상기 천공 몸체(122)는 일반적인 합성 수지재에 비해 상대적으로 열전달 및 열변형이 작은 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone, PEEK) 재질로 이루어진다.
상기 천공 몸체(122)의 중심부에는 상기 천공체(123)가 삽입되는 삽입홈(136)이 형성된다.
도면 번호 137은 상기 삽입홈(136)의 외주에서 중심 쪽으로 일정 길이 돌출되어 상기 삽입홈(136)의 직경이 상대적으로 작아지도록 하는 삽입홈측 직경 축소체(137)이다.
상기 천공체(123)는 상기 천공 몸체(122)의 중심부에 형성된 상기 삽입홈(136)에 위치되면서 상기 배터리 케이스를 천공시키는 것이다.
상세히, 상기 천공체(123)는 상기 삽입홈(136)에 삽입되면서 일정 길이 길게 형성된 칼날 몸체(127)와, 상기 칼날 몸체(127)에서 상기 삽입홈(136)의 내벽까지 외측으로 확장되는 칼날 확장체(128)와, 상기 칼날 확장체(128)에서 상기 칼날 확장체(128)가 형성된 말단부와 반대 방향의 말단부로 일정 길이 돌출되되, 그 단면적이 상기 칼날 몸체(127) 및 상기 칼날 확장체(128)에 비해 상대적으로 작게 형성됨과 함께, 그 말단부로 갈수록 단면적이 점진적으로 작아져 칼날 형태로 형성되는 칼날체(129)를 포함한다.
상기와 같이 형성됨으로써, 상기 칼날체(129)는 상기 천공 몸체(122)의 외부로 돌출 가능하되, 상기 칼날 몸체(127) 및 상기 칼날 확장체(128)는 상기 천공 몸체(122)의 내부에서 상기 칼날 몸체(127)의 길이 방향으로 슬리이딩하게 된다.
즉, 상기 삽입홈(136)의 직경은 상기 칼날 확장체(128)의 직경과 대응되는 크기로 형성되어 상기 칼날 몸체(127) 및 상기 칼날 확장체(128)는 상기 삽입홈(136)의 내부에서 슬라이딩되되, 상기 삽입홈측 직경 축소체(137)에 의해 상기 칼날체(129)만 상기 천공 몸체(122)의 외부로 돌출될 수 있게 된다.
상기 천공측 가스 공급부(124)는 상기 배터리 케이스의 천공을 위해 상기 천공체(123)가 상기 천공 몸체(122)의 외부로 돌출되도록 외부의 가스를 상기 천공체(123)로 공급하는 것이다.
상세히, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 천공측 가스 공급부(124)는 외부와 상기 천공 몸체(122)가 연통되도록 상기 천공 몸체(122)에 내부에서 관 형태로 형성되는 것이다.
본 실시예에서 상기 천공측 가스 공급부(124)로 공급되는 외부의 가스는 공기가 제시되나, 질소 등의 다른 가스가 이용될 수도 있음은 물론이다.
그러면, 에어 호스 등을 통해 외부에서 공급된 상기 공기는 상기 천공측 가스 공급부(124)를 통해 상기 삽입홈(136)까지 유동되고, 상기 삽입홈(136)까지 유동된 상기 공기가 상기 삽입홈(136)에 위치된 상기 천공체(123), 더 정확하게는 상기 칼날 몸체(127) 및 상기 칼날 확장체(128)를 밀어 줌으로써, 상기 칼날체(129)가 상기 천공 몸체(122)의 외측으로 돌출될 수 있게 된다.
이 때, 상기 칼날체(129)는 상기 삽입홈측 직경 축소체(137)를 통과하여 상기 천공 몸체(122)의 외부로 돌출 가능하되, 상기 칼날 확장체(128)는 상기 삽입홈측 직경 축소체(137)에 걸리면서 상기 삽입홈(136) 내부에 위치하게 된다.
상기 천공측 탄성체(125)는 상기 칼날 확장체(128) 및 상기 삽입홈측 직경 축소체(137) 사이에 위치되어 상기 천공체(123)에 탄성을 제공하는 것으로, 스프링 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 천공측 가스 공급부(124)를 통해 외부의 상기 가스가 상기 천공체(123)에 공급되면, 상기 천공체(123), 더 정확하게는 상기 천공체(123)를 구성하는 상기 칼날체(129)가 상기 천공 몸체(122)의 외부로 돌출되고, 돌출된 상기 천공체(123)에 의해 상기 배터리 케이스가 천공되면서 상기 천공측 탄성체(125)에는 탄성력이 축적된다.
반면, 상기 천공체(123)에 대한 상기 천공측 가스 공급부(124)의 가스 공급이 중단되면, 돌출되었던 상기 천공체(123)는 상기 천공측 탄성체(125)의 복원력에 의해 상기 천공 몸체(122)의 내부로 삽입되어 상기 삽입홈(136)에 위치하게 된다.
상기 누름체(126)는 상기 천공 몸체(122)의 외주면을 둘러싸면서 상기 칼날체(129)가 돌출되는 방향으로 일정 길이 돌출되되, 외측으로 갈수록 벌어지도록 경사진 형태로 형성되고, 상기 천공체(123)에 의해 상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성되는 동안 상기 배터리 케이스 중 상기 천공이 형성되는 주변부를 눌러 줌으로써 상기 천공이 미리 정해진 위치에 형성될 수 있도록 하는 것이다.
상기 누름체(126)는 탄성이 가지는 실리콘으로 이루어져 상기 배터리 케이스를 누를 때는 상대적으로 넓게 펼쳐지면서 상기 배터리 케이스에 밀착되고, 상기 배터리 케이스에서 일정 거리 이격되면 원형태로 복귀될 수 있다.
상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성되는 동안, 상기 배터리 케이스가 임의의 형태로 접혀져 있으면, 상기 각 배터리 케이스마다 상기 천공이 형성되는 곳의 위치가 가변될 수 있을 뿐만 아니라, 접혀 있는 형태에 따라 상기 천공이 복수 개 형성될 수도 있는데, 상기 누름체(126)가 상기 배터리 케이스 중 상기 천공이 형성되는 주변부를 눌러 줌으로써, 상기 배터리 케이스 중 상기 천공이 형성되는 주변부가 상대적으로 평평하게 형성되고, 그에 따라 상기 배터리 케이스 중 미리 정해진 위치에서만 상기 천공이 형성될 수 있게 된다.
상기 가스 배출 부재(130)는 상기 천공 부재(120)에 회동 가능하게 연결되고, 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 가스를 상기 천공 부재(120)에 의해 형성된 천공을 통해 외부로 배출시키는 것이다.
상세히, 상기 가스 배출 부재(130)는 가스 배출측 연결체(131)와, 가스 배출 몸체(132)와, 밀착체(134)와, 부압 형성부(135)를 포함한다.
상기 가스 배출측 연결체(131)는 일정 길이 길게 형성되고 상기 회동 부재(140), 더 정확하게는 후술되는 회동축(143)과 연결되어 상기 천공측 결합체(121)와 대면될 수 있도록 상기 회동 부재(140)와 함께 회동되는 것이다.
상기 가스 배출 몸체(132)는 상기 가스 배출측 연결체(131) 중 상기 천공 몸체(122)에 대면되는 위치인 상기 가스 배출측 연결체(131)의 일측 말단부에 결합되면서 박스 형태로 형성된 것이다.
본 실시예에서 상기 가스 배출 몸체(132)는 일반적인 합성 수지재에 비해 상대적으로 열전달 및 열변형이 작은 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone, PEEK) 재질로 이루어진다.
상기 밀착체(134)는 그 중앙부에 상기 배터리 케이스의 천공 부위와 연통될 수 있는 노즐(133)이 형성되면서 상기 배터리 케이스와 밀착될 수 있는 것이다.
상기 밀착체(134)는 상기 가스 배출 몸체(132)에서 외측으로 갈수록 벌어지는 형태로 경사지게 형성되어 전체적으로는 나팔 형태가 되고, 그에 따라 상기 배터리 케이스에서 상대적으로 넓은 부위를 밀착시킬 수 있게 된다.
상기 부압 형성부(135)는 상기 밀착체(134)에 형성된 상기 노즐(133)과 연통되어 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 상기 가스가 상기 천공 및 상기 노즐(133)을 통해 외부로 배출되도록 부압(negative pressure)을 형성시키는 것이다.
상세히, 상기 부압 형성부(135)는 외부 공간에 배치되는 부압 형성 펌프(미도시)와 연결되어 상기 노즐(133)에 부압이 형성되도록 함으로써, 상기 배터리 케이스 내부에서 발생된 상기 가스를 외부로 배출시키는 것이다.
상기 배터리 케이스의 내부 압력은 상기 부압 형성 펌프에서 조절되는 부압에 따라 진공 상태가 될 수도 있고, 미리 설정된 압력으로 유지될 수도 있다.
상기 회동 부재(140)는 상기 천공 부재(120)에 대해 상기 가스 배출 부재(130)를 회동시키는 것이다.
상세히, 상기 회동 부재(140)는 회동 동력 제공 수단(141)과, 회동 동력 전달 수단(142)과, 회동축(143)과, 연결핀(144)을 포함한다.
상기 회동 동력 제공 수단(141)은 상기 장치 프레임 부재(110)와 결합되면서 상기 가스 배출 부재(130)를 회동시키기 위한 동력을 제공하는 것으로, 전기 모터 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 회동 동력 전달 수단(142)은 일정 길이 길게 형성되면서 상기 회동 동력 제공 수단(141)과 연결되고, 그 하부에 형성된 랙 기어를 통해 상기 회동 동력 제공 수단(141)에서 제공되는 동력을 상기 가스 배출 부재(130)로 전달시키는 것이다.
상기 회동축(143)은 상기 회동 동력 전달 수단(142)에 수직 방향으로 위치되고, 그 외주면에 상기 회동 동력 전달 수단(142)의 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 것이다.
상기 연결핀(144)은 상기 회동축(143)과 상기 가스 배출측 연결체(131)가 함께 회동되도록 상기 회동축(143)과 상기 가스 배출측 연결체(131)를 연결시키는 것이다.
상기와 같이 형성됨으로써, 상기 회동 동력 제공 수단(141)에 의해 상기 회동 동력 전달 수단(142)이 상기 회동 동력 제공 수단(141)에서 멀어지는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단(142)의 상기 랙 기어 및 상기 회동축(143)의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축(143)이 일 방향으로 회전되고, 상기 연결핀(144)에 의해 상기 회동축(143)과 상기 가스 배출측 연결체(131)가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체(131)를 포함하는 상기 가스 배출 부재(130)는 상기 천공 부재(120)와 상대적으로 근접되는 방향으로 회동된다.
반면, 상기 회동 동력 제공 수단(141)에 의해 상기 회동 동력 전달 수단(142)이 상기 회동 동력 제공 수단(141)에 근접되는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단(142)의 상기 랙 기어 및 상기 회동축(143)의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축(143)이 타 방향으로 회전되고, 상기 연결핀(144)에 의해 상기 회동축(143)과 상기 가스 배출측 연결체(131)가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체(131)를 포함하는 상기 가스 배출 부재(130)는 상기 천공 부재(120)와 상대적으로 멀어지는 방향으로 회동된다.
상기 가열 부재(150)는 상기 천공 부재(120)에서 외측 방향으로 일정 거리 이격되어 위치되고, 상기 배터리 케이스 중 상기 천공 부재(120)에 의해 형성된 상기 천공에서 외측 방향으로 일정 거리 이격된 부위를 가열하여 열융착시킴으로써 상기 배터리 케이스가 밀폐되도록 하는 것이다.
상세히, 상기 가열 부재(150)는 천공측 가열체(151)와, 가스 배출측 가열체(152)와, 천공측 온도 감지체(153) 및 가스 배출측 온도 감지체(154)를 포함한다.
상기 천공측 가열체(151)는 상기 누름체(126) 및 상기 천공 부재(120) 사이에 위치되면서 환형 형태로 형성되어 상기 배터리 케이스 중 상기 천공에서 일정 거리 이격된 부위를 환형 형태로 가열시키는 것으로, 가열 시간이 상대적으로 짧은 세라믹 히터 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 가스 배출측 가열체(152)는 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 회동될 때 상기 가스 배출측 가열체(152)와 대면되는 위치되고, 상기 가스 배출측 가열체(152)와 함게 상기 배터리 케이스를 환형 형태로 가열시키는 것으로, 가열 시간이 상대적으로 짧은 세라믹 히터 등이 그 예로 제시될 수 있다.
즉, 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 사이에 상기 배터리 케이스가 위치되고, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 회동되어 상기 천공 부재(120)에 맞대어진 상태에서, 상기 천공측 가열체(151) 및 상기 가스 배출측 가열체(152)가 상기 배터리 케이스의 좌측 및 우측을 각각 가열시키면, 상기 배터리 케이스는 상기 천공측 가열체(151) 및 상기 가스 배출측 가열체(152)의 열에 의해 서로 맞대어지면서 열융착되고, 그에 따라 상기 배터리 케이스는 밀폐될 수 있게 된다.
상기 천공측 온도 감지체(153)는 상기 천공 몸체(122)의 측면에 위치되고, 상기 배터리 케이스가 상기 천공측 가열체(151) 및 상기 가스 배출측 가열체(152)에 의해 가열될 때 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 주위의 공기 온도를 감지하는 것으로 온도 센서 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 가스 배출측 온도 감지체(154)는 상기 가스 배출 몸체(132)의 측면 중 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 회동되어 상기 천공 부재(120)에 맞대어질 때 상기 천공측 온도 감지체(153)와 대면되는 곳에 위치되고, 상기 배터리 케이스가 상기 천공측 가열체(151) 및 상기 가스 배출측 가열체(152)에 의해 가열될 때 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 주위의 공기 온도를 감지하는 것으로 온도 센서 등이 그 예로 제시될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 천공측 온도 감지체(153) 및 상기 가스 배출측 온도 감지체(154)가 함께 설치되었으나, 이는 단지 하나의 예시일 뿐 상기 천공측 온도 감지체(153) 및 상기 가스 배출측 온도 감지체(154) 중 하나만 설치될 수도 있음은 물론이다.
상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 사이에 상기 배터리 셀이 위치된 상태에서 상기 천공 부재(120)에 의해 상기 배터리 케이스가 천공될 때, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 회동되어 상기 천공 부재(120)에 근접되되, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 배터리 셀과 이격되고, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 배터리 셀과 이격된 상태에서 상기 천공 부재(120)에 의해 상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성되고, 상기 가스 배출 부재(130)에 의해 상기 배터리 케이스 내부의 상기 가스가 상기 천공을 통해 외부로 배출되고, 미리 설정된 기준에 부합되도록 상기 배터리 케이스에서 상기 가스가 배출되면, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 상기 천공 부재(120) 쪽으로 추가 회동되어 상기 가스 배출 부재(130)와, 상기 배터리 케이스 및 상기 천공 부재(120)가 서로 밀착되면서 상기 가열 부재(150)가 가열되고, 상기 가열 부재(150)의 가열에 의해 상기 천공의 외측부가 열융착되어 상기 배터리 케이스가 밀폐됨으로써 상기 가스가 제거된 상기 배터리 셀이 제작된다.
한편, 본 실시예에서 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130)는 하나의 상기 천공 부재(120)에 하나의 상기 가스 배출 부재(130)가 회동되어 밀착될 수 있도록 한 쌍으로 이루어지고, 하나의 회동 부재(140)에는 한 쌍으로 이루어진 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130)가 일정 거리 이격된 상태로 복수 개의 쌍을 이루면서 설치된다.
그러면, 한 번에 복수 개의 상기 배터리 케이스에서 상기 가스를 제거할 수 있게 됨으로써, 상기 배터리 케이스 내부의 상기 가스 제거 작업 시간을 상대적으로 단축시킬 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 배터리 셀을 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 사이에 마련한 상태에서 상기 충전 설비를 이용하여 상기 배터리 셀을 충전한다.
그런 다음, 상기 회동 동력 제공 수단(141)으로 상기 회동 동력 전달 수단(142)에 동력을 제공하여 상기 상기 회동 동력 전달 수단(142)이 상기 회동 동력 제공 수단(141)에서 멀어지는 방향으로 이동되도록 한다.
그러면, 상기 회동 동력 전달 수단(142)의 상기 랙 기어 및 상기 회동축(143)의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축(143)이 일 방향으로 회전되고, 상기 연결핀(144)에 의해 상기 회동축(143)과 상기 가스 배출측 연결체(131)가 연결되어 있음으로 인해 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 천공 부재(120)와 상대적으로 근접되도록 회동된다.
이 때, 상기 천공 부재(120) 및 상기 가스 배출 부재(130) 사이에 상기 배터리 셀이 위치된 상태에서 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 회동되어 상기 천공 부재(120)에 근접되되, 상기 가스 배출 부재(130)는 상기 배터리 셀과 일정 간격 이격된 상태로 위치된다.
그런 다음, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 배터리 셀과 이격된 상태에서 상기 천공 부재(120)에 의해 상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성된다.
그런 다음, 상기 가스 배출 부재(130)에 의해 상기 배터리 케이스 내부의 상기 가스가 상기 천공을 통해 외부로 배출된다.
그런 다음, 미리 설정된 기준에 부합되도록 상기 배터리 케이스에서 상기 가스가 배출되면, 상기 가스 배출 부재(130)가 상기 회동 부재(140)에 의해 상기 천공 부재(120) 쪽으로 추가 회동되어 상기 가스 배출 부재(130)와, 상기 배터리 케이스 및 상기 천공 부재(120)가 서로 밀착된다.
그런 다음, 상기 가열 부재(150)가 가열되고, 상기 가열 부재(150)의 가열에 의해 상기 천공의 외측부가 열융착되어 상기 배터리 케이스가 밀폐된다.
상기와 같이, 상기 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치(100)가 상기 장치 프레임 부재(110)와, 상기 천공 부재(120)와, 상기 가스 배출 부재(130)와, 상기 회동 부재(140) 및 상기 가열 부재(150)를 포함함에 따라, 간단하게 구성되면서도 상기 배터리 셀의 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생되는 상기 가스를 효율적으로 제거할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 배터리 셀의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치에 대하여 설명한다.
이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치의 일부분을 확대한 도면이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 수평 감지 부재를 보이는 도면이고, 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치를 구성하는 수평 감지 부재 중 삽입홈부에서 감지부측 축이 하강된 모습을 보이는 도면이다.
도 10 및 도 12를 함께 참조하면, 본 실시예에서는, 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치가 장치 프레임 부재(210)와, 천공 부재와, 가스 배출 부재와, 회동 부재와, 가열 부재 및 수평 감지 부재(축 걸림 돌기(264))를 포함한다.
상기 수평 감지 부재(255)는 상기 장치 프레임 부재(210)에 설치되어 상기 장치 프레임 부재(210)의 수평 상태를 감지하는 것이다.
상세히, 상기 수평 감지 부재(255)는 본체부(축 걸림 돌기(264))와, 감지부(270)와, 접촉 감지 센서부(280)를 포함한다.
상기 본체부(260)는 상기 수평 감지 부재(255)의 외곽을 형성하는 것이다.
상세히, 상기 본체부(260)는 본체측 케이스(261)와, 삽입홈부(262)와, 경사형 연장체(265)를 포함한다.
상기 본체측 케이스(261)는 그 내부가 빈 육면체 형태로 형성된다.
상기 삽입홈부(262)는 상기 본체측 케이스(261)의 중앙부에서 일정 깊이 함몰된 것으로 후술되는 감지부측 축의 일부가 삽입되는 것이다.
상기 삽입홈부(262)는 상기 본체측 케이스(261)의 전면 및 후면에서 한 쌍이 대면되도록 형성된다.
도 11 및 도 12에서 상기 삽입홈부(262)는 상기 본체측 케이스(261)의 후면, 즉 상기 감지부(270)에 의해 가려지는 부분에 형성되므로, 점선으로 도시되었다.
상기 경사형 연장체(265)는 상기 본체측 케이스(261)의 일측부 및 타측부에서 상기 삽입홈부(262) 쪽으로 각각 일정 길이 연장되되, 상기 삽입홈부(262) 쪽으로 갈수록 그 단면적이 점진적으로 작아지도록 경사지게 형성된 것이다.
한 쌍의 상기 경사형 연장체(265)는 상기 삽입홈부(262)의 중심을 지나는 가상의 수직 연장선을 기준으로 서로 대칭되도록 배치되면서 삼각형 형태를 이루게 되고, 그에 따라, 상부 및 하부가 각각 일정 각도록 기울어지게 형성된다.
상기 감지부(270)는 상기 본체부(260)의 내부에서 중력 방향으로 향하도록 배치되면서 수평 상태를 감지할 수 있는 것이다.
상세히, 상기 감지부(270)는 감지 몸체(271)와, 상기 감지부측 축(276) 및 무게추(277)를 포함한다.
상기 감지 몸체(271)는 복수 개가 일정 각도 이격되면서 그 중심부에서 외측으로 일정 길이 돌출된 것이다.
본 실시예에서 상기 감지 몸체(271)는 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 일측부에 형성된 것에서 상공으로 일정 거리 이격되는 위치에 형성된 제 1 상측 날개(272)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 일측부에 형성된 것에서 하부 쪽으로 일정 거리 이격되는 위치에 형성된 제 1 하측 날개(273)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 타측부에 형성된 것에서 상공으로 일정 거리 이격되는 위치에 형성된 제 2 상측 날개(274)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 타측부에 형성된 것에서 하부 쪽으로 일정 거리 이격되는 위치에 형성된 제 2 하측 날개(275)를 포함한다.
상기 감지부측 축(276)은 상기 감지 몸체(271)의 중앙부에서 상기 삽입홈부(262) 쪽으로 양측 방향으로 일정 길이 돌출되어 상기 삽입홈부(262)에 삽입되는 것이다.
한 쌍의 상기 삽입홈부(262)에 상기 감지부측 축(276)이 각각 삽입됨에 따라, 상기 감지 몸체(271)는 상기 감지부측 축(276)을 회전축으로 일정 각도 회전 가능하게 된다.
상기 무게추(277)는 상기 감지 몸체(271)가 중력 방향을 향하도록 상기 감지 몸체(271)에 무게를 부여하는 것으로, 상기 감지 몸체(271)의 중심부에서 하부로 일정 길이 돌출되어 형성된다.
상세히, 상기 장치 프레임 부재(210)의 기울어짐에 의해 상기 상기 본체부(260)가 회동되어 상기 감지 몸체(271)가 상기 접촉 감지 센서부(280)와 접촉될 때, 상기 감지 몸체(271)에는 순간적인 충격이 발생되고, 이러한 충격에 의한 파손을 방지하기 위해 상기 감지 몸체(271)는 일정 각도 회동되는데, 이 때, 상기 무게추(277)가 상기 감지 몸체(271)의 하부에 무게를 부여하여 상기 감지 몸체(271)의 회동을 제거함으로써, 상기 감지 몸체(271)가 중력 방향을 향할 수 있게 된다.
상기 접촉 감지 센서부(280)는 상기 본체부(260)의 내부에 배치되고, 상기 감지부(270)의 접촉을 감지하는 것이다.
상세히, 상기 접촉 감지 센서부(280)는 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 일측부에 형성된 하나의 상기 경사형 연장체(265)의 상측 경사면에서 돌출되도록 설치되는 제 1 상측 접촉 센서(282)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 일측부에 형성된 하나의 상기 경사형 연장체(265)의 하측 경사면에서 돌출되도록 설치되는 제 1 하측 접촉 센서(283)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 타측부에 형성된 다른 하나의 상기 경사형 연장체(265)의 상측 경사면에서 돌출되도록 설치되는 제 2 상측 접촉 센서(284)와, 한 쌍의 상기 경사형 연장체(265) 중 타측부에 형성된 다른 하나의 상기 경사형 연장체(265)의 하측 경사면에서 돌출되도록 설치되는 제 2 하측 접촉 센서(285)를 포함한다.
상기 수평 감지 부재(255)가 상기와 같이 형성된 상태에서, 상기 장치 프레임 부재(210)가 일 방향으로 기울어지면, 상기 장치 프레임 부재(210)에 설치된 상기 수평 감지 부재(255)를 구성하는 상기 감지 몸체(271) 중 상기 제 1 상측 날개(272) 및 상기 제 2 하측 날개(275)에 상기 제 1 상측 접촉 센서(282) 및 상기 제 2 하측 접촉 센서(285)가 접촉됨으로써, 상기 장치 프레임 부재(210)의 일 방향 기울어짐이 감지될 수 있게 된다.
또한, 상기 장치 프레임 부재(210)가 타 방향으로 기울어지면, 상기 장치 프레임 부재(210)에 설치된 상기 수평 감지 부재(255)를 구성하는 상기 감지 몸체(271) 중 상기 제 2 상측 날개(274) 및 상기 제 1 하측 날개(273)에 상기 제 2 상측 접촉 센서(284) 및 상기 제 1 하측 접촉 센서(283)가 접촉됨으로써, 상기 장치 프레임 부재(210)의 타 방향 기울어짐이 감지될 수 있게 된다.
상기 감지 몸체(271) 중 상기 제 1 상측 날개(272) 및 상기 제 2 하측 날개(275)에 상기 제 1 상측 접촉 센서(282) 및 상기 제 2 하측 접촉 센서(285)가 접촉됨으로써 감지된 상기 장치 프레임 부재(210)의 일 방향 기울어짐, 또는 제 2 상측 날개(274) 및 상기 제 1 하측 날개(273)에 상기 제 2 상측 접촉 센서(284) 및 상기 제 1 하측 접촉 센서(283)가 접촉됨으로써 감지된 상기 장치 프레임 부재(210)의 타 방향 기울어짐에 대한 정보는 외부의 제어부(미도시)로 전달될 수 있다.
한편, 상기 삽입홈부(262)는 상기 본체측 케이스(261)의 후면 및 전면에서 일정 깊이 함몰되면서 일정 길이 길게 형성되는 장형 삽입홈(263)과, 상기 장형 삽입홈(263)의 각 내면에서 상기 장형 삽입홈(263)의 내측으로 갈수록 뾰족해지는 형태로 일정 길이 돌출되어 상기 감지부측 축(276)의 일부가 걸리도록 하는 축 걸림 돌기(264)를 포함한다.
상기 축 걸림 돌기(264)는 상기 삽입홈부(262)에서 서로 다른 높이로 복수 개가 형성된다.
상기와 같이 형성되면, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수 개의 상기 축 걸림 돌기(264) 중 최상측의 것에 상기 감지부측 축(276)이 걸린 상태로 상기 감지부(270)가 중력 방향으로 향하고 있다가, 상기 장치 프레임 부재(210)가 외부 충격 등에 의해 순간 낙하하게 되는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 장치 프레임 부재(210)에 설치된 상기 수평 감지 부재(255) 역시 순간적으로 낙하하게 되면서 상기 감지부측 축(276)이 복수 개의 상기 축 걸림 돌기(264) 중 최상측의 것에서 이탈되어 복수 개의 상기 축 걸림 돌기(264) 중 최상측의 것 바로 아래의 것으로 하강되어 걸리게 되고, 이러한 상기 감지부측 축(276)의 하강으로 인해 상기 감지 몸체(271)가 일정 높이 하강됨에 따라, 상기 감지 몸체(271) 중 상기 제 1 상측 날개(272) 및 상기 제 2 상측 날개(274)가 상기 제 1 상측 접촉 센서(282) 및 상기 제 2 상측 접촉 센서(284)에 동시에 접촉됨으로써 상기 장치 프레임 부재(210)에 중력 방향으로 가해진 충격이 감지될 수 있게 된다.
상기 감지 몸체(271)가 상기 제 1 상측 접촉 센서(282) 및 상기 제 2 상측 접촉 센서(284)에 동시에 접촉되면서 감지된 충격 정보는 상기 제어부로 전달될 수 있다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치에 의하면, 그 구조가 간단하면서도 배터리 셀 제작 도중 상기 배터리 셀의 활성화 단계에서 발생되는 가스를 효율적으로 제거할 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치
110 : 장치 프레임 부재 111 : 골격체
112 : 수직 연결체 120 : 천공 부재
121 : 천공측 결합체 122 : 천공 몸체
123 : 천공체 124 : 천공측 가스 공급부
125 : 천공측 탄성체 126 : 누름체
127 : 칼날 몸체 128 : 칼날 확장체
129 : 칼날체 130 : 가스 배출 부재
131 : 가스 배출측 연결체 132 : 가스 배출 몸체
133 : 노즐 134 : 밀착체
135 : 부압 형성부 136 : 삽입홈
137 : 삽입홈측 직경 축소체 140 : 회동 부재
141 : 회동 동력 제공 수단 142 : 회동 동력 전달 수단
143 : 회동축 144 : 연결핀
150 : 가열 부재 151 : 천공측 가열체
152 : 가스 배출측 가열체 153 : 천공측 온도 감지체
154 : 가스 배출측 온도 감지체

Claims (5)

  1. 배터리 케이스, 상기 배터리 케이스의 내부에 수용되는 양극판과, 음극판과, 분리판 및 전해액으로 이루어지는 배터리 셀을 활성화시키기 위해 상기 배터리 셀과 충전 설비를 연결하여 상기 배터리 셀을 충전하는 도중 발생되는 가스를 제거하기 위한 것으로서,
    장치 프레임 부재;
    상기 장치 프레임 부재에 장착되고, 상기 배터리 케이스를 천공시키는 천공 부재;
    상기 천공 부재에 회동 가능하게 연결되고, 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 가스를 상기 천공 부재에 의해 형성된 천공을 통해 외부로 배출시키는 가스 배출 부재;
    상기 천공 부재에 대해 상기 가스 배출 부재를 회동시키는 회동 부재; 및
    상기 천공 부재에서 외측 방향으로 일정 거리 이격되어 위치되고, 상기 배터리 케이스 중 상기 천공 부재에 의해 형성된 상기 천공에서 외측 방향으로 일정 거리 이격된 부위를 가열하여 열융착시킴으로써 상기 배터리 케이스가 밀폐되도록 하는 가열 부재;를 포함하고,
    상기 천공 부재는
    상기 장치 프레임 부재에 결합되는 천공측 결합체와,
    상기 천공측 결합체의 일측 말단부에 결합되면서 박스 형태로 형성된 천공 몸체와,
    상기 천공 몸체의 중심부에 형성된 삽입홈에 위치되면서 상기 배터리 케이스를 천공시키는 천공체와,
    상기 배터리 케이스의 천공을 위해 상기 천공체가 상기 천공 몸체의 외부로 돌출되도록 외부의 가스를 상기 천공체로 공급하는 천공측 가스 공급부와,
    상기 천공체에 탄성을 제공하는 천공측 탄성체를 포함하고,
    상기 가스 배출 부재는
    상기 회동 부재와 연결되는 가스 배출측 연결체와,
    상기 가스 배출측 연결체 중 상기 천공 몸체에 대면되는 위치에서 결합되는 가스 배출 몸체와,
    그 중앙부에 상기 배터리 케이스의 천공 부위와 연통될 수 있는 노즐이 형성되면서 상기 배터리 케이스와 밀착될 수 있는 밀착체와,
    상기 밀착체에 형성된 상기 노즐과 연통되어 상기 배터리 케이스 내부에 발생된 상기 가스가 상기 천공 및 상기 노즐을 통해 외부로 배출되도록 부압(negative pressure)을 형성시키는 부압 형성부를 포함하고,
    상기 회동 부재는
    상기 장치 프레임 부재와 결합되면서 상기 가스 배출 부재를 회동시키기 위한 동력을 제공하는 회동 동력 제공 수단과,
    상기 회동 동력 제공 수단과 연결되고, 그 하부에 형성된 랙 기어를 통해 상기 회동 동력 제공 수단에서 제공되는 동력을 상기 가스 배출 부재로 전달시키는 회동 동력 전달 수단과,
    그 외주면에 상기 회동 동력 전달 수단의 랙 기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성된 회동축과,
    상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 함께 회동되도록 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체를 연결시키는 연결핀을 포함하고,
    상기 천공 부재 및 상기 가스 배출 부재 사이에 상기 배터리 셀이 위치된 상태에서 상기 가스 배출 부재가 상기 회동 부재에 의해 회동되어 상기 천공 부재에 근접되되, 상기 가스 배출 부재가 상기 배터리 셀과 이격되고, 상기 가스 배출 부재가 상기 배터리 셀과 이격된 상태에서 상기 천공 부재에 의해 상기 배터리 케이스에 상기 천공이 형성되고, 상기 가스 배출 부재에 의해 상기 배터리 케이스 내부의 상기 가스가 상기 천공을 통해 외부로 배출되고, 미리 설정된 기준에 부합되도록 상기 배터리 케이스에서 상기 가스가 배출되면, 상기 가스 배출 부재가 상기 회동 부재에 의해 상기 천공 부재 쪽으로 추가 회동되어 상기 가스 배출 부재와, 상기 배터리 케이스 및 상기 천공 부재가 서로 밀착되면서 상기 가열 부재가 가열되고, 상기 가열 부재의 가열에 의해 상기 천공의 외측부가 열융착되어 상기 배터리 케이스가 밀폐됨으로써 상기 가스가 제거된 상기 배터리 셀이 제작되고,
    상기 천공측 가스 공급부를 통해 외부의 상기 가스가 상기 천공체에 공급되면, 상기 천공체가 상기 천공 몸체의 외부로 돌출되고, 돌출된 상기 천공체에 의해 상기 배터리 케이스가 천공되면서 상기 천공측 탄성체에는 탄성력이 축적되고,
    상기 천공체에 대한 상기 천공측 가스 공급부의 가스 공급이 중단되면, 돌출되었던 상기 천공체는 상기 천공측 탄성체의 복원력에 의해 상기 천공 몸체의 내부로 삽입되고,
    상기 회동 동력 제공 수단에 의해 상기 회동 동력 전달 수단이 상기 회동 동력 제공 수단에서 멀어지는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단의 상기 랙 기어 및 상기 회동축의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축이 일 방향으로 회전되고, 상기 연결핀에 의해 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체를 포함하는 상기 가스 배출 부재는 상기 천공 부재와 상대적으로 근접되는 방향으로 회동되고,
    상기 회동 동력 제공 수단에 의해 상기 회동 동력 전달 수단이 상기 회동 동력 제공 수단에 근접되는 방향으로 이동되면, 상기 회동 동력 전달 수단의 상기 랙 기어 및 상기 회동축의 상기 피니언 기어의 맞물림에 의해 상기 회동축이 타 방향으로 회전되고, 상기 연결핀에 의해 상기 회동축과 상기 가스 배출측 연결체가 연결됨에 따라, 상기 가스 배출측 연결체를 포함하는 상기 가스 배출 부재는 상기 천공 부재와 상대적으로 멀어지는 방향으로 회동되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 천공 부재 및 상기 가스 배출 부재는 하나의 상기 천공 부재에 하나의 상기 가스 배출 부재가 회동되어 밀착될 수 있도록 한 쌍으로 이루어지고, 하나의 회동 부재에는 한 쌍으로 이루어진 상기 천공 부재 및 상기 가스 배출 부재가 일정 거리 이격된 상태로 복수 개의 쌍을 이루면서 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제작에 적용되는 가스 제거 장치.
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