KR102175706B1 - 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템 - Google Patents

폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템에 관한 것으로서, 폐배터리팩을 폐기하지 않고 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하여 상기 폐배터리팩으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템{Electrode lead cutting system of waste battery pack}
본 발명은 폐배터리팩을 폐기하지 않고 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하여 상기 폐배터리팩으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있도록 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차전지는 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 있으며, 이와 관련하여 최근에는 배터리 셀 어셈블리의 팽창을 방지하며, 배터리 셀 어셈블리를 안정적으로 고정할 수 있는 보다 더 슬림한 배터리 모듈, 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 배터리 팩을 포함하는 자동차가 국내공개특허공보 공개번호 제10-2017-0022119호로 제안된 바 있다.
현재, 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있으며, 특히, EV 차량에 사용되는 리튬이온 배터리는 200kg과 20kWh의 고용량이고 수명은 약 15년 정도이며 약 1000만원에 달하는 고가의 제품이다.
EV 차량을 10년을 사용했을 경우 배터리는 초기 용량의 80%가 유지되고, 이 때 배터리는 약 800만원 정도의 가치를 가진 에너지 공급원이라 할 수 있으며 이는 상당한 가치를 갖는 고가의 제품이라 할 수 있다.
이와 같은 리튬 이온 배터리를 차량과 함께 폐기해버릴 경우 단순하게 약 800만원 정도의 손실을 입는다고 판단할 수 있으며 이를 재사용할 경우 얻을 수 있는 가치를 생각할 경우 그 이상이라 할 수 있다.
추후 전기자동차 시장의 규모가 커짐에 따라 경제적인 측면에서도 전기자동차의 부품에 대한 처리방안은 반드시 연구해야할 부분이고, 그 중 차량용 배터리 팩을 분리하여 셀 단위의 리튬이온 배터리를 확보하는 연구는 반드시 선행되어야 하며, 그 일환으로 본 발명자는 폐배터리팩을 폐기하지 않고 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하여 상기 폐배터리팩으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있도록 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 제안하고자 한다.
국내공개특허공보 공개번호 제10-2017-0022119호
본 발명은 폐배터리팩을 폐기하지 않고 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하여 상기 폐배터리팩으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있도록 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지와, 상기 복수의 카트리지 사이에 배치되는 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 카트리지 상측에 배치되고 상기 복수의 배터리 셀의 전극리드가 전기적으로 접촉되는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템으로서, 폐배터리팩이 안착되는 바닥판이 구비되는 프레임과; 상기 프레임의 바닥판에 상기 폐배터리팩을 고정시키는 배터리 고정부와; 상기 프레임의 바닥판의 상측에 배치되어 상기 폐배터리팩의 서로 인접한 배터리 셀의 서로 접촉된 전극리드 부분을 절단하여 분리시키는 리드 커터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 제공한다.
여기서, 상기 리드 커터부는 구동모터에 의해 회전되고 외주면에 절연층이 형성되는 회전축과, 상기 절연층 상에 일정한 간격으로 고정설치되는 복수의 커터와, 상기 복수의 커터 사이에 게재되어 상기 복수의 커터 사이의 간격을 유지시키는 절연재질의 스페이서를 포함하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 리드 커터부는 폐배터리팩의 서로 인접한 배터리 셀의 서로 접촉된 전극리드 부분에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 복수의 레이저빔 발생부로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 리드 커터부의 전방 또는 후방에 배치되어 상기 리드 커터부에 의해 상기 폐배터리팩의 전극리드 부분을 절단할 때 전극리드 부분에 불활성가스를 분사시키는 불활성가스 분사부가 구비되는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 리드 커터부를 전후방향으로 이동시키는 커터 이동부가 구비되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 배터리 고정부는 상기 폐배터리팩의 전극리드의 절단방향과 수직방향에 배치되어 상기 폐배터리팩의 측부에 밀착되는 밀판과, 상기 밀판을 상기 폐배터리팩 방향으로 이동시키는 밀판 액츄에이터를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 배터리 고정부에는 상기 밀판과 상기 밀판 액츄에이터 사이에 배치되어 상기 밀판에 작용하는 하중을 측정하는 로드셀이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 고정부에는 상기 프레임에 고정되어 상기 밀판 액츄에이터의 몸체를 지지하는 지지부가 구비되고, 상기 지지부와 상기 밀판 액츄에이터의 몸체 사이에는 상기 밀판에 의해 상기 폐배터리팩의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생할 때 압축되는 밀판압력 완충스프링이 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 프레임의 바닥판은 폐배터리팩을 상기 배터리 고정부 방향으로 이송시키는 컨베이어로 구성되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 프레임은 바닥판과; 상기 바닥판의 전측에 형성되는 수직판;을 포함하여 구성되고, 상기 배터리 고정부는 상기 프레임의 수직판에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판에 안착된 폐배터리팩의 상부에 안착되며, 내측에 관통구가 형성되는 배터리 고정판으로 이루어지며, 상기 리드 커터부는 상기 프레임의 바닥판의 상부방향에 배치되도록 상기 배터리 고정부의 관통구내에 구비되어 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배터리 고정부의 밀판의 후측부에는 상기 컨베이어에 의해 이송되는 폐배터리팩을 위치고정시키는 스토퍼가 돌출형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 배터리 고정부의 밀판의 전측부에는 상기 컨베이어에 의해 이송되고 상기 스토퍼에 의해 위치고정된 폐배터리팩을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드가 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 정위치 고정가이드의 후면에는 내측으로 경사진 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 폐배터리팩을 폐기하지 않고 폐배터리팩의 전극리드부분을 리드 커터부로 절단하여 상기 폐배터리팩으로부터 복수의 배터리 셀을 보다 용이하게 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 폐배터리팩으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 폐배터리팩을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 4는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 5는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 다른 방향에서 바라본 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 6은 도 4의 평면도이고,
도 7은 도 4의 측면도이고,
도 8은 도 4의 배면도이고,
도 9는 리드 커터부를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 10은 도 9의 배면도이고,
도 11은 도 9의 측면도이고,
도 12는 도 10의 A - A선에 따른 단면도이고,
도 13은 리드 커터부를 통해 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하는 상태를 개략적으로 나타내는 일부확대사시도이고,
도 14는 배터리 고정부를 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 15는 도 14의 배면도이고,
도 16은 배터리 고정부의 지지부와 밀판 액츄에이터 사이에 밀판 압력 완충스프링이 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 일부절개평면도이다.
도 17 및 도 18은 배터리 고정부가 폐배터리팩을 고정시키는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 개략적으로 나타내는 일부절개측면도이고,
도 20은 도 19의 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 폐배터리팩을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이다.
본 발명은 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지(도 2의 51)와; 상기 복수의 카트리지(51) 사이에 배치되는 복수의 배터리 셀(도 2의 52)과; 상기 복수의 카트리지(51)의 상측에 배치되고, 상기 복수의 배터리 셀(52)의 전극리드(도 2의 53)가 전기적으로 접촉되는 폐배터리팩(도 1의 5)의 전극리드 커팅시스템이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 프레임으로부터 커버프레임이 분리된 상태를 다른 방향에서 바라본 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 4의 평면도이고, 도 7은 도 4의 측면도이고, 도 8은 도 4의 배면도이다.
본 발명의 일실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템은 도 3 내지 도 8에서 보는 바와 같이 크게, 프레임(10), 배터리 고정부(20) 및 리드 커터부(30)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 프레임(10)은 폐배터리팩(5)의 전측에서 후측방향으로 일정길이로 각각 연장되는 일측프레임(110) 및 타측프레임(120)으로 구성될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20) 및 상기 리드 커터부(30)를 내측에 수용하여 상기 배터리 고정부(20) 및 상기 리드 커터부(30)를 외부로부터 보호하기 위한 커버프레임(9)의 하부 일측과 하부 타측이 각각 상기 일측프레임(110)의 상부 및 상기 타측프레임(120)의 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 일측 프레임(110)의 내측면 상부와 상기 타측프레임(120)의 내측면 상부 사이에는 상기 폐배터리팩(5)의 하부가 안착되는 바닥판(130)이 구비된다.
상기 폐배터리팩(5)이 상기 배터리 고정부(20) 방향으로 자동으로 간헐적으로 이송될 수 있도록 상기 바닥판(130)은 상기 폐배터리팩(5)을 상기 바닥판(130)의 전측에서 후측방향으로 자동으로 간헐적으로 이송시키는 컨베이어 등 다양한 종류로 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 배터리 고정부(20)는 상기 프레임(10)의 바닥판(130)의 일측 상부방향 또는 타측 상부방향에 배치되어 상기 폐배터리팩(5)을 위치고정시키게 된다.
다음으로, 상기 리드 커터부(30)는 상기 프레임(10)의 바닥판(130)의 상측방향에 배치되어 상기 폐배터리팩(5)의 서로 인접한 배터리 셀(52)의 서로 접촉된 전극리드(53) 부분을 절단하여 분리시키게 된다.
상기 리드 커터부(30)가 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)를 절단하는 과정 중에는 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어는 작동 중지될 수 있고, 상기 리드 커터부(30)의 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)를 절단완료한 후에는 상기 바닥판(130)을 이루는 상기 컨베이어가 상기 폐배터리팩(5)을 상기 바닥판(130)의 전측에서 후측방향 자동으로 간헐적으로 이송시킬 수 있다.
도 9는 리드 커터부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9의 배면도이고, 도 11은 도 9의 측면도이고, 도 12는 도 10의 A - A선에 따른 단면도이다.
상기 리드 커터부(30)는 일예로, 도 9 내지 도 11에서 보는 바와 같이 크게, 회전축(310), 복수의 커터(320) 및 스페이서(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전축(310)은 구동모터(300)에 의해 회전될 수 있다.
상기 구동모터(300)의 구동축(301)과 상기 회전축(310)의 일측에는 상기 구동축(301)의 회전력을 상기 회전축(310)으로 전달하기 위한 회전력전달부재(340)가 구비될 수 있다.
상기 회전력전달부재(340)는 회전체(341)와 감김부재(342)로 이루어질 수 있다.
상기 회전체(341)는 상기 구동모터(300)의 구동축(301)과 상기 회전축(310)의 일측에 각각 결합되는 스프로켓, 풀리 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
상기 감김부재(342)는 스프로켓의 외주면에 상부와 하부가 각각 감겨지는 체인 또는 풀리의 외주면에 상부와 하부가 각각 감겨지는 벨트 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
도 12에서 보는 바와 같이 상기 회전축(310)의 외주면에는 절연층(311)이 형성될 수 있다.
복수의 상기 커터(320)는 상기 절연층(311)상에 일정한 간격으로 수직으로 고정설치될 수 있다.
상기 스페이서(330)는 복수의 상기 커터(320) 사이에 각각 게재되어 복수의 상기 커터(320) 사이의 간격을 유지시키게 된다.
상기 스페이서(330)는 절연재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 스페이서(330)는 환형형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 환형형상으로 형성된 상기 스페이서(330)의 내측에 상기 절연층(311)과 상기 회전축(310)이 각각 수용될 수 있다.
도 13은 리드 커터부를 통해 폐배터리팩의 전극리드부분을 절단하는 상태를 개략적으로 나타내는 일부확대사시도이다.
복수의 상기 커터(320)는 상기 회전축(310)을 따라 회전하여 도 13에서 보는 바와 같이 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분을 절단할 수 있다.
특히, 상기 회전축(310)의 외주면에 형성되는 절연층(311)과 절연재질로 이루어질 수 있는 상기 스페이서(330)를 통해 복수의 상기 커터(320)가 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분을 절단하는 과정 중에 화재가 발생될 우려를 보다 용이하게 방지할 수 있다.
도면에서는 도시되지 않았으나 상기 리드 커터부(30)는 다른예로서, 상기 폐배터리팩(5)의 서로 인접한 배터리 셀(52)의 서로 접촉된 전극리드(53) 부분에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 복수의 레이저빔 발생부로 이루어질 수 있는 등 다양한 구조로 구성될 수 있다.
다음으로, 도 9 및 도 11에서 보는 바와 같이 상기 리드 커터부(30)의 복수의 상기 커터(320)의 전방 또는 후방에 배치되어 상기 리드 커터부(30)의 복수의 상기 커터(320)에 의해 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분을 절단할 때 전극리드(53) 부분에 헬륨, 네온, 알곤, 크립톤, 크세논, 라돈, 질소, 이산화탄소, 프레온 및 공기 등의 불활성가스를 분사하는 불활성가스분사부(40)가 구비될 수 있다.
도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 불활성가스분사부(40)는 불활성 가스 공급원으로부터 불활성가스를 공급받아 복수의 상기 커터(320)에 의해 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분을 절단할 때 전극리드(53) 부분에 불활성가스를 분사할 수 있다.
상기 불활성가스분사부(40)의 하부에는 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분으로 돌출되어 복수의 상기 커터(320)에 의해 절단되는 상기 전극리드(53) 부분으로 불활성가스를 분사하기 위한 분사노즐(410)이 상기 불활성가스분사부(40)의 일측에서 타측방향으로 일정간격으로 복수구비될 수 있다.
상기 전극리드(53)부분으로 불활성가스를 분사하는 상기 불활성가스분사부(40)를 통해 복수의 상기 커터(320)가 상기 전극리드(53) 부분을 절단하는 과정 중에 화재가 발생될 우려를 보다 더욱 용이하게 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 리드 커터부(30)의 복수의 상기 커터(320)가 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53) 부분 전체를 보다 용이하게 절단할 수 있도록 하기 위해, 상기 리드 커터부(30)를 상기 프레임(10)의 전후방향으로 이동시키는 커터 이동부(50)가 구비될 수 있다.
상기 커터 이동부(50)는 상기 커버프레임(9)의 내측에 구비될 수 있다.
상기 커터 이동부(50)는 도 4, 도 5, 도 6, 도 9, 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이 크게, 지지프레임(510), 전후이동판부재(520), 전후이동안내부재(530) 및 엑츄에이터(540)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 지지프레임(510)은 지지판(511)과 지지다리(512)로 이루어질 수 있다.
상기 지지판(511)은 상기 프레임(10)의 상부방향에 일정높이로 수평구비될 수 있다.
상기 지지판(511)의 일측과 타측에는 상기 지지판(511)의 전측에서 후측으로 일정길이로 연장되는 가이드슬릿(513)이 각각 형성될 수 있다.
상기 지지다리(512)는 상기 지지판(511) 하부 일측과 하부 타측에 상기 지지판(511)의 전후방향으로 일정간격으로 수직구비되어 상기 지지판(511)을 일정높이로 지지할 수 있다.
상기 지지다리(512)의 하부는 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 상부와 상기 타측 프레임(120)의 상부에 각각 볼트 고정 등 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
상기 전후이동판부재(520)는 하부 전후이동판(521), 전후이동몸체(522), 일측 보조전후이동몸체(523), 타측 보조전후이동몸체(524), 상부 전후이동판(525), 일측 지지대(526) 및 타측 지지대(527)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 하부 전후이동판(521)은 상기 지지판(511)의 상부에 상기 지지판(511)의 전후방향으로 이동가능하게 수평안착될 수 있다.
상기 전후이동몸체(522)는 상기 하부 전후이동판(521)의 상부 중심부에 볼트 고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태에서 상기 지지판(511)의 전후방향으로 이동하여 상기 하부 전후이동판(521)을 전후이동시킬 수 있다.
상기 일측 보조전후이동몸체(523)과 상기 타측 보조전후이동몸체(524)는 각각 상기 하부 전후이동판(521)의 일측 상부와 타측 상부에 각각 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태에서 상기 하부 전후이동판(521)을 따라 전후이동할 수 있다.
상기 상부 전후이동판(525)이 상기 전후이동몸체(522)의 상부방향에 위치하도록 상기 상부 전후이동판(525)의 일측과 타측이 상기 일측 보조전후이동몸체(523) 및 상기 타측 보조전후이동몸체(524)과 일정간격을 유지하면서 상기 지지판(511)의 상부 일측과 상부 타측에 각각 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태에서 상기 상부 전후이동판(525)이 상기 하부 전후이동판(521)을 따라 전후이동할 수 있다.
상기 상부 전후이동판(525)의 상부에 상기 리드 커터부(30)의 회전축(310)을 회전시키는 상기 구동모터(300)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 회전력전달부재(340)의 감김부재(342)는 상기 하부 전후이동판(521)의 일측과 상기 지지판(511)의 상기 가이드슬릿(513)을 각각 순차적으로 수직관통할 수 있다.
상기 일측 지지대(526)와 상기 타측 지지대(527)는 상기 하부 전후이동판(521)의 하부 일측과 하부 타측에서 상기 하부 전후이동판(521)의 하부방향으로 수직연장형성될 수 있다.
상기 리드 커터부(30)의 회전축(320)의 일측과 타측은 각각 상기 일측 지지대(526)와 상기 타측 지지대(527)에 회전가능하게 베어링 결합 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
상기 일측 지지대(526)와 상기 타측 지지대(527)는 상기 지지판(511)의 가이드슬릿(513)을 수직관통할 수 있다.
상기 일측 지지대(526)의 전측 및 상기 타측 지지대(527)의 전측 또는 상기 일측 지지대(526)의 후측 및 상기 타측 지지대(527)의 후측에 상기 리드 커터부(30)의 복수의 상기 커터(320)의 전방 또는 후방에 배치되도록 상기 불활성가스분사부(40)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 전후이동안내부재(530)는 일측 전후이동안내봉(531)과 타측 전후이동안내봉(532)으로 이루어질 수 있다.
상기 일측 전후이동안내봉(531)과 상기 타측 전후이동안내봉(532)이 각각 상기 일측 보조전후이동몸체(523)와 상기 타측 보조전후이동몸체(524)를 관통한 상태로 상기 일측 전후이동안내봉(531)의 전측과 후측 및 상기 타측 전후이동안내봉(532)의 전측과 후측은 각각 상기 지지판(511)의 전측과 후측에 볼트고정 또는 베어링고정되는 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 엑츄에이터(540)는 리드스크류(541)와 구동모터(542)로 구성될 수 있다.
상기 리드스크류(541)는 상기 전후이동몸체(522)를 관통한 상태로 상기 전후이동몸체(522)에 나사결합된 상태에서 회전하여 상기 전후이동몸체(522)를 전후이동시킬 수 있다.
상기 리드스크류(541)의 전측은 상기 지지판(511)의 상부 전측 중심부에 베어링결합 등 다양한 방식으로 회전가능하게 결합될 수 있다.
상기 구동모터(542)는 상기 리드스크류(541)의 후측과 결합된 상태로 상기 지지판(511)의 상부 후측 중심부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정되어 상기 리드스크류(541)를 회전시킬 수 있다.
도 14는 배터리 고정부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 15는 도 14의 배면도이다.
다음으로, 상기 리드 커터부(30)가 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)를 보다 안정적으로 정밀하게 절단할 수 있도록 하기 위해, 상기 배터리 고정부(20)는 도 4, 도 14 및 도 15에서 보는 바와 같이 크게, 지지부(200), 밀판(210) 및 밀판 액츄에이터(220)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지부(200)는 지지부재(201)와 보조지지부재(202)로 구성될 수 있다.
상기 지지부재(201)의 일측은 수직으로 절곡형성될 수 있고, 상기 지지부재(201)의 하부는 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 상부 중간부 또는 상기 타측 프레임(120)의 상부 중간부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 안착고정될 수 있다.
상기 보조지지부재(202)의 전측과 후측은 상기 지지부재(201)의 일측 상부 외측면에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 밀판(210)은 상기 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)의 절단방향과 수직방향에 배치되도록 상기 바닥판(130)의 일측 상부 또는 타측 상부에 상기 바닥판(130)의 일측에서 타측방향으로 좌우이동가능하게 구비되어 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 밀착되어 상기 폐배터리팩(5)을 위치고정시킬 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 일측부에 밀착될 경우, 상기 폐배터리팩(5)의 타측부 하부는 상기 바닥판(130)의 상부방향에 위치하도록 상기 프레임(10)의 타측 프레임(120)의 내측면 상부에 상기 타측 프레임(120)의 전후방향으로 연장되는 지지바(121)에 밀착될 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 타측부에 밀착될 경우, 상기 폐배터리팩(5)의 일측부 하부는 상기 바닥판(130)의 상부방향에 위치하도록 상기 프레임(10)의 일측 프레임(110)의 내측면 상부에 상기 일측 프레임(120)의 전후방향으로 연장되는 지지바(121)에 밀착될 수 있다.
상기 밀판 액츄에이터(220)는 상기 바닥판(130)의 일측에서 타측방향으로 좌우이동시키는 실린더(221)로 이루어져 상기 밀판(210)을 상기 폐배터리팩(50) 방향으로 좌우이동시킬 수 있다.
상기 실린더(221)의 몸체(221a)의 일측은 지지부(200)의 지지부재(201)의 상부 내측에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 실린더(221)의 로드(221b)의 일측이 상기 몸체(221a)의 일측 내부에 인입된 상태로 상기 실린더(221)의 로드(221b)의 타측은 상기 밀판(210)의 중간부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 연결고정될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)는 상기 밀판(210)의 좌우이동을 정밀하게 안내하기 위한 좌우이동안내부재(230)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 좌우이동안내부재(230)는 전측 좌우이동안내봉(231), 후측 좌우이동안내봉(232), 전측 좌우이동안내몸체(233), 후측 좌우이동안내몸체(234) 및 지지몸체(235)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전측 좌우이동안내봉(231)과 상기 후측 좌우이동안내봉(232)은 상기 밀판(210)의 전측과 후측에서 각각 상기 지지부재(201) 전측과 후측 방향으로 일정길이로 각각 좌우수평연장형성될 수 있다.
상기 전측 좌우이동안내몸체(233)의 중심부와 상기 후측 좌우이동안내몸체(234)의 중심부에 상기 전측 좌우이동안내봉(231)과 상기 후측 좌우이동안내봉(232) 좌우수평관통한 상태로 수용될 수 있다.
상기 지지몸체(235)는 상기 지지부재(201)의 하부 타측에 일체형성될 수 있다.
상기 지지몸체(235)의 상부 전측과 상부 후측에는 상기 전측 좌우이동안내몸체(233)와 상기 후측 좌우이동안내몸체(234)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 각각 안착고정될 수 있다.
다음으로, 도 15에서 보는 바와 같이 상기 배터리 고정부(20)에는 로드셀(240)이 더 구비될 수 있다.
상기 로드셀(240)은 상기 밀판(210)과 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b) 사이에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정된 상태로 배치되어 상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 밀착되는 과정 중에 상기 밀판(210)에 작용하는 하중을 측정하게 된다.
그리고, 도면에서는 도시되지 않았으나, 상기 로드셀(240)이 측정한 하중값에 따라 상기 밀판 액츄에이터(220)를 제어하는 제어부가 더 구비될 수 있다.
상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부에 미리 설정된 기준하중값을 초과한 경우, 상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 상기 기준하중값을 초과한 상태로 밀착되지 않도록 상기 제어부의 제어에 의해 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b)의 길이가 더 이상 늘어나지 않게 된다.
상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부에 미리 설정된 기준하중값 이하인 경우, 상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 상기 기준하중값을 초과하지 않은 상태로 밀착되도록 상기 제어부의 제어에 의해 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드의 길이가 늘어나게 된다.
도 16은 배터리 고정부의 지지부와 밀판 액츄에이터 사이에 밀판 압력 완충스프링이 구비된 상태를 개략적으로 나타내는 일부절개평면도이다.
다음으로, 도 16에서 보는 바와 같이 상기 밀판 액츄에이터(220)의 상기 몸체(221a)의 일측은 상기 지지부재(201)의 상부를 관통하여 상기 보조지지부재(202)의 내측으로 일정깊이로 인입될 수 있다.
여기서, 상기 지지부(200)의 지지부재(201)의 내측과 상기 밀판 액츄에이터(220)의 몸체(221a)의 일측 사이에 밀판 압력 완충스프링(250)이 구비될 수 있다.
상기 밀판 압력 완충스프링(250)은 상기 밀판(210)에 의해 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생, 즉, 상기 로드셀(240)이 측정한 하중값이 상기 제어부에 미리 설정된 기준하중값을 초과한 경우, 압축될 수 있다.
상기 로드셀(240)과 상기 밀판 압력 완충스프링(250)을 통해 상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 필요 이상으로 밀착되어 상기 폐배터리팩(5)에 화재 등의 안전사고가 발생되는 것을 보다 용이하게 방지할 수 있게 된다.
도 17 및 도 18은 배터리 고정부가 폐배터리팩을 고정시키는 과정을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
다음으로, 상기 배터리 고정부(20)의 밀판(210)의 후측부에는 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어에 의해 이송되는 폐배터리팩(5)을 위치고정시키는 스토퍼(260)가 상기 밀판(210)의 일측 방향으로 일정길이로 돌출형성될 수 있다.
그리고, 상기 배터리 고정부(20)의 밀판(210)의 전측부에는 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어에 의해 이송되고, 상기 스토퍼(260)에 의해 위치고정된 폐배터리팩(5)을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드(270)가 상기 밀판(210)의 일측 방향으로 일정길이로 돌출형성되되, 상기 정위치 고정가이드(270)의 돌출길이는 상기 스토퍼(260)의 돌출길이보다 짧게 형성될 수 있다.
상기 스토퍼(260)와 상기 정위치 고정가이드(270) 사이의 상기 밀판(210)의 전측과 후측에는 상기 폐배터리팩(5)의 위치를 검출하기 위한 근접센서 등으로 이루어질 수 있는 전측위치검출부재(281) 및 후측위치검출부재(282)로 구성될 수 있는 위치검출부(280)가 구비될 수 있다.
상기 전측위치검출부재(281)와 상기 후측위치검출부재(282)가 순차적으로 상기 폐배터리팩(5)을 검출한 경우, 상기 제어부는 상기 스토퍼(260)와 상기 정위치 고정가이드(270) 사이에 상기 폐배터리팩(5)이 위치한 것으로 판단하여 상기 바닥판(130)을 이루는 컨베이어의 작동을 일시 중지시킴과 더불어 상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 밀착될 수 있게 상기 밀판 액츄에이터(220)의 로드(221b)의 길이가 늘어나도록 제어할 수 있다.
상기 밀판(210)이 상기 폐배터리팩(5)의 측부에 밀착되는 과정 중에 상기 폐배터리팩(5)의 후측이 상기 스토퍼(260)의 내측으로 점차 이동하여 상기 스토퍼(260)의 내측과 접한 상태로 보다 정밀하게 정위치에 고정될 수 있도록 하기 위해, 상기 정위치 고정가이드(270)의 전면의 반대측인 후면에 경사면(271)이 형성될 수 있다.
상기 경사면(271)의 전측에서 후측으로 갈수록 상기 경사면(271)은 상기 밀판(210)의 내측방향으로 경사질 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템을 개략적으로 나타내는 일부절개측면도이고, 도 20은 도 19의 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예인 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템은 일실시예와 동일하게 도 19 및 도 20에서 보는 바와 같이 크게, 프레임(10), 배터리 고정부(20) 및 상기 리드 커터부(30)를 포함하여 이루어진다.
상기 프레임(10)은 바닥판(130)과; 상기 바닥판(130)의 전측에 형성되는 수직판(140);을 포함하여 구성된다.
상기 바닥판(130)의 상부에는 상기 폐배터리팩(5)의 하부가 수용되는 수용홈(131)이 일정깊이로 형성될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)는 상기 프레임(10)의 수직판(140)에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판(130)에 안착된 폐배터리팩(5)의 상부에 안착되는 배터리 고정판으로 이루어질 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 전측을 기준으로 상기 배터리 고정판의 후측을 상기 폐배터리팩(5)의 상부방향으로 회전이동시켜 들어올릴 수 있도록 하기 위해, 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 후측면 일측과 후측면 타측에 각각 보조손잡이축(20b)이 형성될 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 내측에 관통구(20a)가 형성될 수 있다.
상기 리드커터부(30)는 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 관통구(20a)내에 구비되어 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)부분을 절단할 수 있다.
상기 리드커터부(30)는 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 관통구(20a)내에서 작업자에 의해 상기 폐배터리팩(5)의 전후방향으로 수동으로 이동할 수 있다.
상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 상부에는 상기 리드커터부(30)의 전후이동을 안내하기 위한 전후이동안내부(21)가 구비될 수 있다.
상기 전후이동안내부(21)는 일측 전후이동안내봉(211), 타측 전후이동안내봉(212), 일측 전후이동몸체(213) 및 타측 전후이동몸체(214)로 이루어질 수 있다.
상기 일측 전후이동안내봉(213)과 상기 타측 전후이동안내봉(214)은 각각 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 일측 상부와 타측 상부에 각각 상기 폐배터리팩(5)의 전후방향으로 일정길이로 연장형성될 수 있다.
상기 일측 전후이동안내봉(213)의 전측과 후측 및 상기 타측 전후이동안내봉(214)의 전측과 후측은 각각 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 상부 전측과 상부 후측에 볼트고정 또는 베어링 고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
상기 일측 전후이동몸체(213)의 중심부 및 상기 타측 전후이동몸체(214)의 중심부를 상기 일측 전후이동안내봉(211)과 타측 전후이동안내봉(212)이 각각 관통한 상태로 상기 일측 전후이동몸체(213)와 상기 타측 전후이동몸체(214)는 상기 배터리 고정부(20)를 이룰 수 있는 배터리 고정판의 일측 상부와 타측 상부에 각각 상기 폐배터리팩(5)의 전후방향으로 이동가능하게 안착될 수 있다.
상기 리드커터부(30)의 회전축(310)의 일측과 타측은 각각 상기 일측 전후이동몸체(213)의 상부와 상기 타측 전후이동몸체(214)의 상부에 회전가능하게 베어링결합 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
상기 리드커터부(30)의 회전축(310)을 회전시키기 위한 구동모터(300)는 상기 회전축(310)의 타측과 결합된 상태로 상기 타측 전후이동몸체(214)의 외측면 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
이때, 상기 일측 전후이동몸체(213)의 하부 외측면에는 상기 리드커터부(30)를 전후이동시키기 위한 손잡이축(213a)이 상기 일측 전후이동몸체(214)의 일측 외부방향으로 일정길이로 수평연장형성될 수 있다.
또는, 상기 리드커터부(30)의 회전축(310)을 회전시키기 위한 구동모터(300)는 상기 회전축(310)의 일측과 결합된 상태로 상기 일측 전후이동몸체(213)의 외측면 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
이때, 상기 타측 전후이동몸체(214)의 하부 외측면에는 상기 리드커터부(30)를 전후이동시키기 위한 상기 손잡이축(214a)이 상기 타측 전후이동몸체(213)의 일측의 반대측인 타측 외부방향으로 일정길이로 수평연장형성될 수 있다.
상기 일측 전후이동몸체(213)의 전측과 상기 타측 전후이동몸체(213)의 전측에는 각각 일측 지지대(215) 및 타측 지지대(216)가 형성될 수 있다.
상기 일측 지지대(215)와 상기 타측 지지대(216)는 상기 폐배터리팩(5)의 후측에서 전측방향으로 갈수록 상기 폐배터리팩(5)의 전측 상부방향으로 상향경사질 수 있다.
또는, 상기 일측 전후이동몸체(213)의 후측과 상기 타측 전후이동몸체(213)의 후측에는 각각 일측 지지대(215) 및 타측 지지대(216)가 형성될 수 있다.
상기 일측 지지대(215)와 상기 타측 지지대(216)는 상기 폐배터리팩(5)의 전측에서 후측방향으로 갈수록 상기 폐배터리팩(5)의 후측 상부방향으로 상향경사질 수 있다.
상기 일측 지지대(215)와 상기 타측 지지대(216) 사이에 상기 불활성가스분사부(40)가 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명은 폐배터리팩(5)을 폐기하지 않고 폐배터리팩(5)의 전극리드(53)부분을 상기 리드 커터부(30)로 절단하여 상기 폐배터리팩(5)으로부터 복수의 배터리 셀(52)을 보다 용이하게 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라 상기 폐배터리팩(5)으로부터 분리되어 확보된 복수의 배터리 셀(52)을 용도별로 각기 제작되는 다양한 형상의 배터리팩에 구비시켜 가정용 및 산업용 에너지 저장장치, 솔라 가로등, 전기자전거, 태양광 에너지, 전동 지게차, 전동용 골프카트 등에 재활용할 수 있는 이점이 있다.
5; 폐배터리팩, 51; 카트리지,
53; 전극리드, 10; 프레임,
20; 배터리 고정부, 30; 리드 커터부.

Claims (13)

  1. 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지와, 상기 복수의 카트리지 사이에 배치되는 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 카트리지 상측에 배치되고 상기 복수의 배터리 셀의 전극리드가 전기적으로 접촉되는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템으로서,
    폐배터리팩이 안착되는 바닥판이 구비되는 프레임과;
    상기 프레임의 바닥판에 상기 폐배터리팩을 고정시키는 배터리 고정부와;
    구동모터에 의해 회전되고 외주면에 절연층이 형성되는 회전축과, 상기 절연층 상에 일정한 간격으로 고정설치되는 복수의 커터와, 상기 복수의 커터 사이에 게재되어 상기 복수의 커터 사이의 간격을 유지시키는 절연재질의 스페이서로 구성되어 상기 프레임의 바닥판의 상측에 배치되고, 상기 폐배터리팩의 서로 인접한 배터리 셀의 서로 접촉된 전극리드 부분을 절단하여 분리시키는 리드 커터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  2. 일정한 간격으로 배치되는 복수의 카트리지와, 상기 복수의 카트리지 사이에 배치되는 복수의 배터리 셀과, 상기 복수의 카트리지 상측에 배치되고 상기 복수의 배터리 셀의 전극리드가 전기적으로 접촉되는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템으로서,
    폐배터리팩이 안착되는 바닥판과, 상기 바닥판의 전측에 형성되는 수직판;을 포함하여 구성되는 프레임과;
    상기 프레임의 수직판에 전측이 힌지결합된 상태로 상기 바닥판에 안착된 폐배터리팩의 상부에 안착되며, 내측에 관통구가 형성되는 배터리 고정판으로 이루어져 상기 프레임의 바닥판에 상기 폐배터리팩을 고정시키는 배터리 고정부와;
    상기 프레임의 바닥판의 상부방향에 배치되도록 상기 배터리 고정부의 관통구내에 구비되어 상기 폐배터리팩의 서로 인접한 배터리 셀의 서로 접촉된 전극리드 부분을 절단하여 분리시키는 리드 커터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 리드 커터부는 구동모터에 의해 회전되고 외주면에 절연층이 형성되는 회전축과, 상기 절연층 상에 일정한 간격으로 고정설치되는 복수의 커터와, 상기 복수의 커터 사이에 게재되어 상기 복수의 커터 사이의 간격을 유지시키는 절연재질의 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 리드 커터부는 폐배터리팩의 서로 인접한 배터리 셀의 서로 접촉된 전극리드 부분에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 복수의 레이저빔 발생부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 리드 커터부의 전방 또는 후방에 배치되어 상기 리드 커터부에 의해 상기 폐배터리팩의 전극리드 부분을 절단할 때 전극리드 부분에 불활성가스를 분사시키는 불활성가스 분사부가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 리드 커터부를 전후방향으로 이동시키는 커터 이동부가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리 고정부는 상기 폐배터리팩의 전극리드의 절단방향과 수직방향에 배치되어 상기 폐배터리팩의 측부에 밀착되는 밀판과, 상기 밀판을 상기 폐배터리팩 방향으로 이동시키는 밀판 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 배터리 고정부에는 상기 밀판과 상기 밀판 액츄에이터 사이에 배치되어 상기 밀판에 작용하는 하중을 측정하는 로드셀이 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 배터리 고정부에는 상기 프레임에 고정되어 상기 밀판 액츄에이터의 몸체를 지지하는 지지부가 구비되고,
    상기 지지부와 상기 밀판 액츄에이터의 몸체 사이에는 상기 밀판에 의해 상기 폐배터리팩의 측부에 가해지는 압력이 일정 기준이상 발생할 때 압축되는 밀판압력 완충스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 프레임의 바닥판은 폐배터리팩을 상기 배터리 고정부 방향으로 이송시키는 컨베이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 배터리 고정부의 밀판의 후측부에는 상기 컨베이어에 의해 이송되는 폐배터리팩을 위치고정시키는 스토퍼가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 배터리 고정부의 밀판의 전측부에는 상기 컨베이어에 의해 이송되고 상기 스토퍼에 의해 위치고정된 폐배터리팩을 정위치에 고정시키기 위한 정위치 고정가이드가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 정위치 고정가이드의 후면에는 내측으로 경사진 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 폐배터리팩의 전극리드 커팅시스템.
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