KR102183535B1

KR102183535B1 - 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법

Info

Publication number: KR102183535B1
Application number: KR1020170073779A
Authority: KR
Inventors: 황규옥
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2020-11-26
Also published as: KR20180135587A

Abstract

본 발명은 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치는 내부에 이차전지 및 수용 액체가 수용되는 수용공간이 형성된 수용부와, 상기 이차전지를 충방전시키는 충방전부와, 상기 이차전지를 가압하는 가압부 및 상기 수용공간에 수용된 이차전지의 무게를 측정하여 상기 충방전부를 통한 충방전 시 발생하는 가스의 부피를 측정하는 부피 측정부를 포함하고, 상기 부피 측정부는 상기 충방전부 및 상기 가압부를 통한 상기 이차전지의 충전량 변화 및 압력 변화에 따른 상기 이차전지의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화를 측정한다.

Description

이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법{VOLUME CHANGE MEASURING EQUIPMENT AND VOLUME CHANGE MEASURING METHOD OF RECHARGEABLE BATTERY INTERNAL GAS}

본 발명은 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다.

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.

이러한 파우치형 전지를 포함한 대부분의 이차전지들은 전지셀의 제조 과정에서 충방전에 의해 전지를 활성화시키는 과정을 거치게 된다. 이때, 전지를 활성화 하는 과정에서 가스가 발생되어 전지의 부피가 변화게 된다.

이러한 이차전지의 내부 가스로 인한 부피 증가는 전지의 안전성 측면과 작동 성능 측면에서 중요한 측정 인자이며, 이차전지의 개발 과정에서 전지 테스트 시에 많은 관련 시험들이 행해지고 있고, 다양한 부피 측정 방법이 연구되고 있다.

한국 공개특허 제10-2014-0015647호

본 발명의 하나의 관점은 가압 환경에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치는, 내부에 이차전지 및 수용 액체가 수용되는 수용공간이 형성된 수용부와, 상기 이차전지를 충방전시키는 충방전부와, 상기 이차전지를 가압하는 가압부 및 상기 수용공간에 수용된 이차전지의 무게를 측정하여 상기 충방전부를 통한 충방전 시 발생하는 가스의 부피를 측정하는 부피 측정부를 포함하고, 상기 부피 측정부는 상기 충방전부 및 상기 가압부를 통한 상기 이차전지의 충전량 변화 및 압력 변화에 따른 상기 이차전지의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은, 수용부의 내부에 형성된 수용공간에 이차전지 및 수용 액체를 수용시키는 수용과정과, 상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지를 충방전시키는 충방전 과정과, 상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지를 가압하는 가압 과정 및 상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지의 무게를 측정하여 상기 충방전 과정을 통한 충방전 시 발생하는 내부가스의 부피를 측정하는 부피 측정과정을 포함하고, 상기 부피 측정과정은 상기 충방전 과정 및 상기 가압 과정을 통한 상기 이차전지의 충전(充電)량 변화 및 압력 변화에 따른 상기 이차전지의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이차전지를 가압하는 가압부를 포함하여 충전량 및 압력 변화에 따른 이차전지의 부피변화를 측정할 수 있습니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치의 개념을 나타낸 투시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치에 적용되는 이차전지를 예시적으로 나타낸 분리사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치의 개념을 나타낸 투시도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치의 개념을 나타낸 투시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(100)는 이차전지(10) 및 수용 액체(20)가 수용되는 수용부(110)와, 이차전지(10)를 충방전시키는 충방전부(120)와, 이차전지(10)를 가압하는 가압부(130) 및 이차전지(10)의 내부 가스의 부피를 측정하는 부피 측정부(160)를 포함한다.

이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참고하면, 수용부(110)는 내부에 이차전지(10) 및 수용 액체(20)가 수용되는 수용공간(111)이 형성된다. 또한, 수용부(110)는 수용 액체(20)를 담을 수 있는 수용 용기로 이루어질 수 있다. 여기서, 수용부(110)는 예를 들어 용기 또는 챔버(Chamber)로 이루어질 수 있다.

수용 액체(20)는 전기 절연성 액체로 이루어질 수 있다. 아울러, 수용 액체(20)는 예를 들어 에탄올 또는 실리콘 오일로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치에 적용되는 이차전지를 예시적으로 나타낸 분리사시도이다.

도 2를 참고하면, 이차전지(10)는 내부에 수용공간(11a)이 형성된 전지 케이스(11)와 전지 케이스(11)의 수용공간(11a)에 수용되는 전극 조립체(12)를 포함할 수 있다.

전극 조립체(12)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(12c)과 분리막(12d)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성할 수 있다.

전극(12c)은 양극(12a) 및 음극(12b)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(12)는 양극(12a)/분리막(12d)/음극(12b)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 분리막(12d)은 양극(12a)과 음극(12b) 사이와, 양극(12a)의 외측 및 음극(12b)의 외측에 위치될 수 있다. 이때, 분리막(12d)은 양극(12a)/분리막(12d)/음극(12b)이 적층된 전극 조립체(12)를 전체적으로 감싸며 형성될 수 있다.

분리막(12d)은 절연 재질로 이루어져 양극(12a)과 음극(12b) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(12d)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.

한편, 이차전지(10)는 전극(12c)과 전기적으로 연결되는 전극 리드(13)를 더 포함할 수 있다.

도 1을 참고하면, 충방전부(120)는 이차전지(10)와 전기적으로 연결되어 이차전지(10)를 충방전시킨다.

여기서, 충방전부(120)는 이차전지(10)의 전극 조립체와 전기적으로 연결되어 충방전을 통해 이차전지(10)를 활성화 시킬 수 있다. 이때, 충방전부(120)는 충방전 라인(121,122)을 통해 이차전지(10)의 전극 리드(13)와 전기적으로 연결될 수 있다.

가압부(130)는 이차전지(10)를 가압하여 이차전지(10)의 내부 압력을 증가시킬 수 있다.

또한, 가압부(130)는 이차전지(10) 방향으로 이동되며 이차전지(10)를 가압하는 가압 부재(131) 및 가압 부재(131)를 이동시키는 이동수단(135)을 포함할 수 있다.

이동수단(135)은 단부에 가압 부재(131)가 구비되고 외주면에 나사부(132a)가 형성된 스크류(Screw)(132) 및 스크류(132)가 나사결합되는 나사홀(133a)이 형성되어 스크류(132)를 지지하는 지지부(133)를 포함할 수 있다.

여기서, 이동수단(135)은 스크류(132)의 회전 시, 스크류(132)의 단부가 이차전지(10) 방향으로 이동함에 따라, 가압 부재(131)를 통해 이차전지(10)를 가압할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(100)는 이차전지(10)를 지지하는 고정지지대(140)가 더 구비될 수 있다.

고정지지대(140)는 가압 부재(131)의 가압방향에 대하여 대응되는 방향에 이차전지(10)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 가압 부재(131)를 통해 이차전지(10)를 가압 시 고정지지대(140)에 이차전지(10)가 지지되어 가압 부재(131)에 의해 이차전지(10)가 이동되지 않고 고정될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(100)는 가압부(130)와, 고정지지대(140) 및 이차전지(10)의 하부를 지지하는 받침부(150)가 더 구비될 수 있다.

부피 측정부(160)는 수용부(110)의 수용공간(111)에 수용된 이차전지(10)의 무게를 측정하여 충방전부(120)를 통한 충방전 시 발생하는 가스의 부피를 측정할 수 있다.

즉, 부피 측정부(160)는 충방전부(120) 및 가압부(130)를 통한 이차전지(10)의 충전량 변화 및 압력 변화에 따른 이차전지(10)의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

또한, 부피 측정부(160)는 예를 들어 전자 저울(161)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 부피 측정부(160)는 전자 저울(161)에서 측정된 이차전지(10)의 무게 변화량 값을 입력 받아, 아르키메데스의 원리(F = ρgV, F: 부력, ρ: 수용 액체의 밀도, g: 중력 가속도, V: 이차전지가 밀어낸 수용 액체의 부피)를 적용하여 계산하며, 결과 값으로 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화량을 출력하는 변환장치(162)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 수용부(110)에 수용된 수용 액체(20)에 담겨지기 전에 측정된 이차전지(10)의 무게에서 수용 액체(20)에 담겨진 후의 이차전지(10)의 무게의 차이는 이차전지(10)를 수용 액체(20)에 담그면서 수용 액체(20)의 부피가 상승된 수용 액체(20)의 무게일 수 있다. 이때, 이차전지(10)를 담그면서 밀려난 수용 액체(20)의 무게는 부력과 동일하므로, 측정된 부력으로부터 이차전지(10)의 부피를 알 수 있다. 결국, 이차전지(10)의 무게 변화를 알면 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 무게 변화를 알 수 있고, 이에 따라 이차전지(10)의 부피 변화를 알 수 있다.

즉, 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 무게는 부력(F)과 같으므로, 이차전지(10)의 무게 변화를 알면 아르키메데스의 원리를 이용하여, 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 부피(V) 변화를 알 수 있고, 이에 따라 이차전지(10)의 부피 변화를 알 수 있다{부력(F) = 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 부피(V) * 수용 액체(20)의 밀도(ρ) * 중력 가속도(g) = 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 질량 * 중력 가속도(g) = 이차전지(10)가 밀어낸 수용 액체(20)의 무게}.

구체적으로, 이차전지를 에탄올에 담그는 경우를 예로 들어 설명하면 다음과 같을 수 있다.

에탄올에 이차전지를 담근 상태에서 충방전 및/또는 가압 과정을 수행 시, 이차전지 내부 가스가 발생하기 전의 이차전지 무게=W1=110g, 가스가 발생한 후의 이차전지 무게=W2=100g라고 하고, 에탄올의 밀도를 ρ=0.789g/cm³ 이라고 하고, 이차전지 내부에서 발생한 가스 부피를 V라고 한다면,

이차전지 무게 변화량은 밀려난 에탄올의 무게와 같고, 밀려난 에탄올의 부피는 가스 발생으로 인한 이차전지의 부피 변화량 즉, V와 같으므로, 정리하면,

ρ = 밀려난 에탄올의 무게/ 밀려난 에탄올의 부피

밀려난 에탄올의 부피= 밀려난 에탄올의 무게/ρ

V = (W1-W2) / ρ

V=(110-100)/0.789 = 10/0.789 = 약 12.674 cm³

아울러, 전자 저울(161)은 이차전지(10)의 무게를 측정하기 위하여 이차전지(10)의 하부측이 안착되는 무게 측정틀(161a)이 구비될 수 있다. 여기서, 무게 측정틀(161a)에 받침부(150)가 안착되고, 받침부(150)에 이차전지(10)가 안착될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치의 개념을 나타낸 투시도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(200)는 이차전지(10) 및 수용 액체(20)가 수용되는 수용부(110)와, 이차전지(10)를 충방전시키는 충방전부(120)와, 이차전지(10)를 가압하는 가압부(130) 및 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화를 측정하는 부피 측정부(160)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(200)는 전술한 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(100)와 비교할 때, 이차전지(10)를 가압하는 가압부(230)의 구성이 상이한 차이가 있다.

따라서, 본 실시예는 일 실시예와 중복되는 내용은 간략히 기술하고, 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(200)에서 가압부(230)는 이차전지(10)를 가압하는 가압 부재(231) 및 가압 부재(231)를 이동시키는 이동수단(235)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(200)는 각 장치들을 제어하는 제어부(270)를 더 포함할 수 있다.

이동수단(235)은 일측부에 가압 부재(231)가 구비되고, 외주면에 나사부(232a)가 형성된 스크류(232)와, 스크류(232)가 나사결합되는 나사홀(233a)이 형성되어 스크류(232)를 지지하는 지지부(233) 및 스크류(232)의 타측부에 결합되어 스크류(232)를 회전시키는 모터(Motor)(234)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 모터(234)에 전원을 인가하여 스크류(232)를 회전시키면, 스크류(232)는 지지부(233)에 지지되어 일측부가 이차전지(10) 방향으로 이동되며 단부에 구비된 가압 부재(231)를 통해 이차전지(10)를 자동으로 가압할 수 있다. 이때, 스크류(232)의 외주면에 나사부(232a)가 형성되어 지지부(233)에 형성된 나사홀(233a)에 나사결합됨으로써, 스크류(232)의 회전시 스크류(232)가 지지부(233)에 지지되며 지지부(233)에 대하여 전,후 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 모터(234)는 제어부(270)와 연결되고, 제어부(270)는 모터(234)의 회전량을 조절하여 이차전지(10)의 가압력을 조절할 수 있다. 이때, 제어부(270)는 충방전부(120)와도 전기적으로 연결되어 충방전부(120)를 통한 이차전지(10)의 충방전량을 조절할 수 있다.

결국, 제어부(270)를 통해 가압부(230)와 충방전부(120)를 제어하여 이차전지(10)의 충전량 및 이차전지(10)에 가해지는 압력을 변동시키며 부피 측정부(160)를 통해 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(100)를 통한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법에 관한 것으로서, 동일한 구성에 대하여는 동일한 도번 부호를 기재하고, 중복되는 내용은 간략히 기술하기로 한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은 이차전지(10) 및 수용 액체(20)를 수용시키는 수용과정과, 이차전지(10)를 충방전시키는 충방전 과정과, 이차전지(10)를 가압하는 가압가정 및 이차전지(10) 내부가스의 부피를 측정하는 부피 측정과정을 포함한다.

보다 상세히, 도 1을 참고하면, 수용과정은 수용부(110)의 내부에 형성된 수용공간(111)에 이차전지(10) 및 수용 액체(20)를 수용시킨다.

또한, 수용과정은 수용 액체(20)를 전기 절연성 액체로 사용할 수 있다. 아울러, 수용과정은 수용 액체(20)로 에탄올 또는 실리콘 오일을 사용할 수 있다.

충방전 과정은 수용공간(111)에 수용된 이차전지(10)를 충방전부(120)를 통해 충방전시킨다.

여기서, 충방전 과정은 이차전지(10)에 전기적으로 연결된 충방전부(120)를 통해 이차전지(10)를 충방전시켜 이차전지(10)를 활성화 시킬 수 있다.

가압 과정은 수용공간(111)에 수용된 이차전지(10)를 가압한다.

또한, 가압 과정은 가압 부재(131)를 이동수단(135)을 통해 이차전지(10) 방향으로 이동시키며 이차전지(10)를 가압할 수 있다.

아울러, 가압 과정은 지지부(133)의 나사홀(133a)에 결합되는 나사부(132a)가 형성된 스크류(132)를 회전시켜, 스크류(132)의 단부에 구비된 가압 부재(131)를 이차전지(10) 방향으로 이동시킴에따라 이차전지(10)를 가압할 수 있다.

부피 측정과정은 수용공간(111)에 수용된 이차전지(10)의 무게를 측정하여 충방전 과정을 통한 충방전 시 발생하는 내부가스의 부피를 측정한다.

또한, 부피 측정과정은 충방전 과정 및 가압 과정을 통한 이차전지(10)의 충전(充電)량 변화 및 압력 변화에 따른 이차전지(10)의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

아울러, 부피 측정과정은 전자 저울(161)을 통해 이차전지(10)의 무게를 측정할 수 있다.

그리고, 부피 측정과정은 전자 저울(161)에서 측정된 이차전지(10)의 무게 변화량 값이 변환장치(162)로 입력되면, 변화장치에서 아르키메데스의 원리를 적용하여 계산하며, 결과 값으로 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화량을 출력할 수 있다.

이하에서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치(200)를 통한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법에 관한 것으로서, 동일한 구성에 대하여는 동일한 도번 부호를 기재하고, 중복되는 내용은 간략히 기술하기로 한다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은 이차전지(10) 및 수용 액체(20)를 수용시키는 수용과정과, 이차전지(10)를 충방전시키는 충방전 과정과, 이차전지(10)를 가압하는 가압가정 및 이차전지(10) 내부가스의 부피를 측정하는 부피 측정과정을 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법은 각 장치들을 제어부(270)를 통해 제어하는 제어과정을 더 포함할 수 있다.

보다 상세히, 도 3을 참고하면, 가압과정은 가압 부재(231)를 이동수단(235)을 통해 이차전지(10) 방향으로 이동시키며 이차전지(10)를 가압할 수 있다.

여기서, 이동수단(235)은 일측부에 가압 부재(231)가 구비되고, 외주면에 나사부(232a)가 형성된 스크류(232)와, 스크류(232)가 나사결합되는 나사홀(233a)이 형성되어 스크류(232)를 지지하는 지지부(233) 및 스크류(232)의 타측부에 결합되어 스크류(232)를 회전시키는 모터(234)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 가압과정은 모터(234)에 전원을 인가하여 스크류(232)를 회전시키면, 스크류(232)는 지지부(233)에 지지되어 일측부가 이차전지(10) 방향으로 이동되며 단부에 구비된 가압 부재(231)를 통해 이차전지(10)를 자동으로 가압할 수 있다. 이때, 스크류(232)의 외주면에 나사부(232a)가 형성되어 지지부(233)에 형성된 나사홀(233a)에 나사결합됨으로써, 스크류(232)의 회전시 스크류(232)가 지지부(233)에 지지되며 지지부(233)에 대하여 전,후 방향으로 이동될 수 있다.

제어과정은 모터(234)와 제어부(270)가 연결되어, 제어부(270)를 통해 모터(234)의 회전량을 조절하여 이차전지(10)의 가압력을 조절할 수 있다. 이때, 제어과정은 제어부(270)가 충방전부(120)와도 전기적으로 연결되어, 충방전부(120)에서 이차전지(10)의 충방전량을 조절할 수 있다.

결국, 제어과정은 제어부(270)를 통해 가압부(230)와 충방전부(120)를 제어하여 이차전지(10)의 충전량 및 이차전지(10)에 가해지는 압력을 변동시키며 부피 측정부(160)를 통해 이차전지(10)의 내부가스의 부피 변화를 측정할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치 및 부피 변화 측정방법은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.

또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10: 이차전지
11: 전지 케이스
11a: 수용공간
12: 전극 조립체
12a: 양극
12b: 음극
12c: 전극
12d: 분리막
13: 전극 리드
20: 수용 액체
100,200: 부피 변화 측정장치
110: 수용부
111: 수용공간
120: 충방전부
121,122: 충방전 라인
130,230: 가압부
131,231: 가압 부재
132,232: 스크류
132a,232a: 나사부
133,233: 지지부
133a,233a: 나사홀
135,235: 이동수단
140: 고정지지대
150: 받침부
160: 부피 측정부
161: 전자 저울
161a: 무게 측정틀
162: 변환장치
234: 모터
270: 제어부

Claims

내부에 이차전지 및 수용 액체가 수용되는 수용공간이 형성된 수용부;
상기 이차전지를 충방전시키는 충방전부;
상기 이차전지를 가압하는 가압부; 및
상기 수용공간에 수용된 이차전지의 무게를 측정하여 상기 충방전부를 통한 충방전 시 발생하는 가스의 부피를 측정하는 부피 측정부를 포함하고,
상기 부피 측정부는 상기 충방전부 및 상기 가압부를 통한 상기 이차전지의 충전량 변화 및 압력 변화에 따른 상기 이차전지의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화를 측정하며,
상기 부피 측정부는 전자 저울을 포함하고,
상기 부피 측정부는 상기 전자 저울에서 측정된 상기 이차전지의 무게 변화량 값을 입력 받아, 아르키메데스의 원리를 적용하여 계산하며, 결과 값으로 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화량을 출력하는 변환장치를 더 포함하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가압부는
상기 이차전지 방향으로 이동되며 상기 이차전지를 가압하는 가압 부재; 및
상기 가압 부재를 이동시키는 이동수단을 포함하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 이동수단은
단부에 상기 가압 부재가 구비되고, 외주면에 나사부가 형성된 스크류; 및
상기 스크류가 나사결합되는 나사홀이 형성되어, 상기 스크류를 지지하는 지지부를 포함하고,
상기 스크류의 회전 시, 상기 스크류의 단부가 상기 이차전지 방향으로 이동함에 따라, 상기 가압 부재를 통해 상기 이차전지를 가압하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 3에 있어서,
상기 이동수단은 상기 스크류를 회전시키는 모터를 더 포함하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 4에 있어서,
상기 모터 및 상기 충방전부를 제어하는 제어부를 더 포함하여,
상기 제어부를 통해 이차전지의 압력 변화 및 충전량을 조절하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 가압 부재의 가압방향에 대하여 대응되는 방향에 상기 이차전지를 지지하는 고정지지대가 더 구비되어, 상기 가압 부재를 통해 상기 이차전지를 가압 시 상기 이차전지를 지지하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 수용 액체는 에탄올 또는 실리콘 오일로 이루어지는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정장치.
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수용부의 내부에 형성된 수용공간에 이차전지 및 수용 액체를 수용시키는 수용과정;
상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지를 충방전부를 통해 충방전시키는 충방전 과정;
상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지를 가압하는 가압 과정; 및
상기 수용공간에 수용된 상기 이차전지의 무게를 측정하여 상기 충방전 과정을 통한 충방전 시 발생하는 내부가스의 부피를 측정하는 부피 측정과정을 포함하고,
상기 부피 측정과정은 상기 충방전 과정 및 상기 가압 과정을 통한 상기 이차전지의 충전량 변화 및 압력 변화에 따른 상기 이차전지의 무게 변화량을 측정하는 것을 통해 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화를 측정하며,
상기 부피 측정과정은 전자 저울을 통해 상기 이차전지의 무게를 측정하고,
상기 부피 측정과정은 상기 전자 저울에서 측정된 상기 이차전지의 무게 변화량 값이 변환장치로 입력되면, 상기 변환장치에서 아르키메데스의 원리를 적용하여 계산하며, 결과 값으로 상기 이차전지의 내부가스의 부피 변화량을 출력하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
청구항 10에 있어서,
상기 가압 과정은
가압 부재를 이동수단을 통해 상기 이차전지 방향으로 이동시키며 상기 이차전지를 가압하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
청구항 11에 있어서,
상기 가압 과정은
지지부의 나사홀에 결합되는 나사부가 형성된 스크류를 회전시켜, 상기 스크류의 단부에 구비된 상기 가압 부재를 상기 이차전지 방향으로 이동시킴에따라 상기 이차전지를 가압하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
청구항 12에 있어서,
상기 가압 과정은
상기 스크류를 모터를 통해 회전시키며 상기 가압 부재를 통해 상기 이차전지를 가압하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
청구항 13에 있어서,
상기 모터 및 상기 충방전부를 제어부를 통해 제어하여 이차전지의 압력 변화 및 충전량을 조절하는 제어과정을 더 포함하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
청구항 10에 있어서,
상기 수용과정은
상기 수용 액체로 에탄올 또는 실리콘 오일을 사용하는 이차전지 내부가스의 부피 변화 측정방법.
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