KR102188712B1 - 전지셀 활성화 트레이 - Google Patents

Abstract

전지셀의 활성화 과정에서 발생하는 두께 편차를 방지할 수 있도록 하는 트레이를 제공한다. 본 발명에 따른 트레이는 전지셀이 수직으로 삽입될 수 있도록 상부가 개방되어 있는 전지셀 장착부를 포함하고, 상기 전지셀 장착부 내측면에는 스프링이 달린 푸셔 패널이 적어도 한 쌍 장착되어 있어, 상기 전지셀 장착부에 상기 전지셀이 삽입되었을 때, 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면이 상기 푸셔 패널과 면접하여 밀착되는 것을 특징으로 한다.

Description

전지셀 활성화 트레이 {Tray for activating of battery cell}

본 발명은 전지셀을 보관하는 용도의 트레이로서, 더욱 상세하게는, 전지셀의 활성화를 수행하는 과정에 충방전되는 전지셀을 수납 고정하기 위한 트레이에 관한 것이다.

최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 이러한 이차전지는 외장재나 적용 형태에 따라 원통형이나 각형의 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지로 구분될 수 있다.

이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 전지셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 단위전지들을 전기적으로 연결한 전지모듈의 형태로 사용되기도 한다. 예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 전지셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형 PC(Personal Computer), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 전지셀들을 포함하는 전지모듈의 사용이 요구된다.

전지모듈은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다. 단위전지로서 각형 또는 파우치형 전지를 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극단자들을 버스 바 등의 접속부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 전지모듈을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 전지가 단위전지로서 유리하다.

한편, 이차전지는 셀을 조립하는 과정과 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제조되는 바, 전지 활성화 단계에서는 트레이에 전지셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충방전을 수행하게 된다.

도 1에는 종래의 트레이에 관한 모식도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 트레이(10)는 전지셀(20)이 수용될 수 있도록 전지셀 장착부(12)를 구비한 형태이다. 전지셀 장착부(12)에서, 전지셀(20)의 양 측면의 외측 부위에는 충방전에 의한 전지셀(20)의 부피 팽창을 수용하도록 여유공간(S)이 형성되어 있다. 그리고, 활성화 기간 동안 각 전지셀(20)에 어떠한 간섭도 주지 않도록 전지셀(20)을 단순히 세워서 보관하는 구조이다.

전지셀(20) 입장에서는 어떠한 간섭도 없으므로 안전하게 보관되고 있지만, 최근 전극 로딩이 높아지고 전해액 주액량이 증가하면서 활성화 기간 중 전해액이 전지셀(20) 아래로 쏠리는 경향을 보인다. 이로 인해 수직으로 세워진 전지셀(20) 상하부의 젖음성 차이가 나타나고, 스웰링 정도의 차이에 의해 두께 편차가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 이러한 트레이(10)에서 전지셀(20)의 활성화 과정을 수행할 경우, 과량의 가스 발생으로 전지셀(20)이 여유공간(S) 쪽으로 팽창되며, 이로 인해 전지셀(20) 제조 완료 후 전지셀(20)의 초기 두께가 두껍게 형성되는 문제를 유발하고 있다. 또한, 상기 과정에서 전지셀 케이스 또는 전극 조립체의 팽창 등의 변형이 일어날 경우 본래의 형태로 복원이 어려우며, 별도의 과정에 의해 복원하더라도 변형이 일어난 부위는 추후 변형이 더 쉽게 일어나는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하여, 전지셀의 변형을 방지하거나 억제함으로써, 보다 안전성이 우수한 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다. 이에 종래에는 핫프레스(hot press) 등 공정을 추가하는 방법을 검토하고 있다. 또는 가압형으로 트레이 자체를 새롭게 제작하는 시도도 있다. 그러나 두 경우 모두 비용 부담이 작용한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 전지셀의 활성화 과정에서 발생하는 두께 편차를 방지할 수 있도록 하는 트레이를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 트레이는 전지셀이 수직으로 삽입될 수 있도록 상부가 개방되어 있는 전지셀 장착부를 포함하고, 상기 전지셀 장착부 내측면에는 스프링이 달린 푸셔 패널이 적어도 한 쌍 장착되어 있어, 상기 전지셀 장착부에 상기 전지셀이 삽입되었을 때, 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면이 상기 푸셔 패널과 면접하여 밀착되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 트레이는, 전지셀이 삽입되어 충방전을 수행하면서 발생하는 전지셀의 팽창을 억제하기 위하여, 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면이 전지셀 장착부의 푸셔 패널과 밀착되는 구조를 포함하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지셀 충방전 트레이는 전지셀의 활성화 시 발생하는 전지셀의 부피 증가를 방지함으로써 안정성을 확보하는 구조로 형성되어 있다.

본 발명에서 상기 전지셀은 판상형 전지셀일 수 있다. 또한, 상기 전지셀 장착부도 판상형 전지셀이 장착될 수 있도록 판상형 전지셀의 외형에 대응하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전지셀 장착부는 평면상으로 상기 판상형 전지셀이 수직으로 삽입되는 길쭉한 일자 모양으로 형성될 수 있다. 상기 전지셀 장착부의 상부 개방부는 하부보다 큰 크기여서 전지셀의 삽입과 취출이 편리하도록 할 수 있다. 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면에 대면하는 전지셀 장착부의 내면들 사이의 거리는 전지셀의 폭의 150% 내지 200%의 크기로 형성될 수 있다. 전지셀 장착부의 내면들 사이의 거리가 150%보다 작으면 푸셔 패널과 스프링의 설치가 용이하지 않을 수 있다. 전지셀 장착부의 내면들 사이의 거리가 200%보다 크면 불필요한 크기에 의해 트레이 자체의 크기가 커지게 되므로 바람직하지 않을 수 있다. 상기 전지셀 장착부의 상부 개방부는 하부보다 10% 내지 50% 더 큰 크기일 수 있다. 상기 상부 개방부의 크기가 너무 작으면 삽입 및 취출이 용이하지 않으며, 반대로 너무 크면 불필요한 크기에 의해 트레이 자체의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.

상기 전지셀의 일 측면은 전지셀의 측면 중에서 상대적으로 넓이가 넓은 측면일 수 있다. 즉, 넓이가 넓은 측면일수록 팽창에 의해 변형되기 쉬우므로, 전지셀의 변형을 효과적으로 억제하기 위해서 넓이가 넓은 측면에 대하여 푸셔 패널이 밀착을 하는 구조로 형성할 수 있다.

상기 전지셀은 파우치형 외장재에 전극 조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀일 수 있다.

상기 푸셔 패널은 상기 전지셀 장착부에 상기 전지셀이 삽입되었을 때, 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면 하단에서부터 75% 이상의 높이까지 밀착하는 것일 수 있다. 이와 같은 푸셔 패널일 때에 세워져 보관되는 전지셀의 아래로 전해액이 쏠리는 것을 방지할 수 있고 전지셀의 위치에 따른 젖음성 차이, 그리고 스웰링 정도의 차이에 의해 두께 편차가 발생하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

상기 전지셀은 안전성이 높고 고용량을 제공할 수 있는 이차전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬이온 전지셀 또는 리튬 폴리머 전지셀일 수 있다.

본 발명에 따르면, 활성화 공정 동안 전지셀 내부의 전해액을 세워져 있는 전지셀의 위쪽까지 분포시켜 함침을 개선할 수 있고, 전지셀 두께 편차를 줄일 수 있다. 또한 특별한 투자 없이 기존 트레이를 개조하여 제작할 수 있어 비용 측면에서 유리하다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따르면 전지셀의 활성화 시 발생하는 전지셀의 팽창을 억제하여 전지셀의 부피 증가를 방지함으로써 안정성을 향상시키는 효과를 제공한다.

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 종래의 트레이에 관한 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이에 관한 단면 모식도이다.
도 3은 도 2의 트레이에 전지셀이 장착된 구조를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 도 2의 트레이에 장착될 수 있는 전지셀 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
도 5는 도 2의 트레이에 장착될 수 있는 전지셀 안에 포함되는 권취형 전극 조립체의 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 도 2의 트레이에 장착될 수 있는 전지셀의 전해액 주액 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 트레이에 장착될 수 있는 전지셀의 완성된 상태의 상면도이다.
도 8은 본 발명 실험예의 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이의 단면이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 트레이에 전지셀이 장착된 구조가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3은 전지셀 1개 단위당 트레이를 도시한 것으로, 실제 트레이는 이러한 단위 트레이가 여러 개 행 및/또는 열 방향으로 배열되어 다수개의 전지셀을 수납 고정하는 용도로 이용될 수 있다.

먼저 도 2를 참조하면, 트레이(100)에는 판상형의 전지셀이 수직으로 삽입될 수 있도록 상부가 개방되어 있는 전지셀 장착부(110)가 형성되어 있다. 전지셀 장착부(110) 내측면에는 스프링(120)이 달린 푸셔 패널(130)이 적어도 한 쌍 장착되어 있다. 스프링(120)은 전지셀이 부풀어도 균일한 압력을 인가할 수 있도록 하는 탄성계수를 가지고 적절한 위치에 적절한 개수 및 배열로 배치될 수 있다.

이와 같은 구성에 따라, 도 3과 같이 전지셀 장착부(110)에 전지셀(200)이 삽입되었을 때, 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면이 푸셔 패널(130)과 면접하여 밀착되게 된다. 따라서, 활성화 과정에서의 팽창을 억제하는 구조로 이루어져 있다.

전지셀(200)은 파우치형 외장재에 전극 조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀이고, 상기 전극 조립체의 전극 리드가 인출되지 않은 측면을 아래 방향으로 하여 삽입하는 것일 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 좀 더 자세히 설명하기로 한다.

푸셔 패널(130)은 전지셀 장착부(110)에 전지셀(200)이 삽입되었을 때, 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면 하단에서부터 75% 이상의 높이(h)까지 밀착하는 것일 수 있다. 이와 같은 푸셔 패널(130)일 때에 세워져 보관되는 전지셀(200)의 아래로 전해액이 쏠리는 것을 방지할 수 있고 삽입된 상태에서의 전지셀(200)의 상부와 하부 등 위치에 따른 젖음성 차이, 그리고 스웰링 정도의 차이에 의해 두께 편차가 발생하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

전지셀(200)은 안전성이 높고 고용량을 제공할 수 있는 이차전지이면 특별한 제한은 없으며, 예를 들어, 체적당 에너지 저장량이 큰 리튬이온 전지셀 또는 리튬 폴리머 전지셀일 수 있다.

전지셀(200)의 일 측면은 전지셀(200)의 측면 중에서 상대적으로 넓이가 넓은 측면일 수 있다. 즉, 넓이가 넓은 측면일수록 팽창에 의해 변형되기 쉬우므로, 전지셀(200)의 변형을 효과적으로 억제하기 위해서 넓이가 넓은 측면에 대하여 푸셔 패널(130)이 밀착을 하는 구조로 형성할 수 있다.

전지셀 장착부(110)는 플라스틱 소재의 합성수지일 수 있고, 푸셔 패널(130)도 그와 동일하거나 유사한 소재일 수 있다. 플라스틱 소재의 합성수지는 PET(polyethylene terephthalate), PS(polystyrene), PP(polypropylene) 및 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene) 소재의 합성수지 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 합성수지일 수 있다. 전지셀(200) 삽입시 전지셀(200) 표면의 마찰 등을 줄이기 위하여, 푸셔 패널(130) 표면은 실리콘 또는 우레탄 소재의 코팅층이 더 형성되어 있을 수도 있다. 푸셔 패널(130)에 의해 전지셀(200)에 자국이 발생되지 않도록 하여 상품성을 유지할 수 있도록 푸셔 패널(130)이 설계되면 바람직하다. 실리콘 또는 우레탄 소재는 신축성을 가지므로 전지셀(200)과의 마찰계수를 크게 감소시켜 전지셀(200)에 자국 발생을 방지한다.

활성화 기간 중 푸셔 패널(130)은 전지셀(200)을 일정 압력으로 눌러 줄 수 있다. 전지셀(200)에 일정 압력을 가하게 되면 세워져 있는 전지셀(200)의 아래쪽으로 쏠려있는 전해액을 전지셀(200) 상단으로 올려주게 된다. 이로 인해 활성화 기간 중 전지셀(200) 내부 전해액이 골고루 분포하게 된다. 전해액 쏠림을 완화하고 전해액 분포를 개선함으로써 전지셀(200) 함침을 개선할 수 있고, 특히 바닥 쪽에 놓인 부분과 상부 부분과 같이 전지셀(200) 위치에 따른 편차 문제를 해결하는 데 도움이 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 트레이(100)는, 전지셀(200)이 삽입되어 충방전을 수행하면서 발생하는 전지셀(200)의 팽창을 억제하기 위하여, 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면이 전지셀 장착부(110)의 푸셔 패널(130)과 밀착되는 구조를 포함하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 트레이(100)는 전지셀(200)의 활성화 시 발생하는 전지셀(200)의 부피 증가를 방지함으로써 안정성을 확보하는 구조로 형성되어 있다. 기존 가압형 트레이로 개발된 모델은 트레이 자체를 새롭게 제작해야 하여 비용 부담이 작용하지만 본 발명은 기존 트레이 개조가 가능하여 비용 부담을 줄일 수 있다.

전지셀(200)이 판상형 전지셀인 경우 전지셀 장착부(110)도 판상형 전지셀이 장착될 수 있도록 판상형 전지셀의 외형에 대응하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 전지셀 장착부(110)는 평면상으로 상기 판상형 전지셀이 수직으로 삽입되는 길쭉한 일자 모양으로 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전지셀 장착부(110)의 상부 개방부는 하부보다 큰 크기여서 전지셀(200)의 삽입과 취출이 편리하도록 할 수 있다. 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면에 대면하는 전지셀 장착부(110)의 내면들 사이의 거리(d)는 전지셀(200)의 폭의 150% 내지 200%의 크기로 형성될 수 있다. 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면에 대면하는 전지셀 장착부(110)의 내면들 사이의 거리(d)가 150%보다 작으면 푸셔 패널(130)과 스프링(120)의 설치가 용이하지 않을 수 있다. 전지셀(200)의 일 측면 및 그 대향 측면에 대면하는 전지셀 장착부(110)의 내면들 사이의 거리(d)가 200%보다 크면 불필요한 크기에 의해 트레이(100) 자체의 크기가 커지게 되므로 바람직하지 않을 수 있다. 전지셀 장착부(110)의 상부 개방부는 하부보다 10% 내지 50% 더 큰 크기일 수 있다. 상부 개방부의 크기가 너무 작으면 전지셀(200) 삽입 및 취출이 용이하지 않으며, 반대로 너무 크면 불필요한 크기에 의해 트레이(100) 자체의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.

전지셀 장착부(110)로써 도 1을 참조하여 설명한 종래 트레이(10)의 전지셀 장착부(12)를 그대로 이용하는 경우에는 비용 부담이 적다. 이 경우 푸셔 패널(130)과 스프링(120)의 크기 등은 위에 언급한 조건을 만족하도록 설정함이 바람직하다.

도 4는 도 2에 도시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이(100)에 장착될 수 있는 전지셀(200) 제조 방법의 공정 흐름도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 5는 그 전지셀(200) 안에 포함되는 권취형 전극 조립체의 일 예를 도시한 것이다. 도 6은 그 전지셀(200)의 전해액 주액 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 먼저, 전극 조립체(210)를 제조하여 이를 파우치형 외장재(220)에 수납한다(S10).

전지셀(200)을 구성하는 전극 조립체(210)는 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 배치되는 구조로서, 양극판/세퍼레이터/음극판이 적어도 하나 이상 배열된다. 상기 양극판은 알루미늄 포일 형태의 양극 집전체에 리튬 망간 옥사이드 등과 같은 양극 활물질을 도포시켜 건조 및 압착하여 제조되며, 음극판은 구리 포일 형태의 음극 집전체에 카본계 활물질과 같은 음극 활물질을 도포시켜 건조 및 압착하여 형성된다. 전극 조립체는 각각 롤 형태의 양극판과 음극판이 롤 형태의 세퍼레이터를 개재시켜 나선 형태로 권취된 소위, 젤리-롤 형태일 수도 있고, 소정 규격을 가진 각각의 양극판/세퍼레이터/음극판이 순차적으로 적층된 스택킹 형태일 수도 있으나 당업계에 알려진 그 어떤 구조를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

파우치형 외장재(220)는 전극 조립체(210)를 수납하기 위한 수납 내부 및 상기 수납부 주변 모서리를 따라 열융착을 위한 실링부가 형성된 것이다. 바람직하게는, 실링 및 밀봉성의 향상 및 공정상의 편의를 위하여 파우치형 외장재(220)의 상부가 하부가 겹치는 4곳의 모서리 중 어느 한쪽 모서리에 접철부가 형성된 것일 수 있고, 상기 접철부가 형성된 부분 외에는 열융착을 위한 실링부가 형성된 것일 수 있다.

파우치형 외장재(220)의 재질은 특별히 한정하지 아니하고 공지된 파우치형 외장재의 재료를 사용하는 것으로 만족되며, 예를 들어, 상기 파우치형 외장재는 알루미늄 박막 표면에 절연막, 열융착층으로 덮힌 것으로서 상기 열융착층은 변성 폴리프로필렌으로 이루어지며, 상기 절연막은 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

전극 조립체(210)는 어느 일면 또는 서로 대향하는 두 면으로부터 전극 리드(210c, 210d)가 외부로 인출된다. 일반적으로 전극 조립체에서 전극 리드가 형성된 면은 세퍼레이터로 커버되어 있지 않고 전극과 세퍼레이터 등 전극 조립체를 이루는 평면상 구조들이 적층된 단면 구조가 외부에 노출된다. 예를 들어 권취형 전극 조립체에 있어서 권취 중심축에 대해 실질적으로 수직 방향으로 형성된 면에 전극과 세퍼레이터의 적층 구조가 외부로 노출되며 전극 리드가 돌출되어 있다. 반면 권취 중심축에 대해 실질적으로 평행인 방향으로 형성된 면은 세퍼레이터로 커버되어 있다. 이하, 명세서 기재 편의상 전극 조립체에서 전극 리드가 형성된 면으로서 전극과 세퍼레이터의 적층 구조가 노출된 면을 전극 조립체의 상면 또는 하면으로 지칭한다.

상기 전극 리드(210c, 210d)는 전극 조립체의 상면 또는 하면에 형성될 수 있으며, 도시한 바와 같이 상면과 하면 모두 형성될 수 있다. 특히 도 5에 도시한 바와 같이, 전극 리드(210c)가 돌출되어 있는 상면(210a)과 상기 상면과 대향하여 위치하며 전극 리드(210d)가 돌출되어 있는 하면(210b)은 전극 및 세퍼레이터가 적층된 구조가 세퍼레이터로 커버되어 있지 않고 노출되어 있다. 파우치형 외장재(220)에 전극 조립체(210)를 수납할 때에는 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 전극 조립체의 상면(210a)이나 하면(210b)이 아닌 측면이 파우치형 외장재(220)의 주액구 방향(A)을 향하도록 수납된다.

다음으로 파우치형 외장재(220)의 실링부를 실링한다(S20). 이때 전해액 주액을 위한 개구 형성 영역을 제외한 나머지 실링부만을 실링하여 전해액 주액구를 형성하고 상기 주액구를 통해 전해액을 주액한다(S30). 전술한 바와 같이 상기 전해액 주액구는 수납된 전극 조립체(210)의 측면 방향에 형성된다.

전해액 주액이 완료되면 상기 주액구를 실링하여 리실링부를 형성하고(S40), 전지셀(200)을 완성한다.

도 7은 완성된 전지셀(200)의 상면도로서, 단계 S20의 실링부(230)와 단계 S40의 리실링부(240) 위치를 보여준다.

전지셀(200)은 예를 들어, 리실링부(240)가 트레이(100) 전지셀 장착부(110)의 상방으로 위치하도록 수납되고, 푸셔 패널(130)이 전지셀(200)의 마주보는 양면을 밀착해 가압한다.

이하에서는 실험예에 관하여 설명한다.

주액량/보관법 차이에 따른 전지셀(200) 두께[실링부(230)와 리실링부(240)]편차 실험을 진행하였다.

실험 목적은 주액량/보관법 차이에 의한 전지셀 두께 편차를 확인하기 위한 것이다. 두께 편차는 실링부(230) 두께와 리실링부(240) 두께 차이이며, 조건당 전지셀(200) 5개씩 버니어 켈리퍼스로 측정하였다.

주액 후 보관 법을 제외한 모든 공정은 동일한 방법으로 진행하였다.

아래는 실험 조건 및 결과 표이다.

보관 방법은 종래 도 1과 같은 트레이(비교예) 및 도 8에 도시한 바와 같이 가운데 파티션(310)을 둔 수납박스(300)(본 발명 모사 실시예)로 하였다. 두 경우 모두 리실링부(240)가 상방으로 위치하도록 수직으로 세워 수납하였다.

표 1에 정리한 바와 같이, 샘플 2 내지 4의 비교를 통해, 전해액 량이 증가할수록 전지셀 두께 편차는 증가하였다. 전해액이 전지셀 아래로 주로 분포되면서 전해액 양에 따른 스웰링 차이에 의한 것으로 판단된다.

샘플 1과 3의 비교를 통해 보관법 차이에 따른 두께 편차를 보면, 수납박스(300)에 보관한 전지셀의 두께 편차가 종래 트레이에 보관한 전지셀보다 약 0.2mm 적다. 종래 트레이는 전지셀에 어떠한 간섭 없이 각각 보관되는 종래의 경우이다. 반면 수납박스(300) 보관은 전지셀 사이에 파티션(310)을 두어 전지셀간 간섭(압력)을 받고 있는 상태에서 보관된 것으로, 전해액이 전지셀 아래로 치우치는 것을 완화시킨 경우이다. 파티션(310)은 본 발명에 따른 트레이의 푸셔 패널에 대응된다고 볼 수 있으므로, 본 발명의 트레이의 경우도 종래 트레이에 비하여 전지셀 밀착에 따른 두께 편차 감소 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의할 경우, 전지셀을 밀착하여 가압하므로 전지셀의 활성화 시 발생하는 전지셀의 팽창을 억제하여 전지셀의 부피 증가를 방지할 수 있고, 전지셀 위치에 따른 두께 편차를 줄일 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 트레이
110: 전지셀 장착부
120: 스프링
130: 푸셔 패널
200: 전지셀
210: 전극 조립체
220: 파우치형 외장재
210c, 210d: 전극 리드
230: 실링부
240: 리실링부

Claims (5)

1. 판상형 전지셀이 수직으로 삽입될 수 있도록 상부가 개방되어 있는 전지셀 장착부를 포함하고,
   상기 전지셀 장착부는 평면상으로 상기 전지셀이 수직으로 삽입되는 길쭉한 일자 모양으로 형성되어 있어, 상기 전지셀의 측면들 중에서 상대적으로 넓이가 넓으면서 마주보는 두 측면을 각각 향하게 되는 두 내측면을 포함하고 있으며,
   상기 전지셀 장착부의 두 내측면에는 스프링이 달린 푸셔 패널이 각각 장착되어 한 쌍의 푸셔 패널을 이루고 있으며,
   상기 전지셀 장착부에 상기 전지셀이 삽입되었을 때, 상기 전지셀이 상기 한 쌍의 푸셔 패널 사이로 삽입이 되어 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면이 상기 푸셔 패널과 각각 면접하여 밀착됨으로써, 상기 푸셔 패널이 상기 전지셀의 마주보는 두 측면을 밀착 가압하도록 하는 것을 특징으로 하는 트레이.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 전지셀은 파우치형 외장재에 전극 조립체가 내장되어 있는 구조의 파우치형 전지셀이고 상기 전극 조립체의 전극 리드가 인출되지 않은 쪽을 아래방향으로 하여 삽입하는 것을 특징으로 하는 트레이.
5. 제1항에 있어서, 상기 푸셔 패널은 상기 전지셀 장착부에 상기 전지셀이 삽입되었을 때, 상기 전지셀의 일 측면 및 그 대향 측면 하단에서부터 75% 이상의 높이까지 밀착하는 것을 특징으로 하는 트레이.

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