KR102192298B1 - 만입부가 형성된 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 - Google Patents

만입부가 형성된 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 일 방향으로 배열된 하나 또는 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서, 상기 전지셀들 사이에 개재되는 하나 또는 둘 이상의 전지셀 고정용 지그들; 상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및 상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부;를 포함하고 있고, 상기 전지셀 고정용 지그 각각은, 전지셀에 대면하는 일면에, 전지셀이 수납된 상태로 고정되도록, 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전지셀용 만입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치를 제공한다.

Description

만입부가 형성된 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 {Device for Clamping Battery Cell Comprising Zig Having Recess Portion}
본 발명은 만입부가 형성된 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.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그에 전지셀용 만입부를 형성함으로써, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀들을 수납한 상태로 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 조절해, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 전지셀들에 인가되는 압력을 동일하게 유지하기 위해, 복잡하고 다양한 조건들을 조절할 필요가 없고, 이에 따라, 보다 용이하게 전지셀에 대한 클램핑-베이킹 공정을 수행할 수 있으며, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있어, 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는,
일 방향으로 배열된 하나 또는 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서,
상기 전지셀들 사이에 개재되는 하나 또는 둘 이상의 전지셀 고정용 지그들;
상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부;
를 포함하고 있고,
상기 전지셀 고정용 지그 각각은, 전지셀에 대면하는 일면에, 전지셀이 수납된 상태로 고정되도록, 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전지셀용 만입부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀들을 수납한 상태로 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 조절해, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 전지셀들에 인가되는 압력을 동일하게 유지하기 위해, 복잡하고 다양한 조건들을 조절할 필요가 없고, 이에 따라, 보다 용이하게 전지셀에 대한 클램핑-베이킹 공정을 수행할 수 있으며, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있어, 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀용 만입부는 내측 방향으로 만입된 깊이가 이에 수납되는 전지셀의 두께에 대해 90% 내지 99%의 크기일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전지셀 배열체는 각각의 전지셀들이 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납된 상태에서, 서로 인접하여 배열된 구조로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 배열체는 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 동일한 구조로 고정함으로써, 전지셀들의 클램핑-베이킹 공정에도 불구하고, 상기 전지셀들의 두께를 동일하게 유지할 수 있다.
만일, 상기 전지셀용 만입부의 깊이가 이에 수납되는 전지셀의 두께에 대해 90% 미만의 크기일 경우에는, 상기 전지셀용 만입부의 깊이가 지나치게 낮은 구조로서, 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못하거나, 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 모두 일정하게 형성하기 어려울 수 있으며, 이와 반대로, 상기 전지셀용 만입부의 깊이가 이에 수납되는 전지셀의 두께에 대해 99%를 초과할 경우에는, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀이 수납된 상태에서, 상기 전지셀 두께에 대응하여, 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 미세하게 조절하기가 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 전지셀용 만입부는 평면상 형상이 이에 수납되는 전지셀의 형상에 대응되는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀이 수납된 상태에서, 전지셀 배열체를 형성하더라도, 상기 전지셀용 만입부 내에서, 압력 인가부에 의한 압력 인가 방향에 수직인 방향으로의 전지셀의 유동을 보다 용이하게 억제할 수 있으며, 이에 따라 상기 전지셀의 보다 안정적인 고정 및 클램핑 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 전지셀용 만입부는 평면상 면적이 이에 수납되는 전지셀의 면적에 대해, 101% 내지 110%의 크기로 이루어진 구조일 수 있다.
만일, 상기 전지셀용 만입부의 평면상 면적이 이에 수납되는 전지셀의 면적에 대해 101% 미만일 경우에는, 상기 전지셀용 만입부에 대한 전지셀의 용이한 수납이 어려울 수 있다.
이와 반대로, 상기 전지셀용 만입부의 평면상 면적이 이에 수납되는 전지셀의 면적에 대해 110%를 초과할 경우에는, 상기 전지셀이 전지셀용 만입부에 수납된 상태에서 유동할 수 있어, 전지셀들이 안정적인 고정 상태를 유지하기 어려울 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀용 만입부는 평면상으로 전지셀 고정용 지그의 중앙 부위에 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀용 만입부에 수납되는 전지셀 역시, 평면상으로, 전지셀 고정용 지그의 중심 부위에 위치할 수 있으며, 이에 따라, 압력 인가부로부터의 압력이 균일하게 인가됨으로써, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지하기가 용이하며, 이에 따라, 상기 전지셀의 클렘핑-베이킹 공정에 의한 형상 내지 크기의 변형을 보다 용이하게 억제할 수 있다.
또한, 상기 전지셀용 만입부는 이에 수납되는 전지셀의 전극 단자들이 수납되도록 형성된 전극 단자용 만입부를 더 포함하고 있는 구조일 수 있다.
일반적으로, 클램핑-베이킹 공정을 거쳐 제조되는 파우치형 전지셀은 적어도 일측 외주변으로 돌출된 전극 단자들을 포함하고 있다.
이로 인해, 상기 전지셀 고정용 지그가 전극 단자용 만입부를 포함하지 않을 경우에는, 전지셀 클램핑 과정에서 인가되는 압력에 의해 상기 전극 단자들이 변형되거나 손상될 수 있는 문제점이 있으며, 만일, 전지셀 고정용 지그들 사이의 소망하는 거리가 상기 전극 단자들의 두께에 비해 작을 경우에는, 이러한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 소망하는 만큼 작게 형성할 수 없게 될 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치를 구성하는 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부는 이에 수납되는 전지셀의 전극 단자들이 수납되도록 형성된 전극 단자용 만입부를 더 포함함으로써, 상기 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.
이때, 상기 전극 단자용 만입부는 전지셀용 만입부로부터 전지셀 고정용 지그의 외주변 방향으로 연통되는 구조로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전극 단자는 전지셀의 용도, 적용되는 디바이스의 종류, 상기 디바이스 내에서의 수납 공간 등의 요인에 따라 그 길이가 다양하게 구성될 수 있다.
따라서, 상기 전극 단자용 만입부는 전지셀용 만입부로부터 전지셀 고정용 지그의 외주변 방향으로 연통되는 구조로 이루어짐으로써, 상기 전극 단자의 길이에 관계 없이, 상기 전지셀을 수납한 상태에서, 용이하게 클램핑할 수 있으며, 상기 전극 단자용 만입부가 형성되는 부위의 길이를 상대적으로 짧게 구성할 수 있으므로, 전지셀 고정용 지그의 크기를 작게 구성해, 상기 전지셀 클램핑 장치의 전체적인 크기를 콤팩트하게 구성하고, 상기 전지셀 고정용 지그의 제작에 소요되는 재료 비용을 절약할 수 있다.
또한, 상기 전극 단자용 만입부는 수직 단면상으로 전지셀용 만입부와 단차를 형성하는 구조로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 전지셀은 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납된 상태에서, 전극 단자가 형성된 외주면 부위가 상기 전극 단자용 만입부와 전지셀용 만입부 사이에 형성된 단차 부위에 의해 감싸지는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전지셀의 클램핑-베이킹 공정에서, 상기 전지셀의 수납 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있으며, 상기 전극 단자의 변형 내지 손상을 방지할 수 있는 동시에, 상기 전극 단자가 형성된 전지셀 부위의 형상 변형 내지 손상 역시 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 전지셀들의 수량은 전지셀 고정용 지그들의 수량과 동일한 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 전지셀 배열체는 전지셀들 사이에 전지셀 고정용 지그들이 개재됨으로써 형성되는 구조일 수 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 고정용 지그들의 수량은 전지셀들의 수량과 동일하게 구성됨으로써, 모든 전지셀들을 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납한 상태에서 배열해, 전지셀 배열체를 구성할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀이 수납된 전지셀용 만입부의 깊이의 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 되는 구조일 수 잇다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 종래의 전지셀 클램핑 장치는 전지셀들에 인가되는 압력을 모두 동일하게 유지시켜야 하므로, 상기 모든 전지셀들의 입력을 개별적으로 측정하고, 상기 압력을 조절하기 위한 다양한 조건들을 조절해야만 하는 문제점이 있다.
그러나, 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는 전지셀 고정용 지그들이 전지셀들 사이에 개재되어, 전지셀용 만입부에 상기 전지셀을 수납한 상태로 전지셀 배열체를 구성하는 과정에서, 상기 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 동일하게 유지시켜 줌으로써, 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 개별적으로 측정하고, 이에 따른 요인들을 조절할 필요가 없다.
이때, 상기 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리는, 만입부가 형성된 전지셀 고정용 지그의 일면과 이에 인접한 전지셀 고정용 지그의 타면 사이의 거리로서, 상세하게는, 상기 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납되는 전지셀의 두께와 전지셀이 수납된 전지셀용 만입부의 깊이의 차이와 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부의 깊이를 4.0 밀리미터로 형성하고, 상기 전지셀용 만입부에 수납되는 전지셀의 두께를 4.1 밀리미터로 유지하고자 하는 경우에는, 상기 전지셀이 수납된 상태에서, 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 0.1 밀리미터로 유지하도록 고정된 상태로 클램핑 함으로써, 모든 전지셀들의 두께를 4.1 밀리미터로 동일하게 고정하여 유지할 수 있다.
또한, 상기 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리는 육안으로 용이하게 식별할 수 있으며, 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 개별적으로 확인해야 하는 종래의 전지셀 클램핑 장치에 비해, 이에 대한 조절이 용이하므로, 상대적으로, 상기 전지셀들을 보다 용이하게 클램핑 할 수 있어, 이에 소요되는 시간을 효과적으로 절약할 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.
다시 말해, 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) 하나 또는 둘 이상의 전지셀들을 각각 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납한 상태에서, 상기 전지셀들을 일 방향으로 배열해 전지셀 배열체를 형성하는 과정;
b) 상기 전지셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 기저부의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 전지셀 배열체를 기저부의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
c) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 전지셀 배열체의 타면에 압력을 인가하여 전지셀들을 고정 및 클램핑 하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이때, 상기 c) 과정의 전지셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀이 수납된 전지셀용 만입부의 깊이의 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.
또한, 상기 b) 과정에서, 기저부의 지지용 외벽에 대면하는 전지셀 배열체의 일면은, 상기 전지셀 배열체의 최외측에 위치한 전지셀의 일면이고;
상기 c) 과정에서, 압력 인가부에 대면하는 전지셀 배열체의 타면은 전지셀 배열체의 최외측에 위치한 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 대향하는 타면일 수 있다.
즉, 상기 전지셀 배열체를 구성하는 전지셀 고정용 지그들은 전지셀용 만입부가 동일한 방향으로 배열된 구조일 수 있으며, 이에 따라, 상기 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로 일면에는 각각 전지셀 배열체의 최외측에 위치하는 전지셀의 일면이 위치하고, 이에 대향하는 타면에는 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 전지셀 배열체의 최외측에 위치한 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 대향하는 타면이 위치하는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 경우에, 상기 압력 인가부는 전지셀 배열체에 대면하는 부위의 면적이 평면상 전지셀의 면적에 비해 상대적으로 좁은 구조로 이루어질 수 있으므로, 상기 압력 인가부가 전지셀 배열체의 최외측에 위치하는 전지셀의 일면에 대면하여 압력을 인가하는 경우, 상기 최외측에 위치하는 전지셀을 변형시키거나, 손상을 유발할 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 배열체는 최외측에 위치하는 전지셀 고정용 지그의 타면이 압력 인가부에 직접 대면하는 동시에, 최외측에 위치한 전지셀의 일면이 기저부의 지지용 외벽에 대면한 상태로 지지됨으로써, 상기 전지셀의 변형 내지 손상을 용이하게 방지할 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, 전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그에 전지셀용 만입부를 형성함으로써, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀들을 수납한 상태로 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 조절해, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 전지셀들에 인가되는 압력을 동일하게 유지하기 위해, 복잡하고 다양한 조건들을 조절할 필요가 없고, 이에 따라, 보다 용이하게 전지셀에 대한 클램핑-베이킹 공정을 수행할 수 있으며, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있어, 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 2의 전지셀 고정용 지그에 대한 전지셀의 수납 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 함께 참조하면, 전지셀 클램핑 장치(200)는 전지셀 고정용 지그(220), 압력 인가부(240) 및 기저부(250)를 포함하고 있다.
전지셀 고정용 지그(220)는 복수의 전지셀(210) 사이에 개재되어 있으며, 전지셀(210)은 전지셀 고정용 지그(220)의 일면에 형성된 전지셀용 만입부(221)에 수납된 구조로서, 전지셀용 만입부(221)가 동일한 방향을 향하도록 배열되어 있다.
압력 인가부(240)는 전지셀 고정용 지그(220)가 각 전지셀(210) 사이에 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체(230)의 최외측에 위치하는 전지셀 고정용 지그(220)에 대면한 상태에서, 이에 대향하는 방향으로 압력을 인가함으로써, 전지셀 배열체(230)를 고정 및 클램핑하는 구조로 이루어져 있다.
기저부(250)는 베이스 플레이트(251) 및 지지용 외벽(252)을 포함하고 있다.
베이스 플레이트(251)의 상면에는 전지셀 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, 전지셀 배열체(230)의 최외측에 위치한 전지셀(210)에 대면한 상태로, 전지셀 배열체(230)를 지지하는 구조로 이루어져 있다.
도 3에는 도 2의 전지셀 고정용 지그에 대한 전지셀의 수납 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전지셀(210)은 전지셀 고정용 지그(220)의 전지셀용 만입부(221)에 수납된다.
전지셀용 만입부(221)는 전지셀(210)에 대면하는 전지셀 고정용 지그(220)의 일면이 내측으로 만입된 구조로 이루어져 있으며, 전지셀용 만입부(221)의 폭(W2) 및 길이(L2)는 전지셀(210)의 폭(W1) 및 길이(L1)에 대해, 약 105%의 크기로 이루어져 있다.
전지셀용 만입부(221)는 평면상으로 전지셀 고정용 지그(220)의 중앙 부위에 형성되어 있다.
전지셀(210)의 전극 단자(211)에 대응되는 부위에는 전극 단자용 만입부(222)가 형성되어 있다.
전극 단자용 만입부(222)는 전지셀용 만입부(221)로부터 전극 단자(211)의 돌출 방향에 대응하는 외주변 방향으로 연통되는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 전지셀 고정용 지그(220)는 전지셀(210)의 전극 단자(211) 길이에 관계 없이, 용이하게 전지셀(210)을 수납할 수 있다.
도 4에는 도 2의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전지셀용 만입부(221)의 깊이(D1)는 전지셀의 두께에 대해, 약 93%의 크기로 이루어져 있다.
따라서, 전지셀(210)은 전지셀 고정용 지그(220)의 전지셀용 만입부(221)에 수납된 상태에서, 전지셀(210)의 두께(D2)와 전지셀(210)이 수납된 전지셀용 만입부(221)의 깊이(D1)의 차이만큼 돌출되며, 이에 따라, 인접한 전지셀 고정용 지그(220)와의 거리(D3)는, 전지셀(210)의 두께(D2)와 전지셀(210)이 수납된 전지셀용 만입부(221)의 깊이(D1)의 차이와 동일한 구조로 이루어진다.
전극 단자용 만입부(222)는 수직 단면상으로 전지셀용 만입부(221)와 단차를 형성하는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 전지셀(210)의 클램핑-베이킹 공정에서, 전지셀(210)의 수납 상태를 보다 안정적으로 유지할 수 있으며, 전극 단자(211)의 변형 내지 손상을 방지할 수 있는 동시에, 전극 단자(211)가 형성된 전지셀(210) 부위의 형상 변형 내지 손상 역시 효과적으로 방지할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 일 방향으로 배열된 하나 또는 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 과정에서, 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑하는 장치로서,
    상기 전지셀들 사이에 개재되는 하나 또는 둘 이상의 전지셀 고정용 지그들;
    상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
    상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 기저부;
    를 포함하고 있고,
    상기 전지셀 고정용 지그 각각은, 전지셀에 대면하는 일면에, 전지셀이 수납된 상태로 고정되도록, 내측으로 만입된 구조로 이루어진 전지셀용 만입부가 형성되어 있으며,
    상기 전지셀용 만입부는 내측 방향으로 만입된 깊이가 이에 수납되는 전지셀의 두께에 대해 90% 내지 99%의 크기이고,
    상기 전지셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀이 수납된 전지셀용 만입부의 깊이의 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀용 만입부는 평면상 형상이 이에 수납되는 전지셀의 형상에 대응되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀용 만입부는 평면상 면적이 이에 수납되는 전지셀의 면적에 대해, 101% 내지 110%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀용 만입부는 평면상으로 전지셀 고정용 지그의 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀용 만입부는 이에 수납되는 전지셀의 전극 단자들이 수납되도록 형성된 전극 단자용 만입부를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 단자용 만입부는 전지셀용 만입부로부터 전지셀 고정용 지그의 외주변 방향으로 연통되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 전극 단자용 만입부는 수직 단면상으로 전지셀용 만입부와 단차를 형성하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 수량은 전지셀 고정용 지그들의 수량과 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 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 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  12. 제 1 항에 따른 전지셀 클램핑 장치를 사용하여 전지셀들을 클램핑 하는 방법으로서,
    a) 하나 또는 둘 이상의 전지셀들을 각각 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납한 상태에서, 상기 전지셀들을 일 방향으로 배열해 전지셀 배열체를 형성하는 과정;
    b) 상기 전지셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 기저부의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 전지셀 배열체를 기저부의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
    c) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 전지셀 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 전지셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 전지셀의 두께와 전지셀이 수납된 전지셀용 만입부의 깊이의 차이와 동일한 구조로 이루어지도록, 고정된 상태로 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 b) 과정에서, 기저부의 지지용 외벽에 대면하는 전지셀 배열체의 일면은, 상기 전지셀 배열체의 최외측에 위치한 전지셀의 일면이고;
    상기 c) 과정에서, 압력 인가부에 대면하는 전지셀 배열체의 타면은 전지셀 배열체의 최외측에 위치한 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 대향하는 타면인 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  15. 제 1 항에 따른 전지셀 클램핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
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