KR102352623B1 - 스웰링 감지 기술이 적용된 배터리 셀 적층 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면에 따르면, 제 1접착제가 배터리셀의 일측면과 스트레인게이지의 일측면을 고정하고 온도센서의 일측면과 온도센서의 일측면이 고정되도록 도포되는 제 1접착제 도포단계; 상기 제 1접착제 도포단계에서 도포된 제 1접착제가 일부 경화된 후상기 스트레인게이지 및 상기 온도센서의 면압패드방향의 일측과 좌측 및 우측에 제 2접착제가 도포되는 제 2접착제 도포단계; 및 상기 제 2접착제가 도포된 일측에 면압패드를 적층형태로 배치하고 상기 면압패드의 일측에는 배터리셀을 적층하는 면압패드 및 배터리셀 적층단계; 를 포함하는 배터리셀 적층방법이 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 스웰링현상이 감지되는 배터리셀의 적층방법에 관한 것이다.
최근 전기차 시장이 확대되며 전기차에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라, 전기차 배터리에서 발생되는 문제점이 발견되고 있는데 이 중, 배터리 화재발생과 같은 치명적인 문제가 발생되고 있다. 배터리 화재는 배터리 셀에 작용되는 외부자극에 의해 발생되는데, 대표적인 발생원인으로 과충전, 과방전, 고온노출, 충격과 같은 외부요인이 있다. 이와 같은 발생원인에 의해 배터리 셀 내부의 화학적 반응에 의한 열폭주 현상이 발생되어 배터리 화재가 발생된다. 이와 같은 배터리 화재는 소화포, 소화기로 소화작업이 어려우며 배터리 셀의 온도를 낮추는 냉각 소화 방식만이 유효하게 된다. 이에 따라, 배터리화재가 발생하기전 조기 감지를 하여 사전에 화재를 방지하는 기술의 연구 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예들은 배터리 셀의 스웰링을 감지하는 구조로 형성된 배터리 셀의 적층방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파우치 또는 각형의 형태로 형성된 복수개의 배터리셀; 베이스가 절연체로 구성되고 휘트스톤 브릿지 회로가 적용된 스트레인 게이지; 필름형으로 형성되어 베이스가 절연체이고 백금센서 또는 써머커플이 탑재된 온도센서; 및 상기 복수개의 배터리셀 사이에 배치되는 면압패드; 를 포함하고 상기 배터리셀과 상기 면압패드의 사이에 상기 스트레인게이지가 배치되고 상기 배터리셀과 상기 면압패드의 사이에 상기 온도센서가 배치되고 상기 스트레인게이지 및 상기 온도센서는 상기 배터리셀의 적측방향 일측면에 부착되고 상기 배터리셀과 상기 스트레인게이지는 직접접촉되어 고정되는 배터리셀 적층방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 배터리셀 장치 및 배터리셀 적층방법은 스트레인게이지 및 온도센서의 측정을 용이하게 하기위한 적층구조를 제공할 수 있도록 한다. 특히, 이와 같은 본 실시예들의 배터리셀 장치 및 배터리셀 적층방법은 면압패드의 점착력과 관계없이 스웰링현상을 감지하는 배터리셀 장치에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀 장치의 적층상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는 본 실시예의 배터리셀에 배치된 스트레인게이지를 개략적으로 나타낸 도면이고 (b)는 스트레인게이지배치가능면을 나타낸 도면이다.
도 3은 스웰링 현상이 발생된 배터리셀(100)의 위치별 단면의 형상을 나타낸 그림이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀 장치의 일측단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 배터리셀 적층방법을 나타낸 순서도이다.
도 2의 (a)는 본 실시예의 배터리셀에 배치된 스트레인게이지를 개략적으로 나타낸 도면이고 (b)는 스트레인게이지배치가능면을 나타낸 도면이다.
도 3은 스웰링 현상이 발생된 배터리셀(100)의 위치별 단면의 형상을 나타낸 그림이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀 장치의 일측단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 배터리셀 적층방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀 장치의 적층상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 배터리셀 장치는 파우치 또는 각형의 형태로 형성된 복수개의 배터리셀(100)과, 베이스가 절연체로 구성되고 휘트스톤 브릿지 회로가 적용된 스트레인 게이지(200)과, 필름형으로 형성되어 베이스가 절연체이고 백금센서 또는 써머커플이 탑재된 온도센서(300)와, 복수개의 배터리셀(100) 사이에 배치되는 면압패드(400)를 포함할 수 있다. 이하 도면을 참조하여 각 구성의 배치를 상세히 설명하기로 한다.
도 2의 (a)는 본 실시예의 배터리셀에 배치된 스트레인게이지를 개략적으로 나타낸 도면이고 도 2의 (b)는 스트레인게이지배치가능면을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a), (b)를 참조하면, 배터리셀의 일측에는 스트레인게이지(200)가 접촉되어 배치될 수 있다. 도 2의 (a)에서는 배터리셀(100)의 일측에 1 개의 스트레인게이지(200)가 배치되었으나, 이에 제한되지 않으며, 스웰링 판단에 요구되는 정밀도에 따라 배치 개수는 가변될 수 있다. 또한, 스트레인게이지(200)는 배터리셀(100)의 폭과 길이 중 짧은 길이로 형성된 방향이 측정방향이 되도록 배치될 수 있다.
이때, 배터리셀(100)에 스트레인게이지(200)가 배치되어 변위를 측정하기 용이한 부분은 스트레인게이지배치면(110)이 될 수 있다. 스트레인게이지배치면(110)은 배터리셀(100)의 외곽 테두리에서 소정거리 이격된 부분이 될 수 있다. 이때, 스트레인게이지배치면(110)이 배터리셀(100)의 외곽 테두리에서 이격된 거리는 종방향 및 횡방향 테두리에서 3mm ~ 7mm가 될 수 있다.
도 3은 스웰링 현상이 발생된 배터리셀(100)의 위치별 단면의 형상을 나타낸 그림이다. 도 3을 참조하면, 스웰링 현상이 발생된 배터리셀(100)의 상측부분과 중단부분 및 하측부분의 단면이 확인될 수 있다. 여기서 배터리셀(100)의 중단부분은 상측이나 하측부분에 비해 변위차가 크게 될 수 있다. 따라서, 배터리셀(100)은 외곽 테두리에서 소정간격 이격된 위치를 측정부위로 할 경우, 외측보다 큰 중단부분은 스트레인게이지(200)의 데이터 수집이 용이하게 될 수 있다.
또한, 이와 같은 스트레인게이지배치면(110)에 배치되는 스트레인게이지(200)는 외측부분에서 발생되는 휘어짐과 같은 현상에 의해 측정 변위가 왜곡되는 현상이 방지될 수 있다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리셀 장치의 일측 단면을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 온도센서(300)는 접착제가 일측에 도포되어 배터리셀(100)과 결합될 수 있다. 또한, 온도센서(300)는 스트레인게이지(200)와 소정거리 이격된 위치에 배치될 수 있다. 이때, 온도센서(300)와 스트레인게이지(200)가 이격된 거리는 직선거리로 50mm 이내가 될 수 있다. 이와 같이 배치된 온도센서(300)는 스트레인게이지(200)와 인접하게 배치되어 온도 보정을 위한 데이터 수집이 용이하게 될 수 있다. 한편, 면압패드(400)에 접착력이 없는 경우, 면압패드(400)의 일측에는 접착제(500)가 도포될 수 있다.
도 4의 (b)는 본 발명의 점착력이 없는 면압패드의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (b)를 참조하면, 면압패드(400)와 배터리셀(100)의 사이에는 스트레인게이지(200)가 배치될 수 있다. 또한, 면압패드(400)와 배터리셀(100)의 사이에는 온도센서(300)가 배치될 수 있다. 이와 같이 배치되는 면압패드(400)는 유동되는 경우 온도센서(300) 및 스트레인게이지(200)의 위치가 변동되어 변위 감지 및 온도 감지에 오류가 발생될 수 있다.
이에 따라, 면압패드(400)는 일측에 접착제(500)가 도포될 수 있다. 접착제(500)는 면압패드(400)의 유동을 방지하는 충분한 접착력이 형성될 수 있다. 또한, 접착제(500)는 스트레인게이지(200) 및 온도센서(300)에 습기가 침투되지 않도록 코팅제의 효과가 형성될 수 있다.
일 예로 접착제(500)는 시안아크릴레이트로 구성된 저온 경화 접착제 단일형이 될 수 있다. 또한, 접착제(500)는 공기중 습도 40% ~ 70%에 해당되는 경우 경화될 수 있다.
이와 같은 접착제(500)는 면압패드의 일측면에 도포될 수 있다. 또한, 접착제(500)는 스트레인게이지(200)의 면압패드방향의 일측과 스트레인게이지(200)의 좌측 및 우측과 연결되어 도포될 수 있다. 또한, 접착제(500)는 온도센서(300)의 면압패드방향의 일측과 스트레인게이지(200)의 좌측 및 우측에 연결되어 도포될 수 있다. 이때, 접착제(500)는 스트레인게이지(200) 및 온도센서(300)의 배터리셀방향에 도포된 접착제와 층이 분리되어 도포될 수 있다. 자세히 말하면, 스트레인게이지(200)의 배터리셀(100)방향의 일측면에 도포되는 제 1접착제(510)와 스트레인게이지(200)의 면압패드방향의 일측과 좌측 및 우측에 도포되는 제 2접착제(520)는 도포시간과 경화시간에 차이를 두어 층이 분리되도록 형성될 수 있다. 이때, 제 1접착제(510) 및 제 2접착제(520)는 도포 시간과 경화시간에 차이가 있을 뿐이며, 같은 종류의 접착제가 될 수 있다. 이에 따라, 적층된 배터리 셀 장치는 면압패드(400)의 움직임에 스트레인게이지(200)에 영향이 적게 미치도록 형성될 수 있다.
또한, 온도센서(300)의 배터리셀(100)방향의 일측면에 도포되는 제 1접착제(510)와 온도센서(300)의 면압패드(400)방향의 일측과 좌측 및 우측에 도포되는 제 2접착제(520)는 도포시간과 경화시간에 차이를 두어 층이 분리되도록 형성될 수 있다. 이때, 제 2접착제(520) 및 제 1접착제(510)는 도포 시간과 경화시간에 차이가 있을 뿐이며, 같은 종류의 접착제가 될 수 있다. 이에 따라, 면압패드(400)의 움직임에 온도센서(300)에 영향 적게 미치도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 배터리셀 적층방법을 나타낸 순서도이다.
이하 기재된 구성인 배터리셀(100), 스트레인게이지(200), 온도센서(300) 및 면압패드(400)은 이상 설명한 내용과 동일 구성이므로, 설명의 편의상 각 구성의 상세한 설명은 이상 설명은 내용으로 대체하도록 한다.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 실시예의 배터리셀 적층방법은 제 1접착제 도포단계(S1)가 진행될 수 있다. 제 1접착제 도포단계(S1)는 제 1접착제(510)가 배터리셀(100)의 일측면과 스트레인게이지(200)의 일측면을 고정하게 될 수 있다. 제 1접착제(510)는 시안아크릴레이트로 구성된 저온 경화 접착제 단일형으로 공기중 습도 40% ~ 70%에서 경화되는 특성을 가지는 접착제가 될 수 있다. 이때, 제 1접착제 도포단계(S1)에서 스트레인게이지(200)가 고정되는 위치는 배터리셀(100)에 형성된 스트레인게이지배치면(110)이 될 수 있다. 또한, 제 1접착제 도포단계(S1)에서 스트레인게이지(200)의 측정방향은 배터리셀(100)의 길이 및 폭 중 긴 방향으로 결정될 수 있다.
또한, 제 1접착제 도포단계(S1)는 제 1접착제(510)가 배터리셀(100)의 일측면과 온도센서(300)의 일측면을 고정하게 될 수 있다. 이때, 온도센서(300)가 고정되는 위치는 스트레인게이지(200)와 직선거리로 50mm이내가 될 수 있다.
본 실시예의 배터리셀 적층방법은 이와 같은 제 1접착제 도포단계(S1)가 진행된 후 제 2접착제 도포단계(S2)가 진행될 수 있다. 제 2접착제 도포단계(S2)는 제 1접착제(510)가 일부 경화된 후, 제 2접착제(520)가 스트레인게이지(200)의 면압패드방향의 일측과 좌측 및 우측에 도포될 수 있다. 제 2접착제(520)는 시안아크릴레이트로 구성된 저온 경화 접착제 단일형으로 공기중 습도 40% ~ 70%에서 경화되는 특성을 가지는 접착제가 될 수 있다. 이때, 제 2접착제 도포단계(S2)에서 제 2접착제(520)는 스트레인게이지(200)의 일측에 도포된 제 1접착제(510)와 도포시간과 경화시간에 차이를 두어 층이 분리되도록 형성될 수 있다.
또한, 제 2접착제 도포단계(S2)는 제 1접착제(510)가 일부 경화된 후, 제 2접착제(520)가 온도센서(300)의 면압패드방향의 일측과 좌측 및 우측에 도포될 수 있다. 이때, 제 2접착제 도포단계(S2)에서 제 2접착제(520)는 온도센서(300)의 일측에 도포된 제 1접착제(510)의 도포시간과 경화시간에 차이를 두어 층이 분리되도록 형성될 수 있다.
본 실시예의 배터리셀 적층방법은 이와 같은 제 2접착제 도포단계(S2)가 진행된 후 면압패드 및 배터리셀 적층단계(S3)가 진행될 수 있다. 면압패드 및 배터리셀 적층단계(S3)에서는 면압패드(400)를 제 2접착제(520)가 도포된 일측에 적층형태로 배치하게 될 수 있다. 또한, 면압패드(400)의 일측에는 배터리셀(100)을 적층하며 제 1접착제 도포단계(S1) 내지 면압패드 및 배터리셀 적층단계(S3)를 반복 수행하게 될 수 있다. 이와 같은 과정을 통해 스웰링 감지 기술을 포함하는 배터리셀이 제작될 수 있다.
이상 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 배터리셀 장치 및 배터리셀 적층방법은 스트레인게이지(200) 및 온도센서(300)의 측정을 용이하게 하기위한 적층구조를 제공할 수 있도록 한다. 특히, 이와 같은 본 실시예들의 배터리셀 및 배터리셀 적층방법은 면압패드의 점착력과 관계없이 스웰링현상을 감지하고 정밀도가 높게 형성되는 배터리셀 장치를 제공하는데 활용될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위내에 포함된다고 할 것이다.
S1 : 제 1접착제 도포단계 S2 : 제 2접착제 도포단계
S3 : 면압패드 및 배터리셀 적층단계 100 : 배터리셀
200 : 스트레인게이지 300 : 온도센서
400 : 면압패드
S3 : 면압패드 및 배터리셀 적층단계 100 : 배터리셀
200 : 스트레인게이지 300 : 온도센서
400 : 면압패드
Claims (7)
- 제 1접착제(510)가 배터리셀(100)의 일측면과 스트레인게이지(200)의 일측면을 고정하고 온도센서(300)의 일측면과 온도센서(300)의 일측면이 고정되도록 도포되는 제 1접착제 도포단계(S1);
상기 제 1접착제 도포단계(S1)에서 도포된 제 1접착제(510)가 일부 경화된 후상기 스트레인게이지(200) 및 상기 온도센서(300)의 면압패드방향의 일측과 좌측 및 우측에 제 2접착제(520)가 도포되는 제 2접착제 도포단계(S2); 및
상기 제 2접착제(520)가 도포된 일측에 면압패드(400)를 적층형태로 배치하고 상기 면압패드(400)의 일측에는 배터리셀(100)을 적층하는 면압패드 및 배터리셀 적층단계(S3); 를 포함하는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 배터리셀(100)은
파우치 또는 각형의 형태로 복수개가 배치되고
상기 스트레인게이지(200)는
베이스가 절연체로 구성되고 휘트스톤 브릿지 회로가 적용되고
상기 온도센서(300)는
필름형으로 형성되어 베이스가 절연체이고 백금센서 또는 써머커플이 탑재되고
상기 면압패드(400)는
상기 복수개의 배터리셀(100) 사이에 배치되고
상기 배터리셀(100)과 상기 면압패드(400)의 사이에는 상기 스트레인게이지(200)가 배치되고
상기 배터리셀(100)과 상기 면압패드(400)의 사이에 상기 온도센서(300)가 배치되고
상기 스트레인게이지(200) 및 상기 온도센서(300)는 상기 배터리셀(100)의 일측면에 접촉되어 배치되고
상기 배터리셀(100)과 상기 스트레인게이지(200)는 접촉되어 배치되는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 스트레인게이지(200)는
상기 배터리셀(100)의 폭과 길이 중 짧은길이로 형성된 방향이 측정방향이 되도록 배치되는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 스트레인게이지(200)는
상기 배터리셀(100)의 외곽 테두리의 종방향 및 횡방향 테두리에서 3mm ~ 7mm 이격되는 상기 배터리셀(100)의 일측면에 형성되는 스트레인게이지배치면(110)에 위치되는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 온도센서(300)는
상기 스트레인게이지(200)와 직선거리로 50mm 이내에 배치되는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 면압패드(400)는
일측면에 접착제(500)가 도포되어 상기 스트레인게이지(200)의 상기 면압패드(400)의 방향의 일측과 좌측 및 우측에 연결되어 도포되는 배터리셀 적층방법. - 청구항 1에 있어서
상기 제 1접착제(510) 및 제 2접착제(520)는
시안아크릴레이트로 구성된 저온 경화 접착제 단일형으로 공기중 습도 40% ~ 70%에서 경화되는 배터리셀 적층방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210140864A KR102352623B1 (ko) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | 스웰링 감지 기술이 적용된 배터리 셀 적층 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210140864A KR102352623B1 (ko) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | 스웰링 감지 기술이 적용된 배터리 셀 적층 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR102352623B1 true KR102352623B1 (ko) | 2022-01-19 |
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ID=80052732
Family Applications (1)
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Country | Link |
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KR (1) | KR102352623B1 (ko) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102152572B1 (ko) * | 2019-03-22 | 2020-09-07 | 영남대학교 산학협력단 | 이차 전지의 팽창 센싱 시스템 |
JP2020205247A (ja) * | 2019-05-10 | 2020-12-24 | アンドレアス シュティール アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | 電池パックおよび処理システム |
KR20210069963A (ko) * | 2019-12-04 | 2021-06-14 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 모듈 |
KR20210081611A (ko) * | 2019-12-24 | 2021-07-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법 |
-
2021
- 2021-10-21 KR KR1020210140864A patent/KR102352623B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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