KR102357026B1 - 전지셀 테스트 장치 - Google Patents

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KR102357026B1
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김명훈
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Abstract

전지셀 테스트 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치는 전지셀의 상단에서 전지셀이 팽창하는 부위의 두께 변화를 측정하기 위한 가변형 두께 측정 부재, 가변형 두께 측정 부재와 연결된 상태에서, 가변형 두께 측정 부재를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 구조를 포함하는 이동 부재 및 전지셀 외면에 일착되어 있고, 전지셀의 팽창 부위를 선택적으로 가압하는 구조를 포함하는 하나 이상의 가압 부재를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 축 이동이 가능한 가변형 두께 측정 부재를 포함함으로써, 전지셀의 체적 변화에 따른 두께 변화를 정확하게 측정할 수 있고, 다양한 크기 및 형태의 전지셀에 대해 두께 변화 측정이 가능하다.

Description

전지셀 테스트 장치 {Test Device for Battery Cell}
본 발명의 실시예들은 전지셀 테스트 장치와 관련된다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 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, 휴대용DVD(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.
종래에는 이차전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 에너지 밀도가 높은 리튬이온 전지 및 리튬 폴리머 전지가 많이 사용되고 있다. 이러한 이차전지는 앞에서 설명한 바와 같은 장점으로 인하여 수요가 증가하고 있다.
한편, 이차전지의 생산과정에서 가장 중요한 것 중의 하나는 소망하는 성능과 안전성 등을 제공하는지 여부를 확인하는 품질 관리이다. 여기서, 품질 관리는 이차전지가 제대로 충방전 성능을 가지고 있는지를 잘 판단하여 양품을 생산하는 한편, 불량품을 선별해 내는 것이다. 이러한 품질 관리가 잘 이루어짐으로써 고품질의 이차전지를 생산할 수 있다.
이차전지의 특성을 평가하는 데에는 여러 가지 변수가 있으며, 일 예로, 전지셀의 두께이다. 전지셀의 두께는 이차전지의 구조적 특성에 의해 편차가 존재하며, 이는 조립 공정에서의 작업성에 영향을 크게 미치므로 이차전지의 중요한 관리 특성 중 하나이다.
이러한 이차전지의 특성을 측정하는 장치로서, 전지셀의 두께를 측정하기 위해서 인디케이터를 이용한 두께 측정기 등을 사용하여 왔다.
그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이며, 종래에 육면체 구조의 전지모듈의 경우, 두께 변화가 주로 발생하는 지점이 한정되어 있으나, 디자인의 변화에 따라 두께 변화 지점을 정확하게 파악하기 힘들고, 하나의 측정 대상에 대해 두께 변화가 발생하는 다수의 지점을 여러 차례 측정하므로, 측정시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 전지셀이 적용되는 디바이스의 모양에 따라 다양한 형태의 전지셀에 대해서 정확한 체적 변화를 측정하는 수단이 필요로 하다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0041538호 (2017. 04. 17.) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0042082호 (2017. 04. 18.)
본 발명의 실시예들은 전지셀의 체적 변화에 따른 두께 변화를 정확하게 측정하는 전지셀 테스트 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 크기 및 형태의 전지셀에 대해 두께 변화 측정이 가능한 구조를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은 두께 변화 측정 과정에서 체적 변화가 있는 부위를 가압하여 전지셀 내부에 열화가 발생하는 비정상 부위를 제어하고 전지셀 성능을 정확히 테스트할 수 있는 전지셀 테스트 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나 이상의 전지셀의 일 측면에 대응하는 형상을 가지는 베이스 플레이트(base plate); 상기 베이스 플레이트의 하면에 위치하고, 상기 전지셀에서 발생하는 팽창력을 측정하기 위한 팽창 측정 부재; 상기 전지셀의 타 측면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 상기 베이스 플레이트 방향으로 상하로 수직 이동이 가능한 구조의 탑 플레이트(top plate); 상기 전지셀의 상단에서 상기 전지셀들이 팽창하는 부위의 두께 변화를 측정하기 위한 가변형 두께 측정 부재; 상기 가변형 두께 측정 부재와 연결된 상태에서, 상기 가변형 두께 측정 부재를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 구조를 포함하는 이동 부재; 및 상기 전지셀 외면에 밀착되어 있고, 상기 전지셀의 팽창 부위를 선택적으로 가압하는 구조를 포함하는 하나 이상의 가압 부재;를 포함하는 전지셀 테스트 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트는 상기 전지셀이 개재된 상태에서 상기 전지셀을 고정하기 위하여, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트를 연결하는 연결 구조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결구조는, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트의 둘레를 관통하는 둘 이상의 관통홈들; 상기 관통홈들을 관통하면서 상기 탑 플레이트의 상단으로 돌출되는 둘 이상의 볼트들; 및 상기 탑 플레이트의 상단에 돌출된 볼트들에 결합되어 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트 사이의 간격을 조절하는 둘 이상의 너트들;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탑 플레이트는, 상기 베이스 플레이트와 연결되는 둘레를 제외한 내측에서 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 상기 전지셀의 팽창에 대응하여 변형이 가능한 구조의 변형 부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변형 부재는, 알루미늄 시트(aluminum sheet)일 수 있다.
또한, 상기 이동 부재는, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트의 하단에 위치하며, 상기 가변형 두께 측정 부재를 X축 방향으로 이동시키기 위한 2개의 X축 레일부재들; 상기 X축 레일부재들 사이에서 지지부재들과 연결되고, 상기 가변형 두께 측정 부재를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 레일부재; 및 상기 Y축 레일부재에 연결되고, 상기 가변형 두께 측정 부재를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축 레일부재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 Y축 레일부재는, 상기 X축 레일부재들에 연결된 상기 지지부재들에 결합되어, 상기 탑 플레이트의 상단에서 Y축으로 이동하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 이동 부재는, 상기 전지셀이 최대로 팽창하는 하나 이상의 부위로 상기 가변형 두께 측정 부재를 이동시켜 선택적으로 두께 변화를 측정하는 구조일 수 있다.
또한, 상기 가압 부재는, 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고, 복수의 단위 가압 셀들로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 가압 셀들은, 바둑판 구조로 서로 결합되어 형성되며, 각각의 단위 가압 셀들마다 선택적으로 변형이 가능한 구조를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 가압 셀들은, 각각 내부에 유압 또는 공압 실린더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 단위 가압 셀들은, 각각 세로 길이가 10mm 내지 50mm, 가로 길이가 10mm 내지 50mm, 높이가 10mm 내지 50mm 크기를 가지는 육면체 형상일 수 있다.
또한, 상기 전지셀에 대해 전력을 인가하는 충방전 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지셀에 대해 전기화학적 작동 상태를 측정하는 상태 측정 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전지셀은 외면 형상이 판상형 구조, 단차형 구조, 원형 구조, 각형 구조, 대칭형 구조 및 비대칭형 구조 중에서 하나 이상의 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전지셀을 테스트하는 방법에 있어서, 상기 전지셀을 베이스 플레이트 및 탑 플레이트 사이에 개재한 상태로 고정하고, 상기 전지셀에 대해서 전력을 인가하여 충방전을 수행하고, 상기 충방전에 의해 상기 전지셀의 외면이 팽창할 시, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트에 가해지는 압력을 측정하며, 상기 충방전에 의해 상기 전지셀들의 외면이 팽창할 시, 가변형 두께 측정 부재가 이동함으로써 하나 이상의 최대 팽창 부위의 두께를 선택적으로 측정하고, 측정한 상기 압력 및 상기 최대 팽창 부위에 따라 상기 전지셀의 외면 일부를 가압하며, 상기 전지셀의 외면 일부가 가압되는 상태에서, 상기 전지셀의 전기화학적 작동 상태를 측정하는, 전지셀 테스트 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 가압은 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고, 복수의 단위 가압 셀들로 이루어진 가압 부재로 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 축 이동이 가능한 가변형 두께 측정 부재를 포함함으로써, 전지셀의 체적 변화에 따른 두께 변화를 정확하게 측정할 수 있고, 다양한 크기 및 형태의 전지셀에 대해 두께 변화 측정이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 두께 변화 측정 과정에서 체적 변화가 있는 부위를 가압하는 가압 재를 포함함으로써, 전지셀 내부에 열화가 발생하는 비정상 부위를 제어하고 전지셀 성능을 정확히 테스트할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치의 상단부분을 나타내는 사시도이다
도 2는 도 1의 전지셀 테스트 장치의 측면 사시도이다
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치의 측면 사시도이다
도 4는 도 3의 가압 부재의 셀 구조를 나타내는 모식도이다
도 5는 도 3의 가압 부재의 작동 구조를 나타내는 모식도이다
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀들을 테스트하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치의 상단부분을 나타내는 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 전지셀 테스트 장치의 측면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀 테스트 장치(100) 하나 이상의 전지셀들(110)의 일 측면에 대응하는 형상을 가지는 베이스 플레이트(120), 베이스 플레이트(120)의 하면에 위치하고, 전지셀들(110)에서 발생하는 팽창력을 측정하기 위한 팽창 측정 부재(131, 132) 및 전지셀들(110)의 타 측면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 베이스 플레이트(120) 방향으로 상하로 수직 이동이 가능한 구조의 탑 플레이트(140)를 포함할 수 있다.
또한, 전지셀들(110)의 상단에서 전지셀들(110)이 팽창하는 부위의 두께 변화를 측정하기 위한 가변형 두께 측정 부재(150), 가변형 두께 측정 부재(150)와 연결된 상태에서, 가변형 두께 측정 부재(150)를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 구조를 포함하는 이동 부재(160)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140)는 전지셀들(110)이 개재된 상태에서 전지셀들(110)을 고정하기 위하여, 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140)를 연결하는 연결 구조를 포함할 수 있다.
이때, 연결 구조는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140)의 둘레를 관통하는 둘 이상의 관통홈들(121, 122)을 포함하며, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 관통홈들(121, 122)을 관통하면서 탑 플레이트(140)의 상단으로 돌출되는 둘 이상의 볼트들(123, 124)을 포함할 수 있다.
또한, 탑 플레이트(140)의 상단에 돌출된 볼트들(123, 124)에 결합되어 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140) 사이의 간격을 조절하는 둘 이상의 너트들(141, 142)을 포함함으로써, 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140)가 전지셀들(110)이 개재된 상태에서 전지셀들(100)을 고정하는 구조를 포함할 수 있다.
탑 플레이트(140)는 전지셀들(110)에 변형이 발생할 시, 전지셀들(110)의 뒤틀림에 의해 일정한 힘이 가해지고, 두께 변화가 발생하여 국부적인 두께 변화를 측정할 수 있다.
상기 구조에서, 탑 플레이트(140)는, 베이스 플레이트(120)와 연결되는 둘레를 제외한 내측에서 전지셀들(110)의 외면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 전지셀들(110)의 팽창에 대응하여 변형이 가능한 구조의 변형 부재(143)를 포함할 수 있다.
이러한 변형 부재(143)는 전지셀들(110)의 최상단에 위치하게 되고, 전지셀 테스트 이전에 탑 플레이트(140)에 연결된 상태로 전지셀들(110)을 고정하는 역할을 하며, 전지셀 테스트에 의해 전지셀들(110)이 팽창할 시, 대응 부위가 변형되어 두께 변화를 측정할 수 있도록 변형이 가능한 알루미늄 시트(aluminum sheet)로 형성될 수 있으나, 이러한 소재만으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 이동 부재(160)는, 베이스 플레이트(120) 및 탑 플레이트(140)의 하단에 위치하며, 가변형 두께 측정 부재(150)를 X축 방향으로 이동시키기 위한 2개의 X축 레일부재들(161, 162), X축 레일부재들(161, 162) 사이에서 지지부재들(163, 164)과 연결되고, 가변형 두께 측정 부재(150)를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y축 레일부재(165) 및 Y축 레일부재(165)에 연결되고, 가변형 두께 측정 부재(150)를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z축 레일부재(166)를 포함할 수 있다.
또한, Y축 레일부재(165)는, X축 레일부재들(161, 162)에 연결된 지지부재들(163, 164)에 결합되어, 탑 플레이트(140)의 상단에서 Y축으로 이동하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 이동 부재(160)는, 전지셀들(110)이 최대로 팽창하는 하나 이상의 부위로 가변형 두께 측정 부재(150)를 이동시켜 선택적으로 두께 변화를 측정하는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래에 판상형 구조의 전지셀의 경우, 두께 변화가 주로 발생하는 지점이 한정되어 있으며, 예를 들어, 상대적으로 넓은 면적을 갖는 전지셀의 수납부 중심부에 주로 두께 변화가 발생할 수 있으나, 디자인의 변화에 따라 두께 변화가 발생하는 지점이 다양하게 변화하고, 둘 이상의 두께 변화 지점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 테스트 장치(100)는 이동 부재(160)가 가변형 두께 측정 부재(150)를 전지셀들(110)의 둘레에서 X축 및 Y축 방향으로 이동이 가능한 구조로 구성되고, 전지셀들(110)의 상단에서 전지셀들(110) 방향으로 Z축 이동이 가능한 구조를 포함하므로, 가변형 두께 측정 부재(150)를 원하는 위치로 이동시켜 전지셀들(110) 상단에서 선택적으로 두께 변화를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지셀 테스트 장치(100)는 전지셀들(110)에 대해 전력을 인가하는 충방전 부재(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있고, 전지셀들(110)에 대해 전기화학적 작동 상태를 측정하는 상태 측정 부재(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치의 측면 사시도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 테스트 장치(200)는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 전지셀들(210), 베이스 플레이트(220), 팽창 측정 부재(231, 232), 탑 플레이트(240), 가변형 두께 측정 부재(250), 이동 부재(260) 등의 구성을 포함할 수 있으며, 전지셀들(210) 사이에는, 전지셀들(210)의 팽창 부위를 선택적으로 가압하는 구조를 포함하는 하나 이상의 가압 부재(270)가 개재되어 있는 구조로 구성될 수 있다.
이러한 가압 부재(270)는 전지셀들(210)의 외면에 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 전지셀들(210)의 외면 형상이 판상형 구조, 단차형 구조, 원형 구조, 각형 구조, 대칭형 구조 및 비대칭형 구조 중에서 하나 이상의 형상을 포함하는 구조에서, 이들의 형상에 대응하는 형상을 가짐으로써, 특정한 형상의 전지셀들(210) 외면에 밀착하는 구조로 형성되어 안정적으로 가압할 수 있다.
도 4에는 도 3의 가압 부재의 셀 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 3의 가압 부재의 작동 구조를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 가압 부재(270)는 복수의 단위 가압 셀들(271, 272)로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 복수의 단위 가압 셀들(271, 272)은, 바둑판 구조로 서로 결합되어 형성되고, 각각의 단위 가압 셀들(271, 272)마다 선택적으로 변형이 가능한 구조를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 단위 가압 셀들(271, 272)은, 각각 내부에 유압 또는 공압 실린더(273, 274)를 포함할 수 있으며, 구체적으로 그 크기가 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 각각 세로 길이가 10mm 내지 50mm, 가로 길이가 10mm 내지 50mm, 높이가 10mm 내지 50mm 크기를 가지는 육면체 형상일 수 있다.
아울러, 전지셀들(210)의 외면 형상이 판상형 구조만으로 한정되는 것이 아니므로, 복수의 단위 가압 셀들(271, 272)이 전지셀들(210)의 외면 형상에 따라 판상형 구조, 단차형 구조, 원형 구조, 각형 구조, 대칭형 구조 및 비대칭형 구조 중에서 하나 이상의 형상을 포함하는 구조를 포함할 수 있음은 물론이다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지셀들을 테스트하는 방법을 설명하기 위한 흐름도가 도시되어 있다. 도시된 흐름도에서는 전지셀 테스트 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 6을 도 3 내지 5와 함께 참조하면, 전지셀 테스트 방법(300)은 전지셀들(210)을 베이스 플레이트(220) 및 탑 플레이트(240) 사이에 개재한 상태로 고정하는 단계(301) 전지셀들(210)에 대해서 전력을 인가하여 충방전을 수행하는 단계(302), 충방전에 의해 전지셀들(210)의 외면이 팽창할 시, 베이스 플레이트(220) 및 탑 플레이트(240)에 가해지는 압력을 측정하는 단계(303), 충방전에 의해 전지셀들(210)의 외면이 팽창할 시, 가변형 두께 측정 부재(250)가 이동함으로써, 하나 이상의 최대 팽창 부위의 두께를 선택적으로 측정하는 단계(304), 측정한 압력 및 최대 팽창 부위에 따라 전지셀들(210)의 외면 일부를 가압하는 단계(305), 전지셀들(210)의 외면 일부가 가압되는 상태에서, 전지셀들의 전기화학적 작동 상태를 측정하는 단계(306)를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀 테스트 장치(200) 및 전지셀 테스트 방법(300)은 축 이동이 가능한 가변형 두께 측정 부재(250)를 포함함으로써, 전지셀들(210)의 체적 변화에 따른 두께 변화를 정확하게 측정할 수 있고, 다양한 크기 및 형태의 전지셀들(210)에 대해 두께 변화 측정이 가능하다.
또한, 두께 변화 측정 과정에서 체적 변화가 있는 부위를 선택적으로 가압하는 가압 부재(270)를 포함함으로써, 전지셀들(210) 내부에 열화가 발생하는 비정상 부위를 제어하고 전지셀 성능을 정확히 테스트할 수 있다.
일반적으로, 전지셀이 극부적인 두께가 증가하게 되면, 물리적인 길이가 증가하게 되어 저항이 급속도로 상승하게 되며, 이러한 저항의 불 균일이 전반적인 시스템의 성능 저하를 가져오게 된다.
반면에, 상기와 같이 전지셀 테스트를 마친 전지셀들(210)에 대해서는, 그것의 크기 및 형상에 따라 체적 변화가 발생하는 부위를 예측할 수 있으며, 대상 부위를 가압하는 구성을 실제 디바이스에 사용되는 전지 시스템에 적용할 경우, 물리적인 접촉을 통해 저항의 증가 가능성을 방지할 수 있으므로, 전반적인 전지 시스템의 성능을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 전지셀 테스트 장치
110, 210: 전지셀
120, 220: 베이스 플레이트
121, 122: 관통홈
123, 124: 볼트
131, 132, 231, 232: 팽창 측정 부재
140, 240: 탑플레이트
141, 142: 너트
143: 변형 부재
160, 260: 이동부재
161, 162: X축 레일부재
163, 164: 지지부재
165: Y축 레일부재
166: Z축 레일부재
270: 가압부재
271, 272: 가압 셀
273, 274: 실린더

Claims (17)

  1. 하나 이상의 전지셀의 일 측면에 대응하는 형상을 가지는 베이스 플레이트(base plate);
    상기 베이스 플레이트의 하면에 위치하고, 상기 전지셀에서 발생하는 팽창력을 측정하기 위한 팽창 측정 부재;
    상기 전지셀의 타 측면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 상기 베이스 플레이트 방향으로 상하로 수직 이동이 가능한 구조의 탑 플레이트(top plate);
    상기 전지셀의 상단에서 상기 전지셀이 팽창하는 부위의 두께 변화를 측정하기 위한 가변형 두께 측정 부재;
    상기 가변형 두께 측정 부재와 연결된 상태에서, 상기 가변형 두께 측정 부재를 X축, Y축 및 Z축으로 이동시키는 구조를 포함하는 이동 부재; 및
    상기 전지셀의 외면에 밀착되어 있고, 상기 전지셀의 팽창 부위를 선택적으로 가압하는 구조를 포함하는 하나 이상의 가압 부재;를 포함하고,
    상기 이동 부재는,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트의 하단에 위치하며, 일단에서 타단으로 각각 연장되어 형성되며 서로 마주하고, 상기 가변형 두께 측정 부재를 X축 방향으로 이동시키는, 제1 X축 레일부재 및 제2 X축 레일부재;
    상기 X축 레일부재들 사이에서 지지부재들과 연결되고, 상기 제1 X축 레일부재의 일단에서 연장되어 상기 제2 X축 레일부재의 일단에 이어지며, 상기 가변형 두께 측정 부재를 Y축 방향으로 이동시키는, Y축 레일부재; 및
    상기 Y축 레일부재에 연결되고, 상기 가변형 두께 측정 부재를 Z축 방향으로 이동시키는, Z축 레일부재를 포함하는,
    전지셀 테스트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트는 상기 전지셀이 개재된 상태에서 상기 전지셀을 고정하기 위하여, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트를 연결하는 연결 구조를 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결구조는, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트의 둘레를 관통하는 둘 이상의 관통홈들;
    상기 관통홈들을 관통하면서 상기 탑 플레이트의 상단으로 돌출되는 둘 이상의 볼트들; 및
    상기 탑 플레이트의 상단에 돌출된 볼트들에 결합되어 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트 사이의 간격을 조절하는 둘 이상의 너트들;
    을 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 탑 플레이트는, 상기 베이스 플레이트와 연결되는 둘레를 제외한 내측에서 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고 있고, 상기 전지셀의 팽창에 대응하여 변형이 가능한 구조의 변형 부재를 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 변형 부재는, 알루미늄 시트(aluminum sheet)인, 전지셀 테스트 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Y축 레일부재는, 상기 X축 레일부재들에 연결된 상기 지지부재들에 결합되어, 상기 탑 플레이트의 상단에서 Y축으로 이동하는 구조인, 전지셀 테스트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 부재는, 상기 전지셀이 최대로 팽창하는 하나 이상의 부위로 상기 가변형 두께 측정 부재를 이동시켜 선택적으로 두께 변화를 측정하는 구조인, 전지셀 테스트 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압 부재는, 상기 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고, 복수의 단위 가압 셀들로 이루어진, 전지셀 테스트 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 단위 가압 셀들은, 바둑판 구조로 서로 결합되어 형성되며, 각각의 단위 가압 셀들마다 선택적으로 변형이 가능한 구조를 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 단위 가압 셀들은, 각각 내부에 유압 또는 공압 실린더를 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수의 단위 가압 셀들은, 각각 세로 길이가 10mm 내지 50mm, 가로 길이가 10mm 내지 50mm, 높이가 10mm 내지 50mm 크기를 가지는 육면체 형상인, 전지셀 테스트 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀에 대해 전력을 인가하는 충방전 부재를 더 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀에 대해 전기화학적 작동 상태를 측정하는 상태 측정 부재를 더 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀은 외면 형상이 판상형 구조, 단차형 구조, 원형 구조, 각형 구조, 대칭형 구조 및 비대칭형 구조 중에서 하나 이상의 형상을 포함하는, 전지셀 테스트 장치.
  16. 전지셀을 테스트하는 방법에 있어서,
    상기 전지셀을 베이스 플레이트 및 탑 플레이트 사이에 개재한 상태로 고정하고,
    상기 전지셀에 대해서 전력을 인가하여 충방전을 수행하고,
    상기 충방전에 의해 상기 전지셀의 외면이 팽창할 시, 상기 베이스 플레이트 및 상기 탑 플레이트에 가해지는 압력을 측정하며,
    상기 충방전에 의해 상기 전지셀의 외면이 팽창할 시, 가변형 두께 측정 부재가 이동함으로써 하나 이상의 최대 팽창 부위의 두께를 선택적으로 측정하고,
    측정한 상기 압력 및 상기 최대 팽창 부위에 따라 상기 전지셀의 외면 일부를 가압하며,
    상기 전지셀의 외면 일부가 가압되는 상태에서, 상기 전지셀의 전기화학적 작동 상태를 측정하는, 전지셀 테스트 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 가압은 전지셀의 외면에 대응하는 형상을 가지고, 복수의 단위 가압 셀들로 이루어진 가압 부재로 달성되는, 전지셀 테스트 방법.
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KR20220063611A (ko) * 2020-11-10 2022-05-17 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 모듈의 하우징 용접부에 대한 피로파손 검증 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102271384B1 (ko) * 2015-04-15 2021-06-29 에스케이이노베이션 주식회사 이차 전지 팩
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