KR102387769B1 - 안전성이 개선된 전지 트레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지 등의 전지를 제조하는 공정 중에 전지를 수납하기 위한 전지 트레이에 관한 것으로, 다수의 전지셀 또는 전지팩을 개별적으로 수용할 수 있는 다수의 전지 수용부를 구비하고 상부가 개방되어 있는 본체; 및 상기 본체의 상부를 덮어 보호할 수 있는 덮개를 구비하는 전지 트레이로서, 상기 덮개가 프레임에 의해 구획되어 상기 다수의 전지 수용부에 대응하는 다수의 개폐부를 포함하고, 상기 다수의 개폐부는 각각 본체의 외측에서 내측으로는 개방되지만 본체의 내측에서 외측으로는 개방되지 않도록 된 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해, 전지에 이물질의 혼입을 방지해 줄 뿐만 아니라 활성화 공정 등의 수행시에도 덮개를 탈거할 필요가 없어 작업의 번거러움이 없고 셀간 단락, 화재의 발생과 확산을 방지하거나 감소시켜 줄 수 있어 안전성이 개선된다.

Description

안전성이 개선된 전지 트레이{Battery Tray with Improved Safety}

본 발명은 이차전지 등의 전지를 제조하는 공정 중에 전지를 수납하는데 사용하는 전지 트레이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보호 덮개를 구비함으로써 이물질의 혼입을 방지해 줄 뿐만 아니라 활성화 공정 등의 수행시에도 덮개를 탈거할 필요가 없어 작업의 번거러움이 없고 셀 간 단락, 화재의 발생과 확산을 방지하거나 감소시켜 줄 수 있는 안전성이 개선된 전지 트레이에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고 전기 자동차 등의 보급이 확대됨에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 높은 용량과 에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지에 대한 수요가 특히 높다.

일반적으로 리튬 이차전지는 음극, 양극 및 분리막으로 구성된 전극 조립체를 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장하고, 상기 전극 조립체에 전해액을 주입하여 제조한다. 이와 같이 제조된 리튬 이차전지는 소정의 충방전을 실시하여 전지를 활성화시켜주어야 전지로서 기능을 할 수 있게 되는데, 이러한 공정을 포메이션(formation) 공정 또는 활성화 공정이라고 한다. 이러한 활성화 공정에 충방전기가 사용되는데, 이차전지의 대량 생산 공정에서 충방전기는 생산성을 높이기 위해 다수의 셀을 동시에 충방전할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이, 이차전지는 다수의 제조공정들을 거쳐 제조되며, 전해액 주입 공정, 활성화 공정 등의 각 공정을 수행하거나 각 공정 간에 이송할 때 다수의 전지셀들을 용이하고 안전하게 취급할 수 있도록 이들을 다량 수납할 수 있는 트레이가 사용된다.

일반적으로, 전지 트레이는, 수납하고자 하는 전지셀 또는 전지팩의 형태에 대응하는 형상을 갖는 다수의 전지 수납부를 구비하여 전지의 대량 생산에 부응하고 있다.

이와 같이 다수의 전지셀을 트레이에 수용하여 공정을 수행하거나 이송할 때, 진동 등의 외부 충격에 의해 전지셀이 손상될 수 있을 뿐만 아니라, 이물질이 혼입되거나 셀 간 단락이나 화재가 발생할 위험성이 있다. 이러한 위험성은 트레이의 상부가 개방된 구조인 것에서 기인하는 바가 크며, 따라서 트레이에 덮개 혹은 커버를 구비하게 되면 상기와 같은 위험성이 감소될 수 있을 것이다.

커버를 구비한 트레이의 일례가 특허문헌 1(한국 공개특허공보 제 10-2013-0081911호)에 개시되어 있는 바, 여기에 개시된 전지 이송용 트레이(100)는, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 전지 파우치(200)를 수용하는 홈(131)을 구비한 바디부(110), 및 상기 바디부(110)를 덮는 커버부(120)를 포함하며, 상기 홈(131)에 상기 전지 파우치(200)가 수직 방향으로 수용되고, 상기 커버부(120)는 상기 전지 파우치(200)에서 돌출된 전극 탭(220)과 맞물리게 상기 전극 탭을 수용하는 홈을 구비하고 있다. 이와 같은 종래의 트레이는 바디부(110) 및 커버부(120)에 상기와 같은 홈이 형성되어 있음으로써 외부로부터 충격이 가해질 때 전지를 보호해 줄 수 있다고 한다. 또한, 상기와 같은 트레이는 커버가 구비되어 있기 때문에 전지의 이송 과정에서 이물질이 혼입되는 것을 방지해 줄 수 있을 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 트레이는 전해액을 주입하거나 충방전을 실시하는 경우에는, 커버를 탈거할 수 밖에 없는 구조이며, 이에 따라 상기와 같은 이물질 혼입 방지의 효과는 전지의 이송 과정에서만 발휘되는 한계가 있을 뿐만 아니라, 각 공정의 전후에 커버를 부착 및 탈거를 해야 하므로 작업이 번거러워지는 문제가 있다.

한편, 리튬 이차전지의 활성화 공정 중에는 전지의 특성상 발화나 폭발이 발생할 가능성이 있으며, 전지의 용량 및 에너지 밀도가 점점 더 높아지는 추세에 따라 그 가능성과 위험성이 더욱 커지고 있는 실정이지만, 종래의 트레이는 상부가 개방되어 있어 활성화 공정 시 트레이에 수납된 전지에서 발화가 되면 화재가 외부로 쉽게 확산될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 종래의 트레이는 이러한 문제에 대해 아무런 대응책을 강구하고 있지 않았다.

한국 공개특허공보 제 10-2013-0081911호

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보호 덮개를 구비함으로써 기본적으로 이물질의 혼입을 방지해 줄 뿐만 아니라 전해액 주입 공정, 활성화 공정 등의 공정 수행시에도 덮개를 탈거할 필요가 없어 작업의 번거러움이 없고 셀 간 단락, 화재의 발생과 확산을 방지하거나 감소시켜 줄 수 있는 안전성이 개선된 전지 트레이를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지 트레이는,

다수의 전지셀 또는 전지팩을 개별적으로 수용할 수 있는 다수의 전지 수용부를 구비하고 상부가 개방되어 있는 본체; 및

상기 본체의 상부를 덮어 보호할 수 있는 덮개를 구비하는 전지 트레이로서,

상기 덮개가 프레임에 의해 구획되어 상기 다수의 전지 수용부에 대응하는 다수의 개폐부를 포함하고,

상기 다수의 개폐부는 각각 본체의 외측에서 내측으로는 개방되지만 본체의 내측에서 외측으로는 개방되지 않도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구체적인 일 실시형태에서, 상기 개폐부는, 상기 프레임에 회동 가능하게 스프링 힌지 결합된 판형 부재; 및 상기 판형 부재가 본체의 외측 방향으로는 개방되지 않도록 상기 프레임 또는 상기 판형 부재에 설치된 스톱퍼를 포함하는 구조일 수 있다.

바람직하게는, 상기 판형 부재는 평면도상 대략 사각 형상이며, 2개 또는 4개의 부분으로 이루어지고, 각 부분이 상기 프레임에 힌지 결합된 구조일 수 있다.

상기 판형 부재가 4개의 부분으로 이루어지는 경우, 4개의 부분은 대각선 방향으로 분할되는 것이 바람직하다.

상기 스프링 힌지 결합은, 외력에 의해 판형 부재를 내측 방향으로 회동시켰을 때 탄성력에 의해 원래의 방향(즉, 외측 방향)으로 저절로 복귀시켜 주도록 된 한쪽 스프링 힌지 결합인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 보호 덮개를 구비하고 있어 기본적으로 이물질의 혼입을 방지해 줄 뿐만 아니라, 활성화 공정 등을 수행시에 덮개를 번거럽게 탈거할 필요가 없이 충방전 단자 등을 개폐부를 통해 트레이 내부로 삽입하여 공정을 간편하게 수행할 수 있으며, 또한 보호 덮개에 의해 셀간 단락, 화재의 발생과 확산이 방지되거나 감소될 수 있어 안전성이 향상되는 효과를 나타낸다.

도 1a는 본 발명에 따른 전지 트레이를 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1 a의 전지 트레이에서 덮개를 분리한 상태로 도시한 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 A부를 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 B부를 확대하여 도시한 부분 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 또다른 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 C부를 확대하여 도시한 부분 확대도이며, 도 4c는 도 4b의 덮개에서 전지셀을 투입하고 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 종래의 전지 트레이로서 커버를 구비한 트레이의 일례를 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명한다. 이하에서 기재하는 구체적인 사항이나 도면의 내용은 본 발명의 실시형태를 예시하는 것에 불과하므로, 본 발명은 이러한 기재 사항이나 내용에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니될 것이다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 용어에 대해 설명한다,

본 발명에서의 '힌지 결합'이란 2개의 부재, 예컨대 프레임과 판형부재가 회전 또는 회동 가능하도록 결합되는 것을 의미한다. 별도의 힌지 또는 핀을 사용하여 결합되는 경우뿐만 아니라 각 부재에 회전축 및 이를 지지하는 삽입홀 등을 일체로 형성하여 회동 가능하게 결합된 경우를 포괄한다.

본 발명에서 '스프링 힌지'란 힌지 결합된 부재를 외력에 의해 회전 또는 회동시켰을 때 탄성력에 의해 저절로 복귀하도록 토션 스프링과 같은 스프링이 설치되어 있는 힌지를 의미하며, 한쪽 스프링 힌지와 양쪽 스프링 힌지를 모두 포함한다.

본 발명에서 '한쪽/양쪽 스프링 힌지'란 탄성력이 한쪽/양쪽 회전 방향으로 작용하도록 스프링이 설치된 힌지를 의미한다. 예들 들어, 힌지 결합된 부재를 외력에 의해 내측으로 회동시킬 때나 외측으로 회동시킬 때 모두 탄성력이 작용하여 저절로 복귀시켜 주는 것은 양쪽 스프링 힌지이고, 그 중 어느 한쪽으로만 복귀시켜 주는 것은 한쪽 스프링 힌지이다.

한편, 본 발명에서 '내측', '외측', '상방', 하방'과 같은 방향을 나타내는 용어를 사용하지만, 이들 용어는 설명의 편의와 용이한 이해를 위해 도시된 도면을 기준으로 사용된 것이며, 본 발명의 내용상 상대적인 관계의 의미로 사용된 것이지 절대적인 관계의 의미로 사용된 것이 아님을 이해하여야 하며, 더구나 이러한 용어들에 의해 본 발명의 범위가 부당하게 축소 해석되어서는 아니될 것이다. 일반적으로, 전지 트레이는 덮개가 상부가 되도록 배치되므로, 본 발명에서 '내측'은 '하방'을, '외측'은 '상방'을 의미한다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 전지 트레이를 도시한 사시도로서, 도 1a는 본체(10)에 덮개(20)가 결합된 상태를, 도 1b는 본체(10)로부터 덮개(20)가 분리된 상태를 도시한 것이다.

도 1 a 및 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 트레이는 본체(10)와 덮개(20)로 이루어지며, 상기 본체(10)는 다수의 전지 수용부(11)를 구비하고 있어 예컨대 다수의 전지셀(40)을 각각 개별적으로 수용할 수 있도록 되어 있으며, 덮개(20)를 제거하면 상부가 개방되어 전지 트레이에 적재된 전지셀(40)을 빼낼 수 있도록 되어 있다.

상기 덮개(20)는 상기 본체(10)의 상부에 결합되어 이를 보호해 주는 것으로, 상기 다수의 전지 수용부(11)에 대응하도록 프레임(21)에 의해 구분된 다수의 개폐부(30)가 형성되어 있다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 것으로서, 그 중 본 발명의 일 실시형태가 도 2a에 평면도로서, 도 2b에 부분 확대도로서 도시되어 있는 바, 이들 도면을 참조하면, 상기 다수의 개폐부(30)들의 각각은 상기 프레임(21)에 회동 가능하게 스프링 힌지(31)에 의해 결합되어 있는 사각 형상의 판형 부재(32); 및 상기 판형 부재(32)가 본체의 외측 방향(도면상 상방)으로는 개방되지 않도록 형성된 스톱퍼(33a)를 포함하고 있다. 상기 스톱퍼(33a)는 상기 프레임(21)의 한쪽 변에 형성된 것으로 도시되어 있지만, 그 형성 위치는 이에 한정되지 않고 4 변들 중 임의의 어느 하나 또는 둘 이상의 변에 형성될 수도 있고, 상기 프레임(21) 대신에 또는 이와 함께 상기 판형 부재(32)의 단부들 중 임의의 위치에 형성될 수도 있다.

상기 스프링 힌지(31)는 힌지 결합된 판형 부재(32)를 외력에 의해 내측(도면상 하방)으로 회동시켰을 때 탄성력에 의해 외측(도면상 상방)으로 저절로 복귀시켜 주는 한쪽 스프링 힌지인 것으로 족하다. 물론, 본 발명에서, 굳이 필요하거나 바람직한 것은 아니지만 양쪽 스프링 힌지의 사용을 배제하는 것은 아니다. 한편, 본 발명에서 힌지, 스프링 힌지, 한쪽 스프링 힌지 등은 해당 업계에 공지되어 있는 것들 중에서 특별히 제한 없이 적절히 선택하여 사용할 수 있는 것이기에 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3a는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 평면도이고, 도 3b는 그의 B부분 확대도인 바, 이들 도면을 참조하면, 상기 판형 부재(32)는 분할되어 2개의 부분(32a, 32b)으로 이루어지고, 각 부분들(32a, 32b)은 각각 상기 프레임(21)에 스프링 힌지(31) 결합되어 있으면서, 본체의 외측 방향(도면상 상방)으로는 개방되지 않도록 스톱퍼(33b)가 상기 각 부분들(32a, 32b)에 형성된 구조로 되어 있다. 상기 판형 부재(32)는 수직 방향으로 분할된 것으로 도시되어 있지만, 수평 방향으로 분할될 수도 있음은 물론이다.

도 4a는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전지 트레이의 덮개를 도시한 평면도이고, 도 4b는 그의 C부분의 확대도인 바, 이들 도면을 참조하면, 상기 판형 부재(32)는 4개의 부분(32c, 32d, 32e, 32f)으로 이루어지고, 각 부분들(32c, 32d, 32e, 32f)은 각각 상기 프레임(21)에 스프링 힌지(31) 결합되어 있으면서, 본체의 외측 방향(도면상 상방)으로는 개방되지 않도록 스톱퍼(33c)가 상기 각 부분들(32c, 32d, 32e, 32f)에 형성된 구조로 되어 있다. 상기 판형 부재(32)는 대각선 방향으로 4개의 부분으로 분할된 것으로 도시되어 있으나, 바람직하지는 않지만 수직 및 수평 방향으로 4개로 분할될 수도 있다.

도 4c는 도 4b의 덮개에 있어서 전지셀(40)을 투입하고 있는 상태를 도시한 사시도인 바, 판형 부재의 각 부분(32c, 32d, 32e, 32f)이 내측(도면상 하방)으로는 회동하여 개방되도록 프레임에 힌지 결합되어 있어, 전지셀(40) 등을 투입하는 경우에는 자연스럽게 개방되며, 다 투입된 후에는 스프링 힌지의 탄성력에 의해 판형 부재의 각 부분들이 원래의 방향(도면상 상방)으로 저절로 복귀하여 본체를 폐쇄하게 된다.

도 4c에서는 설명의 편의상 전지셀(40)을 투입하는 경우를 도시하였지만, 통상적으로, 본 발명의 전지 트레이는 이에 수납된 전지셀의 전해액 주입 공정이나 충방전 공정을 위해 전해액 주입 노즐(미도시)이나 충방전 단자(미도시)를 개폐부를 통해 삽입하는 경우에 바람직하게 사용될 수 있을 것이다. 이차전지의 공정 특성상, 전지 트레이에의 전지셀의 수납은 안전성에 크게 문제될 것이 없기 때문에 덮개를 탈거한 상태에서 수납해도 무방하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 트레이는, 본체의 외측에서 내측으로는 개방되지만 본체의 내측에서 외측으로는 개방되지 않는 다수의 개폐부가 형성된 덮개를 구비하고 있기 때문에, 전지를 보관, 이송하는 경우 등의 평상시에는 이물질의 혼입을 방지해 줄 수 있고, 전지의 활성화 공정 등을 수행하는 경우에는, 덮개를 탈거할 필요가 없이 충방전 단자 등을 개폐부를 통해 트레이 내부로 간단히 삽입해 주면 되므로 작업의 번거러움이 없을 뿐만 아니라, 보호 덮개에 의해 셀간 단락, 화재의 발생과 확산을 방지하거나 감소시켜 줄 수 있어 안전성이 향상되는 효과를 나타낸다.

한편, 이상에서 바람직한 실시형태나 구체적인 예를 들면서 본 발명을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 내용으로 한정되지 않음은 물론이며, 또한 상기한 내용에 기초하여 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 여러 가지 다른 형태로의 변형, 구성요소 등의 대체, 추가적인 구성요소의 부가 등을 할 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

10: 본체
11: 전지 수용부
20: 덮개
21: 프레임
30: 개폐부
31: 스프링 힌지
32: 판형 부재
32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f: 판형 부재의 부분
33a, 33b, 33c: 스톱퍼
40: 전지셀
100: 전지 이송용 트레이
110: 바디부
120: 커버부
131: 홈
200: 전지 파우치
220: 전극 탭

Claims (7)

1. 다수의 전지셀 또는 전지팩을 개별적으로 수용할 수 있는 다수의 전지 수용부를 구비하고 상부가 개방되어 있는 본체; 및
   상기 본체의 상부를 덮어 보호할 수 있는 덮개를 구비하는 전지 트레이로서,
   상기 덮개가 프레임에 의해 구획되어 상기 다수의 전지 수용부에 대응하는 다수의 개폐부를 포함하고,
   상기 개폐부는, 상기 프레임에 회동 가능하게 스프링 힌지 결합된 판형 부재; 및 상기 판형 부재가 본체의 외측 방향으로는 개방되지 않도록 상기 프레임 또는 상기 판형 부재에 설치된 스톱퍼를 포함하고,
   상기 판형 부재는 평면도상 대략 사각 형상이며, 대각선 방향으로 분할되어 있는 4개의 부분으로 이루어지고,
   상기 4개의 부분 각각이, 상기 프레임에 스프링 힌지 결합되어 있으며,
   상기 4개의 부분 각각에 스톱퍼가 형성되어 있고,
   상기 다수의 개폐부는 각각 본체의 외측에서 내측으로는 개방되지만 본체의 내측에서 외측으로는 개방되지 않는 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 스프링 힌지 결합은, 외력에 의해 판형 부재를 내측 방향으로 회동시켰을 때 탄성력에 의해 외측 방향인 원래의 위치로 저절로 복귀시켜 주도록 된 한쪽 스프링 힌지 결합인 것을 특징으로 하는 전지 트레이.
   
   

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