KR102389650B1 - 배터리 셀 평가용 지그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 셀 평가용 지그에 있어서, 상기 셀의 크기에 대응되게 형성되고, 상기 셀의 상측 및 하측 중 적어도 하나에 밀착된 보조 플레이트; 적어도 일단에서 중심부 측으로 함입되어 형성된 적어도 하나의 삽입 가이드를 포함하고, 상기 셀의 상측 및 하측에 위치되어 상기 셀 및 상기 보조 플레이트를 가압하는 가압 플레이트; 및 상기 삽입 가이드를 따라 삽탈 가능하고, 상기 가압 플레이트를 가압하는 적어도 하나의 가압부;를 포함하고, 상기 가압부는 상기 삽입 가이드를 따라 삽입되어 상기 셀의 적어도 일측에 밀착되어 위치된, 배터리 셀 평가용 지그에 관한 것이다.

Description

배터리 셀 평가용 지그{ZIG FOR EVALUATING BATTERY CELL}
본 발명의 실시예들은, 배터리 셀 평가용 지그에 관한 것으로, 특히 셀의 장기수명 평가 시, 지그의 가압 플레이트가 휨으로 인해 셀의 열화가 가속화되고 배터리 셀의 장기수명 평가가 정확히 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있는 배터리 셀 평가용 지그에 관한 것이다.
충전 및 방전이 가능한 이차 전지는 디지털 카메라, 셀룰라 폰, 노트북, 하이브리드 자동차 등에 이용되며 활발한 연구가 진행중이다. 위와 같은 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차 전지를 들 수 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자기기의 전원으로 사용되거나 또는 다수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.
한편, 위와 같은 이차 전지는 셀 활성화를 위해 셀 충방전 및 성능 평가 과정을 포함한다. 한편, 현재 상기 성능 평가 과정 중 셀의 장기수명 평가를 위한 기술의 경우, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 평가용 지그의 가압 플레이트 일측에 볼트 및 너트가 설치되어 사용자의 너트 조작에 의해 가압 플레이트 상이에 개재된 셀이 가압되고 셀의 수명 평가가 이루어진다.
다만, 종래의 경우 지그의 가압 플레이트에 가압부 역할을 하는 볼트와 너트 위치가 고정되어 있어 셀 체결시 볼트와 셀 간의 간극이 발생하게 되고, 이로 인해 도 1(b)에 도시된 것과 같이 셀 장기수명 후 셀 팽창으로 인해 가압 플레이트에 변형이 야기되며 셀의 중앙부위가 가압 플레이트와 접촉하지 않게 되어 셀의 열화를 가속시키게 되는 문제가 존재하였다.
한국공개특허공보 제10-2016-0056207호(2016.05.19)
본 발명의 실시예들은, 평가 대상인 셀과 가압부 간의 간극을 최소화하여 셀의 팽창시에도 지그의 변형으로 인한 셀의 열화를 방지할 수 있는 배터리 셀 평가용 지그를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 평가 대상인 셀과 크기가 동일한 보조 플레이트를 추가로 이용함으로써 지그의 변형을 방지할 수 있는 배터리 셀 평가용 지그를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 일단에서 중심부 측으로 함입되어 형성된 삽입 가이드를 포함하는 가압 플레이트를 이용함으로써 가압부가 셀 일측에 밀착될 수 있는 배터리 셀 평가용 지그를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 가압 플레이트 및 보조 플레이트 외면에 절연층이 형성되어 셀과의 단락을 방지할 수 있는 배터리 셀 평가용 지그를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리 셀 평가용 지그에 있어서, 상기 셀의 크기에 대응되게 형성되고, 상기 셀의 상측 및 하측 중 적어도 하나에 밀착된 보조 플레이트; 적어도 일단에서 중심부 측으로 함입되어 형성된 적어도 하나의 삽입 가이드를 포함하고, 상기 셀의 상측 및 하측에 위치되어 상기 셀 및 상기 보조 플레이트를 가압하는 가압 플레이트; 및 상기 삽입 가이드를 따라 삽탈 가능하고, 상기 가압 플레이트를 가압하는 적어도 하나의 가압부;를 포함하고, 상기 가압부는 상기 삽입 가이드를 따라 삽입되어 상기 셀의 적어도 일측에 밀착되어 위치된, 배터리 셀 평가용 지그를 제공할 수 있다.
상기 보조 플레이트는 적어도 두 개 구비되고, 상기 셀의 상측 및 하측에 밀착될 수 있다.
상기 가압 플레이트는, 상기 셀 상측의 제1 가압 플레이트 및 상기 셀 하측의 제2 가압 플레이트를 포함하고, 상기 삽입 가이드는 상기 제1 가압 플레이트 및 상기 제2 가압 플레이트의 상호 대향하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 삽입 가이드는 상기 가압 플레이트의 중심부를 기준으로 양측에 형성될 수 있다.
상기 가압부는, 상기 삽입 가이드에 삽탈 가능한 삽입부재; 및 상기 삽입부재의 적어도 일측에 체결되어 조작됨에 따라 상기 가압 플레이트를 가압하는 가압부재;를 포함할 수 있다.
상기 보조 플레이트 및 상기 가압 플레이트 각각의 외면에 절연층이 형성될 수 있다.
상기 보조 플레이트 및 상기 가압 플레이트 각각의 외면은 애노다이징(anodizing) 처리될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 평가 대상인 셀과 가압부 간의 간극을 최소화하여 셀의 팽창시에도 지그의 변형으로 인한 셀의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 평가 대상인 셀과 크기가 동일한 보조 플레이트를 추가로 이용함으로써 지그의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 일단에서 중심부 측으로 함입되어 형성된 삽입 가이드를 포함하는 가압 플레이트를 이용함으로써 가압부가 셀 일측에 밀착될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 가압 플레이트 및 보조 플레이트 외면에 절연층이 형성되어 셀과의 단락을 방지할 수 있다.
도 1의 (a)는 종래 기술의 가압 플레이트 사이에 셀이 체결된 모습을 나타낸 도면이고, 도 1의 (b)는 종래 기술에 따라 셀의 장기 수명 평가 시 가압 플레이트에 변형이 일어난 모습을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그의 상측 모습을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그의 측면을 나타낸 도면
도 4 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 플레이트를 나타낸 도면이고, 도 4 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 플레이트를 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 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.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그(1)의 상측 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그(1)의 측면을 나타낸 도면이다.
도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그(1)는 셀(10)의 장기수명 평가를 위해 보조 플레이트(100), 가압 플레이트(200) 및 가압부(300)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 보조 플레이트(100)는 상기 셀(10)의 크기에 대응되게 형성되어 셀(10)의 상측 및 하측 중 적어도 하나에 밀착될 수 있다. 또한, 상기 가압 플레이트(200)는 각각이 적어도 일단에서 중심부 측으로 함입되어 형성된 적어도 하나의 삽입 가이드(210)를 포함할 수 있고, 상기 셀(10)의 상측 및 하측에 위치되어 상기 셀(10) 및 상기 보조 플레이트(100)를 가압할 수 있다.
나아가, 상기 가압부(300)는 상기 삽입 가이드(210)를 따라 삽탈 가능하고, 상기 삽입 가이드(210)에 삽입되어 사용자에 의해 조작됨에 따라 가압 플레이트(200)를 가압할 수 있다. 이 때, 상기 가압부(300)는 상기 삽입 가이드(210)를 따라 삽입되어 상기 셀(10)의 적어도 일측에 밀착되어 위치될 수 있고, 이를 통해 셀(10)과 가압부(300) 간의 간극을 최소화 할 수 있는 바, 셀(10) 팽창시에도 상기 보조 플레이트(100) 또는 가압 플레이트(200)의 변형으로 인한 셀(10) 열화를 방지할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 보조 플레이트(100)는 적어도 두 개 구비되어 상기 셀(10)의 상측 및 하측에 각각 밀착될 수 있고, 상기 셀(10) 상측에 위치한 제1 보조 플레이트(100a) 및 상기 셀(10) 하측에 위치한 제2 보조 플레이트(100b)에 의해 상하측에서 가압될 수 있다.
또한, 상기 보조 플레이트(100)는 평가 대상인 셀(10)의 크기에 대응되게 형성될 수 있다. 위와 같이 상기 보조 플레이트(100)가 상기 셀(10)의 크기에 대응되는 크기로 형성됨으로써, 상술한 가압부(300)가 상기 가압 플레이트(200)의 삽입 가이드(210)를 따라 이동하는 것에 어떠한 제한도 생기지 않게 되고, 상기 가압부(300)가 삽입 가이드(210)를 따라 삽입되어 상기 셀(10)의 적어도 일측에 밀착될 수 있다.
위와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그(1)는 단순히 가압 플레이트(200)를 통한 셀(10) 가압이 아닌 가압 플레이트(200)와 상기 셀(10) 사이에 셀(10)의 크기에 대응되는 크기의 보조 플레이트(100)를 추가로 개재함으로써 셀(10)의 장기수명 평가 간 상기 셀(10)의 팽창에 따른 가압 플레이트(200)의 변형을 최소화할 수 있고, 가압 플레이트(200)의 변형으로 인한 셀(10)의 열화 가능성을 차단 할 수 있다.
또한, 상기 가압 플레이트(200)는 상기 셀(10) 상측의 제1 가압 플레이트(200a) 및 상기 셀(10) 하측의 제2 가압 플레이트(200b)를 포함할 수 있고, 상술한 삽입 가이드(210)는 상기 제1 가압 플레이트(200a) 및 상기 제2 가압 플레이트(200b)의 상호 대향하는 위치에 형성될 수 있다.
이에 따라, 상술한 가압부(300)가 상기 제1 가압 플레이트(200a) 및 상기 제2 가압 플레이트(200b) 양측에 형성된 삽입 가이드(210)를 따라 삽입 가능하며, 상기 가압 플레이트(200) 및 셀(10)에 수직하게 위치되어 상기 셀(10)에 대한 상하 가압이 가능해진다.
또한, 상기 적어도 하나의 삽입 가이드(210)는 상기 가압 플레이트(200)의 중심부를 기준으로 양측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 삽입 가이드(210)는 좌우 3개씩 총 6개로 형성될 수 있으며, 상기 가압 플레이트(200)의 중심부를 기준으로 대칭되도록 상호 대향하여 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 가압 플레이트(200)의 일측에서만 가압이 이루어져 상기 셀(10)의 장기수명 평가 시 가압 플레이트(200)가 휘는 등의 변형이 일어나는 것을 최소화 할 수 있고, 평가 대상인 셀(10)에 전체적으로 균일한 압력을 가함으로써 정확도 높은 배터리 셀(10) 평가가 가능해진다.
다만, 본 명세서에서 삽입 가이드(210)의 개수 및 위치는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 예시적인 것으로, 이에 한정되지 않고, 상기 가압 플레이트(200)의 중심부를 기준으로 대칭되도록 상호 대향하게 형성되고 상기 가압부(300)가 삽입되어 조작됨에 따라 상기 셀(10)을 전체적으로 균등하게 가압할 수 있는 개수 및 위치이면 충분하다.
한편, 상기 가압부(300)는 상기 삽입 가이드(210)에 삽탈 가능한 삽입부재(310) 및 상기 삽입부재(310)의 적어도 일측에 체결되어 조작됨에 따라 상기 가압 플레이트(200)를 가압할 수 있는 가압부재(320)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 삽입부재(310)는 상기 삽입 가이드(210)에 삽탈 될 수 있도록 외면에 숫나사선(미도시 됨)이 형성된 막대 형상으로 형성될 수 있고, 상기 가압부재(320)는 상기 삽입부재(310)를 따라 상하 이동 가능하고 사용자에 의해 조작됨에 따라 상기 가압 플레이트(200)를 가압할 수 있도록 내주면에 암나사선(미도시 됨)이 형성된 너트 형상으로 형성될 수 있다.
위와 같이, 상기 삽입부재(310)가 상기 삽입 가이드(210)를 따라 삽탈 가능함으로써 상기 삽입부재(310)는 평가 대상인 셀(10)의 측면에 밀착되어 위치될 수 있고, 상기 셀(10)과 상기 삽입부재(310) 간의 간극을 최소화 하여 장기수명 평가 간 셀(10)이 팽창되는 경우에도 가압 플레이트(200) 변형으로 인한 셀(10)의 열화를 방지할 수 있다.
다만, 상기 삽입부재(310) 및 가압부재(320)의 형상 및 가압 방식은 예시적인 것으로, 이에 한정되지 않고, 상기 삽입 가이드(210)에 삽탈 가능하며 사용자의 조작에 의해 상기 가압 플레이트(200)를 가압할 수 있는 형상 및 가압 방식이면 충분하다.
도 4 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가압 플레이트(200)를 나타낸 도면이고, 도 4 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 플레이트(100)를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 셀(10)과 직접적으로 밀착되는 상기 보조 플레이트(100)의 외면에는 절연층(400)이 형성될 수 있고, 바람직하게는 상기 보조 플레이트(100)뿐만 아니라, 상기 가압 플레이트(200) 외면에도 절연층(400)이 형성될 수 있다.
이를 통해, 상기 셀(10)이 상기 보조 플레이트(100) 및 상기 가압 플레이트(200)와 접촉됨으로써 상호 전기적으로 연결되어 발생할 수 있는 셀(10)과의 단락 가능성을 차단할 수 있다.
구체적으로, 상기 셀(10)과 직접적으로 밀착되는 상기 보조 플레이트(100)의 외면은 애노다이징(anodizing) 처리될 수 있고, 바람직하게는 상기 보조 플레이트(100)뿐만 아니라, 상기 가압 플레이트(200) 외면 역시 애노다이징(anodizing) 처리될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 보조 플레이트(100) 및 상기 가압 플레이트(200)의 외면을 의도적으로 산화시켜 애노다이징 처리함으로써 상기 보조 플레이트(100) 및 상기 가압 플레이트(200)와 상기 셀(10)의 접촉으로 인한 셀(10) 단락 가능성을 차단할 수 있다. 또한, 종래의 단락 방지를 위해 사용되었던 절연부재 부가 또는 절연물질 도포 방식 등의 경우 지그 사용 간 절연부재 또는 절연물질이 벗겨지거나 훼손되어 셀(10)과 단락이 발생할 수 있는 문제가 존재하였으나, 애노다이징 처리를 통해 외면에 절연층(400)을 형성함으로써 위와 같이 절연부재 또는 절연물질의 손상에 의한 셀(10)과의 단락 가능성을 차단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 평가용 지그(1)는 상기 삽입부재(310)가 상기 삽입 가이드(210)를 따라 삽입되어 셀(10)의 적어도 일측에 밀착 위치될 수 있도록 충분한 길이로 형성됨으로써 다양한 크기의 셀(10) 평가가 가능하다.
또한, 본 명세서 및 도면의 가압 플레이트(200) 및 삽입 가이드(210)의 크기 및 형상은 예시적인 것으로, 이에 한정되지 않고, 평가 대상인 셀(10)의 형태에 따라 다양한 크기 및 형상으로 형성될 수 있음은 통상의 기술자에게 있어 자명할 것이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 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.
1 : 배터리 셀 평가용 지그
10 : 셀
100 : 보조 플레이트
100a : 제1 보조 플레이트
100b : 제2 보조 플레이트
100' : 종래 기술의 가압 플레이트
200 : 가압 플레이트
200a : 제1 가압 플레이트
200b : 제2 가압 플레이트
210 : 삽입 가이드
300 : 가압부
310 : 삽입부재
320 : 가압부재
400 : 절연층

Claims (7)

  1. 배터리 셀 평가용 지그에 있어서,
    상기 셀의 크기에 대응되게 형성되고, 상기 셀의 상측에 밀착되는 제1 보조 플레이트 및 상기 셀의 하측에 밀착되는 제2 보조 플레이트를 구비하는, 보조 플레이트;
    상기 제1 보조 플레이트의 상측을 가압하는 제1 가압 플레이트 및 상기 제2 보조 플레이트의 하측을 가압하는 제2 가압 플레이트를 구비하는, 가압 플레이트; 및
    상기 가압 플레이트의 외측을 가압하는 가압부;를 포함하고,
    상기 가압 플레이트는,
    상기 가압 플레이트의 양단에서 상기 가압 플레이트의 중심부 측으로 함입되어 형성되는 복수의 삽입 가이드를 포함하고,
    상기 가압부는,
    상기 삽입 가이드를 따라 삽탈 가능하고,
    상기 삽입 가이드를 따라 삽입되어, 상기 제1 가압 플레이트와 상기 제2 가압 플레이트를 연결하며, 측면이 상기 셀에 밀착되는, 배터리 셀 평가용 지그.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 삽입 가이드에 삽탈 가능한 삽입부재; 및
    상기 삽입부재의 적어도 일측에 체결되어 조작됨에 따라 상기 가압 플레이트의 외측을 가압하는 가압부재;를 포함하는, 배터리 셀 평가용 지그.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 플레이트 및 상기 가압 플레이트 각각의 외면에 절연층이 형성된, 배터리 셀 평가용 지그.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보조 플레이트 및 상기 가압 플레이트 각각의 외면은 애노다이징(anodizing) 처리된, 배터리 셀 평가용 지그.
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