KR102392449B1 - 모듈형 활성화 트레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지 제조과정에서 전지셀의 이송 및 충전을 위해 전지셀이 장착되는 이차전지 전지셀 활성화 트레이로서,
복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 다수의 모듈 트레이를 포함하고, 상기 전지셀이 각 모듈 트레이 내에 배치되며, 상기 각 모듈 트레이는 평면상으로 일 방향 또는 양방향으로 연장되어 결합 또는 분리가 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이를 제공한다.

Description

모듈형 활성화 트레이{Modular tray for secondary battery cell}
본 발명은 모듈 트레이를 포함하는 모듈형 활성화 트레이에 관한 것이다.
화석원료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지나 청정에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 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 에너지원으로 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 고밀도의 에너지를 협소한 공간에 저장하는 것이 필요한 제품에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1에는 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 1의 파우치형 전지셀(100)은 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극리드들(140, 141), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드들(140, 141)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한 전극리드들(140,141)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.
전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지 외층/차단성의 금속층/열용융성 수지 실란트 층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극리드들(140, 141)이 돌출되어 있으므로 전극리드들(140, 141)의 두께 및 전지케이스(120)의 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드들(140, 141)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.
일반적으로, 이러한 구조의 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.
이때 활성화 공정은 전지셀을 수납할 수 있도록 전지셀 활성화 트레이에 전지셀이 수납된 상태에서, 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 충방전 장치를 연결함으로써 진행된다.
도 2에는 종래의 전지셀 활성화 트레이의 사진이 도시되어 있는데, 이처럼 전지셀 활성화 트레이는 사출형의 형태로서, 기본적으로 3열이 하나의 활성화 트레이를 구성하고 있다. 종래의 트레이에서는 따라서 불량한 전지셀이 발생하는 경우, 전지셀 활성화 트레이를 빼내어 불량셀을 제거하고 다시 넣어주는 형태로 작업을 진행하였다.
그러나, 이처럼 전지셀 활성화 트레이에서 불량이 발생한 경우마다 활성화 트레이를 꺼내고 불량 전지셀을 제거하고 다시 전지셀을 투입한 이후에 활성화 트레이를 다시 넣어 활성화 공정을 진행하는 경우, 불량 전지셀이 발생하는 경우마다 인력이 소모되고, 정상적인 전지셀 마저 불량 전지셀을 제거함으로 경제성이 떨어지며, 이로 인해 오히려 전지셀의 활성화 공정의 효율이 감소될 수 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, 이차전지 제조과정에서 전지셀의 이송 및 충전을 위해 전지셀이 장착되는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이가 제1 모듈 트레이, 제2 모듈 트레이 및 제3 모듈 트레이를 포함하고 있고, 각 모듈 트레이는 인접한 모듈 트레이가 평면상으로 일방향 또는 양방향으로 연장되어 결합 또는 분리가 가능한 구조로 이루어져 있어서, 활성화 트레이 중 어느 하나의 모듈 트레이에서 불량인 전지셀이 발생하는 경우, 불량이 발생한 특정 모듈 트레이를 제거하여 결과적으로 인력 소모가 감소되고, 전지셀의 활성화 공정 효율을 높이는 등의 요인으로 작용 할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 전지셀 활성화 트레이는,
이차전지 제조과정에서 전지셀의 이송 및 충전을 위해 전지셀이 장착되는 이차전지 전지셀 활성화 트레이로서,
복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제1 모듈 트레이;
복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제2 모듈 트레이; 및
복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제3 모듈 트레이;를 포함하고,
상기 전지셀은 각 모듈 트레이 내에 배치되고,
상기 제1 모듈트레이, 제2 모듈 트레이 및 제3 모듈 트레이는 평면상으로 일 방향 또는 양방향으로 연장되어 결합 또는 분리가 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전지셀의 전극단자의 하면이 지면을 향하도록 배치되거나, 지면의 반대방향을 향하도록 배치되는 것이 가능하다.
따라서, 상기 전지셀의 활성화 공정에서 사용되는 활성화 트레이가 복수의 모듈 트레이로 구성되고, 각 모듈 트레이는 평면상으로 결합 또는 분리가 가능한 구조를 취함으로 인해 사용자가 용이하고 자유롭게 모듈 트레이의 위치 및 순서를 변경하는 것이 가능하여 활성화 공정을 보다 효과적이고 용이하게 수행할 수 있다.
일반적으로 전지셀의 활성화 공정은 최근에 널리 사용되는 리튬이온전지 및 리튬 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지의 경우, 제조 후 소정의 충방전을 실시하는 과정, 즉, 화성 공정을 거쳐야만 전지셀의 성능이 완성된다.
또한, 상기 전지셀은 파우치형 케이스의 내부에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 밀봉되어 있는 구조이다. 상기 전지셀은 장방형의 판상 구조로 이루어질 수 있다. 상세하게는, 상기 판상형 전지셀은 평면상으로 한 쌍의 장변들과 한쌍의 단변들을 가진 직사각형 형상이고, 상기 전지셀의 일측 또는 양측에 플레이트 형상의 양극단자 및 음극단자가 형성되어 있을 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 3개 이상의 모듈 트레이로 구성될 수 있다.
따라서, 모듈 트레이를 3개 이상으로 함으로써 대량으로 전지셀 활성화 공정을 수행하는 것이 가능해진다. 그러나 가장 바람직하게는 3개의 모듈 트레이가 하나의 활성화 트레이를 구성하는 것이 좋다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이 중 어느 하나의 모듈 트레이에서 불량인 전지셀이 발생하는 경우 불량이 발생한 모듈 트레이가 분리 및 제거되어 2개의 모듈트레이로 구성될 수 있다.
이 때, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 추가적으로 제4의 모듈 트레이를 포함함으로서 3개의 모듈 트레이로 구성될 수 있다.
따라서, 기본적으로 모듈 트레이 3개가 하나의 활성화 트레이를 구성하는 경우, 불량인 전지셀이 발생한 모듈 트레이가 제거된다면, 남은 모듈트레이가 1개 내지 2개가 될 수 있으며, 남은 모듈 트레이가 2개인 경우 2개의 모듈 트레이를 분리 및 결합을 통해 2개의 모듈 트레이로 구성된 활성화 트레이의 활성화 공정이 진행 될 수 있다. 남은 모듈 트레이가 1개인 경우, 2개의 모듈 트레이로 구성된 활성화 트레이에 결합될 수 있다.
이와 같이, 활성화 트레이의 각 모듈 트레이에서 불량인 전지셀이 발생하는 경우 관련 모듈 트레이가 제거되고, 남은 모듈 트레이는 지속적으로 활성화 공정을 진행할 수 있으므로 전지셀의 활성화 공정 효율성이 높아지며, 특히 디개싱 공정 이후의 특성공정에서 불량인 전지셀을 제거, 교체하는데 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다. 또한, 불량인 전지셀의 활성화 방지로 인하여 안전성 확보가 가능한 이점이 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 각 모듈 트레이는 트레이 밑판의 외주변을 따라 형성된 제1 측벽, 제2 측벽, 제3측벽 및 제4측벽을 포함하고, 측벽을 통해 모듈 트레이가 조립될 수 있다.
여기서, 상기 각 모듈 트레이의 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 각 모듈 트레이는 각각의 모듈 트레이의 제1 측벽은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하고, 제3측면은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸) 형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조이거나, 상기 각 모듈 트레이는 각각의 모듈 트레이의 제1 측벽은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸) 형태를 형성하고, 제3측면은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조인 것이 가능하다.
본 발명에서는 제1 측벽 및 제3 측벽이 돌기부와 홈부로 구성되어 슬라이드 체결이 가능한 형태의 구조로 각 모듈 트레이가 결합, 분리되는 것을 한정하였으나, 이에 한정하지 않고, 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조인 것이면 모듈 트레이 간의 조립이 가능하다.
따라서, 상기 각 모듈 트레이에서 결합 또는 분리를 통해 제거되어야 하는 경우, 측벽의 조립식 체결 구조로 인하여 용이하게 결합, 분리가 가능하여 안정적인 활성화 공정을 수행할 수 있으며, 안정적인 결합력을 발휘 할 수 있다.
본 발명에서는 이차전지의 충방전 장치는 인력 또는 자동적으로 활성화 트레이를 구성하는 모듈 트레이를 결합, 조립 또는 제거하는 것이 가능하다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전지셀은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극 조립체가 전극케이스에 밀봉되어 있는 구조일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1 -yMyO2　(여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1 + zNi0 . 4Mn0 . 4Co0 . 2O2등과 같이 Li1 + zNibMncCo1 - (b+c+d)MdO(2-e)Ae 　(여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1 + xM1 - yM'yPO4 - zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
또한, 상기 음극 활물질은 흑연계 탄소, 코크스계 탄소 및 하드 카본으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 하나 이상의 모듈형 활성화 트레이가 지면에 대해 수직방향으로 적층되는 것이 가능하다.
따라서, 활성화 트레이가 수직방향에 대하여 적층됨에 따라 다수의 활성화 트레이가 동시적으로 활성화 공정을 수행하는 것이 가능하며 이에 따라 공정 효율성이 높아지며 경제적인 효과가 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차 전지셀 모듈형 활성화 트레이를 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩과, 이러한 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공할 수 있으며, 디바이스로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치를 포함할 수 있다.
즉, 상기 각 모듈 트레이로 구성된 활성화 트레이를 이용하여 이차전지를 제조할 수 있는 바, 상기 이차전지는 고온 안정성 및 긴 사이클 특성과 높은 레이트 특성 등이 요구되는 중대형 디바이스의 전원으로 사용되는 다수의 전지셀들을 포함하는 전지팩의 단위전지로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 전지팩을 포함하는 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.
상기 디바이스의 구체적인 예로는 모바일 전자기기, 웨어러블 전자기기, 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)등을 포함하는 전기 자동차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart), 전력저장장치 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전지셀 모듈형 활성화 트레이 내지 이차전지의 나머지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 제1 모듈 트레이, 제2 모듈 트레이 및 제3 모듈 트레이를 포함하고 있고, 각 모듈 트레이는 인접한 모듈 트레이가 평면상으로 일방향 또는 양방향으로 연장되어 결합 또는 분리가 가능한 구조로 이루어져 있어서, 활성화 트레이 중 어느 하나의 모듈 트레이에서 불량인 전지셀이 발생하는 경우, 불량이 발생한 특정 모듈 트레이만 제거된 채로 활성화 공정이 이루어지거나, 다른 모듈 트레이와 합쳐져서 활성화 공정이 진행됨으로써 불량셀의 활성화 방지에 따른 안전성 확보가 가능하며, 불량 전지셀 발생 시 관련된 모듈 트레이가 시스템 내에서 충방전 장치에 의해 자동으로 제거가 가능하여 인력 소모가 줄어드는 효과를 발휘한다.
도 1은 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 종래의 전지셀 활성화 트레이를 나타낸 사진이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 4는 본 발명의, 불량 전지셀이 발생한 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 5는 본 발명의, 불량 전지셀이 발생한 모듈 트레이가 제거된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 6은 본 발명의, 추가 모듈 트레이가 조립된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 측면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도로서, 도 3의 A-A’방향의 단면 내부를 나타낸 모식도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 측면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의, 불량 전지셀이 발생한 모듈 트레이가 제거된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 측면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 10은 본 발명의, 추가 모듈 트레이가 조립된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 측면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이(200)는 제1 모듈 트레이(210), 제2 모듈 트레이(220) 및 제3 모듈 트레이(230)을 포함하고 있다.
제1 모듈 트레이(210) 내에는 제1 모듈 트레이 내에 위치하는 전지셀(211)이 존재하며, 복수의 전지셀들이 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입되어 있다.
전지셀(211, 221, 231)은 전극 단자의 하면이 지면을 향하도록 각 모듈 트레이(210, 220, 230) 내에 일련적으로 배치된다. 그러나, 전극단자의 하면이 지면의 반대방향을 향하도록 배치되는 것도 가능하다.
각 모듈 트레이(210, 220, 230)는 평면상으로 일 방향으로 연장되어 결합되어 있는 구조인데, 인접한 측벽을 통해 연장되어 있다. 상기 각 모듈 트레이는 트레이 밑판의 외주변을 따라 연장되어 형성된 제1 측벽, 제2 측벽, 제3측벽 및 제4측벽을 포함하고, 측벽을 통해 모듈 트레이가 조립, 결합, 제거될 수 있다.
더욱 구체적으로, 각 모듈 트레이(210, 220, 230)는 제1 측벽(212, 222, 232), 제2 측벽(213, 223, 233), 제3 측벽(214, 224, 234) 및 제4 측벽(215, 225, 235)로 각각 구성되며 인접한 측벽을 통하여 결합하고 있다. 도 3에서는 제1 모듈 트레이(210)의 제3 측벽(214)과 제2 모듈 트레이(220)의 제1 측벽(222)이 맞닿아 결합한 구조이며, 제2 모듈 트레이(220)의 제3 측벽(224)와 제3 모듈 트레이(230)의 제1 측벽(232)이 맞닿아 결합한 구조이다. 각 모듈 트레이는 제1 측벽 및 제3 측벽이 상호 결합 가능한 조립식 체결구조를 형성함으로서 조립/결합 또는 분리가 가능하다.
도 4는 불량 전지셀이 발생한 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도를 도시하였고, 도 5는 불량 전지셀이 발생한 모듈 트레이가 제거된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도를 도시하였으며, 도 6은 추가 모듈 트레이가 조립된 경우에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도를 도시하였다.
먼저, 도 4를 참조하면, 전지셀 모듈형 활성화 트레이(200) 내에 불량 발생 전지셀(226)이 제2 모듈 트레이(220)에서 발생한 것이 감지되면 불량 발생 전지셀(226)을 포함하고 있는 제2 모듈 트레이(220)가 분리/제거 된다. 본 실시예에서는 불량 발생 전지셀(226)이 제2 모듈 트레이(220)에서만 발생하였으나, 다른 모듈 트레이에서 발생함에 따라 발생한 각 모듈 트레이가 제거되는 것이 가능하며, 제거된 모듈 트레이는 불량 발생 전지셀을 제거하여 일반 전지셀을 다시 삽입하여 모듈 트레이로 다시 이용되는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 도 4에서 불량 발생 전지셀(226)로 인하여 제거된 제2 모듈 트레이(220)가 제거된 이후, 제1 모듈 트레이(210)와 제3 모듈 트레이(230)가 조립되어 2개의 모듈 트레이로 구성된 모듈형 활성화 트레이 구조를 도식화하고 있다. 한편, 도 6에서는 도 5의 제3 모듈 트레이(230) 우측에 추가적으로 제4 모듈 트레이(240)가 조립된 구조를 도식화하고 있다. 본 실시예에서는 추가적으로 도입된 제4 모듈 트레이(240)가 제3 모듈 트레이(230) 측면에 조립되었으나, 제1 모듈 트레이(210)의 측면에 조립되거나, 제1 모듈 트레이(210)와 제3 모듈 트레이(230) 사이에 조립되는 구성도 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 전지셀 모듈형 활성화 트레이(200)가 2개 또는 3개의 모듈 트레이로 구성되는 것이 도식화되었으나, 이에 한정하지 않고, 1개 또는 4개 이상인 것으로 구성되는 것도 바람직하나, 모듈 트레이가 3개인 것이 가장 바람직하다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이의 측면 구조를 개략적으로 나타낸 모식도로서, 도 3의 A-A’방향의 단면 내부를 나타낸 모식도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 상기 각 모듈 트레이의 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조를 지니는데, 구체적으로 제1 측벽은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸) 형태를 형성하고, 제3측면은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조로 구성되어 있다.
다시 말하면, 제1 모듈 트레이(210)의 제1 측벽(212), 제2 모듈 트레이(220)의 제1 측벽(222) 및 제3 모듈 트레이(230)의 제3 측벽(232)은 돌기부의 형태를 띠고 있어, 외측으로 철(凸) 형태를 형성하고 있는 반면, 제1 모듈 트레이(210)의 제3 측벽(214), 제2 모듈 트레이(220)의 제3 측벽(224) 및 제3 모듈 트레이(230)의 제3 측벽(234)는 홈부의 형태를 디고 있어, 외측으로 요(凹) 형태를 형성하고 있다.
즉, 각 모듈 트레이(210, 220, 230)의 제1 측벽(212, 222, 232)은 돌기부의 형태이며, 제3 측벽(214, 224, 234)는 홈부의 형태를 지님에 따라서 인접한 모듈 트레이는 요철(凹凸)형태에 맞추어 슬라이드 체결 구조가 가능하며, 이에 각 모듈 트레이의 조립, 결합, 분리가 가능하다.
도 8을 참조하면, 상기 각 모듈 트레이의 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조를 지니는데, 구체적으로 제1 측벽은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하고, 제3측면은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸)형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조로 구성되어 있다.
즉, 각 모듈 트레이(210, 220, 230)의 제1 측벽(212, 222, 232)은 홈부의 형태이며, 제3 측벽(214, 224, 234)는 돌기부의 형태를 지님에 따라서 인접한 모듈 트레이는 요철(凹凸)형태에 맞추어 슬라이드 체결 구조가 가능하며, 이에 각 모듈 트레이의 조립, 결합, 분리가 가능하다.
본 실시예에서는 제1 측벽 및 제3 측벽이 돌기부와 홈부로 구성되어 슬라이드 체결이 가능한 형태의 구조로 각 모듈 트레이가 결합, 분리되는 것을 한정하였으나, 이에 한정하지 않고, 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조인 것이면 모듈 트레이 간의 조립이 가능하다.
도 9는 도 5의 측면 단면도를 나타낸 것으로서, 불량 발생 전지셀로 인하여 제2 모듈 트레이(220)이 제거되고 난 이후, 제 1 모듈 트레이(210)와 제3 모듈 트레이(230)가 인접하게 결합된 측면 구조를 나타낸다.
도 10은 도 6의 측면 단면도를 나타낸 것으로서, 제1 모듈 트레이(210)와 제3 모듈 트레이(230) 및 추가적으로 제4 모듈 트레이(240)가 인접하게 결합된 측면 구조를 나타낸다. 본 실시예에서는 추가적으로 도입된 제4 모듈 트레이(240)가 제3 모듈 트레이(230) 측면에 조립되었으나, 제1 모듈 트레이(210)의 측면에 조립되거나, 제1 모듈 트레이(210)와 제3 모듈 트레이(230) 사이에 조립되는 구성도 가능하다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이(200)는 각 모듈 트레이의 측벽이 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조를 지님에 따라 불량한 전지셀이 발생하는 경우에 전체 트레이를 빼내어 불량셀을 제거하고 다시 넣는 작업을 할 필요가 없으며, 불량셀이 발생한 모듈 트레이만 제거함으로서, 불량셀이 발생하지 않은 모듈 트레이에서는 계속적으로 활성화 공정이 가능함에 따라 활성화 공정 효율이 높아지는 효과가 있다. 또한, 모듈 형태의 각 모듈 트레이의 조합이 자유롭게 가능한 점에서 제거 및 조립/결합이 용이하여 인력 소모가 줄어드는 효과가 있다.
이상으로, 본 발명에 따른 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이에 대한 바람직한 실시예에 관하여 설명하였다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 활성화 트레이
210: 제 1 모듈 트레이
220: 제 2 모듈 트레이
230: 제 3 모듈 트레이
240: 제 4 모듈 트레이
211, 221, 231, 241: 전지셀
212, 222, 232: 제 1 측벽
213, 223, 233: 제 2 측벽
214, 224, 234: 제 3 측벽
215, 225, 235: 제 4 측벽
226: 불량 발생 전지셀

Claims (10)

  1. 이차전지 제조과정에서 전지셀의 이송 및 충전을 위해 전지셀이 장착되는 이차전지 전지셀 활성화 트레이로서,
    복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제1 모듈 트레이;
    복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제2 모듈 트레이; 및
    복수의 전지셀들을 수납하도록 개방된 일면으로부터 이에 대항하는 타면으로 1열로 만입된 제3 모듈 트레이;를 포함하고,
    상기 전지셀이 각 모듈 트레이 내에 배치되고,
    상기 제1 모듈트레이, 제2 모듈 트레이 및 제3 모듈 트레이는 평면상으로 일 방향 또는 양방향으로 연장되어 결합 또는 분리가 가능한 구조로 이루어지고,
    상기 각 모듈 트레이는 트레이 밑판의 외주변을 따라 형성된 제1 측벽, 제2 측벽, 제3 측벽 및 제4 측벽을 포함하고, 측벽을 통해 모듈 트레이가 조립되며,
    상기 각 모듈 트레이의 측벽은 상호 결합 가능한 조립식 체결 구조이고,
    상기 전지셀은 파우치형 전지케이스의 내부에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체과 전해핵과 함께 밀봉되어 있는 구조인 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 3개 이상의 모듈트레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이 중 어느 하나의 모듈 트레이에서 불량인 전지셀이 발생하는 경우 불량이 발생한 모듈 트레이가 분리 및 제거되어 2개의 모듈트레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 추가적으로 제4의 모듈 트레이를 포함함으로서 3개의 모듈 트레이로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 각 모듈 트레이는 각각의 모듈 트레이의 제1 측벽은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하고, 제3측면은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸) 형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 각 모듈 트레이는 각각의 모듈 트레이의 제1 측벽은 돌기부로 외측으로 연장된 철(凸) 형태를 형성하고, 제3측면은 홈부로 외측으로 연장된 요(凹) 형태를 형성하여 인접한 모듈 트레이가 결합 또는 분리 가능한 슬라이드 체결 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이는 하나 이상의 모듈형 활성화 트레이가 지면에 대해 수직방향으로 적층되는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 이차전지 전지셀 모듈형 활성화 트레이.
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