KR102436550B1

KR102436550B1 - 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치

Info

Publication number: KR102436550B1
Application number: KR1020220020925A
Authority: KR
Inventors: 정용규
Original assignee: 주식회사 티엠프라자
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2022-08-26

Abstract

본 발명은 사각 형상의 이차 전지의 종류에 상관없이 가스제거부를 통해 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출 후 전해액은 이차 전지로 공급하고, 충전부를 통해 이차 전지를 충전할 수 있도록 함으로써 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 제공한다. 본 발명은 상부 또는 좌우 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 종류에 상관없이 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한, 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

Description

상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치{Rechargeable battery heating vacuum charger device with top and side terminals}

본 발명은 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 사각 형상의 이차 전지의 종류에 상관없이 가스제거부를 통해 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출 후 전해액은 이차 전지로 공급하고, 충전부를 통해 이차 전지를 충전할 수 있도록 함으로써 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에 관한 것이다.

제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.

현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 25V ~ 45V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.

이러한 배터리 셀은 최근 들어 리튬 폴리머 전지로서, 파우치형 이차 전지를 많이 사용하고 있는 추세이다. 파우치형 이차 전지는 단위 중량 및 체적 당 높은 에너지 밀도를 가지며, 배터리 셀의 박형화 및 경량화가 용이하기에, 최근 들어 많이 이용되고 있다.

종래 이러한 파우치형 이차 전지로서의 배터리 셀의 제조 방법을 살펴 보면 하기와 같다.

먼저, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 이후, 상기와 같이 제작된 전극 조립체에서 가소제(DBP)를 추출하고, 상기 전극 조립체의 전극 리드에 전극 탭을 용접하여 파우치 케이스 내부에 내장하게 된다. 이렇게 파우치 케이스에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치 케이스의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치 케이스의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치 케이스를 밀봉하게 된다. 이후, 상기와 같이 조립이 완료된 배터리 셀을 안정화시키기 위해 에이징(Aging) 공정을 거친 후, 배터리 셀을 활성화하기 위한 충방전 공정을 실시하게 된다. 그러나 충방전 공정 시, SEI 레이어(layer) 형성에 따른 전해액 및 첨가제의 비가역 반응이 발생하고, 이때 가스가 발생한다. 파우치 케이스 내부에 있는 가스는 제거가 필요하며, 가스를 제거하지 않을 경우 배터리 셀의 불량을 유발하게 된다. 따라서, 파우치 케이스 내부의 가스를 제거하기 위해 배터리 셀의 가스제거 장치를 이용하여 가스제거 공정이 행해진다.

본 출원인은 특허문헌 1의 진공호퍼 프리챠저를 선출원하여 등록받았는 바, 특허문헌 1의 진공호퍼 프리챠저는 도 1에 도시된 바와 같이 지면에 안치되고, 내부공간(21)을 갖는 베이스 프레임(20)과; 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 이차 전지(100) 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(30)와; 상기 베이스 프레임(20)의 내부공간(21)에서 상기 가스제거부(30)와 대응되는 위치의 하부에 설치되고, 상부에 상기 이차 전지(100)가 안치되며, 상기 이차 전지(100)를 상하로 이동시키기 위한 승강부(40)와; 상기 가스제거부(30)와 승강부(40)를 제어하기 위한 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기의 진공호퍼 프리챠저는 상부에 터미널 단자가 형성된 사각 형상의 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급하도록 한 것으로, 본 출원인은 이를 배경으로 하여 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지 뿐만 아니라 측면 즉, 좌우측에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 전해액을 공급 및 충전할 수 있도록 하는 장치를 개발하게 되었다.

특허문헌 1 : 국내등록특허공보 제10-1957503호(2019년 03월 06일 등록) 진공호퍼 프리챠저

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로, 사각 형상의 이차 전지의 종류에 상관없이 가스제거부를 통해 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출 후 전해액은 이차 전지로 공급하고, 충전부를 통해 이차 전지를 충전할 수 있도록 함으로써 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 새로운 형태의 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

특히, 상부 또는 좌우 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 종류에 상관없이 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 새로운 형태의 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 새로운 형태의 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 지면에 안치되고, 수평판(25)에 의해 상부공간(21a)과 하부공간(21b)으로 분할되는 내부공간(21)을 갖는 본체 프레임(20)과; 상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 내부에 이차 전지가 안치되는 트레이(30)와; 상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 상기 트레이(30)에 안치된 상기 이차 전지를 히팅하기 위한 히팅부(40)와; 상기 본체 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 이차 전지 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(50)와; 상기 가스제거부(50)와 이격되어 상기 본체 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 충전부(60)와; 상기 충전부(60)에 의해 충전된 상기 이차 전지를 가압하여 충전상태를 확인하기 위한 가압부(70)와; 상기 이차 전지의 충전시 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각부(80)와; 상기 히팅부(40), 가스제거부(50), 충전부(60), 가압부(70), 냉각부(80)를 제어하기 위한 컨트롤러(90)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 가스제거부(50)는 상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 결합되는 베이스 플레이트(51)와; 상기 베이스 플레이트(51)의 상부의 양측으로 이격되어 전후 방향으로 형성되는 가이드(521)를 갖고, 상기 가이드(521)의 내측에 위치되는 실린더(522)를 가지며, 상기 실린더(522)의 동작에 의해 상기 가이드(521)를 따라 전후 이동가능하게 형성되는 수직플레이트(523)를 갖는 전후이동부(52)와; 상기 전후이동부(52)의 수직플레이트(523)의 전면에 수직방향으로 고정되는 스크류(531)를 갖고, 상기 스크류(531)의 상부에 형성되는 핸들(532)을 가지며, 상기 핸들(532)의 조작에 의해 상기 스크류(531) 상에서 상하로 이동하는 이동구(533)를 갖는 상하이동부(53)와; 상기 상하이동부(53)의 이동구(533)에 결합되는 고정브라켓(541)을 갖고, 상기 고정브라켓(541)의 상부에 위치되는 실린더(542)를 가지며, 상기 실린더(542)의 동작에 의해 상하로 이동하는 수직가이드(543)를 갖고, 상기 수직가이드(543)의 전측에 결합되고, 좌우로 이동하는 좌우가이드(544)를 가지며, 상기 좌우가이드(544)에 결합되는 수직플레이트(545)를 갖는 좌우이동부(54)와; 상기 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 결합되고, 상기 이차 전지 내부의 가스를 제거하기 위한 진공호퍼(55)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 진공호퍼(55)는 상기 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 결합되고, 상부에서 하부를 관통하도록 진공홀(5511)이 형성된 진공 매니폴드(551)와; 상기 진공 매니폴드(551)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(552)와; 상기 진공 매니폴드(551)의 일측에 결합되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 연통되며, 일측에 진공펌프 및 에어펌프와 연결되는 결합구(553)와; 내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어져 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 결합되며, 상기 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(554)과; 상부가 상기 덮개(552)에 결합되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 상기 진공노즐(554)의 중공(5541)과 대응되는 크기로 형성되어 상기 진공노즐(554)의 상부에 위치되고, 상기 진공노즐(554)의 상하 이동에 의해 상기 진공노즐(554)의 상부 중공(5541)이 개폐되도록 하는 개폐구(555)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 진공노즐(554)은 내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(5542)을 가지며, 상기 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(5543)와; 상기 몸체(5543)의 걸림단(5542) 상에 형성되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 밀폐를 위한 오링(5544)과; 상기 몸체(5543)의 걸림단(5542)의 하부에 형성되는 탄성부재(5545)와; 상기 탄성부재(5545)의 하부에 형성되어 상기 탄성부재(5545)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(5546)와; 상기 몸체(5543)의 끝단에 결합되고, 상기 이차 전지의 상부와 밀착되는 패드(5547)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 충전부(60)는 상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 상부충전부(61)와; 상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 하부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 하부충전부(62)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 상부충전부(61)는 상기 가스제거부(50)의 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 설치되는 플레이트(611)와; 상기 플레이트(611)의 하부에 결합되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(612)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 상기 하부충전부(62)는 상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 하부에 결합되는 고정판(621)과; 상기 고정판(621)에 결합되는 실린더(622)와; 상기 실린더(622)의 동작으로 상하 이동가능한 이동구(623)와; 상기 이동구(623)에 결합되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(624)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에 의하면, 가스제거부를 통해 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출 후 전해액은 이차 전지로 공급하고, 충전부를 통해 이차 전지를 충전할 수 있도록 함으로써 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

특히, 상부 또는 좌우 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 종류에 상관없이 전해액의 공급과 충전을 동시에 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 진공호퍼를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 진공호퍼의 진공노즐에 저장 후 이차 전지 내부로 공급함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 출원인에 의해 선출원 된 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치의 정면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치의 측면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 가스제거부의 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 가스제거부의 정면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 가스제거부를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 진공노즐의 동작 상태를 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 가스제거부에 설치된 상부충전부를 보여주는 도면,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에서 하부충전부를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 9에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 2 내지 도 9를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치(10)는 본체 프레임(20), 트레이(30), 히팅부(40), 가스제거부(50), 충전부(60), 가압부(70), 냉각부(80) 및 컨트롤러(90)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치(10)에서 이차 전지는 사각 형상의 이차 전지인 것으로, 상부에 양극 및 음극 터미널 단자가 형성된 것 뿐만 아니라 좌우측의 측면에 양극 및 음극 터미널 단자가 형성된 이차 전지를 포함하는 것이다.

본체 프레임(20)은 내부공간(21)을 갖는 박스형상으로 이루어져 지면에 안치되는 것으로, 하부에 외부의 진동을 흡수하기 위한 진동흡수부재(22)와 이동이 용이하도록 바퀴(23)가 형성되어 진다. 그리고, 상부에는 내부공간(21)의 매연, 더운 공기 등을 배출하기 위한 가스배출구(24)가 형성되어 진다. 또한, 본체 프레임(20)의 내부공간(21)은 수평판(25)에 의해 상부공간(21a)과 하부공간(21b)으로 분할되어 형성된다.

트레이(30)는 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 내부에 이차 전지가 안치되어 진다.

히팅부(40)는 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 트레이(30)에 안치된 이차 전지를 히팅하기 위한 것으로, 트레이(30)의 하부에 위치되어 이차 전지를 히팅하기 위한 하부히팅부(41)와 트레이(30)의 측면에 위치되어 이차 전지의 측면을 히팅하기 위한 측면히팅부(42)를 포함하여 이루어진다.

가스제거부(50)는 본체 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 이차 전지 내부의 가스를 제거하도록 하는 것으로, 베이스 플레이트(51)와, 전후이동부(52), 상하이동부(53), 좌우이동부(54) 및 진공호퍼(55)를 포함하여 이루어진다.

베이스 플레이트(51)는 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 결합되는 하부판(511)을 가고, 하부판(511)의 양측에서 수직으로 형성되는 수직판(512)을 가지며, 수직판(512)의 상부에 형성되는 상부판(513)을 갖는다.

전후이동부(52)는 베이스 플레이트(51)의 상부판(513)의 상부 양측으로 이격되어 전후 방향으로 형성되는 가이드(521)를 갖고, 가이드(521)의 내측에 위치되는 실린더(522)를 가지며, 실린더(522)의 동작에 의해 가이드(521)를 따라 전후 이동가능하게 형성되는 수직플레이트(523)를 갖는다. 이때, 수직플레이트(523)는 양측에 수직방향으로 수직가이드(524)가 형성되어 진다.

상하이동부(53)는 전후이동부(52)의 수직플레이트(523)의 전면에 수직방향으로 고정되는 스크류(531)를 갖고, 스크류(531)의 상부에 형성되는 핸들(532)을 가지며, 핸들(532)의 조작에 의해 스크류(531) 상에서 상하로 이동하는 이동구(533)를 갖는다.

한편, 상하이동부(53)는 핸들(532)의 조작으로 스크류(531) 상에서 이동구(533)가 상하로 이동시 이동구(533)에 결합되는 좌우이동부(54)가 안정적으로 상하로 이동되도록 전후이동부(52)의 수직플레이트(523) 상에 수직방향으로 형성되는 수직가이드(524)를 따라 상하 이동하도록 가이드구(534)를 포함하여 이루어진다.

좌우이동부(54)는 상하이동부(53)의 이동구(533)에 결합되는 고정브라켓(541)을 갖고, 고정브라켓(541)의 상부에 위치되는 실린더(542)를 가지며, 실린더(542)의 동작에 의해 상하로 이동하는 수직가이드(543)를 갖고, 수직가이드(543)의 전측에 결합되고, 좌우로 이동하는 좌우가이드(544)를 가지며, 좌우가이드(544)에 결합되는 수직플레이트(545)를 갖는다.

진공호퍼(55)는 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 결합되고, 이차 전지 내부의 가스를 제거하기 위한 것으로, 진공호퍼(55)는 좌우이동부(54)의 좌우가이드(544)에 결합되고, 상부에서 하부를 관통하도록 진공홀(5511)이 형성된 진공 매니폴드(551)와, 진공 매니폴드(551)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(552)와, 진공 매니폴드(551)의 일측에 결합되고, 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 연통되며, 일측에 진공펌프 및 에어펌프와 연결되는 결합구(553)와, 내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어져 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 결합되며, 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(554)과, 상부가 덮개(552)에 결합되고, 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 진공노즐(554)의 중공(5541)과 대응되는 크기로 형성되어 진공노즐(554)의 상부에 위치되고, 진공노즐(554)의 상하 이동에 의해 진공노즐(554)의 상부 중공(5541)이 개폐되도록 하는 개폐구(555)를 포함하여 이루어진다. 개폐구(555)의 하부에는 오링(556)이 형성되어 진공노즐(554)의 중공(5541)의 상부와 밀착시 밀폐하도록 한다.

한편, 진공노즐(554)은 내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(5542)을 가지며, 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(5543)와, 몸체(5543)의 걸림단(5542) 상에 형성되고, 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 밀폐를 위한 오링(5544)과, 몸체(5543)의 걸림단(5542)의 하부에 형성되는 탄성부재(5545)와, 탄성부재(5545)의 하부에 형성되어 탄성부재(5545)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(5546)와, 몸체(5543)의 끝단에 결합되고, 이차 전지의 상부와 밀착되는 패드(5547)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 탄성부재(5545)는 탄성 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다

상술한 바와 같은 구성을 갖는 가스제거부(50)의 동작을 설명하면, 진공노즐(554)이 이차 전지의 상부와 밀착되면 진공노즐(554)은 상측으로 이동하여 개폐구(555)와 이격되어 공간이 발생한다. 이후, 진공펌프(미도시)를 동작시키면 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511) 및 진공노즐(554)의 중공(5541)은 진공상태가 되고, 이차 전지의 전해액은 진공노즐(554)의 중공(5541)에 위치하게 된다. 이때, 전해액에 포함된 가스는 진공펌프의 유배기장치(미도시)로 배출된다. 전해액에 포함된 가스가 배출되면 에어펌프(미도시)를 통해 에어를 진공 매니폴드(551)로 주입한다. 진공 매니폴드(551)로 에어가 주입되면 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511) 및 진공노즐(554)의 중공(5541)은 진공상태가 파기되므로 진공노즐(554)의 중공(5541)에 위치된 전해액은 이차 전지로 주입된다.

이와 같이 이차 전지의 전해액 및 전해액에 포함된 가스를 가스제거부(50)를 통해 흡입하여 전해액에 포함된 가스는 외부로 배출되고, 전해액은 가스제거부(50)의 진공노즐(554)에 저장 후 이차 전지 내부로 주입함으로써 이차 전지의 불량을 줄이고, 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

충전부(60)는 이차 전지를 충전하기 위한 것으로, 상부충전부(61)와 하부충전부(62)를 포함하여 이루어진다.

상부충전부(61)는 도 8에서 보는 바와 같이 가스제거부(50)에 이동가능하도록 본체 프레임(20)의 상부공간(21a)에 설치되는 것으로, 상부충전부(61)는 가스제거부(50)의 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 설치되는 플레이트(611)와, 플레이트(611)의 하부에 결합되고, 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(612)를 포함하여 이루어진다.

한편, 프로브(612)는 가스제거부(50)의 진공호퍼(55)를 중심으로 양측에 음극프로부(61a), 양극프로브(61b)가 각각 설치되어 이차 전지를 충전하는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 음극프로부(61a)를 가스제거부(50)의 좌측에 설치하고, 양극프로브(61b)를 가스제거부(50)의 우측에 설치하였지만, 음극프로브(61a)와 양극프로브(61b)는 좌우측이 바뀌어 가스제거부(50)의 좌우측에 설치될 수 있다.

이와 같은 상부충전부(61)는 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 충전을 위한 것으로, 상부충전부(61)의 음극프로브(61a)와 양극프로브(61b)가 이차 전지의 상부에서 하측으로 이동하여 음극과 양극에 접속되어 충전하도록 한다. 이때, 이차 전지는 수직으로 세워진 상태로 트레이(30)에 안치되어 진다.

하부충전부(62)는 본체프레임(20)의 수평판(25)의 하부에 결합되는 고정판(621)과, 고정판(621)에 결합되는 실린더(622)와, 실린더(622)의 동작으로 상하 이동가능한 이동구(623)와, 이동구(623)에 결합되고, 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(624)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 하부충전부(62)는 음극프로브(62a)로 구성하였지만, 양극프로브로 구성하여 이차 전지의 양극과 접속하고, 상부충전부(61)의 음극프로브(61a)가 이차 전지의 음극과 접속하여 이차 전지를 충전할 수 있을 것이다.

이와 같은 하부충전부(62)는 좌우측의 측면에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 충전을 위한 것으로, 충전시에는 상부충전부(61)와 하부충전부(62)에 의해 이차 전지는 충전되어 진다. 이때, 이차 전지는 수평으로 눕혀진 상태에서 트레이(30)에 안치되어 측면에 형성된 터미널 단자가 상부와 하부를 향하도록 위치된다.

상술한 충전부(60)에 의해 충전되는 이차 전지 중 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 충전은 상부충전부(61)를 통해 충전되도록 하고, 측면에 형성된 터미널 단자가 형성된 이차 전지의 충전은 상부충전부(61)와 하부충전부(62)에 의해 충전되도록 한다.

가압부(70)는 충전부(60)에 의해 충전된 이차 전지를 가압하여 충전상태를 확인하기 위한 것으로, 본체 프레임(20)의 상부공간(21a)에서 트레이(30)에 안치된 이차 전지를 가압하여 충전상태를 확인하도록 한다. 이때, 가압부(70)는 상부에 터미널 단자가 형성된 이차 전지와 측면에 형성된 터미널 단자가 형성된 이차 전지에 상관없이 이차 전지의 측면을 가압하여 충전상태를 확인할 수 있도록 한다.

냉각부(80)는 가스제거부(50) 상에 설치되어 충전부(60)에 의해 이차 전지가 충전시 이차 전지에서 발생되는 열을 냉각시키도록 하는 것으로, 상부냉각부(81)와 하부냉각부(82)로 이루어진다.

상부냉각부(81)는 상부충전부(61)와 브라켓(83)을 통해 결합되고, 하부냉각부(82)는 하부충전부(62)와 브라켓(83)을 통해 결합되어 진다. 이때, 상부냉각부(81)와 하부냉각부(82)는 상부충전부(61)와 하부충전부(62)의 프로브(612, 624) 방향으로 일정한 각도로 브라켓(83)을 통해 결합되어 진다.

상술한 바와 같이 상부충전부(61)과 하부충전부(62)와 같이 일정한 각도로 결합되어 상하 운동을 같이 함으로써 트레이(30)에 안치된 이차 전지의 충전단자의 위치와 상관없이 이차 전지의 충전 시 발생하는 열을 냉각 할 수 있는 효과가 있다.

컨트롤러(90)는 히팅부(40), 가스제거부(50), 충전부(60), 가압부(70), 냉각부(80)를 제어한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치
20 : 본체 프레임 21 : 내부공간
21a : 상부공간 21b : 하부공간
22 : 진동흡수부재 23 : 바퀴
24 : 가스배출구 25 : 수평판
30 : 트레이 40 : 히팅부
50 : 가스제거부 51 : 베이스 플레이트
52 : 전후이동부 521 : 가이드
522 : 실린더 523 : 수직플레이트
53 : 상하이동부 531 : 스크류
532 : 핸들 533 : 이동구
54 : 좌우이동부 541 : 고정브라켓
542 : 실린더 543 : 수직가이드
544 : 좌우가이드 545 : 수직플레이트
55 : 진공호퍼 551 : 진공 매니폴드
5511 : 진공홀 5552 : 덮개
553 : 결합구 554 : 진공노즐
5541 : 중공 5542 : 걸림단
5543 : 몸체 5544 : 오링
5545 : 탄성부재 5546 : 고정구
5547 : 패드 555 : 개폐구
60 : 충전부 61 : 상부충전부
611 : 플레이트 612 : 프로브
62 : 하부충전부 621 : 고정판
622 : 실린더 623 : 이동구
624 : 프로브 70 : 가압부
80 : 냉각부 90 : 컨트롤러

Claims

사각 형상으로 이루어지고, 양극 및 음극 터미널 단자가 상부 또는 좌우측 측면에 형성된 이차 전지의 히팅 진공 충전장치에 있어서,
지면에 안치되고, 수평판(25)에 의해 상부공간(21a)과 하부공간(21b)으로 분할되는 내부공간(21)을 갖는 본체 프레임(20)과;
상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 내부에 이차 전지가 안치되는 트레이(30)와;
상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 위치되고, 상기 트레이(30)에 안치된 상기 이차 전지를 히팅하기 위한 히팅부(40)와;
상기 본체 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 이차 전지 내부의 가스를 제거하기 위한 가스제거부(50)와;
상기 가스제거부(50)와 이격되어 상기 본체 프레임(20)의 내부공간(21)의 상부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 충전부(60)와;
상기 충전부(60)에 의해 충전된 상기 이차 전지를 가압하여 충전상태를 확인하기 위한 가압부(70)와;
상기 이차 전지의 충전시 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각부(80)와;
상기 히팅부(40), 가스제거부(50), 충전부(60), 가압부(70), 냉각부(80)를 제어하기 위한 컨트롤러(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가스제거부(50)는 상기 본체 프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 결합되는 베이스 플레이트(51)와;
상기 베이스 플레이트(51)의 상부의 양측으로 이격되어 전후 방향으로 형성되는 가이드(521)를 갖고, 상기 가이드(521)의 내측에 위치되는 실린더(522)를 가지며, 상기 실린더(522)의 동작에 의해 상기 가이드(521)를 따라 전후 이동가능하게 형성되는 수직플레이트(523)를 갖는 전후이동부(52)와;
상기 전후이동부(52)의 수직플레이트(523)의 전면에 수직방향으로 고정되는 스크류(531)를 갖고, 상기 스크류(531)의 상부에 형성되는 핸들(532)을 가지며, 상기 핸들(532)의 조작에 의해 상기 스크류(531) 상에서 상하로 이동하는 이동구(533)를 갖는 상하이동부(53)와;
상기 상하이동부(53)의 이동구(533)에 결합되는 고정브라켓(541)을 갖고, 상기 고정브라켓(541)의 상부에 위치되는 실린더(542)를 가지며, 상기 실린더(542)의 동작에 의해 상하로 이동하는 수직가이드(543)를 갖고, 상기 수직가이드(543)의 전측에 결합되고, 좌우로 이동하는 좌우가이드(544)를 가지며, 상기 좌우가이드(544)에 결합되는 수직플레이트(545)를 갖는 좌우이동부(54)와;
상기 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 결합되고, 상기 이차 전지 내부의 가스를 제거하기 위한 진공호퍼(55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 2 항에 있어서,
상기 진공호퍼(55)는 상기 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 결합되고, 상부에서 하부를 관통하도록 진공홀(5511)이 형성된 진공 매니폴드(551)와;
상기 진공 매니폴드(551)의 상부를 덮도록 형성되는 덮개(552)와;
상기 진공 매니폴드(551)의 일측에 결합되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 연통되며, 일측에 진공펌프 및 에어펌프와 연결되는 결합구(553)와;
내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어져 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 결합되며, 상기 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 진공노즐(554)과;
상부가 상기 덮개(552)에 결합되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 상부를 통해 삽입되며, 하부가 상기 진공노즐(554)의 중공(5541)과 대응되는 크기로 형성되어 상기 진공노즐(554)의 상부에 위치되고, 상기 진공노즐(554)의 상하 이동에 의해 상기 진공노즐(554)의 상부 중공(5541)이 개폐되도록 하는 개폐구(555)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 3 항에 있어서,
상기 진공노즐(554)은 내부에 중공(5541)이 형성된 원통형상으로 이루어지고, 외주면의 상부에 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)의 하부를 통해 삽입되도록 걸림단(5542)을 가지며, 상기 이차 전지로부터 흡입한 전해액이 저장되는 몸체(5543)와;
상기 몸체(5543)의 걸림단(5542) 상에 형성되고, 상기 진공 매니폴드(551)의 진공홀(5511)과 밀폐를 위한 오링(5544)과;
상기 몸체(5543)의 걸림단(5542)의 하부에 형성되는 탄성부재(5545)와;
상기 탄성부재(5545)의 하부에 형성되어 상기 탄성부재(5545)의 이탈을 방지하기 위한 고정구(5546)와;
상기 몸체(5543)의 끝단에 결합되고, 상기 이차 전지의 상부와 밀착되는 패드(5547)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 3 항에 있어서,
상기 충전부(60)는 상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 상부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 상부충전부(61)와;
상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 하부에 설치되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 하부충전부(62)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 5 항에 있어서,
상기 상부충전부(61)는 상기 가스제거부(50)의 좌우이동부(54)의 수직플레이트(545)에 설치되는 플레이트(611)와;
상기 플레이트(611)의 하부에 결합되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(612)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.
제 5 항에 있어서,
상기 하부충전부(62)는 상기 본체프레임(20)의 수평판(25)의 하부에 결합되는 고정판(621)과;
상기 고정판(621)에 결합되는 실린더(622)와;
상기 실린더(622)의 동작으로 상하 이동가능한 이동구(623)와;
상기 이동구(623)에 결합되고, 상기 이차 전지를 충전하기 위한 프로브(624)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부 및 측면 터미널 단자를 갖는 이차 전지의 히팅 진공 충전장치.