KR102512970B1 - Degas apparatus of battery cell - Google Patents

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KR102512970B1 KR1020200036533A KR20200036533A KR102512970B1 KR 102512970 B1 KR102512970 B1 KR 102512970B1 KR 1020200036533 A KR1020200036533 A KR 1020200036533A KR 20200036533 A KR20200036533 A KR 20200036533A KR 102512970 B1 KR102512970 B1 KR 102512970B1
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Abstract

개시되는 전지셀 디개스 장치는, 활성화 공정 후의 전지셀이 내부에 위치하는 공정챔버와, 상기 전지셀과 펌핑 라인으로 연결되어 상기 전지셀의 내부 가스 배출을 위해 펌핑하는 펌핑하는 진공펌프와, 상기 펌핑 라인 상에 구비되어 상기 전지셀의 내부 감압을 위해 개폐되는 압력제어밸브와, 상기 펌핑 라인 상에 상기 압력제어밸브 및 제 1 개폐밸브를 우회하도록 구비되는 펌핑 바이패스라인 상에 구비되어 전해액 손실을 방지하기 위한 펌핑압력커브를 형성하도록 펌핑 가스량을 조절하는 가스량조절밸브를 포함함으로써, 전지셀의 가스 배출 시 전해액의 손실을 방지할 수 있다.The disclosed battery cell degassing device includes a process chamber in which a battery cell after an activation process is located therein, a vacuum pump connected to the battery cell through a pumping line and pumping to discharge gas inside the battery cell, A pressure control valve provided on the pumping line to open and close to reduce the internal pressure of the battery cell, and a pumping bypass line provided on the pumping line to bypass the pressure control valve and the first on-off valve, resulting in electrolyte loss By including a gas amount control valve for adjusting the pumping gas amount to form a pumping pressure curve to prevent the loss of electrolyte solution when gas is discharged from the battery cell.

Description

전지셀 디개스 장치{DEGAS APPARATUS OF BATTERY CELL}Battery cell degassing device {DEGAS APPARATUS OF BATTERY CELL}

본 발명(Disclosure)은, 전지셀 디개스 장치에 관한 것으로, 구체적으로, 전지셀이 위치하는 공정챔버 내부의 가스를 펌핑하는 펌핑 라인 상에 펌핑 가스량을 조절하기 위한 펌핑 바이패스라인을 구비하여 안정적인 펌핑압력커브를 형성함으로써, 전지셀의 가스 배출 시 전해액의 손실을 방지할 수 있는 전지셀 디개스 장치에 관한 것이다.The present invention (Disclosure) relates to a battery cell degassing device, and specifically, a pumping bypass line for controlling the amount of pumped gas on a pumping line for pumping gas inside a process chamber in which a battery cell is located, providing a stable and stable pumping bypass line. It relates to a battery cell degassing device capable of preventing loss of an electrolyte solution when gas is discharged from a battery cell by forming a pumping pressure curve.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Here, background art related to the present invention is provided, and they do not necessarily mean prior art (This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

리튬 이차전지는 형상에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀, 파우치형 전지셀 등으로 구분할 수 있으며, 상기와 같은 요구에 따라 높은 집적도로 적층될 수 있고 중량당 에너지 밀도가 높으며 저렴하고 변형이 용이한 파우치형 전지셀이 많은 관심을 모으고 있다.Lithium secondary batteries can be classified into cylindrical battery cells, prismatic battery cells, pouch-type battery cells, etc. according to their shapes. Pouch-type battery cells are attracting a lot of attention.

일반적으로 파우치형 이차전지는, 수지층, 금속층 및 열융착층의 라미네이트 구조로 이루어져 있는 파우치형 전지 케이스 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 분리막으로 이루어진 전극조립체를 장착한 상태에서, 전해액을 주입하고 활성화(formation) 과정을 포함하는 에이징(aging) 과정과, 활성화 과정에서 발생된 가스를 제거하는 디개스(degas) 과정을 수행하고, 케이스의 외주면을 따라 형성되어 있는 실링부를 밀봉하여 제조된다.In general, a pouch-type secondary battery is equipped with an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed therebetween in a pouch-type battery case composed of a laminate structure of a resin layer, a metal layer, and a heat-sealing layer, and an electrolyte solution. It is manufactured by injecting and performing an aging process including a formation process and a degas process to remove the gas generated in the activation process, and sealing the sealing part formed along the outer circumferential surface of the case. do.

상술한 바와 같은 전지셀의 활성화 과정에서 전해액과의 부반응에 의해 전지셀 내부에 가스가 발생하여 스웰링 현상이 일어나게 되는데, 이러한 스웰링 현상이 지속되어 전지셀 내부 압력이 일정 수준 이상으로 증가하게 될 경우 전지셀이 폭파될 수 있기 때문에, 이와 같은 현상을 방지하기 위해 전지셀 내부의 가스를 제거하여 압력을 감소시키기 위한 디개스 과정이 필수적으로 요구된다.During the activation process of the battery cell as described above, gas is generated inside the battery cell due to a side reaction with the electrolyte, resulting in a swelling phenomenon. In this case, since the battery cell may be exploded, a degassing process for reducing pressure by removing gas inside the battery cell is essential to prevent such a phenomenon.

도 1은 종래에 전지셀 내부의 가스를 제거하기 위한 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이고, 도 2는 종래의 전지셀 디개스 장치에서 압력 변화를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional battery cell degassing device for removing gas inside a battery cell, and FIG. 2 is a diagram for explaining pressure changes in a conventional battery cell degassing device.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전지셀 디개스 장치에서는 전지셀 내부의 가스를 제거하기 위해 대략 30초의 디개스 공정을 수행하게 되는데, 챔버(1)의 내부 기체를 진공펌프(2)를 이용하여 펌핑하게 되고, 압력제어밸브(3)를 단계적으로 오픈(open)시킨 후에, 단계적으로 클로우즈(close)하여 챔버(1)의 내부를 진공 상태로 만들면서 전지셀(4)의 활성화 과정에서 발생되는 가스들을 배출시킬 수 있다.1 and 2, in the battery cell degassing device, a degassing process of about 30 seconds is performed to remove gas inside the battery cell. The gas inside the chamber 1 is removed using a vacuum pump 2 It is pumped, and after opening the pressure control valve 3 step by step, it closes it step by step to make the inside of the chamber 1 a vacuum state while activating the battery cell 4. gases can be released.

여기에서, 압력제어밸브(3)가 단계적으로 각각 오픈 및 클로우즈되어 완전히 폐쇄(full close)되더라도 압력제어밸브(3)의 내부 구성부인 날개(wing)틈에서 챔버(1) 내부의 가스가 펌핑이 되기 때문에, 챔버(1) 내부를 진공으로 만들어 전지셀(4)의 가스를 배출하기 위한 안정적인 초기 압력 커브(pressure curve)를 만들 수 없으며, VAC 충격(impact of vacuum-assisted closure)의 발생으로 인해 전지셀(4)의 가스뿐만 아니라 전지셀(4)의 전해액이 함께 배출되어 전지셀의 성능을 향상시키는 전해액의 손실이 발생되는 문제가 있다.Here, even if the pressure control valve 3 is opened and closed step by step and fully closed, the gas inside the chamber 1 is pumped in the gap between the wings, which are the internal components of the pressure control valve 3. Therefore, it is not possible to create a stable initial pressure curve for discharging the gas of the battery cell 4 by creating a vacuum inside the chamber 1, and due to the occurrence of the impact of vacuum-assisted closure (VAC) There is a problem in that the electrolyte solution of the battery cell 4 as well as the gas of the battery cell 4 is discharged together, resulting in loss of the electrolyte solution that improves the performance of the battery cell.

1. 한국공개특허공보 제10-2019-0074591호1. Korean Patent Publication No. 10-2019-0074591

본 발명(Disclosure)은, 전지셀이 위치하는 공정챔버 내부의 가스를 펌핑하는 펌핑 라인 상에 펌핑 가스량을 조절하기 위한 펌핑 바이패스라인을 구비하여 안정적인 펌핑압력커브를 형성함으로써, 전지셀의 가스 배출 시 전해액의 손실을 방지할 수 있는 전지셀 디개스 장치의 제공을 일 목적으로 한다.The present invention (Disclosure) provides a pumping bypass line for adjusting the pumping gas amount on a pumping line for pumping gas inside a process chamber where a battery cell is located to form a stable pumping pressure curve, thereby discharging gas from the battery cell. An object of the present invention is to provide a battery cell degassing device capable of preventing loss of an electrolyte solution upon application.

본 발명(Disclosure)은, 펌핑 바이패스라인에 가스량조절밸브를 구비하여 공정챔버를 진공 상태로 만들기 위한 가스 펌핑 초반에 펌핑압력커브를 안정적으로 형성함으로써, 전지셀의 활성화 과정에서 발생되는 가스를 배출하는 중에 전해액 손실을 미연에 방지할 수 있어 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있는 전지셀 디개스 장치의 제공을 일 목적으로 한다.The present invention (Disclosure) is provided with a gas amount control valve in the pumping bypass line to stably form a pumping pressure curve at the beginning of gas pumping to make the process chamber in a vacuum state, thereby discharging the gas generated during the activation of the battery cell. An object of the present invention is to provide a battery cell degassing device capable of improving the performance of a battery cell by preventing loss of electrolyte solution in advance.

본 발명(Disclosure)은, 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브(piezo valve)를 이용하여 다이아프램밸브(diaphragm valve)의 오픈량을 증가시키는 가스량조절밸브를 구비함으로써, 안정적인 초기 펌핑압력커브를 형성하여 전지셀의 디개스 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 전지셀 디개스 장치의 제공을 일 목적으로 한다.The present invention (Disclosure) is provided with a gas amount control valve that increases the opening amount of the diaphragm valve using a piezo valve that is deformed according to the input voltage, thereby forming a stable initial pumping pressure curve An object of the present invention is to provide a battery cell degassing device capable of effectively performing a battery cell degassing process.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치는, 활성화 공정 후의 전지셀이 내부에 위치하는 공정챔버와, 상기 전지셀과 펌핑 라인으로 연결되어 상기 전지셀의 내부 가스 배출을 위해 펌핑하는 진공펌프와, 상기 펌핑 라인 상에 구비되어 상기 전지셀의 내부 감압을 위해 개폐되는 압력제어밸브와, 상기 펌핑 라인 상에 상기 압력제어밸브 및 제 1 개폐밸브를 우회하도록 구비되는 펌핑 바이패스라인 상에 구비되어 전해액 손실을 방지하기 위한 펌핑압력커브를 형성하도록 펌핑 가스량을 조절하는 가스량조절밸브를 포함한다.In order to solve the above problems, a battery cell degassing device according to any one of the various aspects describing the present invention includes a process chamber in which a battery cell after an activation process is located, the battery cell and A vacuum pump connected to a pumping line and pumping to discharge internal gas of the battery cell, a pressure control valve provided on the pumping line and opened and closed to reduce the internal pressure of the battery cell, and the pressure control valve on the pumping line and a gas amount control valve provided on the pumping bypass line provided to bypass the valve and the first on/off valve and adjusting the amount of pumped gas to form a pumping pressure curve to prevent electrolyte loss.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 가스량조절밸브는, 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브와, 상기 피에조밸브의 변형에 따라 오픈되어 오픈량이 조절되는 다이아프램밸브를 포함할 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the gas amount control valve includes a piezo valve that is deformed according to an input voltage, and a diaphragm valve that is opened according to the deformation of the piezo valve and adjusts an open amount. can do.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 펌핑 라인은, 상기 펌핑 라인을 개방하거나 폐쇄하는 제 1 개폐밸브가 구비될 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the pumping line may include a first opening/closing valve that opens or closes the pumping line.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 펌핑 바이패스라인은, 상기 펌핑 바이패스라인을 개방하거나 폐쇄하는 제 2 개폐밸브가 구비될 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the pumping bypass line may include a second opening/closing valve that opens or closes the pumping bypass line.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 펌핑압력커브는, 현재 압력이 최고 압력이면서 진공 압력이 최저 압력인 삼각함수 그래프 개형으로 나타날 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the pumping pressure curve may be represented as a trigonometric function graph in which the current pressure is the highest pressure and the vacuum pressure is the lowest pressure.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 펌핑 바이패스라인은, 라인파이프 직경이 상기 펌핑 라인보다 상대적으로 더 크게 구비될 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the pumping bypass line may have a line pipe diameter larger than that of the pumping line.

발명의 일 관점(aspect)에 따른 전지셀 디개스 장치에서, 상기 전지셀 디개스 장치는, 상기 공정 챔버 내부에 공기 또는 질소가스(N2)를 공급하는 질량유량계를 더 포함할 수 있다.In the battery cell degassing device according to one aspect of the present invention, the battery cell degassing device may further include a mass flow meter for supplying air or nitrogen gas (N 2 ) into the process chamber.

본 발명에 따르면, 전지셀이 위치하는 공정챔버 내부의 가스를 펌핑하는 펌핑 라인 상에 펌핑 가스량을 조절하기 위한 펌핑 바이패스라인을 구비하여 안정적인 펌핑압력커브를 형성함으로써, 전지셀의 가스 배출 시 전해액의 손실을 방지할 수 있다.According to the present invention, a pumping bypass line for adjusting the amount of pumped gas is provided on a pumping line for pumping gas inside a process chamber in which a battery cell is located to form a stable pumping pressure curve, thereby forming an electrolyte solution when gas is discharged from a battery cell. loss can be avoided.

그리고, 본 발명에 따르면, 펌핑 바이패스라인에 가스량조절밸브를 구비하여 공정챔버를 진공 상태로 만들기 위한 가스 펌핑 초반에 펌핑압력커브를 안정적으로 형성함으로써, 전지셀의 활성화 과정에서 발생되는 가스를 배출하는 중에 전해액 손실을 미연에 방지할 수 있어 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, a gas amount control valve is provided in the pumping bypass line to stably form a pumping pressure curve at the beginning of the gas pumping to make the process chamber into a vacuum state, thereby discharging the gas generated during the activation of the battery cell. It is possible to prevent the loss of the electrolyte solution in advance during operation, thereby improving the performance of the battery cell.

또한, 본 발명에 따르면, 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브를 이용하여 다아프램밸브의 오픈량을 증가시키는 가스량조절밸브를 구비함으로써, 안정적인 초기 펌핑압력커브를 형성하여 전지셀의 디개스 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, by providing a gas amount control valve that increases the open amount of the diaphragm valve using a piezo valve that is deformed according to the input voltage, a stable initial pumping pressure curve is formed to effectively perform the degassing process of the battery cell. can be done

도 1은 종래에 전지셀 내부의 가스를 제거하기 위한 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이고,
도 2는 종래의 전지셀 디개스 장치에서 압력 변화를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이며,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치에서의 펌핑압력커브를 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional battery cell degassing device for removing gas inside a battery cell;
2 is a diagram for explaining pressure change in a conventional battery cell degassing device;
3 is a diagram illustrating a battery cell degassing device according to a first embodiment of the present invention;
4 is a diagram illustrating a battery cell degassing device according to a second embodiment of the present invention;
5 is a diagram illustrating a pumping pressure curve in a battery cell degassing device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 전지셀 디개스 장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment in which the battery cell degassing device according to the present invention is implemented will be described in detail with reference to the drawings.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다. However, the essential (intrinsic) technical idea of the present invention cannot be said to be limited by the embodiments described below, and based on the essential (intrinsic) technical idea of the present invention, a person skilled in the art below It is revealed that the embodiments described in include the range that can be easily proposed as a method of substitution or change.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다. In addition, since the terms used below are selected for convenience of description, in grasping the essential (intrinsic) technical idea of the present invention, they are not limited to the dictionary meaning and are appropriately interpreted in a meaning consistent with the technical idea of the present invention. It should be.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치를 예시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치에서의 펌핑압력커브를 예시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a battery cell degassing device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram illustrating a battery cell degassing device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the present invention. It is a diagram illustrating a pumping pressure curve in a battery cell degassing device according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치는 공정챔버(110), 질량유량계(120), 진공펌프(130), 압력제어밸브(140), 제 1 개페밸브(150), 가스량조절밸브(160), 제 2 개폐밸브(170) 등을 포함할 수 있다.3 to 5, the battery cell degassing device according to the embodiment of the present invention includes a process chamber 110, a mass flow meter 120, a vacuum pump 130, a pressure control valve 140, a first opening and closing It may include a valve 150, a gas amount control valve 160, a second opening/closing valve 170, and the like.

공정챔버(110)는 활성화 공정 후의 전지셀(10)이 내부에 위치하는 것으로, 전해액이 충진되어 활성화 공정을 수행한 전지셀(10)이 공정챔버(110) 내부에 위치하며, 내부에 위치하는 전지셀(10)의 디개스 과정에서 내부 압력을 천천히 감소시킬 수 있도록 조절될 수 있다.The process chamber 110 is located inside the battery cell 10 after the activation process, and the battery cell 10 filled with electrolyte and performed the activation process is located inside the process chamber 110, located inside During the degassing process of the battery cell 10, the internal pressure may be adjusted to slowly decrease.

이러한 공정챔버(110)에는 전지셀(10)이 안착되는 하부 다이(112)와 하부 다이(112)에 안착된 전지셀(10)을 가압하는 상부 다이(114)가 구비될 수 있으며, 이러한 상부 다이를 통해 전지셀(10)을 가압하여 전지셀(10)의 내부 가스를 펌핑할 때 내부 가스의 배출을 원활하게 할 수 있다.The process chamber 110 may include a lower die 112 on which the battery cell 10 is seated and an upper die 114 which pressurizes the battery cell 10 seated on the lower die 112. When the internal gas of the battery cell 10 is pumped by pressurizing the battery cell 10 through the die, the internal gas may be discharged smoothly.

질량유량계(120)는 공정 챔버(110) 내부에 공기 또는 질소가스(N2)를 공급하는 것으로, 예를 들어 MFC(mass flow controller) 등을 포함하며, 입구와 출구의 온도차에 따라 유량을 계산하여 공정챔버(110) 내부로 공급되는 유량을 정확하게 조절할 수 있는데, 디개스 공정을 수행하는 중에 공정챔버(110) 내부를 안정적인 상태로 유지하기 위해서 공정챔버(110) 내부에 공기 또는 질소가스(N2)를 공급할 수 있다.The mass flow meter 120 supplies air or nitrogen gas (N 2 ) into the process chamber 110, includes, for example, a mass flow controller (MFC), etc., and calculates the flow rate according to the temperature difference between the inlet and outlet. It is possible to accurately control the flow rate supplied into the process chamber 110. In order to maintain the inside of the process chamber 110 in a stable state during the degas process, air or nitrogen gas (N 2 ) can be supplied.

진공펌프(130)는 전지셀(10)과 펌핑 라인(P.L : pumping line)으로 연결되어 전지셀(10)의 내부 가스 배출을 위해 펌핑하는 것으로, 도 3에 도시한 바와 같은 제 1 실시예에서는 진공펌프(130)와 전지셀(10)은 공정챔버(110)의 내부에 위치하는 전지셀(10)의 실링부(12) 일부에 형성된 가스 배출구에 가스 배출수단(14, 예를 들면, 진공패드, 진공관 등)을 연결하여 밀폐된 상태로 펌핑 라인(P.L)과 연결됨으로써, 전지셀(10)의 내부를 감압하여 대략 1600 l/min 용량 이상으로 내부 가스를 펌핑할 수 있다.The vacuum pump 130 is connected to the battery cell 10 through a pumping line (P.L) and pumps to discharge internal gas from the battery cell 10. In the first embodiment as shown in FIG. The vacuum pump 130 and the battery cell 10 have a gas discharge means 14 (for example, a vacuum Pad, vacuum tube, etc.) is connected to the pumping line (P.L) in a sealed state, thereby reducing the inside of the battery cell 10 and pumping the internal gas at a capacity of about 1600 l/min or more.

또한, 도 4에 도시한 바와 같은 제 2 실시예에서는 진공펌프(130)와 전지셀(10)은 공정챔버(110)의 내부에 위치하는 전지셀(10)의 실링부(12) 일부에 형성된 가스 배출구는 공정챔버(110)의 내부와 연통되고, 공정챔버(130)와 펌핑 라인(P.L)이 연결됨으로써, 전지셀(10)의 내부 가스는 가스 배출구를 통해 공정챔버(110)의 내부로 배출되고, 공정챔버(110)의 감압으로 인해 공정챔버(110)의 내부 가스를 펌핑할 수 있다.In addition, in the second embodiment as shown in FIG. 4, the vacuum pump 130 and the battery cell 10 are formed on a part of the sealing part 12 of the battery cell 10 located inside the process chamber 110. The gas outlet communicates with the inside of the process chamber 110, and as the process chamber 130 and the pumping line P.L are connected, the gas inside the battery cell 10 flows into the process chamber 110 through the gas outlet. The gas inside the process chamber 110 may be pumped due to the pressure of the process chamber 110 .

압력제어밸브(140)는 펌핑 라인(P.L) 상에 구비되어 전지셀(10)의 내부 감압을 위해 개폐되는 것으로, 예를 들어 APC(adaptive pressure controller) 등을 포함하며, 설정된 압력값에 따라 개폐되어 진공펌프(130)를 통해 전지셀(10)의 가스를 펌핑함으로써, 전지셀(10)을 감압시킬 수 있다.The pressure control valve 140 is provided on the pumping line (P.L) and opens and closes to depressurize the inside of the battery cell 10, and includes, for example, an adaptive pressure controller (APC) and the like, and opens and closes according to a set pressure value. By pumping the gas of the battery cell 10 through the vacuum pump 130, the battery cell 10 can be depressurized.

제 1 개폐밸브(150)는 펌핑 라인(P.L) 상에 구비되어 펌핑 라인(P.L)을 개방하거나 폐쇄하는 것으로, 압력제어밸브(140)가 위치하는 펌핑 라인(P.L) 상에 구비되어 압력제어밸브(140)를 이용한 감압 동작을 선택적으로 차단할 수 있다.The first opening/closing valve 150 is provided on the pumping line (P.L) to open or close the pumping line (P.L), and is provided on the pumping line (P.L) where the pressure control valve 140 is located, the pressure control valve The depressurization operation using 140 may be selectively blocked.

가스량조절밸브(160)는 펌핑 라인(P.L) 상에 상기 압력제어밸브(140) 및 제 1 개폐밸브(150)를 우회하도록 구비되는 펌핑 바이패스라인(P.B.L : pumping bypass line) 상에 구비되어 전해액 손실을 방지하기 위한 펌핑압력커브를 형성하도록 펌핑 가스량을 조절하는 것으로, 피에조밸브(162), 다이아프램밸브(164) 등을 포함할 수 있다.The gas amount control valve 160 is provided on a pumping bypass line (P.B.L) provided to bypass the pressure control valve 140 and the first on-off valve 150 on the pumping line (P.L), and the electrolyte solution The amount of pumping gas is adjusted to form a pumping pressure curve to prevent loss, and may include a piezo valve 162, a diaphragm valve 164, and the like.

여기에서, 피에조밸브(162)는 입력 전압(예를 들면, 0-10V 등)에 따라 변형되며, 다이아프램밸브(164)는 피에조밸브(162)의 변형에 따라 오픈되어 오픈량이 조절될 수 있다.Here, the piezo valve 162 is deformed according to the input voltage (eg, 0-10V, etc.), and the diaphragm valve 164 is opened according to the deformity of the piezo valve 162, so that the opening amount can be adjusted. .

또한, 펌핑 바이패스라인(P.B.L)의 라인파이프 직경이 펌핑 라인(P.L)보다 상대적으로 더 크게 구비(예를 들면, 펌핑 라인은 5Φ, 펌핑 바이패스라인은 10Φ 등)될 수 있는데, 유량은 단면적 값에 비례하기 때문에, 펌핑 바이패스라인(P.B.L)에서 펌핑 라인(P.L)보다 상대적으로 더 많은 가스량을 펌핑할 수 있다.In addition, the line pipe diameter of the pumping bypass line (P.B.L) may be provided with a relatively larger diameter than the pumping line (P.L) (eg, the pumping line is 5Φ, the pumping bypass line is 10Φ, etc.), and the flow rate is the cross-sectional area Since it is proportional to the value, a relatively larger amount of gas can be pumped in the pumping bypass line (P.B.L) than in the pumping line (P.L).

이에 따라, 압력제어밸브(140)에서 설정된 압력값에 따라 가스를 펌핑하면서 가스량 조절밸브(160)에 구비된 피에조밸브(162)와 다이아프램밸브(164)를 통해 펌핑되는 펌핑 가스량을 조절함으로써, 펌핑압력커브에 따라 효과적으로 전지셀(10)의 가스를 펌핑할 수 있다.Accordingly, the amount of pumping gas pumped through the piezo valve 162 and the diaphragm valve 164 provided in the gas amount control valve 160 is adjusted while pumping the gas according to the pressure value set in the pressure control valve 140, The gas of the battery cell 10 can be effectively pumped according to the pumping pressure curve.

상술한 바와 같은 펌핑압력커브는 현재 압력이 최고 압력이면서 진공 압력이 최저 압력인 삼각함수 그래프 개형으로 나타나는데, 가스량조절밸브(160)에 구비되는 피에조밸브(162)와 다이아프램밸브(164)를 통해 초기 펌핑 시 현재 압력에서 완만한 하강곡선을 따라 감소하다가 진공상태까지 급격한 하강곡선을 따라 감소한 후에 다시 완만한 하강곡선을 갖는 펌핑압력커브가 나타나도록 펌핑 가스량이 조절됨으로써, 초기 펌핑 시 압력 감소를 펌핑압력커브에 따라 안정적으로 조절할 수 있다.The pumping pressure curve as described above appears as a trigonometric function graph in which the current pressure is the highest pressure and the vacuum pressure is the lowest pressure. During initial pumping, the amount of pumping gas is adjusted so that the pumping pressure curve with a gentle drop curve appears after decreasing along a gentle drop curve from the current pressure and then decreasing along a sharp drop curve to a vacuum state, thereby reducing the pressure decrease during initial pumping. It can be stably adjusted according to the pressure curve.

이러한 압력 감소를 펌핑압력커브에 따라 안정적으로 조절함으로써, 전지셀(10)의 감압으로 인해 배출되는 가스와 함께 배출될 수 있는 전해액 손실을 미연에 방지할 수 있다.By stably adjusting the pressure reduction according to the pumping pressure curve, loss of electrolyte solution that may be discharged together with gas discharged due to depressurization of the battery cell 10 may be prevented in advance.

제 2 개폐밸브(170)는 펌핑 바이패스라인(P.B.L) 상에 구비되어 펌핑 바이패스라인(P.B.L)을 개방하거나 폐쇄하는 것으로, 가스량조절밸브(160)가 위치하는 펌핑 바이패스라인(P.B.L) 상에 구비되어 가스량조절밸브(160)를 이용한 감압 동작을 선택적으로 차단할 수 있다.The second on/off valve 170 is provided on the pumping bypass line (P.B.L) to open or close the pumping bypass line (P.B.L), and on the pumping bypass line (P.B.L) where the gas amount control valve 160 is located. It is provided in and can selectively block the pressure reduction operation using the gas amount control valve 160.

상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치에서의 디개스 과정에 대해 설명하면, 먼저, 활성화 공정이 완료된 전지셀(10)은 공정챔버(110)의 내부로 투입되어 하부다이(112)에 안착될 수 있다.Describing the degassing process in the battery cell degassing device according to the first embodiment as described above, first, the battery cell 10 on which the activation process has been completed is introduced into the process chamber 110 and disposed in the lower die ( 112) can be settled.

그리고, 공정챔버(110)의 내부의 하부다이(112)에 안착된 전지셀(10)은 실링부(12) 일부에 가스 배출구를 형성하고, 가스 배출구에 가스배출수단(14)을 결합한 후에, 펌핑 라인(P.L)의 일단에 연결시키고, 펌핑 라인(P.L)의 타단에는 진공 펌프(130)를 연결시킬 수 있다.Then, the battery cell 10 seated on the lower die 112 inside the process chamber 110 forms a gas outlet in a portion of the sealing portion 12, and after coupling the gas outlet means 14 to the gas outlet, One end of the pumping line P.L may be connected, and the vacuum pump 130 may be connected to the other end of the pumping line P.L.

여기에서, 펌핑 라인(P.L) 상에는 전지셀(10)의 내부를 감압하여 내부에 존재하는 가스를 펌핑하기 위해서 설정된 압력값에 따라 개폐되는 압력제어밸브(140)가 구비되고, 압력제어밸브(140)를 이용한 펌핑 동작을 선택적으로 차단하기 위한 제 1 개폐밸브(150)가 구비될 수 있다.Here, on the pumping line (P.L), a pressure control valve 140 is provided that opens and closes according to a set pressure value in order to depressurize the inside of the battery cell 10 and pump the gas present therein, and the pressure control valve 140 ) A first opening/closing valve 150 for selectively blocking the pumping operation using may be provided.

아울러, 펌핑 라인(P.L) 상에는 압력제어밸브(140)와 제 1 개폐밸브(150)를 우회하기 위한 펌핑 바이패스라인(P.B.L)이 연결되고, 그 펌핑 바이패스라인(P.B.L) 상에는 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브(162)에 따라 펌핑 가스량을 조절하기 위해 오픈량이 조절되는 다이아프램밸브(164)를 포함하는 가스량조절밸브(160)가 구비되고, 가스량조절밸브(160)를 이용한 펌핑 동작을 선택적으로 차단하기 위한 제 2 개폐밸브(170)가 구비될 수 있다. In addition, a pumping bypass line (P.B.L) for bypassing the pressure control valve 140 and the first on-off valve 150 is connected to the pumping line (P.L), and on the pumping bypass line (P.B.L) according to the input voltage. A gas amount control valve 160 including a diaphragm valve 164 whose open amount is controlled to adjust the pumping gas amount according to the deformed piezo valve 162 is provided, and the pumping operation using the gas amount control valve 160 is selectively performed. A second opening/closing valve 170 for blocking may be provided.

이러한 상태에서, 안정적인 디개스 공정을 수행하기 위한 공정챔버(110) 내부 상태를 유지하기 위해 질량유량계(120)를 통해 공정챔버(110)의 내부에 공기 또는 질소가스의 유량을 조절하여 공급할 수 있다.In this state, in order to maintain an internal state of the process chamber 110 for performing a stable degas process, the flow rate of air or nitrogen gas may be adjusted and supplied to the inside of the process chamber 110 through the mass flow meter 120. .

그리고, 진공펌프(130)를 작동시켜 펌핑 동작을 시작하면서 제 1 개폐밸브(150)를 개방하여 압력제어밸브(140)를 통해 입력 압력값에 따라 펌핑 라인(P.L)에 연결된 전지셀(10)의 내부 가스를 펌핑할 수 있다. 여기에서, 전지셀(10) 내부 가스의 원활한 배출을 위해 상부다이(114)를 통해 전지셀(10)을 가압할 수 있다.Then, the battery cell 10 connected to the pumping line (P.L) according to the input pressure value through the pressure control valve 140 by opening the first opening/closing valve 150 while starting the pumping operation by operating the vacuum pump 130 of the internal gas can be pumped. Here, the battery cell 10 may be pressurized through the upper die 114 to smoothly discharge gas inside the battery cell 10 .

이와 함께, 제 2 개폐밸브(170)를 개방하여 가스량조절밸브(160)를 통해 초기 펌핑 시 삼각함수 그래프 개형(예를 들어 초기에는 완만한 하강곡선을 나타내다가 중기에는 급격한 하강곡선을 나타낸 후 후기에는 완만한 하강곡선을 다시 나타냄)에 대응하는 펌핑압력커브를 형성할 수 있도록 입력 전압을 조절하여 밸브 오픈량을 조절함으로써, 펌핑 가스량을 원활하게 조절하여 진공 상태가 될 때까지 펌핑할 수 있다.In addition, when the second opening/closing valve 170 is opened and the initial pumping is performed through the gas amount control valve 160, the trigonometric function graph is opened (for example, a gradual descending curve is displayed in the early stage, and a rapid descending curve is displayed in the middle stage, followed by a later stage). By controlling the valve opening amount by adjusting the input voltage so as to form a pumping pressure curve corresponding to a gentle falling curve), the amount of pumping gas can be smoothly adjusted and pumped until a vacuum state is reached.

이 후에, 가스량조절밸브(160)를 조절하여 다른 삼각함수 그래프 개형(예를 들어 초기에는 완만한 상승곡선을 나타내다가 중기에는 급격한 상승곡선을 나타낸 후 후기에는 완만한 상승곡선을 다시 나타냄)에 대응하는 펌핑압력커브를 형성할 수 있도록 입력 전압을 조절하여 밸브 오픈량을 조절할 수 있다.Thereafter, the gas amount control valve 160 is adjusted to respond to other trigonometric function graphs (for example, a gentle rising curve is displayed in the early stage, a rapid rising curve is displayed in the middle stage, and a gentle rising curve is displayed again in the later stage). The valve opening amount may be adjusted by adjusting the input voltage so as to form a pumping pressure curve.

한편, 상술한 바와 같은 제 2 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치에서의 디개스 과정에 대해 설명하면, 활성화 공정이 완료된 전지셀(10)은 공정챔버(110)의 내부로 투입되어 하부다이(112)에 안착될 수 있다.Meanwhile, referring to the degassing process in the battery cell degassing apparatus according to the second embodiment as described above, the battery cell 10 on which the activation process has been completed is introduced into the process chamber 110 and disposed in the lower die ( 112) can be settled.

그리고, 공정챔버(110)의 내부의 하부다이(112)에 안착된 전지셀(10)은 실링부(12) 일부에 가스 배출구를 형성하고, 공정챔버(110)의 내부와 연통되도록 펌핑 라인(P.L)의 일단에 연결시키고, 펌핑 라인(P.L)의 타단에는 진공 펌프(130)를 연결시킬 수 있다.In addition, the battery cell 10 seated on the lower die 112 inside the process chamber 110 forms a gas outlet in a portion of the sealing portion 12 and communicates with the inside of the process chamber 110 through a pumping line ( P.L), and the other end of the pumping line (P.L) may be connected to the vacuum pump 130.

여기에서, 펌핑 라인(P.L) 상에는 제 1 실시예에서 설명한 바와 같은 압력제어밸브(140), 제 1 개폐밸브(150), 펌핑 바이패스라인(P.B.L), 가스량조절밸브(160), 제 2 개폐밸브(170) 등이 구비될 수 있다.Here, on the pumping line (P.L), the pressure control valve 140 as described in the first embodiment, the first opening and closing valve 150, the pumping bypass line (P.B.L), the gas amount control valve 160, and the second opening and closing valve A valve 170 or the like may be provided.

이러한 상태에서, 안정적인 디개스 공정을 수행하기 위한 공정챔버(110) 내부 상태를 유지하기 위해 질량유량계(120)를 통해 공정챔버(110)의 내부에 공기 또는 질소가스의 유량을 조절하여 공급할 수 있다.In this state, in order to maintain an internal state of the process chamber 110 for performing a stable degassing process, the flow rate of air or nitrogen gas may be adjusted and supplied to the inside of the process chamber 110 through the mass flow meter 120. .

그리고, 진공펌프(130)를 작동시켜 펌핑 동작을 시작하면서 제 1 개폐밸브(150)를 개방하여 압력제어밸브(140)를 통해 입력 압력값에 따라 펌핑 라인(P.L)에 연결된 진공챔버(110)의 내부 가스를 펌핑할 수 있다.Then, the vacuum chamber 110 connected to the pumping line P.L according to the input pressure value through the pressure control valve 140 by opening the first opening/closing valve 150 while starting the pumping operation by operating the vacuum pump 130 of the internal gas can be pumped.

이 때, 전지셀(10)의 내부 가스는 가스 배출구를 통해 진공챔버(110)의 내부로 배출될 수 있는데, 상부다이(114)를 통해 전지셀(10)을 가압하여 진공챔버(110)의 내부로 전지셀(10)의 내부 가스를 원활하게 배출시킬 수 있다.At this time, the internal gas of the battery cell 10 may be discharged to the inside of the vacuum chamber 110 through the gas outlet, and the battery cell 10 is pressurized through the upper die 114 so that the vacuum chamber 110 Internal gas of the battery cell 10 can be smoothly discharged to the inside.

이와 함께, 제 2 개폐밸브(170)를 개방하여 가스량조절밸브(160)를 통해 초기 펌핑 시 삼각함수 그래프 개형(예를 들어 초기에는 완만한 하강곡선을 나타내다가 중기에는 급격한 하강곡선을 나타낸 후 후기에는 완만한 하강곡선을 다시 나타냄)에 대응하는 펌핑압력커브를 형성할 수 있도록 입력 전압을 조절하여 밸브 오픈량을 조절함으로써, 펌핑 가스량을 원활하게 조절하여 진공 상태가 될 때까지 펌핑할 수 있다.In addition, when the second opening/closing valve 170 is opened and the initial pumping is performed through the gas amount control valve 160, the trigonometric function graph is opened (for example, a gradual descending curve is displayed in the early stage, and a rapid descending curve is displayed in the middle stage, followed by a later stage). By controlling the valve opening amount by adjusting the input voltage so as to form a pumping pressure curve corresponding to a gentle falling curve), the amount of pumping gas can be smoothly adjusted and pumped until a vacuum state is reached.

이 후 과정은 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 전지셀 디개스 장치에서의 디개스 과정과 유사하므로 생략하기로 한다.Since the subsequent process is similar to the degassing process in the battery cell degassing apparatus according to the first embodiment as described above, it will be omitted.

따라서, 본 발명은 전지셀이 위치하는 공정챔버 내부의 가스를 펌핑하는 펌핑 라인 상에 펌핑 가스량을 조절하기 위한 펌핑 바이패스라인을 구비하여 안정적인 펌핑압력커브를 형성함으로써, 전지셀의 가스 배출 시 전해액의 손실을 방지할 수 있다.Therefore, the present invention forms a stable pumping pressure curve by providing a pumping bypass line for adjusting the amount of pumped gas on a pumping line for pumping gas inside a process chamber where the battery cell is located, thereby forming an electrolyte solution when gas is discharged from the battery cell. loss can be avoided.

그리고, 본 발명은 펌핑 바이패스라인에 가스량조절밸브를 구비하여 공정챔버를 진공 상태로 만들기 위한 가스 펌핑 초반에 펌핑압력커브를 안정적으로 형성함으로써, 전지셀의 활성화 과정에서 발생되는 가스를 배출하는 중에 전해액 손실을 미연에 방지할 수 있어 전지셀의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention provides a gas amount control valve in the pumping bypass line to stably form a pumping pressure curve at the beginning of gas pumping to make the process chamber into a vacuum state, thereby discharging the gas generated during the activation process of the battery cell. The loss of the electrolyte solution can be prevented in advance, and thus the performance of the battery cell can be improved.

또한, 본 발명은 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브를 이용하여 다이아프램밸브의 오픈량을 증가시키는 가스량조절밸브를 구비함으로써, 안정적인 초기 펌핑압력커브를 형성하여 전지셀의 디개스 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, the present invention provides a gas amount control valve that increases the open amount of the diaphragm valve using a piezo valve that is deformed according to the input voltage, thereby forming a stable initial pumping pressure curve to effectively perform the degassing process of the battery cell. can

Claims (7)

활성화 공정 후의 전지셀이 내부에 위치하는 공정챔버와,
상기 전지셀 또는 상기 공정챔버중 어느 하나와 펌핑 라인으로 연결되어 상기 전지셀의 내부 가스 배출을 위해 펌핑하는 진공펌프와,
상기 펌핑 라인 상에 구비되어 상기 전지셀의 내부 감압을 위해 개폐되는 압력제어밸브와,
상기 펌핑 라인 상에 상기 압력제어밸브 및 제 1 개폐밸브를 우회하도록 구비되는 펌핑 바이패스라인 상에 구비되어 전해액 손실을 방지하기 위한 펌핑압력커브를 형성하도록 펌핑 가스량을 조절하는 가스량조절밸브를 포함하며,
상기 공정챔버의 내부에 위치하는 상기 전지셀의 실링부 일부에 형성된 가스 배출구에 가스 배출수단을 연결하여 밀폐된 상태로 상기 펌핑 라인과 연결되거나, 혹은 상기 가스 배출구는 상기 공정챔버의 내부와 연통되면서 상기 공정챔버와 상기 펌핑 라인이 연결되고,
상기 가스량조절밸브는, 입력 전압에 따라 변형되는 피에조밸브와, 상기 피에조밸브의 변형에 따라 오픈되어 오픈량이 조절되는 다이아프램밸브를 포함하며,
상기 펌핑압력커브는, 현재 압력이 최고 압력이면서 진공 압력이 최저 압력인 삼각함수 그래프 개형으로 나타나되, 초기 펌핑 시 현재 압력에서 완만한 하강곡선을 따라 감소하다가 진공상태까지 급격한 하강곡선을 따라 감소한 후에 다시 완만한 하강곡선이 나타나도록 상기 펌핑 가스량이 조절되는 전지셀 디개스 장치.A process chamber in which a battery cell after an activation process is located;
A vacuum pump connected to any one of the battery cell or the process chamber by a pumping line and pumping to discharge internal gas of the battery cell;
A pressure control valve provided on the pumping line and opened and closed to depressurize the inside of the battery cell;
A gas amount control valve provided on the pumping bypass line provided to bypass the pressure control valve and the first on-off valve on the pumping line and adjusting the amount of pumped gas to form a pumping pressure curve to prevent electrolyte loss; ,
A gas discharge means is connected to a gas discharge port formed in a part of the sealing part of the battery cell located inside the process chamber and connected to the pumping line in a sealed state, or the gas discharge port communicates with the inside of the process chamber. The process chamber and the pumping line are connected,
The gas amount control valve includes a piezo valve that is deformed according to an input voltage and a diaphragm valve that is opened according to the deformation of the piezo valve and adjusts an open amount,
The pumping pressure curve is shown in the form of a trigonometric function graph in which the current pressure is the highest pressure and the vacuum pressure is the lowest pressure, and at the time of initial pumping, it decreases along a gentle descending curve from the current pressure and then decreases along a rapid descending curve to a vacuum state. A battery cell degassing device in which the pumping gas amount is adjusted so that a gentle descending curve appears again. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 펌핑 라인은, 상기 펌핑 라인을 개방하거나 폐쇄하는 제 1 개폐밸브가 구비되는 전지셀 디개스 장치.According to claim 1,
The battery cell degassing device wherein the pumping line is provided with a first opening/closing valve that opens or closes the pumping line. 제 3 항에 있어서,
상기 펌핑 바이패스라인은, 상기 펌핑 바이패스라인을 개방하거나 폐쇄하는 제 2 개폐밸브가 구비되는 전지셀 디개스 장치.According to claim 3,
The battery cell degassing device wherein the pumping bypass line is provided with a second opening/closing valve that opens or closes the pumping bypass line. 삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 펌핑 바이패스라인은, 라인파이프 직경이 상기 펌핑 라인보다 상대적으로 더 크게 구비되는 전지셀 디개스 장치.According to claim 4,
The pumping bypass line has a line pipe diameter relatively larger than the pumping line. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전지셀 디개스 장치는,
상기 공정 챔버 내부에 공기 또는 질소가스(N2)를 공급하는 질량유량계
를 더 포함하는 전지셀 디개스 장치.The method of any one of claims 1, 3, 4 and 6,
The battery cell degassing device,
Mass flow meter for supplying air or nitrogen gas (N 2 ) into the process chamber
Battery cell degassing device further comprising a.
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