KR102526980B1 - 원통형 이차전지 디개싱 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 이차전지 디개싱 장치에 관한 것으로, 특히 원통형 이차전지에 대한 충방전 공정에서 발생하는 가스를 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하는 진공 흡입 모듈을 통해 흡입 배출할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 이차전지의 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 원통형 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 디개싱을 위한 시간, 노력 및 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 원통형 이차전지 디개싱 장치에 관한 것이다.
본 발명인 원통형 이차전지 디개싱 장치를 이루는 구성수단은, 원통형 이차전지 디개싱 장치에 있어서, 이동 가능하게 배치되는 장착 플레이트; 상기 장착 플레이트에 장착되어 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀; 상기 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하되, 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구에 연결되어 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지 내에서 발생하는 가스를 흡입 배출하는 진공 흡입 모듈을 포함하여 이루어진 것을 한다.

Description

원통형 이차전지 디개싱 장치{Cylindrical secondary battery degassing device}

본 발명은 원통형 이차전지 디개싱 장치에 관한 것으로, 특히 원통형 이차전지에 대한 충방전 공정에서 발생하는 가스를 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하는 진공 흡입 모듈을 통해 흡입 배출할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 이차전지의 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 원통형 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 디개싱을 위한 시간, 노력 및 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 원통형 이차전지 디개싱 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Li-ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-ion Polymer Battery) 등이 있다.

이러한 이차전지 중 높은 에너지밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있고, 리튬 이차전지에는 폴리머형 이차전지, 원통형 이차전지, 각형 이차전지 등이 포함된다.

그러나, 종래의 리튬 이차전지는 고온에서 노출되었을 때 발화/폭발할 위험성이 있다. 또한, 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(local crush) 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우에도, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다. 한 예로서, 전해액 전극 사이의 반응 결과, 가스가 발생하여 전지 내압이 상승하게 되어, 일정 압력 이상에서 리튬 이차전지가 폭발할 수 있다.

리튬 이차전지 내에서 반응에 따라 수소, 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, CnH2n-2 (n=2~5), CnH2n (n=2~5), CnH2n+2(n=1~5)인 탄화수소 및 기타 유기가스종 등의 다양한 종류의 가스가 발생할 수 있다. 이산화탄소 등과 같은 내부 발생 가스는 조건에 따라 충전되면서 다시 원래의 물질로 돌아갈 수 있는 가역적인 것도 있지만 대개는 이차전지 내에서 기체 상태로 남아 내압을 높이고, 전지가 부풀어 오르도록 하는 스웰링 현상을 유발시킨다. 스웰링이 일어난 이차전지는 두께가 커져 전지가 장착되도록 설계된 전자전기 기기에 잘 장착될 수 없거나, 불룩하게 튀어 나온 외관 때문에 불량으로 판단되어 상품으로서의 가치를 잃게 된다.

따라서, 이차전지 내에서 발생하는 가스를 디개싱하여 배출시키거나 또는 포집하여 정확하게 분석하는 것이 매우 중요하다. 리튬이온전지의 작동시에 다양한 가스가 발생하며, 이러한 가스를 디개싱 배출시켜 이차전지의 성능을 떨어지지 않게 하고 기타 많은 문제 발생을 해소할 수 있으며, 더 나아가 발생 가스를 포집하여 발생가스의 조성 및 함량에 대한 정보는 전지소재의 개발, 전지제조공정 최적화, 전지 불량원인의 파악 등에 있어 유용하게 이용된다.

한편, 최근 EV 자동차 및 전동공구 등의 에너지원으로 개발되고 있는 원통형 이차전지로서, 방전용량이 큰 범위에 해당하고 캔 타입으로 된 원통형의 이차전지의 경우에도 디개싱을 통해 가스를 배출시킬 필요가 있고 더 나아가 가스를 포집하여 가스를 분석해야 할 필요성이 있어, 원통형 이차전지 내의 발생된 가스를 충방전 과정에서 디개싱시킬 수 있는 방안이 필요하고, 더 나아가 내부 단락을 피하면서 가스를 채취하는 방법에 대한 기술이 필요하다.

이에 관련하여, 대한민국 등록특허 10-2133646호(이하, "선행기술문헌"이라 함)는 방전용량이 1000mAh 내지 5000mAh의 정도의 범위에 해당하는 원통형 타입의 리튬이온전지를 수용하고, 수용된 원통형 타입의 이차전지에 원터치로 구멍을 뚫어 배출된 이차전지의 가스를 신속하게 포집하는, 충방전 겸용 이차전지 발생가스 포집장치 및 포집방법을 제안하고 있다.

또한, 원통형 이차전지에 대하여 충방전 공정을 진행한 후, 원통형 이차전지 내에 존재하는 가스를 제거하기 위하여 별도의 디개싱 공정을 수행하는 방법이 적용되고 있다.

그런데, 상기 선행기술문헌은 별도의 복잡한 구조의 지그를 이용하고 지그의 측부에서 가스를 포집하는 구조를 가지기 때문에, 불필요하게 구조가 복잡하다는 단점을 가지고, 결과적으로 충방전시 발생된 가스를 디개싱하기 위한 시간, 노력 및 비용이 필요 이상 소요되는 단점을 가지며, 별도의 디개싱 공정을 적용하는 경우 역시 필요 이상의 시간, 노력 및 비용이 소요되는 단점을 가진다.

대한민국 등록특허 10-2133646호(공고일자 : 2020년 07월 13일, 발명의 명칭 : 충방전 겸용 이차전지 발생가스 포집장치 및 포집방법)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 원통형 이차전지에 대한 충방전 공정에서 발생하는 가스를 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하는 진공 흡입 모듈을 통해 흡입 배출할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 이차전지의 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 원통형 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 디개싱을 위한 시간, 노력 및 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 원통형 이차전지 디개싱 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 원통형 이차전지 디개싱 장치를 이루는 구성수단은, 원통형 이차전지 디개싱 장치에 있어서, 이동 가능하게 배치되는 장착 플레이트; 상기 장착 플레이트에 장착되어 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀; 상기 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하되, 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구에 연결되어 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지 내에서 발생하는 가스를 흡입 배출하는 진공 흡입 모듈을 포함하여 이루어진 것을 한다.

여기서, 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구는 상기 원통형 이차전지의 중앙에 형성되고, 상기 진공 흡입 모듈은 상기 충방전용 프로브 핀 내에 삽입 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구는 상기 원통형 이차전지의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되고, 상기 진공 흡입 모듈은 상기 충방전용 프로브 핀에 이격되어 상기 장착 플레이트에 장착 배치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 원통형 이차전지의 위치를 정렬하는 정렬 수단을 더 포함하여 구성되되, 상기 정렬 수단은 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구가 상기 장착 플레이트에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈에 정렬되도록 상기 원통형 이차전지를 회전 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 원통형 이차전지 디개싱 장치에 의하면, 원통형 이차전지에 대한 충방전 공정에서 발생하는 가스를 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하는 진공 흡입 모듈을 통해 흡입 배출할 수 있도록 구성하기 때문에, 원통형 이차전지의 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 원통형 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 디개싱을 위한 시간, 노력 및 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 장점이 발생된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치의 개략적인 단면도와 저면도를 보여준다.
도 2는 도 1에 적용되는 원통형 이차전지의 평면도와 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치의 개략적인 단면도와 저면도를 보여준다.
도 4는 도 3에 적용되는 원통형 이차전지의 평면도와 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 원통형 이차전지 디개싱 장치에 포함되는 정렬 수단의 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 원통형 이차전지 디개싱 장치에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응되는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지는 않는다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 동작 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 동작이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수도 있다.

도 1 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치의 개략적인 단면도와 저면도를 보여준다.

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치(100)는 원통형 이차전지(10)의 충방전시 발생되는 가스를 디개싱하기 위한 장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치(100)는 장착 플레이트(30), 상기 장착 플레이트(30)에 장착되어 이동할 수 있는 충방전용 프로브 핀(50) 및 상기 충방전용 프로브 핀(50)과 함께 이동하여 충방전시 발생되는 가스를 흡입 배출하여 디개싱하는 진공 흡입 모듈(70)을 포함하여 구성된다.

상기 장착 플레이트(30)는 원통형 이차전지의 충방전 장치에 이동 가능하게 배치된다. 여기서 상기 장착 플레이트(30)는 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 안정된 상태를 유지하면서 수직 방향 또는 수평 방향 또는 경사 방향으로 이동될 수 있다면 다양한 형태 및 요소로 구성할 수 있다.

예를 들어, 상기 장착 플레이트(30)는 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 소켓 등을 통해 전기적으로 연결되어 장착될 수 있는 핀 보드(board)일 수 있다. 상기 핀 보드는 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 전기적으로 연결된 상태로 안정적으로 장착될 수 있도록 하고, 상기 원통형 이차전지의 충방전을 위해 상기 충방전용 프로브 핀(50)에 전원을 공급하거나 신호를 송수신하여 충방전 동작이 수행될 수 있도록 한다. 상기 핀 보드는 상기 핀 보드에 장착된 충방전용 프로브 핀(50)이 수직 방향 또는 수평 방향 또는 경사 방향으로 이동될 수 있도록 이동 가능하게 배치된다. 상기 장착 플레이트(30)로서 상기 핀 보드는 별도의 구동 수단에 의하여 이동될 수 있다.

또한, 상기 장착 플레이트(30)는 상기 핀 보드와 별도로 마련된 이동 플레이트일 수 있다. 상기 장착 플레이트로서 상기 이동 플레이트에는 상기 핀 보드가 안정적으로 장착될 수도 있다. 상기 이동 플레이트는 상기 핀 보드에 장착된 충방전용 프로브 핀(50)이 수직 방향 또는 수평 방향 또는 경사 방향으로 이동될 수 있도록 이동 가능하게 배치된다. 상기 장착 플레이트(30)로서 상기 이동 플레이트는 별도의 구동 수단에 의하여 이동될 수 있다.

여기서 상기 장착 플레이트(30)는 상기 충방전용 프르브 핀(50)이 다양한 방향으로 이동될 수 있도록 별도의 구동 수단에 의하여 이동될 수 있도록 배치되는데, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 반드시 상기 원통형 이차전지(10)의 상부에서 수직 방향으로 이동될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 장착 플레이트(30)에는 상술한 바와 같이, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 장착된다. 상기 충방전용 프로브 핀(50)은 상기 장착 플레이트(30)에 장착되어 원통형 이차전지(10)의 충방전을 위해 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되는 동작을 수행한다.

구체적으로, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)는 전극(13)을 구비하고 있다. 상기 원통형 이차전지(10)의 전극은 다양한 위치에 배치될 수도 있지만, 본 발명에 따른 원통형 이차전지(10)의 전극(13)은 상기 원통형 이차전지(10)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 원통형 이차전지(10)에 대한 충방전 공정을 수행하기 위해서, 상기 원통형 이차전지(10)에 전압 및 전류를 인가하고, 전압 및 전류 값을 측정해야 한다. 이를 위해, 충방전 장치를 구성하는 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된다.

상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)은 상술한 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 상부에 형성되고, 더 나아가 중앙 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 전극(13)은 상기 원통형 이차전지(10)의 상부 중앙 부분 이외의 부분에 위치할 수도 있지만, 본 발명에서는 중앙 부분에 위치하는 것을 고려한다.

충방전 과정에서, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분에 형성되는 전극(13)에 전기적으로 접촉하기 위하여, 상기 충방전용 프로브 핀(50)은 상기 장착 플레이트(30)에 장착된 상태로 수직 방향으로 이동하고, 하강 동작을 통해 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 전기적으로 접촉하는 동작을 수행할 수 있다.

따라서, 상기 장착 플레이트(30)는 별도의 구동 수단에 의해 수직 방향으로 이동될 수 있도록 동작하되, 수직 하강 동작에 의해 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉될 수 있도록 구동 제어되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되어 전기적으로 연결되면, 전압 및 전류를 인가하여 상기 원통형 이차전지(10)에 대한 충방전 공정 및 테스트를 수행할 수 있다. 그런데, 이 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지(10)내에서 가스가 발생하고, 이 가스는 외부로 배츨하여 디개싱할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치(100)는 별도로 이동 및 배치되는 것이 아니라, 원통형 이차전지(10)의 충방전을 위해 이동 및 배치되는 상기 충방전용 프로브 핀(50)과 함께 이동할 수 있고, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태에서 상기 원통형 이차전지(10) 내에서 발생하는 가스를 흡입 배출하여 디개싱할 수 있는 진공 흡입 모듈(70)을 구비한다.

상기 진공 흡입 모듈(70)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 충방전용 프로브 핀(50)과 함께 이동하되, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 연결되어 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지(10) 내에서 발생하는 가스를 흡입 배출하는 동작을 수행한다.

구체적으로, 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 원통형 이차전지(10)에 대한 충방전 공정을 수행하기 위해, 상기 장착 플레이트(30)를 하강 구동하여 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태가 되면, 상기 원통형 이차전지(10)에 형성되는 가스 배출구(11)에 연결된 상태를 유지한다. 즉, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태에 있을 때, 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 원통형 이차전지(10)의 상부에 형성되는 가스 배출구(11)에 연결된 상태가 된다.

상기 원통형 이차전지(10)에 형성되는 상기 가스 배출구(11)는 상기 원통형 이차전지(10)의 상부에 위치한다. 구체적으로, 상기 가스 배출구(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 위치하여 형성될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어나서 위치하여 형성될 수도 있다. 이에 대한 구체적인 사항에 대해서는 후술하겠다.

상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 상기 진공 흡입 모듈(70)이 연결되어 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지(10) 내에서 발생된 가스가 용이하게 배출될 수 있는 구조를 가진다면 다양한 형태 및 배치로 구성될 수 있다.

상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태가 될 때, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 용이하게 연결되고, 연결된 상태에서 외부와 기밀이 유지될 수 있도록 밀폐 상태에 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 진공 흡입 모듈(70)의 하부에는 진공 패드(71)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 진공 패드(71)는 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 수직 방향으로 하강하여 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태가 될 때, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 밀착 또는 연결되어 외부와 차단되는 밀폐 상태를 유지할 수 있다.

이와 같은 상태에서, 별도로 구성되는 진공 흡입 장치(미도시)가 상기 진공 흡입 모듈(70)의 상측에 연결되어 흡입 동작을 수행하면, 상기 진공 흡입 모듈(70) 내부가 진공 상태가 되면서 상기 원통형 이차전지(10) 내에 발생하는 가스가 상기 가스 배출구(11) 및 상기 진공 흡입 모듈(70)을 통해 외부로 흡입 배출되어 디개싱될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 상술한 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 위치하여 형성될 수도 있고, 중앙에 벗어난 위치에 형성될 수도 있다.

구체적으로 살펴보면, 일 형태에 따른 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 형성되고, 상기 진공 흡입 모듈(70)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 충방전용 프로브 핀(50) 내에 삽입 배치되는 것이 바람직하다.

상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 형성되기 때문에, 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13) 내측에 또는 인접되어 형성될 수 있다. 상기 충방전용 프로브 핀(50)은 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되고, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 형성되기 때문에, 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 충방전용 프로브 핀(50) 내에 삽입 배치되는 것이 구조적으로 가장 바람직하다.

결과적으로, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 장착 플레이트(30)의 수직 하강 이동에 따라 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태가 되면, 상기 충방전용 프로브 핀(50) 내에 삽입 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)의 진공 패드(71)가 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있다.

다른 형태에 따른 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되고, 이에 대응하여 상기 진공 흡입 모듈(70)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 충방전용 프로브 핀(50)에 이격되어 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 것이 바람직하다.

상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)는 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되기 때문에, 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에 형성되는 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 이격되어 형성될 수 있다. 상기 충방전용 프로브 핀(50)은 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분에 형성되는 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되고, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되기 때문에, 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 충방전용 프로브 핀(50)에 이격되어 배치되되, 상기 충방전용 프로브 핀(50)과 함께 이동할 수 있도록 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 것이 구조적으로 가장 바람직하다.

결과적으로, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 장착 플레이트(30)의 수직 하강 이동에 따라 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉된 상태가 되면, 상기 충방전용 프로브 핀(50)에 이격되어 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)의 진공 패드(71)가 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되는 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있다.

여기서 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 수직 하강하여 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되는 과정에서, 상기 충방전용 프로브 핀(50)과 함께 이동하여 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙에서 벗어난 위치에 형성되는 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있도록, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 장착되는 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 장착 플레이트(30)가 일정 스트로크로 수직 하강하면, 상기 충방전용 프로브 핀(50)은 상기 원통형 이차전지(10)의 전극(13)에 접촉되고, 이와 동시에 상기 진공 흡입 모듈(70)은 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 원통형 이차전지 디개싱 장치(10)에 의하면, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분 상측에 정렬된 상태로 수직 하강함에 따라, 상기 진공 흡입 모듈(70)이 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있는 상태가 될 수 있다.

반면, 도 3 및 도 4에 도시된 원통형 이차전지 디개싱 장치(10)에 의하면, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분 상측에 정렬된 상태로 수직 하강하더라도, 상기 진공 흡입 모듈(70)이 상기 충방전용 프로브 핀(50)에 이격되어 상기 장착 플레이트(30)에 장착되고 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분에서 벗어난 위치에 형성되기 때문에, 상기 진공 흡입 모듈(70)이 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있는 상태를 보장할 수 없다.

이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치(100)는 도 5에 도시된 정렬 수단(90)을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명에 따른 원통형 이차전지 디개싱 장치(100)는 상기 원통형 이차전지(10)의 위치를 정렬하는 정렬 수단(90)을 더 포함하여 구성되되, 상기 정렬 수단(90)은 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)에 정렬되도록 상기 원통형 이차전지(10)를 회전 구동하는 동작을 수행한다.

구체적으로, 상기 정렬 수단(90)은 도 4에 도시된 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)와 상기 장착 플레이트(30)에 장착되는 상기 진공 흡입 모듈(70)이 수직 방향으로 정렬될 수 있도록 상기 원통형 이차전지(10)를 회전 구동하는 동작을 수행한다. 따라서, 상기 정렬 수단(90)에 의해 정렬된 상태에서, 상기 충방전용 프로브 핀(50)이 상기 원통형 이차전지(10)의 중앙 부분 상측에 정렬된 상태로 수직 하강하면, 상기 진공 흡입 모듈(70)이 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)에 통하도록 접촉 또는 연결될 수 있다.

상기 정렬 수단(90)에 의한 상기 원통형 이차전지(10)의 정렬 과정은 충방전을 위한 복수의 원통형 이차전지를 수용 장착하는 트레이(tray)에 이재하기 전 또는 후에 진행될 수 있다. 즉, 상기 원통형 이차전지(10)는 충방전용 트레이에 이재되기 전에 상기 정렬 수단(90)에 의해 정렬되고, 정렬된 상태로 상기 충방전용 트레이에 이재될 수도 있고, 경우에 따라서는 충방전용 트레이에 먼저 이재된 후 상기 충방전용 트레이에 장착된 상태에서 상기 정렬 수단(90)에 의해 정렬되는 과정을 수행받을 수도 있다.

전자의 경우에는 상기 정렬 수단(90)이 상기 충방전용 트레이와 이격되어 별도로 구성될 수 있고, 후자의 경우에는 상기 정렬 수단(90)이 상기 충방전용 트레이에 장착 배치되거나 또는 인접되어 배치될 수 있다. 후자의 경우는 전자의 경우와 달리, 상기 정렬 수단(90)에 의해 상기 충방전용 트레이에 장착된 상태의 복수의 원통형 이차전지(10)가 동시에 정렬 과정을 수행받을 수 있기 때문에, 충방전을 위한 복수의 원통형 이차전지(10)에 대한 정렬 과정에 소요되는 시간, 노력 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

상기 정렬 수단(90)은 상기 원통형 이차전지(10)를 회전 구동하여 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)과 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 수직 방향으로 정렬된 상태를 수행할 수 있다면 다양한 형태 및 방법으로 구성할 수 있다.

상기 정렬 수단(90)에 대한 구체적인 예시의 구성을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정렬 수단(90)은 상기 원통형 이차전지(10)가 이탈되지 못하도록 접촉 지지하는 아이들(idle) 롤러(93), 상기 아이들 롤러(93)에 접촉 지지된 상태의 원통형 이차전지(10)를 회전시키도록 구동하는 구동 롤러(95), 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)의 위치를 촬영하는 비젼부(91) 및 상기 비젼부(91)에서 전송되는 촬영 정보를 통해 파악된 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)의 위치를 고려하여 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)과 수직 방향으로 정렬된 상태가 되도록 상기 구동 롤러(95)를 구동 제어하는 제어부(97)를 포함하여 구성된다.

상기 아이들 롤러(93)는 상기 구동 롤러(95)에 의해 상기 원통형 이차전지(10)가 회전 구동될 때, 상기 원통형 이차전지(10)가 이탈되지 못하도록 상기 원통형 이차전지의 측면을 접촉 지지한다. 상기 아이들 롤러(93)는 적어도 두개 이상으로 구성되고, 이 적어도 두개 이상의 아이들 롤러(93)는 서로 이격 배치되되, 각각 상기 원통형 이차전지(10)의 측면을 접촉 지지하도록 배치된다. 상기 각 아이들 롤러(93)는 상기 원통형 이차전지(10)를 접촉 지지하되 상기 구동 롤러(95)에 의해 회전 구동될 때, 상기 원통형 이차전지(10)가 저항없이 자연스럽게 회전될 수 있도록 한다.

상기 구동 롤러(95)는 상기 제어부(97)의 구동 제어에 따라 상기 원통형 이차전지(10)를 회전시키는 동작을 수행한다. 이를 위하여 상기 구동 롤러(95)는 상기 원통형 이차전지(10)의 측면에 접촉된 상태가 되도록 배치되고, 상기 제어부(97)의 구동 제어에 따라 회동되어 상기 원통형 이차전지(10)를 회전시킬 수 있다. 이 과정에서 상기 원통형 이차전지(10)는 상기 아이들 롤러(93)에 회전 가능하게 접촉 지지된 상태에서 상기 구동 롤러(95)에 의해 회전 구동되기 때문에, 이탈되지 않는 상태로 회전될 수 있다. 결과적으로, 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)과 수직 방향으로 정렬된 상태가 될 수 있다.

상기 비젼부(91)는 상기 원통형 이차전지(10)를 촬영하여 상기 제어부(97)에 전송한다. 그러면, 상기 제어부(97)는 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)의 위치를 파악할 수 있고, 이 파악된 가스 배출구(11)의 위치를 고려하여 상기 원통형 이차전지(10)의 회전값을 산출할 수 있으며, 이를 통해 상기 구동 롤러(95)의 회전 구동 값을 산출할 수 있다. 결과적으로, 상기 제어부(97)는 상기 비젼부(91)에서 전송되는 상기 원통형 이차전지(10)의 촬영 정보를 통해 파악할 수 있는 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)의 위치를 고려하여 상기 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 상기 진공 흡입 모듈(70)과 수직 방향으로 정렬된 상태가 되도록 상기 구동 롤러(95)를 구동 제어할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 정렬 수단(90)이 상술한 충방전용 트레이에 장착 배치 또는 인접 배치되는 경우, 상기 아이들 롤러(93)와 상기 구동 롤러(95)는 상기 충방전용 트레이에 장착되는 각각의 원통형 이차전지(10)에 일대일 대응하여 배치될 수 있고, 상기 비젼부(91)는 상기 충방전용 트레이에 장착되는 복수의 원통형 이차전지(10)를 촬영할 수 있도록 적어도 하나로 구성되되, 고정 배치되거나 또는 복수개의 원통형 이차전지(10)를 스캔할 수 있도록 이동 가능하게 배치될 수 있다.

결과적으로, 상기 제어부(97)는 상기 비젼부(91)에서 촬영한 상기 충방전용 트레이에 장착된 복수의 원통형 이차전지(10)에 대해 촬영 정보를 통해 각각의 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11) 위치를 파악할 수 있고, 이를 고려하여 각각의 원통형 이차전지(10)에 대응하여 배치되는 상기 구동 롤러(95)를 구동 제어하여, 각 원통형 이차전지(10)의 가스 배출구(11)가 상기 장착 플레이트(30)에 장착 배치되는 대응하는 진공 흡입 모듈(70)과 수직 방향으로 정렬된 상태가 되도록 상기 구동 롤러(95)를 구동 제어할 수 있다.

한편, 상기 아이들 롤러(93)와 상기 구동 롤러(95)가 상기 충방전용 트레이에 장착되는 각각의 원통형 이차전지(10)에 일대일 대응하여 배치되는 경우, 상기 아이들 롤러(93)와 상기 구동 롤러(95)는 상기 원통형 이차전지(10)가 충방전용 트레이에 로딩 또는 언로딩되는 과정에서 간섭을 주지 않기 위하여 이동 가능하게 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 원통형 이차전지(10)가 충방전용 트레이에 로딩 또는 언로딩되는 과정에서, 상기 아이들 롤러(93)와 상기 구동 롤러(95)는 상기 원통형 이차전지(10)의 장착 위치로부터 이격된 상태를 유지하고, 상기 원통형 이차전지(10)가 상가 충방전용 트레이에 로딩되어 장착되면, 상기 원통형 이차전지(10)의 측면에 접촉 배치되도록 이동 구동되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명인 원통형 이차전지 디개싱 장치에 의하면, 원통형 이차전지에 대한 충방전 공정에서 발생하는 가스를 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하는 진공 흡입 모듈을 통해 흡입 배출할 수 있도록 구성하기 때문에, 원통형 이차전지의 제조 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 원통형 이차전지의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 디개싱을 위한 시간, 노력 및 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 차별화된 효과를 발휘할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10 : 원통형 이차전지 11 : 가스 배출구
13 : 전극 30 : 장착 플레이트
50 : 충방전용 프로브 핀 70 : 진공 흡입 모듈
71 : 진공 패드 90 : 정렬 수단
91 : 비젼부 93 : 아이들(idle) 롤러
95 : 구동 롤러 97 : 제어부
100 : 원통형 이차전지 디개싱 장치

Claims (4)

1. 원통형 이차전지 디개싱 장치에 있어서,
   이동 가능하게 배치되는 장착 플레이트;
   상기 장착 플레이트에 장착되어 원통형 이차전지의 충방전을 위해 원통형 이차전지의 전극에 접촉되는 충방전용 프로브 핀;
   상기 충방전용 프로브 핀과 함께 이동하되, 상기 원통형 이차전지의 가스 배출구에 연결되어 충방전 과정에서 상기 원통형 이차전지 내에서 발생하는 가스를 흡입 배출하는 진공 흡입 모듈을 포함하되,
   상기 원통형 이차전지의 가스 배출구는 상기 원통형 이차전지의 중앙에 형성되고, 상기 진공 흡입 모듈은 상기 충방전용 프로브 핀 내에 삽입 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 이차전지 디개싱 장치.
   
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