KR102557182B1 - 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈 - Google Patents

전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지 파우치 내의 배터리 셀을 충전하는 과정에서 파우치 내부 가스를 효과적으로 디가싱(degassing)하고, 디가싱 공정이 이루어지는 흡입구에 잔존하는 전해액 및 이물질을 석션(suction)하여 제거할 수 있는 이차전지 가스제거모듈를 제공하는 것이다.

Description

전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈{Secondary battery degassing module with electrolyte removal function}
본 발명은 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈에 관한 것으로서, 한 쌍의 프레임바(110, 110`)가 형성되고, 상기 프레임바(110, 110`) 사이에 전진 또는 후진 이동하는 렉기어샤프트(120)가 형성되는 본체부(100);와, 상기 렉기어샤프트(120)와 연결되는 제1 가스제거모듈부(600);과, 상기 프레임바(110, 110`)에 연결되는 제2 가스제거모듈부(700) 및 상기 가압지그(10)의 상부측면에 형성되어 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 제거하는 전해액제거부(800);로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 2차 전지(Secondary battery)는) 충전 및 방전이 가능한 하나 이상의 전기화학 셀로 구성된 배터리이다.
이러한 2차 전지는 배전 네트워크를 안정화하기 위해 연결된 버튼 셀에서 메가와트 시스템에 이르기까지 다양한 모양과 크기로 생산되며 납산(lead acid), 니켈 카드뮴(NiCd), 니켈 수소(NiMH), 리튬 이온(Li-ion), 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 등 여러 가지 전극 재료와 전해질의 조합이 사용된다.
2차 전지의 경우, 일반적으로는 일회용 배터리보다 초기 비용이 많이 들지만 교체하기 전 여러 번 충전 할 수 있음으로 총 소요 비용과 환경 영향이 훨씬 적은 것이 장점이다. 일부 2차 전지 유형은 일회용 유형과 동일한 크기 및 전압으로 사용할 수 있으며 교환식으로 사용할 수 있다.
한편, 2차 전지는 크게 극판공정, 조립공정 및 화성공정을 통해 제조되고, 전지의 외부 케이스에 따라 코인형, 원통형, 각형 및 파우치형으로 구분된다.
특히, 최근에 사용량이 많아지고 있는 파우치형의 경우, 조립공정에 있어 먼저, 금형에서 프레스로 파우치 케이스 성형하고, 전극포켓 및 공기포켓을 성형한 다음 카드 모양으로 컷팅한 전극을 매거진에 담아서 장비에 장착한다. 이후, 양극 음극 단자 역할을 하는 니켈 탭과 하나로 만든 양 음극 탭을 초음파로 용접한 다음 젤리롤을 전극 포켓 넣고 파우치 덮개 덮은 후 전해액 주입하고 진공실링을 하고 충방전에 의해 전지를 활성화 하는 과정에서 발생하는 가스를 제거하는 디가싱(degassing) 공정을 거쳐 밀봉한 후 화성공정을 진행하게 된다.
한편, 기존의 경우, 파우치형의 전지를 제조하는 과정에서 디가싱을 위한 별도의 장비가 도입되지 않아 가스를 완전히 제거하지 못한 상태에서 후공정이 수행됨으로써, 형상변형, 품질 저하 등의 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 디가싱 공정시, 반복적인 공정으로 인하여 흡입구 부분에 전해액 및 이물질이 퇴적되어 공정효율이 저하되는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-2217443호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이차전지 파우치 내의 배터리 셀을 충전하는 과정에서 파우치 내부 가스를 효과적으로 디가싱(degassing)하고, 디가싱 공정이 이루어지는 흡입구에 잔존하는 전해액 및 이물질을 석션(suction)하여 제거할 수 있는 이차전지 가스제거모듈를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈는, 한 쌍의 프레임바(110, 110`)가 형성되고, 상기 프레임바(110, 110`) 사이에 전진 또는 후진 이동하는 렉기어샤프트(120)가 형성되는 본체부(100);와, 상기 렉기어샤프트(120)와 연결되는 제1 가스제거모듈부(600);과, 상기 프레임바(110, 110`)에 연결되는 제2 가스제거모듈부(700) 및 상기 가압지그(10)의 상부측면에 형성되어 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 제거하는 전해액제거부(800);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전해액제거부(800)는, 내측에 유로(820)가 형성되는 진공챔버(810)와, 상기 진공챔버(810)의 상부에 복수개가 배치된 상태에서 상기 유로(820)와 연결되어 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 흡입하는 석션부재(830)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석션부재(830)는, 상기 진공챔버(810)의 상부에 형성되는 바디(831)와, 상기 바디(831)의 내측 및 전, 후면측에 형성되어 상기 유로(820)와 연통되는 유로공(832)과, 상기 바디(831)의 전, 후면측에 형성된 상기 유로공(832)에 각각 결합되는 탄성패드(833) 및 상기 탄성패드(833)에 타공형성되어 상기 유로공(832)와 연통되는 제5 흡입공(834)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 렉기어샤프트(120)와 결합되되, 양측에 안내레일(210, 210`)이 각각 형성되는 고정블럭(200);과, 내측에 상기 안내레일(210, 210`)과 연결되는 연결레일(310, 310`)이 각각 형성되고, 양측에 상기 프레임바(110, 110`)와 연결되는 연결체(320, 320`)가 형성되는 이동블럭(300);과, 상기 고정블럭(200)의 전면측에 결합되는 제1 연결플레이트(400);와, 상기 이동블럭(300)의 후면측에 결합되는 제2 연결플레이트(500);가 더 구성되고, 상기 제1 가스제거모듈부(600)는, 상기 제1 연결플레이트(400)의 후면측에 연결되어 상기 파우치의 전면측 표면의 일부를 뚫고, 상기 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하고, 상기 제2 가스제거모듈부(700)는, 상기 제2 연결플레이트(500)의 전면측에 연결되어 상기 파우치의 후면측 표면의 일부를 뚫고, 상기 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)는, 중앙에 제1 흡입공(611, 711)이 타공형성되고, 내측 및 상부측에 상기 제1 흡입공(611, 711)과 연결되는 배출라인(612, 712)이 형성되며, 상기 제1 흡입공(611, 711) 부근에 제2 흡입공(613, 713)이 타공형성되고, 내측 및 상부측에 상기 제2 흡입공(613, 713)과 연결되는 흡착라인(614, 714)이 형성되는 몸체(610, 710)와, 상기 제1, 2 흡입공(611, 711, 613, 713)에 연통되는 제3, 4 흡입공(621, 622, 721, 722)이 형성되는 메인흡착패드(620, 720)와, 상기 메인흡착패드(620, 720)의 둘레에 위치되는 히팅블럭(630, 730)과, 상기 몸체(610, 710)의 내측에 형성되어 상기 제1 흡입공(611, 711) 및 제3 흡입공(621, 721)을 관통하는 피어싱부(640, 740)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 연결플레이트(400)의 양측에는, 수직으로 형성되는 제1 메인핀(411) 및 상기 제1 메인핀(411)의 말단에 후면방향으로 소정 절곡된 제1 안내핀(412)을 포함하는 제1 파우치진입안내핀(410)이 형성되고, 상기 제2 연결플레이트(500)의 양측에는, 수직으로 형성되는 제2 메인핀(511) 및 상기 제2 메인핀(511)의 말단에 전면방향으로 소정 절곡된 제2 안내핀(512)을 포함하는 제2 파우치진입안내핀(510)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 가스제거모듈부(600)의 상기 히팅블럭(630)의 내측 둘레에는 가열홈(631)이 함몰형성되고, 상기 제2 가스제거모듈부(700)의 상기 히팅블럭(730)의 내측 둘레에는 상기 가열홈(631)에 삽입되는 가열돌기(731)가 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 가스제거모듈부(600)의 상기 피어싱부(640)와 상기 제2 가스제거모듈부(600)의 상기 피어싱부(740)는 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 디가싱 공정이 이루어지는 흡입구에 잔존하는 전해액 및 이물질을 석션(suction)하여 제거함으로써, 공정의 정확성 및 효율성을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 한 쌍의 피어싱부가 서로 엇갈리게 배치되어 파우치의 양측면을 잡아당긴 상태에서 타공이 이루어져 파우치가 찢어서 파우치 내측 양쪽이 붙어버리는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 피어싱부에 의해 뚫린 파우치 표면 주위를 한 쌍으로 이루어진 요철형태구조의 히팅블럭을 이용하여 가열가압함으로써, 열융착을 통한 뚫린 부위의 긴밀한 밀폐가 이루어진다는 장점이 있다.
또한, 가압지그에 안착된 파우치가 디가싱 공정을 위해 제1, 2 가스제거모듈사이로 진입하는 과정에서 파우치가 제1, 2 파우치진입안내핀에 의해 제1, 2 가스제거모듈 사이에 정확히 위치됨으로써, 공정 효율성이 증가된다는 장점이 있다.
또한, 구조적으로 상부에 공간을 확보하여 제1, 2 가스제거모듈과 연결되는 전원선, 센서연결선 등의 케이블들을 상부측으로 빼냄으로써, 장치의 유지 및 보수가 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 가압지그 상에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈이 위치된 모습을 보인 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 전해액제거부의 모습을 보인 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제1, 2 가스제거모듈 사이에 전해액제거부가 위치된 모습을 보인 측면도
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 평면 모습을 보인 평면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 일부분을 확대한 모습을 보인 확대도
도 7은 도 6의 확대한 “A”부분의 제1 가스제거모듈이 이동하는 모습을 보인 실시예도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 일부분 분해된 모습을 보인 분해사시도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제2 가스제거모듈의 모습을 보인 사시도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제2 가스제거모듈의 분해된 모습을 보인 분해사시도
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제2 가스제거모듈의 정면 모습을 보인 정면도
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제1, 2 가스제거모듈의 단면 모습을 보인 단면도
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈의 구성 중 제1, 2 가스제거모듈의 단면 모습을 보인 단면도
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1)를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
설명에 앞서, 본 발명의 명확한 설명을 위해, 도 3을 기준으로 우측을 일측/ /후면/후진방향, 좌측의 타측/전면/전진방향으로 설정한다는 것에 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 구성요소들 중 대부분의 구성요소들은 도 1에 나타낸 것과 같이, 본체부(100)의 중앙측을 중심으로 동일한 구조가 2개로 대칭형성되어 있고, 설명은 중복설명을 피하기 위해 한쪽의 구성요소들만 설명하기로 한다.
이하, 도 1, 도 3, 도 4 또는 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 가스제거모듈(1)은 크게, 본체부(100), 고정블럭(200), 이동블럭(300), 제1 연결플레이트(400), 제2 연결플레이트(500), 제1 가스제거모듈(600) 및 제2 가스제거모듈(700)로 구성된다.
먼저, 본체부(100)에 대하여 설명한다. 상기 본체부(100)는, 도 1에 나타낸 것과 같이, 복수개의 파우치가 놓여지는 가압지그(10)의 상부에 설치되어 외부에 구비된 충방전기를 통해 상기 파우치 내부에 배터리셀을 충전하는 과정에서 발생되는 가스를 제거하는 역할의 제1, 2 가스제거모듈(600, 700)의 상, 하, 좌, 우 및 전진, 후진 등의 위치를 조절해 주는 구성요소로서, 프레임바(110, 110`), 렉기어샤프트(120), 레일플레이트(130), 수평압실린더(140), 수직압실린더(150) 및 렉기어샤프트구동실린더(170)로 구성된다.
상기 프레임바(110, 110`)는 도 6에 나타낸 것과 같이, 제1 연결플레이트(400) 및 제2 연결플레이트(500)에 각각 결합되는 제1 가스제거모듈(600) 및 제2 가스제거모듈(700)의 전, 후진이동을 가이드하는 구성요소로서, 상부프레임(111, 111`)과 하부프레임(112, 112`)로 구성되고, 상기 하부플레프레임(112, 112`)에는 연결체돌기(321, 321`)가 삽입되어 제1 연결플레이트(400) 및 제2 연결플레이트(500)의 전, 후진 이동을 안내하는 삽입홈(113)이 길이방향으로 길게 함몰형성된다.
상기 렉기어샤프트(120)는 도 5에 나타낸 것과 같이, 상기 프레임바(110, 110`) 사이 공간에 위치되어 렉기어샤프트구동실린더(170)의 구동에 따라 전진 또는 후진 이동하는 구성요소로서, 상기 렉기어샤프트(120)에는 고정블럭(200)이 결합되어 상기 고정블럭(200)과 구조 상 연결되는 상기 제1 가스제거모듈(600) 및 상기 제2 가스제거모듈(700)의 전, 후진 이동을 가능하게 한다.
상기 레일플레이트(130)는 도 4에 나타낸 것과 같이, 상기 프레임바(110, 110`)의 하부에 설치되고, 상부에는 한 쌍의 수평레일(131)이 형성되어 상기 수평레일(131)을 따라 상기 프레임바(110, 110`)가 좌, 우 이동하는 것을 가이드 하는 구성요소로서, 상기 레일플레이트(130)에는 상기 프레임바(110, 110`)에 결합되는 수평샤프트와 연결되어 상기 프레임바(110, 110`)의 좌, 우 이동이 가능하도록 구동력을 제공하는 수평압실린더(140)가 형성된다.
또한, 상기 레일플레이트(130)에는 도 3에 나타낸 것과 같이, 상기 프레임바(110, 110`)에 결합되는 수직샤프트와 연결되어 상기 프레임바(110, 110`)의 상, 하 이동이 가능하도록 구동력을 제공하는 수직압실린더(150)가 형성된다.
다음으로, 고정블럭(200)에 대하여 설명한다. 상기 고정블럭(200)는 도 6 또는 도 8에 나타낸 것과 같이, 상기 렉기어샤프트(120)의 상, 하 방향으로 결합되는 구성요소로서, 상기 고정블럭(200)과 결합되는 제1 연결플레이트(400)가 상기 렉기어샤프트(120)에 고정결합되는 것을 가능하게 한다.
한편, 상기 고정블럭(200)의 양측에는 후술할 연결레일(310, 310`)과 연결되어 상기 연결레일(310, 310`)을 따라 상기 제1 연결플레이트(400)가 전, 후진 이동을 할 수 있도록 안내레일(210, 210`)이 각각 형성된다.
다음으로, 이동블럭(300)에 대하여 설명한다. 상기 이동블럭(300)은 도 6 또는 도 8에 나타낸 것과 같이, 상기 프레임바(110, 110`) 및 상기 고정블럭(200)에 연결되어 상기 렉기어샤프트(120)의 이동에 따라 상기 고정블럭(200)과 함께 전, 후진 되거나, 파우치 내의 가스제거공정시에는 상기 고정블럭(200)의 전, 후진 이동을 가이드 하는 구성요소로서,
상기 이동블럭(300)의 내측에는 상기 안내레일(210, 210`)과 연결되어 파우치 내의 가스제거공정시, 상기 제1 연결플레이트(400)의 전, 후진 이동을 가이드 하는 연결레일(310, 310`)이 각각 형성된다.
또한, 상기 이동블럭(300)의 양측에는 상기 프레임바(110, 110`)와 연결되는 연결체(320, 320`)가 형성되고, 상기 연결체(320, 320`)의 하부에는 상기 삽입홈(113)에 삽입되어 상기 이동블럭(300)의 전, 후진 이동을 가이드 하는 연결체돌기(321, 321`)이 돌출형성된다.
한편, 상기 이동블럭(300)에는 수직방향으로 통공이 타공형성되어 상기 제1, 2 가스제거모듈(600)의 전원선, 센서연결선 등의 케이블을 상기 프레임바(110, 110`)의 상부측으로 빼낼 수 있게 해 준다.
다음으로, 제1 연결플레이트(400)에 대하여 설명한다. 상기 제1 연결플레이트(400)는 도 7 또는 도 8에 나타낸 것과 같이, 상기 고정블럭(200)의 전면측에 결합되고, 상기 제1 가스제거모듈(600)과 결합되어 상기 제1 가스제거모듈(600)의 전, 후진 이동을 가능하게 하는 구성요소로서, 전면측에는 상기 제1 가스제거모듈(600)에 형성된 케이블이 통과하여 상기 이동블럭(300)에 형성된 통공으로 삽입될 수 있도록 복수개의 통공이 타공형성된다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 제1 연결플레이트(400)의 양측에는 고정지그(10)에 안착된 파우치가 상기 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이로 정확하게 위치될 수 있도록 제1 파우치진입안내핀(410)이 형성되는 것이 특징으로서, 상기 제1 파우치진입안내핀(410)은 상기 제1 연결플레이트(400)의 후면측에 “ㄱ”자의 수평 및 수직 형태로 연결되어 형성되는 제1 메인핀(411)과 상기 제1 메인핀(411)의 말단에 연장형성되는 제1 안내핀(412)이 형성되는데 상기 제1 안내핀(412)은 후면방향으로 소정 각도로 절곡형성되어 파우치가 상기 제1 안내핀(412)의 하부 경사면을 따라 상기 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이의 중심측으로 이동하는 것을 가능하게 한다.
다음으로, 제2 연결플레이트(500)에 대하여 설명한다. 상기 제2 연결플레이트(500)는 도 7 또는 도 8에 나타낸 것과 같이, 상기 이동블럭(300)의 후면측에 결합되고, 상기 제2 가스제거모듈(700)로 결합되어 상기 제2 가스제거모듈(700)의 전, 후진 이동을 가능하게 하는 구성요소로서, 후면측에는 상기 제1 연결플레이트(400)와 마찬가지로 상기 제2 가스제거모듈(700)에 형성된 케이블이 통과하여 상기 이동블럭(300)에 형성된 통공으로 삽입될 수 있도록 복수개의 통공이 타공형성된다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 제2 연결플레이트(500)의 양측에는 상기 제1 연결플레이트(400)와 마찬가지로 고정지그(10)에 안착된 파우치가 상기 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이로 정확하게 위치될 수 있도록 제2 파우치진입안내핀(510)이 형성되는 것이 특징으로서, 상기 제2 파우치진입안내핀(510)은 상기 제2 연결플레이트(400)의 전면측에 역“ㄱ”자의 수평 및 수직 형태로 연결되어 형성되는 제2 메인핀(511)과 상기 제2 메인핀(511)의 말단에 연장형성되는 제2 안내핀(412)이 형성되는데 상기 제2 안내핀(512)은 전면방향으로 소정 각도로 절곡형성되어 파우치가 상기 제1 안내핀(412) 및 상기 제2 안내핀(512)의 하부 경사면을 따라 상기 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이의 중심측으로 이동하는 것을 가능하게 한다.
한편, 도 6 또는 도 7을 참고하면, 상기 제2 파우치진입안내핀(510)이 상기 제1 파우치진입안내핀(410)의 위치보다 더 외측방향에 위치되는 것을 알 수 있는 데, 이는 상기 렉기어샤프트(120)의 이동에 따라 상기 제1 가스제거모듈부(600)가 후진하여 상기 제2 가스제거모듈부(700) 측으로 이동하는 과정에서 상기 제1 파우치진입안내핀(410)과 상기 제2 파우치진입안내핀(510)은 서로 맞닿지 않고 교차이동되어 파우치가 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이로 이동시 구조적으로 걸림없이 삽입되는 것을 가능하게 한다.
한편, 구조에 따라 상기 제1 파우치진입안내핀(410)이 상기 제2 파우치진입안내핀(510)의 위치보다 더 외측방향에 위치되는 것도 가능하다.
다음으로, 제1 가스제거모듈부(600)에 대하여 설명한다. 상기 제1 가스제거모듈부(600)는 도 8, 도 12 또는 도 13에 나타낸 것과 같이, 상기 제1 연결플레이트(400)의 후면측에 형성되어 상기 렉기어샤프트(120)의 이동에 의해 전, 후진 이동하여 파우치를 가압하거나 가압해제하고, 파우치의 후면측 표면의 일부를 뚫고, 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하는 구성요소로서, 몸체(610), 메인흡착패드(620), 히팅블럭(630) 및 피어싱부(640)로 구성된다.
상기 몸체(610)는 사각형상으로 형성되고, 열전도율이 낮은 PEEK(Polyetheretherketone, 폴리에테르에테르케톤) 재질로 이루어지며, 외측에는 압력조절을 위한 에어피팅 및 열발산을 위한 히팅케이블 등이 형성되는 구성요소로서, 제1 흡입공(611), 배출라인(612), 제2 흡입공(613), 흡착라인(6144) 및 제2 진공라인(715)을 포함한다.
상기 제1 흡입공(611)은 상기 몸체 중앙 내측에 타공형성되고, 내측 및 상부측에 형성된 배출라인(612) 및 에어피팅과 연통되어 외부에 구비된 압력조절장치에 의해 상기 메인흡착패드(720)측의 압력조절을 가능하게 해 준다.
한편, 상기 몸체(610)의 내측에는 상기 제1 흡입공(611) 및 배출라인(612)과 연통되고 외부에 구비된 부압을 생성하는 펌프에 의해 상기 제1 흡입공(611) 부근에 부압이 발생되도록 부압공간부가 형성되어 피어싱부(640)에 의해 파우치 표면 일부가 뚫린 상태에서 파우치 내부에서 발생하는 가스를 외부로 배출시키는 것을 가능하게 한다. 이때, 파우치 내부의 압력은 진공상태로 이루어지는 것이 바람직하다.
제2 흡입공(613)은 상기 제1 흡입공(611) 부근에 타공형성되고, 내측 및 상부측에 형성된 흡착라인(614) 및 에어피팅과 연통되어 외부에 구비된 압력조절장치의 압력변화에 따라 파우치 표면이 당겨지는 것을 가능하게 한다.
이때, 상기 제2 흡입공(613)을 통해 파우치 표면이 당기기 위한 공압은 상기 제1 흡입공(611)을 통해 가스가 외부로 배출시키기 위한 공압보다 큰 압력인 것이 바람직하다.
상기 메인흡착패드(620)는 상기 제1 흡입공(611)과 상기 제2 흡입공(613)의 전면측에 연통되어 가스 제거시, 가스 흡입 및 파우치 표면과 밀착되어 긴밀한 밀폐상태를 가이드 하는 구성요소로서, 중앙에는 제1 흡입공(611)과 연통되도록 제3 흡입공(621)이 형성되고, 중앙 부근에는 제2 흡입공(613)과 연통되도록 제4 흡입공(622)이 형성되며, 변형이 가능하도록 루버재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 벨로우즈와 같은 주름구조를 갖는 것도 가능하다.
상기 히팅블럭(630)은 상기 메인흡착패드(620)의 둘레에 위치되어 가스 제거 후 파우치 표면에 뚫린 부위 근처를 가열하여 열융착시켜 해당 부분의 파우치를 밀폐시키는 구성요소로서, 상기 몸체(610) 내부에 위치되는 히팅케이블과 연결되어 온도조절이 되고, 상기 몸체(610) 내부에 구비되는 온도센서에 의해 가열상태를 확인할 수 있다. 상기 제1 가스제거모듈부(600)의 상기 히팅블럭(630)의 내측 둘레에는 가열홈(631)이 함몰형성되고, 상기 제2 가스제거모듈부(700)의 상기 히팅블럭(730)의 내측 둘레에는 상기 가열홈(631)에 삽입되는 가열돌기(731)가 돌출형성됨으로써, 가스 제거 후 열융착공정을 위해 상기 제1 가스제거모듈(600)와 상기 제2 가스제거모듈(700)가 서로 내측방향으로 이동하는 과정에서 피어싱부에 의해 뚫린 파우치 표면 주위를 평면(平面) 대 평면(平面) 접촉이 아닌 요철(凹凸)형태로 접촉하여 열융착함으로써, 평면(平面) 대 평면(平面) 접촉보다 더 긴밀하게 밀폐되는 것이 가능해 진다.
상기 피어싱부(640)은 상기 메인흡착패드(720)의 내측 중앙에 형성되고, 그 일측은 날카로운 칼날형태로 이루어지며 그 타측은 상기 하우징(710)에 고정되어 상기 제1 흡입공(611) 및 상기 제3 흡입공(621)을 통과한 상태에서 파우치 내의 가스 제거를 위해 파우치 표면 일부를 뚫는 구성요소로서, 상기 제1 가스제거모듈(600)에 형성된 상기 피어싱부(640)와 상기 제2 가스제거모듈(700)에 형성된 상기 피어싱부(740)는 서로 엇갈리게 배치함으로써, 파우치 내의 가스 제거를 위해 파우치 표면 일부를 뚫는 과정에서 상기 피어싱부(640, 740)간 충돌하는 것을 방지하고, 타공의 위치 차이로 인해 가스 제거시 파우치의 양쪽면이 서로 달라 붙는 현상을 방지할 수 있게 해 준다.
다음으로, 제2 가스제거모듈부(700)에 대하여 설명한다. 상기 제2 가스제거모듈부(700)는 도 9, 도 10 또는 도 11에 나타낸 것과 같이, 상기 제2 연결플레이트(500)의 전면측에 형성되어 상기 제1 가스제거모듈부(600)와 함께 파우치를 가압하여 파우치의 후면측 표면의 일부를 뚫고, 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하는 구성요소로서, 몸체(710), 메인흡착패드(720), 히팅블럭(730) 및 피어싱부(740)로 구성된다.
한편, 상기 가열돌기(731)를 제외한 상기 제2 가스제거모듈부(700)의 나머지 구성요소들은 상기 제1 가스제거모듈부(600)의 구성요소와 동일 또는 유사한 구조로 형성되는 것으로서, 해당 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 전해액제거부(800)에 대하여 설명한다. 상기 전해액제거부(800)는 도 1, 도 2 또는 도 3에 나타낸 것과 같이, 상기 가압지그(10)의 상부 양측면에 형성되어 파우치 내부의 가스를 제거하는 과정에서 반복적인 디가싱(DEGASING) 공정으로 인해 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 형성된 상기 제1 흡입공(611, 711)에 퇴적된 전해액 및 이물질을 흡입압력을 통해 제거하는 구성요소로서, 진공챔버(810) 및 석션부재(830)로 구성된다.
상기 진공챔버(810)는 상기 가압지그(10)의 상부 양측면에 길이방향으로 길게 형성되는 박스형태의 챔버로서, 내측에는 외부에 구비된 압력조절장치와 연결된 유로(820)가 형성된다.
상기 석션부재(830)는 상기 진공챔버(810)의 상부에 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)의 갯수와 동일하게 형성되고, 상기 유로(820)와 연결되어 압력조절장치의 구동에 의한 흡입압력이 전달되며, 상기 본체부(100)의 하강이동에 따라 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700) 사이에 위치되어 상기 제1 흡입공(611, 711)이 형성된 면과 밀착되어 진공상태를 형성하며, 상기 제1 흡입공(611, 711)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 외부로 배출시키는 구성요소로서, 바디(831), 유로공(832), 탄성패드(833) 및 제5 흡입공(834)로 구성된다.
상기 바디(831)는 상기 석션부재(830)를 이루는 몸체로서, 내측 및 전, 후면측에는 상기 유로(820)와 연통되는 유로공(832)이 형성된다.
상기 탄성패드(833)는 탄성재질로 이루어져 상기 바디(831)의 전, 후면측에 형성된 상기 유로공(832)에 각각 결합되는 구성요소로서, 흡입압력 발생시, 상기 제1 흡입공(611)이 형성된 주변 면과 맞닿아 밀착되어 해당 부분의 긴밀한 밀폐상태를 가능하게 한다.
상기 제5 흡입공(834)은 상기 탄성패드(833)에 타공형성되어 상기 유로공(832)와 연통되는 구성요소로서, 상기 제1, 2 가스제거모듈(600, 700) 사이의 상기 메인흡착패드(620, 720)가 위치된 곳에 상기 바디(831)가 위치한 상태에서 외부에 구비된 압력조절장치가 구동되어 흡입압력이 발생될 때, 상기 제1 흡입공(611, 711)에 잔존하는 전해액 및 이물질이 이동되어 외부로 배출되는 것을 가능하게 한다.
도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈
100: 본체부 110, 110`: 프레임바
111, 111`: 상부프레임 112, 112`: 하부프레임
113: 삽입홈
120: 렉기어샤프트 130: 레일플레이트
131: 수평레일 140: 수평압실린더
150: 수직압실린더 170: 렉기어샤프트구동실린더
200: 고정블럭 210, 210`: 안내레일
300: 이동블럭 310, 310`: 연결레일
320, 320`: 연결체 321, 321`: 연결체돌기
400: 제1 연결플레이트 410: 제1 파우치진입안내핀
411: 제1 메인핀 412: 제1 안내핀
500: 제2 연결플레이트 510: 제2 파우치진입안내핀
511: 제2 메인핀 512: 제2 안내핀
600: 제1 가스제거모듈
700: 제2 가스제거모듈
610, 710: 몸체 611, 711: 제1 흡입공
612, 712: 배출라인 613, 713: 제2 흡입공
614, 714: 흡착라인
620, 720: 메인흡착패드 621, 721: 제3 흡입공
622, 722: 제4 흡입공
630, 730: 히팅블럭 631: 가열홈
731: 가열돌기
640, 740: 피어싱부
800: 전해액제거부 810: 진공챔버
820: 유로 830: 석션부재
831: 바디 832: 유로공
833: 탄성패드 834: 제5 흡입공

Claims (8)

  1. 복수개의 파우치가 놓여지는 가압지그(10)의 상부에 설치되어 충방전기를 통해 상기 파우치 내부에 배터리셀을 충전하는 과정에서 발생되는 가스를 제거하고, 가스 흡입부분의 전해액을 제거하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1)에 있어서,
    한 쌍의 프레임바(110, 110`)가 형성되고, 상기 프레임바(110, 110`) 사이에 전진 또는 후진 이동하는 렉기어샤프트(120)가 형성되는 본체부(100);
    상기 렉기어샤프트(120)와 연결되는 제1 가스제거모듈부(600);
    상기 프레임바(110, 110`)에 연결되는 제2 가스제거모듈부(700) 및
    상기 가압지그(10)의 상부측면에 형성되어 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 제거하는 전해액제거부(800);로 구성되고,
    상기 렉기어샤프트(120)와 결합되되, 양측에 안내레일(210, 210`)이 각각 형성되는 고정블럭(200);
    내측에 상기 안내레일(210, 210`)과 연결되는 연결레일(310, 310`)이 각각 형성되고, 양측에 상기 프레임바(110, 110`)와 연결되는 연결체(320, 320`)가 형성되는 이동블럭(300);
    상기 고정블럭(200)의 전면측에 결합되는 제1 연결플레이트(400);
    상기 이동블럭(300)의 후면측에 결합되는 제2 연결플레이트(500);가 더 구성되고,
    상기 제1 가스제거모듈부(600)는,
    상기 제1 연결플레이트(400)의 후면측에 연결되어 상기 파우치의 전면측 표면의 일부를 뚫고, 상기 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하고,
    상기 제2 가스제거모듈부(700)는,
    상기 제2 연결플레이트(500)의 전면측에 연결되어 상기 파우치의 후면측 표면의 일부를 뚫고, 상기 파우치 내에 발생하는 가스를 제거하며, 뚫린 상기 파우치 표면 부근을 열융착하는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전해액제거부(800)는,
    내측에 유로(820)가 형성되는 진공챔버(810)와,
    상기 진공챔버(810)의 상부에 복수개가 배치된 상태에서 상기 유로(820)와 연결되어 상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)에 잔존하는 전해액 및 이물질을 흡입하는 석션부재(830)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 석션부재(830)는,
    상기 진공챔버(810)의 상부에 형성되는 바디(831)와,
    상기 바디(831)의 내측 및 전, 후면측에 형성되어 상기 유로(820)와 연통되는 유로공(832)과,
    상기 바디(831)의 전, 후면측에 형성된 상기 유로공(832)에 각각 결합되는 탄성패드(833) 및
    상기 탄성패드(833)에 타공형성되어 상기 유로공(832)와 연통되는 제5 흡입공(834)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 가스제거모듈부(600, 700)는,
    중앙에 제1 흡입공(611, 711)이 타공형성되고, 내측 및 상부측에 상기 제1 흡입공(611, 711)과 연결되는 배출라인(612, 712)이 형성되며, 상기 제1 흡입공(611, 711) 부근에 제2 흡입공(613, 713)이 타공형성되고, 내측 및 상부측에 상기 제2 흡입공(613, 713)과 연결되는 흡착라인(614, 714)이 형성되는 몸체(610, 710)와,
    상기 제1, 2 흡입공(611, 711, 613, 713)에 연통되는 제3, 4 흡입공(621, 622, 721, 722)이 형성되는 메인흡착패드(620, 720)와,
    상기 메인흡착패드(620, 720)의 둘레에 위치되는 히팅블럭(630, 730)과,
    상기 몸체(610, 710)의 내측에 형성되어 상기 제1 흡입공(611, 711) 및 제3 흡입공(621, 721)을 관통하는 피어싱부(640, 740)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연결플레이트(400)의 양측에는,
    수직으로 형성되는 제1 메인핀(411) 및 상기 제1 메인핀(411)의 말단에 후면방향으로 소정 절곡된 제1 안내핀(412)을 포함하는 제1 파우치진입안내핀(410)이 형성되고,
    상기 제2 연결플레이트(500)의 양측에는,
    수직으로 형성되는 제2 메인핀(511) 및 상기 제2 메인핀(511)의 말단에 전면방향으로 소정 절곡된 제2 안내핀(512)을 포함하는 제2 파우치진입안내핀(510)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가스제거모듈부(600)의 상기 히팅블럭(630)의 내측 둘레에는 가열홈(631)이 함몰형성되고,
    상기 제2 가스제거모듈부(700)의 상기 히팅블럭(730)의 내측 둘레에는 상기 가열홈(631)에 삽입되는 가열돌기(731)가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 가스제거모듈부(600)의 상기 피어싱부(640)와 상기 제2 가스제거모듈부(600)의 상기 피어싱부(740)는 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 전해액 제거 기능이 포함된 이차전지용 가스제거모듈(1).
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