KR102586807B1 - 전해질 주입장치 및 전해액 주입방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 밀봉하는 파우치 내부에 전해질을 주입하는 전해질주입장치에 관한 것이다.
제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서, 전해액이 담긴 전해액공급부(510)로부터 대기압 상태로 전해액을 공급받는 제1호퍼(610)와; 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 상기 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받는 제2호퍼(620)와; 상기 제1진공압보다 낮은 제3진공압 상태로 상기 제2호퍼(620)로부터 전해액이 주입되도록 내부에 이차전지(10)가 안착되는 진공챔버(100)와; 상기 제2호퍼(620)의 압력제어 및 상기 진공챔버(100) 내부의 압력제어를 수행하는 압력제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치를 개시한다.

Description

전해질 주입장치 및 전해액 주입방법 {Electrolyte injection apparatus, and Electrolyte injection method}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 밀봉하는 파우치 내부에 전해질을 주입하는 전해질주입장치 및 전해액주입방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양전극과 음전극의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다.
이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분된다.
이차전지는 산업 전반에 걸쳐 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이차전지는 전극 조립체를 수용하고 있는 케이스의 형상에 따라 여러 가지로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로 원통형, 각형, 파우치형 등이 있다.
통상적으로 원통형 이차전지는 원통형 알루미늄캔을 사용하고, 각형 이차전지는 각형의 알루미늄캔을 사용하며, 파우치형 이차전지는 알루미늄 등의 소재로 된 박판의 알루미늄 라미네이트 필름을 팩 형태로 한 파우치로 밀봉한 것으로 상대적으로 경량이면서 안정성이 우수하여 근래 들어 널리 사용되고 있다.
예로서, 파우치형 이차전지의 구성을 살펴보면, 음전극과 양전극 사이에 분리막인 세퍼레이터(separator)를 개재시켜 이루어진 전극조립체인 스택(stack)과, 이 스택을 내부에 밀봉 수용하는 것으로 알루미늄-라미네이트 필름으로 이루어진 파우치 그리고, 상기 스택에 일단이 연결되고 타단은 파우치의 외부로 노출되어 외부로 전류를 유도하기 위한 판상(板狀)의 음양극용 전극탭으로 구성된다.
한편 이차전지는, 음전극, 양전극 및 그 사이에 개재되는 분리막으로 구성되는 전지셀이 수용된 파우치 내부에 전해질을 주입한 후 밀봉함으로써 완성됨이 일반적이다.
여기서 파우치 내부에 주입된 전해질의 함침상태에 따라서 이차전지의 성능이 결정된다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 추세 및 필요성을 인식하여, 파우치 내부에 전해질을 골고루 주입함으로써 이차전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 전해질 주입장치 및 전해액주입방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서, 전해액이 담긴 전해액공급부(510)로부터 대기압 상태로 전해액을 공급받는 제1호퍼(610)와; 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 상기 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받는 제2호퍼(620)와; 상기 제1진공압보다 낮은 제3진공압 상태로 상기 제2호퍼(620)로부터 전해액이 주입되도록 내부에 이차전지(10)가 안착되는 진공챔버(100)와; 상기 제2호퍼(620)의 압력제어 및 상기 진공챔버(100) 내부의 압력제어를 수행하는 압력제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치를 개시한다.
상기 전해액공급부(510) 및 상기 제1호퍼(610) 사이에는, 정량의 전해액의 공급을 위하여 정밀액체토출펌프(519)가 설치될 수 있다.
상기 압력제어시스템은, 진공압을 발생시키는 진공펌프(710)와, 상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공챔버(100) 내의 압력을 제어하기 위하여 다수의 배관들 상에 배치되는 복수의 밸브부들을 포함할 수 있다.
상기 밸브부는, 상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공펌프(710) 사이에 병렬로 설치되어 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압의 변화속도를 제어하기 위하여, 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도로 제어하는 제1밸브부(721)와, 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 상기 제1변화속도보다 큰 제2변화속도로 제어하는 제2밸브부(722)를 포함할 수 있다.
상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공펌프(710) 사이에는, 상기 진공펌프(710)로 액상의 전해액이 유입되는 것을 방지하기 위한 트랩(790)이 설치될 수 있다.
상기 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 상기 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 상기 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 상기 제2호퍼(620)에 공기를 주입하는 공기주입펌프(780)를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 구성을 가지는 전해액 주입장치를 이용한 전해액 주입방법으로서, 대기압 하에 상기 제1호퍼(610)에 전해액공급액을 공급하는 제1전해액공급단계(S10)와; 상기 제1전해액공급단계(S10) 후에 상기 제1호퍼(610)로부터 상기 제1진공압 상태 하의 상기 제2호퍼(620)로 전해액을 공급하는 제2전해액공급단계(S20)와; 상기 제2전해액공급단계(S20) 후에 상기 제2호퍼(620)로부터 상기 제3진공압 상태 하의 상기 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입하는 전해액주입단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 제2전해액공급단계(S20) 후 및 상기 전해액주입단계(S30) 전에 상기 제1호퍼(610)는, 상기 제1진공압보다 작고 상기 제3진공압보다 큰 제2진공압으로 압력을 강하하는 압력강하단계(S21)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 전해액주입단계(S30)는, 상기 압력강하단계(S21) 후에 상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공챔버(100) 사이를 연통시킴으로써 상기 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입할 수 있다.
상기 전해액 주입단계(S30) 후에는, 상기 제2호퍼(620)를 대기압으로 승압함으로써 상기 제2호퍼(620) 및 배관에 잔존하는 전해액을 상기 진공챔버(100)를 통하여 제거하는 제1전해액 제거단계(S41)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전해질 주입장치는, 대기압-제1진공압 하의 1차 차압주입 및 제1진공압/제2진공압-제3진공압 하의 2차 차압주입을 통하여 전해액을 주입함으로써, 파우치 내 전해액 주입을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.
특히 전해액의 주입 및 함침이 진공압 하에서 이루어짐으로써 신속하면서 균일한 전해액 주입을 수행할 수 있어 이차전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 전해질 주입에 있어서 저장조에 미리 설정된 양의 전해질을 저장한 상태에서 이차전지가 설치된 내부공간을 미리 설정된 진공압 상태로 압력을 강하시킨 후 전지셀이 담긴 파우치 내부에 전해질을 주입함으로써 정량의 전해질을 정확하게 주입할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 전해질 주입장치의 대상인 이차전지의 일예를 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향의 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 전해질 주입장치의 개념을 보여주는 개념도이다.
도 4는, 도 3의 전해질 주입장치의 전해액 주입을 위한 유체흐름 및 진공압 형성을 위한 개념도이다.
이하 본 발명에 따른 전해질 주입장치 및 전해액 주입방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전해액 주입장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이차전지(10) 내에 전해액을 주입하는 장치이다.
여기서 본 발명에 따른 전해질 주입장치에 의하여 주입되는 이차전지(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함한다.
상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)는, 서로 번갈아가면서 적층되며 그 사이에 분리막(12)에 의하여 분리되는 전극들로서, 각각 이차전지(10)의 양극 및 음극을 형성하는 부재로서 전극 특성에 따라서 금속시트로 형성될 수 있다.
상기 분리막(12)은, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 개재되는 부재로서, 전해질에 대한 높은 젖음성과 높은 내화학성을 가지는 재질을 가짐이 바람직하다.
상기 분리막(12)은, 이차전지(10)를 구성하는 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)의 재질, 전해질의 물성 등에 따라서 다양한 재질을 가질 수 있다.
상기 파우치(11)는, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 부재로서 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)의 재질, 전해질의 물성 등에 따라서 다양한 재질을 가질 수 있다.
한편 상기 파우치(11)는, 이차전지셀(20)이 삽입되며 상측이 개방되고 나머지 부분을 밀봉된 상태에서 후술하는 본 발명에 따른 전해질 주입장치에 의하여 전해질이 주입된 후 밀봉된다.
본 발명에 따른 전해질 주입장치는, 도3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전해액이 담긴 전해액공급부(510)로부터 대기압 상태로 전해액을 공급받는 제1호퍼(610)와; 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받는 제2호퍼(620)와; 제1진공압보다 낮은 제3진공압 상태로 제2호퍼(620)로부터 전해액이 주입되도록 내부에 이차전지(10)가 안착되는 진공챔버(100)와; 제2호퍼(620)의 압력제어 및 진공챔버(100) 내부의 압력제어를 수행하는 압력제어시스템을 포함한다.
상기 전해액공급부(510)는, 제1호퍼(610)로 전해액을 공급하는 장치로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 전해액공급부는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전해액이 담긴 전해액저장조(511)와, 전해액저장조(511) 내부의 질소 가압에 의하여 전해액저장조(511)로부터 전해액을 공급받아 임시로 저장하는 보조저장조(512)를 포함할 수 있다.
상기 제1호퍼(610)는, 전해액이 담긴 전해액공급부(510)로부터 대기압 상태로 전해액을 공급받는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제1호퍼(610)는, 정량의 전해액이 저장될 수 있도록 미리 설정된 용량을 가지는 용기로 구성될 수 있다.
그리고 상기 제1호퍼(610)는, 전해액공급부(510) 및 제1호퍼(610)를 연결하는 배관 및 배관에 설치된 펌프(519)에 의하여 전해액을 공급받을 수 있다.
상기 펌프(519)는, 정량의 전해액의 공급을 위하여 정밀 액체토출펌프, 소위 Hibar 펌프가 사용될 수 있다.
상기 제2호퍼(620)는, 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제2호퍼(620)는, 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받을 수 있도록 미리 설정된 용량의 밀폐용기로 구성될 수 있으며, 밸브가 설치된 배관에 의하여 제1호퍼(610)와 연결되고, 하나 이상의 배관으로 진공펌프(710)와 연결될 수 있다.
상기 진공챔버(100)는, 제1진공압보다 낮은 제3진공압 상태로 제2호퍼(620)로부터 전해액이 주입되도록 내부에 이차전지(10)가 안착되는 구성으로서, 밀폐된 내부공간을 형성할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
예로서, 상기 진공챔버(100)는, 하나 이상의 이차전지(10)가 안착되는 하부하우징과, 하부하우징과 탈착가능하게 결합되며 제2호퍼(620)와 연결된 배관과 결합되어 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 삽입되는 분사노즐이 설치되는 상부하우징으로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 진공챔버(100)에 대한 이차전치(10)의 도입 및 배출은, 로봇암 등 다양한 방식에 의하여 수행될 수 있다.
상기 압력제어시스템은, 제2호퍼(620)의 압력제어 및 진공챔버(100) 내부의 압력제어를 수행하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 압력제어시스템은, 진공압을 발생시키는 진공펌프(710)와, 제2호퍼(620) 및 진공챔버(100) 내의 압력을 제어하기 위하여 다수의 배관들 상에 배치되는 복수의 밸브부들을 포함할 수 있다.
상기 진공펌프(710)는, 진공압을 발생시키는 펌프로서, 제1진공압, 제2진공압 및 제3진공압의 압력수치 및 압력제어 대상의 부피 등을 고려하여 상세한 사양이 결정될 수 있다.
상기 복수의 밸브부들은, 제2호퍼(620) 및 진공챔버(100) 내의 압력을 제어하기 위하여 다수의 배관들 상에 배치되는 구성으로서, 배관 상 개폐를 요하는 지점에서 설치되어 수동 및 자동 중 적어도 하나에 의하여 작동될 수 있다.
특히 상기 복수의 밸브부들은, 제2호퍼(620) 및 진공펌프(710) 사이에 병렬로 설치되어 제2호퍼(620) 내의 제1진공압의 변화속도를 제어하기 위하여, 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도로 제어하는 제1밸브부(721)와, 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도보다 큰 제2변화속도로 제어하는 제2밸브부(722)를 포함할 수 있다.
상기 제1밸브부(721)는, 제2호퍼(620) 및 진공펌프(710) 사이에 병렬로 설치되어 제2호퍼(620) 내의 제1진공압의 변화속도를 제어하기 위하여, 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도로 제어하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제1밸브부(721)는, 압력변화의 속도를 제2밸브부에 비하여 압력변화속도를 감소시키기 위하여 2개의 체크밸브에 의하여 구성될 수 있다.
상기 제2밸브부(722)는, 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도보다 큰 제2변화속도로 제어하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 압력제어시스템은, 제2호퍼(620) 내부의 전해액의 드레인 등을 위하여 외부의 공기를 제2호퍼(620)로 유입시키기 위하여 제2호퍼(620)에 결합되는 대기압전환부(770)를 포함할 수 있다.
상기 대기압전환부(770)는, 외부와 연통되는 배관과, 배관에 설치되어 개폐에 의하여 외부의 공기를 제1진공압 또는 제2진공압 하의 제2호퍼(620)로 유입시키는 밸브로 구성될 수 있다.
한편 상기 제2호퍼(620) 및 진공펌프(710) 사이에는, 진공펌프(710)로 액상의 전해액이 유입되는 것을 방지하기 위한 트랩(790)이 설치될 수 있다.
상기 트랩(790)은, 제2호퍼(620) 및 진공펌프(710) 사이에 설치되어 진공펌프(710)로 액상의 전해액이 유입되는 것을 방지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 제2호퍼(620)는, 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 제2호퍼(620)에 공기를 주입하는 공기주입펌프(780)를 포함할 수 있다.
상기 공기주입펌프(780)는, 앞서 설명한 대기압전환부(770)와 달리 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 제2호퍼(620)에 공기를 주입한다.
한편 상기 제1호퍼(620), 진공챔버(100), 및 제1호퍼(620) 및 진공챔버(100)를 연결하는 배관 등에 잔존하는 전해액을 제거할 때 전해액을 외부로 배출하는 전해액배출부가 추가로 설치될 수 있다.
상기 전해액배출부는, 제1호퍼(620), 진공챔버(100), 및 제1호퍼(620) 및 진공챔버(100)를 연결하는 배관 등에 잔존하는 전해액을 외부로 배출하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 전해액배출부는, 진공챔버(100)의 하측에 설치될 수 있다.
이하 상기와 같은 구성을 가지는 전해액 주입장치의 작동에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 전해액 주입방법은, 앞서 설명한 전해액 주입장치를 이용하여 전해액을 이차전지(10)에 주입하는 방법으로서, 대기압 하에 제1호퍼(610)에 전해액공급액을 공급하는 제1전해액공급단계(S10)와; 제1전해액공급단계(S10) 후에 제1호퍼(610)로부터 상기 제1진공압 상태 하의 제2호퍼(620)로 전해액을 공급하는 제2전해액공급단계(S20)와; 제2전해액공급단계(S20) 후에 제2호퍼(610)로부터 제3진공압 상태 하의 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입하는 전해액주입단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 제1전해액공급단계(S10)는, 대기압 하에 제1호퍼(610)에 전해액공급액을 공급하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
이때 상기 전해액은, 전해액공급부(510)와 연결된 정밀액체토출펌프(519)를 통하여 대기압 하에 제1호퍼(610)에 전달된다. 여기서 상기 제1호퍼(610)는, 제2호퍼(620)와 연결되는 배관이 밸브에 의하여 닫힌 상태에서 전해액을 공급받는다.
상기 제2전해액공급단계(S20)는, 제1전해액공급단계(S10) 후에 제1호퍼(610)로부터 제1진공압 상태 하의 제2호퍼(620)로 전해액을 공급하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
여기서 상기 제2전해액공급단계(S20) 전에는, 제2호퍼(620)가 제1진공압 상태로 압력이 강하되어야 한다.
그리고 상기 제2전해액공급단계(S20)는, 제1호퍼(610) 및 제2호퍼(620)를 연결하는 배관에 설치된 밸브의 개방에 의하여 개시된다.
이때 상기 제1호퍼(610)로부터 제2호퍼(620)로의 전해액 공급은, 제1호퍼(610)의 대기압 및 제2호퍼(620)의 제1대기압의 압력 차에 의하여 자동으로 수행된다.
상기 제2전해액공급단계(S20) 후 및 전해액주입단계(S30) 전에 제1호퍼(610)는, 제1진공압보다 작고 상기 제3진공압보다 큰 제2진공압으로 압력을 강하하는 압력강하단계(S21)가 추가로 수행될 수 있다.
상기 압력강하단계(S21)를 수행하게 되면, 제2전해액공급단계(S20)에서 제1호퍼(610)로부터 전해액 이외의 공기를 제2호퍼(620)에서 상당히 많이 줄일 수 있다.
상기 전해액 주입단계(S30)는, 제2전해액공급단계(S20)의 완료 후에 제2호퍼(610)로부터 제3진공압 상태 하의 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
여기서 상기 전해액주입단계(S30)는, 압력강하단계(S21) 후에 제2호퍼(620) 및 진공챔버(100) 사이를 연통시킴으로써 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입할 수 있다.
구체적으로, 상기 전해액주입단계(S30)는, 제2호퍼(620) 및 진공챔버(100)에 설치된 분사노즐을 연결하는 배관에 설치된 밸브를 개방함으로써 수행된다.
그리고 상기 제2호퍼(620)로부터 이차전지(10)의 내부, 즉 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로의 전해액 주입은, 제2호퍼(620)의 제1진공압 또는 제2진공압 및 진공챔버(100) 내부의 제3진공압 사이의 압력차에 의하여 수행된다.
한편 상기 전해액주입단계(S30)는, 파우치(11) 내 전해액의 신속하고 균일한 함침을 위하여 진공챔버(100)의 내부의 압력을 미리 설정된 압력, 즉 제3진공압의 분위기 하에서 이차전지(10)의 파우치 내부의 분리막 내부로 함침시키는 함침단계를 포함할 수 있다.
상기 함침단계는, 진공챔버(100)의 내부의 압력을 미리 설정된 압력, 즉 제3진공압의 분위기 하에서 이차전지(10)의 파우치 내부의 분리막 내부로 함침시키는 단계로서 미리 설정된 압력 예를 들면 제3진공압 하에서 수행됨에 따라 파우치(11) 내 전해액의 신속하고 균일한 함침이 가능하다.
한편 상기 전해액 주입단계(S30) 후에는, 제2호퍼(620)를 대기압으로 승압함으로써 제2호퍼(620) 및 배관에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 통하여 제거하는 제1전해액 제거단계(S41)를 포함할 수 있다.
상기 제2호퍼(620) 내부의 대기압 승압 과정은, 대기압전환부(770)에 설치된 밸브의 개방에 의하여 수행될 수 있다.
상기 제1전해액 제거단계(S41)는, 전해액 주입단계(S30) 후에 제2호퍼(620)를 대기압으로 승압함으로써 제2호퍼(620) 및 배관에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 통하여 제거하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기와 같은 제1전해액 제거단계(S41)에 의하여 제2호퍼(620) 및 배관에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 통하여 제거할 수 있다.
한편 상기 제1전해액 제거단계(S41) 후에는, 진공챔버(100)의 내부에 잔존하는 기체 상태의 전해액을 제거하는 벤팅단계가 추하로 수행될 수 있다.
상기 벤팅단계는, 제1전해액 제거단계(S41) 후에 진공챔버(100)의 내부에 잔존하는 기체 상태의 전해액을 제거하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
한편 상기 벤팅단계 후에는, 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 공기주입펌프(780)를 이용하여 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 상기 제2호퍼(620)에 공기를 주입하는 전해질드레인단계가 추가로 수행될 수 있다.
상기 전해질드레인단계는, 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 공기주입펌프(780)를 이용하여 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 상기 제2호퍼(620)에 공기를 주입하는 단계로서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 이차전지 11 : 파우치

Claims (10)

  1. 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서,
    전해액이 담긴 전해액공급부(510)로부터 대기압 상태로 전해액을 공급받는 제1호퍼(610)와;
    밸브가 설치된 배관에 의하여 상기 제1호퍼(610)와 연결되고, 대기압보다 낮은 제1진공압 상태로 상기 제1호퍼(610)로부터 전해액을 공급받는 제2호퍼(620)와;
    밸브가 설치된 배관에 의하여 상기 제2호퍼(620)와 연결되고, 상기 제1진공압보다 낮은 제3진공압 상태로 상기 제2호퍼(620)로부터 전해액이 주입되도록 내부에 이차전지(10)가 안착되는 진공챔버(100)와;
    상기 제2호퍼(620)의 압력제어 및 상기 진공챔버(100) 내부의 압력제어를 수행하는 압력제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전해액공급부(510) 및 상기 제1호퍼(610) 사이에는, 정량의 전해액의 공급을 위하여 정밀액체토출펌프(519)가 설치된 것을 특징으로 하는 전해액 주입장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력제어시스템은,
    진공압을 발생시키는 진공펌프(710)와,
    상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공챔버(100) 내의 압력을 제어하기 위하여 다수의 배관들 상에 배치되는 복수의 밸브부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 밸브부는,
    상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공펌프(710) 사이에 병렬로 설치되어 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압의 변화속도를 제어하기 위하여, 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 제1변화속도로 제어하는 제1밸브부(721)와, 상기 제2호퍼(620) 내의 제1진공압을 상기 제1변화속도보다 큰 제2변화속도로 제어하는 제2밸브부(722)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2호퍼(620) 및 진공펌프(710) 사이에는, 상기 진공펌프(710)로 액상의 전해액이 유입되는 것을 방지하기 위한 트랩(790)이 설치된 것을 특징으로 하는 전해액 주입장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 이차전지(10) 내에 전해액의 주입을 마친 후 상기 제2호퍼(620) 내에 잔존하는 전해액을 상기 진공챔버(100)를 경유하여 제거하기 위하여 상기 제2호퍼(620)에 공기를 주입하는 공기주입펌프(780)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입장치.
  7. 청구항 1에 따른 전해액 주입장치를 이용한 전해액 주입방법으로서,
    대기압 하에 상기 제1호퍼(610)에 전해액공급액을 공급하는 제1전해액공급단계(S10)와;
    상기 제1전해액공급단계(S10) 후에 상기 제1호퍼(610)로부터 상기 제1진공압 상태 하의 상기 제2호퍼(620)로 전해액을 공급하는 제2전해액공급단계(S20)와;
    상기 제2전해액공급단계(S20) 후에 상기 제2호퍼(620)로부터 상기 제3진공압 상태 하의 상기 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입하는 전해액주입단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2전해액공급단계(S20) 후 및 상기 전해액주입단계(S30) 전에 상기 제1호퍼(610)는, 상기 제1진공압보다 작고 상기 제3진공압보다 큰 제2진공압으로 압력을 강하하는 압력강하단계(S21)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 전해액주입단계(S30)는, 상기 압력강하단계(S21) 후에 상기 제2호퍼(620) 및 상기 진공챔버(100) 사이를 연통시킴으로써 상기 진공챔버(100) 내에 안착된 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 전해액을 주입하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 전해액 주입단계(S30) 후에는, 상기 제2호퍼(620)를 대기압으로 승압함으로써 상기 제2호퍼(620) 및 배관에 잔존하는 전해액을 상기 진공챔버(100)를 통하여 제거하는 제1전해액 제거단계(S41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해액 주입방법.
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