KR20070092381A - 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 3단 구조를 이용하여 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식을 병행하여 고속으로 전해액을 주입할 수 있고, 또한 효율적으로 주액 공정을 수행하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 일측에 저액구가 형성되어 일정량의 전해액이 공급되고, 타측에 제1포트가 형성되어 진공, 가압 또는 배기 상태가 제공되며, 하단의 직경이 상대적으로 좁아지게 형성된 제1호퍼와, 제1호퍼의 내측에 결합되어, 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 설치됨으로써, 제1호퍼의 하단을 개폐하는 센터핀과, 제1호퍼의 하부 영역을 감싸는 형태로 결합됨으로써, 제1호퍼가 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 하는 제2호퍼와, 제2호퍼의 하단에 결합되어 전지 셀의 주액구와 밀착되는 주액 노즐로 이루어진 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드가 개시된다.
주액 헤드, 전해액, 전지 셀, 피스톤 방식, 공기 가압 방식

Description

고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드{Injecting head of high speed electrolyte injecting device}
도 1a 및 도 1b는 종래의 전해액 주입 장치를 각각 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 주액 헤드가 장착된 고속 전해액 주입 장치를 도시한 단면도이다.
도 3a는 고속 전해액 주입 장치중 하부 챔버를 도시한 단면도이고, 도 3b는 그 평면도이며, 도 3c는 캐리어에 하부 챔버가 결합되기 전의 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드를 통한 전해액 주액 단계를 순차적으로 도시한 플로우 챠트이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드를 통한 전해액 주액 단계를 순차적으로 도시한 설명도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 주액 헤드
110; 제1호퍼 111; 제1포트
112; 저액구 120; 센터핀
121; 밀폐링 130; 제2호퍼
140; 주액 노즐 141; 스프링
142; 오링 210; 밀폐 부재
211; 캐리어 212; 제2포트
213; 고정 부재 214; 슬라이드
215; 고정핀 216; 하부 챔버
217; 전지 셀 218; 주액구
219; 플랜지 220; 통공
본 발명은 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세히는 3단 구조를 이용하여 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식을 병행하여 고속으로 전해액을 주입할 수 있고, 또한 효율적으로 주액 공정을 수행할 수 있는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드는 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식으로 구분할 수 있다. 상기 피스톤 가압 방식은 우수한 가압 효과와 가압력이 우수한 장점이 있고, 상기 공기 가압 방식은 호퍼에 전해액 잔량없이 전지 셀에 전해액을 모두 주액할 수 있는 장점이 있다.
도 1a를 참조하면, 종래의 피스톤 가압 방식에 의한 전해액 주입 장치중 주액 헤드가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 종래의 공기 가압 방식에 의한 전해액 주입 장치가 도시되어 있다.
먼저 도 1a에 도시된 바와 같이 종래의 피스톤 가압 방식에 의한 전해액 주입 헤드는 전지 셀(1)의 내측 기체를 배기해 감압하는 케이스 감압 기구(21)와, 전지 셀(1)에 주액하는 전해액을 임시 저장하는 저장실(20)과, 상기 임시 저장실 내측에 위치되는 안쪽 피스톤(26)과, 상기 저장실(20)을 폐쇄해 감압하는 저장실 감압 기구(22)와, 상기 저장실을 형성하는 충전 실린더(35)와, 상기 충전 실린더의 하단부에 결합되는 주액 노즐(15) 등을 갖는다. 이러한 종래의 피스톤 가압 방식은 전지 캔을 진공 상태로 만든 후, 저장실에 전해액을 저장하여 대기압 차에 의해 전해액이 주액되도록 함은 물론, 안쪽 피스톤 및 충전 실린더의 이동에 의해 잔존 전해액이 전지 셀에 주액되도록 한다. (일본 특개평 2003-151532, 공개일 2003년 5월 23일 참조)
그러나, 이러한 종래의 피스톤 가압 방식은 상술한 바와 같이 우수한 가압 효과와 가압력 면에서 뛰어난 성능을 나타낼 수 있지만, 항상 미량의 전해액이 호퍼에 잔존하는 문제가 있다.
이어서 도 1b에 도시된 바와 같이 종래의 공기 가압 방식에 의한 전해액 주입 장치는 적층 구조의 전극군(4)이 삽입된 전지 케이스(1)를 셀 지그(10)에 삽입한다. 이어서 주액 실린더(20)에 전해액(3)을 채우고 주액 피스톤(12)을 액면 상부까지 하강시킨다. 이어서 적층 구조의 전극군(4)이 삽입되는 케이스(1)의 외측을 기밀실(14)로 밀폐하고, 기밀실(14)의 내부를 감압한다. 이어서 케이스(1)와 전극군(4)의 내부가 진공상태가 되면, 노즐(9)의 패킹(18)을 소경충전공(2)에 밀착시킨 다. 이어서 주액 피스톤(12)을 하강시켜, 전해액(3)을 주입하고, 동시에 기밀실(14) 내부도 가압하여 전지 케이스(1)의 내외부 압력차로 인한 케이스(1)의 변형이 방지되도록 한다.(일본 공개특허공보 평10-55808, 공개일 1998년 2월 23일 참조)
그러나, 이러한 종래의 공기 가압 방식은 상술한 바와 같이 전해액의 잔존없이 마지막 한방울까지 주액 가능한 구조이기는 하나, 고압의 가압력을 순간적으로 가할 때 전해액이 호퍼내로 튀는 현상으로 인하여 주액성이 떨어지는 단점이 있으며, 또한 다량의 공기가 전지 셀 내부로 공급될 가능성도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 3단 구조를 이용하여 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식을 병행하여 고속으로 전해액을 주입할 수 있고, 또한 효율적으로 주액 공정을 수행할 수 있는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드는 일측에 저액구가 형성되어 일정량의 전해액이 공급되고, 타측에 제1포트가 형성되어 진공, 가압 또는 배기 상태가 제공되며, 하단의 직경이 상대적으로 좁아지게 형성된 제1호퍼와, 상기 제1호퍼의 내측에 결합되어, 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 설치됨으로써, 상기 제1호퍼의 하단을 개폐하는 센터핀과, 상기 제1호퍼의 하부 영역을 감싸는 형태로 결합됨으로써, 상기 제1호퍼가 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 하는 제2호퍼와, 상기 제2호퍼의 하단에 결합되어 전 지 셀의 주액구와 밀착되는 주액 노즐을 포함한다.
여기서, 상기 제2호퍼와 상기 주액 노즐 사이에는, 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착될 때 충격이 흡수되도록, 스프링이 더 결합될 수 있다.
또한, 상기 주액 노즐의 하단에는, 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착될 때 주액 노즐이 손상되지 않도록, 오링이 더 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1호퍼에는 상기 저액구를 개폐하는 캡이 더 결합될 수 있다.
또한, 상기 제2호퍼 및 상기 주액 노즐은 밀폐 부재로 감싸여진 채 판 형태의 캐리어에 결합될 수 있다.
또한, 상기 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착되면, 센터핀이 상승한 후 제1포트를 통하여 진공이 제공됨으로써, 전지 셀의 내부가 진공 상태가 되고, 이어서, 상기 센터핀이 하강하여 전지 셀의 내부가 진공 상태로 유지되며, 이어서, 상기 제1호퍼의 저액구를 통하여 일정량의 전해액이 공급되고, 이어서, 상기 센터핀이 상승하여 압력차에 의해 제1호퍼의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 하며, 이어서, 상기 제1호퍼가 상승하여 잔존 전해액이 제2호퍼로 이동하도록 하고, 이어서, 상기 센터핀이 하강한 상태에서 제1호퍼가 하강하여 제2호퍼의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 하며, 이어서, 상기 센터핀이 상승한 상태에서 상기 제1포트를 통하여 가압력이 제공되어 제2호퍼의 잔존 전해액이 모두 전지 셀 내부로 주액되도록 할 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드는 3단 구조를 이용하여 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식을 병행하여 고속으로 전해액 을 주입할 수 있고, 또한 효율적으로 주액 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
즉, 첫째로 본 발명은 전지 셀 내부가 진공 상태가 되도록 함으로써, 기압차에 의해 제1호퍼에 있는 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(기압차에 의한 전해액 주액)
둘째로, 본 발명은 제1호퍼의 전해액을 제2호퍼로 이동시킨 후, 상기 제1호퍼를 마치 피스톤처럼 제2호퍼쪽으로 밀어냄으로써, 상기 제2호퍼쪽의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(피스톤 방식에 의한 전해액 주액)
셋째로, 본 발명은 제1호퍼에 공기 가압력을 제공함으로써, 제1호퍼 또는 제2호퍼에 남아 있는 잔존 전해액이 모두 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(공기 가압 방식에 의한 전해액 주액)
따라서, 본 발명은 피스톤 가압이 갖는 안정적인 가압 구조와, 공기 가압 방식이 갖는 잔존 전해액없이 주입되는 장점을 모두 갖게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 주액 헤드가 장착된 고속 전해액 주입 장치를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드(100)는 일정량의 전해액이 공급되는 제1호퍼(110)와, 상기 제1호퍼(110)의 내측에 결합되어 제1호퍼(110) 의 하단을 개폐하는 센터핀(120)과, 상기 제1호퍼(110)의 하단부가 결합되는 제2호퍼(130)와, 상기 제2호퍼(130)의 하단에 결합되는 동시에 전지 셀(217)에 전해액을 주액하는 주액 노즐(140)을 포함한다.
상기 제1호퍼(110)는 상하 방향으로 일정 길이를 가지며 내측은 비어 있고, 또한 하단은 직경이 상대적으로 좁아지도록 되어 있다. 또한, 이러한 제1호퍼(110)는 일측에 진공, 배기 또는 가압 라인(도시되지 않음)이 탈착되는 제1포트(111)가 형성되어 있으며, 또다른 일측에는 일정량의 전해액을 주입할 수 있도록 저액구(112)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1호퍼(110)의 외주연에는 상하 방향으로 소정 거리 움직여, 상기 저액구(112)를 개폐시키는 캡(113)이 더 결합되어 있다. 도면에서는 상기 캡(113)을 승강시키는 기구가 도시되어 있지는 않다.
상기 센터핀(120) 역시 상하 방향으로 일정 길이를 가지며, 상기 제1호퍼(110)의 내측에 결합되어 있다. 이러한 센터핀(120)은 전해액 주액 공정중 소정 단계에서 상기 제1호퍼(110)의 하단을 개방시키거나 또는 폐색시키는 역할을 한다. 도면에서는 이러한 센터핀(120)을 승강시키는 기구가 도시되어 있지는 않다. 물론, 이러한 센터핀(120)에는 상기 제1호퍼(110) 내측에서 정중앙 위치를 유지하고 또한 제1호퍼(110)의 내부 압력을 소정 상태로 유지할 수 있도록 밀폐링(121)이 결합되어 있다.
상기 제2호퍼(130)는 상기 제1호퍼(110)의 하부 영역에 결합되어 있다. 즉, 상기 제2호퍼(130)는 내경이 상기 제1호퍼(110)의 외경과 같게 형성됨으로써, 상기 제1호퍼(110)의 하부 영역이 결합될 수 있도록 되어 있고, 그 하단부는 상대적으로 직경이 좁아지도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1호퍼(110)는 소정 주액 단계중 상기 제2호퍼(130) 내측에서 상,하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 되어 있다. 물론, 도면에서는 상기 제1호퍼(110)를 승강시키는 기구가 도시되어 있지는 않다. 더불어, 상기 제2호퍼(130)는 밀폐 부재(210)가 감싸고 있으며, 이러한 밀폐 부재(210)는 하기할 캐리어(211)에 결합되어 있다. 이러한 캐리어(211) 및 그것에 결합되는 각종 구성 요소는 아래에서 설명하기로 한다.
상기 주액 노즐(140)은 상기 제2호퍼(130)의 하단에 결합되어 있으며, 이는 상기 제2호퍼(130)의 하단을 따라 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 되어 있다. 더욱이, 상기 제2호퍼(130)와 주액 노즐(140)의 외주연에는 소정 탄성을 갖는 스프링(141)이 결합되어 있다. 따라서, 상기 주액 노즐(140)이 전지 셀(217)의 주액구(218)에 밀착될 때 상기 스프링(141)이 압축되면서 상기 주액 노즐(140)이 소정 거리 상부로 이동하게 됨으로써, 그 주액 노즐(140) 및 전지 셀(217)의 주액구(218)의 파손이 방지된다. 물론, 이러한 스프링(141) 역시 상기 밀폐 부재(210)에 의해 대략 감싸여진 형태를 한다. 더욱이, 상기 주액 노즐(140)의 하단에는 오링(142)이 더 결합되어 있다. 따라서, 주액 노즐(140)이 전지 셀(217)의 주액구(218)에 밀착될 때, 상기 오링(142)이 약간 탄성 변형됨으로써, 주액 노즐(140) 및 전지 셀(217)의 주액구(218) 파손이 방지된다.
도 3a는 고속 전해액 주입 장치중 하부 챔버를 도시한 단면도이고, 도 3b는 그 평면도이며, 도 3c는 캐리어에 하부 챔버가 결합되기 전의 상태를 도시한 단면도이다.
도시된 바와 같이 캐리어(211)는 대략 판 형태로 되어 있으며, 상술한 바와 같이 밀폐 부재(210)가 관통 결합되어 있다. 물론, 상기 밀폐 부재(210) 내측에는 제2호퍼(130), 주액 노즐(140) 및 스프링(141)이 결합되어 있다. 또한, 상기 캐리어(211)에는 진공, 배기 또는 가압 라인(도시되지 않음)이 탈착되는 제2포트(212)가 결합되어 있다. 더불어, 상기 캐리어(211)에는 슬라이드(214) 및 고정핀(215)으로 이루어진 고정 부재(213)가 더 장착되어 있다. 이러한 고정 부재(213)중 슬라이드(214)는 캐리어(211) 상부 표면을 따라 수평 방향으로 소정 거리 슬라이딩 가능하게 되어 있고, 상기 고정핀(215)은 슬라이드(214)로부터 소정 거리 하부로 연장되어 있다.
한편, 상기 캐리어(211)의 하단에는 하부 챔버(216)가 결합될 수 있도록 되어 있다. 물론, 상기 하부 챔버(216)에는 다양한 형태의 전지 셀(217)이 결합될 수 있도록 하는 셀 지그(216a)가 결합되어 있다. 여기서, 상기 셀 지그(216a)는 전지 셀(217)의 표면에 스크래치 등의 손상을 입히지 않으면서 전해액에 부식되지 않는 내화학성을 갖는 테프론 또는 PET 재질을 이용하여 형성함이 좋다. 또한, 상기 전지 셀(217)에는 주액구(218)가 형성되어 상기 하부 챔버(216)의 상부 방향으로 노출되어 있다. 더불어, 상기 하부 챔버(216)의 상단에는 측부 방향으로 연장된 플랜지(219)가 형성되고, 상기 플랜지(219)에는 다수의 오뚜기 모양을 하는 통공(220)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 캐리어(211)의 하부에서 하부 챔버(216)의 상대적으로 직경이 큰 통공(220)이 고정핀(215)에 결합되도록 한 상태에서, 상기 고정 부재(213)중 슬 라이드(214)를 소정 방향으로 슬라이딩시키면 상기 고정핀(215)이 직경이 작은 통공(220)쪽으로 움직임으로써, 상기 캐리어(211)에 하부 챔버(216)가 안정적으로 고정된다.
물론, 이때 본 발명에 의한 주액 헤드(100) 즉, 오링(142)이 상기 전지 셀(217)의 주액구(218)에 밀착된다. 더욱이 이때 상기 오링(142)은 약간 탄성 변형되고 또한 스프링(141)이 소정 거리 압축됨으로써, 주액 헤드(100)의 주액 노즐(140) 또는 전지 셀(217)의 주액구(218)가 손상되지 않게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드를 통한 전해액 주액 단계를 순차적으로 도시한 플로우 챠트이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드(100)는 전지 셀 내부 진공 형성 단계(S1)와, 전지 셀 내부 진공 유지 단계(S2)와, 제1호퍼에 전해액을 공급하는 단계(S3)와, 압력차에 의한 전해액 주액 단계(S4)(압력차 방식)와, 제2호퍼로 잔존 전해액이 이동되도록 하는 단계(S5)와, 제1호퍼를 하강시켜 기구적으로 제2호퍼의 잔존 전해액이 주액되도록 하는 단계(S6)(피스톤 가압 방식)와, 제1호퍼에 가압력을 제공하여 전해액이 주액되도록 하는 단계(S7)(공기 가압 방식)를 포함하여 동작한다.
이러한 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드 동작을 첨부된 도 5a 내지 도 5g를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저 상기 전지 셀 내부 진공 형성 단계(S1)에서는, 도 5a에 도시된 바와 같 이, 제1포트(111)에 진공 라인(도시되지 않음)을 연결함으로써, 제1호퍼(110), 주액 노즐(140) 및 전지 셀(217) 내부가 모두 진공 상태가 되도록 한다. 물론, 이를 위해 도시되지 않은 캐리어(211)에 하부 챔버(216)를 결합한다. 그리고, 제1호퍼(110)에 결합된 센터핀(120)을 상부 방향으로 소정 거리 상승시켜 상기 제1호퍼(110)의 하단이 개방되도록 한다. 물론, 여기서 상기 제1호퍼(110)는 제2호퍼(130)에 밀착된 상태로서, 상기 제1호퍼(110)와 제2호퍼(130) 사이에는 틈이 존재하지 않는다. 이와 같은 조건하에서 상기 제1호퍼(110)에 형성된 제1포트(111)에 진공 라인을 연결함으로써, 상기 전지 셀(217)의 내부가 진공 상태가 되도록 한다. 물론, 이때 상기 센터핀(120)의 상단에 형성된 밀폐링(121)이 제1호퍼(110)의 내경면에 밀착된 상태이기 때문에 진공 누출 현상은 발생하지 않게 된다.
이어서, 상기 전지 셀 내부 진공 유지 단계(S2)에서는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 센터핀(120)이 하강되도록 함으로써, 상기 센터핀(120)이 상기 제1호퍼(110)의 하단을 폐색하도록 한다. 즉, 상기 센터핀(120)을 도시되지 않은 기구를 이용하여 하강시킴으로써, 상기 센터핀(120)의 하단이 상기 제1호퍼(110)의 하단(직경이 좁아지는 영역)을 막도록 한다. 따라서, 상기 제1포트(111)를 통하여 진공을 제공하지 않아도, 상기 전지 셀(217)의 내부는 여전히 진공 상태를 유지하게 된다.
이어서, 상기 제1호퍼에 전해액을 공급하는 단계(S3)에서는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제1호퍼(110)에 결합된 캡(113)을 상부로 소정 거리 상승시켜 저액구(112)가 개방되도록 한다. 즉, 도시되지 않은 기구를 이용하여 상기 캡(113)이 제1 호퍼(110)를 따라 소정 거리 상승하도록 함으로써, 상기 제1호퍼(110)에 형성된 저액구(112)가 개방되도록 한다. 물론, 이러한 동작에 의해 상기 제1호퍼(110)의 내측은 대기 상태가 된다. 물론, 상기 전지 셀(217)은 센터핀(120)이 여전히 제1호퍼(110)의 하단을 막고 있기 때문에 진공 상태이다. 그런후, 상기 저액구(112)를 통하여 일정량의 전해액이 제1호퍼(110)에 공급되도록 한다. 이러한 전해액의 공급은 정량토출 펌프(도시되지 않음)를 이용함으로써, 주액하고 싶은 량만큼 정확한 양으로 전해액을 공급하게 된다. 더불어, 이러한 저액이 완료되면, 상기 캡(113)이 상기 제1호퍼(110)를 따라 다시 소정 거리 하강함으로써, 상기 저액구(112)는 다시 밀폐된다. 물론, 이러한 캡(113)의 하강 역시 도시되지 않은 기구에 의해 이루어진다.
이어서, 상기 압력차에 의한 전해액 주액 단계(S4)(압력차 방식)에서는, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 센터핀(120)을 소정 거리 상승시킴으로써, 상기 제1호퍼(110)의 하단이 개방되도록 한다. 즉, 도시되지 않은 기구를 이용하여 상기 센터핀(120)이 소정 거리 상승되도록 함으로써, 상기 제1호퍼(110)의 하단이 개방되도록 한다. 그러면, 상기 전지 셀(217) 내부는 진공 상태이고, 상기 제1호퍼(110)의 내부는 대기압 상태이므로, 양자간에 압력차가 발생한다. 따라서, 상기 제1호퍼(110) 내의 전해액은 자연스럽게 상기 전지 셀(217)의 주액구(218)를 통하여 내부로 주액된다. 이와 같이 하여 전지 셀(217)과 제1호퍼(110) 사이의 압력차에 의해 1차 전해액 주액이 완료된다.
이어서, 상기 제2호퍼로 잔존 전해액이 이동되도록 하는 단계(S5)에서는, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 제1호퍼(110)를 소정 거리 상승시킨다. 즉, 도시되지 않은 기구를 이용하여 상기 제1호퍼(110)가 제2호퍼(130)로부터 소정 거리 상승하도록 한다. 그러면, 상기 제1호퍼(110)와 제2호퍼(130) 사이에 소정 공간이 형성되고, 이러한 공간에 남은 전해액이 자중에 의해 모두 이동한다. 다르게 말하면, 상기 제1호퍼(110)의 내측에 있던 잔존 전해액이 모두 상기 제2호퍼(130)쪽으로 이동한다.
이어서, 상기 제1호퍼를 하강시켜 기구적으로 제2호퍼(130)의 잔존 전해액이 주액되도록 하는 단계(S6)(피스톤 가압 방식)에서는, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 제1호퍼(110)를 도시되지 않은 기구를 이용하여 소정 거리 하강시켜 상기 제2호퍼(130)로 옮겨진 전해액이 전지 내부로 피스톤 방식처림 강제 주액되도록 한다. 물론, 이때 상기 전해액이 다시 제1호퍼(110)쪽으로 이동되지 않도록 상기 센터핀(120)이 상기 제1호퍼(110)의 하단을 폐색하도록 한다. 비록 도면에 도시되어 있지는 않지만 캐리어(211)에 형성된 제2포트(212)에 소정 가압 라인을 연결함으로써, 하부 챔버(216)에 결합된 전지 셀(217)의 외부 압력이 높아지도록 한다. 따라서, 이러한 피스톤 가압 방식에 의해 전지 셀(217)이 외부 방향으로 변형되는 현상이 방지된다.
이와 같이, 제1호퍼(110)가 마치 피스톤처럼 움직임으로써, 제2호퍼(130)의 전해액이 전지 셀(217)로 주액되는 2차 전해액 주액이 완료된다.
이어서, 상기 제1호퍼에 가압 라인을 연결하여 전해액이 주액되도록 하는 단계(S7)(공기 가압 방식)에서는, 도 5g에 도시된 바와 같이, 제1포트(111)에 소정 가압 라인을 연결함으로써, 제1호퍼(110)에 소정 가압력이 제공되도록 한다. 즉, 상기와 같이 2차 전해액 주액이 완료된 상태에서도 여전히 주액 노즐(140)의 내부에는 소량의 전해액 잔량이 남아 있을 수 있다. 따라서, 제1포트(111)를 통하여 소정 가압력을 제공함으로써, 상기 주액 노즐(140)에 남아 있는 전해액 잔량이 모두 전지 셀(217)의 주액구(218)를 통하여 주액되도록 한다. 물론, 이때 상기 제1호퍼(110)에 결합된 센터핀(120)은 상부로 소정 거리 상승한 상태가 되도록 한다. 따라서, 상기 제1호퍼(110)에 소정 가압력이 제공됨으로써, 상기 주액 노즐(140)에 남아 있는 모든 잔존 전해액이 전지 셀(217)에 주액된다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드는 3단 구조를 이용하여 피스톤 가압 방식과 공기 가압 방식을 병행하여 고속으로 전해액을 주입할 수 있고, 또한 효율적으로 주액 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
즉, 첫째로 본 발명은 전지 셀 내부가 진공 상태가 되도록 함으로써, 기압차에 의해 제1호퍼에 있는 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(기압차에 의한 전해액 주액)
둘째로, 본 발명은 제1호퍼의 전해액을 제2호퍼로 이동시킨 후, 상기 제1호퍼를 마치 피스톤처럼 제2호퍼쪽으로 밀어냄으로써, 상기 제2호퍼쪽의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(피스톤 방식에 의한 전해액 주액)
셋째로, 본 발명은 제1호퍼에 공기 가압력을 제공함으로써, 제1호퍼 또는 제2호퍼에 남아 있는 잔존 전해액이 모두 전지 셀 내부로 주액되도록 한다.(공기 가 압 방식에 의한 전해액 주액)
따라서, 본 발명은 피스톤 가압이 갖는 안정적인 가압 구조와, 공기 가압 방식이 갖는 잔존 전해액없이 주입되는 장점을 모두 갖게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 일측에 저액구가 형성되어 일정량의 전해액이 공급되고, 타측에 제1포트가 형성되어 진공, 가압 또는 배기 상태가 제공되며, 하단의 직경이 상대적으로 좁아지게 형성된 제1호퍼와,
    상기 제1호퍼의 내측에 결합되어, 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 설치됨으로써, 상기 제1호퍼의 하단을 개폐하는 센터핀과,
    상기 제1호퍼의 하부 영역을 감싸는 형태로 결합됨으로써, 상기 제1호퍼가 상하 방향으로 소정 거리 이동 가능하게 하는 제2호퍼와,
    상기 제2호퍼의 하단에 결합되어 전지 셀의 주액구와 밀착되는 주액 노즐을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2호퍼와 상기 주액 노즐 사이에는, 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착될 때 충격이 흡수되도록, 스프링이 더 결합된 것을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주액 노즐의 하단에는, 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착될 때 주액 노즐이 손상되지 않도록, 오링이 더 결합된 것을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1호퍼에는 상기 저액구를 개폐하는 캡이 더 결합된 것을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2호퍼 및 상기 주액 노즐은 밀폐 부재로 감싸여진 채 판 형태의 캐리어에 결합됨을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주액 노즐이 전지 셀의 주액구에 밀착되면, 센터핀이 상승한 후 제1포트를 통하여 진공이 제공됨으로써, 전지 셀의 내부가 진공 상태가 되고,
    이어서, 상기 센터핀이 하강하여 전지 셀의 내부가 진공 상태로 유지되며,
    이어서, 상기 제1호퍼의 저액구를 통하여 일정량의 전해액이 공급되고,
    이어서, 상기 센터핀이 상승하여 기압차에 의해 제1호퍼의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 하며,
    이어서, 상기 제1호퍼가 상승하여 잔존 전해액이 제2호퍼로 이동하도록 하고,
    이어서, 상기 센터핀이 하강한 상태에서 제1호퍼가 하강하여 제2호퍼의 전해액이 전지 셀 내부로 주액되도록 하며,
    이어서, 상기 센터핀이 상승한 상태에서 상기 제1포트를 통하여 가압력이 제공되어 제2호퍼의 잔존 전해액이 모두 전지 셀 내부로 주액되도록 함을 특징으로 하는 고속 전해액 주입 장치의 주액 헤드.
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