KR20150053199A - 이차전지의 분석지그 - Google Patents

이차전지의 분석지그 Download PDF

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KR20150053199A
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Abstract

본 발명은 이차전지의 분석지그에 관한 것으로, 양극, 음금 및 분리막을 포함하는 전극조립체를 수납하는 케이싱과, 케이싱에 구비되고 양극의 양극리드와 음극의 음극리드를 접속하여 외부 전원과 연결되는 연결포트와, 전극조립체의 구조를 분석하기 위해 케이싱에 조사선의 투과를 허용하는 조사선투과부와, 연결포트에 외부 전원 인가시 전극조립체에서 발생되는 가스를 분석할 수 있도록 케이싱에 외부기체의 통과를 허용하는 기체통과부를 포함하여, 전극조립체의 전지성능평가, 구조변화분석 및 발생가스분석을 실시간으로 동시에 수행할 수 있다.

Description

이차전지의 분석지그{ANALYZING JIG FOR SECONDARY ELECTRIC CELL}
본 발명은 이차전지의 분석지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극조립체의 전지성능평가, 구조변화분석 및 발생가스분석을 실시간으로 동시에 수행하기 위한 이차전지의 분석지그에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
이차 전지(셀)는 적용 형태나 구조 등에 따라 금속성 등의 하드 케이스 등에 의하여 내부 요소가 구성되는 캔형 전지 등을 비롯하여 다양하게 분류될 수 있다.
특히, 파우치형 이차 전지는 파우치 케이스 및 전극집전체를 기본 구조로 포함하고 있으며, 전극집전체는 양극판, 음극판 및 양극판과 음극판 사이에 개재되어 양극판과 음극판 사이를 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터와 분리막 등으로 구성된다.
전극집전체가 파우치 케이스에 투입된 후, 전해액이 주입되고 밀봉 공정, 에이징 공정, 화성 공정 등의 후처리 공정을 거쳐 하나의 완성된 이차 전지 셀이 된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록공보 제10-0997713호(2010.11.25. 등록, 발명의 명칭 : 이차전지 케이스의 검사 장치)에 개시되어 있다.
종래의 이차전지 검사장치는 완성된 이차전지를 천공시 외부로 배출되는 기체만을 분석함에 따라 천공되지 않는 부분의 발생기체는 분석되지 못하는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 이차전지 검사장치는 이차전지 내부의 전해액이 누액되어 전지회로의 단락을 초래함으로써 전류, 전압인가 시험이 정확하지 못하고, 실시간 분석이 불가한 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 케이싱에 전원 연결용 포트와 조사선투과부 및 기체통과부를 구비하여 전극조립체의 전지성능평가, 구조변화분석 및 발생가스분석을 실시간으로 동시에 수행하고자 하는 이차전지의 분석지그를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 이차전지의 분석지그는: 양극, 음금 및 분리막을 포함하는 전극조립체를 수납하는 케이싱; 상기 케이싱에 구비되고, 상기 양극의 양극리드와 상기 음극의 음극리드를 접속하여 외부 전원과 연결되는 연결포트; 상기 전극조립체의 구조를 분석하기 위해 상기 케이싱에 조사선의 투과를 허용하는 조사선투과부; 및 상기 연결포트에 외부 전원 인가시, 상기 전극조립체에서 발생되는 가스를 분석할 수 있도록 상기 케이싱에 외부기체의 통과를 허용하는 기체통과부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 케이싱은 제 1케이싱과 제 2케이싱을 분리 가능하게 결합하고; 상기 제 1케이싱은 상기 전극조립체의 일부를 수납하기 위해 제 1수납홈을 형성하며; 상기 제 2케이싱은 상기 전극조립체의 나머지를 수납하기 위해 제 2수납홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 조사선투과부는: 상기 케이싱의 일측에 형성되어 조사선의 유입을 허용하는 조사선인렛; 및 상기 케이싱의 타측에 형성되어 상기 전극조립체에 투과되는 조사선의 유출을 허용하는 조사선아웃렛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기체통과부는: 상기 케이싱의 일측에 형성되어 외부기체의 유입을 허용하는 기체인렛; 및 상기 케이싱의 타측에 형성되어 상기 전극조립체에서 발생되는 가스와 외부기체를 함께 유출 허용하는 기체아웃렛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1케이싱과 상기 제 2케이싱의 접하는 부위에는 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이차전지의 분석지그는 케이싱에 전원 연결용 포트와 조사선투과부 및 기체통과부를 구비하여 전극조립체의 전지성능평가, 구조변화분석 및 발생가스분석을 실시간으로 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 전지전압 상승 변화치를 보인 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 조사선 회절패턴을 보인 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 전압별 내부발생 기체량을 보인 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 분석지그의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 전지전압 상승 변화치를 보인 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 조사선 회절패턴을 보인 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그에 따른 전압별 내부발생 기체량을 보인 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그(100)는 케이싱(110), 연결포트(120), 조사선투과부(130) 및 기체통과부(140)를 포함한다.
케이싱(110)은 분석지그(100)의 외형을 형성하는 것으로서, 다양하게 형성될 수 있다.
그리고, 케이싱(110)은 내부에 전극조립체(10)를 수납한다.
여기서, 전극조립체(10)는 이차전지의 구성품으로서, 양극(20)과 음극(30) 및 분리막(40)을 포함한다. 이때, 양극(20)과 분리막(40) 및 음극(30)이 순서대로 반복해서 적층된다.
물론, 양극(20)과 분리막(40) 및 음극(30)의 개수 및 형상은 한정되지 않는다.
아울러, 케이싱(110)은 전극조립체(10)를 수납 및 분리 가능하도록 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)으로 이루어짐이 바람직하다.
제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)은 분리 가능하게 결합된다. 이때, 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)은 볼팅 등 다양한 방식에 의해 분리 가능하게 결합된다.
그리고, 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)은 결합시 전극조립체(10)를 수납할 수 있도록 밀폐된 내부 공간을 갖게 된다.
즉, 제 1케이싱(112)은 전극조립체(10)의 일부를 수납하기 위해 제 1수납홈(113)을 형성하고, 제 2케이싱(114)은 전극조립체(10)의 나머지를 수납하기 위해 제 2수납홈(115)을 형성한다.
물론, 제 1케이싱(112) 또는 제 2케이싱(114)이 전극조립체(10) 전체를 수납하기 위해 홈을 형성할 수도 있다.
또한, 연결포트(120)는 케이싱(110) 내부의 밀폐된 공간에 수납된 전극조립체(10)에 충전이나 방전, 전압인가 또는 전류인가 등을 위해 케이싱(110)에 구비된다.
즉, 전극조립체(10) 중 양극(20)은 양극리드(22)를 구비하고, 음극(30)은 음극리드(32)를 구비한다.
아울러, 연결포트(120)는 (+)연결부(122)와 (-)연결부(124)로 이루어진다. 이때, (+)연결부(122)와 (-)연결부(124)가 케이싱(110)에 형성되는 위치는 한정되지 않는다.
양극리드(22)는 연결포트(120) 중 (+)연결부(122)에 접속되고, 음극리드(32)는 연결포트(120) 중 (-)연결부(124)에 접속된다. 물론, 양극리드(22)는 다양한 방식에 의해 (+)연결부(122)에 접속되고, 음극리드(32)는 다양한 방식에 의해 (-)연결부(124)에 접속된다.
따라서, 전지충방전기 또는 외부 전원이 (+)연결부(122)와 (-)연결부(124)에 접속됨에 따라, 전극조립체(10)는 충전 또는 방전되거나, 설정치의 전압이나 전류가 인가될 수 있게 된다.
특히, 제 1케이싱(112) 또는 제 2케이싱(114)은 양극리드(22)를 (+)연결부(122)에 접속 안내하고, 음극리드(32)를 (-)연결부(124)에 접속 안내하도록 채널(117)을 형성한다.
또한, 조사선투과부(130)는 충전이나 방전 또는 설정된 전압이나 전류가 인가된 전극조립체(10)에 조사선을 투과 허용하는 역할을 한다.
조사선은 전극조립체(10)의 구조 특히, 양극(20)과 음극(30) 및 분리막(40)의 구조를 분석하기 위해 케이싱(110)을 통해 전극조립체(10)에 조사된다.
여기서, 조사선은 X선, 적외선 및 레이저 등 다양하게 적용 가능하다.
더욱 상세히, 조사선투과부(130)는 조사선인렛(132) 및 조사선아웃렛(134)을 포함한다.
조사선인렛(132)은 제 1수납홈(113)과 제 2수납홈(115)에 의해 밀폐된 케이싱(110)의 내부와 연결되도록 케이싱(110)에 통공된다. 그래서, 조사선인렛(132)은 조사선의 유입을 허용한다.
이때, 조사선은 조사기(도시하지 않음)에 의해 케이싱(110) 내부로 조사되는데, 조사기는 다양한 방식에 의해 케이싱(110)에 연결된다.
그리고, 조사선아웃렛(134)은 제 1수납홈(113)과 제 2수납홈(115)에 의해 밀폐된 케이싱(110)의 내부와 연결되도록 케이싱(110)에 통공된다. 그래서, 조사선아웃렛(134)은 케이싱(110) 내부의 전극조립체(10)에 투과되는 조사선을 케이싱(110)의 외부로 배출 허용한다.
특히, 조사선인렛(132)과 조사선아웃렛(134)은 케이싱(110)에서 일직선상에 배치됨이 바람직하다.
이에 따라, 조사선인렛(132)은 케이싱(110)의 일측에 형성되고, 조사선아웃렛(134)은 케이싱(110)의 타측에 형성됨이 바람직하다.
편의상, 조사선인렛(132)은 제 1케이싱(112)에 형성되는 것으로 도시되고, 조사선아웃렛(134)은 제 2케이싱(114)에 형성되는 것으로 도시된다.
조사선아웃렛(134)은 검출기(도시하지 않음)를 연결한다.
한편, 기체통과부(140)는 연결포트(120)에 외부 전원 인가시, 전극조립체(10)에서 발생되는 가스를 분석할 수 있도록 케이싱(110)에 외부기체의 통과를 허용하는 역할을 한다.
즉, 기체통과부(140)는 충전이나 방전 또는 설정된 전압이나 전류가 인가된 전극조립체(10)에서 발생되는 가스의 분석을 허용하기 위해 구비된다.
전극조립체(10) 중 양극(20)과 음극(30)에서 발생하는 가스의 분석을 위해서는, 해당 가스가 케이싱(110)의 외부로 배출되어야 한다. 그래서, 케이싱(110) 내부로 외부의 기체가 주입됨으로써, 해당 가스와 주입되는 기체는 흐름이 발생하게 된다.
특히, 케이싱(110)에 공급되는 외부기체는 헬륨, 질소, 아르곤 등과 같은 비활성 가스로 구성하는 것이 바람직하며, 비활성 가스 등은 검출하고자 하는 케이싱(110) 내부의 발생 가스 성분에 따라 적절하게 선택될 수도 있음은 당연하다.
기체통과부(140)는 기체인렛(142) 및 기체아웃렛(144)을 포함한다.
기체인렛(142)은 케이싱(110)의 일측에 형성되어 외부기체가 케이싱(110) 내부로 유입되는 것을 허용한다. 그래서, 기체인렛(142)은 기체공급부(도시하지 않음)에 연결된다.
그리고, 기체아웃렛(144)은 케이싱(110)의 타측에 형성되어 충전이나 방전 또는 설정된 전압이나 전류가 인가된 전극조립체(10) 특히, 양극(20)과 음극(30)에서 발생되는 가스와 외부기체를 함께 외부 유출 허용하는 역할을 한다.
이때, 기체아웃렛(144)은 검사기(도시하지 않음)에 연결된다.
편의상, 기체인렛(142)은 제 1케이싱(112)에 형성되는 것으로 도시되고, 기체아웃렛(144)은 제 2케이싱(114)에 형성되는 것으로 도시된다.
한편, 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)은 결합된 후 내부의 제 1수납홈(113)과 제 2수납홈(115)을 밀폐시켜야 한다. 그래서, 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)의 접하는 부위에는 실링부재(150)가 구비된다. 실링부재(150)는 오링으로 함이 바람직하다.
특히, 제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)은 실링부재(150)를 수용하기 위해 실링홈부(152)를 함몰 형성함이 바람직하다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그(100)의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.
제 1케이싱(112)과 제 2케이싱(114)의 결합으로 인해 밀폐된 케이싱(110)의 내부에는 전극조립체(10)가 수납되고, 전극조립체(10) 중 양극(20)과 음극(30)에는 외부 전원이 인가된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그(100)에 따른 전지전압 상승 변화치를 보인 그래프이다.
이때, 양극(20)과 음극(30)에 외부 전원이 인가되면, 양극(20)과 음극(30)은 가스를 발생하게 된다.
그래서, 외부에서 기체를 공급 후 배출되는 기체와 가스를 통해, 케이싱(110) 내부의 기체량이 측정된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그(100)에 따른 조사선 회절패턴을 보인 그래프이다.
그리고, 양극(20)과 음극(30)에 외부 전원이 인가된 상태에서, 조사선이 케이싱(110) 내부의 양극(20)과 분리막(40) 및 음극(30)에 투과된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 분석지그(100)에 따른 전압별 내부발생 기체량을 보인 그래프이다.
결과적으로, 전극조립체(10)에 포함되는 양극(20), 음극(30) 및 분리막(40)의 전압, 전류 및 온도조건에 따른 특성 변화가 실시간으로 동시에 분석 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 전극조립체 20 : 양극
30 : 음극 40 : 분리막
100 : 분석지그 110 : 케이싱
112 : 제 1케이싱 114 : 제 2케이싱
120 : 연결포트 122 : (+)연결부
124 : (-)연결부 130 : 조사선투과부
132 : 조사선인렛 134 : 조사선아웃렛
140 : 기체통과부 142 : 기체인렛
144 : 기체아웃렛 150 : 실링부재

Claims (5)

  1. 양극, 음금 및 분리막을 포함하는 전극조립체를 수납하는 케이싱;
    상기 케이싱에 구비되고, 상기 양극의 양극리드와 상기 음극의 음극리드를 접속하여 외부 전원과 연결되는 연결포트;
    상기 전극조립체의 구조를 분석하기 위해 상기 케이싱에 조사선의 투과를 허용하는 조사선투과부; 및
    상기 연결포트에 외부 전원 인가시, 상기 전극조립체에서 발생되는 가스를 분석할 수 있도록 상기 케이싱에 외부기체의 통과를 허용하는 기체통과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 분석지그.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 케이싱은 제 1케이싱과 제 2케이싱을 분리 가능하게 결합하고;
    상기 제 1케이싱은 상기 전극조립체의 일부를 수납하기 위해 제 1수납홈을 형성하며;
    상기 제 2케이싱은 상기 전극조립체의 나머지를 수납하기 위해 제 2수납홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 분석지그.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조사선투과부는,
    상기 케이싱의 일측에 형성되어 조사선의 유입을 허용하는 조사선인렛; 및
    상기 케이싱의 타측에 형성되어 상기 전극조립체에 투과되는 조사선의 유출을 허용하는 조사선아웃렛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 분석지그.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기체통과부는,
    상기 케이싱의 일측에 형성되어 외부기체의 유입을 허용하는 기체인렛; 및
    상기 케이싱의 타측에 형성되어 상기 전극조립체에서 발생되는 가스와 외부기체를 함께 유출 허용하는 기체아웃렛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 분석지그.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1케이싱과 상기 제 2케이싱의 접하는 부위에는 실링부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 분석지그.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170041103A (ko) * 2015-10-06 2017-04-14 주식회사 엘지화학 충방전 겸용 이차전지 발생 가스의 포집장치
WO2018110873A1 (ko) * 2016-12-16 2018-06-21 삼성에스디아이주식회사 전지 관찰용 지그
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