KR20150058702A - 배터리 트레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 수용되는 복수의 전지 셀들의 들뜸을 방지하는 배터리 트레이를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이는, 복수의 전지 셀을 수용하여 전극단자 측을 관통시키는 내부 트레이, 및 상기 내부 트레이를 수용하여 관통된 상기 전지 셀의 전극단자 측을 지지하고, 상기 전극단자를 관통시키는 베이스 트레이를 포함한다.

Description

배터리 트레이 {RECHARGEABLE BATTERY TRAY}
본 기재는 권취 및 조립 공정이 완료된 전지 셀의 활성화 목적으로 전지 셀에 충방전을 수행하는 충방전 공정에 사용되는 배터리 트레이에 관한 것이다.
이차 전지의 셀 제조공정은 음극과 양극 및 세퍼레이터를 권취하여 전극 조립체를 형성하는 권취 공정과, 권취된 전극 조립체를 케이스에 삽입하고 캡 플레이트를 조립하는 조립 공정을 포함한다.
이차 전지의 조립이 완성되면, 활성화 목적으로 이차 전지 셀을 충전 및 방전하는 충방전 공정이 진행된다. 이때 한 공정에서 다수의 이차 전지 셀들을 충전 및 방전하기 위하여 배터리 트레이가 사용된다.
예를 들면, 배터리 트레이는 베이스 트레이와 별도로 인서트 부재와 스페이서를 제조하여, 인서트 부재와 스페이서를 베이스 트레이에 조립하여 이루어진다. 인서트 부재 및 스페이서의 사용으로 인하여, 배터리 트레이는 전체적으로 낮은 정밀도를 가지며, 이차 전지 셀의 설치를 어렵게 한다.
배터리 트레이의 정밀도가 낮으므로 이차 전지 셀이 긁히거나 찍히는 등 이차 전지의 외관 불량이 발생되고, 이차 전지 셀의 결합 안착성이 불량하여 재작업이 많이 이루어진다.
이차 전지 셀의 기종별로 인서트 부재와 스페이서가 다르게 형성되므로 베이스 트레이, 인서트 부재 및 스페이서를 일체형으로 제작하는 경우, 이차 전지 셀의 기종 변경시, 배터리 트레이 전체를 교체해야 한다. 따라서 자원 낭비 및 비용 상승이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 전지 셀들을 수용하는 내부 트레이를 베이스 트레이에 조립하여 형성되는 배터리 트레이를 제공하는 것이다. 또한 본 발명은 수용되는 복수의 전지 셀들이 베이스 트레이로부터 들뜨는 것을 방지하는 배터리 트레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이는, 복수의 전지 셀을 수용하여 전극단자 측을 관통시키는 내부 트레이, 및 상기 내부 트레이를 수용하여 관통된 상기 전지 셀의 전극단자 측을 지지하고, 상기 전극단자를 관통시키는 베이스 트레이를 포함한다.
상기 내부 트레이는, 상기 전지 셀이 설치되는 제1관통공들을 형성하는 제1바닥부, 및 상기 제1 바닥부의 측변에 설정된 높이로 형성되는 테두리부를 포함할 수 있다.
상기 베이스 트레이는, 상기 제1관통공에 적어도 일부 마주하는 제2관통공들을 형성하는 제2바닥부, 및 상기 제2바닥부의 측변에 설정된 높이로 수직하게 형성되어 상기 테두리부에 대향하는 측벽을 포함할 수 있다.
상기 내부 트레이의 상기 테두리부의 외면은 상기 베이스 트레이의 상기 측벽의 내면과 이격되어 결합될 수 있다.
상기 내부 트레이의 상기 테두리부는, 상기 제1바닥부에서 0도보다 크고 5도보다 작은 경사 각도를 가질 수 있다.
상기 내부 트레이의 상기 제1관통공은, 상기 제1바닥부에서 설정된 높이를 가지고 상기 전지 셀의 두께에 대응하고 성기 전지 셀의 폭에 대응하도록 형성되어 상기 전지 셀의 양측을 결합 지지하는 측방 결합부, 및 상기 측방 결합부를 상기 전지 셀의 폭 방향으로 연결하여 삽입되는 상기 전지 셀의 상기 전극단자 측 하방를 결합 지지하는 하방 결합부를 포함할 수 있다.
상기 베이스 트레이의 상기 제2관통공은, 상기 전지 셀의 전극단자를 독립적으로 관통시키도록 1쌍으로 형성될 수 있다.
상기 베이스 트레이의 상기 제2바닥부는, 상기 제2관통공의 외측에 돌출 형성되어 상기 내부 트레이의 상기 하방 결합부의 홈에 결합되는 결합 돌기를 구비할 수 있다.
상기 내부 트레이 및 상기 베이스 트레이는 난연성 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지로 형성될 수 있다. 상기 내부 트레이 및 상기 베이스 트레이는 진공 성형사출로 성형될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 내부 트레이에 복수의 전지 셀들을 수용하고, 내부 트레이를 베이스 트레이에 수용하면서 전극단자를 베이스 트레이의 외부로 관통시키는 배터리 트레이를 제공한다.
따라서 전지 셀의 기종이 변경되면 내부 트레이만 교체할 수 있으므로 자원 및 비용이 절감될 수 있다. 또한, 전지 셀의 전극단자 측이 내부 트레이를 관통하여 베이스 트레이에 지지되므로 전지 셀들이 베이스 트레이로부터 들뜨는 현상이 방지된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이의 사시도이다.
도 2는 도 1의 내부 트레이의 부분 평면도이다.
도 3은 배터리 트레이에서 베이스 트레이의 사시도이다.
도 4는 도 3의 베이스 트레이의 A부분의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이에 전지 셀을 조립한 상태의 단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이의 사시도이고, 도 2는 도 1의 내부 트레이(10)의 부분 사시도이다. 도 3은 배터리 트레이에서 베이스 트레이(20)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 베이스 트레이(20)의 A부분의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예의 배터리 트레이는 내부 트레이(10)와 베이스 트레이(20)를 포함한다. 내부 트레이(10)는 복수의 전지 셀들(30, 도 5 및 도 6 참조)을 수용하여 전극단자(31) 측을 관통시키도록 구성되고, 베이스 트레이(20)는 내부 트레이(10)를 수용하여 관통된 전지 셀(30)의 전극단자(31) 측을 지지하고, 전극단자들(31)을 관통시키도록 구성된다. 관통된 전극단자들(31)은 충방전 공전시 충방전 장치(미도시)에 전기적으로 연결된다.
즉 배터리 트레이는 내부 트레이(10)에 전지 셀들(30)을 수용하고, 내부 트레이(10)를 베이스 트레이(20)에 수용함으로써, 조립 완성된 전지 셀(30)의 활성화를 위하여, 전지 셀(30)을 충전 및 방전하는 충방전 공정의 진행을 가능하게 한다.
내부 트레이(10)는 제1바닥부(11)와 테두리부(12)로 상부가 개방된 개략적으로 직육면체인 공간을 형성한다. 제1바닥부(11)는 복수의 전지 셀(30)을 수용하기 위하여 제1관통공들(13)을 형성하며, 전지 셀들(30)을 제1관통공(13)에 삽입 설치되며, 전극단자(31) 측의 일부는 제1관통공(13)을 관통한다. 테두리부(12)는 제1바닥부(11)의 4 측변에 설정된 높이로 형성되어, 내부 트레이(10)의 강성을 설정한다.
베이스 트레이(20)는 내부 트레이(10) 수용시, 제1바닥부(11)와 테두리부(12)에 대응하는 제2바닥부(21)와 측벽(22)을 포함한다. 측벽(22)은 제2바닥부(21)의 상부가 개방된 대략 직육면체 공간의 외곽을 설정한다. 제2바닥부(21)는 제1바닥부(11)의 제1관통공(13)에 적어도 일부 마주하는 제2관통공들(23)을 형성한다.
제2바닥부(21)는 제1관통공(13)에 삽입되는 전지 셀들(30)의 전극단자(31) 측을 지지하고, 제2관통공들(23)은 전극단자(31)를 관통시켜 베이스 트레이(20) 외부에 노출시킨다. 즉 제2바닥부(21)는 전극단자(31)가 제2관통공(23)으로 관통되는 상태에서 전지 셀(30)을 차단 지지한다. 측벽(22)은 제2바닥부(21)의 4 측변에 설정된 높이로 수직하게 형성되어 직육면체 공간의 외곽을 설정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 트레이에 전지 셀(30)을 조립한 상태의 단면도이고, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 배터리 트레이는 전지 셀들(30)을 수용한 내부 트레이(10)를 베이스 트레이(20)에 수용 결합함으로써 전지 셀들(30)의 활성을 목적으로 하는 충방전 공정을 수행할 수 있게 한다.
내부 트레이(10)가 베이스 트레이(20)에 결합될 때, 내부 트레이(10)의 테두리부(12)의 외면은 베이스 트레이(20)의 측벽(22)의 내면과 간격(G)을 가지고 이격된다. 간격(G)은 베이스 트레이(20)와 내부 트레이(10)의 간섭을 제거하여, 베이스 트레이(20)에 내부 트레이(10)의 삽입을 용이하게 한다.
또한, 내부 트레이(10)의 테두리부(12)는 제1바닥부(11)에서 0도보다 크고 5도보다 작게 경사진 경사 각도(θ)를 가진다. 경사 각도(θ)는 베이스 트레이(20)에 내부 트레이(10)의 삽입할 때, 삽입 초기에 내부 트레이(10)가 베이스 트레이(20)의 내부로 원활히 안내되게 한다.
도 7은 도 2의 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 단면도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 내부 트레이(10)의 제1관통공(13)은 측방 결합부(131)와 하방 결합부(132)를 포함한다.
측방 결합부(131)는 제1바닥부(11)에서 설정된 높이를 가지고 전지 셀(30)의 두께(T)에 대응하고 전지 셀(30)의 폭(W)에 대응하도록 형성되어 전지 셀(30)의 폭 방향 양측을 결합 지지한다. 전지 셀(30)의 삽입시, 전지 셀(30)의 폭 방향 양측은 측방 결합부(131)에 의하여 안내되고, 측방 결합부(131)에 의하여 결합된다(도 6의 참조).
하방 결합부(132)는 측방 결합부(131)를 전지 셀(30)의 폭 방향으로 연결하여 삽입되는 전지 셀(30)의 전극단자(31) 측 하방를 결합 지지한다. 전지 셀(30)의 삽입 완료시, 전지 셀(30)의 전극단자(31) 측 하방의 두께 방향 양측은 하방 결합부(132)에 의하여 결합된다(도 5의 참조).
즉 내부 트레이(10)의 제1관통공(13)에 삽입 설치되는 전지 셀(30)은 폭 방향 양측에서 측방 결합부(131)에 의하여 두께 방향 양면으로 결합 지지되고, 전극단자(31) 측에서 하방 결합부(132)에 의하여 두께 방향 양면으로 결합 지지된다.
하방 결합부(132)는 측방 결합부(131)의 전체 높이 범위 중 하방의 일부에만 형성되어 측방 결합부(131)를 연결한다. 제1관통공(13)에 삽입되는 전지 셀(30)은 삽입 초기에는 하방 결합부(132)에 의하여 마찰되지 않고 측방 결합부(131)에만 마찰되며, 삽입 후기에는 하방 결합부(132)와 측방 결합부(131)에 마찰된다. 따라서 전지 셀(30)의 삽입 작업이 용이하게 된다.
이때, 전극단자(31)는 내부 트레이(10)의 제1관통공(13)을 통하여 베이스 트레이(20)의 제2관통공(23)을 통과하게 된다. 즉 전극단자(31)는 베이스 트레이(20)의 제2바닥부(21) 밖으로 돌출되어 충방전 공정을 수행할 수 있는 상태에 놓인다.
베이스 트레이(20)에서, 제2관통공(23)은 전지 셀(30)의 전극단자(31)를 음극과 양극을 독립적으로 각각 관통시키도록 1쌍으로 형성된다. 전극단자(31)가 제1관통공(13) 및 제2관통공(23)를 관통한 상태에서, 전지 셀(30)의 전극단자(31) 측은 베이스 트레이(20)의 제2바닥부(21)에 지지된다.
전지 셀(30)이 내부 트레이(10)의 제1관통공(13)를 통과하여 베이스 트레이(20)의 제2바닥부(21)에 접촉 지지됨에 따라 베이스 트레이(20)로부터 전지 셀(30)의 들뜸이 방지된다.
한편, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 베이스 트레이(20)에서, 제2바닥부(21)는 제2관통공(23)의 외측에 돌출 형성되는 결합 돌기(24)를 더 구비한다. 결합 돌기(24)는 내부 트레이(10)의 하방 결합부(132)의 홈(133)에 결합된다.
즉 전지 셀(30)은 내부 트레이(10)에 결합되고, 내부 트레이(10)는 베이스 트레이(20)에 결합된 상태를 유지할 수 있다. 이때, 내부 트레이(10)의 제1바닥부(11)는 베이스 트레이(20)의 제2바닥부(21)에 밀착된 상태를 유지한다.
한편, 내부 트레이(10) 및 베이스 트레이(20)는 난연성 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지로 형성될 수 있다. ABS 수지는 전지 셀(30)을 내부 트레이(10)의 제1관통공(13)에 삽입할 때 우수한 슬립성을 가지므로 전지 셀(30)의 폭 방향 양측을 안내하여 전지 셀(30)의 삽입 고정을 용이하게 한다.
또한, 내부 트레이(10) 및 베이스 트레이(20)는 진공 성형사출로 성형될 수 있다. 진공 성형사출의 공정상, 관통공을 직접 사출할 수 없으므로 내부 트레이(10)의 제1관통공(13) 및 베이스 트레이(20)의 제2관통공(23)은 제1바닥부(11) 및 제2바닥부(21)에서 각각 돌출 성형된 후, 커팅 공정으로 돌출부를 제거함으로써 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 전지 셀(30)은 파우치형 이차 전지를 도시하고 있으나, 본 실시예의 배터리 트레이는 각형 이차 전지의 충방전 공정에서도 사용될 수 있다. 여기서 파우치형 이차 전지 및 각형 이차 전지에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 내부 트레이 11: 제1바닥부
12: 테두리부 13: 제1관통공
20: 베이스 트레이 21: 제2바닥부
22: 측벽 23: 제2관통공
24: 결합 돌기 30: 전지 셀
31: 전극단자 131: 측방 결합부
132: 하방 결합부 G: 간격
T: 두께 W: 폭
θ: 경사 각도

Claims (10)

  1. 복수의 전지 셀을 수용하여 전극단자 측을 관통시키는 내부 트레이; 및
    상기 내부 트레이를 수용하여 관통된 상기 전지 셀의 전극단자 측을 지지하고, 상기 전극단자를 관통시키는 베이스 트레이
    를 포함하는 배터리 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 트레이는
    상기 전지 셀이 설치되는 제1관통공들을 형성하는 제1바닥부, 및
    상기 제1 바닥부의 측변에 설정된 높이로 형성되는 테두리부
    를 포함하는 배터리 트레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 트레이는,
    상기 제1관통공에 적어도 일부 마주하는 제2관통공들을 형성하는 제2바닥부, 및
    상기 제2바닥부의 측변에 설정된 높이로 수직하게 형성되어 상기 테두리부에 대향하는 측벽
    을 포함하는 배터리 트레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내부 트레이의 상기 테두리부의 외면은 상기 베이스 트레이의 상기 측벽의 내면과 이격되어 결합되는 배터리 트레이.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 내부 트레이의 상기 테두리부는,
    상기 제1바닥부에서 0도보다 크고 5도보다 작은 경사 각도를 가지는 배터리 트레이.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 내부 트레이의 상기 제1관통공은,
    상기 제1바닥부에서 설정된 높이를 가지고 상기 전지 셀의 두께에 대응하고 성기 전지 셀의 폭에 대응하도록 형성되어 상기 전지 셀의 양측을 결합 지지하는 측방 결합부, 및
    상기 측방 결합부를 상기 전지 셀의 폭 방향으로 연결하여 삽입되는 상기 전지 셀의 상기 전극단자 측 하방를 결합 지지하는 하방 결합부
    를 포함하는 배터리 트레이.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베이스 트레이의 상기 제2관통공은,
    상기 전지 셀의 전극단자를 독립적으로 관통시키도록 1쌍으로 형성되는 배터리 트레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 트레이의 상기 제2바닥부는,
    상기 제2관통공의 외측에 돌출 형성되어 상기 내부 트레이의 상기 하방 결합부의 홈에 결합되는 결합 돌기를 구비하는 배터리 트레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내부 트레이 및 상기 베이스 트레이는 난연성 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지로 형성되는 배터리 트레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내부 트레이 및 상기 베이스 트레이는 진공 성형사출로 성형되는 배터리 트레이.
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