KR20150072019A - 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법 - Google Patents

배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 셀의 상부 면 일측에 위치된 가압 부재를 수평 이동 부재에 의해 배터리 셀의 가스 포켓부 측으로 이동시키며 승강 부재에 의해 하강시켜 배터리 셀의 상부 면을 가압함으로써, 배터리 셀의 상부 면 전 영역을 순차적으로 가압할 수 있도록 하여 배터리 셀의 상부 면 평탄도와 상관없이 배터리 셀 내부의 가스 전부를 외부로 배출할 수 있는 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 관한 것이다.
본 발명은 가스 포켓부(11)가 구비된 배터리 셀(10)이 안착되는 지그(100); 상기 배터리 셀(10)의 상부 면 일부와 접촉되도록 설치되는 가압 부재(200); 상기 가압 부재(200)를 승강시키는 승강 부재(300); 및 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 수평 이동시키는 수평 이동 부재(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법 {APPARATUS OF DEGASSING BATTERY CELL AND METHOD OF DEGASSING BATTERY CELL USING THE SAME}
본 발명은 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 셀의 상부 면 일측에 위치된 가압 부재를 수평 이동 부재에 의해 배터리 셀의 가스 포켓부 측으로 이동시키며 승강 부재에 의해 하강시켜 배터리 셀의 상부 면을 가압함으로써, 배터리 셀의 상부 면 전 영역을 순차적으로 가압할 수 있도록 하여 배터리 셀의 상부 면 평탄도와 상관없이 배터리 셀 내부의 가스 전부를 외부로 배출할 수 있는 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 관한 것이다.
최근 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 배터리에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이에 따른 배터리의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 에너지밀도가 높은 리튬 이차 배터리이다.
리튬 이차 배터리는 수명이 길고 용량이 크다는 장점을 가지고 있어, 최근 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있는데, 상기한 리튬 이차 배터리는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 배터리와 리튬 이온 배터리 및 고분자 고체 배터리를 사용하는 리튬 폴리머 배터리 등이 있다. 또한, 리튬 이차 배터리는 전극 조립체를 밀봉하는 외장재의 종류에 따라 각형 캔이 사용되는 각형 배터리, 원통형 캔이 사용되는 원통형 배터리 및 파우치가 사용되는 파우치형 배터리로 구분된다.
이중, 파우치형 배터리는 단위 중량 및 체적 당 에너지밀도가 보다 높고 배터리의 박형화 및 경량화가 가능할 뿐 아니라 외장재로서의 재료비가 적게 드는 등 유리한 점이 많아 최근 그 개발이 활발하게 진행 중에 있다.
이러한 파우치형 배터리는 흔히 PLI 즉, 리튬 폴리머 이차 배터리에 많이 사용되고 있는데, 그 제조방법은 다음과 같다.
우선, 양극판 및 음극판을 제조하고, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재한 후 적층하여 전극 조립체를 제작한다. 상기와 같이 제작된 전극 조립체에서 가소제(DBP)를 추출하고, 상기 전극 조립체의 리드에 탭을 용접하여 파우치 내부에 내장하게 된다.
이렇게 파우치에 전극 조립체를 내장한 후에는 파우치의 내부로 전해액을 주입시켜 전극 조립체에 전해액이 함침되도록 한다. 상기와 같이 전해액이 주입되면, 파우치의 가장자리를 열융착에 의해 접합시켜 파우치를 밀봉하게 된다.
상기와 같이 조립이 완료된 파우치형 배터리는 배터리를 안정화시키기 위해 에이징(Aging) 공정을 거친 후, 배터리를 활성화하기 위한 충방전 공정을 실시하게 된다.
그러나 충방전 공정 시, 과충전이 일어나게 될 경우 파우치 내부에 가스가 발생될 수 있으며, 이러한 가스는 파우치형 배터리의 불량을 유발하게 된다. 따라서, 파우치형 배터리 내부의 가스를 제거하기 위한 디가싱 공정이 행해진다.
도 1에는 이러한 디가싱 공정을 수행하는 디가싱 장치가 도시되어 있다.
상기한 디가싱 장치는 배터리 셀(10)이 안착되는 지그(20) 및 지그(20)의 상부에 승강 가능하도록 설치되는 가압 플레이트(30)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 디가싱 장치는 배터리 셀(10) 가스 포켓부(11)의 일부를 피어싱한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 가압 플레이트(30)를 하강시켜 배터리 셀(10)의 상부 면을 가압하게 된다. 가압 플레이트(30)가 배터리 셀(10)을 가압함에 의해 배터리 셀(10) 내부의 가스가 피어싱된 가스 포켓부(11)를 통해 배터리 셀(10)의 외부로 배출되는 것이다.
그러나, 도 2와 같이, 배터리 셀(10)의 상부 면이 평탄하지 않을 경우, 가압 플레이트(30)가 배터리 셀(10)의 상부 면 전 영역을 가압해 줄 수 없어, 가압되지 않은 영역의 내부 가스가 배터리 셀(10)의 외부로 배출되지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0044776호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 상부 면 일측에 위치된 가압 부재를 수평 이동 부재에 의해 배터리 셀의 가스 포켓부 측으로 이동시키며 승강 부재에 의해 하강시켜 배터리 셀의 상부 면을 가압함으로써, 배터리 셀의 상부 면 전 영역을 순차적으로 가압할 수 있도록 하여 배터리 셀의 상부 면 평탄도와 상관없이 배터리 셀 내부의 가스 전부를 외부로 배출할 수 있는 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 가스 포켓부(11)가 구비된 배터리 셀(10)이 안착되는 지그(100); 상기 배터리 셀(10)의 상부 면 일부와 접촉되도록 설치되는 가압 부재(200); 상기 가압 부재(200)를 승강시키는 승강 부재(300); 및 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 수평 이동시키는 수평 이동 부재(400);에 의해 달성된다.
여기서, 상기 가압 부재(200)는 롤러로 마련될 수 있다.
이때, 상기 롤러는 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)가 형성된 방향 측으로 회전 가능하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가압 부재(200) 및 승강 부재(300)는 하나의 세트를 이루도록 구성되며, 상기 각 세트는 복수 개로 마련되어 상기 배터리 셀(10)의 상부에 수평 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
그리고 상기 가압 부재(200)는 상기 수평 이동 부재(400)의 작동에 의해 최 외측 가압 부재(200)부터 순차적으로 상기 배터리 셀(10)의 상부 면에 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 각 승강 부재(300)는 독립적으로 작동될 수 있다.
한편, 본 발명은 배터리 셀을 디가싱하는 방법에 있어서, (a) 상기 지그(100)에 상기 배터리 셀(10)을 안착시키는 단계; (b) 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)를 피어싱하는 단계; (c) 상기 승강 부재(300)에 의해 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 상부 면 일측에 접촉시키는 단계; 및 (d) 상기 수평 이동 부재(400)에 의해 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 단계(d)와 동시에, (e) 상기 승강 부재(300)에 의해 상기 가압 부재(200)가 상기 배터리 셀(10)을 가압하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이에 의해, 배터리 셀의 상부 면 일측에 위치된 가압 부재를 수평 이동 부재에 의해 배터리 셀의 가스 포켓부 측으로 이동시키며 승강 부재에 의해 하강시켜 배터리 셀의 상부 면을 가압함으로써, 배터리 셀의 상부 면 전 영역을 순차적으로 가압할 수 있도록 하여 배터리 셀의 상부 면 평탄도와 상관없이 배터리 셀 내부의 가스 전부를 외부로 배출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 디가싱 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 디가싱 장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치의 측면도이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치의 작동도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 관하여 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치는, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 가스 포켓부(11)가 구비된 배터리 셀(10)이 안착되는 지그(100), 배터리 셀(10)의 상부 면 일부와 접촉되도록 설치되는 가압 부재(200), 가압 부재(200)를 승강시키는 승강 부재(300) 및 가압 부재(200)를 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 수평 이동시키는 수평 이동 부재(400)를 포함한다.
먼저, 지그(100)는 소정 두께를 갖는 사각 형상의 플레이트로서, 상부에 배터리 셀(10)이 안착되기 위한 편평한 안착면이 형성된다. 이때, 지그(100)는 배터리 셀(10)보다 넓은 면적을 갖도록 형성되어 배터리 셀(10)의 전부가 지그(100)의 상부 면에 안착된다. 본 실시 예에서는 지그(100)를 사각 형상의 플레이트로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 상부에 배터리 셀(10)이 안착되기 위한 편평한 안착 면이 구비된 모든 형태 및 수단을 포함한다.
그리고 가압 부재(200)는 소정 직경을 갖는 원통 형상의 롤러로 마련되어 배터리 셀(10)의 상부에 배치된다. 이때, 상기 롤러는 홀더(210)에 회전 가능하도록 설치되는데, 배터리 셀(10)의 일측(도 4의 좌측)에서 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)가 형성된 방향 측(도 4의 우측)으로 회전 가능하게 설치된다. 상기와 같이 형성되는 가압 부재(200)는 배터리 셀(10)의 상기 일측 상부 면에 접촉되도록 설치된다. 여기서 가압 부재(200)는 배터리 셀(10) 폭보다 긴 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 가압 부재(200)가 배터리 셀(10)의 전 영역을 가압해주기 위함이다.
또한, 승강 부재(300)는 일반적인 유압 또는 공압 실린더로 마련되어, 그 실린더 로드가 홀더(210)의 중앙 측에 연결되도록 홀더(210)의 상부에 설치된다. 상기한 승강 부재(300)의 작동에 의해 가압 부재(200)가 배터리 셀(10)의 상부에서 승강 가능하게 된다.
상기와 같이 형성되는 가압 부재(200) 및 승강 부재(300)는 하나의 세트를 이루도록 구성되며, 상기 세트 즉, 가압 부재(200) 및 승강 부재(300)는 복수 개로 마련되어 배터리 셀(10)의 상부에 수평 방향으로 나란히 배치된다. 즉, 상기 각 세트는 배터리 셀(10)의 상기 일측 상부에서부터 배터리 셀(10) 가스 포켓부(11)의 상부 측으로 상호 이격되도록 배치되는 것이다.
이때, 각 승강 부재(300)는 그 상부에 배치된 설치 블록(410)에 의해 고정된다.
한편, 수평 이동 부재(400)는 일반적인 유압 또는 공압 실린더로 마련되어, 그 실린더 로드가 설치 블록(410)의 측면에 연결되도록 설치된다. 상기한 수평 이동 부재(400)의 작동에 의해 설치 블록(410)이 수평 방향으로 이동되고, 설치 블록(410)에 설치된 승강 부재(300) 및 가압 부재(200) 또한 수평 방향으로 이동되게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치는 수평 이동 부재(400)의 작동에 의해 최 외측(도 4의 우측) 가압 부재(200)부터 순차적으로 배터리 셀(10)의 상부 면에 접촉된다.
이하에서는, 도 4 내지 6을 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치에 의해 배터리 셀의 내부 가스를 제거하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 지그(100)의 상부에 배터리 셀(10)을 안착시키는 단계(a)를 수행한다.
그 후, 지그(100)의 상부에 안착된 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 일부를 피어싱하는 단계(b)를 수행한다.
상기와 같이 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)가 피어싱 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수 개의 가압 부재(200) 중 최 외측(도 4의 우측) 가압 부재(200)를 배터리 셀(10)의 일측(도 4의 좌측) 상부 면에 접촉시키는 단계(c)를 수행한다.
이 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 수평 이동 부재(400)를 작동시켜 설치 블록(410)을 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 이동시킴에 의해 가압 부재(200) 들을 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 이동시키는 단계(d)를 수행하게 된다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 승강 부재(300)들은 가압 부재(200)가 이동됨에 따라 각각 독립적으로 작동되어 가압 부재(200)가 배터리 셀(10)의 상부 면을 균일하게 가압하게 하는 단계(e)를 수행하게 된다.
상기와 같이 구성되어 작동되는 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법은 배터리 셀(10)의 상부 면 일측에 위치된 가압 부재(200)를 수평 이동 부재(400)에 의해 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 이동시키며 승강 부재(300)에 의해 하강시켜 배터리 셀(10)의 상부 면을 가압함으로써, 배터리 셀(10)의 상부 면 전 영역을 순차적으로 가압할 수 있도록 하여 배터리 셀(10)의 상부 면 평탄도와 상관없이 배터리 셀(10) 내부의 가스 전부를 외부로 배출할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 따른 배터리 셀의 디가싱 장치 및 이를 이용한 배터리 셀의 디가싱 방법에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 배터리 셀 11 : 가스 포켓부
20 : 지그 30 : 가압 플레이트
100 : 지그 200 : 가압 부재
210 : 홀더 300 : 승강 부재
400 : 수평 이동 부재 410 : 설치 블록

Claims (8)

  1. 가스 포켓부(11)가 구비된 배터리 셀(10)이 안착되는 지그(100);
    상기 배터리 셀(10)의 상부 면 일부와 접촉되도록 설치되는 가압 부재(200);
    상기 가압 부재(200)를 승강시키는 승강 부재(300); 및
    상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 수평 이동시키는 수평 이동 부재(400);를 포함하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부재(200)는 롤러로 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 롤러는 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)가 형성된 방향 측으로 회전 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부재(200) 및 승강 부재(300)는 하나의 세트를 이루도록 구성되며,
    상기 각 세트는 복수 개로 마련되어 상기 배터리 셀(10)의 상부에 수평 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가압 부재(200)는 상기 수평 이동 부재(400)의 작동에 의해 최 외측 가압 부재(200)부터 순차적으로 상기 배터리 셀(10)의 상부 면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 각 승강 부재(300)는 독립적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 디가싱 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 셀의 디가싱 장치에 의해 배터리 셀을 디가싱하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 지그(100)에 상기 배터리 셀(10)을 안착시키는 단계;
    (b) 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11)를 피어싱하는 단계;
    (c) 상기 승강 부재(300)에 의해 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 상부 면 일측에 접촉시키는 단계; 및
    (d) 상기 수평 이동 부재(400)에 의해 상기 가압 부재(200)를 상기 배터리 셀(10)의 가스 포켓부(11) 측으로 이동시키는 단계;를 포함하는 배터리 셀의 디가싱 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단계(d)와 동시에,
    (e) 상기 승강 부재(300)에 의해 상기 가압 부재(200)가 상기 배터리 셀(10)을 가압하는 단계;를 더 포함하는 배터리 셀의 디가싱 방법.
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