KR20160045377A - 배터리 안전성 실험 장치 - Google Patents

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KR20160045377A
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Abstract

본 발명은 배터리의 안전성 실험 도중 발생할 수 있는 안전 사고를 예방하고, 배터리의 안전성 실험이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 배터리 안전성 실험 장치를 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 안전성 실험 장치는, 배터리 셀을 이동시키는 이동 유닛; 및 상기 배터리 셀이 미리 정해진 위치에 도착하면 침상체를 이동시켜 상기 배터리 셀을 관통시키는 관통 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 안전성 실험 장치{Apparatus for testing safety of battery}
본 발명은 배터리의 안전성을 실험하기 위한 기술로서, 보다 상세하게는, 침상체를 이용하여 배터리를 관통시켜 배터리의 안전성을 실험하는 장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다. 일반적으로 이러한 이차 전지는 외장이나 적용 형태에 따라 캔형 이차 전지와 파우치형 이차 전지로 구분될 수 있다.
이러한 이차 전지는, 에너지를 저장하고 있기 때문에, 외부의 충격 등에 의해 화재가 발생하거나 폭발이 일어날 우려가 있다. 특히, 파우치형 이차 전지와 같이 물리적인 내구성이 낮은 이차 전지는, 외부의 충격에 취약하므로 캔형 이차 전지에 비해 발화나 폭발의 위험이 더욱 크다고 할 것이다. 또한, 최근에는, 이차 전지가 단일의 배터리 셀로 사용되기 보다는 하나 이상의 배터리 셀의 집합체로 사용되는 경우가 많다. 이러한 배터리 셀의 집합체는 단일의 배터리 셀 보다 고용량 또는 고전압을 갖기 때문에 발화나 폭발의 우려가 크며, 발화나 폭발이 일어날 경우 위험성 또한 크다고 할 것이다.
이러한 이차 전지는 상술한 바와 같은 위험성을 내재하고 있기 때문에, 종래부터 이차 전지에 대한 안전성 실험이 진행되어 왔다. 특히, 못(nail)과 같은 전도성 침상체가 이차 전지로 침투하는 경우를 상정한 실험이 진행되고 있다.
종래기술에 따른 실험은, 실험자가 침상체를 이용하여 배터리를 관통시키거나, 침상체가 부착된 승강 수단을 이용하여 배터리를 관통시키는 형태로 진행되어 왔다. 그런데, 이와 같은 실험 형태에 의하면, 실험자가 직접 폭발의 위험에 노출될 수 있으며, 침상체가 부착된 승강 수단을 이용하더라도 배터리로부터 침상체를 분리하는 과정에서 실험자가 폭발의 위험에 노출될 수 있다. 또한, 종래기술에 따르면, 한 번의 관통 실험 이후 배터리가 안정 상태에 도달할 때까지 기다려야 하므로, 신속한 반복 실험이 이루어질 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 배터리의 안전성 실험 도중 발생할 수 있는 안전 사고를 예방하고, 배터리의 안전성 실험이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 배터리 안전성 실험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 안전성 실험 장치는, 배터리 셀을 이동시키는 이동 유닛; 및 상기 배터리 셀이 미리 정해진 위치에 도착하면 침상체를 이동시켜 상기 배터리 셀을 관통시키는 관통 유닛;을 포함할 수 있다.
상기 이동 유닛은, 상기 배터리 셀을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 선택적으로, 상기 이동 유닛은, 컨베이어 벨트를 구비하여 상기 배터리 셀을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 관통 유닛은, 상기 침상체를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 선택적으로, 상기 관통 유닛은, 수직 방향으로 이동 가능한 관통 플레이트 및 상기 관통 플레이트에 결합 및 분리가 가능한 침상체를 구비할 수 있다.
상기 관통 유닛은, 상기 관통 플레이트와 상기 침상체를 결합시키거나 분리시키는 결합부를 더 구비할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 침상체가 상기 배터리 셀을 관통한 이후, 상기 침상체를 상기 관통 플레이트로부터 분리시킬 수 있다.
일 예로, 상기 결합부는, 전류를 공급받아 자화되는 전자석을 구비하고, 상기 전자석을 이용하여 상기 침상체를 결합시키거나 결합 해제시킬 수 있다.
다른 예로, 상기 결합부는, 상기 침상체의 외주면을 가압하여 상기 침상체를 결합시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 결합부는, 상기 침상체의 외주면의 3방향이 가압되도록 상기 침상체의 외주면의 3방향으로 각각 압력을 가하는 제1 가압부재, 제2 가압부재 및 제3 가압부재를 구비할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제1 가압부재, 상기 제2 가압부재 및 상기 제3 가압부재는, 서로 120도 간격으로 침상체의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
상기 배터리 안전성 실험 장치는, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 수용하되, 외부와 격리된 안정화 챔버;를 더 포함할 수 있다.
상기 안정화 챔버는, 격벽 및 개폐가능한 도어를 구비할 수 있다.
선택적으로, 상기 도어는, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀이 상기 안정화 챔버로 진입하여 상기 안정화 챔버에 수용된 이후 닫히도록 구성될 수 있다.
상기 이동 유닛은, 상기 배터리 셀을 상기 관통 유닛 및 상기 안정화 챔버로 순차적으로 이동시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 안전성 실험 방법은, 이동 유닛을 이용하여, 배터리 셀을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계; 및 침상체를 구비한 관통 유닛을 이용하여, 상기 배터리 셀이 미리 정해진 위치에 도착하면 상기 침상체를 이동시켜 배터리 셀을 관통시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 관통 단계 이후, 상기 관통 유닛이, 상기 침상체를 상기 관통 유닛으로부터 분리시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 분리 단계 이전에, 상기 이동 유닛이, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 수용하는 외부와 격리된 안정화 챔버로 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 이동시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 안정화 챔버는, 격벽 및 개폐가능한 도어를 구비할 수 있고, 이 경우, 상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀이 상기 안정화 챔버에 수용된 이후 상기 도어를 닫는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 침상체가 관통 유닛으로부터 분리될 수 있으므로, 침상체가 배터리로부터 분리되지 않은 상태로 안정화될 수 있다. 따라서, 배터리가 충분히 안정화된 이후 침상체를 배터리로부터 분리할 수 있다. 그러므로, 배터리가 안정화되기 전에 침상체를 배터리로부터 분리함으로 인해 발생할 수 있는 폭발 등을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 별도의 안정화 챔버에서 배터리가 안정화될 수 있으므로, 배터리가 폭발하더라도 재산 및/또는 인명 피해를 최소화할 수 있다.
이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 유닛을 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 관통 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관통 유닛을 상부 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 5를 A 방향에서 바라본 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 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 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 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.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 이동 유닛(110) 및 관통 유닛을 포함한다.
상기 이동 유닛(110)은, 배터리 셀을 이동시킬 수 있다. 여기서, 배터리 셀은, 충방전을 수행할 수 있는 단위 전지로서, 이러한 배터리 셀(1)은, 전극 조립체, 전해액 및 전지 케이스를 기본 구성으로 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는, 양극탭이 부착된 양극판, 음극탭이 부착된 음극판 및 세퍼레이터를 구비하는 단위 셀로 이루어지거나, 이러한 단위 셀의 집합체로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체는, 양극판, 세퍼레이터 및 음극판을 하나 이상 구비할 수 있다. 또한, 이러한 전극 조립체는, 단위 셀이 순차적으로 적층되거나, 적층 후 권취 또는 폴딩되는 등의 방법에 의해 집합체를 형성할 수 있다.
한편, 이러한 양극판과 음극판은 각각 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로 형성될 수 있는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터는, 양극판과 음극판 사이에 배치되어 상기 양극판과 상기 음극판 사이를 절연시키고, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 활물질 이온이 교환될 수 있도록 한다. 상기 양극판 또는 음극판의 외측에 또 다른 세퍼레이터가 위치하여 전극 조립체의 권취시 양극판과 음극판 사이에 절연 상태가 이루어지도록 할 수 있다.
상기 전지 케이스는, 상기 전극 조립체가 수납되고, 전해액이 주입되는 공간을 제공할 수 있다. 이러한 전지 케이스는 형태에 따라 각형 전지 케이스와 파우치형 전지 케이스로 분류될 수 있으며, 배터리 셀(1)은, 전지 케이스의 형태에 따라 각형 배터리 셀과 파우치형 배터리 셀로 분류될 수 있다.
이 중에서, 도 1에 도시된 바와 같은 파우치형 전지 케이스는, 오목한 형태의 내부 공간을 구비하며, 이러한 내부 공간에 상기 전극 조립체와 전해액이 수납될 수 있다. 또한, 파우치형 전지 케이스는, 전극 조립체의 수납을 용이하게 하기 위해, 상부 파우치와 하부 파우치로 구성될 수 있다. 이때, 파우치형 전지 케이스는, 도 1과 같이 상부 파우치 및 하부 파우치 모두에 전극 조립체를 수납하기 위한 오목한 형태의 공간이 구비될 수도 있고(이른바, 더블 캡), 상부 파우치 및 하부 파우치 중 어느 하나에만 오목한 형태의 공간이 구비될 수도 있다(이른바, 싱글 캡). 그리고, 상부 파우치와 하부 파우치는 상호 분리되어 있을 수도 있고, 한 변을 공유하여 서로 연결되어 있을 수도 있다.
또한, 이러한 상부 파우치와 하부 파우치는, 내부 수납 공간의 테두리에 실링부를 구비하고, 이러한 실링부가 서로 접착됨으로써, 내부 수납 공간이 밀봉될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)의 실험 대상이 되는 배터리 셀(1)은, 파우치형 배터리 셀일 수 있다. 파우치형 배터리 셀은, 각형 배터리 셀과 비교할 때, 물리적인 내구성이 상대적으로 약하기 때문에, 주로 파우치형 배터리 셀이 안전성 실험의 대상이 된다.
상기 이동 유닛(110)은, 상술한 배터리 셀(1)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 이동 유닛(110)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 셀(1)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 이동 유닛(110)은, 컨베이어 벨트(C)를 구비하고, 컨베이어 벨트(C) 상에 배터리 셀(1)을 안착시켜 배터리 셀(1)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 유닛을 상부에서 바라본 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 유닛(110)은 수평방향으로 배터리 셀(1)을 이동시킬 수 있는 컨베이어 벨트(C)를 구비하고 있고, 상기 컨베이어 벨트(C)에는, 수평방향을 따라 슬릿(S)이 형성되어 있다. 상기 슬릿(S)은, 침상체(122)가 관통하기 위한 공간을 제공할 뿐만 아니라, 배터리 셀(1)을 관통한 침상체(122)의 첨두부가 수평방향으로 이동할 수 있는 공간을 제공한다.
상기 관통 유닛(120)은, 침상체(122)를 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시킬 수 있다. 여기서, 상기 관통 유닛(120)은, 상기 배터리 셀(1)이 미리 정해진 위치에 도착하면 침상체(122)를 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시킬 수 있다. 여기서, 미리 정해진 위치는 배터리 셀(1)을 관통하고자 하는 위치에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀(1)의 중심부에 대한 관통 실험이 필요한 경우, 관통 유닛(120)은, 배터리 셀(1)의 중심부가 미리 정해진 위치에 도착하면, 침상체(122)를 이동시켜 배터리 셀(1)의 중심부를 관통하도록 구현될 수 있다.
상기 침상체(122)는, 배터리 셀(1)을 관통시키기 위한 구성이다. 일 예로, 상기 침상체(122)는, 못과 같이 첨두를 갖는 전도성 물체로 구현될 수 있다. 상기 침상체(122)의 첨두의 뾰족한 정도 내지 날카로운 정도 및/또는 전기 전도도는, 관통 실험에 필요한 정도에 따라 다르게 구현될 수 있다.
한편, 상기 관통 유닛(120)은, 침상체(122)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 즉, 상기 관통 유닛(120)은, 배터리 셀(1)의 이동 방향인 수평 방향과 수직한 방향으로 침상체(122)를 이동시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동 유닛(110)에 의해 배터리 셀(1)이 수평 방향으로 진행하여 상기 관통 유닛(120)이 배터리 셀(1)을 관통시킬 수 있는 위치에 도착한 다음, 상기 관통 유닛(120)은 침상체(122)를 수직 방향(도 1의 상하 방향)으로 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시킬 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 상기 관통 유닛(120)은, 관통 플레이트(121) 및 침상체(122)를 구비할 수 있다. 여기서, 관통 플레이트(121)는, 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있으며, 침상체(122)는 이러한 관통 플레이트(121)에 결합되어 관통 플레이트(121)와 함께 수직 방향으로 이동할 수 있다.
선택적으로 상기 침상체(122)는, 상기 관통 플레이트(121)에 탈착 가능한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기 침상체(122)는, 상기 관통 플레이트(121)에 결합되어 관통 플레이트(121)와 함께 수직 방향으로 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 관통 플레이트(121)로부터 분리될 수도 있다. 이를 위해, 상기 관통 유닛(120)은, 상기 관통 플레이트(121)와 상기 침상체(122)를 선택적으로 결합시키거나 분리시키는 결합부(123)를 더 구비할 수 있다.
상기 결합부(123)는, 관통 플레이트(121)와 침상체(122)를 결합시키기 위한 구성으로서, 다양한 결합 방식을 채용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 결합부(123)는, 자기력을 이용하여 관통 플레이트(121)와 침상체(122)를 결합시키거나 분리시킬 수 있다. 즉, 상기 결합부(123)는, 전류를 공급받아 자화되는 전자석(M)을 구비하고, 상기 전자석(M)을 이용하여 상기 침상체(122)를 관통 플레이트(121)에 결합시키거나 결합 해제시킬 수 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 관통 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관통 유닛(120)은, 관통 플레이트(121), 침상체(122) 및 결합부(123)를 구비하고 있다. 상기 결합부(123)는, 전자석(M)을 구비하여 관통 플레이트(121)와 침상체(122)가 서로 결합될 수 있도록 한다. 즉, 상기 결합부(123)가 구비한 전자석(M)은 필요에 따라 전류를 공급받아 자화되며, 자화될 경우 침상체(122)와 관통 플레이트(121)를 서로 결합시킨다. 이와 반대로, 상기 전자석(M)이 자화되지 않을 경우, 침상체(122)는 관통 플레이트(121)와 분리된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 결합부(123)는, 가압 방식에 의해 관통 플레이트(121)와 침상체(122)를 결합시키거나 분리시킬 수 있다. 즉, 상기 결합부(123)는, 침상체(122)의 외주면을 가압하여 침상체(122)를 결합시킬 수 있으며, 이와 반대로, 이러한 가압 상태를 해제하여 침상체(122)를 관통 플레이트(121)로부터 분리시킬 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관통 유닛을 상부 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관통 유닛(120)은, 관통 플레이트(121), 침상체(122) 및 결합부(123)를 구비하고 있다. 그리고, 상기 결합부(123)는, 제1 가압부재(123a), 제2 가압부재(123b) 및 제3 가압부재(123c)를 구비하고 있다. 상기 제1 가압부재(123a), 제2 가압부재(123b) 및 제3 가압부재(123c)는 각각 침상체(122)의 외주면의 3방향을 가압하도록 구현되어 있다. 즉, 상기 가압부재들은, 도 3에 도시된 화살표 방향으로 이동하여 침상체(122)를 가압함으로써, 침상체(122)를 관통 플레이트(121)와 결합시킬 수 있다. 또한, 상기 가압부재들은, 도 3에 도시된 화살표 방향과 반대 방향으로 이동하여 가압 상태를 해제함으로써, 침상체(122)를 관통 플레이트(121)로부터 분리시킬 수 있다. 바람직하게는, 이러한 제1 가압부재(123a), 제2 가압부재(123b) 및 제3 가압부재(123c)는 서로 120도 간격으로 침상체(122)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4 등에 도시된 결합부(123) 내지 관통 유닛(120)은, 일 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다. 즉, 침상체(122)는, 다양한 방식을 통해 관통 플레이트(121)에 결합되거나 분리될 수 있다.
바람직하게는, 상기 결합부(123)는, 침상체(122)를 관통 플레이트(121)에 결합시킨 상태에서 관통 플레이트(121)를 수직 방향으로 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시킨 다음에, 상기 침상체(122)를 관통 플레이트(121)로 분리시키는 것이 좋다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 배터리 셀(1)에 침상체(122)를 침투시킨 다음 침상체(122)를 배터리 셀(1)로부터 즉시 제거하는 것이 아니라, 침상체(122)가 배터리 셀(1)에 결합된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 침상체(122)가 배터리 셀(1)에 결합된 상태로 충분한 시간이 흘러 배터리 셀(1)이 안정화 상태에 이른 다음에, 침상체(122)가 배터리 셀(1)로부터 제거된다. 이를 통해, 배터리 셀(1)로부터 침상체(122)를 제거하는 과정에서 발화나 폭발이 일어나는 것을 방지하거나 최소화할 수 있다.
한편, 침상체(122)가 제거된 관통 플레이트(121)에는 새로운 침상체(122)가 결합될 수 있고 이를 통해, 신속한 배터리 안전성 실험이 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 하나의 배터리 셀(1)에 대한 관통 이후 해당 배터리 셀(1)이 안정화 상태에 이르기 까지 기다릴 필요 없이 관통 플레이트(121)에 새로운 침상체(122)를 결합시켜 새로운 배터리 셀(1)에 대한 관통 실험을 수행할 수 있다.
다른 한편, 안전성 제고를 위해, 침상체(122)가 결합된 배터리 셀(1)은 별도의 격리된 공간에서 안정화되는 것이 좋다.
이를 위해, 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 외부와 격리된 안정화 챔버(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 안정화 챔버(130)는, 외부와 격리된 공간을 구비하여, 상기 침상체(122)가 관통된 상태의 배터리 셀(1)을 수용할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은, 도 5를 A 방향에서 바라본 도면이다.
도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 이동 유닛(110), 관통 유닛(120) 및 안정화 챔버(130)를 포함한다. 도 5에 도시된 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 도 1에 도시된 실시예와 비교할 때, 안정화 챔버(130)를 더 포함하고 있다는 점에서 차이가 있을 뿐 다음 구성에 있어서는 차이가 없다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 장치(100)의 이동 유닛(110) 및 관통 유닛(120)에 대해서는, 상술한 설명이 동일하게 적용될 수 있을 것이므로 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
상기 이동 유닛(110)은, 먼저, 배터리 셀(1)을 관통 유닛(120)으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 상기 관통 유닛(120)은, 상기 배터리 셀(1)이 미리 정해진 위치에 도달하면, 침상체(122)를 수직방향(도 5의 하방향)으로 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시킨다. 침상체(122)에 의해 배터리 셀(1)이 관통되면, 상기 관통 유닛(120)은, 관통 플레이트(121)로부터 침상체(122)를 분리한다. 다음으로, 상기 이동 유닛(110)은, 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 안정화 챔버(130)로 이동시킨다. 즉, 상기 이동 유닛(110)은, 관통 유닛(120)으로부터 안정화 챔버(130) 방향으로 배터리 셀(1)을 순차적으로 이동시킨다.
상기 안정화 챔버(130)는, 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 수용한 상태로, 상기 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 외부와 격리시킨다. 이를 위해, 상기 안정화 챔버(130)는, 격벽(131)을 구비하고 있다. 선택적으로 상기 안정화 챔버(130)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 개폐 가능한 도어(132)를 더 구비할 수 있다. 상기 도어(132)는 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 내부로 수용하기 위해 열릴 수 있으며, 상기 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 외부와 확실하게 격리시키기 위해 닫힐 수 있다. 즉, 상기 도어(132)는, 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)이 안정화 챔버(130)의 내부로 진입할 수 있도록 열린 상태를 유지하다가, 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)이 안정화 챔버(130)의 내부로 진입하여 안정화 챔버(130)에 수용된 이후에 닫힐 수 있다. 한편, 상기 격벽(131) 및 도어(132)는, 배터리 셀(1)의 발화나 폭발을 견딜 수 있을 정도의 재질과 두께로 형성되는 것이 좋다.
선택적으로, 상기 안정화 챔버(130)는, 발화 내지 폭발을 예방 내지 최소화하기 위해 소화부(133)를 구비할 수 있다.
일 예로, 상기 소화부(133)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링클러(sprinkler, K)로 구현될 수 있다. 상기 스프링클러(K)는, 안정화 챔버(130) 내부에 구비되어, 안정화 챔버(130) 내부의 이상고온을 감지할 수 있다. 상기 스프링클러(K)는, 배터리 셀(1)의 과열로 인한 이상고온을 감지하고, 이상고온이 감지될 경우 자동적으로 방수하여 화재를 예방하거나, 초기 화재를 진압할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 안전성 실험 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 다른 측면에 따른 배터리 안전성 실험 방법에 대해서는, 상술한 배터리 안전성 실험 장치(100)에 대한 설명 등이 그대로 적용될 수 있으므로 반복적인 부분에 대한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 방법은, 상술한 배터리 안전성 실험 장치(100)를 이용하여 배터리 안전성을 실험하는 방법으로서, 상기 배터리 안전성 실험 방법을 수행하는 각 단계의 주체는 상술한 배터리 안전성 실험 장치(100)의 각 구성요소일 수 있다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 안전성 실험 방법은, 먼저, 이동 유닛(110)과 관통 유닛(120)을 포함하는 배터리 안전성 실험 장치(100)를 준비한다(S701). 선택적으로, 상기 배터리 안전성 실험 장치(100)는, 안정화 챔버(130)를 더 포함할 수 있다.
이어서, 상기 배터리 안전성 실험 방법은, 이동 유닛(110)을 이용하여, 배터리 셀(1)을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계를 수행한다(S703). 다음으로, 상기 방법은, 상기 배터리 셀(1)이 미리 정해진 위치에 도착하면, 침상체(122)를 구비한 관통 유닛(120)을 이용하여 침상체(122)를 이동시켜 배터리 셀(1)을 관통시키는 단계를 수행한다(S705). 그 다음으로, 상기 방법은, 관통 유닛(120)을 이용하여, 상기 침상체(122)를 관통 유닛(120)으로부터 분리시키는 단계를 수행한다(S707). 그 다음으로, 상기 방법은, 상기 침상체(122)를 배터리 셀(1)로부터 분리시키는 단계를 수행한다(S711).
상기 배터리 안전성 실험 장치(100)가 안정화 챔버(130)를 더 포함할 경우, 상기 방법은, 상기 침상체(122)를 관통 유닛(120)으로부터 분리시키기 전에, 상기 이동 유닛(110)을 이용하여, 상기 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)을 안정화 챔버(130)로 이동시키는 단계를 수행할 수 있다(S709). 상기 안정화 챔버(130)에 도어(132)가 구비될 경우, 상기 방법은, 상기 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)이 상기 안정화 챔버(130)로 진입하여 상기 안정화 챔버(130)에 수용된 이후 도어(132)를 닫는 단계를 수행할 수 있다.
그리고, 상기 방법은, 침상체(122)가 관통된 배터리 셀(1)이 안정화 챔버(130) 내에서 충분히 안정화된 이후 상기 침상체(122)를 배터리 셀(1)로부터 분리시키는 단계를 수행한다(S711).
한편, 본 명세서에서는. 상, 하, 좌, 우, 내, 외 등과 같이 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 설명의 객체가 되는 대상, 관측자의 보는 위치 또는 대상의 놓여져 있는 위치 등에 따라 다르게 표현될 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서의 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
100: 배터리 안전성 실험 장치
110: 이동 유닛
120: 관통 유닛
130: 안정화 챔버

Claims (19)

  1. 배터리 셀을 이동시키는 이동 유닛; 및
    상기 배터리 셀이 미리 정해진 위치에 도착하면 침상체를 이동시켜 상기 배터리 셀을 관통시키는 관통 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 유닛은, 상기 배터리 셀을 수평 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 유닛은, 컨베이어 벨트를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관통 유닛은, 상기 침상체를 수직 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 관통 유닛은, 수직 방향으로 이동 가능한 관통 플레이트 및 상기 관통 플레이트에 결합 및 분리가 가능한 침상체를 구비한 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 관통 유닛은, 상기 관통 플레이트와 상기 침상체를 결합시키거나 분리시키는 결합부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 결합부는, 상기 침상체가 상기 배터리 셀을 관통한 이후, 상기 침상체를 상기 관통 플레이트로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 결합부는, 전류를 공급받아 자화되는 전자석을 구비하고, 상기 전자석을 이용하여 상기 침상체를 결합시키거나 결합 해제시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 결합부는, 상기 침상체의 외주면을 가압하여 상기 침상체를 결합시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결합부는, 상기 침상체의 외주면의 3방향이 가압되도록 상기 침상체의 외주면의 3방향으로 각각 압력을 가하는 제1 가압부재, 제2 가압부재 및 제3 가압부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 가압부재, 상기 제2 가압부재 및 상기 제3 가압부재는, 서로 120도 간격으로 침상체의 외주면을 둘러싸도록 배치된 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 안전성 실험 장치는, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 수용하되, 외부와 격리된 안정화 챔버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 안정화 챔버는, 격벽 및 개폐가능한 도어를 구비하는 것을 특징으로 배터리 안전성 실험 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 도어는, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀이 상기 안정화 챔버로 진입하여 상기 안정화 챔버에 수용된 이후 닫히는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동 유닛은, 상기 배터리 셀을 상기 관통 유닛 및 상기 안정화 챔버로 순차적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 장치.
  16. 배터리 셀을 이동시키는 이동 유닛과 침상체가 구비된 관통 유닛을 준비하는 단계;
    상기 이동 유닛을 이용하여, 상기 배터리 셀을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계; 및
    상기 관통 유닛을 이용하여, 상기 배터리 셀이 미리 정해진 위치에 도착하면 침상체를 이동시켜 배터리 셀을 관통시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 관통 단계 이후, 상기 침상체가 상기 관통 유닛으로부터 분리되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 분리 단계 이전에, 상기 이동 유닛을 이용하여, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 수용하는 외부와 격리된 안정화 챔버로 상기 침상체가 관통된 배터리 셀을 이동시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 안정화 챔버는, 격벽 및 개폐가능한 도어를 구비하고,
    상기 배터리 안전성 실험 방법은, 상기 침상체가 관통된 배터리 셀이 상기 안정화 챔버에 수용된 이후 상기 도어를 닫는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 안전성 실험 방법.
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