KR20160075666A - 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법 - Google Patents

Abstract

시트상 전지를 교대로 접어 포개고, 그 접어 포개어진 시트상 전지 사이에 전극단자를 끼워넣음으로써, 같은 형상의 구성인 채로, 전지의 검사·시험의 다음 공정으로 핸들링할 수 있고, 전지의 시험장치의 장치 규모를 작게 하여, 시험 스페이스의 협소화를 도모할 수 있다. 본 발명의 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법은, 전극층을 양면에 갖춘 시트상 전지를, 절첩방향을 교대로 바꾸어 접어 포개는 절첩부와, 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 전극단자를 끼워넣은 상태로, 전극단자에 전력을 공급하여 소정의 시험을 하는 시험부를 갖춘다.

Description

시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법{Sheet-Like-Battery Test Device and Sheet-Like-Battery Test Method}

본 발명은, 시트상 전지의 시험장치 및 시험방법에 관한 것으로, 예를 들어 시트상 이차전지의 시험장치 및 시험방법에 적용할 수 있는 것이다.

전지에는, 그 기본적 구성이 시트상으로 구성되어 있는 것이 있다. 그리고 이 시트상 전지 기본구성(이하, 단순히 시트상 전지라고도 한다)의 제조공정에서는, 그 제조 도중 또는 완성 후에 시트상 전지의 성능 등의 시험이 이루어지고 있다.

여기에서, 본 명세서에서 「시트상 전지」란, 전극층(양극층이나 음극층)과, 그 전극층 사이에 개재하는 전극간층을, 최소한 갖춘 박판상(시트상)의 것을 말하는 것으로 한다. 상기 전극층과 전극간층은 시트상 전지의 두께방향으로 복수 겹쳐 쌓여 있어도 좋고, 넓이방향으로 복수 늘어서 있어도 좋다. 또, 상기 전극간층은 양 전극의 접촉을 방지함과 동시에 기전력의 발생이나 축전에 기여하는 부분으로, 예를 들어 전해질이나 세퍼레이터, 충방전층(축전층) 등일 수 있다. 또, 「시험」이란 「평가」, 「검사」, 「측정」을 포함한 용어라 하고, 「전지의 시험」이란, 전지의 성능 검사, 충방전 시험, 컨디셔닝, 충방전 사이클 시험, 에이징 시험 등을 포함하는 개념으로 한다.

시트상 전지의 시험방법은, 예를 들어 특허문헌 1에 기재되어 있듯이, 비수 전해액 이차전지에 이용되는 권회(卷回) 전극체를 검사하는 방법이 있다. 검사대상인 권회 전극체는, 띠 형상의 양극재 및 음극재를, 띠 형상의 제1 세퍼레이트재 및 제2 세퍼레이트재와 함께 말아 형성되어 있다. 그리고, 복수의 권회 전극체를 반송용 벨트컨베이어에 의해 1개씩 시험위치로 반송하여, 순차 시험하는 기술이 나타내어져 있다.

또, 예를 들어 특허문헌 2에는, 시트상 전지를 구성하는 전극판의 검사방법에 관한 것이지만, 이차전지용 전극판의 내부 단락으로 이어지는 결함을 판정하는 방법이 개시되어 있다. 검사대상인 전극판은, 양극판 또는 음극판으로 이루어지는 전극판의 표면에 다공성 절연층이 형성되어 있다. 그리고, 이 다공성 절연층 부착 전극판을 전극판 권취 롤에 의해 주행시키면서, 그 주행 도중에 설치된 한 쌍의 검사 전극에 의해 전압을 인가하여, 연속적으로 전류를 측정하고 있다.

또, 전지의 시험장치로는, 예를 들어 특허문헌 3에, 복수의 이차전지에 대하여 동시 병렬로 충방전 동작을 하는 충방전 장치가 개시되어 있다. 그리고, 이 충방전 장치를 이차전지의 컨디셔닝 시험에 적용한 예가 나타나 있다.

그런데, 최근 고체 박막화하여 구성되는 전(全)고체형 이차전지가 연구, 개발되고 있고, 소형화를 실현하는 이차전지로서 기대되고 있다. 이와 같은 이차전지의 하나로서, 특허문헌 4에는, 금속산화물 반도체의 광여기 구조변화를 이용하여, 밴드 갭 중에 새로운 에너지 준위를 형성하여 전자를 포획하는 동작원리에 근거한 이차전지가 개시되어 있다. 이 전지는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 절연성의 피막으로 덮인 미립자의 n형 금속산화물 반도체가 충진된 충전층을 갖추고 있다. 그 충전층은, 자외선 조사에 의한 광여기 구조변화 현상에 의해, n형 금속산화물 반도체의 밴드 갭 내에 새로운 에너지 준위가 형성되어 있고, 그 에너지 준위에 전자를 포획하여 에너지를 충전한다. 여기에서, 본 명세서에서는, 이와 같은 금속산화물의 광여기 구조변화를 이용한 전고체형 물리 이차전지를 「양자전지」라 부른다.

특허문헌 1: 일본 특개2004-273216호 공보 특허문헌 2: 일본 특개2010-40362호 공보 특허문헌 3: 국제공개 제2014/017463호 특허문헌 4: 국제공개 제2013/065093호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 종래의 전지의 시험장치는, 비검사물을 시험위치로 반입 또는 시험위치로부터 반출하기 위해 벨트컨베이어 등의 반송장치가 필요하다. 이 때문에, 시험장치 전체의 장치 규모도 커지고, 넓은 시험 스페이스가 필요하다.

또, 이 시험장치에서는, 시험용 전력을 공급하는 단자가 한 쌍밖에 갖추어져 있지 않기 때문에, 1개씩 순서대로 시험을 하지 않으면 안되어 시험에 시간이 걸리는 문제가 있다.

이에 대해, 시험용 단자를 복수 설치하여 동시에 복수 위치에서 시험을 할 수 있도록 하여, 처리시간을 단축하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 그 경우에는, 벨트컨베이어의 흐름 방향을 따라 시험장치나 시험위치를 복수 설치할 필요가 있고, 그만큼 벨트컨베이어의 주행거리가 길어져, 시험장치의 규모나 시험에 필요한 스페이스가 더 커질 것이 예상된다.

또, 특허문헌 2의 기재기술과 같이 롤 형상으로 되어 있는 시트상 부재를 인출하면서 그 주행 도중에 시험용 전극을 배치하여 시험을 하는 것을 시트상 전지의 검사에 적용하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 그 경우도 시험용 단자를 복수 설치하여 동시에 복수 위치에서 시험을 할 수 있도록 하려고 하면, 인출된 롤의 주행방향을 따라 시험장치나 시험위치를 복수 설치할 필요가 있고, 그만큼 인출된 롤의 주행거리가 길어져, 시험장치의 규모나 시험에 필요한 스페이스가 커질 것이 예상된다.

그 때문에, 전지의 시험장치의 장치 규모를 작게 하여, 시험 스페이스의 협소화를 도모할 수 있음과 동시에, 복수 개소의 시험을 동시에 함으로써 시험시간의 단축화를 도모할 수 있는 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법이 요구되고 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 제1 본 발명의 시트상 전지 시험장치는, 전극층을 양면에 갖춘 시트상 전지를, 절첩(折疊)방향을 교대로 바꾸어 접어 포개는 절첩부와, 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 전극단자를 끼워넣은 상태로, 전극단자에 전력을 공급하여 소정의 시험을 하는 시험부를 갖춘 것을 특징으로 한다.

제2 본 발명의 시트상 전지 시험방법은, 전극층을 양면에 갖춘 시트상 전지를, 절첩방향을 교대로 바꾸어 접어 포개는 절첩공정과, 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 전극단자를 끼워넣은 상태로, 전극단자에 전력을 공급하여 소정의 시험을 하는 시험공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 시트상 전지를 교대로 접어 포개고, 그 접어 포개어진 시트상 전지 사이에 전극단자를 끼워넣음으로써, 전지의 시험장치의 장치 규모를 작게 하여, 시험 스페이스의 협소화를 도모할 수 있다. 또, 시험대상인 시트상 전지의 시험공정으로의 반입이나 다음 공정으로의 반출의 핸들링을 용이하게 할 수 있다. 또, 작은 스페이스에서 동시에 여러 곳의 시험을 할 수 있기 때문에 시험시간의 단축화를 도모할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 시험장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 시트상 양자전지를 나타낸 제1 도면이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 시트상 양자전지를 나타낸 제2 도면이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전지 시험기와의 접속관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 양극단자판의 구조를 설명하는 설명도이다.
도 6은 실시형태에 따른 전극단자판의 표면에서의 도전성 부재의 형상을 나타낸 제1 도면이다.
도 7은 실시형태에 따른 전극단자판의 표면에서의 도전성 부재의 형상을 나타낸 제2 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 전극단자판의 표면에서의 도전성 부재의 형상을 나타낸 제3 도면이다.
도 9는 실시형태에 따른 전극단자판의 표면에서의 도전성 부재의 형상을 나타낸 제4 도면이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 음극단자판의 구조를 설명하는 설명도이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전극단자판과의 접촉관계를 설명하는 단면도이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 시트 절첩 기구부(122)의 절첩동작 예를 설명하는 설명도이다.
도 13은 제2 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제1 도면이다.
도 14는 제2 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제2 도면이다.
도 15는 제2 실시형태에 따른 시험장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전극단자판과의 접촉관계를 설명하는 단면도이다.
도 17은 제2 실시형태에 따른 시트 절첩 기구부의 동작을 설명하는 설명도이다.
도 18은 제3 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제1 도면이다.
도 19는 제3 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제2 도면이다.
도 20은 제3 실시형태에 따른 시험장치의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다.
도 21은 제3 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전지 시험기와의 접속관계를 나타낸 제1 도면이다.
도 22는 제3 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전지 시험기와의 접속관계를 나타낸 제2 도면이다.
도 23은 제4 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제1 도면이다.
도 24는 제4 실시형태에 따른 시트상 전지를 나타낸 제2 도면이다.
도 25는 제4 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지와 전지 시험기와의 접속관계를 나타낸 도면이다.

(A) 제1 실시형태

이하에서는, 본 발명에 따른 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법의 제1 실시형태를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

여기에서, 시트상 전지의 종류에 대해서는, 전극층(양극층 및 음극층)과, 그 전극층 사이에 개재하는 전극간층을 갖는 시트상 전지의 기본구성을 갖고 있으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 화학전지나 물리전지의 일차전지나 이차전지에 널리 적용할 수 있고, 특히 전고체형 이차전지에 적합하고, 보다 바람직하게는 양자전지에 적용할 수 있다. 또, 전극간층은 양 전극의 접촉을 방지함과 동시에 기전력의 발생이나 축전에 기여하는 부분으로, 예를 들어 전해질이나 세퍼레이터, 충방전층 등일 수 있고, 보다 바람직하게는 이차전지의 충방전층이고, 더 바람직하게는 양자전지의 충방전층일 수 있다.

또, 전지의 시험장치는, 전지성능을 시험하는 장치에 널리 적용할 수 있고, 예를 들어 전지의 성능검사, 충방전시험, 컨디셔닝, 충방전 사이클 시험, 에이징 시험 등을 하는 것이다.

(A-1) 양자전지에 대해서

이 실시형태에서는 시트상 전지가 양자전지인 경우를 예시한다. 그를 위해, 먼저 양자전지의 기본구성에 대해서 설명한다.

양자전지는, 금속산화물의 광여기 구조변화를 이용하여, 밴드 갭 중에 새로운 에너지 준위를 형성하여 전자를 포획하는 동작원리에 근거한 이차전지이다.

양자전지는, 전고체형 이차전지이고, 단독 이차전지로서 기능하는 구성은, 음극층과 양극층 사이에 고체의 충방전층(본 명세서에 있어서는, 단순히 「충전층」이라고도 함)을 갖는 것이다.

충전층은, 충전동작으로 전자를 모으고, 방전동작으로 축전하고 있는 전자를 방출하고, 충방전이 이루어지지 않는 상태로 전자를 보유(축전)하고 있는 층이고, 광여기 구조변화 기술이 적용되어 형성되어 있다.

여기에서, 광여기 구조변화는, 예를 들어 국제공개 WO/2008/053561에 기재되어 있고, 그 출원의 발명자인 나카자와 아키라씨가 발견한 현상(기술)이다. 즉, 나카자와 아키라씨는 소정값 이상의 밴드 갭을 갖는 반도체로서 투광성을 갖는 금속산화물이 절연 피복된 상태로 유효한 여기 에너지가 주어지면, 밴드 갭 내에 전자 부재의 에너지 준위가 다수 발생하는 것을 발견하였다. 양자전지는 이들 에너지 준위에 전자를 포획시킴으로써 충전하고, 포획한 전자를 방출시킴으로써 방전하는 것이다.

충전층은, 절연 피막으로 덮인 n형 금속산화물 반도체의 미립자가 음극층(3)에 대하여 박막상으로 부착되고, n형 금속산화물 반도체가 자외선 조사에 의해 광여기 구조변화를 일으켜, 전자를 모을 수 있도록 변화한 것이다.

양극층은, 양극 본체층과, 충전층에 접하도록 형성된 p형 금속산화물 반도체층을 갖는다. p형 금속산화물 반도체층은, 양극 본체층에서 충전층으로의 전자의 주입을 방지하기 위해 설치되어 있다.

음극층과, 양극층의 양극 본체층은 도전층으로서 형성된 것이면 된다.

이와 같은 기본구성으로 이루어지는 양자전지는, 필요에 의해 전극층에 전극단자를 설치하거나, 주위에 외장부재나 피복부재 등을 설치하여 전지로서의 체재를 갖출 수 있다. 또, 이 양자전지의 기본구성을 복수 적층하여 직렬 또는 병렬로 접속하여 팩키지하는 것도 가능하다.

(A-2) 시트상 양자전지에 대해서

본 실시형태에서의 시험대상인 시트상 전지는, 상기 기본구성을 갖춘 시트상 양자전지의 경우로 설명한다. 이하, 이 시트상 양자전지에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 2 및 도 3은, 본 실시형태에 따른 시트상 양자전지(1)(이하, 단순히 「시트상 전지(1)」라고도 기재한다)를 나타내는 도면이다. 도 2는, 시트상 전지(1)의 정면도이고, 도 3은 도 2의 시트상 전지(1)의 A-A선 단면도이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 시트상 전지(1)는, 전술한 양자전지의 기본구성인 음극층(3), 충전층(6), 및 양극층(2)이 순서대로 적층된 박판상의 긴 물건이다. 양극층(2)은 충전층(6) 위에 형성된 p형 금속산화물 반도체층과 그 위에 적층된 양극 본체층으로 이루어진다. 상기 양극 본체층 및 음극층(3)은 도전성이 좋은 층이면 되고, 예를 들어 금속판이나 금속막, 투명 도전막 등을 이용할 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 시트상 전지(1)의 길이방향에서의 양쪽 가장자리는 서로 평행하게 형성되어 있다. 상기 시트상 전지(1)의 폭은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폭 10 mm에서 500 mm 정도의 것으로 할 수 있다. 시트상 양자전지(1)의 길이는 적어도 한번 구부려 서로 겹쳐지는 길이 이상이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 10 mm∼100 m 정도의 것으로 할 수 있다.

양극층(2) 및 음극층(3)의 막 두께는 10 nm∼1 ㎛ 정도로 할 수 있고, 충전층(6)의 막 두께는 50 nm∼10 ㎛ 정도로 할 수 있다. 이 시트상 전지(1)는 유연성을 갖도록 구성시킬 수 있어, 제조 후 롤 형상으로 감는 것도 가능하다.

(A-3) 제1 실시형태의 구성

도 1은, 제1 실시형태에 따른 전지의 시험방법 및 시험장치의 전체적인 흐름을 설명하는 설명도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 전지의 시험방법 및 시험장치(100)는, 크게 시트상 전지(1)를 공급하는 전지 공급부(전지 공급공정)(51)와, 전지 공급부(51)로부터 공급된 시트상 전지(1)를 접어 포개는 전지 절첩부(전지 절첩공정)(52)와, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어진 시트상 전지(1) 사이에 전극단자를 공급하는 전극단자 공급부(전극단자 공급공정)(53)와, 전극단자 공급부(53)에 의해 전극단자가 공급된 시트상 전지(1)를 시험하는 시험부(시험공정)(54)를 갖는다.

시험부(54)는, 시트상 전지(1)의 시험을 행하는 부분이고, 예를 들어 전지의 성능검사, 충방전 시험, 컨디셔닝, 충방전 사이클 시험, 에이징 시험 등을 한다. 상기 시험부(54)는 전지 시험기(106)와 압압부(107)를 갖는다.

전지 시험기(106)는, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어져 주름형상이 된 시트상 전지(1)(이하, 접어 포개어져 주름형상이 된 시트상 전지를 「주름형상 전지」라고도 한다)를, 그 사이나 상하면에 배설된 전기접속용 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)을 이용하여, 전지성능의 검사, 충방전 시험, 컨디셔닝, 충방전 사이클 시험, 에이징 시험 등의 시험을 하기 위해 필요한 전력의 공급이나 전기특성의 측정을 하는 것이다.

압압부(107)는, 주름형상 전지(1)를, 그 절첩부분이나 상하면에 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)이 배치된 상태로 양 바깥면에서 끼워 압력을 가하는 것이다. 압압부(107)가 시트상 전지(1)에 압력을 가함으로써, 주름형상 전지(1)의 절첩부분에 끼워지거나 상하면에 배치되어 있는 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)과, 시트상 전지(1)의 전극층(2, 3)과의 접촉을 확실하게 할 수 있다. 본 실시형태에서는, 압압부(107)가 접어 포개어진 시트상 전지(1)를 놓는 압압대(109)와, 그 압압대(109)에 놓인 시트상 전지(1)를 위쪽에서 아래쪽을 향해 누르는 압압판(108)과, 이 압압판(108)을 압압방향으로 가동시키는 도시하지 않은 압압기구부를 갖고 있다.

압압판(108)은, 주름형상 전지(1)에 대하여, 예를 들어 위쪽에서 아래쪽을 향해 압력을 가하기 위한 판상체이다. 압압판(108)은, 압압 가능한 평탄한 압압면을 갖고 있고, 상기 압압기구부에 의해 시트상 전지(1)의 위쪽에서 압압대(109)를 향해, 상기 압압면을 수평으로 유지하면서 아래쪽으로 이동하여, 주름형상 전지(1)의 윗면을 누른다. 여기에서, 압압판(108)은, 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)과 시트상 전지(1)와의 접촉성을 양호한 것으로 하기 위해, 주름형상 전지(1)의 윗면 전체를 누르는 압압면을 갖는 것일 수 있지만, 적어도 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)의 도전부와, 주름형상 전지(1)의 전극층(2, 3)이 접촉하는 영역(즉, 시트상 전지(1)의 윗면의 일부 영역)을 누르는 압압면을 갖는 것이어도 좋다.

상기 압압기구부는, 접어 포개어진 시트상 전지(1)의 윗면을 미리 설정한 압력으로 누르게 할 수 있도록 압압판(108)을 동작시키는 부분이다. 상기 압압기구부는, 압압판(108)을 상하로 이동시키는 기구를 갖추고, 압압판(108)의 상기 압압면을 하향 수평으로 유지하면서 아래쪽을 향해 이동시킴과 동시에, 소정의 압력으로의 압압상태를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

압압대(109)는, 주름형상 전지(1)를 올려두는 것으로서, 압압판(108)의 압압방향의 아래쪽에 설치되어 있는 것이다. 압압대(109)는, 압압판(108)의 압압면과 마주보는 평탄한 재치면(載置面)을 갖고 있고, 압압판(108)에 의해 눌리는 재치면 위의 시트상 전지(1)를 아랫면에서 지지하는 것이다. 상기 재치면은, 주름형상 전지(1)의 아래면 전체를 지지하는 것일 수 있지만, 적어도 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)의 도전성 부재와, 주름형상의 시트상 전지(1)의 전극층이 접촉하는 영역(즉, 시트상 전지(1)의 아랫면의 일부 영역)을 지지하는 것이어도 좋다. 이에 의해, 접어 포개어진 시트상 전지(1)를 압압판(108)과 압압대(109)로 끼워 압력을 가할 수 있다.

또한, 압압부(107)에 의해 누르는 접어 포개어진 시트상 전지(1)는, 직접 압압대(109)의 재치면에 놓여도 좋고, 후술하는 바와 같이 트레이(101)에 놓인 상태로 놓여도 좋다.

또, 본 실시형태에서는, 압압대(109)를 고정한 상태로, 압압판(108)을 위쪽에서 아래쪽으로 이동시켜 누르는 경우를 예시하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 접어 포개어진 시트상 전지(1)를 양면에서 끼워 압력을 가할 수 있는 것이라면, 예를 들어 압압판(108)을 고정하고 압압대(109)를 아래쪽에서 위쪽으로 밀어올려 누르도록 해도 좋다. 또 예를 들어, 압압대(109) 및 압압판(108)이 가동식이고, 압압대(109)가 아래쪽에서 위쪽으로 이동함과 동시에, 압압판(108)이 위쪽에서 아래쪽으로 이동하는 것이어도 좋다.

게다가, 본 실시형태에서는, 압압판(108)의 압압면이 수평으로 유지된 채 아래쪽으로 이동하는 경우를 예시했다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 상기 압압기구부가 압압판(108)을 회전 가능하게 하는 것이어도 좋다. 즉, 압압대(109) 위에 시트상 전지(1)가 놓여진 후에, 압압판(108)을 소정의 높이로 설정함과 동시에, 압압판(108)의 압압면을 수직 또는 경사진 상태에서 수평 위치로 회전시킴으로써 시트상 전지(1)를 누르는 것이어도 좋다.

도 5는, 제1 실시형태에 따른 양극단자판(21)의 구조를 설명하는 설명도이고, 도 5(A)는 양극단자판(21)의 평면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)의 B-B선 단면도이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 양극단자판(21)은, 절연성 재료로 이루어지는 절연층(211c)의 양면에, 도전성 부재로 이루어지는 도전부(212a, 212b)가 적층되어 있다. 즉, 양극단자판(21)은 절연층(211c)을 제1 도전부(212a) 및 제2 도전부(212b)로 끼운 구조로 되어 있다. 이에 의해 제1 도전부(212a)와 제2 도전부(212b) 사이는, 절연층(211c)에 의해 절연되어 있다. 도전부(212a 및 212b)의 단부에는 전선(213a, 213b)이 각각 접속되어 있다. 도전부(212a 및 212b)의 단부(본 예에서는 전선(213a, 213b)이 접속되어 있는 쪽의 단부)는, 시트상 전지(1)에 끼워 넣어질 때에 절첩부분으로부터 비어져 나올 가능성이 있는 부분이고, 표면에 절연층(211a, 211c)이 형성되어 있다. 이에 의해 시험 중의 단락을 방지할 수 있다. 전선(213a, 213b)은 전지 시험기(106)의 양극쪽 단자(105a)에 접속된다.

또, 양극단자판(21)의 도전부(212a, 212b)는 전체면이 전기적 접촉에 기능하는 경우를 나타내었으나, 부분적 또는 다점(多点)으로 전기적 접촉에 기능하는 것이어도 좋다.

예를 들어, 양극단자판(21)의 도전부(212a 및 212b)는, 도 6에 예시한 바와 같이 양극단자판(21)의 표면에 있어서, 스트라이프상으로 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다. 또 예를 들어, 도 7에 예시한 바와 같이, 양극단자판(21)의 표면에 격자상의 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다. 더 예를 들면, 도 8에 예시한 바와 같이, 양극단자판(21)의 표면에 복수의 파도형상의 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다. 또 도 9에 예시한 바와 같이, 양극단자판(21)의 표면에 엠보스상의 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다. 양극단자판(21)의 표면에서의 도전부(212a 및 212b)의 형상은, 도 6∼도 9에 예시한 것에 한정되는 것은 아니고, 그 외에 빗살형상이어도 좋고, 메쉬형상 등으로 해도 좋다.

도 10은, 제1 실시형태에 따른 음극단자판(22)의 구조를 설명하는 설명도이고, 도 10(A)는 음극단자판(22)의 평면도이고, 도 10(B)는 도 10(A)의 C-C선 단면도이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 음극단자판(22)은 평판상의 도전성 부재로 이루어지는 도전부(222)를 갖추고, 그 단부에는 와이어(223)가 접속되어 있다. 와이어(223)는 전지 시험기(106)의 음극쪽 단자(105b)에 접속된다.

음극단자판(22)의 도전부(222)는, 그 전체면이 전기적 접촉에 기능하는 경우를 나타내었으나, 부분적 또는 다점으로 전기적 접촉에 기능하는 것이어도 좋다.

예를 들어, 도 6에서 도 9에 나타낸 양극단자판(21)의 경우와 마찬가지로, 도전부(222)는 음극단자판(22)의 표면에 있어서, 스트라이프상이나 격자상, 복수의 파도형상, 엠보스상으로 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다. 또 빗살형상이나 메쉬형상 등으로 도전성 부재가 설치되어 있는 것이어도 좋다.

양극단자판(21)은, 도전부(212a, 212b)를 사이에 두고 전기적으로 충분히 낮은 저항값으로 양극층(2)과 전지 시험기(106)의 양극쪽 접속단자(105a)와의 사이에서 접속할 수 있으면, 그 형상이나 재질은 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로, 음극단자판(22)은, 도전부(222)를 사이에 두고 전기적으로 충분히 낮은 저항값으로 음극층(3)과 전지 시험기(106)의 음극쪽 접속단자(105b)와의 사이에서 접속할 수 있으면, 그 형상이나 재질은 한정되는 것은 아니다. 또한, 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)의 정면 형상에 대해서는, 본 예에서는 하나의 시험체의 형상이 장방형을 하고 있기 때문에, 그것에 넓게 접촉할 수 있다는 점에서 장방형상인 것이 바람직하다.

또한, 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)은, 설명 편의상, 「판」이라 표현하고 있지만, 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)은 박판뿐 아니라, 박막상의 것이어도 좋다. 또, 선상의 것이나, 봉상의 것으로 하는 것도 가능하다.

도 4는, 제1 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지(1)와 전지 시험기(106)와의 접속관계를 나타낸 도면이다. 도 4에서는, 시트상 전지(1)에 대해서는, 전기접속용 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)이 삽입된 상태를 나타내고 있다. 또, 도 4에서는, 시트상 전지(1)에 접촉하는 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)과 전지 시험기(106)와의 접속관계를 나타내고 있다.

도 4에 있어서, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개진 시트상 전지(1)는 주름형상이 되고, 그 안쪽으로 접어 넣어진 부분의 간극에, 전극단자 공급부(53)에 의해 전극단자판(21, 22)이 삽입되어 있다. 또, 접어 포개진 시트상 전지(1)의 윗면 및 아랫면에는 음극단자판(22)이 배치되어 있다.

시트상 전지(1)의 양극층(2)이 안쪽이 되도록 접어 넣어진 부분에는, 양극단자로서의 양극단자판(21)이 삽입된다. 또, 시트상 전지(1)의 음극층(3)이 안쪽이 되도록 접어 넣어진 부분에는, 음극단자로서의 음극단자판(22)이 삽입된다. 즉, 주름형상 전지(1)의 절첩부분에는, 양극단자판(21)과 음극단자판(22)이 교대로 시트상 전지(1)에 접촉하게 된다.

전지 시험기(106)는, 주름형상 전지(1)에 접촉해 있는 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)을 전기접속용 전극단자로서 접속단자(105a, 105b)에 접속하고, 시험을 위한 전력공급을 하는 것이다(예를 들어, 전압을 인가하거나 전류를 흘린다). 양극단자판(21)은, 전선(213a, 213b)을 통하여 전지 시험기(106)의 양극쪽 단자(105a)에 접속되어 있다. 또, 음극단자판(22)은 전선(223)을 통하여 전지 시험기(106)의 음극쪽 단자(105b)에 접속되어 있다.

또한, 전지 시험기(106)는, 양극단자판(21)과 음극단자판(22)과의 사이에 전압을 걸거나 전류를 흘리는 기능에 더하여, 양극단자판(21)과 음극단자판(22) 사이의 전류나 전압 등의 전기특성을 측정하는 기능을 갖도록 해도 좋다. 또, 전지 시험기(106)는, 측정된 전기특성이 미리 등록되어 있는 허용범위 내에 있는지 아닌지를 판단하여, 그 측정 부분의 전지가 정상인지 이상인지를 판정하는 기능을 갖도록 해도 좋다. 이상 부분(시험체)은 그 이상으로 판정되는 측정값이 측정된 양극단자판(21)과 음극단자판(22)이 특정됨으로써, 또는 양극단자판(21)의 도전부(212a, 212b)가 특정됨으로써 판단된다.

또, 전지 시험기(106)는, 접어 포개진 시트상 전지의 서로 이웃하는 절선(折線) 사이 또는 시트상 전지(1)의 끝 변과 그 이웃하는 절선 사이의 시트 부분을 1개의 시험체로 간주한 경우에, 복수의 시험체에 대하여 동시에 병렬적으로 시험을 할 수 있다. 게다가, 전지 시험기(106)는, 복수의 시험체를 병렬적으로 시험할 수 있기 때문에, 동시에 시험을 하고 있는 복수의 시험체 중, 어느 한 시험체에 문제가 있는 경우에는, 그 문제가 생긴 시험체에의 전기공급을 개별적으로 차단할 수 있다. 환언하면, 문제가 생기지 않은 시험체의 시험을 계속할 수 있기 때문에, 시험의 효율화를 도모할 수 있다.

시험 완료 후, 시트상 전지(1)는 전극단자판(21, 22)이 빼내어지고, 주름형상인 채로 다음 공정으로 옮겨지거나 보관된다. 또한, 시험공정에서 이상이 검지된 부분의 전지(예를 들어, 이상을 검지한 양극단자판(21)과 음극단자판(22)에 끼워진 시험체)에 대해서는, 그 후의 공정에서 그 부분을 보수하거나 제거할 수 있다.

여기에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 시트상 전지(1)를 절첩 주름형상으로 할 수 있기 때문에, 시험 스페이스를 좁게 할 수 있다. 또, 전공정에서 시험공정으로의 이행이나, 시험공정에서 다음 공정으로의 이행 시의 핸들링이 좋고, 보관 시의 스페이스도 좁게 할 수 있다. 또, 시트상 전지(1)를 주름형상으로 하고, 절첩부분에 전기접속용 전극단자판(21, 22)을 끼워 넣을 수 있기 때문에, 시트상 전지(1)의 여러 곳을 동시에 시험할 수 있어, 시험의 효율화를 도모할 수 있다. 또, 시험에 사용하고 있는 전극단자나 그 도전부를 특정함으로써, 시트상 전지(1)에서의 시험 부분의 특정이 용이해지고, 전기특성의 측정에 의한 이상 부분의 특정도 용이해진다.

도 11은, 접어 포개진 시트상 전지(1)와 전극단자판(21 및 22)과의 접촉관계의 상세를 설명하는 단면도이다. 또한, 도 11에서는, 접촉관계를 명확하게 하기 위해 시트상 전지(1)의 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.

도 11은 시트상 전지(1)를 교대로 접어 포갠 경우의 일부를 나타내고 있다. 도 11에 있어서, 시트상 전지(1)의 음극층(3)은 음극단자판(22)(도전부(222))과 접촉하고 있고, 시트상 전지(1)의 양극층(2)은 양극단자판(21)의 도전부(212a, 212b)와 접촉하고 있다. 시트상 전지(1)가 접어 포개어짐으로써, 양극층(2)은 양극단자판(21)을 사이에 두고 마주보는 것이 되고, 음극층(3)은 음극단자판(22)을 사이에 두고 마주보는 것이 된다. 양극단자판(21)은, 그 선단이 접어 포개어진 시트상 전지(1)의 절곡부의 내면에 접하거나 그 바로 앞까지 삽입된다. 또, 마찬가지로, 음극단자판(22)은, 그 선단이 접어 포개어진 시트상 전지(1)의 절곡부의 내면에 접하거나 바로 앞까지 삽입된다.

또, 시트상 전지(1)의 양단의 시험체는, 음극층(3)이 바깥쪽에 오도록 접어 포개어져 있고, 그 음극층(3)에 음극단자판(22)(도전부(222))이 접하도록 배치되어 있다. 또한, 시트상 전지(1)의 끝의 시험체에 있어서 양극층(2)이 바깥쪽에 오도록 접어 포개어져 있는 경우에는, 그 양극층(2) 위에 양극단자판(21)을 배치하고, 양극층(2)과 접촉하고 있는 도전부에 접속된 전선 만을 전지 시험기(106)의 단자에 접속하도록 하면 좋다.

이와 같이 전극단자판(21, 22)이 시트상 전지(1)에 접촉함으로써, 하나의 시험체는, 음극층(3)이 하나의 음극단자판(22)(도전부(222))과 접속되고, 양극층(2)이 하나의 양극단자판(21)의 한쪽 면의 도전부(212a 또는 212b)와 접속된다.

이어서, 전지 공급부(51)의 구성에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다.

전지 공급부(51)는, 시트상 전지(1)를 후의 전지 절첩공정이나 그에 이어지는 전극단자 공급공정으로 내보내기 위한 것이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 전지 공급부(51)는 시트 공급부(111)와 시트 인출부(112)를 갖고 있다.

시트 공급부(111)는, 시트상 전지(1)를 롤 형상으로 감은 것(이하, 단순히 「시트 롤」이라고도 한다)을 회전 가능하게 지지하기 위한 롤 지지부(114)를 갖추고 있다. 시트 롤은 그 권회축(卷回軸)이 롤 지지부(114)의 회전축과 일치하도록 롤 지지부(114)에 설치되어 있다. 롤 지지부(114)에는, 도시하지 않은 구동부(예를 들어 모터 등)를 설치하고, 그에 의해 회전하도록 구성해도 좋다.

시트 인출부(112)는, 시트 공급부(111)에서 풀어 내어진 시트상 전지(1)를 소정 위치까지 인출하는 것이다. 예를 들어, 시트 인출부(112)는, 시트상 전지(1)의 양면을 끼워 지지하는 협지부(挾持部)를 갖고 있고, 그 협지부가 시트상 전지(1)를 끼워넣어 소정량만 시트상 전지(1)를 이동시키도록 구성할 수 있다. 상기한 대로 롤 지지부(114)에 구동부가 설치되어 있는 경우는, 시트 인출부(112)의 인출량과 롤 지지부(114)의 회전을 조정하도록 구동부를 제휴시키면서 소정 위치까지 시트상 전지(1)를 인출하도록 하면 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 롤 지지부(114)의 회전축은 수평방향으로 향하고, 시트의 인출방향은 수직방향 아래쪽으로 설정해 있기 때문에, 시트상 전지(1)는 시험장치(100)의 위쪽에서 아래쪽으로 내보내어 지도록 구성되어 있다. 또, 실시형태에 따른 시트 공급부(111)는, 롤 형상의 시트상 전지(1)를 풀어내는 경우를 예시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 감아져 있지 않은 시트상 전지(1)를 그대로 풀어내도록 해도 좋다. 또, 시트 공급부(111)는 시트상 전지(1)가 위치를 벗어나지 않고 정상으로 풀어내어 지도록 하기 위해, 풀어내진 시트상 전지(1)의 폭방향을 검지하는 센서 및 위치보정 제어부를 갖도록 하여 위치 보정을 하도록 해도 좋고, 또 시트상 전지(1)의 느슨해짐을 방지하는 기구를 설치해도 좋다.

이어서, 전지 절첩부(52)의 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 전지 절첩부(52)는, 시트상 전지(1)의 절첩을 하는 것이다.

본 실시형태에서는, 시트상 전지(1)의 절첩은 절첩방향을 교대로 바꾸면서 주름형상으로 접어 포개는 경우를 예시한다.

전지 절첩부(52)는, 시트 절단부(121)와 시트 절첩 기구부(122)를 갖는다.

시트 절단부(121)는, 전지 공급부(51)에서 풀어내진 시트상 전지(1)를 절단하는 기구이다. 시트 절첩 기구부(122)에서 행하는 절첩 간격이나 회수에 따라 절단하는 길이를 설정한다.

시트 절첩 기구부(122)는, 절첩방향을 교대로 바꾸어 시트상 전지(1)를 주름형상으로 접어 포개는 것이다.

도 12는, 제1 실시형태에 따른 시트 절첩 기구부(122)의 절첩 동작의 예를 설명하는 설명도이다.

예를 들어, 시트 절첩 기구부(122)는, 접어 포개는 시트상 전지(1)의 폭방향으로 회전축을 갖는 회동부(128)와, 그 회동부(128)에 설치된 한 쌍의 절곡부(125a, 125b)와, 그 절곡부(125a, 125b)에 시트상 전지(1)를 내리눌러 시트상 전지(1)에 주름을 잡는 프레스부(126a, 126b)를 갖고 있다. 한 쌍의 절곡부(125a, 125b)는 회동부(128)의 회전축을 끼우고 그 회전축에 평행하게 간격을 두고 회동부(128)에 설치되어 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 절곡부(125a, 125b)는 단면이 예각인 부재이고, 그 예각의 선단부(124a, 124b)를 형성하는 경사면부(127a, 127b)와 지지면부(129a, 129b)를 갖고 있다. 한 쌍의 절곡부(125a, 125b)는, 선단부(124a, 124b)가 서로 바깥쪽을 향하도록 됨과 동시에, 경사면부(127a, 127b)가 서로 반대방향으로 경사지도록 회동부(128) 위에 설치되어 있다. 또, 지지면부(129a, 129b)는 동일 평면 위 또는 시트상 전지(1)의 두께 정도 이간하여 평행하게 위치해 있다.

그리고, 한 쌍의 절곡부(125a, 125b) 사이에 시트상 전지(1)가 지나고 있는 상태로, 회동부(128)를 지지면부(129a, 129b)가 시트상 전지(1)와 접하는 방향으로 회전시키고, 지지면부(129a, 129b)와 시트상 전지(1)가 접한 후 소정 각도 더 회전시킨다. 이에 의해 절곡부(125a, 125b)의 선단부(124a, 124b)에 의해 시트상 전지(1)가 구부러진다. 게다가, 절곡부(125a, 125b)의 경사면부(127a, 127b)와 평행한 프레스면을 갖는 프레스부(126a, 126b)가 경사면부(127a, 127b)를 향해 이동하여 시트상 전지(1)를 누른다. 이에 의해, 절곡부(125a, 125b)의 선단부(124a, 124b)가 위치하는 곳이 주름이 되어 시트상 전지(1)는 구부러진다.

그리고, 구부린 후에 프레스부(126a, 126b)가 원래 위치로 되돌아가고, 회동부(128)가 역방향으로 원래 위치까지 회전한다. 그 후, 구부러진 시트상 전지(1)가 전지 공급부(51)에 의해 절곡부(125a, 125b) 사이를 지나 내보내진다.

또, 시트 절첩 기구부(122)는, 시트상 전지(1)가 소정의 거리를 나아갈 때마다, 절곡부(125a, 125b)에 의해 시트상 전지(1)를 구부리고, 프레스부(126a, 126b)에 의해 누르고, 그리고 절곡부(125a, 125b)와 프레스부(126a, 126b)를 원래의 위치로 되돌려 시트상 전지(1)를 소정 길이 풀어내는 것을 반복함으로써, 주름형상의 시트상 전지(1)를 형성한다.

또한, 본 예에서는 한 번의 절첩 동작으로, 시트상 전지(1)에 2개의 주름을 잡을 수 있기 때문에, 절첩 동작은 하나의 시험체분의 간격을 둘 때마다 행하고 있다. 접어 포개어진 시트상 전지(1)는 전극단자 공급부(53)로 내보내진다.

계속해서, 전극단자 공급부(53)의 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.

전극단자 공급부(53)는, 접어 포개어진 시트상 전지(1)에 전극단자판(21, 22)을 끼워넣는 것이다. 전극단자 공급부(53)는, 구부러진 부분의 간극을 소정의 간격으로 소정의 위치에 지지하는 도시하지 않은 시트 지지부와, 그 시트 지지부에 의해 형성된 간극에 전극단자판(21, 22)을 삽입하는 전극단자판 공급부(135)를 갖는다. 전극단자판 공급부(135)는, 본 실시형태에서는, 양극단자판(21)을 삽입하기 위한 양극단자판 공급부(135a)와 음극단자판(22)을 공급하기 위한 음극단자판 공급부(135b)를 갖는다.

양극단자판 공급부(135a)의 근방에는, 미리 삽입할 복수의 양극단자판(21)이 준비되어 있고, 양극단자판 공급부(135a)는 그 준비되어 있는 양극단자판(21) 중의 1개를 꺼내어 수평으로 지지한 상태로, 상기 시트 지지부에 의해 형성되어 있는 양극층(2)이 안쪽으로 접어 포개어진 부분의 간극에 양극단자판(21)을 삽입한다.

마찬가지로, 음극단자판 공급부(135b)의 근방에는, 미리 삽입할 복수의 음극단자판(22)이 준비되어 있고, 음극단자판 공급부(135b)는 그 준비되어 있는 음극단자판(22) 중의 1개를 꺼내어 수평으로 유지한 상태로, 상기 시트 지지부에 의해 형성되어 있는 음극층(3)이 안쪽으로 접어 포개어진 부분의 간극에 음극단자판(22)을 찔러넣는다.

이 동작을 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어져 전극단자 공급부(53)로 내보내어진 시트상 전지(1)에 대하여 반복한다. 전극단자가 삽입된 시트상 전지(1)는 트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인다.

또한, 접어 포개어진 시트상 전지(1)의 윗면과 아랫면에 대해서는, 그 전극층에 따른 전극단자판이 배치된다. 예를 들어 주름형상 전지(1)의 윗면 및 아랫면이 음극층(3)인 경우는, 주름형상 전지(1)의 아랫면의 아래에 음극단자판(22)이 배치되고, 윗면 위에 음극단자판(22)이 놓인다.

또, 전극단자판(21, 22)의 삽입 위치에 대해서는, 시트상 전지(1)의 절첩 간격이나 시트 폭 등을 고려하여, 전극단자판(21, 22)의 도전부(212a, 212b, 222)가 시험체의 거의 중앙에 위치하도록 설정된다. 또, 전극단자판(21, 22)이 삽입된 주름형상 전지(1)는, 그대로 다음 공정인 시험공정으로 옮겨도 좋지만, 접어 포개어진 시트상 전지(1)의 상하면에서 가볍게 누른 상태를 유지하도록 일시 멈춘 후에 옮기도록 해도 좋다. 이 경우는, 전극단자판(21, 22)이 시트상 전지(1)로부터 어긋나기 어렵다는 점에서 바람직하다.

또, 전극단자판(21, 22)과 전지 시험기(106)와의 접속은, 예를 들어 전선(213a, 213b, 223)의 양단이나 중간 등 임의의 위치에 커넥터를 설치하여 행해도 좋다. 또, 전극단자판(21, 22)은 전지 시험기(106)와 접속된 상태로 시트상 전지(1)에 공급되어도 좋고, 공급 후에 전지 시험기(106)와 접속해도 좋다. 또, 압압부(107)에 의한 압압 중에 접속해도 좋다.

트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인 시트상 전지(1)는, 트레이(101)에 놓인 채 시험공정으로 옮겨진다.

또한, 시험장치(100)는, 상기 구성요소 이외에 다른 구성요소를 포함하는 것이어도 좋다. 예를 들어, 전지 절첩부(51)는, 시트상 전지(1)의 장력을 제어하기 위한 기구부나, 시트상 전지(1)의 폭방향의 위치를 검지하여 소정 위치에 전기접속용 전극단자를 고정하기 위한 기구부 등을 갖추도록 해도 좋다. 또, 시트상 전지(1)를 지지하여 내보내기 위한 롤러를 적절히 설치해도 좋다.

또, 본 실시형태에서는, 롤 형상의 시트상 전지(1)를 시험장치(100)의 위쪽에서 아래쪽으로 풀어내어 주름형상으로 접어 포개는 경우를 예시하고 있다. 그러나 시험장치(100)는, 롤 형상의 시트상 전지(1)를 시험장치(100)의 수평방향으로 일단 이동시키고, 주름형상으로 접어 포개고, 접어 포갠 후의 주름형상의 시트상 전지(1)를 아래쪽에 겹쳐 쌓아가도록 해도 좋다.

이어서, 제1 실시형태에 따른 전지의 시험장치(100)의 동작을 도 1을 이용하여 설명한다.

[단계 1] (시트상 전지 준비단계)

롤 형상으로 감긴 시트상 전지(1)가 시트 공급부(111)에 설치되고, 시트상 전지(1)의 단부가 시트 인출부(112)에 도달하도록 세팅된다.

[단계 2] (시트상 전지 공급단계)

시트 인출부(112)는, 시트상 전지(1)의 단부가 세팅되면, 소정의 위치까지 시트상 전지(1)를 인출한다. 이때, 예를 들어 시트 인출부(112)가 갖는 협지부가 시트상 전지(1)의 양면을 끼워 지지하고, 아래방향으로 협지부가 이동함으로써 시트상 전지(1)를 아래방향으로 인출하도록 해도 좋다. 또 다른 방법으로는, 시트 인출부(112)가 한 쌍의 롤러를 갖고 있고, 그 한 쌍의 롤러가 시트상 전지(1)를 끼우고 회전함으로써, 시트상 전지(1)를 아래방향으로 인출하도록 해도 좋다.

이 시트상 전지(1)의 인출은, 전지 절첩부(52)나 전극단자 공급부(53)의 작동에 따라 필요한 길이가 적절히 공급되도록 계속된다.

[단계 3] (시트상 전지 절첩단계)

인출된 시트상 전지(1)가 시트 절첩 기구부(122)에 도달하면, 그 절곡부(125a, 125b)나 프레스부(126a, 126b) 등의 절곡수단을 이용하여 구부러진다. 상세한 동작에 대해서는 전술했으므로 설명을 생략한다. 이에 의해, 시트상 전지(1)가 소정의 간격으로 교대로 구부러짐으로써 주름형상으로 접어 포개어진다. 구부러진 시트상 전지(1)는, 전극단자 공급부(53)에 설치된 트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인다. 소정 회수 구부러진 시트상 전지(1)는 시트 절단부(121)에 의해 절단된다.

[단계 4] (전극단자 공급단계)

트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인 시트상 전지(1)는, 그 쌓이는 도중 또는 절곡 완료 후, 시트상 전지(1)의 음극층(3) 쪽의 주름골부에 음극단자판(22)이 끼워 넣어지고, 양극층(2) 쪽의 주름골부에 양극단자판(21)이 끼워 넣어진다. 즉, 접어 포개어진 시트상 전지(1)가 도시하지 않은 시트 지지부에 의해 음극층(3) 쪽의 주름골부의 개구가 소정의 간격으로 소정 위치에 오도록 지지되고, 거기에 음극단자판(22)을 수평으로 지지한 상태로 대기하고 있던 음극단자판 공급부(135b)가 그 음극단자판(22)을 소정 위치까지 삽입한다. 그 후, 음극단자판 공급부(135b)는 삽입한 음극단자판(22)을 떼어냄과 동시에, 상기 시트 지지부에 의한 개구의 지지도 해제된다. 마찬가지로, 접어 포개어진 시트상 전지(1)가 도시하지 않은 시트 지지부에 의해 양극층(2) 쪽의 주름골부의 개구가 소정 간격으로 소정 위치에 오도록 지지되고, 거기에 양극단자판(21)을 수평으로 지지한 상태로 대기하고 있던 양극단자판 공급부(135a)가 그 양극단자판(21)을 소정 위치까지 삽입한다. 그 후, 양극단자판 공급부(135a)는 삽입한 양극단자판(21)을 떼어냄과 동시에, 상기 시트 지지부에 의한 개구의 지지도 해제된다. 이 삽입 조작을 반복함으로써 전극단자판(21, 22)이 끼워 넣어진 주름형상 전지(1)가 재치 트레이(101) 위에 쌓아 올려진다. 또한, 주름형상 전지(1)의 아랫면에 배치하는 전극단자판에 대해서는, 미리 트레이(101)의 소정 위치에 배치해 두고, 윗면에 배치하는 전극단자판에 대해서는 절첩 완료 후에 윗면에 놓여진다.

[단계 5] (전극단자판 삽입 완료 시트상 전지 반송단계)

전극단자판(21, 22)이 삽입된 주름형상 전지(1)가 놓여진 트레이(101)는 시험부(54)로 보내져, 압압대(109) 위에 놓인다.

[단계 6] (전지 시험기 접속단계)

압압대(109) 위에 놓여진 시트상 전지(1)에 삽입되어 있는 양극단자판(21)은 전선(213a, 213b)을 통하여, 전지 시험기(106)의 양극쪽 단자(105a)에 접속된다. 또, 음극단자판(22)은 전선(223)을 통하여 전지 시험기(106)의 음극쪽 단자(105b)에 접속된다.

[단계 7] (압압 단계)

주름형상 전지(1)가 압압대(109) 위에 놓이면, 압압부(107)의 압압판(108)이 주름형상 전지(1)의 위쪽에서 아래쪽을 향해 압력을 가한다. 이에 의해, 주름형상 전지(1)는 압압판(108)과 압압대(109)에 의해 상하에서 끼워져 압력이 가해지기 때문에, 전극단자판(21, 22)의 도전부(212a, 212b, 222)가 시트상 전지(1)의 전극층(2, 3)과 밀착한다.

[단계 8] (시험 단계)

주름형상 전지(1)에 삽입된 전극단자(21, 22)와 전지 시험기(106)가 접속됨과 동시에, 압압부(107)에 의해 눌려 전극단자판(21, 22)의 도전부(212a, 212b, 222)와 시트상 전지(1)의 전극층(2, 3)과의 접촉이 확실해지면, 전지 시험기(106)는 시트상 전지(1)에 대하여 원하는 시험에 필요한 전력공급이나 전기특성을 측정하여 시험을 행한다. 시험이 끝나면 압압부(107)는 시트상 전지(1)의 압압을 해제하고, 압압판(108)을 소정의 높이까지 상승시킨다. 또, 전극단자판(21, 22)과 전지 시험기(106)와의 접속이 해제된다. 시험에 의해 이상 부분이 검지된 경우에는, 그 이상을 검지한 전극단자판(21, 22)의 도전부(212a, 212b, 222)가 특정되기 때문에, 그 도전부의 시트상 전지(1)에의 접촉위치의 정보에 의해 시트상 전지(1)의 이상이 검지된 시험체를 특정할 수 있다.

[단계 9] (반출 단계)

시험을 마친 시트상 전지(1)는, 전극단자판(21, 22)이 뽑아지고, 트레이(101) 위에 주름형상으로 접어 포개어진 채 다음 공정으로 반송된다.

또한, 다음 공정으로는, 시트상 전지(1)의 컷이나 적층, 권회 등의 가공, 전극단자나 피복부재, 외장부재 등의 실장부품의 설치 등이 행해진다.

또, 시트상 전지(1)는, 시험체 1매로 형성되어도 좋고, 분리된 복수의 시험체를 겹쳐도 좋다. 또, 분리되지 않은 상태로 주름형상으로 접어 포개어진 채 겹쳐도 좋다. 복수의 시트상 전지(1)를 겹치는 경우는, 각 시트상 전지(1)를 직렬 또는 병렬로 접속할 수 있다. 또 시험공정에서 결함 부분이라 판단된 시험체가 있는 경우에는, 그 시험체를 제거해도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 전극단자판(21, 22)은 전지 시험기(106)에 접속되는 시험전용 전극단자판(21, 22)의 경우로 설명하였으나, 전지제품 자체의 전기접속용 전극단자판으로서 겸용해도 좋다. 이 경우는, 시험공정 종료 후에 전지 시험기(106)와의 접속이 풀리는 것만으로 시트상 전지(1)로부터 전극단자판(21, 22)을 빼내지않고 다음 공정으로 보내어진다.

(A-4) 제1 실시형태의 효과

이상과 같이, 제1 실시형태에 의하면, 시트상 전지를 교대로 접어 포개고, 그 접어 포개어진 시트상 전지 사이에 전극단자를 끼워넣음으로써, 전지의 시험장치의 장치 규모를 작게 하고, 시험 스페이스의 협소화를 도모할 수 있다. 또, 시트상 전지에 대하여 동시에 여러 곳에서 시험을 할 수 있기 때문에 시험시간의 단축화를 도모할 수 있다. 또, 시험대상인 시트상 전지의 전극단자 공급공정에서 시험공정으로의 반입이나, 시험공정에서 다음 공정으로의 반출 핸들링이 용이해진다.

또, 양극단자판의 윗면의 도전부와 아랫면의 도전부가 절연층에 의해 절연되어 있기 때문에, 시험체마다 시험용 전력의 공급이나, 전기특성의 측정이 가능해진다.

게다가, 접어 포개어진 시트상 전지를, 적어도 시험 중에 압압하기 때문에, 주름형상으로 구부러짐으로 인한 복원력에 의한 접촉 불량을 방지할 수 있다.

(B) 제2 실시형태

이어서, 본 발명에 따른 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법의 제2 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 시트상 전지가 양자전지인 경우를 예시한다.

또 전지의 시험장치는, 제1 실시형태와 동일하게, 전지성능을 검사·시험하는 장치에 널리 적용할 수 있다.

(B-1) 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서

제2 실시형태에서의 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 13 및 도 14는, 제2 실시형태에 따른 시트상 양자전지(1A)(이하, 단순히 시트상 전지(1A)라고도 표기한다)를 나타낸 도면이다. 도 13은 시트상 전지(1A)의 정면도이고, 도 14(A)는 도 13의 시트상 전지(1A)의 D-D선 단면도, 도 14(B)는 도 13의 시트상 전지(1A)의 E-E선 단면도이다.

도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 시트상 전지(1A)는, 제1 실시형태에 따른 시트상 전지(1)와 마찬가지로, 전술한 양자전지의 기본구성인 음극층(3), 충전층(6) 및 양극층(2a)이 순서대로 적층된 박판상의 긴 물건으로 이루어지지만, 그 양극층(2a)이 계속적으로 복수 형성되어 있는 점에서 제1 실시형태와 다르다. 즉, 양극층(2a)이 충전층(6) 위에 시트상 전지(1A)의 길이방향으로 간격을 두고 늘어서 적층되어 있다. 본 예에서, 각각의 양극층(2a)은 정면 형상이 같은 장방형으로 형성되어 있고, 서로 이웃하는 양극층(2a) 사이에는 양극층이 존재하지 않는 부분(음극층(3)과 충전층(6)만이 적층된 부분)이 각각 일정한 폭으로 형성되어 있다. 상기 양극층(2a)이 형성되어 있지 않은 부분은, 주름형상으로 구부릴 때의 절곡부분에 닿기 때문에, 이 양극층이 형성되어 있지 않은 부분에 의해 구분된 부분이 각각 하나의 시험체가 된다. 양극층(2a)을 계속적으로 형성하는 방법으로는, 양극층(2a)을 형성할 때에 계속적으로 생성해도 좋고, 제1 실시형태와 동일하게 양극층을 한결같이 형성 후, 양극층을 깎거나, 예를 들어 에칭이나 레이저 조사 등에 의해 제거함으로써 형성할 수 있다. 상기한 점 이외는 제1 실시형태와 같으므로 설명을 생략한다.

이와 같이 절첩부분에 양극층(2)을 형성하지 않음으로써, 시험체마다 시험용 전력의 공급, 전기특성의 측정이 가능하므로, 시험체마다의 측정 결과를 보다 정밀도 좋게 할 수 있다.

(B-2) 제2 실시형태의 구성

도 15는, 제2 실시형태에 따른 시험장치(100A)의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다. 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 같은 번호를 붙여 설명을 생략하고, 제1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

제2 실시형태에 따른 시험장치(100A)는, 시트상 전지(1A)를 공급하는 전지 공급부(전지 공급공정)(51)와, 전지 공급부(51)로부터 공급된 시트상 전지(1A)에 전극단자판(양극단자판(21), 음극단자판(22))을 공급하면서 접어 포개는 전극단자 공급·절첩부(전극단자 공급·절첩공정)(55)와, 전극단자 공급·절첩부(55)에 의해 접어 포개어짐과 동시에 전극단자판(21, 22)이 공급된 시트상 전지(1A)를 시험하는 시험부(시험공정)(54)를 갖는다.

전지 공급부(51)와 시험부(54)는, 제1 실시형태에 따른 시험장치(100)와 동일 또는 대응하는 것을 적용할 수 있기 때문에, 여기에서의 상세한 설명을 생략한다.

도 16은, 접어 포갠 시트상 전지(1A)와 전극단자판(21 및 22)과의 접촉관계의 상세를 설명하는 단면도로, 시트상 전지(1)를 교대로 접어 포갠 경우의 일부를 나타내고 있다. 또한, 도 16에서는 접촉관계를 명확하게 하기 위해 시트상 전지(1A)의 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.

도 16에 있어서, 제1 실시형태와 다른 점은, 양극층(2a)이 안쪽으로 접어 포개어지는 주름부분 및 양극층(2a)이 바깥쪽으로 접어 포개어지는 부분의 주름부분에, 양극층이 형성되어 있지 않은 부분이 위치해 있는 점이다. 시트상 전지(1A)가 접어 포개어짐으로써, 같은 안주름부에 있는 2개의 양극층(2a)은 양극단자판(21)을 사이에 두고 마주보는 것이 된다. 그리고, 시트상 전지(1A)의 각각의 양극층(2a)이 양극단자판(21)의 도전부(212a 또는 212b)와 접촉하고 있다. 상기한 이외는 제1 실시형태의 도 11과 같으므로 상세한 설명을 생략한다.

전극단자 공급·절첩부(55)는, 전지 공급부(51)로부터 풀어져 나오는 시트상 전지(1A)에 대하여, 절첩방향을 교대로 바꾸면서 접어 포갬과 동시에, 접어 포갠 시트상 전지(1A) 사이에 전기접속용 전극단자판(21, 22)을 끼운 주름형상의 시트상 전지(1A)를 형성하는 것이다.

전극단자 공급·절첩부(55)는, 시트 절단부(121)와 시트 절첩 기구부(122A)를 갖는다. 시트 절단부(121)는, 제1 실시형태와 동일 또는 대응하는 것이므로, 여기에서의 상세한 설명은 생략한다.

시트 절첩 기구부(122A)는, 전지 공급부(51)로부터 풀어내진 시트상 전지(1A)의 한쪽 면 또는 양면 쪽에 전극단자판(21, 22)을 배치하고, 그 전극단자판(21, 22)을 시트상 전지(1A)와 함께 양 바깥쪽에서 눌러, 전극단자판(21, 22)을 지지하면서 시트상 전지(1A)를 접어 포개는 것이다.

도 17은 제2 실시형태에 따른 시트 절첩 기구부(122A)의 동작 예를 설명하는 설명도이다.

예를 들어, 시트 절첩 기구부(122A)는, 전극단자판(21, 22)을 시트상 전지(1A)의 표면에 평행하게 근접시켜 배치하는 도시하지 않은 전극단자판 공급부와, 상기 전극단자판 공급부에 의해 공급된 전극단자판(21, 22)마다 시트상 전지(1A)를 양면쪽에서 끼워 지지한 시트상 전지(1A)의 폭방향을 축으로 회전하는 한 쌍의 절곡부(525a, 525b)와, 그 한 쌍의 절곡부(525a, 525b)를 서로 접근시킴과 동시에 함께 회전시키는 협지 가동부(528)와, 상기 절곡부(525a, 525b)에 시트상 전지(1A)를 눌러 시트상 전지(1A)에 주름을 잡는 프레스부(526a, 526b)를 갖고 있다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 절곡부(525a, 525b)는 양단 선단의 단면이 예각인 부재이고, 그 예각의 선단부(524a, 524b)를 형성하는 경사면부(527a, 527b)와 협지면부(529a, 529b)를 갖고 있다. 한 쌍의 절곡부(525a, 525b)는 선단부(524a, 524b)가 접어 포개어지는 시트상 전지(1A)의 폭방향과 평행해지도록 배치됨과 동시에, 협지면부(529a, 529b)가 간격을 두고 마주보도록 배치된다.

그리고, 한 쌍의 절곡부(525a, 525b) 사이에 시트상 전지(1A)가 지나고 있는 상태로, 상기 전극단자판 공급부가 시트상 전지(1A)의 음극층(3) 쪽에 음극단자판(22)을 근접시키고, 양극층(2) 쪽에 양극단자판(21)을 근접시킨다. 그 상태로 협지 가동부(528)가 절곡부(525a, 525b)를 그 협지면부(529a, 529b)가 서로 접근하도록 이동시키고, 전극단자판(21, 22)마다 시트상 전지(1A)를 끼워 지지한다. 그 후, 협지 가동부(528)는 그 끼운 상태인 채로 절곡부(525a, 525b)를 소정 각도, 예를 들어 협지면(529a, 529b)이 수평이 될 때까지 회전시킨다. 이에 의해 절곡부(525a, 525b)의 선단부(524a, 524b)에 의해 시트상 전지(1A)가 구부러진다.

게다가, 절곡부(525a, 525b)의 경사면부(527a, 527b)와 평행한 프레스면을 갖는 프레스부(526a, 526b)가 경사면부(527a, 527b)를 향해 이동하여 시트상 전지(1A)를 누른다. 이에 의해, 절곡부(525a, 525b)의 선단부(524a, 524b)가 위치하는 곳이 주름이 되어 시트상 전지(1A)는 구부러진다.

그리고, 절곡 후에 프레스부(526a, 526b)가 원래의 위치로 되돌아감과 동시에, 절곡부(525a, 525b)가 협지 가동부(528)에 의해 서로 멀어지는 방향으로 이동하여 협지 상태를 해제한다. 그 후, 구부러진 시트상 전지(1A)가 전지 공급부(51)에 의해 내보내진다. 또한, 이때 절곡부(525a, 525b)는 필요에 따라 시트상 전지(1A)의 이동에 방해가 되지 않는 위치로 물러나게 하면 된다.

또, 시트 절첩 기구부(122A)는, 시트상 전지(1A)가 소정의 거리를 나아갈 때마다, 절곡부(525a, 525b)에 의해 시트상 전지(1A)를 구부리고, 프레스부(526a, 526b)에 의해 누르고, 그리고 프레스부(526a, 526b)의 압압과 절곡부(525a, 525b)에 의한 협지를 해제하여 시트상 전지(1A)를 소정의 길이로 풀어내는 것을 반복함으로써, 주름형상의 시트상 전지(1A)를 형성한다. 전극단자가 삽입된 시트상 전지(1A)는 트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인다.

또한, 본 예에서는 한 번의 절첩 동작으로 시트상 전지(1A)의 양면에 전극단자를 공급함과 동시에, 시트상 전지(1A)에 2개의 주름을 잡을 수 있기 때문에, 절첩 동작은 하나의 시험체분의 간격을 둘 때마다 하고 있다. 또, 시트상 전지를 풀어내는 것은, 상기한 양극층(2)이 형성되어 있지 않은 부분에 주름이 오도록 설정되어 있다.

또한, 절첩 동작을 하는 간격, 절곡부(525a, 525b)의 회전방향이나 전극단자판의 공급 방법 등은, 시트상 전지(1A)가 교대로 접어 포개어져 그 주름골 부분에 각각 하나의 전극단자판이 삽입되는 것이라면, 적절히 변경할 수 있다.

트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인 시트상 전지(1A)는 트레이(101)에 놓인 채 시험공정으로 이동된다.

계속해서, 제2 실시형태에 따른 시험장치(100A)의 동작을 도 15를 이용하여 설명한다.

제1 실시형태에 따른 시험장치(100)에서의 단계 1 및 2, 그리고 단계 5∼9에 대해서는, 제2 실시형태와 동일 또는 대응하는 것이므로, 여기에서의 상세한 설명을 생략한다. 따라서, 이하에서는 단계 2와 단계 5 사이의 동작을 설명한다.

[전극단자 공급·전지 절첩단계]

전지 공급부(51)에서 전극단자 공급·절첩부(55)로 시트상 전지(1A)가 소정의 위치까지 풀어져 나오면, 시트 절첩 기구부(122A)는, 전극단자판 공급부에 의해 전극단자판(21, 22)을 공급함과 동시에, 절곡부(525a, 525b)나 프레스부(526a, 526b) 등의 절곡 수단을 이용하여 구부린다. 상세한 동작에 대해서는 전술한 대로이므로 설명을 생략한다. 이에 의해, 시트상 전지(1A)를 접어 포갬과 동시에, 양극단자판(21) 및 음극단자판(22)을 주름형상으로 접어 포갠 시트상 전지(1A)의 절첩부분에 배치시킬 수 있다. 구부러진 시트상 전지(1A)는 트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인다. 소정 회수 구부러진 시트상 전지(1A)는 시트 절단부(121)에 의해 절단된다. 또한, 주름형상 전지(1A)의 아랫면에 배치하는 전극단자판에 대해서는, 미리 트레이(101)의 소정 위치에 배치해 두어도 좋고, 윗면에 배치하는 전극단자판에 대해서는 절첩 완료 후에 윗면에 놓아도 좋다.

(B-3) 제2 실시형태의 효과

이상과 같이, 제2 실시형태에 의하면, 전극단자가 끼워진 상태로 시트상 전지가 접어 포개어지므로, 제1 실시형태와 같은 효과를 가질 수 있다. 또, 제2 실시형태에서는, 전극단자를 접촉시킨 상태로 접어 포개기 때문에, 절첩 후에 시트상 전지에 전극단자를 삽입하는 공정이 필요하지 않아, 장치의 간략화나 처리시간의 단축이 가능하다.

또, 절첩부분에 양극층(2)을 형성하지 않음으로써, 시험체마다 시험용 전력의 공급이나 전기특성의 측정이 가능하기 때문에, 측정결과를 보다 정밀도 좋게 할 수 있다.

(C) 제3 실시형태

이어서, 본 발명에 따른 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법의 제3 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

제3 실시형태에서도, 제1 실시형태와 동일하게, 시트상 전지가 양자전지인 경우를 예시한다.

또 전지의 시험장치는, 제1 실시형태와 마찬가지로 전지 성능을 검사·시험하는 장치에 널리 적용할 수 있다.

(C-1) 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서

제3 실시형태에서의 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 18 및 도 19는, 제3 실시형태에 따른 시트상 양자전지(10)(이하, 단순히 「시트상 전지(10)」라고도 표기한다)를 나타낸 도면이다. 도 18은 시트상 전지(10)의 정면도이고, 도 19는 도 18의 시트상 전지(10)의 F-F선 단면도이다.

도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 시트상 전지(10)는, 전술한 양자전지의 기본구성인 음극층(13), 충전층(16a, 16b) 및 양극층(12a, 12b)이 적층된 박판상의 긴 물건으로 이루어지지만, 음극층(13)의 양면에 각각 충전층(16a, 16b) 및 양극층(12a, 12b)이 순서대로 적층되어 있는 점에서 상기 제1 실시형태에 따른 시트상 전지(1)와 다르다. 즉, 음극층(13)의 한쪽 면에, 충전층(16a)과 양극층(12a)이 순서대로 적층되고, 음극층(13)의 다른쪽 면에, 충전층(16b)과 양극층(12b)이 순서대로 적층되어 있다. 그리고, 음극층(13)의 가장자리(예를 들어 폭방향이나 길이방향의 단부)에는 충전층(16a, 16b)이나 양극층(12a, 12b)에 피복되어 있지 않은 부분이 설치되어 있고, 이 부분이 전지 시험기의 음극쪽 단자와의 접속에 사용된다. 본 실시형태에서는, 음극층(13)이 충전층(16a, 16b)이나 양극층(12a, 12b)보다 폭이 넓고, 그리고 각각의 층이 폭방향 중앙에 맞추어 적층해 있기 때문에, 충전층(16a, 16b)이나 양극층(12a, 12b)에 피복되어 있지 않는 음극층(3) 부분이 시트상 전지(10)의 폭방향의 양쪽에 형성되어 있다. 상기한 점 이외는 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

이와 같이 제3 실시형태에 따른 시트상 전지(10)는 양면에 충전층(16a, 16b)을 갖추고 있기 때문에, 정면의 면적당 축전량을 크게 할 수 있다.

(C-2) 제3 실시형태의 구성

도 20은 제3 실시형태에 따른 시험장치(100B)의 개략적인 구성을 나타낸 구성도이다. 제1 실시형태와 같은 구성에 대해서는 같은 번호를 붙여 설명을 생략하고, 제1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

제3 실시형태에 따른 시험장치(100B)는, 시트상 전지(10)를 공급하는 전지 공급부(전지 공급공정)(51)와, 전지 공급부(51)로부터 공급된 시트상 전지(10)를 접어 포개는 전지 절첩부(전지 절첩공정)(52)와, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어진 시트상 전지(10) 사이에 전극단자를 공급하는 전극단자 공급부(전극단자 공급공정)(56)와, 전극단자 공급부(56)에 의해 전극단자가 공급된 시트상 전지(10)를 시험하는 시험부(시험공정)(57)를 갖는다.

전지 공급부(51)와 전지 절첩부(52)는, 제1 실시형태에 따른 시험장치(100)와 동일 또는 대응하는 것을 적용할 수 있기 때문에, 여기에서의 상세한 설명을 생략한다.

전극단자 공급부(56)는, 접어 포개어진 시트상 전지(10)에 양극단자판(21)을 끼워넣는 것이다. 양극단자판은 제1 실시형태에서 설명한 양극단자판(21)을 사용할 수 있다.

전극단자 공급부(56)는, 시트상 전지(10)의 주름골 부분의 간극을 소정의 간격으로 소정의 위치에 지지하는 도시하지 않은 시트 지지부와, 그 시트 지지부에 의해 형성된 간극에 양극단자판(21)을 삽입하는 전극단자판 공급부(165)를 갖는다.

전극단자판 공급부(165)는, 본 실시형태에서는, 한쪽으로 개구한 주름골부에 양극단자판(21)을 삽입하기 위한 양극단자판 공급부(165a)와, 다른 쪽으로 개구한 주름골부에 양극단자판(21)을 공급하기 위한 양극단자판 공급부(165b)를 갖는다.

양극단자판 공급부(165a, 165b)의 근방에는 미리 삽입할 복수의 양극단자판(21)이 준비되어 있고, 양극단자판 공급부(165a, 165b)는 그 준비되어 있는 양극단자판(21) 중 1개를 꺼내어 수평으로 유지한 상태로, 상기 시트 지지부에 의해 형성되어 있는 시트상 전지(10)의 주름골 부분의 간극에 양극단자판(21)을 삽입한다.

이 동작을 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어져 전극단자 공급부(56)로 내보내진 시트상 전지(10)에 대하여 반복한다. 양극단자판이 삽입된 시트상 전지(10)는 트레이(101) 위에 겹쳐 쌓인다.

또한, 접어 포개어진 시트상 전지(10)의 윗면과 아랫면에 대해서는, 한쪽 면에만 도전부를 설치한 양극단자판(23)(편면 양극단자판(23)이라고도 함)을 사용할 수 있다. 편면 양극단자판(23)은 도 21에 나타낸 바와 같이, 한쪽 면에 절연층(231)이 형성되고, 다른쪽 면에 도전성 부재로 이루어지는 도전부(232)가 형성되어 있다. 도전부(232)의 단부에는 전선(233)이 접속되어 있다. 이 전선(233)이 접속되어 있는 쪽의 단부는, 접어 포개어진 시트상 전지(10)의 상하면에 배치되었을 때에, 그 상하면으로부터 비어져 나올 가능성이 있는 부분이고, 양면이 절연층에 의해 피복되어 있다. 전선(233)은 전지 시험기(116)의 양극쪽 단자(115a)에 접속된다. 상기 편면 양극단자판(23)의 도전부(232)는 상기한 양극단자판(21)의 도전부(212)와 동일하게, 전체면이 전기적 접촉에 기능하는 것이어도 좋고, 부분적 또는 다점에서 전기적 접촉에 기능하는 것이어도 좋다. 편면 양극단자판(23)은 접어 포개어진 시트상 전지(10)의 윗면 또는 아랫면에, 도전부(232)가 접촉하는 방향에서 배치된다. 이 배치는 양극단자판 공급부(165a, 165b)를 이용하여 행해도 좋고, 미리 트레이(101) 위에 배치하거나, 다른 수단으로 접어 포개어진 시트상 전지의 윗면에 놓이게 해도 좋다.

트레이(101) 위에 겹쳐 쌍인 시트상 전지(10)는, 트레이(101)에 놓인 채 시험공정으로 이동된다.

시험부(57)는, 제1 실시형태와 같이 시트상 전지(10)를 시험하는 부분이고, 전지 시험기(116)와 압압부(107)를 갖는다. 압압부(107)는 제1 실시형태에 따른 시험장치(100)와 동일 또는 대응하는 것을 적용할 수 있기 때문에, 여기에서의 상세한 설명을 생략한다.

전지 시험기(116)는, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어진 시트상 전지(10)를, 그 사이나 상하면에 배치된 전기접속용 양극단자판(21, 23)을 이용하여, 전지 성능의 검사, 충방전 시험, 컨디셔닝, 충방전 사이클 시험, 에이징 시험 등의 시험을 하기 위해 필요한 전력의 공급이나 전기특성의 측정을 하는 것이다.

도 21은, 제3 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지(10)와 전지 시험기(116)와의 접속관계를 나타내는 도면이고, 도 22는 도 21에서의 K-K선 단면도이다. 도 21에서는, 접어 포개어진 시트상 전지(10)와, 그 사이나 상하면에 설치된 전기접속용 양극단자판(21, 23)과의 접촉상태를 단면도로 나타내고 있다. 또, 시트상 전지(10)에 접촉하는 양극단자판(21, 23)과 전지 시험기(116)와의 접속관계도 나타내고 있다. 또한, 도 21 및 도 22에서는, 접촉관계를 명확하게 하기 위해 시트상 전지(10)의 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다. 또, 도 21은 6개로 접어 포갠 예를 나타내고 있지만, 주름 수는 이에 한정되지 않는다.

도 21에 있어서, 전지 절첩부(52)에 의해 접어 포개어진 시트상 전지(10)는 주름형상이 되고, 그 안쪽으로 접어 포개어진 부분의 간극에, 전극단자 공급부(56)에 의해 양극단자판(21)이 삽입되어 있다. 또, 접어 포개어진 시트상 전지의 상하면에는 편면 양극단자판(23)이 배치되어 있다.

도 21에 있어서, 시트상 전지(10)의 양극층(12a, 12b)은 양극단자판(21, 23)의 도전부와 접촉하고 있다. 시트상 전지(10)가 접어 포개어짐으로써, 양극층(12a)은 양극단자판(21)을 사이에 두고 마주보는 것이 되고, 양극층(12b)은 양극단자판(21)을 사이에 두고 마주보는 것이 된다.

또, 시트상 전지(10)의 양단의 시험체는, 양극층(12b)이 바깥쪽에 오도록 접어 포개어져 있고, 그 양극층(12b)에 편면 양극단자판(23)이 그 도전부(232)를 접촉시키도록 배치되어 있다. 또한, 본 예에서는 접어 포개어진 시트상 전지의 상하면에는 편면 양극단자판(23)을 이용하고 있지만, 중간에 삽입되어 있는 양극단자판(21)과 같은 것을 이용해도 좋다. 그 경우에는, 양극층(12)과 접촉하고 있는 도전부(212)에 접속된 전선(213)만을 전지 시험기(116)의 접속단자에 접속하도록 하면 된다.

전지 시험기(116)는, 주름형상 전지(10)에 접촉해 있는 양극단자판(21)을 전기접속용 전극단자로서 양극쪽 단자(115a)에 접속하고, 시트상 전지(10)의 음극층(13)이 노출해 있는 부분을 음극쪽 단자(115b)에 접속하여, 시험을 위한 전력 공급을 하는 것이다(예를 들어, 전압을 인가하거나 전류를 흘린다).

양극단자판(21)은, 전선(213a, 213b)을 통하여, 편면 양극단자판(23)은 전선(233)을 통하여 전지 시험기(116)의 양극쪽 단자(115a)에 접속되어 있다. 또, 시트상 전지(10)의 음극층(13)은 전선(223)을 통하여 전지 시험기(116)의 음극쪽 단자(115b)에 접속되어 있다. 음극층(13)과 전선(223)과의 접속은, 충전층(16) 및 양극층(12)이 형성되어 있지 않은 음극층(13) 부분을 사용하여 접속할 수 있다. 또한, 접속 개소는 1개소여도 좋고, 복수 개소 접속해도 좋다(예를 들어 시험체마다 접속). 또, 음극층(13)에 접속단자를 설치하고 그것을 통하여 접속해도 좋다.

또한, 전지 시험기(116)는, 양극단자판(21)과 음극층(13) 사이에 전압을 걸거나 전류를 흘리는 기능에 더하여, 양극단자판(21)과 음극층 사이의 전류나 전압 등의 전기특성을 측정하는 기능을 갖도록 해도 좋다. 또, 전지 시험기(116)는, 측정된 전기특성이 미리 등록되어 있는 허용범위 내에 있는지 없는지를 판단하여, 그 측정 부분의 전지가 정상인지 이상인지를 판정하는 기능을 갖도록 해도 좋다. 이상 부분은 그 이상이라 판정되는 측정값이 측정된 양극단자판(21, 23) 또는 그 도전부가 특정됨으로써 판단된다.

시험 완료 후, 시트상 전지(10)는, 전극단자판(21, 23)이 빼내어지고, 주름형상인 채 다음 공정으로 옮겨지거나, 보관된다. 또한, 시험공정에서 이상이 검지된 부분의 전지(예를 들어, 이상을 검지한 양극단자판의 도전부와 접촉하는 시험체)에 대해서는, 그 후의 공정에서 그 부분을 보수하거나 제거할 수 있다.

(C-3) 제3 실시형태의 효과

이상과 같이, 제3 실시형태에 의하면, 시트상 전지를 교대로 접어 포개고, 그 접어 포개어진 시트상 전지 사이에 전극단자를 끼워넣음으로써, 제1 실시형태와 동일한 효과를 가질 수 있다.

또, 양극단자판의 윗면의 도전부와 아랫면의 도전부가 절연층에 의해 절연되어 있기 때문에, 시험체마다 시험용 전력의 공급이나, 전기특성의 측정이 가능해진다.

또, 제3 실시형태에서는, 시험대상인 시트상 전지의 표면이 양면 모두 양극층이 되고, 양극단자판이 접어 포개어진 시트상 전지의 주름골 부분이나 상하면에 배치되지만, 이 경우에서도 시험체마다 또는 시험체의 편면마다 측정이 가능하여, 이상 부분의 특정을 용이하게 할 수 있다.

(D) 제4 실시형태

계속해서, 본 발명에 따른 시트상 전지 시험장치 및 시트상 전지 시험방법의 제4 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

제4 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 시트상 전지가 양자전지인 경우를 예시한다.

또 전지의 시험장치는 제1 실시형태와 동일하게, 전지 성능을 검사·시험하는 장치에 널리 적용할 수 있다.

(D-1) 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서

제4 실시형태에서의 시험대상인 시트상 양자전지에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 23 및 도 24는, 제4 실시형태에 따른 시트상 양자전지(10A)(이하, 단순히 「시트상 전지(10A)」라고도 표기한다)를 나타내는 도면이다. 도 23은 시트상 전지(10A)의 정면도이고, 도 24(A)는 도 23의 시트상 전지(10A)의 G-G선 단면도이고, 도 24(B)는 도 23의 시트상 전지(10A)의 H-H선 단면도이다.

도 23 및 도 24에 나타낸 바와 같이, 제4 실시형태에 따른 시트상 전지(10A)는, 제3 실시형태에 따른 시트상 전지(10)와 마찬가지로 음극층(13)의 한쪽 면에 충전층(16a)과 양극층(12a)이 순서대로 적층되고, 다른쪽 면에 충전층(16b)과 양극층(12b)이 순서대로 적층된 박판상의 긴 물건으로 이루어지지만, 그 양극층(12a, 12b)이 계속적으로 형성되어 있는 점에서 제3 실시형태와 다르다. 즉, 양극층(12a)이 충전층(16a) 위에 시트상 전지(10A)의 길이방향으로 간격을 두고 늘어서 적층되어 있고, 양극층(12b)이 충전층(16b) 위에 시트상 전지(10A)의 길이방향으로 간격을 두고 늘어서 적층되어 있다. 양극층(12a와 12b)은 음극층(13)에 대하여 대칭인 위치에 형성되어 있다. 본 예에서, 각각의 양극층(12a, 12b)은 정면 형상이 같은 장방형상으로 형성되어 있고, 서로 이웃하는 양극층(12a, 12b) 사이에는 양극층이 존재하지 않는 부분(음극층(13)과 충전층(16a, 16b)만이 적층된 부분)이 각각 일정한 폭으로 형성되어 있다. 상기 양극층이 형성되어 있지 않은 부분은 주름형상으로 구부릴 때의 절곡부분에 닿기 때문에, 이 양극층이 형성되어 있지 않은 부분에 의해 구분된 부분이 각각 하나의 시험체가 된다. 양극층(12a, 12b)을 계속적으로 형성하는 방법으로는, 양극층(12a, 12b)을 형성할 때에 계속적으로 생성해도 좋고, 제3 실시형태와 동일하게 양극층을 한결같이 형성 후, 양극층을 자르거나, 예를 들어 에칭이나 레이저 조사 등에 의해 제거함으로써 형성할 수 있다. 상기한 점 이외는 제3 실시형태와 같으므로 설명을 생략한다.

이와 같이 절첩부분에 양극층을 형성하지 않음으로써, 시험체마다 시험용 전력의 공급, 전기특성의 측정이 가능하므로, 측정결과를 보다 정밀도 좋게 할 수 있다.

(D-2) 제4 실시형태의 구성

제4 실시형태에 따른 시험장치는 제3 실시형태의 시험장치(100B)를 사용할 수 있기 때문에, 제3 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 같은 번호를 붙여 설명을 생략하고, 제3 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도 25는, 제4 실시형태에 따른 접어 포갠 시트상 전지(10A)와 전지 시험기(116)와의 접속관계를 나타낸 도면이다. 도 25에서는, 접어 포개어진 시트상 전지(10A)와, 그 사이나 상하면에 설치된 전기접속용 양극단자판(21, 23)과의 접촉상태를 단면도로 나타내고 있다. 또, 시트상 전지(10A)에 접촉하는 양극단자판(21, 23)과 전지 시험기(116)와의 접속관계도 나타내고 있다. 도 25에서의 L-L선 단면도는, 도 21에서의 K-K선 단면도(도 22 참조)와 동일하므로 설명을 생략한다. 또한, 도 25에서는, 접촉관계를 명확히 하기 위해 시트상 전지(10A)의 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다. 또, 도 25는 6개로 접어 포갠 예를 나타내고 있지만, 주름수는 이에 한정되지 않는다.

도 25에 있어서, 제3 실시형태와 다른 점은, 시트상 전지(10A)가 접어 포개어지는 주름부분의 양면에 양극층이 형성되어 있지 않은 부분이 위치해 있는 점이다. 시트상 전지(10A)가 접어 포개어짐으로써, 같은 안주름부에 있는 2개의 양극층(12a, 12b)은 양극단자판(21)을 사이에 두고 마주보는 것이 된다. 그리고, 시트상 전지(10A)의 한쪽 면에 형성된 각각의 양극층(12a)은, 양극단자판(21)의 도전부(212a 또는 212b)와 접촉해 있고, 다른쪽 면에 형성된 각각의 양극층(12b)은, 양극단자판(21 또는 23)의 도전부(212a, 212b 또는 232)와 접촉하고 있다. 상기한 이외는 제3 실시형태의 도 21과 같으므로 상세한 설명을 생략한다.

(D-3) 제4 실시형태의 효과

이상과 같이, 제4 실시형태에 의하면, 시트상 전지를 교대로 접어 포개고, 그 접어 포개어진 시트상 전지 사이에 전극단자를 끼워넣음으로써, 제1 실시형태와 같은 효과를 가질 수 있다.

또, 절첩부분에 양극층을 형성하지 않음으로써, 시험체마다 또는 시험체의 편면(片面)마다 시험용 전력의 공급이나 전기특성의 측정이 가능하므로, 측정결과를 보다 정밀도 좋게 할 수 있다.

(E) 다른 실시형태

상술한 각 실시형태의 설명에서도, 각종 변형 실시형태를 언급했으나, 이하에 더 예시하는 변형 실시형태에도 널리 적용할 수 있다.

상술한 각 실시형태에서는, 전극단자판을 모든 절첩부분에 교대로 끼우는 경우를 예시했으나, 일부 절첩부분에 끼워넣도록 할 수도 있고, 예를 들어 1단 건너뛰기 등, 일정한 간격을 두고 끼워넣도록 해도 좋다.

또, 제1 실시형태의 시험대상인 시트상 전지(1)를, 제2 실시형태의 시험장치(100A)를 이용하여 시험해도 좋고, 제2 실시형태의 시험대상인 시트상 전지(1A)를 제1 실시형태의 시험장치(100)를 이용하여 시험해도 좋다.

또, 상술한 각 실시형태에서는, 접어 포개어진 시트상 전지의 상하면에 전극단자판을 배치하는 경우를 예시했으나, 그 전극단자판의 배치를 생략하는 대신에, 압압판이나 압압대, 트레이에 전극단자판의 기능을 갖도록 해도 좋다. 그 경우에는, 압압판이나 압압대, 트레이를 전지 시험기의 접속단자에 접속하도록 하면 된다.

51: 전지 공급부 52: 전지 절첩부
53: 전극단자 공급부 54: 시험부
55: 전극단자 공급 절첩부 100, 100A 및 100B: 시험장치
122 및 122A: 시트 절첩 기구부 106, 116: 전지 시험기
107: 압압부 108: 압압판
109: 압압대 1, 1A, 10, 10A: 시트상 전지
21: 양극단자판 22: 음극단자판
211c: 절연층 212a: 제1 도전부
212b: 제2 도전부

Claims (14)

1. 전극층을 양면에 갖춘 시트상 전지를, 절첩방향을 교대로 바꾸어 접어 포개는 절첩부; 및
   상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 전극단자가 끼워 넣어진 상태로, 상기 전극단자에 전력을 공급하여 소정의 시험을 하는 시험부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 끼워 넣어지는 전극단자는, 양면의 도전부 사이가 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시험부가, 상기 전극단자 사이에 끼워진 시트상 전지의 전기특성을 측정하여, 이상 검지에 따른 상기 전극단자 사이의 시트상 전지 부분을 특정하는 것임을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 상기 시험부가, 접어 포개어져 전극단자가 끼워 넣어진 상기 시트상 전지의 양면에서 압력을 가하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 절첩부에 의해 접어 포개어진 상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에, 상기 전극단자를 삽입하는 전극단자 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
6. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 절첩부가, 상기 전극단자를 상기 시트상 전지의 표면에 배치한 상태로, 상기 시트상 전지를 접어 포개는 것임을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 시트상 전지의 전극층이 계속적으로 복수 형성되어 있고, 그 전극층이 형성되어 있지 않은 부분에서 상기 시트상 전지가 상기 절첩부에 의해 접어 포개어지는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험장치.
   
8. 전극층을 양면에 갖춘 시트상 전지를, 절첩방향을 교대로 바꾸어 접어 포개는 절첩공정; 및
   상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 전극단자를 끼워넣은 상태로, 상기 전극단자에 전력을 공급하여 소정의 시험을 하는 시험공정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에 끼워 넣어지는 전극단자는, 양면의 도전부 사이가 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
   
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 시험공정에 있어서, 상기 전극단자 사이에 끼워진 시트상 전지의 전기특성을 측정하여, 이상 검지에 따른 상기 전극단자 사이의 시트상 전지부분을 특정하는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
    
11. 제8항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서, 상기 시험공정에 있어서, 접어 포개어져 전극단자가 끼워 넣어진 상기 시트상 전지의 양면에서 압력을 가한 상태로 시험을 하는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
    
12. 제8항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 절첩공정에 의해 접어 포개어진 상기 시트상 전지의 접어 포개어진 부분에, 상기 전극단자를 삽입하는 전극단자 공급공정을 갖는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
    
13. 제8항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 상기 절첩공정에 있어서, 상기 전극단자를 상기 시트상 전지의 표면에 배치한 상태로, 상기 시트상 전지를 접어 포개는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.
    
14. 제8항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서, 상기 시트상 전지의 전극층이 계속적으로 복수 형성되어 있고, 그 전극층이 형성되어 있지 않은 부분에서 상기 시트상 전지가 상기 절첩공정에 의해 접어 포개어지는 것을 특징으로 하는 시트상 전지 시험방법.

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