KR20180068342A - 가이드 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 - Google Patents

가이드 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 일 방향으로 배열된 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 공정에서 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑 하는 장치로서, 전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그들;
상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 지그 베이스;를 포함하고 있고,
상기 전지셀 고정용 지그 각각은 전지셀이 개재되는 방향에서 거리 조절이 가능한 가이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치를 제공한다.

Description

가이드 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치 {Device for Clamping Battery Cell Comprising Guide Zig}
본 발명은 가이드 지그를 포함하는 전지셀 클램핑 장치에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
또한, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 이러한 파우치형 전지셀은 전지케이스에 전극조립체와 전해액이 함께 수납된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 공정, 상기 1차 전지셀에 대한 에이징(aging) 공정, 상기 1차 전지셀을 충방전하는 활성화 공정, 상기 에이징 공정 및 충방전 공정에서 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기(degas) 공정 등 다양한 공정을 거쳐 제조된다.
여기서, 상기 충방전을 통한 활성화 공정에서 1차 전지셀은 두께를 조절할 수 있도록, 소정의 온도 및 압력을 인가함으로써 클램핑-베이킹(clamping-baking)하는 과정을 거친다.
도 1에는 종래의 클램핑-베이킹 공정에서, 전지셀을 고정하여 클램핑하는 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전지셀 클램핑 장치(100)는 전지셀 고정용 지그(120), 압력 인가부(140) 및 지그 베이스(150)를 포함하고 있다.
전지셀 고정용 지그(120)는 평판형 부재로서, 복수의 전지셀(110) 사이에 개재되어 있다.
압력 인가부(140)는 전지셀 고정용 지그(120)가 각 전지셀(110) 사이에 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체(130)의 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가함으로써, 전지셀 배열체(130)를 고정 및 클램핑하는 구조로 이루어져 있다.
지그 베이스(150)는 베이스 플레이트(151) 및 지지용 외벽(152)을 포함하고 있다.
베이스 플레이트(151)의 상면에는 전지셀 배열체(130)가 위치해 있다.
지지용 외벽(152)은 베이스 플레이트(151)의 일측 단부에서, 베이스 플레이트(151)의 상면 방향으로 수직 돌출되어 있는 평판형 구조로서, 이에 따라, 압력 인가부(140)로부터 인가되는 압력에 대해, 전지셀 배열체(130)를 지지하는 구조로 이루어져 있다.
이때, 각 전지셀(110)에 인가되는 압력은, 일방향에서 압력이 가해지므로, 압력 인가부에 가까운 전지셀은 압력을 강하게 받고, 멀리 위치하는 전지셀은 압력을 덜 받게 되어, 전지셀(110)의 위치에 따라 각각 상이해지며, 이에 따라 전지셀(110)에 대한 클램핑-베이킹 공정 이후에, 각 전지셀(110)의 두께가 상이해질 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라, 전지셀(110)에 대한 클램핑 과정에서는, 모든 전지셀(110)에 동일한 압력이 인가될 수 있도록, 압력 인가부(140)로부터 인가되는 압력, 전지셀 고정용 지그(120) 사이의 거리와 같은 다양한 조건들을 조절해야 한다.
그러나, 전지셀(110)의 클램핑 과정에서, 이러한 복잡하고 다양한 조건들의 설정, 및 조절 과정은 전지셀(110)의 클램핑 과정에 소요되는 제조 설비, 인력 및 시간을 증가시키는 요인으로 작용한다.
또한, 이러한 과정에서, 각 전지셀(110)에 인가되는 압력은 각각 별도로 측정되어야 하므로, 상기 압력을 각각 측정하여 표시하기 위한 별도의 압력 측정 장치가 반드시 필요하며, 이로 인해, 전지셀(110)의 클램핑 과정에 필요한 장비가 증가해, 그 구성이 복잡해지고, 상기 장치에 소요되는 비용이 증가함에 따라, 전지셀(110)의 제조에 소요되는 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그에 거리 조절이 가능한 가이드 부재를 형성함으로써, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀들을 수납한 상태로 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리의 조절을 용이하게 하여, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 가압 밀도의 균일성을 개선할 수 있고, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있으며, 더 나아가, 가이드 부재가 전지셀 고정용 지그로부터 거리 조절이 가능하므로, 목적하는 전지셀의 두께가 변해도, 즉 전지셀의 두께에 따라 별도의 설비를 적용할 필요 없이 유연하게 대처할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는,
일 방향으로 배열된 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 공정에서 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑 하는 장치로서,
전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그들;
상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 지그 베이스;
를 포함하고 있고,
상기 전지셀 고정용 지그 각각은 전지셀이 개재되는 방향에서 거리 조절이 가능한 가이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 가이드 부재가 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리를 일정하게 조절할 수 있는 바, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 전지셀들에 인가되는 압력을 동일하게 유지하기 위해, 복잡하고 다양한 조건들을 조절할 필요가 없고, 이에 따라, 보다 용이하게 전지셀에 대한 클램핑-베이킹 공정을 수행할 수 있으며, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있어, 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
더 나아가, 상기 가이드 부재는 거리 조절이 가능한 것으로, 거리 조절이 가능하다 함은 전지셀 고정용 지그 각각에 형성된 가이드 부재가 압력이 인가되었을 때, 고정용 지그들 간의 간격을 조절할 수 있도록 형성된 전지셀 고정용 지그로부터의 거리가 변할 수 있도록 형성된 것을 의미한다.
이러한 가이드 부재의 거리 조절은, 하나의 구체적인 예에서, 상기 가이드 부재는 볼트 형태로 형성되어 있고, 전지셀 고정용 지그 각각에는 너트 형태의 홈이 형성되어 있으며; 상기 가이드 부재와 전지셀 고정용 지그는 볼트 및 너트의 결합 방식으로 거리 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다.
즉, 전지셀 고정용 지그에 가이드 부재가 볼트 및 너트의 결합 방식으로 고정되어 있어, 적용되는 전지셀의 두께와, 목적하는 전지셀의 두께에 따라, 가이드 부재를 전지셀 고정용 지그에 조이거나, 푸는 형태로 거리를 조절할 수 있는 바, 별도의 부재 없이도 다양한 두께의 전지셀에 모두 적용할 수 있다.
여기서, 상기 볼트 및 너트는 종래 나사의 형태일 수도 있으나, 전지셀 고정용 지그에 가이드 부재의 일부가 삽입될 수 있는 홀이 존재하고, 상기 홀의 내면에 삽입된 가이드 부재의 일부가 체결될 수 있는 홈이 존재하고, 가이드 부재에서 상기 전지셀 고정용 지그의 홈에 삽입되는 부분에는 체결돌기가 형성되어 이들 자체가 기계적으로 결합하는 형식이라면 한정되지 아니하고, 상기 볼트 및 너트의 결합 방식에 해당된다.
또 하나의 구체적인 예에서, 상기 가이드 부재의 거리 조절은, 상기 전지셀 고정용 지그 각각에는 체결홈이 형성되어 있고, 상기 가이드 부재는 상기 체결홈에 삽입되는 체결바(bar)가 형성되어 있으며;
상기 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재는 체결된 상태에서 거리조절이 가능한 구조를 가지며, 설정 거리를 고정시켜 주는 거리고정 부재를 추가로 포함함으로써, 거리 조절이 가능한 구조를 가질 수 있다.
즉, 상기 구성은 가이드 부재와 전지셀 고정용 지그 자체로서 결합되는 형태는 아니고, 가이드 부재의 체결바가 전지셀 고정용 지그의 체결홈에 삽입되는 형태로 거리를 조절한 후에, 이들이 움직이지 않도록 고정하는 거리고정 부재를 추가로 포함하는 형태일 수 있다. 따라서, 이 경우, 상기 거리고정 부재가 거리 조절에 따라 모두 적용될 수 있도록 다양한 폭을 가질 수 있는 형태로 제조될 수 있고, 또는 다양한 폭을 가지는 부재들을 다수개 준비해두었다가 적용하는 형태일 수도 있다. 이는 상기 경우와 비교하여 추가적인 부재가 필요하나, 보다 용이하고 정확하게 거리 조절이 가능할 수 있다.
이러한 가이드 부재는 구체적으로, 전지셀이 전지셀 고정용 지그들 사이에 개재되었을 때, 평면상으로 전지셀의 양측면 또는 상면에 위치하고, 기 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지하기 위해, 전지셀 고정용 지그의 길이 또는 폭의 중앙 부위에 형성되어 있을 수 있다. 물론, 상기 가이드 부재가 전지셀의 일측면에 형성될 수도 있으나, 일측으로 압력이 쏠리지 않기 위해 양측에 대응되게 형성되는 것이 바람직하다. 더욱이 상면에 형성되는 경우, 하면에도 형성될 수 있으나, 전지셀의 안정적인 고정을 위해서는 상면에만 형성되는 것이 바람직하다. 상기 위치는 한정되지 아니하고, 조합될 수도 있으나, 상세하게는, 전지셀의 상면에는 전극 단자가 형성되어 있고, 상면에 형성되는 경우에는 길이 방향으로 위쪽에만 가이드 부재가 존재하여 전지셀의 상하부에 압력이 고르게 분배되지 못할 수 있는 바, 양측면에 위치하는 것이 가장 바람직하다.
여기서 상기 길이는 전지셀 배열체가 상면에 위치하는 지그 베이스에서 전지셀 고정용 지그가 형성되는 높이 방향의 크기를 의미하고, 상기 폭은 상기 길이 방향의 수직인 방향으로서 전지셀이 개재되는 방향, 즉, 상기 전지셀과 전지셀 고정용 지그들이 배열되는 방향(두께 방향)이 아닌 또 하나의 방향을 의미한다.
중앙 부위에서 단부쪽으로 치우쳐 위치하는 경우에는 압력 인가부에 의해 클램핑 할때, 좌우 또는 상하 한쪽에 더 압력이 쏠릴 수 있으므로, 하나의 전지셀에서도 위치에 따라 압력이 달라져 가압밀도의 균일성을 충분히 확보하기 어려울 수 있는 바, 바람직하지 않다.
또한, 상기 가이드 부재는 전지셀 고정용 지그에서 전지셀이 전지셀 고정용 지그들 사이에 개재되었을 때, 평면상으로 전지셀의 양측면에 위치하면, 전지셀 고정용 지그의 길이를 기준으로 10 내지 90%의 크기로 이루어질 수 있고, 평면상으로 전지셀의 상면에 위치하면, 전지셀 고정용 지그의 폭을 기준으로 10 내지 90%의 크기로 이루어질 수 있다. 상세하게는 10 내지 50%의 크기, 더욱 상세하게는 20 내지 30%의 크기일 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 가이드 부재의 크기가 길이 또는 폭의 10% 미만으로 작을 경우에는, 이후 압력 인가부에 의해 클램핑 할때, 그 압력을 견디기 어려울 수 있고, 가이드 부재가 형성된 부분과 형성되지 않은 부분에 있어서 압력에 차이가 생길 수 있으며, 가이드 부재의 크기가 90%를 초과하여 큰 경우에는 거리조절을 위해 상기 구성들을 채택할 때, 공정상 어려움이 있거나, 추가 부재의 크기도 커져야 되는 등 제조 비용이 상승되므로 바람직하지 않다.
이때, 상기 가이드 부재의 형상은 한정되지 아니하나, 상기 크기에 맞게 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 가압 방향에서의 수직 단면 형상이 다각형, 원형, 또는 사각로드(rod)형일 수 있다.
즉, 상기 가이드 부재의 크기가 30% 이하로 크지 않은 경우에는, 다각형, 예를 들어, 정사각형, 또는 원형 등이 가능할 수 있으나, 그보다 크기가 커짐에 따라, 가이드 부재와 전지셀 고정용 지그의 전체적인 면적을 키우지 않기 위해 로드 형태로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
한편, 상기 전지셀들의 수량은 전지셀 고정용 지그들의 수량과 동일한 구조일 수 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 고정용 지그들의 수량은 전지셀들의 수량과 동일하게 구성됨으로써, 모든 전지셀들을 전지셀 고정용 지그의 전지셀용 만입부에 수납한 상태에서 배열해, 전지셀 배열체를 구성할 수 있다.
이때, 전지셀 배열체는, 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 가이드 지그에 의해 조절될 수 있고, 이에 의해 다양한 두께의 전지셀에 상기 클램핑 장치를 적용할 수 있어, 전지셀의 두께에 따라 별도로 추가적인 장치의 제조가 필요하지 않다
이와 같이 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는 가이드 지그가 압력이 인가 되었을 때 전지셀 고정용 지그들의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 바, 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 균일하게 할 수 있어, 가압밀도의 균일성을 개선시킬 수 있을 뿐 아니라, 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 개별적으로 확인해야 하는 종래의 전지셀 클램핑 장치에 비해, 각각의 전지셀의 인가되는 압력을 개별적으로 측정하지 않아도 되고, 이에 따른 요인들을 조절할 필요도 없다.
또한, 상기 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리는 육안으로 용이하게 식별할 수 있고, 전지셀에 따라 거리 조절, 즉, 가압되었을 때 전지셀 고정용 지그들의 간격의 조절이 용이하므로, 다양한 두께의 전지셀에 적용할 수 있어, 목적하는 전지셀의 두께마다 다른 장치를 적용하지 않아도 되는 바, 설비 비용의 감소와 함께, 공정 효율성이 높다.
한편, 상기 지그 베이스는,
상면에 전지셀 배열체가 위치하는 베이스 플레이트; 및
압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 상기 전지셀 배열체를 지지할 수 있도록, 상기 베이스 플레이트의 상면으로부터 수직 돌출되어 있는 지지용 외벽;
을 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 지그 베이스는 평판형 구조로 이루어진 베이스 플레이트와 지지용 외벽을 포함하는 L자형 구조로서, 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대향하여 전지셀 배열체를 보다 안정적으로 지지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 클램핑 장치를 사용하여 전지셀들을 클램핑 하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
(a) 최종 전지셀의 두께를 고려하여 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재의 거리를 조정하는 과정;
(b) 전지셀들을 전지셀 고정용 지그와 교번 배열되도록 전지셀들을 일 방향으로 배열하여 전지셀 배열체를 형성하는 과정;
(c) 상기 전지셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 지그 베이스의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 전지셀 배열체를 지그 베이스의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
(d) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 전지셀 배열체의 타면에 압력을 인가하여 전지셀들을 고정 및 클램핑 하는 과정;
을 포함할 수 있다.
이때, 상기 과정(d)의 전지셀 배열체는, 가이드 부재에 의해 전지셀들의 간격이 고정된 상태에서 클램핑 될 수 있다.
따라서, 상기 상기 전지셀들을 클램핑 하는 과정에서, 목적하는 전지셀 두께에 맞게 육안으로 식별 가능한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 용이하게 조절함으로써, 전지셀들을 클램핑 할 수 있으므로, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 모두 측정하고, 상기 압력을 동일하게 유지하기 위해, 이에 따른 다양하고 복잡한 요인들을 조절하는 종래에 비해, 보다 용이하게 상기 전지셀들을 클램핑 할 수 있을 뿐 아니라, 다양한 두께의 전지셀에 모두 적용할 수 있다.
더 나아가, 상기 과정(d) 중에 최종 전지셀의 두께를 고려하여 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재의 거리를 조절할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따르면 상기 가이드 부재는 거리 조절이 가능하므로, 과정(a)에서 조절한 거리가 실제로 목적하는 바와 차이가 있는 경우나, 잘못 설정된 경우에도 중간에 언제든지 변경이 가능하므로, 전체적인 설비의 변경 없이도, 공정 수정이 가능하다.
여기서, 상기 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재의 거리의 조절은, 상기에서 설명한 바와 같이 볼트 및 너트의 결합 방식 또는 별도의 거리고정 부재의 추가로 가능하다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 클램핑 장치를 포함하는 전지셀 제조 장치를 제공하는 바, 상기 전지셀 제조 장치의 나머지 구성은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 클램핑 장치는, 전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그에 전지셀용 만입부를 형성함으로써, 전지셀 클램핑 과정에서, 상기 전지셀용 만입부에 전지셀들을 수납한 상태로 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리만을 조절해, 상기 각각의 전지셀들에 인가되는 압력을 일정하게 유지할 수 있으므로, 각 전지셀들에 인가되는 압력을 동일하게 유지하기 위해, 복잡하고 다양한 조건들을 조절할 필요가 없이 가압 밀도의 균일성을 개선할 수 있는 바, 모든 전지셀의 두께 및 성능의 균일성을 확보할 수 있다.
또한, 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가 고정되어, 상기 전지셀들에 인가되는 압력을 각각 개별적으로 측정할 필요가 없으므로, 상기 압력을 측정하기 위한 별도의 측정 장비에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있고, 보다 간소화된 구조로 전지셀 클램핑 장치를 구성할 수 있어, 전지셀 제조에 소요되는 전체적인 비용 및 시간을 절약할 수 있다.
더 나아가, 가이드 부재는 전지셀 고정용 지그로부터 거리 조절이 가능하도록 형성되어 있으므로, 목적하는 전지셀의 두께에 맞게, 즉 전지셀의 두께에 따라 별도의 설비를 적용할 필요 없이, 유연하게 대처할 수 있어, 다양한 두께의 전지셀에 모두 적용할 수 있으므로 제조시간 및 비용적인 측면에서도 매우 효율적이다.
도 1은 종래의 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 도 2의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 구조를 개략적으로 나타낸 하나의 모식도이다;
도 4는 도 2의 "A" 부분을 확대하여 나타낸 구조를 개략적으로 나타낸 또 하나의 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 클램핑 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 함께 참조하면, 전지셀 클램핑 장치(200)는 전지셀 고정용 지그(220)들, 압력 인가부(240) 및 지그 베이스(250)를 포함하고 있다.
전지셀 고정용 지그(220)들은 복수의 전지셀(210) 사이에 개재되어 있으며, 길이 방향을 기준으로 중앙 부위에 가이드 부재(221)가 형성되어 있다.
도면에서는 가이드 부재(221)가 일측에서만 보이나, 도면에서 압력이 인가되는 방향에서 볼 때, 가이드 부재(221)는 전지셀의 양면에 형성되어 있다. 물론, 도면에 도시하지는 않았으나, 전지셀의 외주면 방향에서, 예를 들어, 상면에 형성될 수도 있다.
압력 인가부(240)는 전지셀 고정용 지그(220)가 각 전지셀(210) 사이에 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체(230)의 최외측에 위치하는 전지셀 고정용 지그(220)에 대면한 상태에서, 이에 대향하는 방향으로 압력을 인가함으로써, 전지셀 배열체(230)를 고정 및 클램핑하는 구조로 이루어져 있다.
이때, 클램핑은 가이드 부재(221)의 거리 조절에 따라 전지셀 고정용 지그(220)들 사이의 간격이 정해지고, 가압은 일정하게 고정된 상태로 이루어진다.
지그 베이스(250)는 베이스 플레이트(251) 및 지지용 외벽(252)을 포함하고 있다. 베이스 플레이트(251)의 상면에는 전지셀 배열체(230)가 위치해 있으며, 지지용 외벽(252)은 베이스 플레이트(251)의 일측 단부에서, 베이스 플레이트(251)의 상면 방향으로 수직 돌출되어 있는 평판형 구조로서, 압력 인가부(240)로부터 인가되는 압력에 대해, 전지셀 배열체(230)의 최외측에 위치한 전지셀(210)에 대면한 상태로, 전지셀 배열체(230)를 지지하는 구조로 이루어져 있다.
도 3 및 도 4에는 도 2의 가이드 부재가 거리의 조절이 가능하도록 전지셀 고정용 지그에 형성된 형태를 더욱 구체적으로 설명하기 위해 A의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.
먼저, 도 3을 참조하면, 가이드 부재(211)은 볼트 형태로 형성되어(210) 있고, 이러한 볼트가 전지셀 고정용 지그(220)에 결합되어 있다. 즉, 전지셀 고정용 지그(220)는 가이드 부재(211)의 볼트에 대응되는 너트 형태의 홈을 포함한다. 따라서, 가이드 부재(211)와 전지셀 고정용 지그(220)은 볼트 및 너트의 결합 방식(B)에 의해 거리 조절이 가능하다.
즉, 전지셀 고정용 지그(220)에 가이드 부재(211)가 볼트 및 너트의 결합 방식(B)으로 고정되어 있어, 적용되는 전지셀의 두께와, 목적하는 전지셀의 두께에 따라, 가이드 부재(211)의 볼트 부분을 전지셀 고정용 지그(220)의 너트 부분에 조이거나, 푸는 형태로 거리를 조절할 수 있는 바, 용이한 방법에 의해 거리 조절이 가능하고, 별도의 부재 없이도 다양한 두께의 전지셀에 모두 적용할 수 있다.
또 하나의 예로서 도 4를 참조하면, 전지셀 고정용 지그(220)에는 체결홈(221)이 형성되어 있고, 가이드 부재(211)는 체결홈(221)에 삽입되는 체결바(bar)(211(a))가 형성되어 있어, 가이드 부재(211)의 체결바(211(a))가 전지셀 고정용 지그(220)의 체결홈(221)에 삽입되고, 삽입정도에 따라 거리의 조절이 가능하다.
그러나, 이 경우, 체결홈(221)과 체결바(211(a))는 도 3에서와 같이 볼트/너트의 형태가 아니라 가압에 따라 고정이 되지 않는 바, 전지셀 고정용 지그(220)와 가이드 부재(211)가 체결된 상태에서 설정 거리를 고정시켜 주는 거리고정 부재(260)를 추가로 포함하여, 전지셀 고정용 지그(220)와 가이드 부재(211)의 거리가 일정하게 고정된다.
이때, 거리고정 부재(260)은 가이드 부재(211)의 체결바(211(a))가 전지셀 고정용 지그(220)의 체결홈(221)에 삽입될 때 함께 끼워지는 형태일 수도 있으나, 체결된 후에 체결바(211(a))의 측면에서 기계적 결합 방식에 의해 끼워지는 형태일 수도 있다.
즉, 상기 구성은 가이드 부재(211)와 전지셀 고정용 지그(221) 그 자체로서 서로 결합되는 형태는 아니고, 가이드 부재(211)의 체결바(211(a))가 전지셀 고정용 지그(220)의 체결홈(221)에 삽입되는 형태로 거리가 조절되고, 거리고정 부재(260)에 의해 이들이 움직이지 않도록 고정되는 형태이다. 이는 도 3에 도시한 구성과 비교하여 추가적인 부재가 필요하나, 보다 용이하고 정확하게 거리 조절이 가능할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 일 방향으로 배열된 둘 이상의 전지셀들에 대한 클램핑-베이킹(clamping-baking) 공정에서 상기 전지셀들을 고정하여 클램핑 하는 장치로서,
    전지셀들 사이에 개재되는 전지셀 고정용 지그들;
    상기 전지셀 고정용 지그들이 개재된 상태로 배열된 전지셀 배열체의 배열 방향을 기준으로, 일면으로부터 이에 대향하는 타면 방향으로 압력을 인가하여, 상기 전지셀 배열체를 클램핑 하는 압력 인가부; 및
    상면에 상기 전지셀 배열체가 위치한 상태에서, 상기 압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 이에 대향하는 타면 방향에서 상기 전지셀 배열체를 지지하는 구조로 이루어진 지그 베이스;
    를 포함하고 있고,
    상기 전지셀 고정용 지그 각각은 전지셀이 개재되는 방향에서 거리 조절이 가능한 가이드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 볼트 형태로 형성되어 있고, 전지셀 고정용 지그 각각에는 너트 형태의 홈이 형성되어 있으며;
    상기 가이드 부재와 전지셀 고정용 지그는 볼트 및 너트의 결합 방식으로 거리 조절이 가능한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀 고정용 지그 각각에는 체결홈이 형성되어 있고, 상기 가이드 부재는 상기 체결홈에 삽입되는 체결바(bar)가 형성되어 있으며;
    상기 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재는 체결된 상태에서 거리조절이 가능한 구조를 가지며, 설정 거리를 고정시켜 주는 거리고정 부재를 추가로 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 부재는 전지셀이 전지셀 고정용 지그들 사이에 개재되었을 때, 평면상으로 전지셀의 양측면 또는 상면에 위치하고, 전지셀 고정용 지그의 길이 또는 폭의 중앙 부위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 부재는 전지셀 고정용 지그에서 전지셀이 전지셀 고정용 지그들 사이에 개재되었을 때, 평면상으로 전지셀의 양측면에 위치하고, 전지셀 고정용 지그의 길이를 기준으로 10 내지 90%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 부재는 전지셀 고정용 지그에서 전지셀이 전지셀 고정용 지그들 사이에 개재되었을 때, 평면상으로 전지셀의 상면에 위치하고, 전지셀 고정용 지그의 폭을 기준으로 10 내지 90%의 크기로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 부재는, 가압 방향에서의 수직 단면 형상이 다각형, 원형, 또는 사각로드(rod)형인 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀들의 수량은 전지셀 고정용 지그들의 수량과 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 배열체는, 하나의 전지셀을 사이에 두고 상호 인접한 전지셀 고정용 지그들 사이의 거리가, 가이드 지그에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 지그 베이스는,
    상면에 전지셀 배열체가 위치하는 베이스 플레이트; 및
    압력 인가부로부터 인가되는 압력에 대해, 상기 전지셀 배열체를 지지할 수 있도록, 상기 베이스 플레이트의 상면으로부터 수직 돌출되어 있는 지지용 외벽;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 따른 전지셀 클램핑 장치를 사용하여 전지셀들을 클램핑 하는 방법으로서,
    (a) 최종 전지셀의 두께를 고려하여 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재의 거리를 조정하는 과정;
    (b) 전지셀들을 전지셀 고정용 지그와 교번 배열되도록 전지셀들을 일 방향으로 배열하여 전지셀 배열체를 형성하는 과정;
    (c) 상기 전지셀 배열체의 배열 방향에 대응하는 일면이 지그 베이스의 지지용 외벽에 대면하도록, 상기 전지셀 배열체를 지그 베이스의 베이스 플레이트 상면에 탑재하는 과정; 및
    (d) 압력 인가부를 통해, 상기 지지용 외벽에 대향하는 방향으로부터 전지셀 배열체의 타면에 압력을 인가하여 전지셀들을 고정 및 클램핑 하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 과정(d)의 전지셀 배열체는, 가이드 부재에 의해 전지셀들의 간격이 고정된 상태에서 클램핑 되는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 과정(d) 중에 최종 전지셀의 두께를 고려하여 전지셀 고정용 지그와 가이드 부재의 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 전지셀 클램핑 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 따른 전지셀 클램핑 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 제조 장치.
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