KR20180092029A - 커버 부재를 포함하는 전지셀 활성화 트레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전지셀의 활성화 공정에서 전지셀을 수납하는 활성화 트레이로서, 복수의 전지셀들을 수납하도록, 개방된 일면으로부터 이에 대향하는 타면으로 만입된 수납부를 포함하는 트레이 본체; 및 상기 트레이 본체의 개방된 일면에 장착되는 커버 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이를 제공한다.

Description

커버 부재를 포함하는 전지셀 활성화 트레이 {Tray for Activating Battery Cell Comprising Cover Member}
본 발명은 커버 부재를 포함하는 전지셀 활성화 트레이에 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.
특히, 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.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
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.
도 1에는 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은, 전극조립체(130), 전극조립체(130)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(131, 132), 전극 탭들(131, 132)에 용접되어 있는 전극리드들(140, 141), 및 전극조립체(130)를 수용하는 전지케이스(120)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.
전극조립체(130)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(131, 132)은 전극조립체(130)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드들(140, 141)은 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(131, 132)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(120)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드들(140, 141)의 상하면 일부에는 전지케이스(120)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(150)이 부착되어 있다.
전지케이스(120)는 전극조립체(130)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(123)를 포함하는 케이스 본체(122)와 그러한 본체(122)에 일체로 연결되어 있는 덮개(121)로 이루어져 있고, 수납부(123)에 전극조립체(130)을 수납한 상태로 접촉부위인 양측부(124)와 상단부(125)를 결합시킴으로써 전지를 완성한다. 전지케이스(120)는 수지 외층/차단성의 금속층/열용융성 수지 실란트층의 알루미늄 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 덮개(121)와 본체(122)의 양측부(124) 및 상단부(125) 부위에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 결합시킨 밀봉 잉여부를 형성한다. 양측부(124)는 상하 전지케이스(120)의 동일한 수지층들이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(125)에는 전극리드들(140, 141)이 돌출되어 있으므로 전극리드들(140, 141)의 두께 및 전지케이스(120) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드들(140, 141)과의 사이에 절연필름(150)을 개재한 상태에서 열융착시킨다.
일반적으로, 이러한 구조의 파우치형 전지셀은 전지케이스에 전극조립체와 전해액이 함께 수납된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 공정, 상기 1차 전지셀에 대한 숙성(aging) 공정, 상기 1차 전지셀을 충방전하는 활성화 공정, 상기 숙성 공정 및 충방전 공정에서 발생한 가스를 제거하기 위한 탈기(degas) 공정 등 다양한 공정을 거쳐 제조된다.
이때, 상기 활성화 공정은 전지셀을 수납할 수 있도록 격벽으로 구분된 수납부를 포함하는 전지셀 활성화 트레이에 전지셀이 수납된 상태에서, 상기 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 충방전 장치를 연결함으로써, 진행된다.
그러나, 이처럼 전지셀 활성화 트레이에 수납된 상태로 활성화 공정이 진행되는 경우, 상기 전지셀 내에 전극조립체와 함께 수납된 전해액은 액상으로 이루어져 있으므로, 상기 전지셀 내에서, 중력에 의해 지면을 기준으로 하부에 정체되는 경향이 있다.
이에 따라, 상기 전지셀 내에서 전해액에 함침되어 있는 전극조립체는, 상기 전지셀 활성화 공정에서 모든 부위가 전해액에 균일하게 함침될 수 없으며, 이러한 국부적인 함침의 차이로 인해, 상기 활성화 공정이 전극조립체의 모든 부위에서 균일하게 일어날 수 없어, 결과적으로 전지셀의 레이트 특성이 저하되거나, 용량이 감소하는 등의 성능을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
이에 대해, 상기 전지셀 활성화 트레이에 진동을 인가하거나, 상기 트레이를 회전시킴으로써, 전해액에 대한 전극조립체의 함침성을 향상시키는 방법을 고려할 수 있으나, 일반적으로 상기 전지셀 활성화 트레이는 전지셀의 전극 단자들에 대해 충방전 장치를 연결할 수 있도록, 상기 전지셀의 전극 단자들이 노출되는 일면이 개방된 상태로 이루어져 있다.
이로 인해, 상기 전해액 함침성 향상을 위한 진동 내지 회전을 인가하는 경우, 상기 전지셀 활성화 트레이의 수납부에 위치한 전지셀들이 유동함으로써, 상기 트레이로부터 이탈될 수 있으며, 이로 인해 오히려 전지셀의 활성화 공정이 용이하게 수행되지 못할 수 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, 전지셀 활성화 트레이가 트레이 본체의 개방된 일면에 장착되는 커버 부재를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전지셀의 활성화 공정에서, 전해액 함침성을 향상시키도록, 전지셀 활성화 트레이에 진동 내지 회전을 반복적으로 인가하더라도, 상기 전지셀 활성화 트레이의 수납부에서 전지셀이 유동하거나 이탈되는 현상을 방지할 수 있어, 상기 전지셀의 활성화 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 제조된 전지셀의 전해액 함침성이 향상되므로, 상기 전지셀의 활성화 공정에서 불균일한 전해액 함침성에 따라 발생하는 제품의 불량률 및 성능 저하를 예방함으로써, 전지셀 제조 공정, 특히 활성화 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 나아가 제품의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀 활성화 트레이는,
전지셀의 활성화 공정에서 전지셀을 수납하는 활성화 트레이로서,
복수의 전지셀들을 수납하도록, 개방된 일면으로부터 이에 대향하는 타면으로 만입된 수납부를 포함하는 트레이 본체; 및
상기 트레이 본체의 개방된 일면에 장착되는 커버 부재;
를 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀의 활성화 공정에서, 전해액 함침성을 향상시키도록, 전지셀 활성화 트레이에 진동 내지 회전을 반복적으로 인가하더라도, 상기 전지셀 활성화 트레이의 수납부에서 전지셀이 유동하거나 이탈되는 현상을 방지할 수 있어, 상기 전지셀의 활성화 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 제조된 전지셀의 전해액 함침성이 향상되므로, 상기 전지셀의 활성화 공정에서 불균일한 전해액 함침성에 따라 발생하는 제품의 불량률 및 성능 저하를 예방함으로써, 전지셀 제조 공정, 특히 활성화 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 나아가 제품의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 트레이 본체는, 복수의 전지셀들을 수납하도록, 일정한 간격으로 이격된 상태에서, 수납부의 하면으로부터 개방된 일면 방향으로 상향 돌출된 격벽을 포함하는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀들은 트레이 본체의 수납부에서, 격벽에 의해 별도로 구분 및 배열된 상태로 활성화 공정이 진행되므로, 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 대한 충방전 장치의 연결이 용이하고, 이에 따라, 상기 전지셀 활성화 장치의 구조가 간소화될 수 있으며, 상기 전지셀들은 격벽에 의해 좌우 방향 또는 전후 방향으로의 유동이 방지되므로, 활성화 공정에서 인가되는 진동 내지 회전에 의해 전지셀들이 유동함으로써 발생할 수 있는 손상 내지 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 상기 격벽의 돌출 높이는 수납부의 깊이를 기준으로 50% 내지 100%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 격벽의 돌출 높이가 수납부의 깊이를 기준으로 50% 미만일 경우에는, 상기 수납부에 수납된 전지셀들의 수납 상태를 안정적으로 지지 및 고정할 수 없으므로, 상기 활성화 공정에서 발생할 수 있는 전지셀들의 유동을 효과적으로 방지할 수 없다.
이와 반대로, 상기 격벽의 돌출 높이가 수납부의 깊이를 기준으로 100%를 초과하는 경우에는, 상기 격벽의 돌출 높이가 이에 대응되는 전지셀의 길이에 비해 커지게 되므로, 상기 활성화 공정에서 진동 내지 회전이 인가되는 경우, 상기 트레이 본체의 개방된 일면에 커버 부재가 장착되더라도, 트레이 본체의 수납부 내에 수납된 전지셀들의 유동을 안정적으로 방지하지 못할 수 있다.
한편, 상기 전지셀은 일측 외주변으로 돌출된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하고 있고;
상기 양극 단자 및 음극 단자가 개방된 일면 방향으로 배열되도록, 트레이 본체에 전지셀이 수납되는 구조일 수 있다.
이때, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 충방전 장치와 전기적으로 연결되도록, 커버 부재의 외부로 노출된 상태로 수납되는 구조일 수 있다.
즉, 상기 전지셀은 동일한 외주변으로 돌출된 양극 단자 및 음극 단자가 충방전 장치와 전기적으로 연결되도록, 트레이 본체의 개방된 일면으로 배열되며, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 커버 부재에 의해 감싸여지는 전지셀의 나머지 부위와 달리, 커버 부재의 외부로 노출되어 상기 충방전 장치와 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 활성화 트레이에 수납된 전지셀은 커버 부재의 외부로 노출된 양극 단자 및 음극 단자가 충방전 장치와 연결된 상태로 활성화 공정이 진행되는 동시에, 커버 부재에 의해 나머지 부위가 지지됨으로써, 상기 활성화 공정에서 인가되는 진동 및 회전에도 불구하고, 전지셀의 유동을 방지하면서, 안정적인 활성화 공정을 수행할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 커버 부재는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 대응되는 부위에 전극 단자 관통공이 천공된 판상형 구조로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 전지셀의 양극 단자와 음극 단자는, 판상형 구조의 커버 부재에 의해 지지되는 나머지 부위와 달리, 상기 커버 부재에 천공된 전극 단자 관통공을 통해 외부로 노출됨으로써, 충방전 장치와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 커버 부재는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 대응되는 부위를 제외한 나머지 부위를 고정하도록 위치하는 스트랩(strap) 구조로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 스트랩 구조란 폭에 비해 길이가 상대적으로 긴 판상형 구조를 의미한다.
따라서, 상기 커버 부재는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자가 돌출되는 위치가 변경되더라도, 트레이 본체의 개방된 일면에서, 상기 양극 단자 및 음극 단자가 돌출된 부위를 제외한 나머지 부위에 장착됨으로써, 상기 트레이 본체에 수납된 전지셀을 안정적으로 지지할 수 있으며, 이에 따라, 상기 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자의 돌출 위치에 따라 전극 단자 관통공이 천공된 별도의 커버 부재를 각각 제작할 필요가 없으므로, 상기 전지셀 활성화 트레이를 제작하는데 소요되는 비용을 절약할 수 있다.
한편, 상기 커버 부재는 적어도 서로 대향하는 양측 외주변의 단부들이 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위를 감싸도록 하향 연장 및 절곡되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 커버 부재는 트레이 본체의 개방된 일면 단부에 대한 접촉 면적을 증가시켜, 트레이 본체에 대한 안정적인 결합력을 발휘할 수 있다.
이때, 상기 서로 대응되는 커버 부재의 외주변 단부 및 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위 중에서, 적어도 일측에는, 상기 커버 부재를 트레이 본체의 개방된 일면에 결합 및 고정시키는 체결부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 커버 부재는 외주변 단부가 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위에서, 체결부에 의해 안정적인 장착 상태를 유지할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 체결부는,
일측 단부가 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위에 고정되어 있고, 이에 대향하는 타측 단부가 커버 부재의 외주변 단부를 가압하는 걸쇠로 이루어진 구조일 수 있다.
여기서, 걸쇠란 상기 커버 부재의 외주변 단부를 가압하는 타측 단부가 소정의 각도로 절곡된 구조로서, 상기 구조로 이루어진 걸쇠가 커버 부재의 외주변 단부를 감싸는 구조로 결합 및 가압하므로, 보다 안정적인 고정 상태를 유지할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 체결부는,
커버 부재의 외주변 단부 및 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위에 상호 연통되도록 천공된 체결공; 및
상기 체결공에 나사 구조로 삽입되는 체결구;
를 포함하는 구조일 수 있다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 커버 부재의 외주변 단부는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위를 감싸도록 하향 연장 및 절곡되어 있는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 커버 부재의 외주변 단부는 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위와 중첩되는 구조일 수 있으며, 상기 중첩되는 부위에서, 서로 연통되도록 천공된 체결공에 나사 구조의 체결구가 삽입됨으로써, 보다 안정적인 체결 구조를 유지할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀 활성화 트레이를 포함하는 전지셀 활성화 장치를 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지셀 활성화 장치는,
적어도 서로 대향하는 전지셀 활성화 트레이의 양면을 고정한 상태에서, 상기 전지셀 활성화 트레이에 진동을 인가하는 진동 인가부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
이때, 상기 진동은 지면을 기준으로 상하 방향으로 반복하여 인가되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 활성화 트레이에 수납된 전지셀은, 내부의 전해액이 지면을 기준으로 하부에 머무르지 않을 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액 함침성이 향상될 수 있으므로, 상기 전해액의 불균일한 함침성으로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량률 내지 성능 저하의 문제점을 예방할 수 있다.
특히, 상기 진동은 지면을 기준으로 상하 방향으로 반복하여 인가됨으로써, 상기 전해액에 인가되는 중력에도 불구하고, 죄우 방향으로 진동이 인가되는 경우에 비해, 전극조립체에 대한 전해액의 함침성을 향상시킬 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 전지셀 활성화 장치는,
적어도 서로 대향하는 전지셀 활성화 트레이의 양면을 고정한 상태에서, 상기 전지셀 활성화 트레이를 회전시키는 회전 인가부를 더 포함하는 구조일 수 있다.
이때, 상기 회전은 지면을 기준으로 상하 방향의 위치가 교대로 변경되도록 반복하여 인가되는 구조일 수 있다.
따라서, 상기 전지셀 활성화 트레이에 수납된 전지셀은, 전지셀 활성화 트레이의 수납부 내에 고정된 상태에서, 지면을 기준으로 상하 방향의 위치가 교대로 변경되도록 반복하여 회전됨으로써, 내부의 전해액이 지면을 기준으로 하부에 머무르지 않을 수 있고, 이에 따라, 상기 전지셀 내의 전극조립체에 대한 전해액 함침성이 향상될 수 있으므로, 상기 전해액의 불균일한 함침성으로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량률 내지 성능 저하의 문제점을 예방할 수 있다.
상기 구성 내지 구조를 제외한 전지셀 활성화 트레이 내지 장치의 나머지 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀 활성화 트레이는, 트레이 본체의 개방된 일면에 장착되는 커버 부재를 포함하도록 구성됨으로써, 상기 전지셀의 활성화 공정에서, 전해액 함침성을 향상시키도록, 전지셀 활성화 트레이에 진동 내지 회전을 반복적으로 인가하더라도, 상기 전지셀 활성화 트레이의 수납부에서 전지셀이 유동하거나 이탈되는 현상을 방지할 수 있어, 상기 전지셀의 활성화 공정을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 이에 따라 제조된 전지셀의 전해액 함침성이 향상되므로, 상기 전지셀의 활성화 공정에서 불균일한 전해액 함침성에 따라 발생하는 제품의 불량률 및 성능 저하를 예방함으로써, 전지셀 제조 공정, 특히 활성화 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 동시에, 나아가 제품의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 파우치형 전지셀의 구조를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 도 2의 전지셀 활성화 트레이를 포함하는 전지셀 활성화 장치의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 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 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전지셀 활성화 트레이(200)는 트레이 본체(210) 및 커버 부재를 포함하고 있다.
트레이 본체(210) 내에는 하면으로부터 상향 돌출된 격벽(211)이 동일한 간격으로 이격되어 형성되어 있으며, 격벽(211) 사이에는 전지셀(201)이 수납되어 있다.
전지셀(201)은 상측 외주변으로 돌출된 양극 단자(202)와 음극 단자(203)가 트레이 본체(210)의 개방된 상면 방향으로 배열되도록, 수납되어 있다.
커버 부재(220)는 트레이 본체(210)의 개방된 상면을 덮도록 장착되는 판상형 구조로 이루어져 있으며, 외주변 단부(221)가 트레이 본체(210)의 상면 단부 부위(212)를 감싸도록 하향 연장 및 절곡되어 있다.
커버 부재(220)의 외주변 단부(221)에 대응되는 트레이 본체(210)의 상면 단부 부위(212)에는 걸쇠 구조로 이루어진 체결부(213)가 형성되어 있다.
더욱 구체적으로, 체결부(213)는 일측 단부가 트레이 본체(210)의 상면 단부 부위(212)에 고정되어 있고, 이에 대향하는 타측 단부가 커버 부재(220)의 외주변 단부(221)를 가압하도록 절곡된 구조로 이루어져 있다.
전지셀(201)의 양극 단자(202) 및 음극 단자(203)에 대응되는 커버 부재(220)의 부위에는 전극 단자 관통공(222)이 천공되어 있으며, 전지셀(201)의 양극 단자(202) 및 음극 단자(203)는 트레이 본체(210)에 수납된 상태에서, 커버 부재(220)의 전극 단자 관통공(222)을 통해 외부로 노출됨으로써, 충방전 장치에 보다 용이하게 연결될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀 활성화 트레이의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 커버 부재(320)는 전지셀(301)의 양극 단자(302)와 음극 단자(303)에 대응되는 부위를 제외한 두 군데 부위를 고정하도록 위치하는 스트랩 구조로 이루어져 있다.
커버 부재(320)의 양측 단부(321)는 트레이 본체(310)의 개방된 상면 단부 부위(312)를 감싸도록 하향 연장 및 절곡되어 있다.
커버 부재(320)의 단부(321)와 트레이 본체(310)의 상면 단부 부위(312)가 중첩되는 부위에는 상호 연통되는 구조의 체결공(331)이 천공되어 있으며, 체결공(331)에 나사 구조의 체결구(332)가 삽입됨으로써, 커버 부재(320)와 트레이 본체(310)가 결합 및 고정된다.
상기 구조를 제외한 나머지 구조는 도 2의 전지셀 활성화 트레이와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 4에는 도 2의 전지셀 활성화 트레이를 포함하는 전지셀 활성화 장치의 다양한 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전지셀 활성화 장치(400)는 전지셀 활성화 트레이(200)와 함께 진동 인가부(410)를 더 포함하거나 회전 인가부(420)를 더 포함할 수 있다.
진동 인가부(410)는 전지셀 활성화 트레이(200)를 구성하는 트레이 본체(210)의 하면을 지지하는 한편, 트레이 본체(210)의 전면과 후면을 고정한 상태에서 지면을 기준으로 상하 방향으로 반복하여 진동을 인가한다.
회전 인가부(420)는 전지셀 활성화 트레이(200)를 구성하는 트레이 본체(210)의 전면과 후면을 고정한 상태에서, 지면을 기준으로 상하 방향의 위치가 교대로 변경되도록 전지셀 활성화 트레이(200)를 회전시킨다.
이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
전지셀 제조
양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극조립체를 제조하고, EC : DMC : DEC = 1 : 2 : 1 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액을 사용하여, 파우치형 전지케이스 내에 상기 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 밀봉된 전지셀을 제조하였다.
<실시예 1>
상기 제조된 전지셀을 도 2와 같은 구조의 전지셀 활성화 트레이에 수납한 상태에서, 상기 전지셀의 양극 단자와 음극 단자에 충방전 장치를 전기적으로 연결하고, 회전 인가부를 이용해 전지셀 활성화 트레이를 일 방향으로 일정하게 반복적으로 회전시키면서, 상기 전지셀의 활성화 공정을 수행하였다.
<비교예 1>
상기 제조된 전지셀을 상면이 개방된 종래의 전지셀 활성화 트레이에 수납한 상태에서, 상기 전지셀의 양극 단자와 음극 단자에 충방전 장치를 전기적으로 연결해, 활성화 공정을 수행하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 활성화 공정이 수행된 전지셀의 가역용량을 각각 측정한 후, 하기 표 1에 나타내었다.
가역 방전용량(% vs. 충전용량)
실시예 1 99.7
비교예 1 99.2
표 1을 참조하면, 본원발명에 따른 전지셀 활성화 트레이를 사용해, 활성화 공정을 수행한 실시예 1의 경우, 종래의 전지셀 활성화 트레이를 사용해 활성화 공정을 수행한 비교예 1에 비해 충전 대비 가역용량이 우수함을 확인할 수 있다.
이는 전해액이 중력에 의해 전지셀의 하부에 위치한 상태에서 활성화 과정이 수행된 비교예 1에 비해, 전지셀의 활성화 과정에서 인가되는 회전에 의해, 전해액이 균일하게 위치한 상태에서 활성화 과정이 수행된 실시예 1의 경우, 전극조립체에 대한 전해액의 함침성이 향상됨으로써, 전지의 용량 감소를 예방할 수 있음을 나타낸다.
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 (16)

  1. 전지셀의 활성화 공정에서 전지셀을 수납하는 활성화 트레이로서,
    복수의 전지셀들을 수납하도록, 개방된 일면으로부터 이에 대향하는 타면으로 만입된 수납부를 포함하는 트레이 본체; 및
    상기 트레이 본체의 개방된 일면에 장착되는 커버 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 트레이 본체는, 복수의 전지셀들을 수납하도록, 일정한 간격으로 이격된 상태에서, 수납부의 하면으로부터 개방된 일면 방향으로 상향 돌출된 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 격벽의 돌출 높이는 수납부의 깊이를 기준으로 50% 내지 100%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지셀은 일측 외주변으로 돌출된 양극 단자 및 음극 단자를 포함하고 있고;
    상기 양극 단자 및 음극 단자가 개방된 일면 방향으로 배열되도록, 트레이 본체에 전지셀이 수납되는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 양극 단자 및 음극 단자는 충방전 장치와 전기적으로 연결되도록, 커버 부재의 외부로 노출된 상태로 수납되는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 커버 부재는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 대응되는 부위에 전극 단자 관통공이 천공된 판상형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 커버 부재는 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자에 대응되는 부위를 제외한 나머지 부위를 고정하도록 위치하는 스트랩(strap) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 커버 부재는 적어도 서로 대향하는 양측 외주변의 단부들이 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위를 감싸도록 하향 연장 및 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 서로 대응되는 커버 부재의 외주변 단부 및 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위 중에서, 적어도 일측에는, 상기 커버 부재를 트레이 본체의 개방된 일면에 결합 및 고정시키는 체결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 체결부는,
    일측 단부가 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위에 고정되어 있고, 이에 대향하는 타측 단부가 커버 부재의 외주변 단부를 가압하는 걸쇠로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 체결부는,
    커버 부재의 외주변 단부 및 이에 대응되는 트레이 본체의 개방된 일면 단부 부위에 상호 연통되도록 천공된 체결공; 및
    상기 체결공에 나사 구조로 삽입되는 체결구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 트레이.
  12. 제 1 항에 따른 전지셀 활성화 트레이를 포함하는 전지셀 활성화 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀 활성화 장치는,
    적어도 서로 대향하는 전지셀 활성화 트레이의 양면을 고정한 상태에서, 상기 전지셀 활성화 트레이에 진동을 인가하는 진동 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 진동은 지면을 기준으로 상하 방향으로 반복하여 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 전지셀 활성화 장치는,
    적어도 서로 대향하는 전지셀 활성화 트레이의 양면을 고정한 상태에서, 상기 전지셀 활성화 트레이를 회전시키는 회전 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 회전은 지면을 기준으로 상하 방향의 위치가 교대로 변경되도록 반복하여 인가되는 것을 특징으로 하는 전지셀 활성화 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022220437A1 (ko) * 2021-04-15 2022-10-20 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀 트레이
US11929630B2 (en) 2019-01-16 2024-03-12 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery charging method that shortens charging time

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150034945A (ko) * 2013-09-27 2015-04-06 주식회사 엘지화학 이차전지의 충방전용 장치
KR20150036879A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 전지셀 충방전용 트레이
KR20150049972A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 주식회사 엘지화학 전지 셀 고정 기능을 갖는 충방전기용 트레이
KR20180076158A (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 주식회사 엘지화학 균일한 sei 형성을 위한 버퍼 플레이트 및 이를 이용한 전지 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150034945A (ko) * 2013-09-27 2015-04-06 주식회사 엘지화학 이차전지의 충방전용 장치
KR20150036879A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 전지셀 충방전용 트레이
KR20150049972A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 주식회사 엘지화학 전지 셀 고정 기능을 갖는 충방전기용 트레이
KR20180076158A (ko) * 2016-12-27 2018-07-05 주식회사 엘지화학 균일한 sei 형성을 위한 버퍼 플레이트 및 이를 이용한 전지 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11929630B2 (en) 2019-01-16 2024-03-12 Lg Energy Solution, Ltd. Secondary battery charging method that shortens charging time
WO2022220437A1 (ko) * 2021-04-15 2022-10-20 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀 트레이

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