KR20180111121A - 전해질 주입장치 - Google Patents

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윤진국
신종훈
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 밀봉하는 파우치 내부에 전해질을 주입하는 전해질주입장치에 관한 것이다.
본 발명은, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서, 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향으로 배치되도록 하나 이상의 이차전지(10)가 적재되며 상하이동이 가능하도록 설치된 전지지지부(100)와; 하측이 개구되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 전지지지부(100)와 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 상부하우징(200)과; 전지지지부(100)가 상측으로 이동되어 내부공간(S)이 밀폐된 상태에서 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 내부공간(S)의 압력을 변환시키는 압력제어부(300)와; 상부하우징(200)에 설치되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)를 포함하여 내부공간(S)의 압력이 진공압으로 강하되었을 때 전해질을 주입하는 하나 이상의 전해질주입부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치를 개시한다.

Description

전해질 주입장치 {Electrolyte injection apparatus}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지를 밀봉하는 파우치 내부에 전해질을 주입하는 전해질주입장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양전극과 음전극의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다.
이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분된다.
이차전지는 산업 전반에 걸쳐 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이차전지는 전극 조립체를 수용하고 있는 케이스의 형상에 따라 여러 가지로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로 원통형, 각형, 파우치형 등이 있다.
통상적으로 원통형 이차전지는 원통형 알루미늄캔을 사용하고, 각형 이차전지는 각형의 알루미늄캔을 사용하며, 파우치형 이차전지는 알루미늄 등의 소재로 된 박판의 알루미늄 라미네이트 필름을 팩 형태로 한 파우치로 밀봉한 것으로 상대적으로 경량이면서 안정성이 우수하여 근래 들어 널리 사용되고 있다.
예로서, 파우치형 이차전지의 구성을 살펴보면, 음전극과 양전극 사이에 분리막인 세퍼레이터(separator)를 개재시켜 이루어진 전극조립체인 스택(stack)과, 이 스택을 내부에 밀봉 수용하는 것으로 알루미늄-라미네이트 필름으로 이루어진 파우치 그리고, 상기 스택에 일단이 연결되고 타단은 파우치의 외부로 노출되어 외부로 전류를 유도하기 위한 판상(板狀)의 음양극용 전극탭으로 구성된다.
한편 이차전지는, 음전극, 양전극 및 그 사이에 개재되는 분리막으로 구성되는 전지셀이 수용된 파우치 내부에 전해질을 주입한 후 밀봉함으로써 완성됨이 일반적이다.
여기서 파우치 내부에 주입된 전해질의 함침상태에 따라서 이차전지의 성능이 결정된다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 추세 및 필요성을 인식하여, 파우치 내부에 전해질을 골고루 주입함으로써 이차전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 전해질 주입장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서, 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향으로 배치되도록 하나 이상의 이차전지(10)가 적재되며 상하이동이 가능하도록 설치된 전지지지부(100)와; 하측이 개구되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 전지지지부(100)와 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 상부하우징(200)과; 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되어 상기 내부공간(S)이 밀폐된 상태에서 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 상기 내부공간(S)의 압력을 변환시키는 압력제어부(300)와; 상기 상부하우징(200)에 설치되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)를 포함하여 상기 내부공간(S)의 압력이 상기 진공압으로 강하되었을 때 전해질을 주입하는 하나 이상의 전해질주입부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치를 개시한다.
상기 전지지지부(100)는, 상기 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되어 밀폐된 상기 내부공간(S)을 형성하는 하부하우징(110)과; 상기 하부하우징(110)의 내측에 설치되어 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향을 이루어 삽입되는 지지브라켓부(120)와; 상기 하부하우징(110)을 상하로 이동시키는 승강부(130)를 포함할 수 있다.
상기 지지브라켓부(120)는, 상기 하부하우징(110)에 고정설치되는 지지부재(123)와; 상기 지지부재(123)에 설치되어 상기 이차전지(10)의 판면을 지지하는 한 쌍의 브라켓(121)과; 상기 이차전지(10)의 양단에 대응되는 위치에 설치되는 한 쌍의 단부지지부(122)를 포함할 수 있다.
상기 브라켓(121) 및 상기 단부지지부(122)는, 하단부가 상기 이차전지(10)에 밀착되며 상기 이차전지(10)의 삽입이 용이하도록 상단부의 내주면이 외측으로 확장되는 것이 바람직하다.
상기 전해질주입부(400)는, 상기 상부하우징(200)에 설치되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 상기 노즐부(410)와; 전해질공급장치(450)으로부터 미리 설정된 양의 전해질을 공급받아 저장하는 전해질저장부(430)와; 상기 전해질저장부(430)로부터 상기 노즐부(410)로 전해질을 선택적으로 공급하는 밸브부(420)를 포함할 수 있다.
상기 노즐부(410)의 끝단은, 상기 파우치(11)의 내측면을 향하도록 굽어져 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전해질 주입장치는, 이차전지가 설치된 내부공간을 미리 설정된 진공압 상태로 압력을 강하시킨 후 전지셀이 담긴 파우치 내부에 전해질을 주입함으로써 파우치 내부에 전해질을 골고루 주입하여 이차전지의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
더 나아가 전해질 주입에 있어서 저장조에 미리 설정된 양의 전해질을 저장한 상태에서 이차전지가 설치된 내부공간을 미리 설정된 진공압 상태로 압력을 강하시킨 후 전지셀이 담긴 파우치 내부에 전해질을 주입함으로써 정량의 전해질을 정확하게 주입할 수 있는 이점이 있다.
또한 파우치의 상측이 개방된 상태로 판형 구조를 가지는 이차전지의 판면이 수평방향을 향하도록 지지브라켓에 삽입하여 이차전지를 지지함으로써 전해질 주입을 보다 안정적으로 주입할 수 있는 이점이 있다.
특히, 지지브라켓 중 이차전지가 삽입되는 내주면이 상측이 확장됨으로써 이차전지의 삽입이 용이하여 장치의 오작동을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 전해질 주입장치의 대상인 이차전지의 일예를 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향의 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 전해질 주입장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는, 도 3의 전해질 주입장치에서 전지지지부가 상승된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6은, 도 4의 전지지지부 중 지지브라켓부의 일예를 보여주는 사시도이다.
도 7은, 도 5의 지지브라켓부의 측면도이다.
도 8은, 도 5의 지지브라켓부의 정면도이다.
도 9은, 도 3의 전해질주입장치의 전해질주입부의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 10는, 도 3의 전해질주입장치의 작동시 간략화된 압력-작동시간 그래프이다.
이하 본 발명에 따른 전해질 주입장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 전해질 주입장치는, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이차전지(10)에 전해질을 주입하는 장치이다.
여기서 본 발명에 따른 전해질 주입장치에 의하여 주입되는 이차전지(10)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함한다.
상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)는, 서로 번갈아가면서 적층되며 그 사이에 분리막(12)에 의하여 분리되는 전극들로서, 각각 이차전지(10)의 양극 및 음극을 형성하는 부재로서 전극 특성에 따라서 금속시트로 형성될 수 있다.
상기 분리막(12)은, 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 개재되는 부재로서, 전해질에 대한 높은 젖음성과 높은 내화학성을 가지는 재질을 가짐이 바람직하다.
상기 분리막(12)은, 이차전지(10)를 구성하는 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)의 재질, 전해질의 물성 등에 따라서 다양한 재질을 가질 수 있다.
상기 파우치(11)는, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 부재로서 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)의 재질, 전해질의 물성 등에 따라서 다양한 재질을 가질 수 있다.
한편 상기 파우치(11)는, 이차전지셀(20)이 삽입되며 상측이 개방되고 나머지 부분을 밀봉된 상태에서 후술하는 본 발명에 따른 전해질 주입장치에 의하여 전해질이 주입된 후 밀봉된다.
본 발명에 따른 전해질 주입장치는, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향으로 배치되도록 하나 이상의 이차전지(10)가 적재되며 상하이동이 가능하도록 설치된 전지지지부(100)와; 하측이 개구되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 전지지지부(100)와 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 상부하우징(200)과; 전지지지부(100)가 상측으로 이동되어 내부공간(S)이 밀폐된 상태에서 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 내부공간(S)의 압력을 변환시키는 압력제어부(300)와; 상부하우징(200)에 설치되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)를 포함하여 내부공간(S)의 압력이 진공압으로 강하되었을 때 전해질을 주입하는 하나 이상의 전해질주입부(400)를 포함한다.
상기 전지지지부(100)는, 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향, 예를 들면 X축방향으로 배치되도록 하나 이상의 이차전지(10)가 적재되며 상하이동이 가능하도록 설치된 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 전지지지부(100)에 지지되는 이차전지(10)는, 전해질 주입 전으로서 파우치(11)가 개방된 상태로 전해질 주입을 위하여 전지지지부(100)에 대하여 세워진 상태로 삽입된 후 지지된다.
예로서, 상기 전지지지부(100)는, 도 3 내지 도 5에 도시된바와 같이, 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되어 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 하부하우징(110)과; 하부하우징(110)의 내측에 설치되어 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향을 이루어 삽입되는 지지브라켓부(120)와; 하부하우징(110)을 상하로 이동시키는 승강부(130)를 포함할 수 있다.
상기 하부하우징(110)은, 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되어 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 하부하우징(110)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상측으로 상승된 상태에서 상부하우징(200)과 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 구성으로서, 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되는 플레이트부재로 구성될 수 있다.
여기서 상기 플레이트부재는, 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되는 부분에서 내부공간(S)의 밀봉을 위한 오링이 설치될 수 있다.
상기 지지브라켓부(120)는, 하부하우징(110)의 내측에 설치되어 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향을 이루어 삽입되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 지지브라켓부(120)는, 하부하우징(110)에 고정설치되는 지지부재(123)와; 지지부재(123)에 설치되어 이차전지(10)의 판면을 지지하는 한 쌍의 브라켓(121)과; 이차전지(10)의 양단에 대응되는 위치에 설치되는 한 쌍의 단부지지부(122)를 포함할 수 있다.
상기 지지부재(123)는, 하부하우징(110)에 고정설치되는 구성으로서, 이차전지(10)의 규격이 바뀔 때 그에 대응이 용이하도록 지지브라켓부(120)가 하나의 모듈로서 하부하우징(110)으로부터 분리가능하게 설치됨이 바람직하다.
예로서, 상기 지지부재(123)는, 플레이트 구조의 하부하우징(110)에 탈착가능하게 결합될 수 있는 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 브라켓(121)은, 지지부재(123)에 설치되어 이차전지(10)의 판면을 지지하는 구성으로서 이차전지(10)의 지지구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 한 쌍의 브라켓(121)은, 삽입될 이차전지(10)의 두께에 대응되는 간격을 가지고 서로 대향되어 하나 이상의 부재로서 설치될 수 있다,
구체적으로, 상기 한 쌍의 브라켓(121)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 판상의 부재로 형성될 수 있다.
상기 한 쌍의 단부지지부(122)는, 이차전지(10)의 양단에 대응되는 위치에 설치되는 구성으로서 이차전치(10)의 Y축방향 길이에 대등되는 거리를 가지고 설치됨이 바람직하다.
한편 상기 한 쌍의 단부지지부(122)는, 이차전지(10) 중 전극부분(19)과의 간섭이 있을 수 있는바 이차전지(10) 중 전극부분(19)의 위치를 고려하여 이차전지(10) 중 전극부분(19)과 간섭이 배제되도록 설치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 브라켓(121) 및 단부지지부(122)는, 하단부가 이차전지(10)에 밀착되며 이차전지(10)의 삽입이 용이하도록 상단부의 내주면이 외측으로 확장되는 것이 바람직하다
구체적인 예로서, 상기 브라켓(121) 및 단부지지부(122)는, 상단면이 상측으로 가면서 외측으로 확장되는 경사면이 형성됨이 바람직하다.
상기 승강부(130)는, 하부하우징(110)을 상하로 이동시키는 구성으로서 선형이동장치 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 상부하우징(200)은, 하측이 개구되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 전지지지부(100)와 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 상부하우징(200)은, 하부하우징(110)과 함께 직육면체의 내부공간(S)을 형성할 수 있도록 하부하우징(110)과 결합된 상태에서 전체 형상이 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상기 압력제어부(300)는, 전지지지부(100)가 상측으로 이동되어 내부공간(S)이 밀폐된 상태에서 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 내부공간(S)의 압력을 변환시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 압력제어부(300)는, 상부하우징(200) 및 하부하우징(110) 중 적어도 하나, 예를 들면 상부하우징(200)에 형성된 하나 이상의 배기구(211)에 연결되는 배기관(211)과, 배기관(211)과 연결되어 내부공간(S)을 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 변환하기 위한 진공펌프(320)를 포함할 수 있다.
상기 배기관(211)은, 내부공간(S) 및 진공펌프(320)를 연결하여 내부공간(S)을 배기하여 전해액 주입이 가능한 진공압으로 압력을 강하하도록 구성될 수 있다.
상기 진공펌프(320)는, 배기관(211)과 연결되어 내부공간(S)을 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 변환하기 위한 구성으로서 미리 설정된 진공압을 형성하는 것을 고려하여 적절한 진공펌프가 선택될 수 있다.
한편 상기 전해질 주입시 진공압에 따라 전해액의 적어도 일부가 기화되어 하부하우징(110)의 분리시 외부로 기화된 전해액이 누출될 수 있다.
이에, 상기 압력제어부(300)은, 파우치(11) 내에 전해액의 주입 후 기화된 전해액을 배출할 수 있도록 비활성기체 등의 가스를 내부공간(S)에 주입하기 위한 가스주입부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가스주입부는, 상부하우징(200)으로부터 하부하우징(110)의 분리 전에 파우치(11) 내에 전해액의 주입 후 기화된 전해액을 배출할 수 있도록 비활성기체 등을 내부공간(S)에 주입하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 전해질주입부(400)는, 상부하우징(200)에 하나 이상으로 설치되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)를 포함하여 내부공간(S)의 압력이 상기 진공압으로 강하되었을 때 전해질을 주입하는 구성으로서 전해질 주입방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 전해질주입부(400)는, 도 3, 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상부하우징(200)에 설치되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)와; 전해질공급장치(450)으로부터 미리 설정된 양의 전해질을 공급받아 저장하는 전해질저장부(430)와; 전해질저장부(430)로부터 노즐부(410)로 전해질을 선택적으로 공급하는 밸브부(420)를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 노즐부(410)는, 상부하우징(200)에 설치되어 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 구성으로서 이차전치(10)의 규격, 높이 등에 따라서 적절한 구성을 가질 수 있다.
예로서, 상기 하나 이상의 노즐부(410)는, 이차전지(10)의 좌우 폭, 즉 Y축방향의 길이에 대응되어 전해질이 균일하게 함침될 수 있도록 미리 설정된 간격으로 적절한 수로 배치될 수 있다.
그리고 상기 하나 이상의 노즐부(410)는, 상부하우징(200)에 관통되어 설치되는 등 다양한 방식에 의하여 설치될 수 있다.
한편 상기 노즐부(410)를 통하여 전해질이 유입될 때 압력차로 전해질이 비산될 수 있는바 이차전지(10)의 파우치(11)의 내부로 충분한 깊이로 삽입됨이 바람직하다.
또한, 상기 노즐부(410)를 통하여 전해질이 유입될 때 압력차로 전해질이 비산되는 방지하기 위하여 복수의 노즐부(410)들 중 적어도 일부는, 도 8에 도시된 바와 같이, 파우치(11)의 내주면을 향하여 굽어져 형성될 수 있다.
상기 노즐부(410)의 끝단은, 파우치(11)의 내측면을 향하도록 굽어져 형성된될 수 있다.
상기 전해질저장부(430)는, 전해질공급장치(450)으로부터 미리 설정된 양의 전해질을 공급받아 저장하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 전해질저장부(430)는, 이차전치(10)의 규격에 따라서 전해질공급원(450)으로부터 공급받아 최적량의 전해질이 미리 저장함으로써 이차전지(10)에 최적량의 전해질을 함침시킬 수 있다.
상기 전해질공급원(450)은, 펌프(440)에 의하여 전해질을 전해질저장부(430)로 공급하도록 전해질이 대량으로 저장되는 구성으로 전해질의 물성 등에 따라서 재질이 결정되는 등 저장조로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 밸브부(420)는, 전해질저장부(430)로부터 노즐부(410)로 전해질을 선택적으로 공급하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 밸브부(420)는, 내부공간(S)이 미리 설정된 진공압으로 강하된 후 전해질저장부(430)로부터 노즐부(410)로 연결되는 유로를 개방됨으로써 전해질저장부(430)에 저장된 전해질이 노즐부(410)를 통하여 이차전치(10)의 파우치(11) 내부로 전해질이 유입되도록 한다.
한편 상기 전해질주입부(400)는, 전해질 주입 완료 후 이차전치(10)의 언로딩 등 전해질의 유입이 방지될 필요가 있음에도 불구하고 주변환경의 변화로 노즐부(410)에 잔존하는 전해질이 노즐부(410)로부터 토출될 수 있다.
이에 상기 전해질주입부(400)는, 노즐부(410)에 전해질이 잔존하는 것을 방지하기 위한 석백부(Suck back; 미도시)가 추가로 설치됨이 바람직하다.
상기 석백부는, 노즐부(410)를 통한 전해질의 토출 후 노즐부(410)에 잔존하는 전해질을 역류시켜 노즐부(410)에 전해질이 잔존하는 것을 방지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 석백부는, 화장품의 디스펜서에 적용되는 구조 등을 이용하여 밸브부(420)와 조합되어 전해질저장부(430)로부터 노즐부(410)로 연결되는 유로의 개방 후 폐쇄하는 과정에서 노즐부(410)에 잔존하는 전해질을 역류시키도록 구성될 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 전해질 주입장치에 의하여 전해질의 주입공정은 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전해질 주입을 위한 이차전지(10)가 로딩될 수 있도록 전지지지부(200)는 상부하우징(200)으로부터 하강하여 분리된 상태로 유지된다.
반송로봇(미도시) 등에 의하여 이차전지(10)가 전지지지부(200)의 지지브라켓부(120)에 삽입되면 전지지지부(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상측으로 이동되어 하부하우징(210)이 상부하우징(200)과 밀착됨으로써 이차전지(10)를 포함하는 내부공간(S)이 밀폐된다.
여기서 상기 하부하우징(210)의 상승에 의하여 지지되는 이차전지(10) 또한 상승하게 되며 상부하우징(200)에 설치된 노즐부(410)가 이차전지(10)의 파우치(11) 내부로 삽입되어 전해질이 주입될 수 있는 상태가 된다.
특히 상기 노즐부(410)의 삽입정도는, 전해질 주입의 안정성 등을 고려하여 적절하게 선택된다.
상기 하부하우징(210) 및 상부하우징(200)의 밀착이 완료되면 압력제어부(300)의 작동에 의하여 내부공간(S)의 압력은, 도 10에 도시된 바와 같이, 대기압에서 미리 설정된 압력, 즉 진공압으로 강하된다.
이때 상기 전해질주입부(400)에 의한 전해질 주입시점 및 주입시간은, 시험 등을 통하여 설정될 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이, 내부공간(S)의 압력이 진공압에 도달하였을 때 바로 전해질 주입을 시작할 수 있다. 또는, 내부공간(S)의 압력이 진공압에 도달한 후 미리설정된 시간이 경과한 후 전해질 주입이 시작될 수 있다.
한편 전해질 주입이 완료된 후에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 이차전지셀(20)로 전해질의 함침이 안정적으로 이루어질 수 있도록 미리 설정된 시간동안 진공압 상태를 유지할 수 있다.
여기서 상기 전해질 주입공정이 완료 후, 파우치(11)를 밀봉하는 공정을 추가로 수행할 수 있다.
이때 상기 상부하우징(200) 및 하부하우징(210) 중 적어도 하나에는, 파우치(11)를 밀봉하는 별도의 밀봉장치가 설치될 수 있다.
한편 전해질 주입공정이 완료되면, 압력제어부(300)에 의하여 내부공간(S)의 압력이 다시 대기압으로 승압한다.
이때 전해질이 증기형태로 잔존할 수 있는바 이를 제거하기 위하여 비활성기체 등 외부로 누출되어도 무해한 가스를 주입하여 내부공간(S)의 압력을 상승시킬 수 있다.
한편 상기 내부공간(S)의 압력이 대기압으로 승압되면, 전지지지부(200)는, 하강하여 상부하우징(200)으로부터 분리된다.
그리고 상기 전지지지부(200)의 하강이 완료되면 반송로봇에 의하여 전해질 주입이 완료된 이차전지(10)를 언로딩한 후, 전해질이 주입될 새로운 이차전지(10)로 로딩된다.
한편 본 발명의 실시예에서는, 상기 상부하우징(200)은, 고정된 상태로 하부하우징(210)의 이동에 의하여 분리되는 것으로 설명하였으나, 상대이동으로써 상부하우징(200) 및 하부하우징(210) 모두 이동되거나 상부하우징(200) 만 이동될 수도 있음은 물론이다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 이차전지 11 : 파우치
100 : 전지지지부 200 : 상부하우징
300 : 압력제어부 400 : 전해질주입부

Claims (6)

  1. 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14)가 서로 번갈아가면서 적층되며 상기 제1전극시트(13) 및 제2전극시트(14) 사이에 분리막(12)이 위치되는 이차전지셀(20)과, 전해질에 함침된 이차전지셀(20)을 밀봉하는 파우치(11)를 포함하며 판형구조를 가지는 이차전지(10)의 전해질 주입장치로서,
    이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향으로 배치되도록 하나 이상의 이차전지(10)가 적재되며 상하이동이 가능하도록 설치된 전지지지부(100)와;
    하측이 개구되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 전지지지부(100)와 함께 밀폐된 내부공간(S)을 형성하는 상부하우징(200)과;
    상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되어 상기 내부공간(S)이 밀폐된 상태에서 대기압 및 미리 설정된 진공압 사이로 상기 내부공간(S)의 압력을 변환시키는 압력제어부(300)와;
    상기 상부하우징(200)에 설치되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 노즐부(410)를 포함하여 상기 내부공간(S)의 압력이 상기 진공압으로 강하되었을 때 전해질을 주입하는 하나 이상의 전해질주입부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지지지부(100)는,
    상기 상부하우징(200)의 가장자리 끝단부와 밀착되어 밀폐된 상기 내부공간(S)을 형성하는 하부하우징(110)과;
    상기 하부하우징(110)의 내측에 설치되어 이차전지(10)가 파우치(11)의 상측이 개방된 상태로 판면의 법선이 수평방향을 이루어 삽입되는 지지브라켓부(120)와;
    상기 하부하우징(110)을 상하로 이동시키는 승강부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지브라켓부(120)는,
    상기 하부하우징(110)에 고정설치되는 지지부재(123)와;
    상기 지지부재(123)에 설치되어 상기 이차전지(10)의 판면을 지지하는 한 쌍의 브라켓(121)과;
    상기 이차전지(10)의 양단에 대응되는 위치에 설치되는 한 쌍의 단부지지부(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 브라켓(121) 및 상기 단부지지부(122)는, 하단부가 상기 이차전지(10)에 밀착되며 상기 이차전지(10)의 삽입이 용이하도록 상단부의 내주면이 외측으로 확장된 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전해질주입부(400)는,
    상기 상부하우징(200)에 설치되어 상기 전지지지부(100)가 상측으로 이동되었을 때 상기 이차전지(10)의 내부로 삽입되는 하나 이상의 상기 노즐부(410)와;
    전해질공급장치(450)으로부터 미리 설정된 양의 전해질을 공급받아 저장하는 전해질저장부(430)와;
    상기 전해질저장부(430)로부터 상기 노즐부(410)로 전해질을 선택적으로 공급하는 밸브부(420)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 노즐부(410)의 끝단은, 상기 파우치(11)의 내측면을 향하도록 굽어져 형성된 것을 특징으로 하는 전해질 주입장치.
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