KR20200068008A - 배터리 셀 형성 장치와 그 프로브 지지 구조물 - Google Patents

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Abstract

배터리 셀 테스트용 프로브를 지지하도록 구성된 프로브 지지 구조물은 베이스와 적어도 두 개의 지지부재를 포함한다.
상기 지지부재는 상기 지지부재 사이에서 조절 가능한 거리로 상기 베이스 상에 분리 가능하게 배치된다.
상기 지지부재는 병렬로 배열된다.

Description

배터리 셀 형성 장치와 그 프로브 지지 구조물{BATTERY CELL FORMATION DEVICE AND PROBE SUPPORTING STRUCTURE THEREOF}
본원은 배터리 셀 형성 장치 및 프로브 지지 구조물에 관한 것으로서, 특히 분리 가능한 지지부재를 포함하는 프로브 지지 구조물 및 그 프로브 지지 구조물을 포함한 배터리 셀 형성 장치에 관한 것이다.
배터리는 화학에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 하나 이상의 전기 화학 셀을 포함하는 장치이다. 일반적으로, 배터리의 전기 화학 셀은 전기 전도성 용액을 생성하는 전해질 및 협동하는 양극 및 음극을 포함한다. 셀의 전극이 외부회로에 연결되면 화학에너지가 전기에너지로 변환된다. 그러나 전기 화학 셀의 제조 후에, 전극은 자가 방전 및 에너지 저장 능력과 같은 물리적 및 화학적 특성을 최적화하도록 활성화되어야 한다. 셀 형성 공정에서, 전기 화학 셀은 반복 충전 및 방전에 의해 활성화된다.
종래의 배터리 셀 형성 장치는 베터리의 전기 화학 셀을 수용하기 위한 베이스, 한 쌍의 양극 및 음극 프로브, 전극 프로브를 운반하기 위한 트레이, 다중 온도 센서 및 음압 모듈(negative pressure module)을 포함한다. 그 구성요소 사이의 거리뿐만 아니라 전극 프로브 및 온도 센서의 수 또한 베이스 상에 제공된 전기 화학 셀의 수 및 두 개의 인접한 전기 화학 셀 사이의 거리에 따라 결정된다. 그러나, 전기화학 셀의 크기가 변함에 따라, 배터리 셀 형성 장치에 배치된 전기 화학 셀의 수 및 두 개의 인접한 전기화학 셀 사이의 거리 또한 변할 수 있다. 배터리 셀 형성 장치에 제공된 트레이의 단일 사양으로 인해, 트레이 상의 전극 프로브의 위치 및 두 개의 인접한 전극 프로브 사이의 거리는 전기 화학 셀의 수 또는 두 개의 인접한 전기 화학 셀 사이의 거리에 따라 변경될 수 없다. 요구사항을 충족시키기 위해 제조자는 다른 사양의 또 다른 트레이를 생산해야 하므로, 높은 제조 비용 및 트레이의 낮은 호환성의 단점을 야기한다.
본원은 서로 다른 크기의 배터리 셀 또는 서로 다른 배열의 배터리 셀에 대해 높은 호환성을 갖는 프로브 지지 구조물을 포함하는 배터리 셀 형성 장치에 관한 것이다.
본원의 일 양태에 따르면, 배터리 셀 테스트 용 프로브를 지지하도록 구성된 프로브 지지 구조물은 베이스 및 적어도 두 개의 지지부재를 포함한다. 지지부재는 지지부재 사이에서 조절 가능한 거리로 베이스 상에 분리 가능하게 배치된다. 지지부재는 병렬로 배열된다.
본원의 다른 양태에 따르면, 배터리 셀 테스트 용 프로브를 지지하도록 구성된 프로브 지지 구조물은 베이스, 적어도 두 개의 지지부재 및 적어도 한 개의 구획부재를 포함한다. 지지부재는 베이스 상에 분리 가능하게 배치되고 병렬로 배열된다. 구획부재는 지지부재 사이에 위치한다.
본원의 또 다른 양태에 따르면, 배터리 셀 형성 장치는 트레이, 적어도 두 개의 프로브 및 상기 프로브 지지 구조물 중 하나를 포함한다. 트레이에는 배터리 셀을 지지하는 표면이 있다. 프로브는 프로브 지지 구조물의 두 지지부재 상에 각각 배치된다.
본원에 따르면, 배터리 셀 형성 장치의 프로브 지지 구조물은 두 개의 인접한 지지부재 사이에서 조절 가능한 거리로 베이스 상에 분리 가능하게 배치된 복수의 지지부재를 포함한다. 두 개의 인접한 지지부재 사이의 거리는 배터리 셀의 수 및 배열의 변화를 충족시키도록 조절 가능하다. 일단 배터리 셀의 수 또는 사양이 변경되면, 현 프로브 지지 구조물을 다른 사양의 또 다른 프로브 지지 구조물로 대체할 필요가 없다. 대신, 사용자는 지지부재 상에 배치된 프로브가 전극 또는 배터리 셀의 금속 패드와 접촉하도록 지지부재의 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 배터리 셀 형성 장치는 사양 또는 배열이 다른 배터리 셀의 셀 형성 공정에 적용할 수 있어 비용을 절감하고 호환성을 향상시킨다.
본 발명은 아래 주어진 상세 설명 및 단지 예시로서 주어지고 본 발명을 제한하지는 않는 첨부 도면에 의해 더 잘 이해될 것이다.
도1a는 본원의 한 실시예에 따른 배터리 셀 형성 장치의 사시도이다.
도1b는 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 분해도이다.
도1c는 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다.
도2는 인접한 두 배터리 셀 사이의 거리가 다른 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다.
도3 및 도4는 배터리 셀의 사양이 다른 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다.
설명을 목적으로 하는 다음의 상세 서술에서, 개시된 실시예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 하나 이상의 실시예가 이러한 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시에서, 잘 알려진 구조물과 장치는 도면을 단순화하기 위해 개략적으로 도시된다.
도1a 내지 도1c를 참조하라. 도1a는 본원의 한 실시예에 따른 배터리 셀 형성 장치의 사시도이다. 도1b는 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 분해도이다. 도1c는 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다. 본 실시예에서, 배터리 셀 형성 장치(1)는 트레이(10), 프로브 지지 구조물(20) 및 복수의 프로브(30)를 포함한다. 본원의 프로브(30)의 수는 상기에 의해 한정되지 않는다는 점에 유의할 필요가 있다.
예를 들어 트레이(10)는 플라스틱 용기이지만 이에 한정되지는 않는다. 트레이(10)의 하단에 있는 표면(110)은 복수의 홈(도시되지 않음)을 가진다. 형성 공정을 위해 준비된 복수의 배터리 셀(2)은 홈 내에 위치되고 표면(110)에 의해 지지된다.
프로브(2) 지지 구조물은 베이스(210), 복수의 지지부재(220)와 복수의 구획부재(230)를 포함한다. 베이스(210)는 프레임(211) 및 로드(212)를 포함한다. 프레임(211)은 트레이(10) 상에 배치되고, 프레임(211)의 두 내부 표면(211a)은 서로 마주한다. 로드(212)는 프레임(211) 상에 배치되고, 로드(212)는 내부 표면(211a)의 법선 방향(N)을 따라 하나의 내부 표면(211a)으로부터 다른 내부 표면(211a)까지 확장된다. 본 실시예에서, 로드(212)의 양단은 두 개의 내부 표면(211a)에 각각 고정된다.
지지부재(220)의 수는 배터리 셀(2)의 수에 따라 결정될 수 있다. 도1c에서 지지부재(220)의 수는 배터리 셀(2)의 수와 동일하다. 각 지지부재(220)는 제 1관통 구멍(221)을 가진다. 로드(212)는 지지부재(220)가 베이스(210) 상에 배치되도록 제 1관통 구멍(221)을 통과 한다. 각 구획 부재(230)는 제 2 관통 구멍(231)을 가진다. 로드(212)는 구획부재(230)가 베이스(210) 상에 배치되도록 제 2관통 구멍(231)을 통과한다. 본 실시예에서 지지부재(220)와 구획부재(230) 모두 로드(212)를 통해 베이스(210)의 로드(212) 상에 이동 가능하게 배치되지만, 본원은 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 프로브 지지 구조물의 베이스는 로드를 포함하지 않고, 지지부재 및 구획부재 모두 프레임의 내측에서 두 개의 슬롯 상에 이동 가능하게 배치된다.
도1a와 도1c에서 보여지는 것과 같이, 각 배터리 셀(2)은 두께(T1)를 가지고, 두 인접한 배터리 셀(2) 사이에 거리(D1)가 있다. 지지부재(220)와 구획부재(230)는 두 내부 표면(221a) 사이에 병렬 및 교대로 배열된다. 본 실시예에서, 한 개의 구획부재(230)는 서로 인접한 두 개의 지지부재(220) 사이에 위치한다. 각 지지부재(220)는 두께(S1)를 가지고, 각 구획부재(230)는 두께(S2)를 가진다. 두 인접한 지지부재(220) 사이의 거리는 구획부재(230)의 두께(S2)와 동일하다. 본 실시예에서 지지부재(220)의 두께와 구획부재(230)의 두께의 합은 두 내부 표면(221a) 사이의 거리(S3)와 동일하다(S3=[지지부재(220)의 수]
Figure pat00001
S1+[구획부재(230)의 수]
Figure pat00002
S2).
따라서, 지지부재(220)와 구획부재(230)는 불규칙한 배열을 방지하기 위해 프레임(211)으로 둘러쌓인 공간에 단단히 배열된다. 게다가, 각 구획부재(230)는 본 실시예에서 베이스(210)의 프레임(211)에 나사 고정되어, 구획부재(230)의 제조 공차에 의한 지지부재(220)의 위치에 있어 예상치 못한 변위에 유리하다.
예를 들어 프로브(30)는 포고 핀 또는 각 지지부재(220) 상에 배치된 온도 센서이지만 이에 한정되지는 않는다. 구체적으로, 각 지지부재(220)는 윗면(222)을 가지고, 윗면(222)은 수용 공간(223)을 한정하도록 리세스(recessed)된다. 프로브(30)는 수용 공간(223)에서 수용되고, 각 프로브(30)는 양극, 음극 또는 배터리 셀(2)의 금속패드와 접촉하도록 윗면(222) 상의 구멍 중 하나를 통과한다. 프로브를 수용하기 위한 리세스(recess)가 없는 지지부재와 비교하여, 수용 공간(223)은 배터리 셀 형성 장치(1)의 높이가 지나치게 큰 것을 방지할 수 있으므로 프로브(30)를 수용하는 데에 유리하다.
본 실시예에서, 배터리 셀 형성 장치(1)는 음압 환기를 위한 파이프, 전해질 투입 노즐 및 흡입 노즐과 같은 추가적인 요소를 더 포함한다. 또한, 도1a 내지 도1c에 도시된 지지부재(220)의 크기와 구획부재(230)의 크기 모두 상기에 의해 한정되지 않는 다는 것에 유의할 필요가 있다.
지지부재(220)와 프로브 지지 구조물(20)의 구획부재(230)의 배열은 도1c에 도시되어 있으나, 본원은 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀의 사양 또는 두 개의 인접한 배터리 셀 사이의 거리가 변경될 시, 지지부재(220)와 구획부재(230)의 수 또는 지지부재(220)와 구획부재(230)의 배열이 상기 변화를 충족하도록 조절이 가능하다. 도2는 두 개의 인접한 배터리 셀 사이의 거리가 다른 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다. 도3 및 도4는 배터리 셀의 사양이 다른 도1a의 배터리 셀 형성 장치의 측면도이다.
도2에 도시된 것과 같이, 복수의 배터리 셀(2)은 트레이(10)의 표면(110) 상에 위치한다. 한 쌍의 배터리 셀(2) 사이의 거리(D2)는 도1c의 인접한 모든 배터리 셀(2) 사이의 거리(D1)보다 크다. 따라서, 도1c의 지지부재(220)의 배열은 프로브(30)가 한 쌍의 배터리 셀(2)의 전극 또는 금속 패드에 접촉하지 못하게 한다. 배터리 셀 형성 공정을 수행하기 위해, 지지부재(220)와 구획부재(230)의 배열을 변경해야 한다.
우선, 지지부재(220)와 구획부재(230)는 로드(212)로부터 분리된다. 이 때, 지지부재(220)와 구획부재(230)는 한 쌍의 지지부재(220) 사이의 거리를 조절하도록 재배열된다. 새로이 배열된 지지부재(220)와 구획부재(230)는 로드(212) 상에 배치된다. 일종의 재배열은 한 쌍의 두 인접한 지지부재(220) 사이의 구획부재(230)의 수를 변경하는 것이다. 본 실시예에서, 거리는 한 쌍의 지지부재(220) 사이에 구획부재(230)를 더 놓음으로써 조절된다. 조절된 거리는 한 쌍의 지지부재(220) 상에 배치된 프로브(30)가 그 사이에 거리를 둔 상기 배터리 셀과 접촉하기에 유리하다. 도2에서 총 5개의 구획부재(230)는 한 쌍의 지지부재(220) 사이에 배치되어, 한 쌍의 지지부재(220) 사이의 거리는 구획부재(230)의 두께(S2)보다 5배 크고, 다른 쌍의 지지부재(220) 사이의 거리는 구획부재(230)의 두께(S2)와 동일하다.
도3에 도시된 것과 같이, 배터리 셀(2)은 트레이(10)로부터 제거되고, 복수의 배터리 셀(3)은 트레이(10) 상에 위치된다. 배터리 셀(3)은 배터리 셀(2)과는 다른 크기를 갖는다. 구체적으로, 각 배터리 셀(3)은 도1c의 배터리 셀(2)의 두께(T1)보다 큰 두께(T2)를 갖는다. 따라서, 도1C의 지지부재(220)와 구획부재(230)의 배열은 프로브(30)가 한 쌍의 배터리 셀(3)의 전극 또는 금속 패드와 접촉하지 못하게 한다. 이러한 경우에, 지지부재(220)와 구획부재(230)는 다시 로드(212)로부터 분리된다. 사용자는 지지부재(220)와 구획부재(230)를 분리하고 나서, 지지부재(220)와 구획부재(230)를 인접한 지지부재(220) 사이의 거리를 조절하도록 재배열할 수 있다. 조절된 거리는 지지부재(220)에 배치된 프로브(30)가 배터리 셀(3)의 전극 또는 금속 패드와 접촉하기에 유리하다. 도3에서, 총 3 개의 구획부재(230)는 모든 인접한 지지부재(220) 사이의 거리가 구획부재(230)의 두께(S2)보다 3 배 크도록 각 지지부재(220) 사이에 배치된다.
도4에 도시된 것과 같이, 복수의 배터리 셀(4)은 트레이(10)에 위치되고, 각 배터리 셀(4)은 도1C의 배터리 셀(2)의 두께(T1) 및 도2의 배터리 셀(3)의 두께(T2)보다 작은 두께(T3)를 가진다. 두 인접한 배터리 셀(4) 사이에 거리(D3)가 있고, 거리(D3)는 도1c의 거리(D1) 보다 작다. 이러한 경우에, 지지부재(220)와 구획부재(230)는 로드(212)와 다시 분리된다. 사용자는 지지부재(220)를 분리하고 지지부재(220)가 서로 가까워지도록 지지부재(220)를 배열할 수 있으므로, 지지부재(220) 상에 배치된 프로브(30)가 배터리 셀(4)의 전극 또는 금속 패드와 접촉하는 데에 유리하다. 도4에서 지지부재(220)는 두 인접한 지지부재(220) 사이의 간극이 두께(S2)보다 작도록 단단히 배열된다. 따라서, 두 인접한 지지부재(220) 사이에 어떠한 구획부재(230)도 배치할 수 없다. 새로이 배열된 지지부재(220)는 모든 구획부재(230)가 제거된 로드(212) 상에 배치된다.
본원에 따르면, 배터리 셀 형성 장치의 프로브 지지 구조물은 두 인접한 지지부재 사이에 조절 가능한 거리로 베이스 상에 분리 가능하게 배치된 복수의 지지부재를 포함한다. 두 인접한 지지부재의 거리는 배터리 셀의 수와 배열의 변경을 충족시키도록 조절 가능하다. 일단 배터리 셀의 수와 사양이 변경되면, 현 프로브 지지 구조물을 다른 사양의 또 다른 프로브 지지 구조물로 대체할 필요가 없다. 대신, 사용자는 지지부재 상에 배치된 프로브가 배터리 셀의 전극 또는 금속 패드와 접촉하도록 지지부재의 위치를 조절할 수 있다. 따라서, 배터리 셀 형성 장치는 다른 사양 또는 배열을 가진 배터리 셀의 셀 형성 공정에 적용할 수 있어 비용을 절감하고 호환성을 향상시킨다.
또한, 본원의 일 양태에서, 두 인접한 지지부재 사이의 거리는 하나 이상의 구획부재를 그 두 지지부재 사이에 놓음으로써 조절된다. 구획부재는 거리를 유지하도록 지지부재 사이의 간극을 제거하는데 유리하다.
설명을 목적으로 하는 앞의 서술은 특정 실시예를 참조하여 서술되었다. 그러나, 그 실시예는 본원의 원리 및 그 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 그럼으로써 당업자가 본원 및 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 변형으로 다양한 실시예를 가장 잘 활용할 수 있도록 선택 및 서술되었다.
전술한 실시예 및 첨부된 도면은 예시이며 개시된 정확한 형태로 본원의 범위를 포괄하거나 한정하려는 것은 아니다. 상기 교시의 관점에서 수정 및 변형이 가능하다.
1 : 배터리 셀 형성 장치
2 : 배터리 셀
3 : 배터리 셀
10 : 트레이
20 : 프로브 지지 구조물
30 : 프로브
110 : 표면
210 : 베이스
211 : 프레임
211a : 내부 표면
212 : 로드
220 : 지지부재
221 : 제 1관통 구멍
221a : 내부 표면
222 : 윗면
223 : 수용 공간
230 : 구획부재
231 : 제 2관통 구멍

Claims (10)

  1. 베이스; 및
    프로브를 지지하도록 구성된 적어도 두 개의 지지부재;
    를 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 지지부재들은 상기 적어도 두 개의 지지부재들 사이에 조절 가능한 거리로 상기 베이스 상에 분리 가능하게 배치되고, 상기 적어도 두 개의 지지부재들은 병렬로 배열되는 배터리 셀 테스트를 위한 프로브를 지지하도록 구성된 프로브 지지 구조물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 상에 배치된 적어도 하나의 구획부재를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 구획부재는 상기 적어도 두 개의 지지부재들 사이에 위치되는 프로브 지지 구조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 구획부재는 상기 베이스에 나사 고정되는 프로브 지지 구조물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 한 개의 구획부재의 수가 복수이고, 상기 구획 부재가 상기 적어도 두 개의 지지부재들 사이에 위치되는 프로브 지지 구조물.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 지지부재들의 수가 복수이고, 상기 적어도 하나의 구획부재의 수가 복수이며, 상기 지지부재들 및 상기 구획부재들이 교대로 배열되는 프로브 지지 구조물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 베이스의 두 내부 표면들이 서로 마주하고, 상기 지지부재들 및 상기 구획부재들이 상기 두 내부 표면들의 법선 방향을 따라 교대로 배열되며, 상기 지지부재들의 두께와 상기 구획부재들의 두께의 합이 상기 두 내부 표면들 사이의 거리와 동일한 프로브 지지 구조물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스는 프레임 및 상기 프레임 상에 배치된 로드를 포함하고, 상기 로드는 상기 적어도 두 개의 지지부재들 각각의 제 1 관통 구멍을 통과하는 프로브 지지 구조물.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 지지부재들 사이에 위치한 적어도 한 개의 구획부재를 더 포함하고, 상기 로드는 상기 적어도 한 개의 구획 부재의 제 2 관통 구멍을 통과하는 프로브 지지 구조물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 지지부재들 각각의 윗면이 프로브를 수용하기 위한 수용 공간을 형성하도록 리세스(recessed)되는 프로브 지지 구조물.
  10. 배터리 셀을 지지하기 위한 표면을 가지고 있는 트레이;
    프로브 지지 구조물; 및
    상기 적어도 두 개의 지지부재들 상에 각각 배치되는 적어도 두 개의 프로브들;
    을 포함하고,
    상기 프로브 지지 구조는 베이스; 및
    상기 적어도 두 개의 지지부재들;
    을 포함하며,
    상기 적어도 두 개의 지지부재들은 상기 적어도 두 개의 지지부재들 사이에서 조절 가능한 거리로 상기 베이스 상에 분리 가능하게 배치되며, 상기 적어도 두 개의 지지부재들은 병렬로 배열됨;
    을 포함하는 배터리 셀 형성 장치.
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