KR20210068861A - 원통형 전지 분해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원통형 전지를 분해하는 원통형 전지 분해 장치로서, 상부 지그, 하부 지그 및 동력 전달부를 포함하고, 상기 상부 지그는 본체와 다수의 커터를 포함하고, 상기 커터는 상기 원통형 전지의 원주에 대응하는 위치에 형성된 원통형 전지 분해 장치에 관한 것이다.

Description

원통형 전지 분해 장치{APPARATUS FOR DISASSEMBLING CYLINDRICAL BATTERY}
본 발명은 원통형 전지 분해 장치에 관한 것이다.
최근, 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장 장치에도 많은 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 모바일 기기와 전지 자동차에 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. 특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류된다. 대표적으로는, 긴 시트형의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극 조립체 및 스택형 전극 조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극 조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다.
이러한 전극 조립체들을 사용 목적에 따라, 파우치 케이스, 원통형 캔, 및 각형 케이스 등에 수납하여 전지를 제조한다.
이 중에서, 원통형 전지는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어, 휴대용 컴퓨터에서 전지 자동차에 이르기까지 다양한 기기들의 에너지원으로 사용되고 있다.
도 1은 종래의 원통형 전지의 단면 모식도이다.
도 1을 참조하면, 원통형 전지(100)는 젤리-롤형 전극 조립체(120)를 원통형 케이스(130)에 수납하고, 원통형 케이스(130) 내에 전해액을 주입한 후 원통형 케이스(130)의 개방 상단에 탑 캡 어셈블리(140)를 결합하여 제작한다.
젤리-롤형 전극 조립체(120)는 양극(121), 분리막(122) 및 음극(123)을 적층하여 둥근 형태로 귄취한 구조로서, 그것의 권심인 전극 조립체(120)의 중심부에는 원통형의 센터 핀(150)이 삽입되어 있다. 이러한 센터 핀(150)은 전극 조립체(120)를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 시 발생되는 가스가 방출하는 통로로서 작용한다.
양극 탭(160)은 탑 캡 어셈블리(140)에 전기적으로 연결되어 상단 캡(141)은 양극 단자로 작용하고, 음극 탭(도시하지 않음)은 금속 소재로 이루어진 원통형 케이스(130)에 전기적으로 연결되어 음극 단자로 작용한다. 양극 탭(160)과 상기 음극 탭이 탑 캡 어셈블리(140)와 원통형 케이스(130)에 연결될 때 주로 용접에 의해 연결된다.
상기 전극 탭의 용접 강도를 측정하기 위해 작업자는 수작업으로 원통형 전지(100)를 분해한다. 하지만, 분해 방식 및 작업자의 숙련도가 일정하지 않기 때문에 전지의 분해 과정에서 전극 탭의 용접 부위에 물리적 압력들이 일정하지 않게 가해진다. 이에, 전극 탭의 용접 강도가 원상태와 다르게 측정되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 원통형 전지의 내부 연결 부위가 물리적으로 변형되지 않는 상태로 원통형 전지를 분해할 수 있는 원통형 전지 분해 장치를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치는 원통형 전지를 분해하는 장치로서, 상부 지그, 하부 지그 및 동력 전달부를 포함하고, 상기 상부 지그는 본체와 다수의 커터를 포함하고, 상기 커터는 상기 원통형 전지의 원주에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
상기 본체는 원형인 하면을 포함할 수 있다.
상기 커터는 상기 하면의 원주를 따라 형성될 수 있다.
상기 커터는 상기 커터와 상기 원주가 만나는 교점에서 회전할 수 있다.
상기 커터는 상기 하면의 중심부 방향과 상기 중심부 방향의 반대 방향으로 이동할 수 있다.
상기 커터의 일측은 상기 하면에 연결될 수 있다.
상기 커터의 타측은 칼날이 형성될 수 있다.
상기 커터는 폭에 대비하여 길이가 긴 띠 형상일 수 있다.
상기 커터의 길이 방향으로 형성된 측면에 칼날이 형성될 수 있다.
상기 커터의 상기 폭 방향이 상기 하면의 중심부를 향하도록 형성될 수 있다.
상기 하부 지그는 상기 원통형 전지가 위치할 수 있는 수납부를 포함할 수 있다.
상기 수납부는 상기 원통형 전지의 하부에 대응하는 형상일 수 있다.
상기 상부 지그는 중력이 작용하는 방향으로 이동하며 상기 원통형 전지를 절개할 수 있다.
상기 동력 전달부는 상기 상부 지그의 작동에 필요한 동력을 전달할 수 있다
상기 커터의 길이와 상기 상부 지그의 이동 거리를 조절하여 상기 원통형 전지의 절개 부위의 길이가 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치는 상부 지그에 커터를 구비함으로써 원통형 전지의 내부 연결 부위가 물리적으로 변형되지 않는 상태로 원통형 전지를 분해할 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 전지의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 도 2의 상부 지그를 나타낸 평면 모식도이다.
도 4는 도 2의 하부 지그를 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 2의 커터를 나타낸 측면 모식도이다.
도 6은 도 3에서 상부 지그를 A 방향에서 바라본 평면 모식도이다.
도 7은 도 2에서 B 방향에서 바라보았을 때 커터와 원통형 전지의 상부면을 나타낸 평면 모식도이다.
도 8은 도 2의 상부 지그가 원통형 전지를 절개하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 9는 도 8의 원통형 전지가 절개된 것을 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 평면 모식도이다.
도 11은 도 10에서 E의 확대 모식도이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 평면 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 모식도이다. 도 3은 도 2의 상부 지그를 나타낸 평면 모식도이다. 도 4는 도 2의 하부 지그를 나타낸 모식도이다. 도 5는 도 2의 커터를 나타낸 측면 모식도이다. 도 6은 도 3에서 상부 지그를 A 방향에서 바라본 평면 모식도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 원통형 전지 분해 장치(200)는 상부 지그(210), 하부 지그(220) 및 동력 전달부(230)를 포함할 수 있다.
상부 지그(210)는 본체(211)와 커터(212)를 포함할 수 있다. 본체(211)의 형상은 특별히 한정되지 않으나 일 예로 원기둥 형상일 수 있다. 본체(211)는 상면(214)과 하면(213)을 포함할 수 있다. 상면(214)과 하면(213)은 원형일 수 있다.
상부 지그(210)는 다수의 커터(212)들을 포함할 수 있다. 커터(212)들은 하면(213)의 원주(215)를 따라 형성될 수 있다. 커터(212)의 일측(216)은 본체(211)의 하면(213)에 연결될 수 있다. 커터(212)의 타측(217)에는 원통형 전지(10)의 절개 부위를 절개할 수 있는 칼날이 형성될 수 있다. 상기 절개 부위는 원통형 전지(10)의 전지 케이스(12)일 수 있다. 또한, 커터(212)의 길이(L) 방향으로 형성된 측면(218)에도 칼날이 형성될 수 있다.
이러한 구조에 의해서, 상부 지그(210)는 중력이 작용하는 B 방향으로 이동하여 원통형 전지(10)를 절개할 수 있다.
하부 지그(220)는 원통형 전지(10)가 위치할 수 있는 수납부(221)를 포함할 수 있다. 하부 지그(220)의 형상은 원통형 전지(10)를 견고히 지지할 수 있는 구조이면 특별히 한정되지 않으나 일 예로 원기둥 형상일 수 있다.
수납부(221)는 원통형 전지(10)가 위치하는 곳으로 원통형 전지(10)의 하부가 수용될 수 있는 구조이다. 또한, 수납부(221)는 원통형 전지(10)의 하부에 대응하는 형상일 수 있다. 여기서, "하부"는 원통형 전지(10)의 길이 방향으로 상부면(11)의 반대쪽에 위치하는 부위를 의미한다.
또한, 하부 지그(220)는 다양한 크기의 원통형 전지들을 고정할 수 있도록 수납부(221)의 크기를 조절할 수 있다.
이러한 구조에 의해서, 하부 지그(220)는 상부 지그(210)가 중력이 작용하는 B 방향으로 이동하여 원통형 전지(10)를 절개할 때 원통형 전지(10)가 이탈하지 않도록 고정할 수 있다.
동력 전달부(230)는 상부 지그(210)의 작동에 필요한 동력을 전달할 수 있다. 특히, 상부 지그(210)가 일정한 속도와 압력으로 원통형 전지(10)를 절개할 수 있도록 필요한 동력을 전달할 수 있다.
커터(212)는 원통형 전지(10)의 전지 케이스(12)의 두께 등을 고려하여 다양하게 선택될 수 있으나, 일 예로, 폭(D)에 대비하여 길이(L)가 긴 띠 형상일 수 있다. 다수의 커터(212)들은 하면(213)의 원주(215)를 따라 형성될 수 있다. 커터(212)와 원주(215)가 교차하는 가상의 교점(S1)을 중심으로 커터(212)들의 폭(D) 방향이 하면(213)의 중심부(O1)를 향하도록 형성될 수 있다.
도 7은 도 2에서 B 방향에서 바라보았을 때 커터와 원통형 전지의 상부면을 나타낸 평면 모식도이다.
도 2, 도 5 및 도 7을 참조하면, 다수의 커터(212)들은 원통형 전지(10)의 전지 케이스(12)의 가장자리를 따라서 형성될 수 있다. 커터(212)와 전지 케이스(12)가 교차하는 가상의 교점(S2)을 중심으로 커터(212)들의 폭(D) 방향이 원통형 전지(10)의 상부면(11)의 중심부(O2)를 향하도록 형성될 수 있다.
도 8은 도 2의 상부 지그가 원통형 전지를 절개하는 것을 나타낸 모식도이다. 도 9는 도 8의 원통형 전지가 절개된 것을 나타낸 모식도이다.
도 2, 도 5, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상부 지그(210)는 중력이 작용하는 B 방향으로 하강 이동하여 커터(212)가 원통형 전지(10)의 상부면(11)에서부터 전지 케이스(12)를 절개할 수 있다. 작업자는 커터(212)의 길이(L)와 상부 지그(210)의 하강 이동 거리를 조절하여 절개 부위(S)의 길이(SL)를 결정할 수 있다. 설명의 편의를 위해 본 명세서 전체에서 절개 부위(S)의 길이(SL)는 원통형 전지(10)의 상부면(11)에서부터 커터(212)에 의해서 절개된 길이를 의미한다.
상기와 같이 커터(212)에 의해서 전지 케이스(12)가 절개되면, 절개된 전지 케이스(12-1)를 마치 바나나 껍질을 벗기듯이 구부려서 전극 조립체(13)로부터 분리할 수 있다.
이러한 구조에 의해서, 원통형 전지(10) 내부의 연결 부위가 물리적으로 변형되지 않고, 원통형 전지(10)가 절개 및 분해될 수 있다. 특히, 용접 부위의 용접 강도가 전지의 분해 과정에서 변화되지 않는다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 평면 모식도이다. 도 11은 도 10에서 E의 확대 모식도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 원통형 전지 분해 장치(300)는 상부 지그(310)를 포함할 수 있다. 상부 지그(310)의 하면(313)에는 다수의 커터(312)들을 포함할 수 있다. 커터(312)와 하면(313)의 원주(315)가 만나는 교점(S3)에서 원주(315)에 접하는 가상의 접선(C)을 기준으로 커터(312)는 회전할 수 있다. 커터(312)와 접선(C)이 이루는 각을 회전각(B)이라고 가정할 때, 회전각(B)은 0도 내지 180도일 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 원통형 전지 분해 장치를 나타낸 평면 모식도이다.
도 12를 참조하면, 원통형 전지 분해 장치(400)는 상부 지그(410)를 포함할 수 있다. 상부 지그(410)의 하면(413)에는 다수의 커터(412)들을 포함할 수 있다. 커터(412)는 커터(412)와 하면(413)의 원주(415)가 만나는 교점(S4)과 중심부(O4)를 연결하는 가상의 선을 따라 중심부 방향(O4)과 그 반대 외부 방향으로 이동할 수 있다.
이러한 구조를 통해서, 다양한 직경의 원통형 전지들을 절개할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 원통형 전지를 분해하는 원통형 전지 분해 장치로서,
    상부 지그, 하부 지그 및 동력 전달부를 포함하고,
    상기 상부 지그는 본체와 다수의 커터를 포함하고, 상기 커터는 상기 원통형 전지의 원주에 대응하는 위치에 형성된 원통형 전지 분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 원형인 하면을 포함하는 원통형 전지 분해 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커터는 상기 하면의 원주를 따라 형성된 원통형 전지 분해 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커터는 상기 커터와 상기 원주가 만나는 교점에서 회전하는 원통형 전지 분해 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 커터는 상기 하면의 중심부 방향과 상기 중심부 방향의 반대 방향으로 이동하는 원통형 전지 분해 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 커터의 일측은 상기 하면에 연결된 원통형 전지 분해 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커터의 타측은 칼날이 형성된 원통형 전지 분해 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 커터는 폭에 대비하여 길이가 긴 띠 형상인 원통형 전지 분해 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커터의 길이 방향으로 형성된 측면에 칼날이 형성된 원통형 전지 분해 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 커터의 상기 폭 방향이 상기 하면의 중심부를 향하도록 형성된 원통형 전지 분해 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하부 지그는 상기 원통형 전지가 위치할 수 있는 수납부를 포함하는 원통형 전지 분해 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수납부는 상기 원통형 전지의 하부에 대응하는 형상인 원통형 전지 분해 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상부 지그는 중력이 작용하는 방향으로 이동하며 상기 원통형 전지를 절개하는 원통형 전지 분해 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동력 전달부는 상기 상부 지그의 작동에 필요한 동력을 전달하는 원통형 전지 분해 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 커터의 길이와 상기 상부 지그의 이동 거리를 조절하여 상기 원통형 전지의 절개 부위의 길이가 결정되는 원통형 전지 분해 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240044839A (ko) 2022-09-29 2024-04-05 주식회사 에이비알 사용 후 원통형 이차전지의 블랙 파우더를 회수하기 위한 전극조립체 전처리 방법 및 셀분해지그

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