KR20210081611A - 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법 - Google Patents

배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210081611A
KR20210081611A KR1020190173745A KR20190173745A KR20210081611A KR 20210081611 A KR20210081611 A KR 20210081611A KR 1020190173745 A KR1020190173745 A KR 1020190173745A KR 20190173745 A KR20190173745 A KR 20190173745A KR 20210081611 A KR20210081611 A KR 20210081611A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pouch
battery cell
battery
analyzing
battery cells
Prior art date
Application number
KR1020190173745A
Other languages
English (en)
Inventor
김두열
고동완
이기영
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020190173745A priority Critical patent/KR20210081611A/ko
Publication of KR20210081611A publication Critical patent/KR20210081611A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285Testing apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명의 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치는, 배터리 셀을 인입하고 반출하는 개구부를 구비하며, 배터리 셀에 대응하는 형상을 가져 배터리 셀의 수용이 가능한 파우치; 및 상기 파우치의 외면에 부착되는, 적어도 1개 이상의 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 파우치는 저강도 고탄성 소재로, 배터리 셀이 삽입되면 배터리 셀에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스웰링 특성 분석용 파우치는, 측정 대상 배터리 셀의 표면에 직접 스트레인 게이지를 부착하는 방식이 아니라서, 측정 대상이 바뀔 때마다 스트레인 게이지를 탈/부착하는 번거로움이 없는 효과가 있으며, 스트레인 게이지의 부착 위치가 고정되어 있으므로, 보다 신뢰성 있는 분석 결과를 도출할 수 있다.

Description

배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법{A pouch for analyzing the swelling characteristics of the battery cells and methods of analyzing the battery cells using the same}
본 발명은 배터리 셀의 충방전에 따른 스웰링 특성을 분석하기 위한 파우치 및 이를 이용한 스웰링 특성 분석 방법에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
한편, 리튬 이차전지는 원통형, 각형, 파우치형 등 여러 가지 형상으로 제조되고 있으며, 파우치형 이차전지는 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있다.
파우치형 이차전지는 충방전을 하면, 전극의 부피 팽창 및 전극과 전해액 등의 화학적 반응으로 인해, 내부 가스가 발생하면서 파우치가 부풀어 오르게 된다. 과거에는 초기 이차전지의 경우, 소정의 사이클의 충방전 전/후 각각 두께를 측정하여 전/후 결과를 비교하는 방식으로 스웰링 정도를 평가하였다.
도 1을 참조하면, 종래에는 파우치형 배터리 셀(10)의 표면에 스트레인 게이지(20)를 부착하여 충방전에 따른 스웰링 거동을 실시간으로 모니터링 하였다. 그러나, 이와 같은 종래의 기술은, 측정 대상 배터리 셀에 스트레인 게이지를 수작업으로 부착해야 해서, 측정 대상 배터리 셀이 바뀔 때마다 스트레인 게이지의 부착 위치가 미세하게 바뀔 수 있는 단점이 있고, 또한 측정 대상 배터리 셀이 바뀔 때마다 스트레인 게이지를 탈착하였다가, 다시 부착해야 하므로, 스트레인 게이지의 재사용이 불가하고, 탈/부착 작업을 수 없이 반복해야 하는 번거로움이 있었으며, 이에 따라 스트레인 게이지의 탈/부착에 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.
이에 충방전 중, 스트레인 게이지를 활용하면서도 반복적으로 배터리 셀의 스웰링 특성을 평가할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.
한국공개특허 2000-0051638
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 파우치형 배터리 셀의 충방전 중 실시간으로 스트레인 게이지에 의한 스웰링 거동을 측정하고, 반복적으로 스웰링 특성 분석을 용이하게 할 수 있는 스웰링 특성 분석 장치 및 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치는, 배터리 셀을 인입하고 반출하는 개구부를 구비하며, 배터리 셀에 대응하는 형상을 가져 배터리 셀의 수용이 가능한 파우치; 및 상기 파우치의 외면에 부착되는, 적어도 1개 이상의 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 파우치는 저강도 고탄성 소재로, 배터리 셀이 삽입되면 셀에 밀착되는 것을 특징으로 한다.
하나의 구체적 예에서, 상기 파우치는 실리콘 수지를 포함하는 것일 수 있다.
하나의 구체적 예에서, 상기 파우치의 내부에 열전대(Thermal couple) 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
하나의 구체적 예에서, 상기 배터리 셀의 전극 탭은, 상기 개구부를 통해 파우치의 외부로 인출될 수 있는 구조이다.
하나의 구체적 예에서, 상기 파우치의 두께는 0.5mm 내지 2mm 이다.
하나의 구체적 예에서, 상기 배터리 셀이 수용되는 내부 공간인 수납부의 부피는, 내부에 수납되는 배터리 셀의 개수에 따라 결정되고, 하나의 배터리 셀 부피의 90% 내지 99.5% 또는 복수의 배터리 셀들 부피의 총합을 기준으로 90% 내지 99.5%이다.
하나의 구체적 예에서, 상기 배터리 셀은, 파우치형 리튬 이차전지이다.
본 발명의 배터리 셀 스웰링 분석 방법은, 상기한 분석용 파우치 내부에 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계; 및 상기 배터리 셀을 충방전하는 단계를 포함한다.
하나의 구체적 예에서, 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계에서, 상기 파우치 내부에 하나의 배터리 셀만을 삽입하는 것일 수 있다.
하나의 구체적 예에서, 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계에서, 상기 파우치 내부에 두 개 이상의 배터리 셀을 한꺼번에 삽입하는 것일 수 있다.
하나의 구체적 예에서, 상기 파우치 내부에 온도 센서를 부착하는 단계를 더 포함한다.
하나의 구체적 예에서, 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도, 상기 스트레인 게이지에 의해 측정된 배터리 셀의 변형률 및 배터리 셀의 전압을 동기화 하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 스웰링 특성 분석용 파우치는, 측정 대상 배터리 셀의 표면에 직접 스트레인 게이지를 부착하는 방식이 아니라서, 측정 대상이 바뀔 때마다 스트레인 게이지를 탈/부착하는 번거로움이 없는 효과가 있으며, 스트레인 게이지의 부착 위치가 고정되어 있으므로, 보다 신뢰성 있는 분석 결과를 도출할 수 있다.
도 1은 종래 방법에 의한 스웰링 분석 방법의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 분석용 파우치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 분석 방법의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스웰링 분석용 파우치의 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스웰링 분석용 파우치 모식도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 배터리 셀의 스웰링 특성 분석을 위한 파우치(100)는, 배터리 셀을 인입하고 반출하는 개구부(111)를 구비하며, 배터리 셀에 대응하는 형상을 가져 배터리 셀의 수용이 가능한 파우치(110); 및 상기 파우치의 외면에 부착되는, 적어도 1개 이상의 스트레인 게이지(120)를 포함한다.
상기 파우치(110)는, 저강도 고탄성 소재로 구성되어, 측정 대상인 배터리 셀(10)이 삽입되면, 파우치(110는 배터리 셀의 형상에 맞게 밀착된다.
측정 대상 배터리 셀(10)은 상기 개구부(111)를 통해 파우치(110) 내부에 인입되고, 측정을 마친 후에는 상기 개구부(111)를 통해 파우치(110) 외부로 반출될 수 있다. 배터리 셀을 본 발명의 분석용 파우치 내에 삽입함에 있어서, 배터리 셀(10)의 양극 탭 및 음극 탭은 상기 개구부를 통해 외부로 인출될 수 있다.
상기 파우치(110)에서 배터리 셀이 수용되는 공간인 수납부의 부피는, 파우치 소재의 탄성에 따라 적절하게 선택될 수 있는데, 구체적으로는 배터리 셀 바디부 부피의 90% 내지 99.5%인 것이 바람직하다. 여기서 배터리 셀 바디부란 전극 탭을 제외한 부위를 의미한다. 배터리 셀의 수납 후, 파우치가 배터리 셀에 밀착되기 위해서는, 파우치 수납부의 공간이 배터리 셀 바디부의 공간 보다 약간 작은 것이 좋다. 본 발명의 파우치는 저강도 고탄성 소재이기 때문에, 파우치 수납부 공간의 부피가, 배터리 셀 바디부의 부피보다 약간 작더라도, 파우치는 배터리 셀의 크기에 맞게 약간 신장될 수 있기 때문이다.
하나의 구체적 예에서, 상기 파우치에서 배터리 셀이 수용되는 공간인 수납부는, 하나의 배터리 셀만을 수용할 수 있는 공간을 가질 수 있다. 이 같은 경우, 상기 수납부의 부피는, 하나의 배터리 셀 부피의 90% 내지 99.5%일 수 있다.
다른 하나의 구체적 예에서, 상기 파우치에서 배터리 셀이 수용되는 공간인 수납부는, 적어도 두 개 이상의 배터리 셀들을 수용할 수 있는 공간을 가질 수 있다. 이때 배터리 셀의 개수는 한정되지 않으며, 구체적으로는 2개 내지 20개, 바람직하기로는 2 개 내지 10개일 수 있다. 이 같은 경우, 상기 수납부의 부피는, 복수의 배터리 셀들 부피 총합의 90% 내지 99.5%일 수 있다.
만약 파우치 수납부의 부피가 배터리 셀 바디부의 부피의 100%를 초과할 경우에는, 파우치가 배터리 셀에 밀착되지 않을 수 있고, 이에 따라 스트레인 게이지에 의한 스웰링 특성 분석이 정확하지 않을 수 있으므로, 가급적 파우치 수납부의 공간의 부피는 배터리 셀 바디부 부피 보다 약간 작은 것이 바람직하다.
상기 스트레인 게이지(120)는, 파우치(110)의 외면에 부착되어 있고, 스트레인 게이지의 개수는 작업자가 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 파우치(110)에 삽입된 배터리 셀(10)은 충방전에 따라 부풀어오르게 되는데, 본 발명의 파우치(110)는 저강도 고탄성 소재로 이루어져 있기 때문에, 배터리 셀(10)의 부피 변화에 따라 함께 팽창 또는 수축이 가능하다. 따라서 파우치(110)에 부착된 스트레인 게이지로 배터리 셀의 스웰링 특성 분석이 가능한 것이다.
상기 스트레인 게이지는 저항으로 이루어진 센서로서, 일반적으로 피 측정물에 부착되어 피 측정물의 물리적인 변형률(strain)을 휘스톤 브릿지 방식으로 전기적인 신호로 바꾸어 피 측정물의 변형량을 측정하는 저항 센서이다.
본 발명에 사용되는 스트레인 게이지는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 일반적으로 다양한 분야에서 가장 많이 사용되고 있는 메탈 포일 스트레인 게이지의 구조는 다음과 같다. 부착면과 커버 사이에 실제 측정에 사용되는 그리드(저항)가 개재되며, 스트레인 게이지는 피 측정물에 부착되어 피 측정물에 생기는 미세한 변화(인장, 압축)와 스트레인 게이지의 그리드에 생기는 변화가 동일한 조건에서 그리드(저항)의 값이 변화되는 것을 응용하여 변형률이 측정된다. 얇은 전기 절연물 부착면 위에 격자 모양의 포토 에칭 가공된 저항박(그리드)를 입히고, 입출선(센서 케이블)을 부착하며, 외부의 노이즈 및 다양한 환경조건의 영향을 줄이기 위한 커버를 덮는다.
본 발명의 파우치는, 배터리 셀이 팽창될 때, 밀착 상태를 유지할 수 있도록 함께 팽창되는 저강도 고탄성 소재가 바람직하다. 이 같은 저강도 고탄성 소재는 실리콘 수지, TPU(Thermoplastic Polyurethane)와 같은 합성 고무를 예시할 수 있고, 특히 실리콘 수지가 바람직하다.
상기 파우치의 두께는 0.5mm 내지 2mm 인 것이 바람직하다. 파우치의 두께가 0.5mm 미만으로 얇을 경우에는, 파우치 소재의 저강도 특성 상, 배터리 셀의 삽입 및 탈거 과정에서 파우치가 파손될 우려가 있으므로 바람직하지 않고, 반대로 파우치의 두께가 2mm 를 초과하는 경우에는, 파우치의 탄성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 있어서, 상기 배터리 셀이란, 대표적으로 파우치형 리튬 이차전지를 예시할 수 있다. 파우치형 리튬 이차전지는, 라미네이트 시트의 파우치 내에 전극조립체가 수납된 것이다.
여기서, 전극조립체는, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 전극조립체의 전극판들은 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조로서 형성되는데, 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판들에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있고, 이러한 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 전극 탭이 부착될 수 있다. 그리고, 전극 리드의 일단은 전극 탭에 부착 결합되며, 전극 리드의 타단은 전지 케이스의 외부로 노출되어 다른 이차 전지나, 버스바, 부하, 충전 장치 등의 외부 장치와 연결될 수 있는 전극 단자로서 제공될 수 있다.
상기 전해액은, 액체 상태의 전해질을 의미하는 것으로, 양극판과 음극판 사이에서 이온이 이동될 수 있도록 한다. 그리고, 이러한 양극판과 음극판 사이의 이온 교환을 통해 이차전지는 충방전을 수행할 수 있게 된다. 리튬 이차 전지에서는 통상적으로 비수 전해액이 널리 이용된다.
상기 이차전지에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF3SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전지케이스는, 내부 공간을 구비하여 그 내부 공간에 전극조립체 및 전해액을 수납할 수 있다.
상기 전지케이스에는, 알루미늄과 같은 금속층이 폴리머층 사이에 개재된 형태의 파우치형 케이스와, 금속 재질의 원통 내지 각통 형태의 캔형 케이스가 포함될 수 있다. 특히, 검사 대상이 되는 이차전지는 파우치형 전지일 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이러한 파우치형 이차 전지만을 대상으로 하는 것은 아니다.
파우치형 케이스는 오목한 형태의 내부 공간이 형성되며, 이러한 내부 공간에 전극 조립체 및 전해액을 수납할 수 있다. 또한, 파우치형 케이스는, 도면에 도시된 바와 같이, 상부 파우치와 하부 파우치로 구성되며, 그 외주부가 융착됨으로써 실링부를 구성하여 내부 공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 스웰링 특성 분석용 파우치의 모식도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 스웰링 특성 분석용 파우치(100)는, 온도 센서(130)를 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 파우치 내에 삽입이 용이한 열전대(Thermal couple) 온도 센서인 것이 바람직하다. 열전대(Thermal couple)란, 서로 다른 두 종류의 금속의 기전력을 이용한 온도센서이다. 특성이 다른 두 종류의 도체의 양단을 접합해 폐회로를 만들고, 한쪽 끝 단에 온도 차이를 주면 이 회로에 열기전력이 발생한다. 온도에 비례하여 기전력이 커지는데, 이 기전력의 크기를 이용하여 온도를 측정하는 온도 센서를 열전대라 한다.
상기 열전대 온도 센서는, 파우치의 내부의 일부분에 부착되는 것이 바람직하다. 파우치 외부 표면에 부착할 경우에는 외부 온도에 의한 영향을 받으므로, 배터리 셀의 온도를 측정하기 위해서는 파우치의 내부에 부착되는 것이 바람직하다. 이 때 온도 센서는 스트레인 게이지(120)에 의한 변형률 측정에 방해가 되지 않도록, 스트레인 게이지(120)가 부착된 부위를 제외한 영역에 부착되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 분석 방법은, 상기한 스웰링 특성 분석용 파우치 내부에 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계; 및 상기 배터리 셀을 충방전하는 단계를 포함한다. 본 발명의 분석용 파우치를 이용하는 경우, 배터리 충방전 중, 실시간으로 배터리 셀의 스웰링 특성을 모니터링 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계는, 상기 파우치 내부에 하나의 배터리 셀만을 삽입하는 것일 수 있다. 하나의 배터리 셀에 대한 스웰링 특성을 분석할 필요가 있을 때에는, 하나의 배터리 셀을 수용할 수 있는 내부 공간을 가지도록 파우치 수납부의 부피 적절히 선택하여야 할 것이다.
또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계는, 상기 파우치 내부에 두 개 이상의 배터리 셀을 한꺼번에 삽입하는 것일 수 있다. 일거에 배터리 셀에 대한 스웰링 특성을 분석할 필요가 있을 때에는, 복수의 배터리 셀들을 한 번에 수용할 수 있는 내부 공간을 가지도록 파우치 수납부의 부피를 적절히 선택하여야 할 것이다. 이 때 바람직한 수납부 부피는 전술한 바와 같다.
그리고, 배터리 셀의 스웰링 특성 분석시, 온도 인자가 유의미하므로, 파우치 내부에 온도 센서를 부착하는 단계를 더 포함함으로써, 충방전에 따른 배터리 셀의 변형률 뿐만 아니라, 온도도 동시에 측정하여 이들 측정된 값들을 데이터화 할 수 있다. 이때 상기 온도 센서는 열전대 온도 센서인 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 분석 방법은, 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도, 상기 스트레인 게이지에 의해 측정된 배터리 셀의 변형률 및 배터리 셀의 전압을 동기화 하는 단계를 더 포함한다. 구체적으로 스웰링 분석을 시작하기 전에, 동기화 한 후, 충방전에 따른 배터리 셀의 스웰링 상태를 실시간으로 모니터링 하고, 측정값들을 기록하며, 다수의 배터리 셀에 대해 이 같은 과정을 반복적으로 수행한다면, 전지의 소재, 용량, 충방전 조건 등에 따른 스웰링 특성에 대한 데이터의 구축이 가능하다.
10: 배터리 셀
20: 스트레인 게이지
110: 스웰링 특성 분석용 파우치
111: 개구부
120: 스트레인 게이지
130: 열전대 온도센서

Claims (12)

  1. 배터리 셀을 인입하고 반출하는 개구부를 구비하며, 배터리 셀에 대응하는 형상을 가져 배터리 셀의 수용이 가능한 파우치; 및
    상기 파우치의 외면에 부착되는, 적어도 1개 이상의 스트레인 게이지를 포함하며,
    상기 파우치는 저강도 고탄성 소재로, 배터리 셀이 삽입되면 셀에 밀착되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파우치는 실리콘 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파우치의 내부에 열전대(Thermal couple) 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀의 전극 탭이 상기 개구부를 통해 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 파우치의 두께는 0.5mm 내지 2mm 인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀이 수용되는 내부 공간인 수납부의 부피는, 내부에 수납되는 배터리 셀의 개수에 따라 결정되고, 하나의 배터리 셀 부피의 90% 내지 99.5% 또는 복수의 배터리 셀들 부피의 총합을 기준으로 90% 내지 99.5%인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀은, 파우치형 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치.
  8. 제 1 항의 파우치 내부에 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계; 및
    상기 배터리 셀을 충방전하는 단계를 포함하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계는,
    상기 파우치 내부에 하나의 배터리 셀만을 삽입하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 배터리 셀을 삽입하는 수납 단계는,
    상기 파우치 내부에 두 개 이상의 배터리 셀을 한꺼번에 삽입하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 파우치 내부에 온도 센서를 부착하는 단계를 더 포함하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도, 상기 스트레인 게이지에 의해 측정된 배터리 셀의 변형률 및 배터리 셀의 전압을 동기화 하는 단계를 더 포함하는 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법.
KR1020190173745A 2019-12-24 2019-12-24 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법 KR20210081611A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173745A KR20210081611A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190173745A KR20210081611A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210081611A true KR20210081611A (ko) 2021-07-02

Family

ID=76896992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190173745A KR20210081611A (ko) 2019-12-24 2019-12-24 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210081611A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102352623B1 (ko) * 2021-10-21 2022-01-19 주식회사 서연이화 스웰링 감지 기술이 적용된 배터리 셀 적층 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000051638A (ko) 1999-01-25 2000-08-16 김순택 이차전지

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000051638A (ko) 1999-01-25 2000-08-16 김순택 이차전지

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102352623B1 (ko) * 2021-10-21 2022-01-19 주식회사 서연이화 스웰링 감지 기술이 적용된 배터리 셀 적층 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11623526B2 (en) State of battery health estimation based on swelling characteristics
KR101923091B1 (ko) 전지
EP1756891B1 (en) Electrochemical device comprising electrode lead having protection device
KR101214744B1 (ko) 리튬 이온 2차 전지, 조전지, 차량, 전지 탑재 기기, 전지 시스템 및 리튬 이온 2차 전지의 열화 검지 방법
EP3678256B1 (en) Apparatus and method for testing secondary battery
KR101692414B1 (ko) 이차전지의 내부압력 측정장치, 및 이를 사용하는 이차전지의 내부압력 측정방법
US20100112420A1 (en) Internal pressure measuring apparatus for secondary battery
US11506721B2 (en) Method for determining section in which generation of internal gas in second battery accelerates
CN108511829A (zh) 一种锂电池
KR20070071253A (ko) 배터리 팩 및 그 제조 방법
WO2021112430A1 (ko) 원통형 전지셀의 진동 테스트 지그 및 진동 테스트 장치
JP6531388B2 (ja) 非水系電解質二次電池と、該電池を用いた電池内部ガス発生量の評価方法。
US10020546B2 (en) Device for managing an accumulator
KR102447552B1 (ko) 이차 전지 상태 검출 장치
Chen et al. Detection of jelly roll pressure evolution in large-format Li-ion batteries via in situ thin film flexible pressure sensors
KR20210081611A (ko) 배터리 셀의 스웰링 특성 분석용 파우치 및 이를 이용한 배터리 셀의 스웰링 특성 분석 방법
WO2019058666A1 (ja) 二次電池劣化検出システム
KR102486134B1 (ko) 고효율성 밀봉을 위한 개스킷 와셔를 포함하는 원통형 전지
WO2023078066A1 (zh) 电池、用电装置、检测方法和检测模块
US20230129671A1 (en) Battery pack, electronic device and vehicle
KR20140140431A (ko) 이차전지의 내부압력 측정장치, 및 이를 사용하는 이차전지의 내부압력 측정방법
US20240142322A1 (en) Battery Pressure Measuring Sensor and Battery Pressure Measuring Apparatus Including the Same
US20230061221A1 (en) Activation protocol generating method, and activation method and device using same
KR20210083921A (ko) 실시간 전압 측정이 가능한 트레이
CN117232714A (zh) 二次电池内部压力测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination