KR20210126220A

KR20210126220A - 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치

Info

Publication number: KR20210126220A
Application number: KR1020200043737A
Authority: KR
Inventors: 류상우; 최지순; 최용석
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2021-10-20

Abstract

본 발명에 따른 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치는 카트리지 적층체에 다단식 유압 실린더를 체결함으로써, 전지 셀의 수납 및 적층이 편리하고, 이차전지 모듈의 온도 거동 내지 성능 평가를 용이하게 수행할 수 있다.

Description

다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치{CELL JIG COMPRISING MULTI-STAGE HYDRAULIC CYLINDER, BATTERY MODULE AND SECONDARY BATTERY EVALUATION APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치에 관한 것이다.

최근 화석연료의 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 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 에너지원 으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 연구가 행해지고 있다.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용할 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.

이차전지는 전극 조립체를 전지케이스에 수납하고 전해액을 주입하는 단계를 거친 후, 전지 활성화 단계를 거쳐 제조된다. 이때, 전지 활성화 단계는 이차전지를 셀 지그에 장착한 후, 활성화에 필요한 조건으로 이차전지를 충방전하는 과정을 포함하게 된다. 이와 같은 셀 지그는 전지 활성화 단계에서 이차전지를 충전하거나 방전하는데 주로 사용되는데, 이뿐만 아니라 이차전지의 성능 평가 용도 등으로 사용되기도 한다.

도 1은 종래의 이차전지 성능 평가를 위한 셀 지그의 모식도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 통상적인 셀 지그(10)는 상하 부분에 각각 위치하는 상부 플레이트(12)와 하부 플레이트(13)를 통해 전지 셀(11)을 가압 및 고정한다. 또한, 셀 지그(10)의 일측 또는 양측으로 전지 셀(11)의 전극 탭이 돌출된다. 그러나, 이러한 셀 지그(10)는 전지 셀(11)을 고정하기 위해서 상부 플레이트(12)와 하부 플레이트(13)를 관통하는 별도의 볼트(14)와 너트(15)를 이용한 볼트 체결을 수행하여야 하고, 고정된 전지 셀에 대한 전기적 연결이 용이하지 않다. 더욱이, 평가 대상이나 조건 변경되는 경우에는, 볼트(14)와 너트(15) 사이의 체결을 해제한 후 다시 체결하는 과정이 복잡하고 번거롭다는 한계가 있다.

한국 공개특허 제2018-0100748호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그는, 중심부에 전지 셀이 수납되는 전지 셀 수납부를 포함하는 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층되는 카트리지 적층체; 및 각각의 셀 카트리지의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드를 포함하되, k+1 번째 실린더 로드가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출되는 구조를 갖는 다단식 유압 실린더를 포함한다. 이때, 상기 다단식 유압 실린더는, k+1 번째 실린더 로드가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출될 때, k 번째 실린더 로드와 k 번째 셀 카트리지는 서로 체결되어 셀 카트리지 사이의 이격 거리를 제어하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

다른 하나의 예에서, 셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양 측면에 다단식 유압 실린더가 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀이 형성되며, k+1 번째 셀 카트리지에 형성된 홀은, k 번째 실린더 로드의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드의 선단의 단면적 보다 작게 형성되어, k+1 번째 실린더 로드 선단이 k+1 번째 셀 카트리지를 지지하는 구조를 갖는다.

또 다른 하나의 예에서, 다단식 유압 실린더의 외부에 n 개의 프레임을 포함하며, 상기 n 개의 프레임은, k+1 번째 프레임이 k 번째 프레임 내부에서 인출되는 구조를 갖고, 상기 다단식 유압 실린더의 작동에 따라 확장 또는 수축되는 구조를 갖는다. 구체적인 예에서, 셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양 측면에 프레임이 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀이 형성되며, k+1 번째 셀 카트리지에 형성된 홀은, k 번째 프레임의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 프레임의 선단의 단면적 보다 작게 형성되어, k+1 번째 실린더 로드 선단이 k+1 번째 셀 카트리지를 지지하는 구조이다.

아울러, 본 발명에 따른 셀 지그의 하나의 예에서, k 번째 셀 카트리지는, k+1 번째 셀 카트리지가 안착될 수 있도록 카트리지 안착홈이 형성된 구조를 갖는다.

상기 셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양 측 내면의 전지 셀과 인접하는 영역에 상기 전지 셀을 고정하기 위한 고정 돌기가 형성된 구조이다. 이때, 상기 k 번째 셀 카트리지의 고정 돌기와 k+1 번째 셀 카트리지의 고정돌기는 상호 엇갈리게 배열된 구조일 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그는 카트리지 적층체를 지지하며, 내부에 다단식 유압 실린더를 수납하는 지지대를 더 포함한다.

아울러, 상기 카트리지 적층체는, 전지 셀이 수납된 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 구조일 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그는 셀 카트리지의 일측 단부에는 버스바가 수납되며, 카트리지의 타측 단부에는 절연바가 수납되되, k 번째 셀 카트리지에 삽입되는 버스바와 k+1 번째 카트리지(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)에 삽입되는 버스바는 서로 반대 방향에 위치하며, n 개의 셀 카트리지에 수납되는 전지 셀들은 적층 방향을 기준으로 제1 전극 리드과 제2 전극 리드가 교번 배열된다. 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지에 수납되는 버스바의 상부는 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 접촉하며, k+1 번째 셀 카트리지에 수납되는 버스바의 하부는 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드와 접촉한다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그는 셀 카트리지의 양측 단부에는 버스바가 수납되되, k 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 k+1 번째 수납되는 제1 전극 리드는 서로 동일 방향에 위치하는 것을 특징으로 한다. 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지의 일측 단부에 수납되는 버스바의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 접촉하며, k+1 번째 셀 카트리지의 타측 단부에 수납되는 버스바의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드와 접촉한다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 셀 지그를 포함하는 전지 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 셀 지그를 포함하는 이차전지 평가 장치를 제공한다. 하나의 예에서, 이차전지 평가 장치는, 온도에 따른 전지 셀의 충방전 거동; 및 전지 셀의 충방전에 따른 온도 거동 중 어느 하나 이상을 평가한다.

본 발명은 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치는, 카트리지 적층체에 다단식 유압 실린더를 체결함으로써, 전지 셀의 수납 및 적층이 편리하고, 이차전지 모듈의 온도 거동 내지 성능 평가를 용이하게 수행할 수 있다.

도 1은 종래의 이차전지 성능 평가를 위한 셀 지그의 모식도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그 및 이에 대한 부분 확대도이다.
도 4 내지 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 셀 카트리지의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 카트리지 적층체에 전지 셀이 수납된 양태를 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 사용 과정을 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 다단식 유압 실린더를 보여주는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그에 수납되는 복수개의 전지 셀의 직렬 연결된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그에 수납되는 복수개의 전지 셀의 병렬 연결된 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그는 중심부에 전지 셀이 수납되는 전지 셀 수납부를 포함하는 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층되는 카트리지 적층체 및 각각의 셀 카트리지의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드를 포함하되, k+1 번째 실린더 로드(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출되는 구조를 갖는 다단식 유압 실린더를 포함한다.

구체적인 예에서, 상기 다단식 유압 실린더는, k+1 번째 실린더 로드가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출될 때, k 번째 실린더 로드와 k 번째 셀 카트리지는 서로 체결되어 셀 카트리지 사이의 이격 거리를 제어하는 구조를 갖는다.

일반적으로, 전지 셀은 셀 지그에 고정한 상태에서 충방전을 수행하며, 필요에 따라 전지 셀의 물성을 평가하게 된다. 그러나, 종래의 셀 지그는 단위 셀만 고정 가능하여, 실제의 이차전지 모듈의 온도 관련 실험값에서 오차가 많이 발생하는 문제가 있다. 아울러, 상기 셀 지그는 여러 개의 전지 셀을 적층할 수 있다고 하더라도, 전지 셀을 수평으로 적층하는 구조로, 수직으로 적층하여 전지 셀을 평가하는 구조에 대해서는 부재인 상태이다.

이에, 본 발명에서는 카트리지 적층체에 다단식 유압 실린더를 체결함으로써, 전지 셀의 수납 및 적층이 가능한 셀 지그를 제공한다. 나아가, 본 발명에서는 다수의 전지 셀을 적층하여 이차전지 모듈의 온도 거동을 모사할 수 있으며, 이차전지의 성능을 용이하게 평가할 수 있는 이차전지 평가장치를 제공한다.

이하에서는 도 2 내지 도 13을 참조하여, 본 발명에 따른 다단식 유압 실린더를 포함하는 셀 지그, 이를 포함하는 전지 모듈 및 이차전지 평가 장치를 상세히 설명한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 2 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그 및 이에 대한 부분 확대도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 셀 지그(100)는 전지 셀이 수납되는 셀 카트리지(111)가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 카트리지 적층체(110)와 상기 셀 카트리지(111)의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드(121)를 포함하는 다단식 유압 실린더(120)를 포함한다.

본 발명에 따른 셀 지그(100)의 다단식 유압 실린더(120)는 n 개의 실린더 로드(121)가 서로 체결되는 구조로, k+1 번째 실린더 로드(121)(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)가 k 번째 실린더 로드(121) 내부에서 인출되는 구조를 갖을 수 있다. 하나의 예에서, k+1 번째 실린더 로드(121)의 외경은 k 번째 실린더 로드(121)의 내경보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 k+1 번째 실린더 로드(121)의 외경은 k 번째 실린더 로드(121)의 내경과 대응되는 구조일 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)의 다단식 유압 실린더(120)는 k+1 번째 실린더 로드(121)가 k 번째 실린더 로드(121) 내부에서 인출될 때, k 번째 실린더 로드(121)와 k 번째 셀 카트리지(111)는 서로 체결되어 k 번째 셀 카트리지(111) 와 k 번째 셀 카트리지(111) 사이의 이격 거리를 제어한다. 보다 상세하게는, k 번째 실린더 로드(121)는 k 번째 셀 카트리지(111)를 지탱할 수 있다.

하나의 예에서, 전지셀 적층체(110)는 n개(n은 2 이상의 정수)의 전지 셀(11)이 적층된 구조이다. 전지 셀(11)의 적층 수(n)는 전기적 연결이 필요한 전지 셀(11)의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 혹은 전지 모듈의 용량에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전지셀 적층체(110)의 전지셀 적층 수(n)는 2~100, 2~50, 2~10 또는 3~7의 범위이다.

한편, 상기 전지 셀(11)은 충방전이 가능한 이차 전지라면 특별히 제한되는 것은 아니다.

구체적인 예에서, 상기 전지셀 적층체(110)를 구성하는 각각의 전지 셀(11)은 파우치 타입의 단위셀로, 라미네이트 시트 외장재에 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 상기 외장재의 외부로 형성된 전극 리드들과 연결된 상태로 내장되어 있다. 상기 전극 리드는 시트 외측으로 인출되되 서로 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장될 수 있다.

본 발명의 도면에서는 도면 도시의 편의상 한 쌍의 전극 리드가 서로 반대방향으로 인출된 형태를 갖는 파우치 타입 배터리 셀에 대해서만 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 전지 모듈에 적용되는 전지 셀은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 한 쌍의 전극 리드가 서로 동일한 방향으로 인출되는 경우도 가능한 것이다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)의 셀 카트리지(111)는, 셀 카트리지(111)의 양 측면에 다단식 유압 실린더(120)가 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀(1112)이 형성된 구조이다.

구체적인 예에서, 카트리지 적층체(110)의 최상단에 위치하는 셀 카트리지(111)를 제외한 나머지 셀 카트리지(111)에 홀(1112)이 형성된 구조이며, 상기 홀(1112)은 서로 이웃하는 셀 카트리지(111)와 크기가 상이하게 형성된 구조이다. 예를 들어, k 번째 셀 카트리지(111)에 형성된 홀(1112)은 k+1 번째 셀 카트리지(111)에 형성된 홀(1112) 보다 클 수 있다.

보다 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 형성된 홀(1112)은, k 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 실린더 로드(121) 선단이 k+1 번째 셀 카트리지(111)를 지지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 다단식 유압 실린더(120)의 길이를 신장시켜, 각 실린더 로드(121)가 같은 층의 셀 카트리지(111)를 지지하여, 셀 카트리지(111) 사이의 이격 거리를 제어하는 구조이다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 다단식 유압 실린더(120)의 외부에 n 개의 프레임(122)을 포함한다. 상기 n 개의 프레임(122)은 k+1 번째 프레임(122)이 k 번째 프레임(122) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다. 즉, n 개의 프레임(122)은 다단식 유압 실린더(120)와 연동되며, 상기 다단식 유압 실린더(120)의 작동에 따라 셀 카트리지(111)의 적층 방향을 따라 확장 또는 수축되는 구조일 수 있다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)의 셀 카트리지(111)는, 셀 카트리지(111)의 양 측면에 프레임(122)이 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀(1112)이 형성된 구조이다.

보다 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 형성된 홀(1112)은, k 번째 프레임(122)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 프레임(122)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 프레임(122) 선단이 k+1 번째 셀 카트리지(111)를 지지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 다단식 유압 실린더(120)의 길이가 신장되면, 상기 다단식 유압 실린더(120)의 작동에 따라 상기 n 개의 프레임(122) 또한 셀 카트리지(111)의 적층방향을 따라 신장된다. 이때, 각 프레임(122)은 같은 층의 셀 카트리지(111)를 지지하여, 셀 카트리지(111) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다.

또 다른 하나의 실시예에서, 상기 각 프레임(122) 의 상단에는 홀(1221)이 형성된 구조이다.

구체적인 예에서, 최상단에 위치하는 프레임(122)을 제외한 나머지 프레임(122)의 상단에 홀(1221)이 형성된 구조이다. 서로 이웃하는 프레임(122) 에 형성된 홀(1221)은 서로 크기가 상이하게 형성된 구조이다. 예를 들어, k 번째 프레임(122)에 형성된 홀(1221)은 k+1 번째 프레임(122)에 형성된 홀(1221) 보다 클 수 있다.

보다 구체적인 예에서, k+1 번째 프레임(122)에 형성된 홀(1221)은, k 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 실린더 로드(121) 선단이 k+1 번째 프레임(122)을 지지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 다단식 유압 실린더(120)의 길이를 신장시켜, 각 실린더 로드(121)가 같은 층의 프레임(122)을 지지하여, n 개의 프레임(122)은 셀 카트리지(111)의 적층 방향을 따라 신장된다. 그리고, 각 프레임(122)은 같은 층의 셀 카트리지(111)를 지지하여, 셀 카트리지(111) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 셀 지그(100)는, 다단식 유압 실린더(120)를 이용하여 셀 카트리지(111) 사이의 간격을 이격되면서 전지 셀 수납부가 개방된다. 그런 다음, 각 셀 카트리지(111)에 전지 셀을 수납한 후, 다단식 유압 실린더(120)를 이용하여 셀 카트리지(111) 사이의 간격을 수축되도록 제어한다. 이에 따라 다수의 전지 셀이 적층된 셀 지그(100)를 구성하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 상기 다단식 유압 실린더(120)를 이용하여 셀 카트리지(111) 사이의 간격을 제어하여, 원하는 개수의 전지 셀을 용이하게 수납하고 적층할 수 있다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 카트리지 적층체(110)를 지지하는 지지대(130)를 더 포함한다. 상기 지지대(130)는 카트리지 적층체(110)를 용이하게 적층할 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 무관하나, 내부에 상기 다단식 유압 실린더(120)를 수납 시킬 수 있도록 공간이 형성되어 있는 구조가 바람직하다.

구체적인 예에서, 상기 지지대(130) 내부에는 공간이 형성되어 있는 구조이며, 상기 지지대(130) 내부 공간에 다단식 유압 실린더(120)가 수납된다. 예를 들면, 다단식 유압 실린더(120)의 최하층에 위치한 실린더 로드(121)가 상기 지지대 내부에 수납되어 있는 구조이다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)의 셀 카트리지(111)는 안착홈(112)이 형성된 구조이다. 구체적인 예에서, k 번째 셀 카트리지(111)는, k+1 번째 셀 카트리지(111)가 안착될 수 있도록 안착홈(112)이 형성된 구조이다.

예를 들어, k번째 셀 카트리지(111)의 안착홈(112)은 k+1 번째 셀 카트리지의 형상 및 크기와 대응되는 구조이다.

상기 다단식 유압 실린더(120)가 작동하지 않을 때는, k+1 번째 셀 카트리지(111)가 k 번째 셀 카트리지에 안착되어 셀 카트리지 적층체(110)는 단층을 이룰 수 있다.

이에 따라, 상기 카트리지 적층체(110)에 전지 셀을 수납하지 않을 경우에는 각각의 셀 카트리지(111)는 하층에 위치하는 셀 카트리지(111) 안착홈에 안착된 형태로 보관이 가능하여 셀 지그(100)의 부피를 최소화시킬 수 있다.

도 4 내지 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 사시도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 셀 지그(100)의 셀 카트리지(111)는 전지 셀을 용이하게 고정하기 위한 고정 돌기(114)를 포함한다.

하나의 예에서, 상기 고정 돌기(114)는 셀 카트리지(111)에 형성되되, 전지 셀과 인접하는 영역에 형성된 구조이다. 구체적인 예에서, 상기 고정 돌기(114)는 셀 카트리지(111)의 양측 내면에 형성되되, 수평 방향으로 돌출된 구조이다. 상기 고정 돌기(114)는 셀 카트리지(111)의 양측 내면에 돌출되도록 형성되어, 셀 카트리지(111)에 수납되는 전지 셀을 양쪽에서 용이하게 고정할 수 있다.

한편, 상기 고정 돌기(114)는 후술하게 되는 단자 수납부(113)와 수직 방향으로 배향된 영역에 형성된 구조일 수 있다.

나아가, 서로 이웃하는 셀 카트리지(111)에 형성된 고정 돌기(114)는 상호 엇갈리게 배열된 구조일 수 있다. 구체적인 예에서, k번째 셀 카트리지(111)의 고정 돌기(114)와 k+1 번째 셀 카트리지(111)의 고정 돌기(114)는 상호 엇갈리게 배열된 구조이다. 뿐만 아니라, 본 발명에 따른 카트리지 적층체(110)에 적층되는 n 개의 셀 카트리지(111)는 상호 엇갈리지 않게 배열된 구조가 바람직하다. 이에 따라, 상기 카트리지 적층체(110)에 전지 셀을 수납하지 않을 경우에는 각각의 셀 카트리지(111)는 고정 돌기(114)가 상호 엇갈린 구조로 보관이 가능하여 셀 지그(100)의 부피를 최소화시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 셀 카트리지의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 셀 카트리지(111)는 내부에 전지 셀(11)을 수납하는 전지 셀 수납부(1111)를 포함한다. 이때, 셀 카트리지(111)의 중앙 부분은 상부와 하부가 개방된 형태일 수 있다. 하나의 예에서, 셀 카트리지(111)의 중앙 부분이 개방되어 있어, n 개의 셀 카트리지(111)를 적층하여 전지 셀 적층체(110)를 형성할 때, 전지 셀 적층체(110)의 부피 등을 줄일 수 있다.

나아가, 상기 셀 카트리지(111)는, 일방향으로 형성된 제1 전극 리드 수납부와 타 방향으로 형성된 제2 전극 리드 수납부를 포함한다. 아울러, 상기 제1 전극 리드 수납부와 제2 전극 리드 수납부는 후술하게 되는 버스바 또는 절연바와 접할 수 있도록 상부와 하부가 개방된 구조일 수 있다. 구체적인 예에서, 제1 전극 리드 수납부와 제2 전극 리드 수납부는 셀 카트리지(111) 양 말단으로부터 소정간격 개방된 구조이다.

하나의 예에서, 셀 카트리지(111)의 양측 단부에는 버스바 또는 절연바가 수납되는 단자 수납부(113)를 포함한다. 상기 셀 카트리지(111)의 양측 단부는 상기 셀 카트리지(111)의 양측 말단을 의미할 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 단자 수납부(113)는 상부 및 하부가 개방된 구조이며, 상기 단자 수납부(113)에 버스바 또는 절연바가 수납되고, 수납된 버스바 또는 절연바 상에 전지 셀의 전극 리드가 거치되고, 수납된 버스바 또는 절연바의 하부면은 당해 셀 카트리지(111)의 하부에 적층된 셀 카트리지(111)에 수납된 전지 셀의 전극 리드와 접촉하는 구조이다.

상기 버스바는 금, 은, 구리, 니켈 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 각 전지 셀의 전극 리드 간에 전류의 흐름을 가능하게 하는 것이라면 어느 재질이어도 무방하다. 아울러, 절연바는 전류의 흐름을 차단하기 위한 것으로, 전류를 차단할 수 있는 플라스틱 재질이라면 어떠한 재질이어도 무방하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 카트리지 적층체에 전지 셀이 수납된 양태를 보여주는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 카트리지 적층체는, 전지 셀이 수납된 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 구조이다.

하나의 예에서, 본 발명의 n 개 적층된 셀 카트리지(111)는 다수의 전지 셀(11)을 서로 전기적으로 직렬 연결된 구조로 제공한다(n은 2 이상의 정수). 여기서, n 개 적층된 셀 카트리지(111)라 함은 카트리지 적층체(110)를 의미한다. 구체적으로, 각 셀 카트리지(111)의 일측 단부에는 버스바(140)가 수납되며, 카트리지(111)의 타측 단부에는 절연바(150)가 수납되되, k 번째 카트리지(111)에 삽입되는 버스바(140)와 k+1 번째 셀 카트리지(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)에 삽입되는 버스바(140)는 서로 반대 방향에 위치할 수 있다. 이때, n 개의 카트리지(111)에 수납되는 전지 셀(11)들은 적층 방향을 기준으로 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 교번 배열된다. 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 버스바(140)의 상부는 k+1 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 접촉하며, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 버스바(140)의 하부는 k번째 수납되는 전지 셀(11)의 제2 전극 리드와 접촉할 수 있다.

이에 따라, 상기 버스바(140)는 k+1 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제1 전극탭 수납부의 제1 전극 리드와 k 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제2 전극탭 수납부의 제2 전극 리드를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들면, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 삽입되는 버스바(140)는 k+1 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 k 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제2 전극 리드와 전기적으로 연결되며, k 번째 수납되는 버스바(140)는 k 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 k-1 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제2 전극 리드와 전기적으로 연결된다.

다른 하나의 예에서, 본 발명의 n 개 적층된 셀 카트리지(111)는 다수의 전지 셀(11)을 서로 전기적으로 병렬 연결된 구조로 제공한다.

다른 하나의 예에서, 셀 카트리지(111)의 양측 단부에는 버스바(140)가 수납된다. 이때, k 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 k+1 번째 수납되는 제1 전극 리드는 서로 동일 방향에 위치한다.

구체적인 예에서, k+1 번째 카트리지(111)의 일측 단부에 수납되는 버스바(140)의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 접촉하며, k+1 번째 셀 카트리지(111)의 타측 단부에 수납되는 버스바(140)의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제2 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제2 전극 리드와 접촉한다.

이에 따라, 상기 버스바(140)는 k+1 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제1 전극탭 수납부의 제1 전극 리드와 k 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제1 전극탭 수납부의 제1 전극 리드를 전기적으로 연결할 수 있다. 예를 들면, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 삽입되는 버스바(140)는 k+1 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 k 번째 셀 카트리지(111)에 수납되는 제1 전극 리드와 전기적으로 연결되며, k 번째 수납되는 버스바(140)는 k 번째 수납되는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 k-1 번째 카트리지(111)에 수납되는 제1 전극 리드와 전기적으로 연결된다.

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 사용 과정을 나타낸 도면이다.

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 지그의 사용 과정을 설명하도록 한다.

먼저, 사용자는 다단식 유압 실린더를 신장시켜 수납하고자 하는 전지 셀(11)의 개수만큼 셀 카트리지(111)의 사이 간격을 넓혀준다. 이때, 셀 카트리지(111) 사이의 간격은 전지 셀(11)의 두께 보다 크게 넓혀준다. 그리고, 각각의 셀 카트리지(111)에 전지 셀(11)을 수납해준다(도 8a).

다음으로, 다단식 유압 실린더를 압축시켜, 카트리지 적층체(110)를 가압한다. 이러한 경우, 셀 카트리지(111) 사이 간격이 좁아지게 된다(도 8b).

그리고, 단자 수납부(113)에 버스바(140) 또는 절연바(150)를 수납한다. 이때, 전기적으로 연결에 따라 버스바(140) 또는 절연바(150)의 배열을 설정할 수 있다. 한편, 상기 버스바(140) 또는 절연바(150)는 전지 셀(11)의 제1 전극 리드와 제2 전극 리드의 하부면에 접촉하게 된다(도 8c).

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 지그는 카트리지 적층체에 다단식 유압 실린더를 체결함으로써, 전지 셀의 수납 및 적층이 편리한 이점이 있다.

상기 전지 모듈은 하나 또는 둘 이상의 단위 전지 셀을 포함하는 구조이다. 상기 전지 셀은 예를 들어, 리튬 이차전지이다. 또한, 본 발명은 상기 전지 모듈을 하나 또는 둘 이상 조합한 전지 팩을 제공한다. 상기 전지 팩은, 다양한 형태의 에너지 저장 장치 내지 동력원으로 적용 가능하다. 예를 들어, 상기 에너지 저장 장치는 대용량의 전기 에너지를 저장하는 ESS(Enegry Storage System)이다. 또한, 상기 동력원은 이동 수단, 예를 들어, 자동차의 동력원으로 적용 가능하다. 상기 자동차는 보조 동력원 또는 주 동력원으로 이차전지를 사용하는 다양한 형태의 자동차를 총칭한다. 구체적으로, 상기 자동차는 하이브리드 (HEV), 플러그인 하이브리드 (PHEV), 또는 순수 전기차 (BEV, EV) 등을 포함한다.

또한, 본 발명은 앞서 설명한 셀 지그를 포함하는 이차전지 평가 장치(미도시)를 제공한다. 하나의 예에서, 상기 셀 지그는 카트리지에 수납되는 다수의 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전부를 더 포함한다. 상기 충방전부는, 전지 셀로 충전 전원을 공급하거나, 전지 셀로부터 방전 전원을 공급받을 수 있다. 여기서, 전지 셀로 충전 전원을 공급한다는 것은 반드시 전지 셀을 완충시키기 위한 정도의 충분한 전원을 공급한다는 의미로 한정되는 것은 아니다. 즉, 전지 셀로 충전 전원을 공급한다는 것은 전지 셀의 성능 평가를 위해 제1 전극 리드, 제2 전극 리드 등의 전압을 측정할 수 있을 정도의 전원을 공급하는 것으로 사용될 수 있다. 전지 셀로부터 방전 전원을 공급받는다는 의미도 마찬가지로 사용될 수 있으므로 반복된 설명은 생략하도록 한다.

하나의 예에서, 상기 충방전부는 전지 셀의 전극 리드에 직접 연결된 구조일 수 있다. 혹은 상기 충방전부는 본 발명에 따른 셀 지그의 버스바 또는 단자 수납부에 연결된 구조일 수 있다.

예를 들면, 상기 이차전지 평가 장치는 전지 셀의 충방전에 따른 온도거동을 평가할 수 있다. 하나의 예에서, 측정 온도에 변화를 주어, 온도 변화에 따른 전지 셀의 내압 증가 환경을 재현해낼 수 있다.

나아가, 본 발명은 앞서 설명한 이차전지 평가 장치를 이용한 이차전지 평가 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 충방전부와 연결된 다수의 전지 셀을 과방전하여 전지 내부의 화학반응을 유도하여 전지 셀 내부에 가스를 발생시키는 단계; 및 전지 셀 내부의 압력 및 온도를 측정하는 단계; 를 포함한다.

하나의 예에서, 이차전지 평가 방법은 충방전부를 이용하여 다수의 전지 셀을 과방전하여 가스 방출을 유도하고, 이를 이용하여 전지 내압 및 온도를 측정할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 셀 지그의 다양한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시형태)

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 다단식 유압 실린더를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그를 상세하게 설명하도록 한다.

하나의 예에서, 본 발명의 일 실시예에 셀 지그(100)는 전지 셀이 수납되는 셀 카트리지(111)가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 카트리지 적층체(110)와 상기 셀 카트리지(111)의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드(121)를 포함하는 다단식 유압 실린더(120)을 포함한다.

본 발명에 따른 셀 지그(100)의 다단식 유압 실린더(120)는 n 개의 실린더 로드(121)가 서로 체결되는 구조로, k+1 번째 실린더 로드(121)가 k 번째 실린더 로드(121) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다.

하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(100)의 셀 카트리지(111)는, 셀 카트리지(111)의 양 측면에 다단식 유압 실린더(120)가 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀(1112)이 형성된 구조이다. 구체적인 예에서, 카트리지 적층체(110)의 최상단에 위치하는 셀 카트리지(111)를 제외한 나머지 셀 카트리지(111)에 홀(1112)이 형성된 구조이며, 상기 홀(1112)은 서로 이웃하는 셀 카트리지(111)와 크기가 상이하게 형성된 구조이다. 특히, k 번째 셀 카트리지(111)의 홀(1112)은 k+1 번째 셀 카트리지(111)의 홀(1112) 보다 크게 형성되어 있다.

보다 구체적으로, k+1 번째 셀 카트리지(111)에 형성된 홀(1112)은, k 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드(121)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 실린더 로드(121) 선단이 k+1 번째 셀 카트리지(111)를 지지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 셀 지그(100)는 다단식 유압 실린더(120)의 길이를 신장시켜, 각 실린더 로드(121)가 같은 층의 셀 카트리지(111)를 지지하여, 셀 카트리지(111) 사이의 이격 거리를 제어하는 구조이다.

(제2 실시형태)

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 다단식 유압 실린더를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그를 상세하게 설명하도록 한다.

다른 하나의 예에서, 본 발명의 일 실시예에 셀 지그(200)는 전지 셀이 수납되는 셀 카트리지(211)가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 카트리지 적층체(210)와 상기 셀 카트리지(211)의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드(221)를 포함하는 다단식 유압 실린더(220)를 포함한다.

본 발명에 따른 셀 지그(200)의 다단식 유압 실린더(220)는 n 개의 실린더 로드(221)가 서로 체결되는 구조로, k+1 번째 실린더 로드(221)가 k 번째 실린더 로드(221) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(200)는 다단식 유압 실린더(220)의 외부에 n 개의 프레임(222)을 포함한다. 상기 n 개의 프레임(222)은 k+1 번째 프레임(222)이 k 번째 프레임(222) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다. 즉, n 개의 프레임(222)은 다단식 유압 실린더(220)와 연동되며, 상기 다단식 유압 실린더(220)의 작동에 따라 셀 카트리지(211)의 적층 방향을 따라 확장 또는 수축되는 구조일 수 있다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(200)의 셀 카트리지(211)는, 셀 카트리지(211)의 양 측면에 프레임(222)이 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀(2112)이 형성된 구조이다.

보다 구체적으로, 카트리지 적층체(210)의 최상단에 위치하는 셀 카트리지(211)를 제외한 나머지 셀 카트리지(211)에 홀(2112)이 형성된 구조이며, 상기 홀(2112)은 서로 이웃하는 셀 카트리지(211)와 크기가 상이하게 형성된 구조이다. 예를 들어, k 번째 셀 카트리지(211)에 형성된 홀(2112)은 k+1 번째 셀 카트리지(211)에 형성된 홀(2112) 보다 클 수 있다.

보다 구체적인 예에서, k+1 번째 셀 카트리지(211)에 형성된 홀(2112)은, k 번째 프레임(222)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 프레임(222)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 프레임(222) 선단이 k+1 번째 셀 카트리지(211)를 지지할 수 있다.

다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(200)는 다단식 유압 실린더(220)의 길이가 신장되면, 상기 다단식 유압 실린더(220)의 작동에 따라 상기 n 개의 프레임(222) 또한 셀 카트리지(211)의 적층 방향을 따라 신장된다. 이때, 각 프레임(222)은 같은 층의 셀 카트리지(211)를 지지하여, 셀 카트리지(211) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그의 다단식 유압 실린더를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그를 상세하게 설명하도록 한다.

또 다른 하나의 예에서, 본 발명의 일 실시예에 셀 지그(300)는 전지 셀이 수납되는 셀 카트리지(311)가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 카트리지 적층체(310)와 상기 셀 카트리지(311)의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드(321)를 포함하는 다단식 유압 실린더(320)를 포함한다.

아울러, 본 발명에 따른 셀 지그(300)의 다단식 유압 실린더(320)는 n 개의 실린더 로드(321)가 서로 체결되는 구조로, k+1 번째 실린더 로드(321)가 k 번째 실린더 로드(321) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다.

또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 셀 지그(300)는 다단식 유압 실린더(320)의 외부에 n 개의 프레임(322)을 포함한다. 상기 n 개의 프레임(322)은 k+1 번째 프레임(322)이 k 번째 프레임(222) 내부에서 인출되는 구조를 갖는다.

이때, 상기 각 프레임(322) 의 상단에는 홀(3221)이 형성된 구조이다.

보다 구체적으로, 최상단에 위치하는 프레임(322)을 제외한 나머지 프레임(322)의 상단에 홀(3221)이 형성된 구조이다. 서로 이웃하는 프레임(322) 에 형성된 홀(1221)은 서로 크기가 상이하게 형성된 구조이다. 예를 들어, k 번째 프레임(322)에 형성된 홀(3221)은 k+1 번째 프레임(322)에 형성된 홀(3221) 보다 클 수 있다.

보다 구체적인 예에서, k+1 번째 프레임(322)에 형성된 홀(3221)은, k 번째 실린더 로드(321)의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드(321)의 선단의 단면적 보다 작게 형성된 구조이다. 이에 따라, k+1 번째 실린더 로드(321) 선단이 k+1 번째 프레임(322)을 지지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 셀 지그(300)는 다단식 유압 실린더(320)의 길이를 신장시켜, 각 실린더 로드(321)가 같은 층의 프레임(311)을 지지하여, n 개의 프레임(322)은 셀 카트리지(311)의 적층 방향을 따라 신장된다. 그리고, 각 프레임(322)은 같은 층의 셀 카트리지(311)를 지지하여, 셀 카트리지(311) 사이의 이격 거리를 제어할 수 있다.

(제4 실시형태)

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그에 수납되는 복수개의 전지 셀의 직렬 연결된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 12를 참조하면, 각 셀 카트리지의 양측 단부에는 단자부 수납부가 형성된 구조이고, 일측 단자부 수납부에는 버스바가 수납되고 반대측 단자부 수납부에는 절연바가 수납된 형태이다. 각 전지 셀들은 양극 및 음극이 수직 방향으로 서로 교차하도록 적층된 형태이다. 구체적으로 최상단에 적층된 전지 셀을 기준으로, 제1 전극 리드(+)는 하부의 버스바와 접촉하고, 제2 전극 리드(-)는 하부의 절연바와 접촉하는 구조이다. 최상단에 적층된 전지 셀의 제1 전극 리드(+)와 접촉하는 버스바는 아래에 적층된 두번째 전지 셀의 제2 전극 리드(-)와 접촉하면서, 양자 간을 전기적으로 연결하게 된다. 이에 대해, 최상단에 적층된 전지 셀의 제2 전극 리드(-)와 접촉하는 절연바는 아래에 적층된 두번째 전지 셀의 제1 전극 리드 (+)과 접촉하되, 양자 간을 전기적으로 차단하게 된다. 이러한 적층 구조는 적층된 전지 셀들을 전기적으로 직렬 연결하게 된다.

(제5 실시형태)

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 셀 지그에 수납되는 복수개의 전지 셀의 병렬 연결된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 13을 참조하면, 각 셀 카트리지의 양측 단부에는 단자부 수납부가 형성된 구조이고, 양측 단자부 수납부에는 모두 버스바가 수납된 형태이다. 각 전지 셀들은 양극 및 음극이 동일 방향으로 배향하도록 적층된 형태이다. 구체적으로, 적층된 전지 셀들의 좌측으로는 제1 전극 리드(+)들이 돌출되고, 상기 제1 전극 리드(+)들은 개재된 버스바에 의해 전기적으로 연결된다. 또한, 적층된 전지 셀들의 우측으로는 제2 전극 리드(-)들이 돌출되고, 상기 제2 전극 리드(-)들은 개재된 버스바에 의해 전기적으로 연결된다. 이러한 적층 구조는 적층된 전지 셀들을 전기적으로 병렬 연결하게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10: 셀 지그
11: 전지 셀
12: 상부 플레이트
13: 하부 플레이트
14: 볼트
15: 너트
100, 200, 300: 셀 지그
110, 210, 310: 카트리지 적층체
111, 211, 311: 셀 카트리지
1111: 전지 셀 수납부
1112, 2112, 3112: 홀
112: 안착홈
113: 단자 수납부
114: 고정 돌기
120, 220, 320: 유압 실린더
121, 221, 321: 실린더 로드
122, 222, 322: 프레임
130: 지지대
140, 150: 버스바, 절연바

Claims

중심부에 전지 셀이 수납되는 전지 셀 수납부를 포함하는 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층되는 카트리지 적층체; 및
각각의 셀 카트리지의 측면에 연결되는 n 개의 실린더 로드를 포함하되, k+1 번째 실린더 로드(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출되는 구조를 갖는 다단식 유압 실린더; 를 포함하며,
상기 다단식 유압 실린더는, k+1 번째 실린더 로드가 k 번째 실린더 로드 내부에서 인출될 때, k 번째 실린더 로드와 k 번째 셀 카트리지는 서로 체결되어 셀 카트리지 사이의 이격 거리를 제어하는 구조를 갖는 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양 측면에 다단식 유압 실린더가 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀이 형성되며,
k+1 번째 셀 카트리지에 형성된 홀은, k 번째 실린더 로드의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 실린더 로드의 선단의 단면적 보다 작게 형성되어, k+1 번째 실린더 로드 선단이 k+1 번째 셀 카트리지를 지지하는 구조인 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
다단식 유압 실린더의 외부에 n 개의 프레임을 포함하며,
상기 n 개의 프레임은, k+1 번째 프레임이 k 번째 프레임 내부에서 인출되는 구조를 갖고, 상기 다단식 유압 실린더의 작동에 따라 확장 또는 수축되는 구조인 셀 지그.
제 3 항에 있어서,
셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양 측면에 프레임이 삽입되도록 전지 셀의 적층 방향을 따라 홀이 형성되며,
k+1 번째 셀 카트리지에 형성된 홀은, k 번째 프레임의 선단의 단면적 보다 크게 형성되되, k+1 번째 프레임의 선단의 단면적 보다 작게 형성되어, k+1 번째 실린더 로드 선단이 k+1 번째 셀 카트리지를 지지하는 구조인 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
k 번째 셀 카트리지는, k+1 번째 셀 카트리지가 안착될 수 있도록 안착홈이 형성된 구조인 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
셀 카트리지는, 셀 카트리지의 양측 내면의 전지 셀과 인접하는 영역에 상기 전지 셀을 고정하기 위한 고정 돌기가 형성된 구조인 셀 지그.
제 6 항에 있어서,
k 번째 셀 카트리지의 고정 돌기와 k+1 번째 셀 카트리지의 고정돌기는 상호 엇갈리게 배열된 구조인 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
카트리지 적층체를 지지하며, 내부에 다단식 유압 실린더를 수납하는 지지대를 더 포함하는 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
셀 카트리지는, 전지 셀 수납부의 양측 단부에는 버스바 또는 절연바가 수납되는 단자 수납부가 형성된 구조인 셀 지그.
제 1 항에 있어서,
카트리지 적층체는, 전지 셀이 수납된 셀 카트리지가 n 개(n 은 2 이상의 정수) 적층된 구조인 셀 지그.
제 10 항에 있어서,
셀 카트리지의 일측 단부에는 버스바가 수납되며, 카트리지의 타측 단부에는 절연바가 수납되되, k 번째 셀 카트리지에 삽입되는 버스바와 k+1 번째 카트리지(k 는 1 이상, n-1 사이의 정수)에 삽입되는 버스바는 서로 반대 방향에 위치하며,
n 개의 셀 카트리지에 수납되는 전지 셀들은 적층 방향을 기준으로 제1 전극 리드과 제2 전극 리드가 교번 배열되는 것을 특징으로 하는 셀 지그.
제 11 항에 있어서,
k+1 번째 셀 카트리지에 수납되는 버스바의 상부는 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 접촉하며,
k+1 번째 셀 카트리지에 수납되는 버스바의 하부는 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드와 접촉하는 것을 특징으로 셀 지그.
제 10 항에 있어서,
셀 카트리지의 양측 단부에는 버스바가 수납되되, k 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 k+1 번째 수납되는 제1 전극 리드는 서로 동일 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 셀 지그.
제 13 항에 있어서,
k+1 번째 셀 카트리지의 일측 단부에 수납되는 버스바의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀의 제1 전극 리드와 접촉하며,
k+1 번째 셀 카트리지의 타측 단부에 수납되는 버스바의 상부 및 하부는 각각 k+1 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드 및 k 번째 수납되는 전지 셀의 제2 전극 리드와 접촉하는 것을 특징으로 하는 셀 지그.
제 1 항에 따른 셀 지그를 포함하는 전지 모듈.
제 1 항에 따른 셀 지그를 포함하는 이차전지 평가 장치.