KR20210138883A - 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법 - Google Patents

전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법 Download PDF

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신중일
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 전지 셀의 전폭방향의 부피 변화 등을 감지하여, 전지 셀의 전폭 방향의 스웰링을 용이하게 측정할 수 있는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법에 관한 것이다.

Description

전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법{CELL JIG FOR DETECTING SWELLING OF BATTERY CELL AND METHOD FOR MEASURING SWELLING OF THE BATTERY CELL USING THE SAME}
본 발명은 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 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 에너지원으로서의 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 밀고, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
이러한 이차전지는 전지케이스 내부에 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 분리막으로 이루어진 전극 조립체가 내장되어 있고, 양극 및 음극 탭들이 두 개의 전극 탭에 용접되어 전지케이스의 외부로 노출되도록 실링되어 있는 구조로 이루어져 있다. 이러한 전극 탭은 외부 장치와 접촉을 통해 전기적으로 연결되고, 이차전지는 전극 탭을 통해 외부 장치에 전력을 공급하거나 외부 장치로부터 전력을 공급받게 된다.
일반적으로, 이차전지는 과충전, 과방전, 과열, 외부의 충격 등에 의해 전지가 비정상적인 상태로 작동되면서 내부에서 가스가 발생할 수 있다. 예를 들어, 과열된 전지는 가스를 발생시키고, 케이스에서 가압된 가스는 전지 요소의 분해반응을 더욱 촉진시켜 계속적인 과열 및 가스 발생을 유발하며, 스웰링(swelling) 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상은 장기간의 사용으로 인해 이차전지가 서서히 열화되는 과정에서도 나타난다. 이에 제품 개발 전 단계인 소재 개발 단계에서 전해액 측면에서의 스웰링 개선을 위한 신규 물질에 대한 스크리닝 평가 방법이 필요하다.
일반적으로, 이차전지 스웰링 테스트는 전지 셀을 고온의 환경에 노출시켜 가스가 발생되는 정도를 평가하게 된다. 도 1은 스웰링 테스트 시 전지 셀의 두께 변화량을 측정하기 위한 두께 측정기를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 두께 측정기(10)는 전지 셀(11)이 안착되기 위한 안착부(12)와 전지 셀(11)의 두께를 측정하기 위한 변이 측정 부재(15)가 안착부(12) 상부에 마련되며, 안착부(12)에 안착된 전지 셀(11)에 압력을 일정하게 가하기 위한 추(13)를 포함한다.
한편, 종래의 이차전지 스웰링 테스트는 전지 셀(11)의 바디에 대한 두께 변화량은 측정하여, 전지 셀(11)의 바디 부분의 스웰링을 측정할 수는 있으나, 전폭 부분의 스웰링을 측정할 수는 없었다.
한국 등록특허 제10-2070684호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀의 전폭 방향의 스웰링을 측정할 수 있는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 전지 셀이 안착되는 하부 플레이트; 하부 플레이트의 양측에 전지 셀의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽; 제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되되, 상기 제1 및 제2 측벽 중 하나 이상에 탄성 가압부재에 의해 체결되는 하나 또는 두 개의 가이드 바; 및 전지 셀의 스웰링(swelling) 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 상기 제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되는 하나의 가이드 바를 포함하며, 상기 가이드 바는, 제1 측벽 또는 제2 측벽과 탄성 가압부재에 의해 체결되는 구조를 갖는다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 상기 제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되되, 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 가이드 바를 포함하며, 제1 측벽 및 제1 가이드 바는 제1 탄성 가압부재에 의해서 체결되고, 제2 측벽 및 제2 가이드 바는 제2 탄성 가압부재에 의해서 체결되는 구조이다.
구체적인 예에서, 상기 가이드 바는, 전지 셀의 측면에 접하도록 배치된다. 아울러, 상기 제1 또는 제2 측벽과 가이드 바, 또는 두 개의 가이드 바 사이의 이격 간격(D1)은, 하부 플레이트에 안착되는 전지 셀의 전폭 길이(D2)와 대비하여 짧거나, 대응되는 구조일 수 있다.
아울러, 상기 탄성 가압부재는 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재 부재일 수 있으며, 변이 측정 부재는, 전지 셀의 스웰링에 따라서 가이드 바의 이동 거리를 측정하거나 압력을 측정하는 센서일 수 있다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 전지 셀의 상부면에 위치하는 상부 플레이트; 및 상부 플레이트에 설치되어, 전지 셀의 두께 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함한다. 아울러, 상기 상부 플레이트에 배치되어 상기 전지 셀에 일정한 압력을 인가하는 추(weight)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 및 제2 측벽과 가이드 바의 높이는, 하부 플레이트에 안착되는 전지 셀의 두께보다 작은 구조를 갖을 수 있다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전부를 더 포함한다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정 방법은 상기 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 하부 플레이트에 전지 셀을 안착시켜, 충방전에 따른 전지 셀에 스웰링을 유도하고, 상기 전지 셀의 스웰링 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀의 전폭 변화량을 측정한다.
나아가, 상기 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 단계에서, 상기 전지 셀의 두께 변화량을 측정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법에 따르면, 전지 셀의 전폭방향의 부피 변화 등을 감지하여, 전지 셀의 전폭 방향의 스웰링을 용이하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래의 스웰링 테스트 시 전지 셀의 두께 변화량을 측정하기 위한 두께 측정기를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
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.
본 발명은 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 전지 셀이 안착되는 하부 플레이트; 하부 플레이트의 양측에 전지 셀의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽; 제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되되, 상기 제1 및 제2 측벽 중 하나 이상에 탄성 가압부재에 의해 체결되는 하나 또는 두 개의 가이드 바; 및 전지 셀의 스웰링(swelling) 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함하는 구조를 갖는다.
일반적으로, 종래의 이차전지 스웰링 테스트는 전지 셀의 바디에 대한 두께 변화량을 측정하여, 전지 셀의 바디 부분의 스웰링을 측정할 수는 있었으나, 전지 셀의 전폭 부분의 스웰링은 측정할 수 없었다.
이에, 본 발명에서는 전지 셀의 전폭 방향의 스웰링을 측정할 수 있는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 제공한다.
이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그 및 이를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 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 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 하부 플레이트(110), 측벽(120), 가이드 바(130), 탄성 가압부재(140) 및 변이 측정 부재(150)를 포함하여 구성된다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 전지 셀(11)이 안착되는 하부 플레이트(110); 하부 플레이트(110)의 양측에 전지 셀(11)의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽(121, 122); 제1 및 제2 측벽(121, 122) 사이에 전지 셀(11)의 길이 방향을 따라 배치되되, 상기 제1 및 제2 측벽(121, 122) 중 하나 이상에 탄성 가압부재(140)에 의해 체결되는 하나 또는 두 개의 가이드 바(130); 및 전지 셀(11)의 스웰링(swelling) 현상에 따른 가이드 바(130)의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(11)의 전폭 변화량을 측정하는 변이 측정 부재(150)를 포함한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 제1 및 제2 측벽(121, 122) 사이에 전지 셀(11)의 길이 방향을 따라 배치되는 하나의 가이드 바(130)를 포함하며, 상기 가이드 바(130)는, 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 탄성 가압부재(140)에 의해 체결되는 구조이다.
구체적인 예에서, 전지 셀(11)은 하부 플레이트(110) 상에 안착되는 것으로, 제1 측벽(121)과 가이드 바(130) 사이, 또는 제2 측벽(122)과 가이드 바(130) 사이에 안착된다. 보다 구체적으로, 상기 전지 셀(11)은 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 가이드 바(130) 사이에 배치되되, 탄성 가압부재(140)가 체결된 가이드 바(130)의 면과는 반대면에 배치된다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는 상기 전지 셀(11)에서 스웰링 현상이 발생하게 되면, 전지 셀(11)의 부피가 변하게 된다. 이에 따라, 상기 전지 셀(11)은 전폭 방향으로 스웰링이 진행되어, 상기 전지 셀(11)은 가이드 바(130)를 바깥 방향으로 밀어내게 된다. 그리고, 상기 가이드 바(130)에 설치된 변이 측정 부재(150)는 상기 가이드 바(130)의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀(11)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는 전지 셀(11)의 전폭방향의 부피 변화 등을 감지하여, 전지 셀(11)의 전폭 방향의 스웰링을 용이하게 측정할 수 있다.
이때, 상기 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 가이드 바(130), 또는 두 개의 가이드 바(130) 사이의 이격 간격(D1)은, 하부 플레이트(110)에 안착되는 전지 셀(11)의 전폭 길이(D2)와 대비하여 짧거나, 대응되는 구조일 수 있다. 여기서, 상기 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 가이드 바(130) 사이의 이격 간격(D1) 또는 두 개의 가이드 바(130) 사이의 이격 간격(D1)은 전지 셀(11)이 안착되는 영역의 간격을 의미한다.
이에 따라, 상기 가이드 바(130)는 전지 셀(11)의 측면에 접하는 구조일 수 있다. 예를 들어, 하나의 가이드 바(130)를 포함하는 경우, 상기 하나의 가이드 바(130)는 전지 셀(11)의 일측면에 접하는 구조이며, 두 개의 가이드 바(130)를 포함하는 경우, 각각의 가이드 바(130)는 전지 셀(11)의 양측면에 접하는 구조일 수 있다. 나아가, 상기 탄성 가압부재(140)에 의해 상기 전지 셀(11)의 양측면에는 일정한 압력이 인가될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 탄성 가압부재(140)는 하나 이상 포함할 수 있다. 구체적인 예에서, 측벽(120)과 가이드 바(130) 사이에 설치되는 탄성 가압부재(140)는 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는 하나의 가이드 바(130)를 포함하는 경우, 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 가이드 바(130)는 두 개 이상의 탄성 가압부재(140)에 의해서 체결될 수 있다. 이는 상기 측벽(120)과 가이드 바(130)를 서로 평행하게 배열시키기 위함이고, 상기 전지 셀(11)의 스웰링이 발생할 때, 가이드 바(130)의 일 부분만 이동하는 것을 방지하기 위함이다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)의 탄성 가압부재(140)는 전지 셀(11)이 안착된 방향으로 일정한 압력을 가하는 부재일 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 탄성 가압부재(140)는, 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재 부재이며, 예를 들어, 상기 탄성 가압부재(140)는 코일 스프링일 수 있다. 상기 코일 스프링은 압축력에 저항하는 힘을 가진 스프링으로 압축 스프링을 의미한다.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 변이 측정 부재(150)를 포함한다. 상기 변이 측정 부재(150)는 가이드 바(130)에 설치될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 변이 측정 부재(150)는 전지 셀(11)의 스웰링에 따라서 가이드 바의 이동 거리를 측정하거나 압력을 측정하는 센서이다. 예를 들어, 상기 변이 측정 부재(150)는 가이드 바(130)에 설치되어, 탄성 가압부재가 설치된 가이드 바(130)와 측벽(120) 사이의 간격 변화를 감지하여, 전지 셀의 전폭 변화량을 측정할 수 있다. 또는, 가이드 바(130)에 작용하는 압력 등을 감지하여 전지 셀의 전폭 변화량을 측정할 수 있다.
아울러, 상기 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 상기 전지 셀(11)과 전기적으로 연결되는 충방전부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 충방전부는, 전지 셀(11)로 충전 전원을 공급하거나, 전지 셀(11)로부터 방전 전원을 공급받을 수 있다. 여기서, 전지 셀(11)로 충전 전원을 공급한다는 것은 반드시 전지 셀(11)을 완충시키기 위한 정도의 충분한 전원을 공급한다는 의미로 한정되는 것은 아니다. 전지 셀(11)로부터 방전 전원을 공급받는다는 의미도 마찬가지로 사용될 수 있으므로 반복된 설명은 생략하도록 한다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는, 두 개의 가이드 바(130)를 포함한다. 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는, 제1 및 제2 측벽(121, 122) 사이에 전지 셀(11)의 길이를 따라 배치되되, 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 가이드 바(130)를 포함한다. 이때, 제1 측벽(121) 및 제1 가이드 바(130)는 제1 탄성 가압부재(140)에 의해서 체결되고, 제2 측벽(122) 및 제2 가이드 바(130)는 제2 탄성 가압부재(140)에 의해서 체결되는 구조를 갖는다.
또 다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)는, 전지 셀(11)의 전폭 변화량을 측정함과 동시에 두께 변화량을 측정할 수 있다. 구체적인 예에서, 전지 셀(11)의 상부면에 위치하는 상부 플레이트; 및 상부 플레이트에 설치되어, 전지 셀(11)의 두께 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함한다. 이때, 상부 플레이트에 배치되어 상기 전지 셀에 일정한 압력을 인가하는 추(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 상부 플레이트가 소정의 무게를 갖는 추(weight)일 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 측벽(121, 122)과 가이드 바(130)의 높이는, 하부 플레이트(110)에 안착되는 전지 셀(11)의 두께보다 작은 구조인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(10)에 안착된 전지 셀(11)에 스웰링 현상이 발생하게 되면, 상기 전지 셀(31)의 부피가 변하게 되고, 이에 따라 가이드 바(130)는 전지 셀(11)이 안착된 영역과는 반대 측 영역으로 이동하게 된다. 아울러, 상부 플레이트 또한 전지 셀이 위치하는 영역과 반대측 영역인 상부측으로 이동하게 된다. 이때, 상기 가이드 바(130)에 설치된 변이 측정 부재(150)는 가이드 바(130)의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(11)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다. 또한, 상기 상부 플레이트에 설치된 변이 측정 부재(150)는 상부 플레이트의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀(11)의 높이 변화량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그를 이용한 전지 셀의 스웰링 측정 방법을 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정 방법은 상기 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 하부 플레이트에 전지 셀을 안착시켜, 충방전에 따른 전지 셀에 스웰링을 유도하고, 상기 전지 셀의 스웰링 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀의 전폭 변화량을 측정한다.
나아가, 상기 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 단계에서, 상기 전지 셀의 두께 변화량을 측정하는 과정을 더 포함할 수 있다. 상기 전지 셀의 전폭 변화량과 전지 셀의 두께 변화량 측정 과정은 앞서 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 다양한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시형태)
도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(100)는 전지 셀(11)이 안착되는 하부 플레이트(110), 하부 플레이트(110)의 양측에 전지 셀(11)의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽(121, 122), 제1 및 제2 측벽(121, 122) 사이에 전지 셀(11)의 길이 방향을 따라 배치되는 가이드 바(130)룰 포함하여 구성된다. 한편, 상기 가이드 바(130)는 제1 또는 제2 측벽(121, 122)과 탄성 가압부재(140)에 의해 체결된다.
이때, 상기 제1 또는 제2 측벽(121, 122) 과 가이드 바(130) 사이의 이격 간격은 하부 플레이트(110)에 안착되는 전지 셀(11)의 전폭 길이와 대비하여 짧거나 대응되는 구조이며, 상기 가이드 바(130)는 전지 셀(11)의 측면에 접하도록 배치될 수 있다.
아울러, 상기 가이드 바(130)에는 가이드 바(130)의 이동 또는 압력을 감지하는 변이 측정 부재(150)가 설치된다.
구체적으로, 전지 셀(11)은 제1 또는 제2 측벽(121, 122) 사이에 배치되되, 탄성 가압부재(140)가 설치되지 않은 가이드 바(130)의 반대측면에 배치된다. 그리고, 상기 전지 셀(11)의 스웰링 현상이 발생하게 되면, 가이드 바(130)가 탄성 가압부재(140)가 위치한 측으로 이동하게 된다. 이때, 상기 가이드 바(130)에 설치된 변이 측정 부재(150)는 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(11)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 5은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 5을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(200)는 전지 셀(21)이 안착되는 하부 플레이트(210), 하부 플레이트(210)의 양측에 전지 셀(21)의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽(221, 222), 제1 및 제2 측벽(221, 222) 사이에 전지 셀(21)의 길이 방향을 따라 배치되되, 서로 이격되어 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)를 포함하여 구성된다. 이때, 측벽(220)과 가이드 바(230)는 탄성 가압부재(240)에 의해 체결된다.
구체적으로, 제1 측벽(221) 및 제1 가이드 바(231)는 제1 탄성 가압부재(241)에 의해서 체결되고, 제2 측벽(222) 및 제2 가이드 바(232)는 제2 탄성 가압부재(240)에 의해서 체결된다.
이때, 제1 및 제2 가이드 바(231, 232) 사이의 이격 간격은 하부 플레이트(210)에 안착되는 전지 셀(21)의 전폭 길이와 대비하여 짧거나 대응되는 구조이며, 상기 가이드 바(230)는 전지 셀(21)의 측면에 접하도록 배치될 수 있다.
아울러, 상기 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)에는 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)의 이동 또는 압력을 감지하는 변이 측정 부재(250)가 설치된다. 예를 들어, 상기 변이 측정 부재(250)는 상기 제1 및 가이드 바(231, 232)에 각각 설치될 수 있다.
구체적으로, 전지 셀(21)은 제1 및 제2 가이드 바(231, 232) 사이에 배치된다. 그리고, 상기 전지 셀(21)의 스웰링 현상이 발생하게 되면, 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)는 각각 제1 및 제2 측벽(221, 222)이 위치한 측으로 이동하게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)에 설치된 변이 측정 부재(250)는 제1 및 제2 가이드 바(231, 232)의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(21)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 6은 본 발명의 또 다른 하나의 실시예에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 모식도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(300)는 전지 셀(31)이 안착되는 하부 플레이트(310), 하부 플레이트(310)의 양측에 전지 셀(31)의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽(321, 322), 제1 및 제2 측벽(321, 322) 사이에 전지 셀(31)의 길이 방향을 따라 배치되되, 서로 이격되어 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)를 포함하여 구성된다. 이때, 측벽(320)과 가이드 바(330)는 탄성 가압부재(340)에 의해 체결된다.
구체적으로, 제1 측벽(321) 및 제1 가이드 바(331)는 제1 탄성 가압부재(341)에 의해서 체결되고, 제2 측벽(322) 및 제2 가이드 바(332)는 제2 탄성 가압부재(340)에 의해서 체결된다.
이때, 제1 및 제2 가이드 바(331, 332) 사이의 이격 간격은 하부 플레이트(310)에 안착되는 전지 셀(31)의 전폭 길이와 대비하여 짧거나 대응되는 구조이며, 상기 가이드 바(330)는 전지 셀(31)의 측면에 접하도록 배치될 수 있다.
아울러, 상기 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)에는 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)의 이동 또는 압력을 감지하는 변이 측정 부재(350)가 설치된다. 구체적으로, 제1 및 제2 가이드 바(331, 332) 사이에 위치하는 전지 셀(31)의 스웰링 현상이 발생되면, 상기 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)에 설치된 변이 측정 부재(250)는 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(31)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(300)는, 앞서 설명한 바와 같이, 전지 셀(31)의 전폭 변화량을 측정할 수 있으며, 이와 동시에 전지 셀(31)의 두께 변화량도 측정할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(300)는, 전지 셀(31)의 상부면에 위치하는 상부 플레이트(360) 및 상기 상부 플레이트(360)에 설치되어, 전지 셀(31)의 두께 변화량을 측정하는 변이 측정 부재(350)를 포함한다. 상기 상부 플레이트(360)는 전지 셀(31)의 넓은 상부 표면과 대면하여 접촉하도록 구성된다. 한편, 상기 상부 플레이트(360)의 상부에는 전지 셀(31)에 일정한 압력을 인가하는 추(weight)를 더 포함한다. 이때, 상기 상부 플레이트(360)는 소정의 무게를 갖는 추일 수 있다.
아울러, 상기 상부 플레이트(360)의 상부에는 상기 상부 플레이트(360)와 소정간격 이격되는 고정 플레이트(370)를 포함한다. 구체적으로, 상기 하부 플레이트(310), 상부 플레이트(360) 및 고정 플레이트(370)는 순차적으로 배열되되, 각 모서리 부분에 위치하는 고정바(371)에 의해서 체결될 수 있다. 이때, 상기 하부 플레이트(310)와 고정 플레이트(370)는 고정바(371)에 의해서 고정된 형태이며, 상기 상부 플레이트(370)는 전지 셀(31)의 두께 방향을 따라 이동하는 구조이다. 예를 들어, 상기 상부 플레이트(370)의 이동에 따라 상부 플레이트(360)와 고정 플레이트(370) 사이의 변화되는 거리를 감지하고, 전지 셀(31)의 두께를 측정하여 전지 셀(31)의 두께 방향에 대한 스웰링을 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전지 셀(31)의 스웰링 현상이 발생하게 되면, 상기 전지 셀(31)의 부피가 변하게 되고, 이에 따라 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)는 각각 제1 및 제2 측벽(321, 322)이 위치한 측으로 이동하게 된다. 아울러, 이와 동시에 상부 플레이트(360) 또한 상부 방향으로 이동하게 된다. 이때, 상기 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)에 설치된 변이 측정 부재(350)는 제1 및 제2 가이드 바(331, 332)의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀(31)의 전폭 변화량을 측정할 수 있다. 이와 동시에, 상기 상부 플레이트(360)에 설치된 변이 측정 부재(350)는 상부 플레이트(360)의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀(31)의 높이 변화량을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그(300)는 전지 셀(31)의 전폭 변화량을 측정할 수 있으며, 이와 동시에 전지 셀(31)의 두께 변화량도 측정할 수 있다.
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: 두께 측정기
11, 21, 31: 전지 셀
12: 안착부
13: 추
100, 200, 300: 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그
110, 210, 310: 하부 플레이트
120, 220, 320: 측벽
121, 221, 321: 제1 측벽
122, 222, 322: 제2 측벽
130, 230, 330: 가이드 바
231, 331: 제1 가이드 바
232, 332: 제2 가이드 바
140, 240, 340: 탄성 가압부재
15, 150, 250, 350: 변이 측정 부재
360: 상부 플레이트

Claims (14)

  1. 전지 셀이 안착되는 하부 플레이트;
    하부 플레이트의 양측에 전지 셀의 길이 방향을 따라 각각 배치되는 제1 및 제2 측벽;
    제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되되, 상기 제1 및 제2 측벽 중 하나 이상에 탄성 가압부재에 의해 체결되는 하나 또는 두 개의 가이드 바; 및
    전지 셀의 스웰링(swelling) 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함하는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되는 하나의 가이드 바를 포함하며,
    상기 가이드 바는, 제1 또는 제2 측벽과 탄성 가압부재에 의해 체결되는 구조인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1 및 제2 측벽 사이에 전지 셀의 길이 방향을 따라 배치되되, 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 가이드 바를 포함하며,
    제1 측벽 및 제1 가이드 바는 제1 탄성 가압부재에 의해서 체결되고,
    제2 측벽 및 제2 가이드 바는 제2 탄성 가압부재에 의해서 체결되는 구조인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가이드 바는, 전지 셀의 측면에 접하도록 배치되는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  5. 제 3 항에 있어서,
    제1 또는 제2 측벽과 가이드 바, 또는 두 개의 가이드 바 사이의 이격 간격(D1)은,
    하부 플레이트에 안착되는 전지 셀의 전폭 길이(D2)와 대비하여 짧거나, 대응되는 구조인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제1 및 제2 측벽 중 하나 이상에 체결되는 탄성 가압부재는, 두 개 이상 설치되는 구조인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  7. 제 1 항에 있어서,
    탄성 가압부재는, 코일 스프링, 판 스프링 또는 고무소재 부재인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  8. 제 1 항에 있어서,
    변이 측정 부재는, 전지 셀의 스웰링 현상에 따라서 가이드 바의 이동 거리를 측정하거나 압력을 측정하는 센서인 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  9. 제 1 항에 있어서,
    전지 셀의 상부면에 위치하는 상부 플레이트; 및
    상부 플레이트에 설치되어, 전지 셀의 두께 변화량을 측정하는 변이 측정 부재를 포함하는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상부 플레이트에 배치되어 상기 전지 셀에 일정한 압력을 인가하는 추(weight)를 더 포함하는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  11. 제 9 항에 있어서,
    제1 및 제2 측벽과 가이드 바의 높이는, 하부 플레이트에 안착되는 전지 셀의 두께보다 작은 구조를 갖는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  12. 제 1 항에 있어서,
    전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그는, 상기 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전부를 더 포함하는 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그.
  13. 제 1 항에 따른 전지 셀의 스웰링 측정용 셀 지그의 하부 플레이트에 전지 셀을 안착시켜, 충방전에 따른 전지 셀에 스웰링을 유도하고,
    상기 전지 셀의 스웰링 현상에 따른 가이드 바의 이동 또는 압력을 감지하여, 전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 전지 셀의 스웰링 측정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    전지 셀의 전폭 변화량을 측정하는 단계에서, 상기 전지 셀의 두께 변화량을 측정하는 과정을 더 포함하는 전지 셀의 스웰링 측정 방법.
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