KR20220040198A - 이차 전지 검사 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치는, 본체부; 상기 본체부와 연결되고 상측으로 돌출 형성되고 이차 전지의 내부와 연결되는 관통부; 및 상기 관통부와 연결되고 상기 본체부 내부에 형성된 압력 측정부를 포함하고, 상기 압력 측정부는 실리콘 고무를 포함하고, 상기 실리콘 고무의 파단 압력을 통해 상기 이차 전지로부터 발생하는 가스의 압력을 추정한다.

Description

이차 전지 검사 장치 및 방법{INSPECTING APPARATUS AND METHOD FOR SECONDARY BATTERY}

본 발명은 이차 전지 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 이차 전지의 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.

전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리롤형, 스택형 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 형태이고, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 형태이며, 스택/폴딩형은 젤리-롤형과 스택형의 복합 구조이다. 그 중 젤리롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.

한편, 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.

원통형 전지는 고온 보관시 전지 내부 전해액의 부반응에 의해 가스가 발생할 수 있고, 해당 가스의 압력에 의해 CID(Current Interrupt Device)가 개방되어 전류가 차단될 수 있다. 이때 상기 가스의 압력을 측정하는 방법으로 압력 측정 지그를 이용하는 방법이 있긴 하나, 측정 지그의 제작에 비용이 많이 들며, 측정 방법에 어려움이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 원통형 전지의 내부에서 발생하는 가스의 압력을 쉽게 측정할 수 있는 이차 전지 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치는, 본체부; 상기 본체부와 연결되고 상측으로 돌출 형성되고 이차 전지의 내부와 연결되는 관통부; 및 상기 관통부와 연결되고 상기 본체부 내부에 형성된 압력 측정부를 포함하고, 상기 압력 측정부는 실리콘 고무를 포함하고, 상기 실리콘 고무의 파단 압력을 통해 상기 이차 전지로부터 발생하는 가스의 압력을 추정한다.

상기 실리콘 고무는 상기 가스의 압력에 따라 파단될 수 있다.

상기 관통부의 상단은 뾰족하게 형성될 수 있다.

상기 본체부는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다.

상기 관통부는 상기 본체부의 상측 가운데 부분과 연결될 수 있다.

상기 실리콘 고무는 상기 관통부를 통해 배출되는 가스의 배출 방향 상에 형성될 수 있다.

상기 실리콘 고무의 재질을 달리하여 상기 파단 압력이 조절될 수 있다.

상기 이차 전지는 원통형 이차 전지일 수 있다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 방법은, 이차 전지에 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계; 이차 전지 검사 장치가 연결된 이차 전지를 고온에 보관하는 단계; 및 이차 전지 검사 장치 내부에 위치한 실리콘 고무가 파단되는 시점의 파단 압력을 바탕으로 상기 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 이차 전지에 상기 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계에서, 상기 이차 전지 검사 장치의 관통부 상단을 상기 이차 전지의 하단부에 관통시켜 이차 전지 내부와 이차 전지 검사 장치 내부를 연결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치 및 방법은, 원통형 전지의 바닥을 뚫어 발생하는 가스의 압력에 의해 다양한 압력 강도를 지닌 실리콘 고무가 파단되는 시점을 고려하여 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 측정할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다", "이루어진다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 측정하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 본 실시예에 따른 이차 전지 검사 장치는, 본체부(100), 본체부(100)와 연결되고, 상측으로 돌출 형성되고 이차 전지의 내부와 연결되는 관통부(200) 및 관통부(200)와 연결되고 본체부(100) 내부에 형성된 압력 측정부(300)를 포함한다.

이차 전지(B)는 원통형으로 형성될 수 있다. 이차 전지의 내부에는 젤리롤 형태의 전극 조립체가 삽입될 수 있다. 전극 조립체는 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되고, 이를 권취한 젤리롤 형태의 구조로 형성될 수 있다. 전극 조립체는 원통형 형태의 전지 케이스 내부에 삽입될 수 있다. 전지 케이스의 내부에는 전극 조립체와 함께 전해액이 삽입될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 압력 측정부(300)는 실리콘 고무를 포함하고, 실리콘 고무의 파단 압력을 통해 이차 전지로부터 발생하는 가스의 압력을 추정할 수 있다.

종래에는 이차 전지 내부 가스의 압력을 측정하기 위해 측정 지그 등의 장치를 별도로 제작하여 사용하였으나, 측정 장비 제작에 비용이 많이 들며, 측정 방법 또한 어려움이 있다. 이에 본 실시예에 따르면, 본체부(100), 관통부(200) 및 압력 측정부(300)에 형성된 실리콘 고무로 단순하게 구성된 이차 전지 검사 장치를 통해 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 손쉽게 추정할 수 있다.

압력 측정부(300)에 형성된 실리콘 고무는 가스의 압력에 따라 파단될 수 있다. 이때, 파단 압력을 견디는 실리콘 고무의 재질을 달리하여, 파단되는 압력을 조절할 수 있다. 이를 통해 다양한 압력 기준을 적용하여 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 측정할 수 있다.

본체부(100)는 중공의 원통 형상으로 형성될 수 있다. 관통부(200)를 통해 빠져나온 이차 전지 내부의 가스는 본체부(100) 내부의 공간을 통해 본체부(100) 하단에 형성된 압력 측정부(300)로 전달될 수 있다. 이를 통해 압력 측정부(300)에 형성된 실리콘 고무가 가스의 압력을 받아 파단될 수 있다.

또한 압력 측정부(300)가 관통부(200) 및 본체부(100)의 하단에 형성됨으로써, 관통부(200)를 통해 이차 전지로부터 배출되는 가스의 배출 방향 상에 실리콘 고무가 형성되므로, 관통부(200)를 통과한 가스가 본체부(100)를 지나 실리콘 고무에 직접적인 압력을 가하게 됨으로써 이차 전지 내부의 가스의 압력을 보다 정확하게 추정할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 실리콘이 파단되는 시점을 통해 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 추정할 수 있다. 예를 들면, 1bar의 압력을 견딜 수 있도록 제작된 실리콘 고무의 재질이 고온 보관시 이차 전지에서 발생된 가스가 1bar를 넘어갈 경우 파단될 수 있다. 이를 바탕으로 이차 전지 내부에서 발생된 가스의 압력이 1bar 이상인 점을 추정할 수 있다. 따라서, 이차 전지 내부에서 발생되는 가스의 압력보다 낮은 수준의 실리콘 고무를 사용하여 고온 보관 시점에 따른 발생 가스의 압력을 추정할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 관통부(200)는 본체부(100)의 상측 가운데 부분과 연결될 수 있다. 본체부(100)는 관통부(200)를 중심으로 대칭인 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 관통부(200)를 통과한 가스가 압력 측정부(300)를 향해 균일하게 전달되어 보다 정확한 가스 압력 추정이 가능토록 할 수 있다.

관통부(200)의 상단은 뾰족하게 형성될 수 있다. 관통부(200)의 상단은 이차 전지(B)의 하단부를 뚫어, 이차 전지(B) 내부의 가스가 관통부로 배출되도록 할 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지 검사 방법에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지 검사 방법은, 이차 전지(B)에 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계, 이차 전지 검사 장치가 연결된 이차 전지를 고온에 보관하는 단계 및 이차 전지 검사 장치 내부에 위치한 실리콘 고무가 파단되는 시점의 파단 압력을 바탕으로 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 추정하는 단계를 포함한다.

본 실시예에 따르면, 이차 전지에 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계에서, 도 2에 도시된 바와 같이 이차 전지 검사 장치의 관통부(200) 상단을 이차 전지의 하단부에 관통시켜 이차 전지 내부와 이차 전지 검사 장치의 내부를 연결할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

B: 이차 전지
100: 본체부
200: 관통부
300: 압력 측정부

Claims (10)

1. 본체부;
   상기 본체부와 연결되고 상측으로 돌출 형성되고 이차 전지의 내부와 연결되는 관통부; 및
   상기 관통부와 연결되고 상기 본체부 내부에 형성된 압력 측정부를 포함하고,
   상기 압력 측정부는 실리콘 고무를 포함하고, 상기 실리콘 고무의 파단 압력을 통해 상기 이차 전지로부터 발생하는 가스의 압력을 추정하는 이차 전지 검사 장치.
2. 제1항에서,
   상기 실리콘 고무는 상기 가스의 압력에 따라 파단되는 이차 전지 검사 장치.
3. 제1항에서,
   상기 관통부의 상단은 뾰족하게 형성된 이차 전지 검사 장치.
4. 제1항에서,
   상기 본체부는 중공의 원통 형상으로 형성된 이차 전지 검사 장치.
5. 제4항에서,
   상기 관통부는 상기 본체부의 상측 가운데 부분과 연결되는 이차 전지 검사 장치.
6. 제1항에서,
   상기 실리콘 고무는 상기 관통부를 통해 배출되는 가스의 배출 방향 상에 형성되는 이차 전지 검사 장치.
7. 제1항에서,
   상기 실리콘 고무의 재질을 달리하여 상기 파단 압력이 조절되는 이차 전지 검사 장치.
8. 제1항에서,
   상기 이차 전지는 원통형 이차 전지인 이차 전지 검사 장치.
9. 이차 전지에 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계;
   이차 전지 검사 장치가 연결된 이차 전지를 고온에 보관하는 단계; 및
   이차 전지 검사 장치 내부에 위치한 실리콘 고무가 파단되는 시점의 파단 압력을 바탕으로 상기 이차 전지 내부에서 발생하는 가스의 압력을 추정하는 단계를 포함하는 이차 전지 검사 방법.
10. 제9항에서,
    상기 이차 전지에 상기 이차 전지 검사 장치를 연결하는 단계에서,
    상기 이차 전지 검사 장치의 관통부 상단을 상기 이차 전지의 하단부에 관통시켜 이차 전지 내부와 이차 전지 검사 장치 내부를 연결하는 이차 전지 검사 방법.
    

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