KR20220104914A - 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치 - Google Patents

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Abstract

포메이션 장비용 이차전지 컨택장치가 개시된다. 상기 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차전지를 충방전하기 위한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치로서, 충방전 제어보드; 상기 충방전 제어보드의 일면에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 버스바; 상기 복수의 버스바 하부에 배치되는 프로브 픽스쳐 보드; 상기 프로브 픽스쳐 보드 상에 구비되고, 상기 각각의 버스바에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 접속단자; 상기 프로브 픽스쳐 보드 상에서 복수의 접속단자 주변에 다수 배치되며, 일부는 양극의 접속단자에 전기적으로 연결되고 다른 일부는 음극의 접속단자(114a, 114b)에 전기적으로 연결되는 복수의 핀 소켓; 및 상기 복수의 핀 소켓에 결합되며 상기 원통형 2차전지의 상면의 양극판 및 음극판에 접속되는 복수의 프로브 핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

포메이션 장비용 이차전지 컨택장치{SECONDARY BATTERY CONTACT DEVICE FOR FORMATION EQUIPMENT}
본 발명은 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차전지의 충방전을 위한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치에 관한 것이다.
2차 전지는 전기에너지를 방출하여 작용물질이 변화한 후 전지에 전기에너지를 공급, 즉 충전함으로써 작용물질이 재생될 수 있도록 한 것으로, 상기 2차전지의 대표적인 예로는 축전지를 들 수 있다. 이때, 축전지는 양과 음의 전극판과 전해액으로 구성되어 화학작용에 의한 직류기전력을 발생하여 전원으로 사용할 수 있는 장치이다. 이러한 축전지로는 납축전지, 알칼리전지 및 리튬전지 등을 그 예로 들 수 있는데, 현재 높은 에너지 밀도, 경량, 고전압, 무공해, 고출력, 고속충전, 우수한 수명 등의 장점을 지닌 리튬전지가 각광을 받고 있으며, 상기 리튬전지는 리튬이온전지, 리튬이온폴리머전지 및 리튬금속폴리머전지 등으로 분류되고 있다.
이러한 2차 전지는 그 형상에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구분할 수 있다.
원통형 2차 전지는 대부분 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면 및 하면에 각각 구비되는 형태로 제작되었다. 이에 따라, 원통형 2차 전지가 사용되는 장치에서 양극판 및 음극판에 접속되는 단자를 서로 반대 방향에 배치하여야 하는 구조적 제한이 있었다.
이러한 원통형 2차 전지의 구조적 제한을 해결하기 위해 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 새로운 구조의 원통형 2차 전지가 개발되고 있다.
한편, 2차 전지는 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제조되며, 전지 활성화 단계에서는 충방전 장치에 이차전지를 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충전 및 방전을 수행하게 된다. 이와 같이, 전지의 활성화를 위해 충방전 장치를 이용해 소정의 충방전을 실시하는 과정을 포메이션(formation) 공정이라고 한다. 이러한 포메이션 공정을 수행하기 위해 포메이션 장비가 널리 사용되고 있다.
따라서 상기 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차 전지 역시 포메이션 장비를 통해 상기 포메이션 공정을 거치게 된다.
상기 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차 전지의 포메이션 과정을 수행하기 위해 원통형 2차 전지를 트레이 상에 다수 배열하고, 원통형 2차 전지의 상면의 양극판 및 음극판에 충방전을 위한 전원을 인가하기 위해 전원공급장치와 원통형 2차 전지를 전기적으로 연결하여야 한다. 이때, 전원공급장치와 원통형 2차 전지 간의 전기적인 연결은 통상적으로 케이블 및 버스바를 사용하게 된다.
그런데, 이러한 케이블 및 버스바를 통한 전원공급장치와 원통형 2차 전지 간의 전기적인 연결 구조를 구성하는데 많은 시간이 소요되며, 이에 포메이션 장비의 제작이 용이하지 못하며, 케이블의 단선에 따른 포메이션 공정의 오류도 발생하게 되는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 2차전지의 충방전을 위한 전원의 인가를 위해 원통형 2차 전지(10)와의 전기적인 컨택 구조가 간단해지고, 포메이션 장비의 구조가 콤팩트(compact)해지며, 나아가 포메이션 장비의 제작이 용이해질 수 있도록 한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 양극판 및 음극판이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차전지를 충방전하기 위한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치로서, 충방전 제어보드; 상기 충방전 제어보드의 일면에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 버스바; 상기 복수의 버스바 하부에 배치되는 프로브 픽스쳐 보드; 상기 프로브 픽스쳐 보드 상에 구비되고, 상기 각각의 버스바에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 접속단자; 상기 프로브 픽스쳐 보드 상에서 복수의 접속단자 주변에 다수 배치되며, 일부는 양극의 접속단자에 전기적으로 연결되고 다른 일부는 음극의 접속단자(114b)에 전기적으로 연결되는 복수의 핀 소켓; 및 상기 복수의 핀 소켓에 결합되며 상기 원통형 2차전지의 상면의 양극판 및 음극판에 접속되는 복수의 프로브 핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 충방전 제어보드는, 상기 원통형 2차전지를 충방전하는데 필요한 제어신호를 출력하는 메인보드; 및 상기 메인보드에 전기적으로 연결되고, 상기 제어신호에 따라 상기 복수의 프로브 핀과 접속되는 원통형 2차전지에 대해 충방전을 실행하는 채널보드를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접속단자는 BR 단자일 수 있다. BR 단자는 사각 블록 형태의 단자로서, PCB 보드에 납땜되는 타입이며 상기 버스바와 나사 고정에 의해 연결되는 단자이다.
일 실시예에서, 상기 복수의 핀 소켓은, 상기 복수의 접속단자 사이에 배치되어 상기 원통형 2차전지의 양극판에 양극 전압 및 양극 전류를 인가하기 위한 양극 핀 소켓들; 및 상기 양극 핀 소켓들의 외곽에 배치되어 상기 원통형 2차전지의 음극판에 음극 전압 및 음극 전류를 인가하기 위한 음극 핀 소켓들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 다수가 일방향으로 배열되어 다수의 충방전 채널을 형성하고, 다수의 충방전 채널을 형성하는 경우 상기 메인보드는 하나이고 상기 채널보드는 하나의 메인보드에 다수 배열되어 하나의 메인보드에 전기적으로 연결되게 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치를 이용하면 원통형 2차전지의 충방전을 위한 전원의 인가를 위해 원통형 2차전지와의 전기적인 컨택 구조가 간단해지고, 전원공급장치로부터의 전원을 원통형 2차전지로 인가하기 위한 전원인가케이블을 생략할 수 있으므로 포메이션 장비의 구조가 콤팩트(compact)해지며, 나아가 포메이션 장비의 제작이 용이해질 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치의 구성을 나타내는 일부 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 결합 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 프로브 핀이 원통형 2차 전지에 컨택되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 이차전지 컨택장치가 다수 배열되어 다수의 충방전 채널을 형성한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 다수의 충방전 채널을 형성한 이차전지 컨택장치가 포메이션 장비에 장착된 모습을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치의 구성을 나타내는 일부 분리 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 복수의 프로브 핀이 원통형 2차 전지에 컨택되는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 이차전지 컨택장치가 다수 배열되어 다수의 충방전 채널을 형성한 상태를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 다수의 충방전 채널을 형성한 이차전지 컨택장치가 포메이션 장비에 장착된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 양극판(11) 및 음극판(12)이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차 전지(10)를 충방전하기 위한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치로서, 충방전 제어보드(111), 복수의 버스 바(112a, 112b), 프로브 픽스쳐 보드(113), 복수의 접속단자(114a, 114b), 복수의 핀 소켓(115a, 115b) 및 복수의 프로브 핀(116a, 116b)을 포함할 수 있다.
충방전 제어보드(111)는 상기 원통형 2차 전지(10)의 충방전을 제어할 수 있다. 일 예로, 충방전 제어보드(111)는 메인보드(111a) 및 채널보드(111b)를 포함할 수 있다.
메인보드(111a)는 상기 원통형 2차 전지(10)를 충방전하는데 필요한 제어신호를 출력할 수 있다.
채널보드(111b)는 상기 메인보드(111a)에 전기적으로 연결되어, 상기 제어신호에 따라 복수의 프로브 핀(116a, 116b)과 접속되는 원통형 2차 전지(10)에 대해 충방전을 실행하도록 독립된 충전 및 방전 회로를 구비하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 채널보드(111b)는 메인보드(111a)에 접속단자(111c)를 통해 연결될 수 있고, 상기 접속단자(111c)는 BR 단자일 수 있다.
복수의 버스 바(112a, 112b)는 충방전 제어보드(111)의 일면, 즉 상기 채널보드(111b)의 일면에 연결되며, 양극의 버스 바(112a) 및 음극의 버스 바(112b)를 포함할 수 있다.
여기서, 복수의 버스 바(112a, 112b) 및 충방전 제어보드(111)의 배치구조는, 메인보드(111a) 및 채널보드(111b)는 수직하게 세워지고, 각각의 버스 바(112a, 112b)의 수직한 면이 채널보드(111b)에 전기적으로 접속되게 배치될 수 있다.
프로브 픽스쳐 보드(113)는 복수의 버스 바(112a, 112b) 하부에 배치되며, 충방전 제어보드(111)와 직각으로 배치될 수 있고, 상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b) 및 상기 복수의 프로브 핀(116a, 116b)의 배열 및 상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b) 및 상기 복수의 프로브 핀(116a, 116b)과 충방전 제어보드(111) 간의 전기적인 접속을 위한 보드일 수 있다.
복수의 접속단자(114a, 114b)는 상기 프로브 픽스쳐 보드(113) 상에 구비되어 프로브 픽스쳐 보드(113)와 전기적으로 연결되고, 각각의 버스 바(112a, 112b)에 연결되는 양극의 접속단자(114a) 및 음극의 접속단자(114b)를 포함할 수 있다. 일 예로, 복수의 접속단자(114a, 114b)는 BR 단자일 수 있다.
복수의 핀 소켓(115a, 115b)은 상기 프로브 픽스쳐 보드(113) 상에서 복수의 접속단자(114a, 114b) 주변에 다수 배치되며, 일부는 양극의 접속단자(114a)에 전기적으로 연결되고 다른 일부는 음극의 접속단자(114b)에 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 핀 소켓(115a, 115b)은 양극 핀 소켓들(115a) 및 음극 핀 소켓들(115b)을 포함할 수 있다. 일 예로, 양극 핀 소켓들(115a) 및 음극 핀 소켓들(115b)은 각각 4개씩 구비될 수 있다.
상기 양극 핀 소켓들(115a)은 복수의 접속단자(114a, 114b) 사이에 배치되어 상기 원통형 2차 전지(10)의 양극판(11)에 양극 전압 및 양극 전류를 인가할 수 있다. 일 예로, 양극 핀 소켓들(115a)은 4개 구비될 수 있고, 1개의 양극 핀 소켓(115a)은 양극 전압을 인가하기 위한 소켓일 수 있고, 3개의 양극 핀 소켓(151a)은 양극 전류를 인가하기 위한 소켓일 수 있다.
상기 음극 핀 소켓들(115b)은 상기 양극 핀 소켓들(115a)의 외곽에 배치되어 상기 원통형 2차 전지(10)의 음극판(12)에 음극 전압 및 음극 전류를 인가하기 위한 소켓일 수 있다. 일 예로, 음극 핀 소켓들(115b)은 4개일 수 있고, 1개의 음극 핀 소켓(115b)은 음극 전압을 인가하기 위한 소켓일 수 있고, 3개의 음극 핀 소켓(115b)은 음극 전류를 인가하기 위한 소켓일 수 있다.
복수의 프로브 핀(116a, 116b)은 상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b)에 결합되며, 원통형 2차 전지(10)의 상면의 양극판(11)에 접속되는 양극의 프로브 핀(116a) 및 원통형 2차 전지(10)의 상면의 음극판(12)에 접속되는 음극의 프로브 핀(116b)을 포함할 수 있다.
상기 양극의 프로브 핀(116a)은 상기 양극 핀 소켓들(115a)에 탈착 가능하게 결합될 수 있고, 상기 음극의 프로브 핀(116b)은 상기 음극 핀 소켓들(115b)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
한편, 상기 프로브 픽스쳐 보드(113)의 아래에는 절연판(117)이 구비될 수 있고, 상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b)은 상기 절연판(117)을 관통하여 상기 절연판(117) 아래로 끝단부가 돌출될 수 있고, 이러한 복수의 핀 소켓(115a, 115b)에 결합되는 복수의 프로브 핀(116a, 116b)은 절연판(117)의 아래에 배치될 수 있다.
또한, 상기 프로브 픽스쳐 보드(113)에는 온도센서(118)가 구비될 수 있고, 상기 온도센서(118)는 프로브 픽스쳐 보드(113), 접속단자(114a, 114b) 및 버스 바(112a, 112b)의 전기적인 연결 구조를 통해 충방전 제어보드(111)에 전기적으로 연결될 수 있다. 온도센서(118)는 원통형 2차 전지(10)가 충방전될 때 원통형 2차 전지(10)의 온도를 측정할 수 있다.
이러한 구성의 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 도 5에 도시된 바와 같이 다수가 일방향으로 배열되어서 다수의 충방전 채널(101)을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 상기 메인보드(111a)는 하나이고 상기 채널보드(111b)는 하나의 메인보드(111a)에 다수 배열되어 하나의 메인보드(111a)에 전기적으로 연결되게 구성될 수 있다.
이러한 다수 충방전 채널(101)을 형성한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 도 6에 도시된 바와 같이 포메이션 장비에 장착되어 원통형 2차 전지(10)가 각 충방전 채널(101)에 대응되게 배열되어 있는 전지배열 트레이(200)의 상부에 위치하여, 상기 전지배열 트레이(200)가 상승 및 하강하는 것에 의해 상기 전지배열 트레이(200) 상의 원통형 2차 전지(10)들에 컨택되어 충방전 제어보드(111)를 통해 인가되는 충방전을 위한 전원을 인가하고 충방전을 실행할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치를 이용하면 원통형 2차 전지(10)의 충방전을 위한 전원의 인가를 위해 원통형 2차 전지(10)와의 전기적인 컨택 구조가 간단해지고, 전원공급장치로부터의 전원을 원통형 2차 전지(10)로 인가하기 위한 전원인가케이블을 생략할 수 있으므로 포메이션 장비의 구조가 콤팩트(compact)해지며, 나아가 포메이션 장비의 제작이 용이해질 수 있는 이점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 양극판(11) 및 음극판(12)이 원통형 몸체의 상면에 위치하는 원통형 2차전지를 충방전하기 위한 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치로서,
    충방전 제어보드(111);
    상기 충방전 제어보드(111)의 일면에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 버스 바(112a, 112b);
    상기 복수의 버스 바(112a, 112b) 하부에 배치되는 프로브 픽스쳐 보드(113);
    상기 프로브 픽스쳐 보드(113) 상에 구비되고, 상기 각각의 버스 바(112a, 112b)에 연결되는 양극 및 음극의 복수의 접속단자(114a, 114b);
    상기 프로브 픽스쳐 보드(113) 상에서 복수의 접속단자(114a, 114b) 주변에 다수 배치되며, 일부는 양극의 접속단자(114a, 114b)에 전기적으로 연결되고 다른 일부는 음극의 접속단자(114a, 114b)에 전기적으로 연결되는 복수의 핀 소켓(115a, 115b); 및
    상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b)에 결합되며 상기 원통형 2차 전지(10)의 상면의 양극판(11) 및 음극판(12)에 접속되는 복수의 프로브 핀(116a, 116b)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    포메이션 장비용 이차전지 컨택장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충방전 제어보드(111)는,
    상기 원통형 2차전지를 충방전하는데 필요한 제어신호를 출력하는 메인보드(111a); 및
    상기 메인보드(111a)에 전기적으로 연결되고, 상기 제어신호에 따라 상기 복수의 프로브 핀(116a, 116b)과 접속되는 원통형 2차 전지(10)에 대해 충방전을 실행하는 채널보드(111b)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    포메이션 장비용 이차전지 컨택장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접속단자(114a, 114b)는 BR 단자인 것을 특징으로 하는,
    포메이션 장비용 이차전지 컨택장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 핀 소켓(115a, 115b)은,
    상기 복수의 접속단자(114a, 114b) 사이에 배치되어 상기 원통형 2차 전지(10)의 양극판(11)에 양극 전압 및 양극 전류를 인가하기 위한 양극 핀 소켓들(115a); 및
    상기 양극 핀 소켓들(115a)의 외곽에 배치되어 상기 원통형 2차 전지(10)의 음극판(12)에 음극 전압 및 음극 전류를 인가하기 위한 음극 핀 소켓들(115b)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    포메이션 장비용 이차전지 컨택장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포메이션 장비용 이차전지 컨택장치는 다수가 일방향으로 배열되어 다수의 충방전 채널(101)을 형성하고,
    다수의 충방전 채널(101)을 형성하는 경우 상기 메인보드(111a)는 하나이고 상기 채널보드(111b)는 하나의 메인보드(111a)에 다수 배열되어 하나의 메인보드(111a)에 전기적으로 연결되게 구성되는 것을 특징으로 하는,
    포메이션 장비용 이차전지 컨택장치.
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