KR20230018562A - 전지 케이스 분석 장치 - Google Patents

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최낙희
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본 발명은 전지 케이스 분석 장치에 관한 것으로, 전지 케이스의 내구도를 분석하기 위한 전지 케이스 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

전지 케이스 분석 장치{APPARATUS FOR ANALYZING FOR CASE OF BATTERY}
본 발명은 전지 케이스 분석 장치에 관한 것으로, 전지 케이스의 내구도를 분석하기 위한 전지 케이스 분석 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 파우치(pouch) 형, 캔(can) 형 등의 다양한 케이스를 사용하는 포장 용기 방법을 통해 전지 소재(양극, 음극, 전해액, 분리막 등)를 담는 방식으로 생산되고 있다. 이를 통해 외부의 수분, 산소 등의 반응을 차단시켜 전지의 부반응을 억제할 수 있다.
하지만, 전지는 전기화학, 열역학적 반응 등에 따라 전해액 등의 유기 화합물이 분해되어 가스를 발생하게 되며, 이때, 과량의 가스가 발생하게 되면 전지 케이스 내부가 허용하는 용량보다 더 많이 발생된 가스로 인해서, 전지 케이스 내부 압력이 상승하게 되고, 전지 케이스에 스웰링(swelling)이 발생하거나 실링(sealing) 부위에서 벤팅(venting) 현상이 발생할 수 있다.
이러한 현상들은 전지의 성능 유지에 큰 영향을 끼치기 때문에 전지 케이스 내부 가스량 차이에 따른 전지 케이스 내부 압력 변화에 대한 분석, 전지 케이스에 허용 가능한 가스 량 및 한계압에 대한 분석 등이 필요하다. 이와 같은 분석 자료는 전지 케이스 설계에 있어 중요한 판단 및 평가 자료로 활용할 수 있다.
전지 케이스의 한계압 등의 측정에 있어서, 전지 케이스 내부에서 자체적으로 발생하는 가스로 한계압 등을 측정하는 것은 상당 시간이 필요할 수 있다. 따라서, 전지 외부에서 가스를 주입하여 전지 케이스의 한계압 등을 측정할 수 있다.
외부에서 전지 케이스 내부에 가스를 주입하는 기술로 여러 방법이 적용되고 있지만 실제 전지의 상태 조건 모사 및 전지 케이스 내부에 가스를 리크 없이(0 ppm 이하) 주입하여 가스 량과 압력 변화를 실시간으로 분석하는 것에는 어려움이 있다.
본 발명은 전지 케이스 분석 장치에 관한 것으로, 전지 케이스의 내구도를 분석하기 위한 전지 케이스 분석 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는,
전지 케이스의 상측면에 형성된 주입홀을 덮으며 상기 전지 케이스의 상측면에 하측면이 밀착되고 내부에 가스 주입 유로 및 진공 형성 유로가 형성되는 실링부;
상기 실링부의 상측면에 형성된 상기 가스 주입 유로의 입구에 연결되는 가스 주입 라인;
상기 실링부의 상측면에 형성된 상기 진공 형성 유로의 출구에 연결되는 진공 형성 라인;
상기 가스 주입 라인을 통해 상기 전지 케이스 내부에 가스를 주입하는 가스 공급부; 및
상기 진공 라인에 연결되어 상기 실링부의 상기 하측면에 형성된 진공 형성 홈에 진공을 형성하는 진공 펌프를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 상기 실링부의 하측면에는, 상기 주입홀과 대면하는 상기 가스 주입 유로의 출구와, 상기 주입홀 및 상기 가스 주입 유로의 출구의 직경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제1 실링 부재가 삽입되는 제1 실링 홈과, 상기 제1 실링 홈의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 상기 진공 형성 유로의 입구가 연결되는 상기 진공 형성 홈과, 상기 진공 형성 홈의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제2 실링 부재가 삽입되는 제2 실링 홈이 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 상기 제1 실링 부재 및 상기 제2 실링 부재는 O-링(O-ring)인 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는,
상기 전지 케이스의 상측면에 밀착되는 상부 지그;
상기 전지 케이스의 하측면에 밀착되는 하부 지그 및
상기 상부 지그와 상기 하부 지그의 상대적인 위치를 고정하는 고정부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치에서 상기 상부 지그에는 상기 상부 지그를 상하 방향으로 관통하는 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀에는 상기 실링부가 삽입되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 상기 상부 지그의 상측면에는 상기 삽입홀을 일부 덮으며 하측면의 일부가 상기 실링부의 상측면의 일부와 대면하는 플랜지부가 장착되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치에서 상기 플랜지부의 하측면과 상기 실링부의 상측면은 상하 방향으로 일정 거리 이격되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 상기 가스 주입 라인에는 압력 게이지가 마련되고, 상기 압력 게이지는 상기 전지 케이스 내부 압력을 측정하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 상기 압력 게이지로 측정되는 압력 값이 설정 압력 값 이상일 때, 상기 진공 펌프는 작동을 중단하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치에서 상기 플랜지부의 하측면과 상기 실링부의 상측면 간의 이격 거리는 0.2 mm 내지 1 mm 인 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 상기 전지 케이스, 상기 상부 지그, 상기 하부 지그 및 상기 실링부를 내부의 가열 공간에 수용하고, 상기 가열 공간의 온도가 조절되는 오븐부를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 상기 가스 주입 라인에는 상기 전지 케이스 내부로 주입되는 가스량을 조절하는 질량 흐름 제어기(mass flow controller)가 마련되는 것일 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 장치는 전지 케이스 분석 중 전지 케이스가 변형하여 전지 케이스 표면의 평탄도가 틀어지더라도 전기 케이스와 가스 주입 라인 간의 실링이 견고하게 유지될 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 장치는 전지 케이스와 가스 주입 라인 간의 실링이 단시간 내에 달성 가능하여 분석 준비에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 장치는 공정 단순화로 휴먼 에러 및 전지 케이스의 변형을 최소화할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 장치는 전해액 역류를 차단하여 전해액 역류로 인한 장치의 고장을 방지할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 전지 케이스 내부에 일정 가스 량을 주입하면서 전지 케이스 내부 가스 량에 따른 압력 변화를 실시간 분석할 수 있으며, 전지 케이스의 내부가 특정 압력 한계치에 도달하여 융착 부위가 파손됨으로써 발생하게 되는 벤팅(venting) 등의 이벤트 발생 시의 압력 측정 및 분석이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지 케이스 분석 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실링부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 다른 실시 양태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 전지 케이스를 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명의 설명에 있어서, 유의하여야 할 점은 용어 "중심", "상", "하" "좌", "우", "수직", "수평", "내측", "외측", “일면”, “타면” 등이 지시한 방위 또는 위치 관계는 도면에서 나타낸 방위 또는 위치 관계, 또는 평소에 본 발명 제품을 사용할 시 배치하는 방위 또는 위치관계에 기초한 것이고, 본 발명의 설명과 간략한 설명을 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가지고 특정된 방위로 구성되거나 조작되어야 하는 것을 제시 또는 암시하는 것이 아니므로 본 발명을 제한하는 것으로 이해해서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 전지 케이스 분석 장치를 나타내는 단면도이다. 도 2는 실링부(100)를 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 전지 케이스 분석 장치의 다른 실시 양태를 나타내는 단면도이다. 도 4는 전지 케이스(10)를 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 전지 케이스(10)의 내구도를 분석하기 위한 것일 수 있다. 전지 내부에서는 자체적으로 가스가 발생할 수 있고, 이는 전지 케이스(10) 내부 압력을 상승시키는 원인이 될 수 있다. 따라서, 전지 케이스(10) 내부에서 발생하는 가스 량 또는 압력 상승에 따른 전지 케이스(10) 내구성을 파악하는 것을 전지의 안정적이 운용에 있어서 중요할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 전지 케이스(10) 내부에 가스를 주입하고, 주입된 가스에 따른 압력 변화 및 전지 케이스(10)의 변형 또는 파손 시점을 분석할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 파우치형 전지, 각형 전지, 원통형 전지 또는 코인형 전지 등에 제한없이 사용 가능한 것일 수 있다. 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 전지 케이스(10)가 알루미늄 시트와 같은 가요성 소재로 마련되는 파우치형 전지 케이스(10) 분석에 더 유리할 수 있다. 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 전지 케이스(10) 표면이 분석 중 변형되는 상황에도 기밀성 유지할 수 있고, 가스 주입 유로(110)와 전지 케이스(10) 간의 실링이 손상되면 즉각적으로 감지 가능하기 때문에 안정적인 전지 케이스(10) 분석이 가능한 것일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는,
전지 케이스(10)의 상측면에 형성된 주입홀(11)을 덮으며 상기 전지 케이스(10)의 상측면에 하측면이 밀착되고 내부에 가스 주입 유로(110) 및 진공 형성 유로(120)가 형성되는 실링부(100);
상기 실링부(100)의 상측면에 형성된 상기 가스 주입 유로의 입구(111)에 연결되는 가스 주입 라인(500);
상기 실링부(100)의 상측면에 형성된 상기 진공 형성 유로의 출구(122)에 연결되는 진공 형성 라인(600);
상기 가스 주입 라인(500)을 통해 상기 전지 케이스(10) 내부에 가스를 주입하는 가스 공급부(700); 및
상기 진공 라인에 연결되어 상기 실링부(100)의 상기 하측면에 형성된 진공 형성 홈(140)에 진공을 형성하는 진공 펌프(800)를 포함하는 것일 수 있다.
전지 케이스(10)에 전지 케이스 분석 장치가 장착되기 전에, 전지 케이스(10)에 가스를 주입하기 위한 주입홀(11)을 형성시킬 수 있다. 주입홀(11)은 펀칭 등을 통해 형성될 수 있다.
가스 주입 라인(500) 또는 진공 형성 라인(600)은, 테프론(Teflon), SUS, PP, 및 PE 중 하나 이상의 성분을 포함하는 튜브로 마련될 수 있다. 진공 형성 라인(600)의 경우 일정 수준의 강성을 가지는 소재로 마련될 수 있다.
상기 가스 주입 라인(500)에는 상기 전지 케이스(10) 내부로 주입되는 가스 량을 조절하는 질량 흐름 제어기(mass flow controller, 500)가 마련되는 것일 수 있다. 구체적으로, 질량 흐름 제어기(510)는 가스 공급부(700)의 하류에 마련되어, 가스 공급부(700)가 전지 케이스(10) 내부에 공급하는 가스 량을 제어할 수 있다.
상기 가스 주입 라인(500)에는 압력 게이지(미도시)가 마련될 수 있다. 압력 게이지는 질량 흐름 제어기(500)의 하류에 마련되어, 전지 케이스(10) 내부 압력을 측정할 수 있다.
본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 상기 압력 게이지로 측정되는 압력 값이 설정 압력 값 이상일 때, 상기 진공 펌프는 작동을 중단하는 것일 수 있다. 파우치형 전지 케이스와 같은 가요성 전지 케이스(10)의 경우 내부 압력이 증가하게 되면, 전지 케이스(10)가 팽창하게 될 수 있다. 이때, 실링부(100)를 플랜지부(400)가 눌러 주기 때문에 실링은 진공 펌프(800)가 작동하지 않더라도 유지될 수 있다. 따라서, 설정 압력 이상에서는 전지 케이스(10)의 팽창과, 상부 지그(400)로부터 전달받는 수직항력으로 실링부(100)는 전지 케이스(10)에 완전히 밀착하고, 진공 펌프(800)로 진공 형성 홈(140)에 진공을 형성하지 않더라도 가스 주입 라인(500)과 주입홀(11) 간의 실링은 유지될 수 있다.
또한, 진공 형성 홈(140)의 진공을 사전에 해소시켜 둠으로써, 분석 포인트가 되는 한계압(전지 케이스 내부 압력이 급격하게 저하되는 지점)에서 전지 케이스(11)에 릭(leak)이 발생할 때, 가스 주입 라인(500)과 주입홀(11) 간의 실링 또한 자연스럽게 해소됨으로써, 한계압을 더 고감도로 감지할 수 있다.
가스 공급부(700)는 가스봄베(gasbombe)일 수 있다. 가스 공급부(700)는 불활성 가스 또는 전지 내부에서 발생 가능한 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 가스 공급부(700)는 He, CO2 및 이들 조합으로 이루어진 군에 선택되는 가스를 전지 케이스(10)에 공급할 수 있다.
진공 펌프(800)는 실링부(100)의 하측면과 전지 케이스(10)의 상측면 사이의 기체를 흡입하여 실링부(100)의 하측면과 전지 케이스(10) 상측면을 밀착시킬 수 있다. 진공 펌프(800)는 로타리 베인 펌프, 로타리 피스톤 펌프, 로타리 기어 펌프, 피스톤 펌프, 다이아프램 펌프, 루츠 펌프, 수봉식 펌프, 터보 분자 펌프, 확산 펌프, 이젝타 펌프, 흡착 펌프, 이온 펌프, 게터 펌프, 승화 펌프 및 저온 냉각 펌프 등일 수 있다.
실링부(100)는 내부에 가스 주입 유로(110) 및 진공 형성 유로(120)가 형성될 수 있다. 가스 주입 유로(110) 및 진공 형성 유로(120)는 상하 방향으로 연장되는 형상으로 마련될 수 있다.
구체적으로, 가스 주입 유로의 입구(111)는 실링부(100)의 상측면에 위치하고, 출구는 실링부(100)의 하측면에 위치할 수 있다. 더 구체적으로, 가스 주입 유로의 출구(112)는 링 형상으로 형성되는 진공 형성 홈(140)의 내주보다 안쪽에 위치할 수 있다. 가스 주입 유로의 출구(112)는 전지 케이스(10)에 형성된 주입홀(11)과 대면하고, 가스 주입 유로의 출구(112)로 빠져나온 가스는 주입홀(11)을 통해 전지 케이스(10) 내부로 주입될 수 있다. 가스 주입 유로의 입구(111)에는 가스 주입 라인(500)이 연결될 수 있다.
진공 형성 유로의 입구(121)는 진공 형성 홈(140)에 형성될 수 있다. 따라서, 진공 펌프(800)가 흡입을 시작하면 진공 형성 유로(120)를 통해 진공 형성 홈(140)에 음압이 형성될 수 있다. 진공 형성 유로의 출구(122)는 실링부(100)의 상측면에 위치하고, 진공 형성 라인(600)이 연결될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실링부(100)의 하측면에는, 상기 주입홀(11)과 대면하는 상기 가스 주입 유로의 출구(112)와, 상기 주입홀(11) 및 상기 가스 주입 유로의 출구(112)의 직경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제1 실링 부재가 삽입되는 제1 실링 홈(130)과, 상기 제1 실링 홈(130)의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 상기 진공 형성 유로의 입구(121)가 연결되는 상기 진공 형성 홈(140)과, 상기 진공 형성 홈(140)의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제2 실링 부재가 삽입되는 제2 실링 홈(150)이 형성되는 것일 수 있다.
즉, 제2 실링 홈(150)의 내주 안쪽에 진공 형성 홈(140)이 위치하고, 진공 형성 홈(140)의 내주 안쪽에 제1 실링 홈(130)이 위치하며, 제1 실링 홈(130)의 내주 안쪽에 진공 형성 유로의 입구(121)가 위치할 수 있다. 따라서, 진공 형성 홈(140)에 음압이 형성되면, 제1 실링 홈(130) 및 제2 실링 홈(150)에 위치하는 제1 실링 부재 및 제2 실링 부재는 전지 케이스(10)의 상측면과 밀착하게 되고, 주입홀(11)과 가스 주입 유로(110) 사이에 실링이 형성될 수 있다. 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는 실링부(100)를 전지 케이스(10)에 밀착시킨 후 진공 펌프(800)를 켬으로써, 간단하고 신속하게 주입홀(11)과 가스 주입 유로(110) 사이에 실링을 형성할 수 있다.
상기 제1 실링 부재 및 상기 제2 실링 부재는 O-링(O-ring)인 것일 수 있다. 제1 실링 부재 및 제2 실링 부재는 각각 제1 실링 홈(130) 및 제2 실링 홈(150)에 대응하는 형상으로 마련될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는,
상기 전지 케이스(10)의 상측면에 밀착되는 상부 지그(210);
상기 전지 케이스(10)의 하측면에 밀착되는 하부 지그(220) 및
상기 상부 지그(210)와 상기 하부 지그(220)의 상대적인 위치를 고정하는 고정부(300)를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 상부 지그(210)에는 상기 상부 지그(210)를 상하 방향으로 관통하는 삽입홀(211)이 형성되며, 상기 삽입홀(211)에는 상기 실링부(100)가 삽입되는 것일 수 있다.
상부 지그(210) 및 하부 지그(220)는, 상하 방향에 수직한 평면을 가지는 플레이트 형상으로 마련될 수 있다.
예를 들어, 실링부(100)는 상하방향을 중심축으로 하는 원통형상으로 마련되고, 이에 대응하는 형상으로 마련되는 상부 지그(210)의 삽입홀(211)에 삽입될 수 있다.
고정부(300)는 볼트와 너트일 수 있으며, 상부 지그(210) 및 하부 지그(220)에 형성된 고정홀에 삽입될 수 있다.
상부 지그(210)는 하부 지그(220)와 결합함으로써, 전지 케이스의 상측 면을 가압할 수 있다. 이때, 주입홀(11)로 주입되는 가스가 전지 케이스 전체에 확산 가능하도록, 상부 지그(210)의 하측 면에는 삽입홀(211)의 하측 입구에서부터 상부 지그(210)의 하측 가장자리까지 연결되는 통기 홈(미도시) 형성될 수 있다.
상기 상부 지그(210)의 상측면에는 상기 삽입홀(211)을 일부 덮으며 하측면의 일부가 상기 실링부(100)의 상측면의 일부와 대면하는 플랜지부(400)가 장착되는 것일 수 있다. 구체적으로, 플랜지부(400)는 링형상의 플레이트로 형상될 수 있다. 플랜지부(400)의 내주의 직경은 삽입홀(211)의 입구 직경보다 작게 형성되고, 플랜지부(400)의 외주의 직경은 삽입홀(211)의 입구 직경보다 크게 형성될 수 있다. 가스 주입 라인(500) 및 진공 형성 라인(600)은 플랜지부(400)의 내주 안쪽을 지나 실링부(100)에 연결될 수 있다. 따라서, 가스 주입 유로의 입구(111)의 위치 및 진공 형성 유로의 출구(122)의 위치는 플랜지부(400)의 내주 안쪽과 대면하는 위치에 위치하는 것이 바람직할 수 있다.
플랜지부(400)의 하측면에는 링 형상의 단턱이 마련될 수 있다. 단턱의 직경은 삽입홀(211)의 입구의 직경과 동일할 수 있다. 단턱이 형성하는 원 내측의 플랜지부(400)의 하측면이 원 외측의 하측면보다 높을 수 있다. 즉, 단턱을 기준으로 내측은 실링부(100)의 상측면과 대면하고, 외측은 상부 지그(210)의 상측면과 결합할 수 있다.
상기 플랜지부(400)의 하측면과 상기 실링부(100)의 상측면은 상하 방향으로 일정 거리 이격되는 것일 수 있다. 구체적으로, 전지 케이스(10) 내부에 가스를 주입하기 전의 상태에서, 플랜지부(400)의 하측면이 실링부(100)의 상측면에 접촉하지 않도록, 두 면 사이에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전지 케이스(10)가 팽창하기 전인, 전지 케이스(10) 내부에 가스를 주입하기 전에 플랜지부(400)가 실링부(100)의 상측면에 완전히 밀착하여 실링부(100)가압하게 되면, 전지 케이스(10)의 내측면은 내부의 전극 조립체와 밀착하게 된다. 특히, 제1 실링 부재 및 제2 실리 부재를 폐루프 형상으로 마련되기 때문에, 주입홀(11)로 주입되는 가스는 전지 케이스(10) 내부로 확산되지 않을 수 있다.
따라서, 전지 케이스(10) 내부에 가스를 주입하기 전에, 실링부(100)가 상부 지그(210)와 함께 전지 케이스(10)의 상측면을 가압하게 되는 것을 방지하기 위해서, 상기 플랜지부(400)의 하측면과 상기 실링부(100)의 상측면은 상하 방향으로 일정 거리 이격되는 것일 수 있다. 상기 플랜지부(400)의 하측면과 상기 실링부(100)의 상측면 간의 이격 거리는 0.2 mm 내지 1 mm 인 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 플랜지부(400)의 하측면과 상기 실링부(100)의 상측면 간의 이격 거리는 0.5 mm일 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치는, 상기 전지 케이스(10), 상기 상부 지그(210), 상기 하부 지그(220) 및 상기 실링부(100)를 내부 가열 공간(910)에 수용하고, 상기 내부 가열 공간(910)의 온도가 조절되는 오븐부(900)를 더 포함하는 것일 수 있다. 오븐부(900) 내부에는 전지를 포함하여, 전지 케이스(10), 상부 지그(210), 하부 지그(220) 및 실링부(100)가 수용되고, 가스 공급부(700), 진공 펌프(800), 질량 흐름 제어기(510), 압력 게이지 등은 오븐부(900)의 외부에 위치할 수 있다. 오븐부(900)는 내부에 가열 공간(910)을 형성하는 챔버 형식의 오븐일 수 있다.
실시예
본 발명의 전지 케이스 분석 장치를 이용하여, 알루미늄 파우치 타입의 두개의 전지 케이스(10) 내부에 He 가스를 50cc/m 및 0.5 cc/m의 유속으로 각각 주입하였다.
비교예
경화제를 이용하여 가스 주입 라인(500)과 전지 케이스(10) 간을 실링하여, 알루미늄 파우치 타입의 두개의 전지 케이스(10) 내부에 He 가스를 50cc/m 및 0.5 cc/m의 유속으로 각각 주입하였다.
도 4는 상기의 실시예와 비교예의 분석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 주입 속도가 느린 0.5cc/m의 속도의 주입에서, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치를 이용한 전지 케이스(10) 분석이 더 빨리 한계압에 도달하는 것을 알 수 있다. 이는, 본 발명의 전지 케이스 분석 장치가 전지 케이스(10)와 가스 주입 라인(500) 간의 기밀성을 더 잘 유지하는 것을 나타내는 것이다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10...전지 케이스 11...주입홀
100...실링부 110...가스 주입 유로
111...가스 주입 유로의 입구 112...가스 주입 유로의 출구
120...진공 형성 유로 121...진공 형성 유로의 입구
122...진공 형성 유로의 출구 130...제1 실링 홈
140...진공 형성 홈 150...제2 실링 홈
210...상부 지그 211...삽입홀
220...하부 지그 300...고정부
400...플랜지부 500...가스 주입 라인
510...질량 흐름 제어기 600...진공 형성 라인
700...가스 공급부 800...진공 펌프
900...오븐부 910...가열 공간

Claims (11)

  1. 전지 케이스의 상측면에 형성된 주입홀을 덮으며 상기 전지 케이스의 상측면에 하측면이 밀착되고 내부에 가스 주입 유로 및 진공 형성 유로가 형성되는 실링부;
    상기 실링부의 상측면에 형성된 상기 가스 주입 유로의 입구에 연결되는 가스 주입 라인;
    상기 실링부의 상측면에 형성된 상기 진공 형성 유로의 출구에 연결되는 진공 형성 라인;
    상기 가스 주입 라인을 통해 상기 전지 케이스 내부에 가스를 주입하는 가스 공급부; 및
    상기 진공 라인에 연결되어 상기 실링부의 상기 하측면에 형성된 진공 형성 홈에 진공을 형성하는 진공 펌프를 포함하는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실링부의 하측면에는,
    상기 주입홀과 대면하는 상기 가스 주입 유로의 출구와,
    상기 주입홀 및 상기 가스 주입 유로의 출구의 직경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제1 실링 부재가 삽입되는 제1 실링 홈과,
    상기 제1 실링 홈의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 상기 진공 형성 유로의 입구가 연결되는 상기 진공 형성 홈과,
    상기 진공 형성 홈의 외경보다 큰 내경을 가지는 링 형상으로 형성되고 제2 실링 부재가 삽입되는 제2 실링 홈이 형성되는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 실링 부재 및 상기 제2 실링 부재는 O-링(O-ring)인 것인 전지 케이스 분석 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스의 상측면에 밀착되는 상부 지그;
    상기 전지 케이스의 하측면에 밀착되는 하부 지그 및
    상기 상부 지그와 상기 하부 지그의 상대적인 위치를 고정하는 고정부를 더 포함하고,
    상기 상부 지그에는 상기 상부 지그를 상하 방향으로 관통하는 삽입홀이 형성되며,
    상기 삽입홀에는 상기 실링부가 삽입되는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 지그의 상측면에는 상기 삽입홀을 일부 덮으며 하측면의 일부가 상기 실링부의 상측면의 일부와 대면하는 플랜지부가 장착되는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플랜지부의 하측면과 상기 실링부의 상측면은 상하 방향으로 일정 거리 이격되는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 주입 라인에는 압력 게이지가 마련되고,
    상기 압력 게이지는 상기 전지 케이스 내부 압력을 측정하는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 압력 게이지로 측정되는 압력 값이 설정 압력 값 이상일 때, 상기 진공 펌프는 작동을 중단하는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 플랜지부의 하측면과 상기 실링부의 상측면 간의 이격 거리는 0.2 mm 내지 1 mm 인 것인 전지 케이스 분석 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 전지 케이스, 상기 상부 지그, 상기 하부 지그 및 상기 실링부를 내부의 가열 공간에 수용하고, 상기 가열 공간의 온도가 조절되는 오븐부를 더 포함하는 것인 전지 케이스 분석 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가스 주입 라인에는 상기 전지 케이스 내부로 주입되는 가스량을 조절하는 질량 흐름 제어기(mass flow controller)가 마련되는 것인 전지 케이스 분석 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3996002B2 (ja) * 2002-07-10 2007-10-24 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置
JP5790604B2 (ja) * 2012-08-07 2015-10-07 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法
KR102476001B1 (ko) * 2015-10-08 2022-12-09 에스케이온 주식회사 배터리 셀 압력 측정 장치
KR102273782B1 (ko) * 2018-03-13 2021-07-06 삼성에스디아이 주식회사 배터리 셀의 리크 검사 장치 및 리크 검사 방법
KR102453502B1 (ko) * 2019-12-06 2022-10-11 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 케이스 분석 장치
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