KR20230021336A - 전극조립체 외경 측정 장치 - Google Patents

전극조립체 외경 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 권취된 상태의 전극조립체의 외경을 측정하는 장치로서,
상기 전극조립체가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부를 포함하고, 3 이상의 측면부들을 가지는 본체; 및
상기 전극조립체의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들;을 포함하고,
상기 본체는 상기 하나 이상의 측정봉들이 삽입될 수 있도록 상기 측면부들 중 적어도 하나 이상의 측면부에 각각 하나 이상의 홀들을 포함하는 전극조립체 외경 측정 장치를 제공한다.

Description

전극조립체 외경 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING OUTER DIAMETER OF ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 전극조립체 외경 측정 장치에 관한 것이다.
화석 연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지, 청정 에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.
현재 이러한 전기 화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막과 함께 적층하여 전극조립체를 형성하고, 이러한 전극조립체를 이차전지 케이스에 전해액과 함께 내장함으로써 제조된다.
이때, 이차전지 케이스의 종류에 따라 이차전지는 원통형, 각형, 파우치형 이차전지로 구분되며, 상기 케이스의 종류에 따라, 전극조립체의 형태도 구분된다.
구체적으로, 원통형 또는 각형에는 권취된 상태의 전극조립체가 주로 적용된다, 예를 들어, 젤리롤 전극조립체 또는, 스택 앤 폴딩형 전극조립체가 적용된다.
이때, 이러한 권취된 상태의 전극조립체는 이차전지 케이스에 삽입되기 전 외경을 측정하게 되는데, 그 이유는 외경이 너무 크면 원통형과 같은 금속 캔에 삽입되지 않고, 너무 작으면 진동 테스트에서 통과되지 못할 염려가 있기 때문이다. 또한, 외경이 작을 때는 전해액 함침 문제도 있을 수 있어 원통형 등 모델의 전지를 개발할 때, 전극조립체의 외경은 매우 중요한 인자가 될 수 밖에 없다.
그러나, 현재 전극조립체의 외경을 측정하기 위해서는 각기 다른 지름을 가지는 원통형 수납부가 형성되어 있는 금형, 예를 들어, 고노게이지 내에 한 개씩 끼워보는 방법을 채택하고 있다.
그러나, 이와 같은 방법은 많은 수량의 외경을 측정 시, 시간이 소요되며, 측정자에 의해 편차가 발생할 수도 있는 문제가 있다.
또한, 권취된 상태의 전극조립체는 탭으로 인해 완벽한 원형을 이루고 있지 않으므로, 비대칭 정도를 확인해야 하고, 이에 현재의 방법으로는 마이크로미터로 MAX/MIN 값을 확인하여 구하나, 이는 작업자에 따른 편차가 발생할 수 밖에 없다.
따라서, 종래 문제를 해결하여 일정 범위 안의 외경을 자유롭게 측정하고 비대칭 정도도 용이하게 확인 가능한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 작업자간 편차를 최소화한 상태로 다양한 외경을 가지는 전극조립체의 외경을 정확하고 자유롭게 측정할 수 있고, 더 나아가 비대칭 정도도 용이하게 판단 가능한 전극조립체 외경 측정 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 외경 측정 장치는,
권취된 상태의 전극조립체의 외경을 측정하는 장치로서,
상기 전극조립체가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부를 포함하고, 3 이상의 측면부들을 가지는 본체; 및
상기 전극조립체의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들;를 포함하고,
상기 본체는 상기 하나 이상의 측정봉들이 삽입될 수 있도록 상기 측면부들 중 적어도 하나 이상의 측면부에 각각 하나 이상의 홀들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극조립체 외경 측정 장치는, 상기 본체의 상기 수용부 내에 상기 전극조립체를 고정할 수 있도록 설치된 코어 거치대를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 코어 거치대는 상기 본체의 수용부의 가운데 형성되어 있을 수 있다.
상기 하나 이상의 홀들은 상기 본체의 각각의 측면부들의 중심선 상에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 하나 이상의 측정봉들은 상기 하나 이상의 홀들에 각각 삽입된 상태로 상기 본체의 내측, 외측으로 수평 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.
이‹š, 상기 하나 이상의 측정봉들의 이동은 스크류 이동 방식일 수 있으며, 상기 이동은 자동 또는 수동으로 가능할 수 있다.
따라서, 이러한 하나 이상의 측정봉들은 상기 본체의 수용부에 삽입된 전극조립체에 측정봉들의 일단이 닿을 때까지 내측으로 이동되고, 상기 하나 이상의 측정봉들의 눈금을 통해 삽입된 길이를 측정하여 전극조립체의 외경을 측정하는 것일 수 있다.
한편, 상기 본체는 4 이상의 측면부들을 가지고, 상기 4 이상의 측면부들은 각각 상기 측정봉들이 삽입될 수 있는 하나 이상의 홀을 가질 수 있다.
이때, 상기 측정봉들은 각각의 홀에 적어도 하나씩 삽입되어 상기 전극조립체의 비대칭 여부를 확인할 수 있다.
또한, 상기 측면부들은 각각 2 이상의 홀들을 가질 수도 있다.
이때, 상기 각각의 측면부들에 형성된 2 이상의 홀들은 상기 측면부들의 중심선상에서 상기 전극조립체가 삽입되는 방향을 기준으로 상하 방향으로 형성되어 있을 수 있다.
이러한 측정 장치에 적용되는 권취된 상태의 전극조립체는 젤리롤형 전극조립체 또는 스택 앤 폴딩형 전극조립체일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 외경 측정 장치는, 작업자간 편차를 최소화한 상태로 다양한 외경을 가지는 전극조립체의 외경을 눈금을 읽은 것만으로 정확하고 자유롭게 측정할 수 있고, 더 나아가 측면부들 사이의 측정봉들의 눈금을 통해 비대칭 정도도 용이하게 판단 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 외경 측정 장치의 전극조립체 수납방향으로의 절단면을 나타낸 단면도이다.
도 2는 상기 도 1의 전극조립체 외경 측정 장치의 상면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전극조립체 외경 측정 장치의 상면도이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면,
권취된 상태의 전극조립체의 외경을 측정하는 장치로서,
상기 전극조립체가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부를 포함하고, 3 이상의 측면부들을 가지는 본체; 및
상기 전극조립체의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들;를 포함하고,
상기 본체는 상기 하나 이상의 측정봉들이 삽입될 수 있도록 상기 측면부들 중 적어도 하나 이상의 측면부에 각각 하나 이상의 홀을 포함하는 전극조립체 외경 측정 장치가 제공된다.
또한, 본 전극조립체 외경 측정장치는, 상기 본체의 상기 수용부 내에 상기 전극조립체를 고정할 수 있도록 설치된 코어 거치대를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 전극조립체 외경 측정 장치를 구체적으로 설명하기 위해 도면을 참조하여 설명한다. 다만, 도면은 일 실시예에 따른 것이며, 본 발명이 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 외경 측정 장치(100)의 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 전극조립체 외경 측정 장치(100)의 상면도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해 전극조립체(101)가 내장된 형태로 도시하였다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체 외경 측정 장치(100)는, 전극조립체(101)가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부(111)를 포함하고, 4개의 측면부들(112, 113, 114, 115)을 가지는 본체(110), 본체(110)의 수용부(111) 내에 전극조립체(101)를 고정할 수 있도록 설치된 코어 거치대(120), 전극조립체(101)의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
또한, 4개의 측면부들(112, 113, 114, 115)에는 각각 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)이 삽입될 수 있도록 하나 이상의 홀들(112a, 112b, 112c, 113a, 113b, 113c)을 가진다.
도면에서는 단면도와 상면도로 나타내어, 도 1의 단면도에 도시되지 않은 2개의 측면부들(114, 115)에 형성된 측정봉들 및 홀들을 모두 나타내지 못하였으나, 이들 측면부들(114, 115)에도 1개 이상의 측정봉들 및 이에 대응되는 홀들도 형성되어 있다.
또한, 하기 도면에는 다수의 측면부들(112, 113, 114, 115)과 다수의 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)을 개시하였으나, 측면부들(112, 113, 114, 115)은 내부에 공간을 형성할 수 있도록 3개 이상이면 한정되지 아니하고, 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)은 외경을 측정할 수 있도록 하나 이상이면 한정되지 아니한다.
전극조립체 외경 측정 장치(100)은 본체(110)의 수용부(111)에 전극조립체(101)를 내장하는데, 여기서 전극조립체(101)은 외경을 가지는 구조, 즉, 권취된 형태의 전극조립체일 수 있다. 구체적으로, 전극조립체(101)는 젤리롤형 전극조립체 또는 스택 앤 폴딩형 전극조립체일 수 있고, 상세하게는 젤리롤형 전극조립체일 수 있다.
젤리롤형 전극조립체는 시트 형태의 양극, 시트 형태의 분리막, 시트 형태의 음극을 적층하여 권취한 형태의 전극조립체이며, 상기 스택 앤 폴딩형 전극조립체는 단위 양극, 단위 분리막, 단위 음극을 이용하여 단위 양극 또는 단위 음극을 이용하거나 이들 중 하나와 단위 분리막을 적층한 형태의 모노셀, 단위 양극, 단위 분리막, 단위 음극을 이용하여, 양측의 최외각에 동일한 극성을 가지도록 적층하는 바이셀, 양측의 최외각에 상이한 극성을 가지도록 적층하는 풀셀을 제조하고, 이를 분리필름으로 권취한 형태의 전극조립체이다.
상기와 같은 전극조립체(101)는 중심에 공간을 가질 수 있으므로, 전극조립체 외경 측정 장치(100)는 수용부(111)에 전극조립체(101)를 고정하기 위한 코어 거치대(120)를 포함하고, 코어 거치대(120)는 본체(110)의 수용부(111)의 가운데 형성되어 있을 수 있다. 이때 가운데는 부피상으로 가운데이며, 따라서 각각의 측면부들(112, 113, 114, 115)에서 코어 거치대(120)까지의 거리가 일정(d1=d2)하게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이하에서 설명할 것이나, 이와 같이 형성되는 경우에 적어도 2 이상의 측면부들에서 전극조립체(101)의 외경을 측정함으로써 정확도를 높일 수 있으며, 전극조립체(101)의 비대칭 정도도 확인할 수 있다.
한편, 측면부들(112, 113, 114, 115)에 형성되는 홀들(112a, 112b, 112c, 113a, 113b, 113c)은 측면부들(112, 113, 114, 115)의 중심선 상에 형성되어 있고, 이러한 홀들에 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)이 삽입되어 있다. 즉, 도 2에서 d3=d4이다.또한, 각 측면부들(112, 113, 114, 115)에 형성된 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)은 각각의 측면부들(112, 113, 114, 115)에서 중심선상에서 상하 방향으로 형성되어 있다. 따라서, 도 2에서는 상부에서 봤을 때 하나의 측정봉만 도시한 것이다.
물론, 각각의 측면부들에 형성된 홀들과 측정봉들의 개수는 변경될 수 있다.
다만, 2개 이상 형성되는 경우에 더욱 정확한 전극조립체의 외경 측정이 가능하고, 이 경우, 상부와 하부의 외경 차이도 알 수 있다.
또한, 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)은 홀들(112a, 112b, 112c, 113a, 113b, 113c 에 삽입된 상태로 본체(110)의 내측, 외측으로 수평 이동이 가능하도록 구성되어 있다.
이동이 가능한 구조라면 한정되지 아니하나, 고정과 이동이 쉽도록 스크류 이동 방식(도 1의 화살표 표시)일 수 있다.
또한, 이러한 이동은 자동 또는 수동 어느 방법으로도 가능하다.
이러한 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)을 이용한 전극조립체 외경 측정방법은, 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)을 본체(110)의 수용부(111)에 내장된 전극조립체(101)에 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)의 일단이 닿을 때까지 내측으로 수평 이동되고, 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)의 눈금을 통해 삽입된 길이(l)을 측정하여 전극조립체(101)의 외경을 측정한다.
다시 말해, 각각의 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)에는 눈금이 표시되어 있는데, 이 눈금은 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)이 삽입되는 길이(l)에 따라 그 눈금이 그 삽입 길이(l)을 나타내도록 형성되어 있어, 그 눈금을 읽는 것만으로 삽입 길이(l)을 알 수 있다. 또한 상기 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)은 수평으로 삽입되어 고정되므로, 측정에 오차가 매우 적다.
따라서, 본체(110)의 크기 내에서는 어떠한 크기의 전극조립체(101)의 외경도 측정할 수 있으며, 눈금을 통해 보다 정확하게 그 외경을 알 수 있고, 작업자마다 편차가 최소화될 수 있는 바, 종래 한정된 크기의 전극조립체 측정만 가능하며 작업자간의 편차가 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 각각의 측면부들(112, 113, 114, 115)이 각각 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)을 가짐으로써 전극조립체(101)의 비대칭 여부를 확인할 수 있다.
구체적으로, 2개 이상의 측면부들에서 각각 하나 이상의 측정봉들을 포함하는 경우에는, 비대칭 여부를 확인할 수 있는데, 각각의 측면부들(112, 113, 114, 115)에서 삽입된 측정봉들(131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138)의 전극조립체(101)까지 삽입된 길이(l1<->l2<->l3<->l4)를 비교, 즉 눈금을 읽고 비교하여, 비대칭 여부를 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 전극조립체 외경 측정 장치(200)는 작업자 등이 입력, 또는 고려한 비대칭 기준에서 벗어나는 경우, 예를 들어, 가장 큰 삽입 길이와 가장 작은 삽입 길이의 평균값이 기준치를 벗어나는 경우에 NG로 표시하여 전극조립체 권취 불량이 이차전지에 사용되는 불량률을 획기적으로 감소시킬 수도 있다. 또한, 전극조립체 외경 측정 장치가 모두 자동적으로 이루어지는 경우, 상기 NG 시 시각적 및/또는 청각적 알람이 울리도록 설정될 수도 있다.
한편, 도 3에는 5개의 측면부들(212, 213, 214, 215)을 포함하는 전극조립체 외경 측정 장치(200)가 도시되어 있다. 구체적으로, 전극조립체 외경 측정 장치(200)은 전극조립체(201)가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부(211)를 포함하고, 5개의 측면부들(212, 213, 214, 215)을 가지는 본체(210), 본체(210)의 수용부(211) 내에 전극조립체(201)를 고정할 수 있도록 설치된 코어 거치대(220), 전극조립체(201)의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들(231, 232, 233, 234, 235)을 포함한다.
그리고, 도면이 상면도이므로 도면에 도시할 수는 없으나, 각각의 측면부들(212, 213, 214, 215, 216)에는 각각의 측정봉들(231, 232, 233, 234, 235)이 삽입될 수 있는 홀들이 형성되어 있다.
이상과 같이, 본 발명의 전극조립체 외경 측정 장치는 다양한 크기의 전극조립체에 적용될 수 있으며, 작업자간 편차를 최소화하여 정확하게 전극조립체의 외경을 측정할 수 있으며, 상하 방향으로의 외경도 측정 가능하여 상하부의 비대칭도 확인 가능하고, 각각의 측면부들에서 삽입되는 측정봉의 길이로부터 각각의 면에서의 비대칭도 확인할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100, 200: 전극조립체 외경 측정 장치,
110, 210: 본체,
120, 220: 코어 거치대,
131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 231, 232, 233, 234, 235: 측정봉들,
112a, 112b, 112c, 113a, 113b, 113c: 홀들.

Claims (13)

  1. 권취된 상태의 전극조립체의 외경을 측정하는 장치로서,
    상기 전극조립체가 내장될 수 있도록 상단부가 개방된 수용부를 포함하고, 3 이상의 측면부들을 가지는 본체; 및
    상기 전극조립체의 외경을 측정하도록 눈금이 표시되어 있는 하나 이상의 측정봉들;를 포함하고,
    상기 본체는 상기 하나 이상의 측정봉들이 삽입될 수 있도록 상기 측면부들 중 적어도 하나 이상의 측면부에 각각 하나 이상의 홀들을 포함하는 전극조립체 외경 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 상기 수용부 내에 상기 전극조립체를 고정할 수 있도록 설치된 코어 거치대를 더 포함하는 전극조립체 외경 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코어 거치대는 상기 본체의 수용부의 가운데 형성되어 있는 외경 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 홀들은 상기 본체의 각각의 측면부들의 중심선 상에 형성되어 있는 전극조립체 외경 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정봉들은 상기 하나 이상의 홀들에 각각 삽입된 상태로 상기 본체의 내측, 외측으로 수평 이동이 가능한 전극조립체 외경 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정봉들의 이동은 스크류 이동 방식인 전극조립체 외경 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정봉들의 이동은 자동 또는 수동으로 가능한 전극조립체 외경 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정봉들은 상기 본체의 수용부에 삽입된 전극조립체에 측정봉의 일단이 닿을 때까지 내측으로 이동되고, 상기 하나 이상의 측정봉들의 눈금을 통해 삽입된 길이를 측정하여 전극조립체의 외경을 측정하는 전극조립체 외경 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 4 이상의 측면부들을 가지고, 상기 4 이상의 측면부들은 각각 상기 측정봉들이 삽입될 수 있는 하나 이상의 홀을 가지는 전극조립체 외경 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정봉들은 각각의 홀에 적어도 하나씩 삽입되어 상기 전극조립체의 비대칭 여부를 확인할 수 있는 전극조립체 외경 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 측면부들은 각각 2 이상의 홀들을 가지는 전극조립체 외경 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각각의 측면부들에 형성된 2 이상의 홀들은, 상기 측면부들의 중심선상에서 상기 전극조립체가 삽입되는 방향을 기준으로 상하 방향으로 형성되어 있는 전극조립체 외경 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는 젤리롤형 전극조립체 또는 스택 앤 폴딩형 전극조립체인 전극조립체 외경 측정 장치.
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