KR20230034560A - 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 셀의 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템에 관한 것이다

Description

전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템{Activation tray of battery cell and charging/discharging system of battery cell including the same}
본 발명은 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템에 관한 것이다.
모바일 기기, 자동차 및 에너지 저장장치 등 산업분야에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극 조립체를 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장하고, 상기 전극 조립체에 전해액을 주입하여 제조한다. 이와 같이 제조된 리튬 이차전지는 소정의 충방전을 실시하여 전지를 활성화시켜주어야 전지로서 기능을 할 수 있게 되는데, 이러한 공정을 포메이션(formation) 공정 또는 활성화 공정이라고 한다. 이러한 활성화 공정에 충방전기가 사용되는데, 이차전지의 대량 생산 공정에서 충방전기는 생산성을 높이기 위해 다수의 셀을 동시에 충방전할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이, 이차전지는 다수의 제조공정들을 거쳐 제조되며, 전해액 주입 공정, 활성화 공정 등의 각 공정을 수행하거나 각 공정 간에 이송할 때, 다수의 전지 셀들을 용이하고 안전하게 취급할 수 있도록 이들을 다량 수납할 수 있는 활성화 트레이가 사용된다.
일반적으로, 전지 트레이는 수납하고자 하는 전지 셀 또는 전지 팩의 형태에 대응하는 형상을 갖는 다수의 전지 수납부를 구비하여 전지의 대량 생산에 부응하고 있다.
도 1은 원통형 전지를 다수개 수납하는 종래의 원통형 전지 셀의 트레이의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 전지 셀 트레이에는 다수개의 전지를 일정한 피치로 수납하기 위한 수납부가 마련되어 있다. 상기 수납부는 x 방향(가로 방향)과 y 방향(세로 방향)으로 각각 일정한 피치 'a' 로 형성되어 있고, 상기 수납부에는 전지가 한 개씩 수납되게 되어 있다.
한편, 이러한 종래의 전지 셀 트레이는 이송을 용이하게 하기 위하여, 무게가 가볍고, 열전도도가 낮은 고분자 소재를 사용하였다.
그러나, 전지 셀 트레이에 수납하는 전지 셀의 개수가 많아질수록 전지 셀의 위치에 따른 방열 특성의 차이가 발생한다. 특히, 전지 셀의 활성화 공정에서 다수개의 전지 셀의 온도 편차가 존재하는 경우, 전지 셀의 용량 편차 또한 발생할 수 있다. 이에, 활성화 과정에 전지 셀의 용량에 대한 측정값을 기준으로 불량 여부를 구분해야 하는 경우, 전지 셀의 불량 여부를 구분에 대한 선별력이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 전지 셀의 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 있는 장치에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0021175호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전지 셀의 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전지 셀의 활성화 트레이를 제공한다. 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이는 다수의 전지 셀을 개별적으로 수납할 수 있는 다수의 수납홈을 구비하고, 상부가 개방되어 있는 구조의 트레이 본체; 트레이 본체의 하부에 배치되며, 내부에 유체가 이동하는 메인 유로가 형성된 구조의 하부 플레이트; 및 메인 유로와 유체 연결되어, 상기 메인 유로에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하여 구성한다.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이는, 상기 하부 플레이트 내부의 메인 유로에는 유체가 유입되어 트레이 본체의 수납홈에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 제어할 수 있다.
하나의 예에서, 상기 하부 플레이트에 설치되는 메인 유로는 유체가 유입되는 유입구와, 유체가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 유입구 및 유출구와 연통되어, 유체를 이송시키는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
이때, 메인 유로는, 트레이 본체의 수납홈 하부를 지나가도록 배치될 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 온도 제어부는 온도 제어부는, 메인 유로로부터 분기되는 제1 및 제2 서브 유로; 제1 서브 유로와 유체 연결되되, 유체를 가열하는 보일러; 제2 서브 유로와 유체 연결되되, 유체를 냉각시키는 냉방기구; 및 메인 유로에 설치되어, 제1 또는 제2 서브 유로를 메인 유로와 선택적으로 연통시키는 유로 선택밸브를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 메인 유로의 유입구 및 배출구 중 하나 이상의 영역에는, 유체의 온도를 센싱하는 온도 센서를 포함할 수 있다.
특히, 상기 유로 선택밸브는, 온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도 미만이면, 제1 서브 유로를 선택 개방하고, 온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도를 초과하면, 제2 서브 유로를 선택 개방할 수 있다.
상기 온도 제어부는, 메인 유로에 유입되는 유체의 온도를 20℃ 내지 60℃ 온도 범위로 제어할 수 있다.
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이는 트레이 본체의 측면을 둘러싸도록 배치되는 측벽을 포함할 수 있다.
상기 트레이 본체 및 측벽은, 열전도성 필러 및 열전도성 고분자 중 하나 이상의 열전도성 재료를 포함할 수 있다.
이때, 상기 측벽은, 트레이 본체에 수납되는 전지 셀의 전체 높이를 기준으로, 80% 내지 120% 범위의 높이일 수 있다.
한편, 상기 측벽의 바깥면과 접하는 측면 플레이트를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 측면 플레이트의 내부에는 유체가 이동하는 유로 및 유로 내부에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 상기 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 앞서 설명한 전지 셀의 활성화 트레이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템을 제공한다.
구체적인 예에서, 상기 트레이 본체에 수납되는 다수의 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전기를 포함할 수 있다.
본 발명의 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템에 따르면, 하부 플레이트 내부의 메인 유로에는 유체가 유입되어 트레이 본체의 수납홈에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 제어하여 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 원통형 전지를 다수개 수납하는 종래의 원통형 전지 셀의 트레이의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이에 수납되는 전지 셀과 메인 유로를 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이에서 온도 제어부의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 나타낸 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 기재된 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 기재된 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐만 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 도면을 통해 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이 및 이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템을 상세하게 설명한다.
[제1 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 활성화 트레이를 제1 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 활성화 트레이
도 2는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 나타낸 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이에 수납되는 전지 셀과 메인 유로를 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이에서 온도 제어부(130)의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)는 다수의 전지 셀을 개별적으로 수납할 수 있는 다수의 수납홈(111)을 구비하고, 상부가 개방되어 있는 구조의 트레이 본체(110); 트레이 본체(110)의 하부에 배치되며, 내부에 유체가 이동하는 메인 유로(121)가 형성된 구조의 하부 플레이트(120); 및 메인 유로(121)와 유체 연결되어, 상기 메인 유로(121)에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 온도 제어부(130)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 하부 플레이트(120) 내부의 메인 유로(121)에는 유체가 유입되어 트레이 본체(110)의 수납홈(111)에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
상기 트레이 본체(110)는 내부에 수납홈(111)이 형성되는 상부가 개구된 사각 프레임 형상의 구조물로, 상기 수납홈(111)은 이웃하는 수납홈(111)과 공간적으로 분리되도록 격벽 등에 의해 구획된 구조를 갖는다. 아울러, 상기 수용홈은 수납되는 전지 셀의 형상과 대응되도록 형성되어, 상기 전지 셀들이 상호 구획된 각 수용홈에 다수의 전지 셀들이 상호 이격된 형태로 수납될 수 있다.
도면에는 상기 트레이 본체(110)에 원통형 전지 셀이 수납되는 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 트레이 본체(110)는 원통형 또는 각형 전지 셀을 수납할 수 있다.
한편, 상기 트레이 본체(110)는 열전도성 필러 및 열전도성 고분자 중 하나 이상의 열전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 트레이 본체(110)는 일반적인 금속으로 이루어질 수 있으며, 또는 고분자를 주재료로 구성될 수 있다. 상기 트레이 본체(110)가 고분자로 이루어져 있을 때, 상술한 열전도성 재료를 포함할 수 있다. 트레이 본체(110)는 고분자에 기반한 열전도성 재료의 경우, 금속보다 무게가 작아 무게가 가벼워 이송이 용이하고, 성형이 용이한 이점이 있다.
예를 들어, 상기 트레이 본체(110)는, 일반적인 고분자 재료에 열전도성을 갖는 필러가 혼합된 복합 재료 형태의 재질로 구성될 수 있다. 여기서, 필러에는, 규소 화합물, 알루미늄 화합물, 마그네슘 화합물, 붕소 화합물 등이 포함될 수 있다. 이를테면, 열전도성 재료에 포함되는 필러로서, 산화규소, 산화알루미늄, 질화붕소, 질화알루 미늄, 산화마그네슘, 무수탄산마그네슘, 수산화마그네슘 등이 이용될 수 있다. 다만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이밖에도 다양한 필러가 카트리지의 재료로서 이용될 수 있다.
상기 트레이 본체(110)에 사용되는 고분자 재료로는, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스틸렌, 폴리카보네이트, 나일론, 액정 폴리머, 폴리페닐렌 술파이드, 폴리에테르에테르케톤 등 다양한 재료가 포함될 수 있다. 또한, 이 밖에 다양한 고분자 재료가 본 발명의 카트리지 재료로 이용될 수 있다.
또한, 상기 트레이 본체(110)를 구성하는 열전도성 재료는, 열전도율이 1W/mK 이상인 물질로 이루어질 수 있다. 이를 테면, 이러한 열전도성 재료는, 2W/mK ~ 20W/mK 인 고분자 플라스틱 재료로 이루어질 수 있으며, 열전도성 재료는, 5W/mK 이상인 열전도성 고분자 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
종래, 트레이 본체(110)의 소재로서 이용되는 플라스틱의 경우, 대체로 열전도성이 0.1~0.4 W/mK에 불과하다. 하지만, 본 발명에 따른 트레이 본체(110)의 경우, 열전도성이 이보다 높은 폴리머 소재를 사용함으로써, 트레이 본체(110)에 의해 열전달 및 배출이 이루어지도록 할 수 있으며, 상기 트레이 본체(110)에 수납되는 다수의 전지 셀에 열전달 및 배출이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 트레이 본체(110)의 하부에는 하부 플레이트(120)를 더 포함한다. 구체적으로, 상기 하부 플레이트(120)의 내부에는 유체가 이동하는 메인 유로(121)가 형성된 구조일 수 있다.
상기 유로의 일측 단부에는 유체가 유입되는 유로구가 형성되고, 유로의 타측 단부에는 유체가 배출되는 배출구가 형성되며, 유입구와 유출구는 순환 펌프와 연통될 수 있다. 순환 펌프는 유로 입구로 유입되는 유체의 유량 및 유속을 조절하는 역할을 한다.
이때, 상기 메인 유로(121)는 트레이 본체(110)의 수납홈(111) 하부를 지나가도록 배치될 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 다수의 수납홈(111)이 배치되어 있는 제1 라인과 이와 이웃하는 제2 라인을 교대로 지나면서 전지 셀의 열을 방열 또는 전지 셀에 열을 인가한 후 유출구로 배출될 수 있다. 유입구와 유출구가 메인 유로(121)에 의하여 이어져 형성될 수 있으며, 상기 유로에 이동하는 유체는 물 또는 냉각수 등의 액체를 사용할 수 있다. 특히, 물 또는 냉각수 등의 액체는 비열이 높으므로, 전지 셀들에서 발생한 열을 충분히 흡수하더라도 상기 액체의 온도가 크게 상승하지 않으므로 이차전지들을 균일하게 냉각할 수 있다.
또한, 상기 하부 플레이는 트레이 본체(110)와 동일한 재질일 수 있으며, 열전도성 재료를 포함함으로써, 상기 트레이 본체(110)에 수납되는 전지 셀의 온도를 용이하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)에서, 온도 제어부(130)는 메인 유로(121)로부터 분기되는 제1 및 제2 서브 유로(132); 제1 서브 유로(131)와 유체 연결되되, 유체를 가열하는 보일러(1311); 제2 서브 유로(132)와 유체 연결되되, 유체를 냉각시키는 냉방기구; 및 메인 유로(121)에 설치되어, 제1 또는 제2 서브 유로(132)를 메인 유로(121)와 선택적으로 연통시키는 유로 선택밸브(133)를 포함하여 구성된다.
구체적인 예에서, 상기 유로선택밸브는 보일러(1311)의 작동시에는 제1 서브 유로(131)를 개방하고 냉각기구(1322)의 작동시에는 제2 서브 유로(132)를 개방하며, 온도제어부의 설정온도에 의해 보일러(1311) 또는 냉각기구(1322)와 동시에 작동하게 된다.
한편, 상기 메인 유로(121)의 유입구 및 배출구 중 하나 이상의 영역에는, 유체의 온도를 센싱하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 배출구에 온도 센서가 설치될 수 있으며, 또는 유입구와 배출구에 각각 온도 센서를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유로 선택밸브(133)는, 온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도 미만이면, 제1 서브 유로(131)를 선택 개방할 수 있으며, 온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도를 초과하면, 제2 서브 유로(132)를 선택 개방할 수 있다.
구체적인 예에서, 상기 유로 내에 이동하는 유체의 온도는 20℃ 내지 60℃ 범위일 수 있으며, 온도 제어부(130)는, 메인 유로(121)에 유입되는 유체의 온도를 20℃ 내지 60℃ 온도 범위 내에서 제어할 수 있다. 예를 들어, 전지 셀의 활성화 공정에서 에이징 과정은 전해액의 함침을 위하여 유체의 온도를 상승시킬 수 있으며, 충방전 과정에서는 상기 전지 셀의 활성화 트레이(100) 내에 수납되는 전지 셀의 온도가 상승하므로, 상기 유체를 냉각시킬 수 있다.
상기 메인유로 상에는 앞서 설명한 바와 같이 순환펌프(140)가 구비되어 유체를 강제로 순환시킬 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 냉각기구(1322)는 제2 서브 유로(132) 상에서 기화된 냉매를 압축시키는 압축기와, 상기 제2 서브 유로(132)와 열교환기를 통해 열교환하여 열을 흡수하고 냉매를 기화시키는 증발기와, 압축된 냉매를 응축시킴으로써 열을 외부로 방출시키는 응축기를 포함할 수 있다. 구체적인 예에서, 상기 열교환기는 상기 제2 서브 유로(132) 내부의 유체가 통과하고 상기 증발기가 관통하여 구비됨으로써 증발기가 의 열을 흡수하여 유체를 냉각시키게 된다. 상기 온도제어부는 사용자가 온도를 설정할 수 있도록 온도조절기를 구비하고, 상기 보일러(1311)의 작동부와 냉각기구(1322)의 작동부에 전기적으로 연결됨으로써 사용자의 온도설정에 따라 상기 보일러(1311)와 상기 냉각기구(1322)를 작동시키게 된다
도 5는 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)를 나타낸 모식도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)는 트레이 본체(110)의 측면을 둘러싸도록 배치되는 측벽(150)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 트레이 본체(110)가 사각형인 경우에는, 상기 트레이 본체(110)의 사면을 둘러싸도록 상기 측벽(150)이 배치될 수 있다.
아울러, 상기 측벽(150)은 트레이 본체(110)에 수납되는 전지 셀의 전체 높이를 기준으로, 80% 내지 120% 범위의 높이를 가질 수 있으며, 전지 셀의 전체 높이를 기준으로, 85% 내지 110%, 90% 내지 105%, 또는 105% 의 높이를 가질 수 있다. 이는, 전지 셀의 활성화 트레이(100)의 이송시 트레이 본체(110)에 수납되는 전지 셀이 외부로 탈거되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 상기 측벽(150)은 상부 영역에 다수의 개구가 형성된 구조일 수 있으며, 상기 측벽(150)은 트레이 본체(110)와 마찬가지로 열전도성 필러 및 열전도성 고분자 중 하나 이상의 열전도성 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 트레이 본체(110)와 동일한 재질로 제조될 수 있다. 이에 대한 구성은 앞서 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)는 트레이 본체(110) 하부에 유체가 순환되는 유로가 형성된 하부 플레이트(120)를 포함하여, 트레이 본체(110)에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(100)는 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 있는 이점이 있다.
[제2 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 활성화 트레이를 제2 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 활성화 트레이
도 6은 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 나타낸 모식도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(200)는 다수의 전지 셀을 개별적으로 수납할 수 있는 다수의 수납홈(211)을 구비하고, 상부가 개방되어 있는 구조의 트레이 본체(210); 트레이 본체(210)의 측면을 둘러싸도록 배치되는 측벽(250); 트레이 본체(210)의 하부에 배치되며, 내부에 유체가 이동하는 메인 유로(221)가 형성된 구조의 하부 플레이트(220); 및 메인 유로(221)와 유체 연결되어, 상기 메인 유로(221)에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 온도 제어부(230)를 포함하여 구성된다.
아울러, 본 발명에 따른 전지 셀의 트레이는 상기 측벽(250)의 바깥면과 접하는 측면 플레이트(260)를 포함하며, 상기 측면 플레이트(260)의 내부에는 유체가 이동하는 유로 및 유로 내부에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 상기 온도 제어부(230)를 더 포함할 수 있다.
상기 측면 플레이트(260)에 설치되는 유로 및 온도 제어부(230)는 상기 하부 플레이트(220)에 설치되는 메인 유로(221) 및 온도 제어부(230)와는 다른 것으로, 개별적으로 온도를 제어할 수 있다.
도면 상에는 하나의 측면 플레이트(260)가 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 모든 측벽(250)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 측벽(250)의 하단부에는 소정 길이의 형성된 구조일 수 있으며, 상기 측면 플레이트(260)는 측벽(250)의 단턱에 걸쳐지도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 측면 플레이트(260)에 내장되는 유로는 트레이 본체(210)의 수납홈(211) 측면을 지나가도록 배치될 수 있다. 구체적인 예에서, 하나의 수납홈(211) 측면을 지나가도록 유로가 형성되고, 상기 수납홈(211)과 이웃하는 수납홈(211)의 측면을 지나가도록 유로가 교대로 형성될 수 있다. 또한, 상기 유로를 지나가는 유체는 전지 셀의 열을 방열 또는 전지 셀에 열을 인가한 후 유출구로 배출될 수 있다. 유입구와 유출구가 메인 유로(221)에 의하여 이어져 형성될 수 있으며, 상기 유로에 이동하는 유체는 물 또는 냉각수 등의 액체를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(200)는 앞서 설명한 하부 플레이트(220) 및 측면 플레이트(260)에 각각 설정된 온도의 유체가 유입되어, 트레이 본체(210)에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 사이드 플레이트는 트레이 본체(210)와 마찬가지로 열전도성 필러 및 열전도성 고분자 중 하나 이상의 열전도성 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 트레이 본체(210)와 동일한 재질로 제조될 수 있다.
한편, 상기 측면 플레이트(260)는 트레이 본체(210)의 측면에만 설치되어 있으나, 상기 트레이 본체(210)는 열전도성이 우수하여, 트레이 본체(210)에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 효과적으로 제어할 수 있다. 트레이 본체(210), 하부 플레이트(220), 측벽(250) 및 온도 제어부(230) 등에 대한 구성은 앞서 설명하였으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(200)는 트레이 본체(210) 하부 및 측면에 유체가 순환되는 유로가 형성된 하부 플레이트(220) 및 측면 플레이트(260)를 포함하여, 트레이 본체(210)에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전지 셀의 활성화 트레이(200)는 활성화 공정 중 트레이에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 있는 이점이 있다.
[제3 실시형태]
본 발명은 전지 셀의 활성화 트레이를 제2 실시형태로 제공한다.
전지 셀의 충방전 시스템
본 발명은 앞서 설명한 전지 셀의 활성화 트레이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템에 관한 것이다. 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 셀의 충방전 시스템은 트레이 본체에 수납되는 다수의 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 충방전기는 트레이 본체에 안착되는 전지 셀의 전극 리드와 전기적으로 연결되는 것으로, 상기 전지 셀로 충전 전원을 공급하거나, 전지 셀로부터 방전 전원을 공급받을 수 있다. 여기서, 전지 셀로 충전 전원을 공급한다는 것은 반드시 전지 셀을 완충시키기 위한 정도의 충분한 전원을 공급한다는 의미로 한정되는 것은 아니다. 전지 셀로부터 방전 전원을 공급받는다는 의미도 마찬가지로 사용될 수 있으므로 반복된 설명은 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 전지 셀의 충방전 시스템에 따르면, 상기 트레이 본체에 수납되는 다수의 전지 셀의 충방전 과정에서 전지 셀의 온도를 제어하여 트레이 본체에 수납되는 전지 셀간의 온도 편차를 개선할 수 있는 이점이 있다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
10, 100, 200: 전지 셀의 활성화 트레이
110, 210: 트레이 본체
111, 211: 수납홈
120, 220: 하부 플레이트
121, 221: 메인 유로
122: 유입구
123: 배출구
130, 230: 온도 제어부
131: 제1 서브 유로
1311: 보일러
132: 제2 서브 유로
1322: 냉각기구
133: 유로 선택밸브
140, 240: 순환펌프
150: 측벽
260: 측면 플레이트
261: 유로
262: 온도 제어부

Claims (13)

  1. 다수의 전지 셀을 개별적으로 수납할 수 있는 다수의 수납홈을 구비하고, 상부가 개방되어 있는 구조의 트레이 본체;
    트레이 본체의 하부에 배치되며, 내부에 유체가 이동하는 메인 유로가 형성된 구조의 하부 플레이트; 및
    메인 유로와 유체 연결되어, 상기 메인 유로에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 온도 제어부를 포함하며,
    상기 하부 플레이트 내부의 메인 유로에는 유체가 유입되어 트레이 본체의 수납홈에 수납되는 다수의 전지 셀의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    하부 플레이트에 설치되는 메인 유로는 유체가 유입되는 유입구와, 유체가 배출되는 배출구가 형성되고,
    상기 유입구 및 유출구와 연통되어, 유체를 이송시키는 순환펌프를 더 포함하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  3. 제1항에 있어서,
    메인 유로는, 트레이 본체의 수납홈 하부를 지나가도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  4. 제1항에 있어서,
    온도 제어부는,
    메인 유로로부터 분기되는 제1 및 제2 서브 유로;
    제1 서브 유로와 유체 연결되되, 유체를 가열하는 보일러;
    제2 서브 유로와 유체 연결되되, 유체를 냉각시키는 냉각기구; 및
    메인 유로에 설치되어, 제1 또는 제2 서브 유로를 메인 유로와 선택적으로 연통시키는 유로 선택밸브를 포함하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  5. 제4항에 있어서,
    메인 유로의 유입구 및 배출구 중 하나 이상의 영역에는, 유체의 온도를 센싱하는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  6. 제5항에 있어서,
    유로 선택밸브는, 온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도 미만이면, 제1 서브 유로를 선택 개방하고,
    온도 센서에서 센싱된 온도가 설정 온도를 초과하면, 제2 서브 유로를 선택 개방하는 것인 전지 셀의 활성화 트레이.
  7. 제1항에 있어서,
    온도 제어부는, 메인 유로에 유입되는 유체의 온도를 20℃ 내지 60℃ 온도 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  8. 제1항에 있어서,
    트레이 본체의 측면을 둘러싸도록 배치되는 측벽을 포함하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  9. 제8항에 있어서,
    트레이 본체 및 측벽은, 열전도성 필러 및 열전도성 고분자 중 하나 이상의 열전도성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  10. 제8항에 있어서,
    측벽은, 트레이 본체에 수납되는 전지 셀의 전체 높이를 기준으로, 80% 내지 120% 범위의 높이를 갖는 구조인 전지 셀의 활성화 트레이.
  11. 제8항에 있어서,
    측벽의 바깥면과 접하는 측면 플레이트를 포함하며,
    상기 측면 플레이트의 내부에는 유체가 이동하는 유로 및 유로 내부에 유입되는 유체의 온도를 제어하는 상기 온도 제어부를 더 포함하는 전지 셀의 활성화 트레이.
  12. 제1항에 따른 전지 셀의 활성화 트레이를 포함하는 전지 셀의 충방전 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    트레이 본체에 수납되는 다수의 전지 셀과 전기적으로 연결되는 충방전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 충방전 시스템.
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