KR20230039987A - 단방향 전지셀용 트레이 - Google Patents

Abstract

본 발명의 단방향 전지셀용 트레이는, 2개의 전극 리드가 전지셀의 동일한 측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀용 트레이로서, 상부가 개방되어 상기 단방향 전지셀의 전극 리드가 상하로 나란하게 위치하도록 안착되며, 일측면 또는 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창을 가지는 트레이 본체; 상기 개방창이 형성된 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 설치되며 상기 전지셀의 리드와 결합하는 리드 커넥터; 및 상기 리드 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 단방향 전지셀들의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함하고, 상기 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 리드 중 하부 리드와 결합하는 제1 리드 커넥터와, 상기 전지셀의 리드 중 상부 리드와 결합하는 제2 리드 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단방향 전지셀용 트레이{TRAY FOR UNIDIRECTIONAL BATTERY CELLS}

본 발명은 전지셀 트레이에 관한 것으로서, 상세하게는 활성화를 위한 충방전공정이나 숙성 공정 등에서 전지셀을 수용 내지 보관하거나 각 공정 간에 전지셀을 운반하는 전지셀 트레이에 관한 것이다,

보다 상세하게는, 단방향 전지셀을 보관 또는 운반 중에도 상기 단방향 전지셀의 전기적 특성 등의 상태를 모니터링할 수 있는 전지셀 트레이에 관한 것이다.

모바일, 자동차 및 에너지 저장 장치 분야에 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.

특히, 리튬 이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 휴대용 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속하게 신장되고 있는 추세이다.

최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 파우치형 전지 케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 그 사용량이 점차 증가하고 있다.

이러한 파우치형 전지셀은 그 전지셀의 특성을 부여하기 위하여, 전지 조립공정 후 활성화공정을 거친다. 상기 활성화공정은 전지 케이스에 전극조립체와 전해액이 수납된 구조의 1차 전지셀을 준비하는 공정, 상기 1차 전지셀에 대한 초기 충방전공정, 상기 1차 전지셀에 대한 숙성(에이징) 공정, 초기 충방전 및 에이징 외에 필요에 따라 추가적인 충방전 내지 에이징 공정을 거치게 된다. 상기 충방전공정에서 상기 전지셀은 트레이에 복수개 수용되며 각 전지셀의 리드를 충방전기의 단자(그리퍼)와 연결하여 충방전된다. 또한, 충방전 전후로 상기 전지셀은 트레이에 수용되어 소정기간 특정 장소(웨어하우스)에 보관되는 이른바 숙성 공정을 거친다. 또는, 상기 각 공정 간에 복수개의 전지셀을 이동시키거나 하나의 웨어하우스에서 다른 웨어하우스로 이동시킬 때에도 트레이에 수용되어 운반된다.

그러나, 종래의 트레이는 전지셀들을 단순히 수용 내지 운반하는 기능을 달성할 뿐이어서, 각 공정 중 또는 공정 간 이동 중에 전지셀의 특성이나 상태를 모니터링할 수 없었다. 예컨대, 초기 충방전공정시에 트레이에 수용된 전지셀의 리드에 충방전기의 단자를 연결하여 충방전시의 전압을 측정할 수는 있지만, 공정간 이동 또는 보관 중의 전지셀의 전압을 측정할 수는 없었다. 또한, 충방전공정의 특성상 전압 외의 임피던스 등 다른 전기적 특성을 측정하기는 곤란하였다. 활성화 공정 또는 숙성 공정 전후의 전지셀은 아직 그 전기적 특성이 확립되지 못하여 시간에 따라 전압, 임피던스, 전류 등의 전기적 특성이 가변될 수 있는 상태에 있으므로, 그 전기적 특성의 추이를 모니터링할 필요가 있다.

본 발명의 출원인은 상기 충방전공정이나 숙성 공정 중 또는 각 공정 간에 전지셀의 전기적 특성을 측정할 수 있는 전지셀 트레이를 개발하였다. 그러나, 상기 전지셀 트레이는 전극 리드가 전지셀의 대향하는 양측면으로부터 인출되는 이른바 양방향 전지셀용이었다.

이상으로부터, 충방전공정이나 숙성 공정 중 또는 각 공정 간에 단방향 전지셀의 전기적 특성을 측정 및 모니터링할 수 있는 기술의 개발이 요망된다 할 것이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1127275호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 충방전 공정, 공정간 이동 및 숙성 공정 등에서 단방향 전지셀의 전기적 특성을 측정하여 모니터링할 수 있는 전지셀 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 단방향 전지셀용 트레이는, 2개의 전극 리드가 전지셀의 동일한 측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀용 트레이로서, 상부가 개방되어 상기 단방향 전지셀의 전극 리드가 상하로 나란하게 위치하도록 안착되며, 일측면 또는 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창을 가지는 트레이 본체; 상기 개방창이 형성된 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 설치되며 상기 전지셀의 리드와 결합하는 리드 커넥터; 및 상기 리드 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 단방향 전지셀들의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함하고, 상기 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 리드 중 하부 리드와 결합하는 제1 리드 커넥터와, 상기 전지셀의 리드 중 상부 리드와 결합하는 제2 리드 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로서, 상기 전기적 특성 측정기는 전지셀의 전압, 임피던스, 전류 중 적어도 하나를 측정하는 것일 수 있다.

구체적인 예로서, 상기 제1 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 하부 리드의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 하부 단자블록 및 제2 하부 단자블록을 포함하며, 상기 제1 하부 단자 블록은 상기 제2 하부 단자블록에 대하여 상기 전지셀의 두께방향으로 상대 이동할 수 있다.

또한, 상기 제2 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 상부 리드의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 상부 단자블록 및 제2 상부 단자블록을 포함하며, 상기 제1 상부 단자 블록은 상기 제2 상부 단자블록에 대하여 상기 전지셀의 두께방향으로 상대 이동할 수 있다.

보다 구체적인 예로서, 상기 제1 하부 단자블록 및 제2 하부 단자블록과, 상기 제1 상부 단자블록 및 제2 상부 단자블록은 상기 전지셀의 개수에 대응하여 각각 복수개 구비되며, 상기 복수개의 제1 하부 단자블록은 상기 전지셀의 두께방향으로 상기 트레이 본체에 관통 설치되는 제1 가동축에 각각 고정결합되어 상기 가동축의 이동에 따라 상기 복수개의 제2 하부 단자블록 각각에 대하여 상대 이동하고, 상기 복수개의 제1 상부 단자블록은 상기 전지셀의 두께방향으로 상기 트레이 본체에 관통 설치되는 제2 가동축에 고정결합되어 상기 가동축의 이동에 따라 상기 복수개의 제2 상부 단자블록 각각에 대하여 상대 이동할 수 있다.

또한, 상기 제2 하부 단자블록 및 제2 상부 단자 블록은 상기 개방창의 하부 창틀 및 상부 창틀에 상기 전지셀의 두께방향을 따라 나란하게 각각 설치되고, 상기 제1 가동축 및 제2 가동축은 상기 전지셀의 두께방향을 따라 상기 개방창의 좌우 측벽을 관통하여 연장 설치되고, 상기 트레이 본체에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

하나의 예로서, 상기 제1 가동축 및 제2 가동축의 양단은 상기 트레이 본체로부터 돌출되게 설치되고, 상기 제1 가동축 및 제2 가동축의 일단 또는 양단에 가동손잡이부가 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 상부 단자블록은 상기 개방창의 상부 창틀 내측벽에 결합될 수 있다.

보다 구체적인 예로서, 상기 제2 상부 단자블록은, 상기 개방창의 상부 창틀 내측벽에 결합되는 결합부와, 상기 결합부로부터 하향 절곡되어 상기 전지셀의 상부 리드와 결합하는 단자부를 구비할 수 있다.

상기 전기적 특성 측정기는, 상기 제1 및 제2 리드 커넥터와 도선에 의하여 연결되어 상기 트레이 본체에 설치된다.

본 발명의 다른 예로서, 상기 트레이 본체의 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창이 각각 형성되고, 상기 트레이 본체 양측면의 개방창에 상기 제1 및 제2 리드 커넥터가 각각 설치되며, 상기 단방향 전지셀은 리드가 상기 개방창에 대향하도록 좌우 한쌍으로 상기 트레이 본체 내에 설치될 수 있다.

하나의 예로서, 상기 트레이 본체 양측벽에 전지셀의 길이방항으로 연장되는 장공이 형성되고, 상기 좌우 한쌍의 단방향 전지셀 사이에서 상기 전지셀의 두께방향으로 연장되며 상기 장공에 양단부가 관통 설치되는 전지셀 위치 조절부재를 더 포함하고, 상기 전지셀 위치 조절부재가 상기 장공을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 이동하면서 상기 전지셀의 리드가 설치된 측의 반대되는 측을 가압하여 전지셀의 위치가 조정될 수 있다.

구체적으로, 상기 전지 셀 위치 조절부재는 일단부 또는 양단부에 조절 손잡이가 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 예로서, 상기 전기적 특성 측정기와 연결되어 상기 전기적 특성 측정기에 의하여 측정된 전기적 특성값들을 외부로 전달 가능한 NFC패드가 상기 트레이 본체에 설치될 수 있다.

또한, 상기 전기적 특성 측정기 및 상기 NFC패드는 상기 전지셀의 개수에 대응하여 각각 복수개 구비될 수 있다.

본 발명에 의하여, 충방전공정이나 숙성 공정 또는 각 공정 간에 단방향 전지셀의 전압, 임피던스, 전류 등의 전기적 특성을 간편하게 모니터링할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 전지셀 트레이의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 단방향 전지셀용 트레이의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 단방향 전지셀용 트레이에 구비되는 리드 커넥터의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 3의 단방향 전지셀용 트레이의 측단면도이다.
도 6은 도 3의 단방향 전지셀용 트레이의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 단방향 전지셀용 트레이의 평면도이다.
도 8은 도 7의 단방향 전지셀용 트레이의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 단방향 전지셀용 트레이의 평면도이다.
도 10은 도 9의 단방향 전지셀용 트레이의 작동상태를 나타내는 측면도이다.

이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.

도 1은 종래의 전지셀 트레이(1)의 사시도이다. 상기 전지셀 트레이(1)는, 원통형이 아닌 전지셀, 예컨대 파우치형 전지셀을 수용하기 위한 전지셀 트레이이다. 파우치형 전지셀은, 양극과 음극의 전극 리드가 전지셀의 대향하는 반대측으로부터 각각 인출되는 형태의 양방향 전지셀과, 양극과 음극의 전극 리드가 전지셀의 동일한 측면으로부터 인출되는 형태의 단방향 전지셀로 나눌 수 있다. 상술한 바와 같이, 양방향 전지셀에 대하여 전기적 특성을 측정 및 모니터링할 수 있는 전지셀 트레이는 본 출원인에 의하여 개발된 바 있다. 본 발명은 단방향 전지셀에 대하여 전기적 특성을 측정 및 모니터링할 수 있는 전지셀 트레이를 제공하기 위한 것이다.

도 1의 전지셀 트레이(1)는 양방향 전지셀을 수용하기 위한 것으로서, 전지셀의 양측 단부로부터 인출되는 전극 리드를 노출시키기 위하여 양측면에 개방창(W)이 형성되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 전지셀 트레이(1)는, 상부가 개방된 박스형태의 트레이 본체와, 상기 트레이 본체에 수용되며 대향하는 복수개의 인서트판(2)을 구비하고 있다. 상기 인서트판(2)은 전지셀 양측 리드가 삽입될 수 있게 트레이 본체(1) 내측에서 서로 대향하는 한 쌍으로 배치되어 있다. 또한, 서로 이웃하는 인서트판(2)의 사이에는 전지셀 단부의 리드가 삽입될 수 있는 슬롯(S)이 형성된다. 상기 하우징(1)의 인서트판(2)이 설치된 측면부에는 개방창(W)이 형성되며, 이 개방창(W)을 통해 전지셀의 리드가 노출될 수 있다.

도 2는 종래의 전지셀 트레이의 사시도로서 도 1과는 약간 다른 형태의 전지셀 트레이(1')를 나타낸 것이다. 다만, 개방창(W)이 양측면에 형성된 점은 도 1의 트레이와 동일하다. 도 2는 내부에 인서트판을 생략한 트레이(1')를 나타낸 것이다. 도 2와 같이, 예컨대 활성화 공정 중에 도입되는 트레이는 충방전기와 전지셀의 리드와 접속할 수 있도록 양측면에 개방창(W)을 형성하고 있다.

그런데, 이러한 종래의 전지셀 트레이(1,1')는 전지셀을 단순히 보관 및 운반할 수 있을 뿐, 전지셀의 상태를 모니터링할 수 있는 어떠한 부가장치도 없었다.

본 발명의 단방향 전지셀용 트레이도 기본구조는 도 2와 동일하다. 본 발명은 리드가 전지셀의 일측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀용이기 때문에, 트레이의 양측면에 반드시 개방창(W)을 형성할 필요는 없다. 다만, 후술하는 바와 같이, 트레이 내에 단방향 전지셀을 좌우 한 쌍으로 배열할 경우, 전지셀의 리드가 양측면으로 노출될 필요가 있으므로, 이 경우에는 도 2와 같이 양측면에 개방창(W)이 형성된 트레이를 사용할 수 있다. 도 1 및 도 2에서 X방향으로 전지셀이 배열된다. 이 방향은 전지셀의 두께방향이 된다. Y방향은 전지셀의 길이방향이다. 이하, 설명하는 실시형태 및 도면에서도 X방향은 전지셀의 두께방향(전지셀의 적층배열방향), Y방향을 전지셀의 길이방향으로 하여 서술하기로 한다.

본 발명의 단방향 전지셀용 트레이는 이러한 종래의 전지셀 트레이를 개선한 것으로서, 전지셀의 상태, 특히 전기적 특성을 측정 및 모니터링할 수 있도록, 2개의 전극 리드가 전지셀의 동일한 측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀용 트레이로서, 상부가 개방되어 상기 단방향 전지셀의 전극 리드가 상하로 나란하게 위치하도록 안착되며, 일측면 또는 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창을 가지는 트레이 본체; 상기 개방창이 형성된 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 설치되며 상기 전지셀의 리드와 결합하는 리드 커넥터; 및 상기 리드 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 단방향 전지셀들의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함하고, 상기 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 리드 중 하부 리드와 결합하는 제1 리드 커넥터와, 상기 전지셀의 리드 중 상부 리드와 결합하는 제2 리드 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 트레이 본체는 종래의 전지셀 트레이와 유사한 형태를 가지고 있다. 다만, 단방향 전지셀용 트레이이므로, 상술한 바와 같이 양측면에 개방창(W)을 모두 형성할 필요는 없다. 즉, 본 발명의 트레이 본체는 일측면에 전지셀의 리드가 노출되는 개방창을 형성할 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 트레이 본체의 양측면에 개방창이 형성되도록 할 수 있다. 상기 트레이 본체는 상부가 개방된 박스형태로 형성되어 있어, 단방향 전지셀들이 상기 개방된 상부로 도입되어 트레이 본체 내에 안착된다. 단방향 전지셀의 배열방향은 도 1과 같이, 전지셀의 두께방향으로 나란하게 복수개가 배열된다. 상기 전지셀은 개방창을 향하여 전극 리드가 상하로 나란하게 배열된다. 즉, 상기 전지셀은 일측의 전극 리드가 상하로 위치하도록 트레이 본체 내에 세워져서 배열된다. 상기 트레이 본체의 내부에는 도 1과 같이 복수개의 인서트판의 쌍이 설치될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 본 발명 실시예의 도면에서는 상기 인서트판을 도시하지 않기로 한다. 트레이 본체 내에 예컨대 대략 26~32개의 전지셀이 안착될 수 있다.

본 발명의 주요한 특징은, 상기 개방창(W)이 형성된 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 상기 전지셀의 리드와 결합하는 리드 커넥터가 설치된다는 점이다. 본 발명에서는 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 개방창이 형성되므로, 상기 리드 커넥터도 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 설치된다. 상기 리드 커넥터는 전지셀의 리드와 결합하는 전기적 단자 기능을 수행한다. 이와 같이, 리드 커넥터를 트레이 본체의 측면에 설치해 두면, 여러 종류의 전지셀을 교체하여 트레이 내에 설치하더라도 전지셀 리드와 리드 커넥터를 간편하게 결합하는 것에 의하여 전지셀의 여러 전기적 특성들을 간편하게 측정할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 리드 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 단방향 전지셀들의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함한다. 본 명세서에서 전지셀의 전기적 특성이란, 전지셀의 전압, 임피던스, 전류 등 단자(리드 커넥터) 및 전선 등을 통하여 전기적 신호를 받아 각종 계측기로 측정할 수 있는 전지셀의 특성들을 말한다. 예컨대, 상기 전기적 특성 측정기는 전지셀의 전압, 임피던스, 전류 중 적어도 하나를 측정하는 측정기일 수 있다. 상기 전기적 특성 측정기는 도선에 의하여 상기 리드 커넥터와 전기적으로 연결된다. 본 발명의 전지셀 트레이는, 전기적 특성을 상시 확인할 수 있도록 상기 전기적 특성 측정기를 트레이 본체에 설치한다. 예컨대, 트레이 본체의 바닥판에 상기 측정기를 설치할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 트레이 본체의 측벽 등에도 설치공간이 허락된다면 설치가 가능하다. 이상의 리드 커넥터, 전기적 특성 측정기 등은 상기 전지셀의 개수에 대응하여 각각 복수개를 트레이 본체에 설치할 수 있다. 혹은 상기 전기적 특성 측정기는 상기 복수개의 리드 커넥터에 연결되는 공통의 단일 전기적 특성 측정기일 수 있다. 이 경우는 상기 전기적 특성 측정기에 상기 복수개의 리드 커넥터에 연결되는 복수개의 단자부가 내장될 수 있다. 상기 측정기에 표시된 전기적 특성의 수치는 육안으로 확인할 수 있으며, 혹은 외부의 서버나 제어부와 유선 또는 무선으로 연결되어 전기적 특성 측정기에 의하여 측정된 전기적 특성에 관한 데이터들을 서버나 제어부로 송신할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 트레이 본체에 외부와의 통신수단을 설치하여 상기 전기적 특성 측정기에서 측정된 측정값들을 외부로 전송할 수 있다.

본 발명의 트레이는, 전극 리드가 동일한 측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀의 전기적 특성을 측정하기 위한 것이므로, 단방향 전지셀의 리드 개수 및 배치방향에 대응하여, 제1 리드 커넥터와 제2 리드 커넥터를 구비하고 있다. 즉, 본 발명은, 상기 전지셀의 리드 중 하부 리드와 결합하는 제1 리드 커넥터와, 상기 전지셀의 리드 중 상부 리드와 결합하는 제2 리드 커넥터를 포함한다. 구체적인 리드 커넥터의 실시형태에 관해서는 이하 상술한다.

(제1 실시형태)

도 3은 본 발명의 일 실시예의 단방향 전지셀용 트레이(100)의 측면도이다.

도 3을 참조하면, 일측면에 개방창(W)이 형성된 트레이 본체(20)가 도시되어 있다. 도 3은 인서트판의 도시를 생략하고, 단방향 전지셀(10)과 리드 커넥터(30)의 결합관계를 나타낸 것이다. 개방창(W)에 대향하여 전지셀(10)의 상하 리드(12,11)가 도출되어 있고, 상기 리드 커넥터(30)는 이 리드(11)에 결합된다. 상기 리드 커넥터(30)는 전지셀(10)의 상부 리드(12) 및 하부 리드(11)와 전기적으로 접속할 수 있도록 상부 리드(12)에 결합되는 제1 리드 커넥터(31)와 하부 리드(11)에 결합되는 제2 리드 커넥터(32)로 구성된다. 구체적으로, 상기 제1 리드 커넥터(31)는, 상기 전지셀(10)의 하부 리드(11)의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 하부 단자블록(31a) 및 제2 하부 단자블록(31b)을 포함한다. 상기 제1 하부 단자블록(31a)은 상기 제2 하부 단자블록(31b)에 대하여 전지셀(10)의 두께방향(전지셀의 배열방향)으로 상대 이동할 수 있다.

상기 제2 리드 커넥터(32)도 상기 전지셀(10)의 상부 리드(12)의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 상부 단자블록(32a) 및 제2 상부 단자블록(32b)을 포함한다. 상기 제1 상부 단자블록(32a)은 상기 제2 상하부 단자블록(32b)에 대하여 전지셀(10)의 두께방향으로 상대 이동할 수 있다.

상기 제1 하부 단자블록(31a) 및 제2 하부 단자블록(31b)과, 상기 제1 상부 단자블록(32a) 및 제2 상부 단자블록(32b)은 상기 전지셀(10)의 개수에 대응하여 각각 복수개 구비된다. 단자블록의 이동을 용이하게 하기 위하여, 리드와 결합되는 단자블록 중 하나는 동일한 가동축에 고정 결합되어 함께 이동될 수 있다.

도 4는 본 발명의 단방향 전지셀용 트레이(100)에 구비되는 리드 커넥터(30)의 동작을 나타내는 개략도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 단자 블록(제1 하부 단자블록(31a):제1 상부 단자블록(32a))이 결합된 가동축(40)(제1 가동축(40A):제2 가동축(40B))을 상기 가동축(40)의 길이방향으로 이동시키면 상기 단자 블록과 대향 배치된 다른 쪽의 블록(고정 블록) (제2 하부 단자블록(31b):제2 상부 단자블록(32b))에 대하여 가동축(40)에 결합된 단자 블록들을 접근 및 이간시킬 수 있다. 도 4(a)는 가동축(40)(제1 가동축(40A):제2 가동축(40B))에 결합된 단자 블록(제1 하부 단자블록(31a):제1 상부 단자블록(32a))과 이에 대향 배치된 다른 쪽의 고정 블록(제2 하부 단자블록(31b):제2 상부 단자블록(32b))이 이간된 상태이고, 도 4(b)는 가동축에 결합된 단자 블록과 이에 대향 배치된 다른 쪽의 고정 블록이 상기 가동축의 이동에 의하여 서로 접근된 상태이다. 따라서, 도 4(a)의 상태에서 대향하는 블록 사이에 전지셀(10)의 리드(11,12)를 배치하고, 도 4(b)의 상태에서 대향하는 양측 블록으로 전지셀(10)의 리드(11,12)를 가압하여 양측 블록과 전지셀(10)의 전기적 접속을 달성할 수 있다. 이러한 가동축은 제1,2 리드 커넥터(31,32)에 모두 설치될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 제1 리드 커넥터(31)의 제1 하부 단자 블록(31a)은 상기 제2 하부 단자블록(31b)에 대하여 상기 전지셀(10)의 두께방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다. 예컨대, 복수개의 제1 하부 단자 블록(31a)이 복수개의 제2 하부 단자 블록(31b)과 이격된 상태에서 단방향 전지셀(10)의 하부 리드(11)를 상기 제1,2 하부 단자 블록(31a,b) 사이에 위치시키고, 제1 하부 단자 블록(31a)을 제2 하부 단자 블록(31b)을 향하여 이동시키면 하부 리드(11)가 제1,2 하부 단자 블록 사이에 끼워져 가압된다. 이에 의하여, 제1 리드 커넥터(31)와 단방향 전지셀(10)의 전기접속이 이루어진다. 이 때, 상기 복수개의 제1 하부 단자블록(31a)은 전지셀(10)의 두께방향으로 트레이 본체(20)(좌우 측벽)에 관통 설치되는 제1 가동축(40A)에 각각 고정결합되어 있다. 따라서, 상기 제1 가동축(40A)을 이동시키면 상기 제1 하부 단자블록(31a)들을 상기 제2 하부 단자블록(31b)들에 대하여 각각 이동시킬 수 있다.

마찬가지로, 상기 제1 상부 단자 블록(32a)은 상기 제2 상부 단자블록(32b)에 대하여 상기 전지셀(10)의 두께방향으로 상대 이동하게 되어 있다. 제1 리드 커넥터(31)와 유사하게 제1 상부 단자 블록(32a)이 제2 상부 단자 블록(32b)과 이격된 상태에서 단방향 전지셀(10)의 상부 리드(12)를 상기 제1,2 상부 단자 블록 사이에 위치시키고, 제1 상부 단자 블록을 제2 상부 단자 블록을 향하여 이동시키면 상부 리드(12)가 제1,2 상부 단자 블록 사이에 끼워져 가압된다. 이에 의하여, 제2리드 커넥터(32)와 단방향 전지셀(10)의 전기접속이 이루어진다. 이 때, 상기 복수개의 제1 상부 단자블록(32a)은 전지셀(10)의 두께방향으로 트레이 본체(20)(좌우 측벽)에 관통 설치되는 제2 가동축(40B)에 각각 고정결합되어 있다. 따라서, 상기 제2 가동축(40B)을 이동시키면 상기 제1 상부 단자블록(32a)들을 상기 제2 상부 단자블록(32b)들에 대하여 각각 이동시킬 수 있다.

단방향 전지셀들의 리드(11,12)가 개방창(W)을 향하여 도출되므로, 상기 제1,2 리드 커넥터(31,32)도 상기 개방창(W)에 설치된다. 본 실시형태에서는, 상기 제2 하부 단자블록(31b) 및 제2 상부 단자 블록(32b)은 상기 개방창(W)의 하부 창틀(21) 및 상부 창틀(22)에 상기 전지셀(10)의 두께방향을 따라 나란하게 각각 설치되어 있다. 또한, 상기 제1 가동축(40A) 및 제2 가동축(40B)은 상기 전지셀(10)의 두께방향을 따라 상기 개방창(W)의 좌우 측벽(23,24)을 관통하여 연장 설치되어, 상기 트레이 본체(20)에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 제1,2 가동축(40A,40B)의 양단은 트레이 본체(20)로부터 돌출되게 설치되어 있고, 상기 제1 가동축(40A) 및 제2 가동축(40B)의 일단에 가동손잡이부(41A,41B)가 결합되어 있다. 상기 가동손잡이부(41A,41B)를 잡고 제1,2가동축(40A,40B)을 전지셀(10)의 두께방향으로 용이하게 이동시킬 수 있다. 가동손잡이부를 제1,2 가동축의 양단에 설치하는 것도 가능하다.

제1 리드 커넥터(31)의 제2 하부 단자블록(31b)은 트레이 본체(20)에 형성되는 하부 창틀(21) 상에 지지될 수 있다.

한편, 제2 리드 커넥터(32)의 제2 상부 단자블록(32b)은 트레이 본체(20)의 개방창(W)의 상부 창틀(22)에 의하여 지지될 수 있다. 도 3에서는 제2 상부 단자블록(32b)이 상기 상부 창틀(22)에 결합되고 제1 상부 단자블록(32a)에 인접하도록 하향으로 길게 연장된 것이 도시되어 있다.

도 5는 도 3의 단방향 전지셀용 트레이(100)의 측단면도이고, 도 6은 도 3의 단방향 전지셀용 트레이(100)의 평면도이다.

도 5 및 도 6에는 단방향 전지셀(10)의 상하 리드(12,11)와 제1,2 리드 커넥터(31,32)의 결합관계가 보다 명확하게 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 단방향 전지셀(10)이 길이방향으로 트레이 본체(20)에 배치되며, 전지셀(10)의 일측에 설치된 상하 리드(12,11)가 트레이 본체(20)의 개방창(W)을 향하여 노출되어 있다. 상기 전지셀(10)의 하부 리드(11)는 제1 가동축(40A)에 고정 결합된 제1 하부 단자블록(31a)과, 개방창(W)의 하부 창틀(21)에 설치된 제2 하부 단자블록(31b) 사이에 위치하여 상기, 제1,2 하부 단자블록(31a,31b)과 전기 접속된다. 상기 전지셀(10)의 상부 리드(12)는 제2 가동축(40B)에 고정 결합된 제1 상부 단자블록(32a)과, 개방창(W)의 상부 창틀(22)에 설치된 제2 상부 단자블록(32b) 사이에 위치하여 상기, 제1,2 상부 단자블록과 전기 접속된다. 상기 제2 상부 단자블록(32b)은 상기 개방창(W)의 상부 창틀(22) 내측벽에 결합되어 있다. 상기 상부 창틀(22)과 전지셀(10)의 리드 간에 간격이 있을 수 있다. 따라서, 상기 제2 상부 단자블록(32b)은, 상기 제1 상부 단자블록(32a)을 향하여 하향 연장되는 부분과, 상기 간격 만큼 연장되어 상기 상부 창틀에 결합되는 부분으로 구성되어 있다. 즉, 상기 제2 상부 단자블록(32b)은 상기 개방창(W)의 상부 창틀 내측벽에 결합되며 상기 간격을 따라 연장되는 결합부와, 상기 결합부로부터 하향 절곡되어 상기 전지셀(10)의 상부 리드(12)와 결합하는 단자부를 구비할 수 있다.

한편, 도 5에서 트레이 본체(20)의 바닥판에는 상기 제1,2 리드 커넥터(31,32)와 도선으로 연결되는 전기적 특성 측정기(50)가 설치되어 있다. 상기 제1,2 리드 커넥터(31,32)에 구비된 제1,2 하부 단자블록(31a,31b) 및 제1,2 상부 단자블록들(32a,32b)은 전기전도성의 금속 재질, 예컨대 구리로 이루어질 수 있다. 2개의 단자블록 사이에 전지셀 양단의 상부 또는 하부 리드(12,11)가 끼워지면 전지셀(10)의 전기적 특성을 측정할 수 있다. 상기 전기적 특성 측정기(50)는 측정된 특성값(전압, 전류, 임피던스등)을 표출할 수 있으며, 외부로 그 값들을 전송할 수 있다. 구체적으로, 본 실시형태는 상기 전기적 특성 측정기(50)와 연결되는 NFC(Near Field Communication) 패드(60)를 트레이 본체(20)의 바닥판에 설치하고 있다. 상기 NFC 패드(60)는 트레이 외부의 NFC 리더기와 통신할 수 있는 태그를 구비하여, 전기적 특성 측정기(50)에서 전달된 데이터들을 외부로 송신할 수 있다. 전지셀(10)의 개수에 대응하여 상기 NFC 패드(60)도 복수개 설치될 수 있다. 이 경우, 각 전지셀(10)에 대응하는 NFC 패드(60)로부터 각각의 특성값이 도출될 수 있으며, 각 전지셀(10)의 NFC 패드(60) 간의 통신도 가능하다. 따라서, 각 전지셀(10)의 NFC패드(60)로부터 특성값을 받아들이는 마스터 NFC패드를 설치하여 이 마스터 NFC패드로부터 일괄적으로 복수개의 전지셀(10)의 특성값들을 외부로 전송할 수 있다. 외부의 NFC 리더기는 예컨대, 전지셀 트레이를 이송하는 스태커 크레인에 설치할 수도 있고, 상기 전지셀 트레이가 보관되는 창고의 보관 랙에 설치하는 것도 가능하다.

(제2 실시형태)

도 7은 본 발명의 다른 실시예의 단방향 전지셀용 트레이(200)의 평면도이고, 도 8은 도 7의 단방향 전지셀용 트레이(200)의 측단면도이다.

본 실시형태는, 트레이 본체(20)에 단방향 전지셀(10)이 좌우 한쌍을 이루어 배치되는 경우를 상정한 것이다. 본 실시형태에서는, 상기 트레이 본체(20)의 양측면에 상기 전지셀(10)의 리드가 노출되는 개방창(W)이 각각 형성된다. 상기 트레이 본체(20) 양측면의 개방창(W)에 상기 제1 및 제2 리드 커넥터(31,32,31',32')가 각각 설치되며, 상기 단방향 전지셀(10)은 리드가 상기 개방창(W)에 대향하도록 좌우 한쌍으로 상기 트레이 본체(20) 내에 설치된다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 트레이 본체(20)의 우측에 단방향 전지셀(10)이 배치되고 상기 우측 단방향 전지셀(10)의 리드와 대향하여 트레이 본체(20)에 개방창(W)이 형성된다. 상기 우측 전지셀(10)의 리드와 결합하는 제1,2 리드 커넥터(31,32)가 상기 우측 개방창(W)에 인접하여 설치된다. 제1 리드 커넥터(31)의 제1,2 하부 단자블록(31a,31b), 제2 리드 커넥터(32)의 제1,2 상부 단자블록(32a,32b)이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 제1 하부 단자블록(31a) 및 제1 상부 단자블록(32a)에 결합되는 제1,2 가동축(40A,40B)도 나타나 있다. 또한, 상기 우측의 제1,2 리드 커넥터(31,32)와 도선으로 연결되는 전기적 특성 측정기(50) 및 NFC 패드(60)가 트레이 본체(20) 바닥판 우측에 설치되어 있다.

트레이 본체(20)의 좌측에도 상기 우측의 단방향 전지셀(10)과 쌍을 이루는 좌측 단방향 전지셀(10)이 배치되고 상기 좌측 단방향 전지셀(10)의 리드와 대향하여 트레이 본체(20)에 좌측 개방창(W)이 형성된다. 상기 좌측 전지셀(10)의 리드와 결합하는 제1,2 리드 커넥터(31',32')가 상기 좌측 개방창(W)에 인접하여 설치된다. 좌측 개방창(W)에 인접한 제1 리드 커넥터(31')의 제1,2 하부 단자블록(31a',31b'), 제2 리드 커넥터(32')의 제1,2 상부 단자블록(32a',32b')이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 좌측의 제1 하부 단자블록(31a') 및 제1 상부 단자블록(32a')에 결합되는 제1,2 가동축(40A',40B')도 나타나 있다. 또한, 상기 좌측의 제1,2 리드 커넥터(31',32')와 도선으로 연결되는 전기적 특성 측정기(50')가 트레이 본체 바닥판 좌측에 설치되어 있다.

본 실시형태는 하나의 트레이 본체(20)에 제1 실시형태보다 2배의 단방향 전지셀(10)이 설치되므로 전지셀(10)의 운반효율이 향상되며, 활성화공정에 투입되는 셀의 개수를 증가시킬 수 있으므로 공정 생산성을 크게 개선할 수 있다.

도 8에 나타난 바와 같이, 좌우측의 전기적 특성 측정기(50,50')를 하나의 NFC 패드(60)에 연결하고, 좌우측의 단방향 전지셀(10)의 전기적 특성 데이터를 전달할 수 있다. 이에 의하면, NFC패드(60)의 개수를 늘리지 않고도 상기 데이터들을 취득할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 단방향 전지셀용 트레이(300)의 평면도이고, 도 10은 도 9의 단방향 전지셀용 트레이(300)의 작동상태를 나타내는 측면도이다.

본 실시형태는 제2 실시형태에 전지셀(10)의 위치를 조절할 수 있는 전지셀 위치 조절부재(70)가 추가적으로 설치된 형태이다. 즉, 상기 트레이 본체 양측벽(23,24)에 전지셀(10)의 길이방항으로 연장되는 장공(25)이 형성되고, 상기 좌우 한쌍의 단방향 전지셀(10) 사이에서 상기 전지셀(10)의 두께방향(전지셀 배열방향)으로 연장되며 상기 장공(25)에 양단부가 관통 설치되는 전지셀 위치 조절부재(70)를 더 포함한다. 도 10과 같이, 전지셀 위치 조절부재(70)를 상기 장공(25)을 따라 상기 전지셀(10)의 길이방향으로 서로 멀어지거나 접근하도록 이동시킬 수 있다. 상기 전지셀 위치 조절부재(70)의 이동거리는 상기 장공(25)의 길이에 따라 결정된다. 도 9와 같이, 단방향 전지셀(10)의 리드가 설치되지 않은 측에 상기 전지셀 위치 조절부재(70)를 위치시키고, 도 10과 같이 전지셀 위치 조절부재(70)를 단방향 전지셀(10)의 길이방향으로 이동시키면서 상기 전지셀(10)의 리드가 설치된 측의 반대되는 측을 가압하면 상기 전지셀들의 길이방향에 따른 위치가 조정될 수 있다. 이에 의하여, 다양한 길이를 가지는 전지셀들을 본 발명의 전지셀 트레이에 탑재하여 운반 및 활성화공정에 제공할 수 있게 된다. 상기 전지 셀 위치 조절부재(70)는 일단부 또는 양단부에 조절 손잡이(71)가 설치되어 있어, 상기 조절 손잡이(71)를 장공(25)을 따라 전지셀 길이방향으로 이동시키면 전지셀 위치 조절부재(70)를 용이하게 이동시킬 수 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: 단방향 전지셀
11: 하부 리드
12: 상부 리드
20: 트레이 본체
21: 하부 창틀
22: 상부 창틀
23,24: 좌우 측벽
25: 장공
30,30': 리드 커넥터
31,31' 제1 리드 커넥터
32,32' 리드 커넥터
40,40': 가동축
40A,40A': 제1 가동축
40B,40B': 제2 가동축
50,50': 전기적 특성 측정기
60: NFC 패드
70; 전지셀 위치 조절부재
71: 조절 손잡이

Claims (15)

1. 2개의 전극 리드가 전지셀의 동일한 측면으로부터 인출되는 단방향 전지셀용 트레이로서,
   상부가 개방되어 상기 단방향 전지셀의 전극 리드가 상하로 나란하게 위치하도록 안착되며, 일측면 또는 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창을 가지는 트레이 본체;
   상기 개방창이 형성된 트레이 본체의 일측면 또는 양측면에 설치되며 상기 전지셀의 리드와 결합하는 리드 커넥터; 및
   상기 리드 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 단방향 전지셀들의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함하고,
   상기 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 리드 중 하부 리드와 결합하는 제1 리드 커넥터와, 상기 전지셀의 리드 중 상부 리드와 결합하는 제2 리드 커넥터를 포함하는 단방향 전지셀용 트레이.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 전기적 특성 측정기는 전지셀의 전압, 임피던스, 전류 중 적어도 하나를 측정하는 것인 단방향 전지셀용 트레이.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 하부 리드의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 하부 단자블록 및 제2 하부 단자블록을 포함하며, 상기 제1 하부 단자 블록은 상기 제2 하부 단자블록에 대하여 상기 전지셀의 두께방향으로 상대 이동 가능한 단방향 전지셀용 트레이.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 리드 커넥터는, 상기 전지셀의 상부 리드의 표면측과 이면측에 각각 접촉하는 제1 상부 단자블록 및 제2 상부 단자블록을 포함하며, 상기 제1 상부 단자 블록은 상기 제2 상부 단자블록에 대하여 상기 전지셀의 두께방향으로 상대 이동 가능한 단방향 전지셀용 트레이.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 하부 단자블록 및 제2 하부 단자블록과, 상기 제1 상부 단자블록 및 제2 상부 단자블록은 상기 전지셀의 개수에 대응하여 각각 복수개 구비되며,
   상기 복수개의 제1 하부 단자블록은 상기 전지셀의 두께방향으로 상기 트레이 본체에 관통 설치되는 제1 가동축에 각각 고정결합되어 상기 가동축의 이동에 따라 상기 복수개의 제2 하부 단자블록 각각에 대하여 상대 이동하고,
   상기 복수개의 제1 상부 단자블록은 상기 전지셀의 두께방향으로 상기 트레이 본체에 관통 설치되는 제2 가동축에 고정결합되어 상기 가동축의 이동에 따라 상기 복수개의 제2 상부 단자블록 각각에 대하여 상대 이동하는 단방향 전지셀용 트레이.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 하부 단자블록 및 제2 상부 단자 블록은 상기 개방창의 하부 창틀 및 상부 창틀에 상기 전지셀의 두께방향을 따라 나란하게 각각 설치되고,
   상기 제1 가동축 및 제2 가동축은 상기 전지셀의 두께방향을 따라 상기 개방창의 좌우 측벽을 관통하여 연장 설치되고, 상기 트레이 본체에 대하여 슬라이딩 가능하게 결합되는 단방향 전지셀용 트레이.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 가동축 및 제2 가동축의 양단은 상기 트레이 본체로부터 돌출되게 설치되고, 상기 제1 가동축 및 제2 가동축의 일단 또는 양단에 가동손잡이부가 결합되는 단방향 전지셀용 트레이.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 상부 단자블록은 상기 개방창의 상부 창틀 내측벽에 결합되는 단방향 전지셀용 트레이.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 상부 단자블록은, 상기 개방창의 상부 창틀 내측벽에 결합되는 결합부와, 상기 결합부로부터 하향 절곡되어 상기 전지셀의 상부 리드와 결합하는 단자부를 구비한 단방향 전지셀용 트레이.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기는, 상기 제1 및 제2 리드 커넥터와 도선에 의하여 연결되어 상기 트레이 본체에 설치되는 단방향 전지셀용 트레이.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 트레이 본체의 양측면에 상기 전지셀의 리드가 노출되는 개방창이 각각 형성되고,
    상기 트레이 본체 양측면의 개방창에 상기 제1 및 제2 리드 커넥터가 각각 설치되며,
    상기 단방향 전지셀은 리드가 상기 개방창에 대향하도록 좌우 한쌍으로 상기 트레이 본체 내에 설치되는 단방향 전지셀용 트레이.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 트레이 본체 양측벽에 전지셀의 길이방항으로 연장되는 장공이 형성되고,
    상기 좌우 한쌍의 단방향 전지셀 사이에서 상기 전지셀의 두께방향으로 연장되며 상기 장공에 양단부가 관통 설치되는 전지셀 위치 조절부재를 더 포함하고,
    상기 전지셀 위치 조절부재가 상기 장공을 따라 상기 전지셀의 길이방향으로 이동하면서 상기 전지셀의 리드가 설치된 측의 반대되는 측을 가압하여 전지셀의 위치가 조정되는 단방향 전지셀용 트레이.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 전지 셀 위치 조절부재는 일단부 또는 양단부에 조절 손잡이가 설치되는 단방향 전지셀용 트레이.
    
14. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기와 연결되어 상기 전기적 특성 측정기에 의하여 측정된 전기적 특성값들을 외부로 전달 가능한 NFC패드가 상기 트레이 본체에 설치되는 단방향 전지셀용 트레이.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기 및 상기 NFC패드는 상기 전지셀의 개수에 대응하여 각각 복수개 구비되는 단방향 전지셀용 트레이.

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