KR20230056607A - 이차전지 충방전용 지그 장치 - Google Patents

이차전지 충방전용 지그 장치 Download PDF

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KR20230056607A
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손주환
윤성민
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치는: 한 쌍의 가압 지그, 및 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고, 상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압한다.

Description

이차전지 충방전용 지그 장치{JIG DEVICE FOR CHARGING AND DISCHARGING OF SECONDARY BATTERY}
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2021년 10월 20일자 한국 특허 출원 제10-2021-0140155호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 이차전지 충방전용 지그 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전지셀의 바디 영역과 슬라이딩 영역에 균일한 압력을 인가할 수 있는 이차전지 충방전용 지그 장치에 관한 것이다.
현대 사회에서는 휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등의 휴대형 기기의 사용이 일상화되면서, 상기와 같은 모바일 기기와 관련된 분야의 기술에 대한 개발이 활발해지고 있다. 또한, 충방전이 가능한 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량 등의 대기 오염 등을 해결하기 위한 방안으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기 자동차(P-HEV) 등의 동력원으로 이용되고 있는 바, 이차전지에 대한 개발의 필요성이 높아지고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점이 있어 가장 많은 주목을 받고 있다.
리튬 이차전지는 전극을 제조하는 전극 제조공정, 상기 전극과 분리막을 개재시켜 전극 조립체로 제조하고, 이를 전해액과 함께 이차전지 케이스에 내장하여 이차전지를 제조하는 조립 공정, 및 상기 제조된 이차전지를 출품시키기 위한 활성화 공정의 순으로 제조된다.
이 중 활성화 공정에서는 소정의 지그에 전지셀을 탑재하고, 활성화에 필요한 조건으로 충전 및 방전을 수행하게 된다.
한편, 전지 케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리-롤형(Jelly-roll type) 전극조립체, 스택형(적층형) 전극조립체, 스택/폴딩형 전극조립체 등이 있다.
이러한 전극조립체는, 전극 집전체에 믹싱 공정에서 제조된 전극 활물질용 슬러리를 정해는 슬롯 다이를 통해 정해진 패턴 및 일정한 두께로 코팅한 후, 건조시킨다. 그런데 전극 활물질용 슬러리는 유체이기 때문에, 코팅 후 흘러내리는 성질을 가지고 있고, 전극 활물질용 슬러리가 흘러내리는 것을 슬라이딩이라 한다. 이 같은 슬라이딩은 전극 활물질이 코팅된 유지부 폭방향의 양측 단부에서 빈번하게 발생할 수 있다.
도 1은 슬라이딩 영역을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2은 전지셀을 도시한 도면이고, 도 3는 충방전용 지그 장치에 전지셀이 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 슬라이딩 영역은, 유지부의 중앙부 측으로부터 멀어질수록 전극 합제층의 두께가 얇아지고, 유지부의 중앙부 측으로부터 가까울수록 전극 합제층의 두께가 두꺼워지는 영역을 의미한다. 한편, 도 1과 같이 슬라이딩 영역(S)을 제외한 부분(A)은, 슬라이딩 영역(S)보다 전극 합제층의 두께가 큰 값을 가진다.
도 2을 참조하면, 전지셀(10)은 분리막과 전극이 교대로 적층된 전극 합제층 영역(A, 도 1 참조)에 해당하는 바디 영역(12) 및 슬라이딩 영역(S, 도 1 참조) 중 일부에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 포함한다. 도 2에 도시된 슬라이딩 영역(14)은 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결되는 부분을 의미한다. 슬라이딩 영역(14)은 상술한 바와 같이 공정에 따라 도포되는 전극 활물질의 슬라이딩 현상이 나타날 수 있어 바디 영역(12)보다 다소 낮은 두께를 가질 수 있다.
도 3를 참조하면, 활성화 공정에서 전지셀(10)은 충전 및 방전을 거듭함으로써 전지셀(10)의 일부가 부풀어오르는 현상이 나타날 수 있는데, 충방전용 지그 장치는 전지셀의 일면을 가압함으로써 충방전시 전지셀의 부피 변화를 일정 범위내로 제한할 수 있다. 그러나 슬라이딩 영역(14)은 바디 영역(12)과 비교하여 두께 값이 작고, 지그 장치의 가압면은 편평한 형상을 가지므로, 슬라이딩 영역(14)과 지그 장치 사이에 갭이 발생하여 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 상이한 압력이 가해지는 문제가 있다.
따라서, 전지셀에 가해지는 압력의 분포를 보다 고르게 할 수 있는 충방전용 지그 장치가 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지셀을 고르게 가압할 수 있는 충방전용 지그 장치를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치는: 한 쌍의 가압 지그, 및 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고, 상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면으로부터 상기 전지셀 쪽으로 돌출되는 단차를 제공할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 슬라이딩 영역 중 상기 전지셀의 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 탭 연결부 중 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는, 테이프(tape) 또는 띠 형상을 갖고, 상기 한 쌍의 가압 지그의 일단부에 평행하게 배치될 수 있다.
상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 적어도 일면 상에 위치하여 전지셀의 바디 영역에 가해지는 압력을 완충하는 가압 패드를 더 포함할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드 상에 위치할 수 있다.
상기 가압 패드는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향하는 양면 상에 각각 위치하고, 상기 보조 가압 부재는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 패드의 대향하는 양면 상에 각각 위치할 수 있다.
상기 전지셀의 바디 영역은 상기 보조 가압 부재와 이격될 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 40% 내지 100%를 커버하도록 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 60% 내지 80%를 커버하도록 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드보다 경도가 높은 소재로 제조될 수 있다.
상기 가압 패드는 실리콘으로 제조될 수 있다.
상기 가압 지그는 스테인리스-스틸로 제조될 수 있다.
상기 보조 가압 부재와 상기 가압 패드 사이에는 보호 페이퍼가 위치할 수 있다.
상기 보조 가압 부재의 두께는 30um 보다 클 수 있다.
상기 보조 가압 부재의 두께는 31um 이상일 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명의 충방전용 지그 장치는 가압면에 단차를 형성함으로써 전지셀에 가해지는 압력이 고르게 형성되도록 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 슬라이딩 영역을 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 2은 전지셀을 도시한 도면이다.
도 3는 충방전용 지그 장치에 전지셀이 제공된 예를 도시한 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재의 예시들을 도시한 도면이다.
도 9은 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 그래프이다.
도 10는 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 다른 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 설명한 것 외에 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본 발명의 범위는 여기에서 설명하는 실시예들에 의해 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 확대하거나 축소하여 나타낸 것이므로, 본 발명의 내용이 도시된 바에 한정되지 않음은 자명하다. 이하의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 각 층의 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명할 때, 이는 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 해당하는 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 설명할 때에는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 의미할 수 있다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아닐 수 있다. 한편, 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 설명하는 것과 마찬가지로, 다른 부분 "아래에" 또는 "하에" 있다고 설명하는 것 또한 상술한 내용을 참조하여 이해될 수 있을 것이다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 해당 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 관하여 설명한다.
우선, 본 발명에 있어서 슬라이딩 영역(S)이란, 유지부와 무지부의 경계 부근에서, 전극 합제층의 평탄도가 감소된 부위 및 그 주변부를 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다. 자세한 사항은 도 1에 관련한 설명을 참조한다.
또한, 본 발명에서 “슬라이딩 영역(14)”이란 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분을 의미한다. 즉, 본 발명에서는, 슬라이딩 영역(S) 중에서도, 전극 탭이 전극과 연결되는 부분에 위치한 슬라이딩 영역(14)의 실시예를 설명한다.
전극 탭이 전극과 연결된 부분 중 슬라이딩 영역(14)은 도 2에서 상술한 바와 같이 공정에 따라 도포되는 전극 활물질의 슬라이딩 현상이 나타날 수 있어 바디 영역(12)보다 다소 낮은 두께를 가질 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치를 도시한 도면이다. 도 5는 도 4의 A-A 절단선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4의 실시예에서는, 일 예시로서 도 2의 L자형 전지셀(10)을 가압하는 충방전용 지그 장치를 도시한다. 도 4 및 도 5를 참고하면, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 한 쌍의 가압 지그(110), 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면에 위치한 가압 패드(120) 및 가압 패드(120)에 제공된 보조 가압 부재(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 가압 패드(120)와 보조 가압 부재(140) 사이에는 가압 패드(120)의 일면을 커버하는 보호 페이퍼(130)가 위치할 수도 있다.
본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 이차전지의 활성화 공정에 사용되는 것일 수 있다. 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 활성화 공정 중 발생되는 전지셀(10)의 부피 변화를 일정 범위내로 제한하기 위한 것으로써, 전지셀(10)의 일면과 타면을 각각 가압할 수 있다.
가압 지그(110)는 전지셀(10)에 압력을 인가하기 위한 구성으로, 금속과 같은 단단한 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가압 지그(110)는 스테인리스-스틸과 같이 단단하고, 내열성이 강한 물질로 제조될 수 있다.
가압 지그(110)는 한 쌍으로 제공될 수 있으며, 전지셀(10)은 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면 사이에 배치될 수 있다. 활성화 공정에 의해 전지셀(10)의 부피가 증가하면, 가압 지그(110)는 전지셀(10)의 일면 및 타면을 가압함으로써 전지셀(10)의 부피 변화를 일정 범위내로 제한할 수 있다.
가압 패드(120)는 가압 지그(110)가 전지셀(10)을 과도하게 가압하는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 가압 패드(120)는 가압 지그(110)로부터 전지셀(10)에 가해지는 압력을 완충하고, 전지셀(10)이 가압 지그(110)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 가압 패드(120)는 실리콘과 같이 탄성이 있는 소재로 제조될 수 있다.
가압 패드(120)는 가압 지그(110)의 일면 상에 제공될 수 있다. 가압 패드(120)는 한 쌍의 가압 지그(110)의 대향면 상에 배치되고, 가압 지그(110)에 의해 전지셀(10)에 제공되는 압력이 가압 패드(120)를 통해 전달되도록 할 수 있다. 가압 패드(120)는 한 쌍의 가압 지그(110)에 각각 제공될 수 있다. 가압 패드(120)는 한쌍으로 제공될 수 있다.
보호 페이퍼(130)는 충방전용 지그 장치(100)와 전지셀(10)이 접촉할 때, 전지셀(10)이 손상되는 것을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 보호 페이퍼(130)는 가압 패드(120)의 일면 상에 제공될 수 있다. 보호 페이퍼(130)는 전지셀(10)과 대향하는 가압 패드(120)의 일면 상에 제공될 수 있다.
한편, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 사이의 두께 차이에 의해 전지셀(10)에 압력이 고르게 전달되지 못하는 것을 방지하는 보조 가압 부재(140)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 보조 가압 부재(140)는 한 쌍의 가압 지그(110) 사이에 전지셀(10)이 배치될 때, 전지셀의 슬라이딩 영역(S)을 가압한다. 또한, 본 실시예에서는, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 가압하는 경우를 일 실시예로서 설명한다.
보조 가압 부재(140)는 지그 포메이션 테이프(Jig formation tape)로 지칭될 수도 있다. 즉, 보조 가압 부재(140)는 테이프 형상 또는 띠 형상을 갖는다. 또한, 보조 가압 부재(140)는 한 쌍의 가압 지그(110)의 일단부에 평행하게 배치된다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 사이의 두께 차이를 해소하기 위한 것일 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 가압 지그(110)로부터 전지셀(10)에 고른 압력이 작용하도록, 충방전용 지그 장치(100)의 일면 상에 전지셀(10) 쪽으로 돌출되는 단차를 형성하기 위한 것일 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)과 대향하는 충방전용 지그 장치(100)의 일면 상에 제공되어, 충방전용 지그 장치(100)의 가압면에 단차를 형성할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 도 5에 도시된 것과 같이 전지셀(10)과 대향하는 보호 페이퍼(130)의 일면 상에 제공될 수도 있으나, 가압 패드(120)의 일면 상에 제공되는 것도 가능하다. 이처럼, 보조 가압 부재(140)가 가압 패드(120)의 일면 상 또는 보호 페이퍼(130)에 일면 상에 제공되면, 충방전용 지그 장치(100)가 전지셀(10)을 가압할 때, 가압 패드(120)에 의해 보조 가압 부재(140)의 위치가 다소 조정됨으로써, 보조 가압 부재(140)가 전지셀(10)을 과도하게 가압하거나, 전지셀(10)을 손상시키는 것이 방지될 수 있다. 이는 보조 가압 부재(140)가 가압 패드(120) 또는 보호 페이퍼(130) 보다 경도가 높은 단단한 물질, 탄성이 낮은 물질로 제조되기 때문일 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 슬라이딩 영역(14)과 대응되도록 배치될 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 전지셀(10)의 바디 영역(12)과 이격되도록 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 것과 같이, 보조 가압 부재(140)는 충방전용 지그 장치(100)의 가압면 중 슬라이딩 영역(14)과 대응되는 영역에 단차를 형성하여, 가압 지그(110)로부터 상대적으로 낮은 두께를 가지는 슬라이딩 영역(14)에 압력이 전달되도록 할 수 있다.
보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 폭의 40% 이상을 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 폭의 40% 내지 100%, 50% 내지 90% 또는 60% 내지 80%를 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)에서의 활물질의 슬라이딩으로 인해 충방전용 지그 장치(100)로부터 인가되는 불균등한 압력 구배를 해소하기 위한 것이므로, 이러한 수치는 슬라이딩 위치 및 크기를 고려한 것일 수 있다. 따라서, 통상적인 슬라이딩 범위를 고려했을 때, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60% 내지 80%를 커버하도록 제공되는 것이 바람직할 수 있다.
보조 가압 부재(140)의 길이, 폭, 두께는 슬라이딩 영역(14)의 크기 또는 두께에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 이 때, 보조 가압 부재(140) 길이, 폭, 두께는 가압 지그(110)로부터 바디 영역(12)에 전달되는 압력과 슬라이딩 영역(14)에 전달되는 압력이 유사하도록 설정되는 것이 바람직할 수 있다.
한편, 상술한 일 실시예는 도 2 및 도 4에 도시된 L자 형 전지셀(10)을 가압하는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 도시된 바에 한정되지 않고, 다양한 형상의 전지셀(10)을 가압하는 데에 적용할 수 있다. 가령, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충방전용 지그 장치로서, 도 11에 도시된 전지셀(10)을 가압하는 충방전용 지그 장치로도 변형하여 적용할 수 있다 또한, 본 발명에 도시되지는 않았지만, 양극 탭과 음극 탭이 서로 반대 방향으로 전지셀(10)의 양단에 각각 구비되는 경우에도 본 발명을 변형하여 적용할 수 있는 등, 다양한 변형, 변경이 가능하다.
또한, 상술한 실시예들에서는, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(S) 중에서도 전극 탭이 전극과 연결된 부분에 해당하는 슬라이딩 영역(14)을 가압하는 경우를 실시예들로서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 보조 가압 부재(140)가 전지셀의 다른 부분의 슬라이딩 영역(S)을 가압하는 경우라면 충분하다. 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞게 본 발명을 변형, 변경하여 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재에 대한 테스트에 관하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 도 4의 충방전용 지그 장치에 제공된 보조 가압 부재의 예시들을 도시한 도면이다. 도 9은 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 10는 도 6 내지 도 8의 예시들에 대한 테스트 결과를 도시한 다른 그래프이다. 도 6 내지 도 8에서 JF tape는 지그 포메이션 테이프의 약자로 보조 가압 부재(140)를 지칭하는 것일 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 일부를 커버하도록 제공될 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60% 내지 80%를 커버하도록 제공될 수 있다. 도 6 내지 도 8에서 예시된 전지셀(10)의 경우 슬라이딩 영역(14)의 폭은 20mm이고, 보조 가압 부재(140)의 최소 폭은 12mm이며, 보조 가압 부재(140)는 슬라이딩 영역(14)의 60%를 커버하는 것으로 예시되었다.
충방전용 지그 장치(100)에 제공되는 보조 가압 부재(140)의 위치 또는 치수는 다양할 수 있다. 보조 가압 부재(140)는 도 6와 같이 슬라이딩 영역(14)과 대응되는 부분에만 제공될 수도 있고, 도 7 및 도 8과 같이 슬라이딩 영역(14)과 대응되되, 슬라이딩 영역(14)이 위치하지 않은 부분까지 커버하도록 제공될 수도 있다. 또, 보조 가압 부재(140)는 도 6와 같이 다소 좁은 폭을 가지도록 제공될 수도 있고, 도 7 및 도 8과 같이 다소 넓은 폭 값을 가지도록 제공될 수도 있다. 또, 보조 가압 부재(140)는 도 6 및 도 7과 같이 다소 작은 두께 값을 가지도록 제공될 수도 있고, 도 8과 같이 다소 큰 두께 값을 가지도록 제공될 수도 있다. 구체적으로, 도 6는 30um의 두께, 12mm의 폭을 가지는 것으로, 도 7은 30um의 두께, 22mm의 폭을 가지는 것으로, 도 8은 50um의 두께, 22mm의 폭을 가지는 것으로 예시되었다.
도 9을 참조하면, 도 6 내지 도 8에 도시된 예시들의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값의 차이를 비교할 수 있다. 이 때, 도 9에서 index로 표시된 가로 축의 각 값은 테스트에서 사용된 각각의 전지셀(10)을 의미하는 것이고, 세로축은 면압으로, 단위는 MPa일 수 있다.
또, 도 9(a) 및 도 9(b)는 충방전용 지그 장치(100)을 이용하여 전지셀(10)에 실시한 각각의 테스트 결과를 도시한 것이며, 도 9에서 도 6, 도 7 및 도 8에 대한 결과는 각각 ‘Test1 12+30’, ‘Test2 22+30’, 및 ‘POR 22+50’으로 표시되었다.
도 7의 테스트 결과를 참조할 때, 도 6 및 도 7에서는 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값이 두배 이상 차이나는 것으로 확인되었으나, 도 8에서는 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값이 도 6 및 도 7과 비교할 때 다소 유사한 것으로 나타났다.
구체적으로, 슬라이딩 영역(14)의 압력 값은 도 6에서는 약 0.5Mpa으로 나타났으나, 도 7에서는 약 0.65Mpa로, 도 8에서는 약 1.0Mpa로 나타났다. 이 때, 도 6, 도 7 및 도 8에서 바디 영역(12)의 압력 값은 약1.2Mpa으로 나타났다. 따라서, 보조 가압 부재(140)를 적용함으로써, 슬라이딩 영역(14)의 압력 값은 바디 영역(12)의 압력 값의 80% 이상, 또는 80% 내지 100%로 향상될 수 있으며, 보조 가압 부재(140)를 통해 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 차이가 최소화될 수 있음이 확인되었다.
또 상술한 결과들을 참조할 때, 보조 가압 부재(140)의 두께는 30um 보다 크거나, 또는 31um 이상인 것이 바람직할 수 있다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니며, 전지셀(10)의 크기, 전체적인 두께 또는 충방전용 지그 장치(100)의 사양에 따라 달라질 수도 있을 것이다.
도 10을 참조하면, 도 8에 도시된 예시들의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 값의 차이를 보다 구체적으로 비교할 수 있다. 이 때, 도 10에서 가로 축은 측정 위치이고, 세로축은 면압으로, 단위는 MPa일 수 있다.
도 10의 테스트 결과를 참조할 때, 도 8의 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 분포는 균일함이 확인된다. 따라서, 본 실시예의 충방전용 지그 장치(100)를 사용하면, 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력 차이가 최소화될 뿐 아니라, 바디 영역(12)과 슬라이딩 영역(14) 각각에서 위치에 따른 압력 편차도 최소화될 수 있다.
구체적으로, 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력은 바디 영역(12)에 가해지는 압력의 약 86%으로, 위치에 따른 편차는 약 0.03으로 나타났다. 또, 슬라이딩 영역(14)에 가해지는 압력은 약 1.05Mpa 으로, 위치에 따른 편차는 약 0.04 으로 나타났고, 바디 영역(12)에 가해지는 압력은 약 1.23Mpa 으로, 위치에 따른 편차는 약 0.03 으로 나타났다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 전지셀
12: 바디 영역
14: 탭 연결부
100: 충방전용 지그 장치
110: 가압 지그
120: 가압 패드
130: 보호 페이퍼
140: 보조 가압 부재

Claims (13)

  1. 한 쌍의 가압 지그, 및
    상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 사이에 마련되는 보조 가압 부재를 포함하고,
    상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그 사이에 전지셀이 배치될 때, 상기 전지셀의 슬라이딩 영역을 가압하는, 충방전용 지그 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면으로부터 상기 전지셀 쪽으로 돌출되는 단차를 제공하는, 충방전용 지그 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 전지셀의 슬라이딩 영역 중 전극과 전극 탭이 연결되는 부분을 가압하는, 충방전용 지그 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는, 테이프(tape) 또는 띠 형상을 갖고, 상기 한 쌍의 가압 지그의 일단부에 평행하게 배치되는, 충방전용 지그 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 한 쌍의 가압 지그의 대향면의 적어도 일면 상에 위치하여 전지셀의 바디 영역에 가해지는 압력을 완충하는 가압 패드를 더 포함하고,
    상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드 상에 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 가압 패드는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 지그의 대향하는 양면 상에 각각 위치하고,
    상기 보조 가압 부재는 한 쌍으로 제공되어, 상기 한 쌍의 가압 패드의 대향하는 양면 상에 각각 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전지셀의 바디 영역은 상기 보조 가압 부재와 이격되는, 충방전용 지그 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 40% 내지 100%를 커버하도록 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 슬라이딩 영역의 폭의 60% 내지 80%를 커버하도록 위치하는, 충방전용 지그 장치.
  10. 제6항에서,
    상기 보조 가압 부재는 상기 가압 패드보다 경도가 높은 소재로 제조되는, 충방전용 지그 장치.
  11. 제6항에서,
    상기 가압 패드는 실리콘으로 제조되는, 충방전용 지그 장치.
  12. 제1항에서,
    상기 가압 지그는 스테인리스-스틸로 제조되는 충방전용 지그 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 보조 가압 부재와 상기 가압 패드 사이에 위치하는 보호 페이퍼를 더 포함하는, 충방전용 지그 장치.

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