KR20230059610A - 셀 트레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 활성화를 위한 충방전 공정이나 숙성 공정 등에서 원통형 셀을 수용 내지 보관하거나 각 공정 간에 상기 원통형 셀을 운반하는 셀 트레이에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 상기 복수개의 원통형 셀이 수용되고, 상부가 개방된 트레이 본체, 상기 원통형 셀의 상부 전극탭을 향하여 회동 가능하도록 상기 트레이 본체에 설치되는 제1 커넥터, 상기 원통형 셀의 하부 전극탭의 하부에 설치되는 제2 커넥터 및 상기 제1 커넥터 및 제2 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 원통형 셀의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기를 포함하는 셀 트레이에 관한 것이다.

Description

셀 트레이{CELL TRAY}
본 발명은 셀 트레이에 관한 것으로, 상세하게는 활성화를 위한 충방전 공정이나 숙성 공정 등에서 원통형 셀을 수용 내지 보관하거나 각 공정 간에 상기 원통형 셀을 운반하는 셀 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.
한편, 리튬 이차전지는 셀을 조립하는 과정과 전지를 활성화하는 과정을 거쳐 제조되는 바, 전지 활성화 단계에서는 트레이에 전지를 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충방전을 수행하게 된다.
상기 리튬 이차전지는 구조 및 형상에 따라 스택형 전지, 파우치형 전지 및 원통형 전지로 구분될 수 있다.
도 1은 원통형 셀을 다수개 수납하는 종래 트레이를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참고하면, 다수의 원통형 셀(30)을 개별적으로 수용할 수 있는 전지 수용부(11)를 구비하고 상부가 개방된 본체(10), 및 상기 본체(10)의 상부를 덮어 수용된 셀(30)들을 보호하는 덮개(20)가 구비되어 있다.
이와 같이 종래의 트레이는 원통형 셀들을 단순히 수용 내지 운반하는 기능을 달성할 뿐이어서, 각 공정 중 또는 공정 간 이동 중에 셀의 특성이나 상태를 모니터링할 수 없었다. 예컨대, 초기 충방전공정시에 트레이에 수용된 셀의 리드에 충방전기의 단자를 연결하여 충방전시의 전압을 측정할 수는 있지만, 공정간 이동 또는 보관 중의 셀의 전압을 측정할 수는 없었다. 또한, 충방전공정의 특성상 전압 외의 임피던스 등 다른 전기적 특성을 측정하기는 곤란하였다. 활성화 공정 또는 숙성 공정 전후의 셀은 아직 그 전기적 특성이 확립되지 못하여 시간에 따라 전압, 임피던스, 전류 등의 전기적 특성이 가변될 수 있는 상태에 있으므로, 그 전기적 특성의 추이를 지속적으로 모니터링할 필요가 있다.
한편, 트레이에 수용된 셀에 각 공정을 수행하는 과정에서 열이 발생할 수 있는데, 대부분 폐쇄형의 구조를 갖는 트레이의 특성상 상기 트레이에 수용된 셀들은 셀 성능에 영향을 받을 정도의 발열 환경에 놓이는 경우가 빈번했다. 때문에 수용된 셀들의 전기적 특성 추이를 지속적으로 모니터링할 수 있는 구조뿐만 아니라, 수용된 셀에서 발생하는 열을 효과적으로 제어할 수 있는 셀 트레이가 요구되고 있다.
한국공개특허 제10-2019-0094830호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 충방전 공정, 공정간 이동 및 숙성 공정 등에서 원통형 셀의 전기적 특성을 측정하여 모니터링할 수 있는 셀 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 셀 트레이에 수납된 원통형 셀이 상기의 전기적 특성을 측정하는 과정 등에서 발생한 열에 의해 셀이 훼손되거나, 또는 셀의 성능이 저하되는 문제를 해결할 수 있는 셀 트레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 상부가 개방되고, 내부 공간을 구획하는 칸막이벽을 구비하여 상기 칸막이벽 사이에 복수개의 원통형 셀이 각각 수용되는 트레이 본체; 상기 칸막이벽 상부에 회동 가능하게 설치되고, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀의 상부 전극탭과 접촉하도록 상기 상부 전극탭을 향하여 회동하는 제1 커넥터; 상기 칸막이벽 사이의 트레이 본체에 설치되고, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀의 하부 전극탭과 접촉하는 제2 커넥터; 및 상기 제1 커넥터 및 제2 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 원통형 셀의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 트레이를 제공한다.
구체적으로 상기 칸막이벽은 격자형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 트레이 본체는, 상기 트레이 본체의 하부를 형성하는 바닥판, 상기 바닥판 상에 설치되는 격자형 칸막이벽 및 상기 격자형 칸막이벽을 둘러싸며 상기 바닥판에 결합되거나 상기 바닥판과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 외곽틀은 상기 제1 커넥터의 회전반경을 초과하는 높이만큼 상기 칸막이벽 높이보다 높게 형성될 수 있다.
한편, 상기 칸막이벽의 상부에 힌지 프레임이 설치되고, 상기 제1 커넥터는 상기 힌지 프레임에 힌지 결합될 수 있다.
상기 전기적 특성 측정기는 수용된 원통형 셀의 저항, 전압 및 전류 중 적어도 하나 이상의 특성을 측정할 수 있다.
한편, 상기 전기적 특성 측정기와 연결되어, 상기 전기적 특성 측정기에 의해 측정된 원통형 셀의 전기적 특성값들을 외부로 전달 가능한 무선통신장치가 상기 트레이 본체에 설치될 수 있다.
또한, 상기 원통형 셀을 냉각시키는 냉각부재가 상기 트레이 본체의 바닥판에 설치될 수 있다.
구체적으로 상기 바닥판에 냉각부재 수용홈이 형성되어 상기 냉각부재가 상기 냉각부재 수용홈에 설치되고, 상기 냉각부재 상에 상기 제2 커넥터가 설치될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 냉각부재는 열전소자일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 트레이 본체의 개방된 상부를 덮으며 상기 트레이 본체에 결합되는 트레이 상판; 을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 트레이 상판은, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀에 대응되는 위치에 하부로 돌출되는 절연부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전기적 특성 측정기는, 상기 트레이 본체 또는 트레이 상판에 설치될 수 있다.
한편, 상기 힌지 프레임은 상기 칸막이벽 전후, 좌우, 또는 전후 좌우에 위치한 원통형 셀의 상부 전극탭을 향하여 회동하는 복수개의 제1 커넥터와 힌지 결합될 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 칸막이벽은 격자형으로 형성되고, 상기 힌지 프레임은 4개의 힌지 결합부를 구비하여 4개의 제1 커넥터가 상기 힌지 결합부에 각각 힌지 결합되며, 상기 힌지 프레임은 상기 격자형 칸막이벽이 교차하는 지점의 칸막이벽 상부에서 상기 4개의 힌지 결합부가 칸막이벽이 형성하는 격자형 공간의 대각선 방향을 향하도록 설치되어, 상기 제1 커넥터가 상기 격자형 공간의 대각선 방향에서 상하로 회동할 수 있다.
본 발명은 충방전 공정이나 숙성 공정 또는 각 공정 간에 단방향 전지셀의 전압, 임피던스 전류 등의 전기적 특성을 간편하게 모니터링할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 내부에 수납된 다수의 원통형 셀에서 발생하는 열을 효과적을 제어하여 상기 셀의 열 안정성 문제를 해결한다는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 원통형 셀 트레이를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이의 단면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이에 포함된 힌지부재 및 제1 리드 커넥터를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이에 포함된 트레이 본체 및 상판 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 셀 트레이에 포함된 힌지부재 및 제1 리드 커넥터를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 셀 트레이의 단면도 및 평면도이다.
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.
본 발명은 2개의 전극탭이 상부 및 하부에 각각 형성되어 있는 복수개의 원통형 셀(C)을 수용하는 셀 트레이(100)에 관한 것이다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 복수개의 원통형 셀(C)이 수용되고, 상부가 개방되고, 내부 공간을 구획하는 칸막이벽(111)을 구비하여 상기 칸막이벽(111) 사이에 복수개의 원통형 셀(C)이 각각 수용되는 트레이 본체(110), 상기 칸막이벽(111) 상부에 회동 가능하도록 설치되고, 상기 칸막이벽(111) 사이에 수용된 원통형 셀(C)의 상부 전극탭과 접촉하도록 상기 상부 전극탭을 향하여 회동하는 제1 커넥터(131), 상기 칸막이벽(111) 사이의 트레이 본체에 설치되고, 상기 칸막이벽(111) 사이에 수용된 원통형 셀의 하부 전극탭과 접촉하는 제2 커넥터(132) 및 상기 제1 커넥터(131) 및 제2 커넥터(132)에 전기적으로 연결되어 상기 원통형 셀(C)의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기(140)를 포함하는 것이 특징이다.
상기 트레이 본체(110)는 원통형 셀(C)이 안착되는 바닥판(113), 상기 바닥판(113) 상에 설치되며 상기 원통형 셀(C)이 수납되는 격자형 칸막이벽(111), 상기 칸막이벽(111)을 둘러싸는 외곽틀(112)을 포함한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이(100) 구성을 나타낸 것이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 셀 트레이(100) 구성을 나타낸 것이다.
이하, 상기 도면들을 참조하여 본 발명의 셀 트레이(100) 구성 및 기능 등을 설명하겠다.
(제1 실시형태)
본 발명의 셀 트레이(100)의 기본 구조는 앞서 배경기술에서 참고한 도 1과 거의 동일하다. 다만, 본 발명의 셀 트레이(100)는 기존의 구조에서 수용되어 있는 원통형 셀(C)의 전기적 특성의 추이를 지속적으로 모니터링 하기 위한 별도의 구성들이 추가되어 있다.
구체적으로 본 발명의 셀 트레이(100)는 수용된 원통형 셀(C) 각각의 전기적 특성을 파악하기 위해, 상기 셀의 상하부에 각각 형성된 전극탭과 접촉되어 전기적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함한다. 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하겠다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이(100)의 단면도(도 2(a)) 및 평면도(도 2(b))이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명의 셀 트레이(100)는 기본적으로 복수개의 원통형 셀(C)이 각각 분리되어 수용될 수 있도록 형성되는 칸막이벽(111), 상기 칸막이벽(111)으로 형성된 수용부(A)에 수용된 원통형 셀(C)들을 모두 감싸도록 측면을 둘러 지지하는 외곽틀(112) 및 상기 칸막이벽(111) 및 외곽틀(112)의 하부에 결합되어 상기 수용된 원통형 셀(C)의 하부를 지지하는 바닥판(113)을 포함하는 트레이 본체(110)로 구성되어 있다.
본 발명의 트레이 본체(110)는 원통형 셀(C)이 수용되는 수용부(A)를 형성하는 칸막이벽(111)을 포함한다.
상기 칸막이벽(111)은 원통형 셀(C)이 트레이 본체(110)에 하나씩 분리되어 수용될 수 있도록 격자형으로 설계되고, 상기 격자형 구조로 인해 형성된 복수개의 수용부(A)를 포함한다.
상기 칸막이벽(111)은 도 2(b)에서 알 수 있듯이 격자형으로 설계되어 있고, 수용부(A)에 수용된 원통형 셀(C)의 측면부를 상기 칸막이벽(111)이 지지하고 있다. 필요에 따라 최외곽부에 수용된 일부 원통형 셀(C)의 측면 일부는 외곽틀(112)에 의해서도 지지될 수 있다.
상기 칸막이벽(111)은 이후에 설명할 제1 커넥터(131)와 결합될 수 있는 힌지 프레임(111a)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 힌지 프레임(111a)은 상기 칸막이벽(111)의 상부에 설치될 수 있다.
상기 힌지 프레임(111a)은 상기 칸막이벽(111) 전후, 좌우, 또는 전후 좌우에 위치한 원통형 셀(C)의 상부 전극탭을 향하여 회동하는 복수개의 제1 커넥터(131)와 힌지 결합될 수 있다.
상기 힌지 프레임(111a)에 관해서는 이후 도 3 등을 참조하여 제1 커넥터(131)를 설명할 때, 다시 다루도록 하겠다.
본 발명의 트레이 본체(110)는 칸막이벽(111)을 둘러싸는 외곽틀(112)을 포함한다.
상기 외곽틀(112)은 상기 칸막이벽(111) 및 수용된 원통형 셀(C) 전체를 둘러싸는 형상으로 이들을 지지하고, 외부로부터 원통형 셀(C)을 보호하는 역할을 한다.
상기 외곽틀(112)의 높이는 상기 칸막이벽(111)의 높이보다 높을 수 있는데, 상기 외곽틀은 상기 제1 커넥터의 회전반경을 초과하는 높이만큼 상기 칸막이벽 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 트레이 본체(110)는 원통형 셀(C)이 안착되는 바닥판(113)을 포함한다.
상기 바닥판(113)은 상기 칸막이벽(111) 및 외곽틀(112)의 하면과 결합되어 상기 칸막이벽(111) 및 외곽틀(112)을 하부에서 지지하는 역할을 한다. 또한 상기 바닥판(113)은 수용된 원통형 셀(C)의 하부를 지지한다.
상기 칸막이벽(111), 외곽틀(112) 및 바닥판(113)은 일체형으로 설계될 수 있으며, 필요에 따라 분리형으로 설계될 수 있고 본 발명에서 이에 대해 특별히 한정하지는 않는다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 수용된 원통형 셀(C)의 양측에 형성된 전극탭과 전기적으로 연결되는 커넥터(110)를 포함한다. 상기 커넥터는 전기전도성의 금속 재질, 예컨대 구리 등으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 상기 커넥터(110)는 상기 칸막이벽(111) 상부에 설치되는 제1 커넥터(131) 및 상기 바닥판(113) 상에 설치되는 제2 커넥터(132)를 포함한다.
상기 제1 커넥터(131)는 칸막이벽(111) 상부에 설치되어 원통형 셀(C)의 상부 전극탭과 접촉한다. 구체적으로 상기 제1 커넥터(131)는 상기 칸막이벽(111) 상부에 힌지 결합되어 형성된다.
상기 제1 커넥터(131)는 상기 힌지 프레임(111a)에 힌지 결합되는 힌지축을 구비할 수 있다. 구체적으로 상기 제1 커넥터(131)가 칸막이벽(111) 상부에 위치한 힌지 프레임(111a)과 힌지 결합되고, 힌지축(130a)을 기점으로 힌지 회동하는 것을 알 수 있다. 상기와 같이 제1 커넥터(131)가 힌지 회동하는 것은 원통형 셀(C)의 수용부(A)로의 출입에 방해되지 않도록 하기 위함이다.
상기 제1 커넥터(131)가 힌지축(130a)을 기점으로 상부로 힌지 회동하면 수용부(A)의 입구가 오픈되어 원통형 셀(C)의 출입이 가능해지나, 상기 제1 커넥터(131)가 힌지축(130a)을 기점으로 하부로 힌지 회동하면 수용부(A)의 입구가 상기 제1 커넥터(131)에 의해 구조적으로 막히게 되어 원통형 셀(C)의 출입이 불가능해진다. 도면 상에 도시되지 않았으나, 원통형 셀(C)이 셀 트레이(100)에 수용되어 있을 때, 상기 제1 커넥터(131)가 하부로 힌지 회동하면, 상기 원통형 셀(C)의 상부 전극탭과 상기 제1 커넥터(131)의 선단부가 접촉하게 되어 전기적 연결이 가능해진다. 반대로, 상기 제1 커넥터(131)가 상부로 힌지 회동하면, 상기 제1 커넥터(131)가 상기 원통형 셀(C)의 상부 전극탭으로부터 떨어지게 되어 전기적 연결이 불가능해진다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이(100)에 포함된 힌지 프레임(111a) 및 제1 커넥터(131)를 나타낸 것이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 제1 커넥터(131)의 양단부 중 후단부에 힌지축(130a)이 형성되어 있고, 선단부는 하방으로 돌출되어 있는 형상을 갖는 것을 알 수 있다. 상기 제1 커넥터(131)의 선단부가 하방으로 돌출되어 있는 것은 원통형 셀(C)의 전극탭과 효과적으로 접촉하기 위함이다. 다만, 상기 제1 커넥터(131)의 형상은 상기 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 선단부가 하방으로 돌출되지 않더라도 원통형 셀(C)의 상부 전극탭과 접촉 가능한 형태이면 충분하다.
상기 힌지 프레임(111a)은 제1 커넥터(131)가 삽입될 수 있는 공간인 커넥터 삽입구를 포함할 수 있다. 또한 상기 힌지 프레임(111a)은 상기 제1 커넥터(131)가 상기 커넥터 삽입구에 삽입 될 때, 상기 제1 커넥터(131)의 힌지축(130a)과 결합할 수 있는 홈(111a)을 더 포함할 수 있다.
다만, 상기 힌지 프레임(111a)의 형상이 상기 도 3에 의해 한정될 필요는 없으며, 상기 제1 커넥터(131)가 칸막이벽(111) 상부에서 힌지 결합되고, 원통형 셀(C)의 출입이 방해되지 않도록 상기 제1 커넥터(131)를 힌지 회동시킬 수 있는 구조이면 어떠한 형태도 가능하다.
상기 제1 커넥터(131)가 힌지축(130a)을 기점으로 하부로 힌지 회동하면 수용된 원통형 셀(C)의 상부 전극탭과 접촉되어 전기적 연결이 가능해지고, 상기 제1 커넥터(131)가 상기 힌지축(130a)을 기점으로 상부로 힌지 회동하면 전기적 연결이 끊어지게 된다.
본 발명의 힌지 프레임(111a)은 적어도 하나 이상의 제1 커넥터(131)와 힌지 결합될 수 있다. 상기 복수개의 제1 커넥터(131)가 연결되는 힌지 프레임(111a) 관련하여 이후 본 발명의 제2 실시형태에서 다시 다루도록 하겠다.
상기 제2 커넥터(132)는 상기 바닥판(113) 상에 설치되어 원통형 셀(C)의 하부에 접촉된다.
상기 제2 커넥터(132)는 바닥판(113)의 상부에 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 제2 커넥터(132)는 수용부(A)에 수용된 원통형 셀(C)의 하부 전극탭과 전기적 접촉을 해야하기 때문에 상기 수용부(A)의 위치에 대응되는 바닥판(113)의 상부에 형성된다.
상기 제2 커넥터(132)는 상기 바닥판(113)에서 돌출되어 형성될 수 있으며, 또는 바닥판(113)에 함몰되어 형성될 수 있고 이에 대해 본 발명에서 특별히 한정하지는 않겠다. 다만, 수용된 원통형 셀(C)의 하부에 위치한 전극탭과 온전히 전기적 연결이 가능한 구조이면 충분하다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 상기 커넥터(110)와 전기적으로 연결되어 상기 원통형 셀(C)의 전기적 특성을 특정하는 전기적 특성 측정기(140)를 포함한다.
상기 전기적 특성 측정기(140)는 상기 제1 커넥터(131) 및 제2 커넥터(132)와 도선(160)을 통해 전기적으로 연결되고, 상기 각각의 커넥터(110)와 접촉한 원통형 셀(C)의 전류, 전압 및 저항 중 적어도 하나 이상의 특성을 측정할 수 있다.
상기 전기적 특성 측정기는 트레이 본체(110)에 설치될 수 있다.
구체적으로 상기 전기적 특성 측정기(140)는 칸막이벽(111)에 설치될 수 있는데, 수용부(A)로 원통형 셀(C)의 출입이 방해되지 않도록 바람직하게 칸막이벽(111) 내부에 삽입된 형태로 설치될 수 있다.
상기 전기적 특성 측정기(140)는 측정된 원통형 셀(C)의 특성값을 외부로 전송할 수 있다. 구체적으로, 본 실시형태는 상기 전기적 특성 측정기(140)와 연결되는 무선통신장치(150)를 트레이 본체(110)에 설치하고 있다. 상기 무선통신장치(150)로서, 예컨대 리더기 역할을 하는 외부의 NFC(Near Field Communication) 태그와 무선통신할 수 있는 NFC 태그를 구비하는 NFC패드를 사용할 수 있다. 혹은, 무선통신장치(150)로서 외부의 RFID(Radio Frequency Identification) 리더기와 무선통신할 수 있는 RFID 태그 등을 사용할 수 있다. 하지만, 무선통신장치 및 무선통신방식은 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 원통형 셀의 특성값을 효과적으로 외부로 전달할 수 있다면 다른 방식의 무선통신장치 등을 사용할 수 있다. 이러한 무선통신장치(150)는 트레이 외부의 수신장치와 통신함으로써, 전기적 특성 측정기(140)에서 전달된 데이터들을 외부로 송신할 수 있다.
상기 무선통신장치(150)는 셀 트레이(100)에 수용된 원통형 셀(C)의 전기적 특성 등을 외부로 효과적으로 송신하기 위해 트레이 본체(110)에 포함된 외곽틀(112) 또는 바닥판(113)의 바깥쪽 측면에 설치될 수 있다.
원통형 셀(C)의 개수에 대응하여 상기 무선통신장치(150)도 복수개 설치될 수 있다. 이 경우, 각 셀에 대응하는 무선통신장치(150)로부터 각각의 특성값이 도출될 수 있으며, 각 셀의 무선통신장치(150) 간의 통신도 가능하다. 따라서, 각 셀의 무선통신장치(150)로부터 특성값을 받아들이는 마스터 무선통신장치(150)(예컨대, 마스터 NFC 패드)를 설치하여 이 마스터 무선통신장치(150)로부터 일괄적으로 복수개의 셀의 특성값들을 외부로 전송할 수 있다. 외부의 수신장치는 예컨대, 전지셀 트레이(100)를 이송하는 스태커 크레인에 설치할 수도 있고, 상기 전지셀 트레이(100)가 보관되는 창고의 보관 랙에 설치하는 것도 가능하다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 수용된 원통형 셀(C)이 발열될 시, 상기 원통형 셀(C) 및 셀 트레이(100)를 냉각시킬 수 있는 냉각부재(170)를 포함한다.
상기 냉각부재(170)는 바람직하게 열전소자 등 일 수 있다.
상기 냉각부재(170)는 냉매의 사용 없이, 수용된 원통형 셀(C)을 목적하는 만큼 냉각시킬 수 있는 기능을 포함하고 있는 어떠한 장치도 대체 가능하다.
상기 냉각부재(170)는 트레이 본체(110)에 내장되는 별도의 전력원(미도시)에서 전력을 공급받아 가동할 수 있고, 또는 트레이 본체(110)에 수용되어 있는 원통형 셀(C)과 전기적으로 연결되어 전력을 공급받을 수도 있다.
상기 냉각부재(170)는 별도의 냉매를 필요로 하지 않으며, 전력이 고급될 때, 일측이 흡열을 진행하고, 상기 일측에 대향되는 타측이 발열을 진행한다. 구체적으로 상기 냉각부재(170)는 일면에 열을 흡수하는 흡열부(미도시)를 포함하고, 상기 일면에 반대되는 타면에 열을 방출하는 발열부(미도시)를 포함한다. 상기 냉각부재(170)는 바람직하게 상기 흡열부를 포함하는 일면 및 발열부를 포함하는 타면이 각각 수용부(A) 및 외부를 바라보도록 바닥판(113)에 설치된다.
상기 냉각부재(170)는 도 2에서 알 수 있듯이 트레이 본체(110)의 바닥판(113)에 설치되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 바닥판(113)은 상기 냉각부재(170)가 설치될 수 있는 공간인 수용홈(미도시)을 포함하고, 상기 냉각부재(170)는 상기 수용홈에 삽입되어 설치될 수 있다. 이때, 상기 제2 커넥터(132)는 상기 냉각부재(170) 상에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 바닥판(113)의 일면이 수용된 모든 원통형 셀(C)과 접촉될 수 있어, 효과적으로 상기 수용부(A)에서 발생하는 열을 흡열할 수 있고, 또한 상기 흡열된 열을 효과적으로 외부 배출이 가능한 구조이기 때문이다.
이때, 상기 냉각부재(170)는 상기 흡열을 진행하는 일측이 트레이 본체(110)의 수용부(A) 방향으로 향하도록 하고, 상기 발열을 진행하는 타측이 트레이 본체(110)의 바깥 방향으로 향하도록 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 상기 트레이 본체(110)의 상부에서 상기 트레이 본체(110)의 개방된 상부를 덮으며 상기 트레이 본체(110)와 결합되는 트레이 상판(120)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 셀 트레이(100)에 포함된 트레이 본체(110) 및 트레이 상판(120) 구성을 나타낸 것이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 셀 트레이(100)는 상기 트레이 본체(110)에 포함된 외곽틀(112)과 결합되어 수용된 원통형 셀(C)을 덮을 수 있는 트레이 상판(120)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 셀 트레이(100)는 상기 트레이 상판(120)을 구비함으로써 이물질의 트레이 본체(110) 내부로의 혼입을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 커넥터(131) 및 원통형 셀(C)의 전극탭 접촉이 안정적으로 이뤄질 수 있도록 가압하는 역할도 수행할 수 있다.
상기 트레이 상판(120)은 상기 트레이 본체(110)의 상부에서 외곽틀(112)과 결합될 때, 상기 트레이 본체(110)에 수용된 원통형 셀(C)에 대응되는 위치에서 하부로 돌출된 절연부재(121)를 포함할 수 있다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 절연부재(121)가 제1 커넥터(131)의 상부를 누름으로써, 상기 제1 커넥터(131) 및 전극탭의 전기적 연결이 끊어지지 않도록 하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 셀 트레이(100)가 이동중에 외부 충격을 받더라도 상기 트레이 상판(120)의 절연부재(121)로 인해 상기 제1 커넥터(131)와 원통형 셀(C)의 전극탭의 전기적 연결은 계속 유지될 수 있다.
상기 트레이 상판(120)은 필요에 따라 상기 전기적 특성 측정기(140)를 더 포함할 수도 있다.
(제2 실시형태)
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 셀 트레이(100)에 포함된 힌지 프레임(111a) 및 제1 커넥터(131)를 나타낸 것이다.
상기 도 5를 참조하면, 하나의 힌지 프레임(111a)이 4개의 힌지 결합부(S)를 포함하고 있으며, 상기 각각의 힌지 결합부(S)로 4개의 제1 커넥터(131)가 힌지 결합되는 것을 알 수 있다.
상기와 같은 힌지 프레임(111a) 및 제1 커넥터(131) 구성을 적용한 셀 트레이(100) 구조가 도 6에 나타나 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 셀 트레이(100)의 단면도 및 평면도이다.
상기 힌지 프레임(111a)은 4개의 힌지 결합부(S)를 구비하여 4개의 제1 커넥터(131)가 상기 힌지 결합부(S)에 각각 힌지 결합되며, 상기 힌지 프레임(111a)은 상기 격자형 칸막이벽(111)이 교차하는 지점의 칸막이벽(111) 상부에서 상기 4개의 힌지 결합부(S)가 칸막이벽(111)이 형성하는 격자형 공간의 대각선 방향을 향하도록 설치되어, 상기 제1 커넥터(131)가 상기 격자형 공간의 대각선 방향에서 상하로 회동하도록 한다.
상기 도 6을 참조하면, 상기 힌지 프레임(111a)이 칸막이벽(111) 상부에 위치하고, 하나의 힌지 프레임(111a)에서 4개의 제1 커넥터(131)가 힌지 결합되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 제1 커넥터(131)는 상기 제1 실시형태에 따른 셀 트레이(100)에 포함된 제1 커넥터(131)와 달리, 대각선 방향에 위치한 수용부(A)를 향하여 힌지 회동하도록 설치된다.
즉, 하나의 힌지 프레임(111a)을 통해 4개의 전기적 연결이 가능하도록 설계되므로, 제2 실시형태에 따른 셀 트레이(100)는 트레이 본체(110)의 내부 공간의 여유성을 더 확보할 수 있으며, 보다 사용 편의성이 개선되었음을 알 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: (종래기술) 본체
11: (종래기술) 전지 수용부
20: (종래기술) 덮개
30: (종래기술) 원통형 셀
100: 셀 트레이
110: 트레이 본체
111: 칸막이벽
111a: 힌지 프레임
111a1: 홈
112: 외곽틀
113: 바닥판
120: 트레이 상판
121: 절연부재
130: 커넥터
130a: 힌지축
131: 제1 커넥터
132: 제2 커넥터
140: 전기적 특성 측정기
150: 무선통신장치
160: 도선
170: 냉각부재
C: 원통형 셀
A: 수용부
S: 힌지 결합부

Claims (15)

  1. 상부가 개방되고, 내부 공간을 구획하는 칸막이벽을 구비하여 상기 칸막이벽 사이에 복수개의 원통형 셀이 각각 수용되는 트레이 본체;
    상기 칸막이벽 상부에 회동 가능하게 설치되고, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀의 상부 전극탭과 접촉하도록 상기 상부 전극탭을 향하여 회동하는 제1 커넥터;
    상기 칸막이벽 사이의 트레이 본체에 설치되고, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀의 하부 전극탭과 접촉하는 제2 커넥터; 및
    상기 제1 커넥터 및 제2 커넥터에 전기적으로 연결되어 상기 원통형 셀의 전기적 특성을 측정하는 전기적 특성 측정기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칸막이벽은 격자형으로 형성되는 셀 트레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트레이 본체는, 상기 트레이 본체의 하부를 형성하는 바닥판, 상기 바닥판 상에 설치되는 격자형 칸막이벽 및 상기 격자형 칸막이벽을 둘러싸며 상기 바닥판에 결합되거나 상기 바닥판과 일체로 형성되는 외곽틀을 포함하는 셀 트레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외곽틀은 상기 제1 커넥터의 회전반경을 초과하는 높이만큼 상기 칸막이벽 높이보다 높게 형성되는 셀 트레이.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 칸막이벽의 상부에 힌지 프레임이 설치되고,
    상기 제1 커넥터는 상기 힌지 프레임에 힌지 결합되는 힌지축을 구비한 셀 트레이.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기는 수용된 원통형 셀의 저항, 전압 및 전류 중 적어도 하나 이상의 특성을 측정하는 것인 셀 트레이.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기와 연결되어, 상기 전기적 특성 측정기에 의해 측정된 원통형 셀의 전기적 특성값들을 외부로 전달 가능한 무선통신장치가 상기 트레이 본체에 설치되는 셀 트레이.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 원통형 셀을 냉각시키는 냉각부재가 상기 트레이 본체의 바닥판에 설치되는 셀 트레이.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 바닥판에 냉각부재 수용홈이 형성되어 상기 냉각부재가 상기 냉각부재 수용홈에 설치되고, 상기 냉각부재 상에 상기 제2 커넥터가 설치되는 셀 트레이.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉각부재는 열전소자인 셀 트레이.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 트레이 본체의 개방된 상부를 덮으며 상기 트레이 본체에 결합되는 트레이 상판; 을 더 포함하는 셀 트레이.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 트레이 상판은, 상기 칸막이벽 사이에 수용된 원통형 셀에 대응되는 위치에 하부로 돌출되는 절연부재를 포함하는 셀 트레이.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전기적 특성 측정기는, 상기 트레이 본체 또는 트레이 상판에 설치되는 셀 트레이.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 힌지 프레임은 상기 칸막이벽 전후, 좌우, 또는 전후 좌우에 위치한 원통형 셀의 상부 전극탭을 향하여 회동하는 복수개의 제1 커넥터와 힌지 결합되는 셀 트레이.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 칸막이벽은 격자형으로 형성되고,
    상기 힌지 프레임은 4개의 힌지 결합부를 구비하여 4개의 제1 커넥터가 상기 힌지 결합부에 각각 힌지 결합되며,
    상기 힌지 프레임은 상기 격자형 칸막이벽이 교차하는 지점의 칸막이벽 상부에서 상기 4개의 힌지 결합부가 칸막이벽이 형성하는 격자형 공간의 대각선 방향을 향하도록 설치되어, 상기 제1 커넥터가 상기 격자형 공간의 대각선 방향에서 상하로 회동하는 셀 트레이.
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